轴向分级微混合器盖制造技术

本发明专利技术涉及一种用于沿燃烧容器的径向方向向燃烧容器的燃烧室提供燃料的方法，以及一种具有接收来自径向方向的燃料的轴向布置燃料级的轴向分级微混合器盖，燃料级向以同轴结构布置的微混合器管的不同径向区域供给燃料，以提供用于燃烧的燃料和空气的混合物。

Axial grading micro mixer cover

The invention relates to a method for supplying fuel to the combustion vessel along the radial direction of the combustion chamber of the container, and a receiving from the radial direction of the fuel axial fuel grade axial graded micro mixer cover, fuel to supply different radial regional fuel micro mixer tube coaxial structure arrangement, to to provide for the combustion of the mixture of fuel and air.

【技术实现步骤摘要】
轴向分级微混合器盖
本专利技术涉及燃气涡轮系统，具体地涉及一种工业燃气涡轮发动机的微混合器盖，以及一种将燃料和空气的混合物分配至燃气涡轮发动机中的燃烧室的方法。
技术介绍
工业燃气涡轮机包括空气入口、空气压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。燃烧区段包括连接至燃烧容器的燃料供给和空气供给，燃烧容器将燃料和空气混合并且产生将排气供给至涡轮区段的燃烧。一般地，燃烧容器包括位于燃烧容器的轴向端部中的端盖以下的一系列燃料管、位于燃烧容器的相对的轴向端部上的燃烧室以及使燃料与空气在达到燃烧室之前混合的各种混合喷嘴结构。混合喷嘴还可以是采用标准端盖和燃料喷嘴装置以向微混合器管供给燃料的微混合器结构。目前的微混合器结构通过将微混合器组件的形状限制成与联结至燃料喷嘴扇形几何形状和指定燃料进入点的燃烧容器的圆形形状相符而限制了微混合器结构的柔性。当前结构还提出了将端盖和燃料喷嘴供给连接至燃烧容器内部的混合喷嘴和/或微混合器组件的机械挑战。燃料管和混合喷嘴结构的简化和控制一直需要进行研发。探求改进以便改善对在燃烧期间所使用的燃料的量的控制，以及改善对在操作期间所产生的燃烧的量的控制。燃料输入的简化还能够实现从燃料喷嘴供给到燃烧容器内部的混合喷嘴和/或微混合器组件的更容易的连接。该简化可以使得燃烧容器被重新成形以更好地匹配涡轮入口的环形区段，而非保持圆形并且联结至燃料喷嘴几何形状。微混合器结构的灵活性还可以