声衰减谐振器(60，62，76，78)形成在围绕燃烧气体的流道(18)的壁(74)的外部表面上的肋部的栅格中的加强肋部(30)之间的袋部(32)中。每个谐振器具有穿孔的盖板(64A-C)，其在由肋部(30)形成的侧部之间跨过。在每个谐振器之下、在壁(74)中提供薄膜冷却出口孔(44)。不同体积的谐振室(48A-C)可以设置在壁上以衰减不同的不想要的频率。具有不同体积的谐振器的不同集合可以被相应的空气流控制歧管(66)经由节流阀(68，T1-T3)分别控制。控制逻辑(70)可以基于针对每种尺寸的谐振器的频率/空气流响应函数(80，82)而控制阀以在变化的发动机操作条件下优化衰减和冷却并且降低排放。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于一系列声学频率的声衰减，以及用于优化燃气涡轮发动机的燃烧段中的声衰减、冷却和排放控制的操作控制的装置。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常使用来自压缩机的一部分空气以用于冷却以及排放控制。燃烧气体温度可达到或超出用于在工作气体流道的结构的限制。因此，可以实施与燃烧气体相邻的表面(“热表面”)的冷却。薄膜/扩散冷却孔被设置通过内衬工作气体流道的导流结构的壁，使得压缩空气的一部分绕过燃烧器入口并且流过这些壁。该方法被用在这种结构上作为燃烧室衬垫、过渡导管、过渡出口部件以及其他部件。孔提供了这些部件的薄膜冷却以及扩散冷却。在常规的燃气涡轮发动机中，过渡导管引导燃烧气体的流体以大约0.1至0.3马赫在每个燃烧器与第一排涡轮叶片之间行进。在集气空间中围绕该导管的压缩空气具有比过渡导管以内的燃烧气体更高的静态压力。这驱动压缩空气从集气空间通过导管壁中的冷却孔。用于环形燃气涡轮发动机的新兴技术提供了沿着主要是切向部分是轴向的流道、以适当的速度和定向将燃气从燃烧器引导到第一排涡轮叶片以驱动第一排旋转叶片而不是中间排的静止导叶的过渡导管结构。这种过渡导管的组件在2010年5月25日发布的Bancalari等人的美国专利号7，721，547中公开，通过引用将其整体并入本文。在新兴技术中，过渡导管将0.3马赫之上的燃烧气体加速到大约0.8马赫。该增加的速度提供了较新的过渡导管设计中静态压力的降低，所以在集气空间中的压缩空气与导管中的燃烧气体之间存在更大的压力差。该压力差可以提供比用于薄膜冷却所需更多的空气。它是如此之大，使得薄膜冷却可能过冲并且从导管的热内表面分开，这降低了冷却效果，除非冷却孔被保持比现有设计更小并且比理想情况更小。更小的孔会更快地堵塞颗粒。声衰减谐振器已经在燃气涡轮发动机中使用以衰减在操作期间的振动。它们可被称为亥姆霍兹(Helmholtz)谐振器或高频动态(HFD)阻尼谐振器。在美国专利6，530，221中公开了各种示例。每个谐振器包括被焊接到内衬工作气体流道的壁的外壳的室。它们被用在诸如燃烧室衬垫以及过渡导管之类的结构上。谐振器外壳可以具有容许冷却空气清洗谐振器室的孔。这防止污染从工作气体进入该室，并且冷却谐振器壁以及流道壁。冷却空气穿过谐振器壁，冲击在流道壁上，并随后穿过流道壁中的扩散/薄膜冷却孔以在流道壁的热内表面上形成冷却薄膜。这些薄膜冷却孔也用作由工作气流供能的亥姆霍兹谐振端口。谐振器的体积是其谐振频率的主要决定因素。空间限制可以限制衰减谐振器的大小，因而限制它们仅衰减诸如1000Hz之上的高频。但不想要的50-1000HZ之间的中间频率在一些条件下在燃气涡轮发动机中被生成。衰减谐振器通常在高热量释放的区域处最为需要。这将它们的外壳附接焊接点经由通过流道壁的热传导暴露到高温，其可以是设计的限制因素。【附图说明】本专利技术根据附图在以下描述中进行解释，该幅图示出了:图1是现有技术的在其新兴技术中被称为过渡管道和出口部件的燃烧气体导流结构的组件的前视图。图2是图1的新兴技术中的导流结构中的一个导流结构的现有技术的出口部件的后透视细节图。图3是现有技术的具有在其外部表面上的声衰减谐振器的圆形阵列的燃烧室衬垫的后截面图。图4是在图3的线4-4上获得的衰减谐振器的侧截面图。图5是示出了本专利技术的实施例的各个方面的具有不同室体积的两个衰减谐振器的侧截面图。图6是更大的衰减谐振器实施例的侧截面图。图7是具有不延伸到盖板的中间加强肋部的更大的衰减谐振器实施例的侧截面图。图8是分成三组由三个空气流入节流阀控制的、具有四个各自不同的室体积的衰减谐振器的四个集合的示意图。图9是用于大小被设置为衰减在大约700Hz处的频率或频率带的谐振器的频率/空气流响应表。图10是用于大小被设置为衰减在大约IlOOHz处的频率或频率带的谐振器的频率/空气流响应表。【具体实施方式】图1示出了具有多个导流结构12的组件10。每个导流结构12可以包括锥体14和相关联的出口部件16。每个锥体14从相应的燃烧器(未示出)接收燃烧气体18，并且开始加速燃烧气体18至适用于递送到第一排涡轮叶片(未示出)上的速度。燃烧气体18的加速基于伯努利原理和文丘里效应，由加速几何结构20使用流体横截面限制完成。在所示的示例中，这被体现为锥形导管14，其具有主要是切向并且相对于涡轮轴线26部分是轴向定向的中心线25。锥体14可以在接合部邻接出口部件16。相邻的出口部件在接合部24处彼此邻接。出口部件形成紧接着第一排涡轮叶片(未示出)的上游的环形室。燃烧气体18进入每个锥体14并且沿着锥体14以内的流道行进。加速几何结构20加速燃烧气体18至大于0.3马赫，并且特别是至0.3-0.8马赫之间，如适用于直接递送到第一排涡轮叶片上。当进入出口部件16时，燃烧气体可以继续加速到最终速度并且可以从圆形横截面变形为非圆形横截面。燃烧气体随后进入由多个出口部件形成的环形室，并且在到达第一排涡轮叶片之前的短时间形成绕涡轮纵向轴26的螺旋流体。其他实施例可以改变导流结构12和加速几何结构20的具体形状，并且这些各种配置均被认为在本公开的范围以内。图2示出了在图1的导流结构12的出口部件16的外部表面上的肋部30的栅格。肋部结构上加强了出口部件，从而支撑由加速几何结构20(图1)产生的压力差。袋部32被定义在出口部件16的外部表面上的肋部之间。这些肋部和袋部可以存在于燃烧器、锥体14、出口部件16或所需的任何位置上。图3是现有技术的可以是绕轴线36的圆柱体的围绕燃烧室34的燃烧室衬垫28的截面图。该示图取自向相对于燃烧气流18的上游看去、通过声衰减谐振器33的圆形阵列而垂直于轴线36的截面平面。每个谐振器33具有顶壁38和底壁42和在顶壁与底壁之间的侧壁45，该顶壁32具有冷却剂入口孔40，该底壁36具有用于使冷却剂从谐振室48离开的孔44。底壁42由约束工作气流18的燃烧器衬垫28形成，该燃烧气流18通常轴向流动，尽管在此为了清楚起见示出的是处于漩涡。冷却出口孔42可以用于三个功能。I)作为为室48中的谐振功能的亥姆霍兹谐振端口； 2)作为冷却剂出口；以及3)用于衬垫28的渗出/气膜冷却。空气集气室37接受来自涡轮压缩器(未示出)的压缩空气。该空气50中的一些进入每个谐振器的顶壁38中的冷却剂入口孔40，随后退出52到燃烧室34中，提供衬垫28的内表面的渗出/气膜冷却。图4是沿着图3的线4-4获得的谐振器33的侧截面图。当工作气体18流过衬垫28中的孔44时声学振动发生在每个室48中。这些振动由诸如亥姆霍兹谐振之类的流体动力学机构激发。这样的谐振器已经被用在现有技术中的燃烧室衬垫以及过渡部件上。然而，焊接点56、58可在操作期间达到热极限，尤其是上游焊接点56，其不被离开谐振器的薄膜冷却52所冷却。这可当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机中的声衰减的装置，包括：燃烧气体导流结构，包括内衬用于燃烧气体的流道的壁，所述壁由处于比所述燃烧气体的压力更高的压力的压缩空气所围绕；多个袋部，由在所述壁的外表面上的肋部的栅格形成；穿孔的谐振器板，覆盖形成第一谐振器的所述袋部中的一个袋部，所述第一谐振器包括具有所述袋部中的第一体积的第一谐振室；在所述谐振室之下的、在所述壁中的多个空气出口孔，所述孔用作用于所述第一谐振室的亥姆霍蒋谐振器端口并且用作用于冷却所述壁的内部热表面的薄膜冷却孔；以及第一空气流歧管，覆盖所述第一谐振器并且计量去往所述第一谐振器的所述压缩空气的第一流入量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·希尔普，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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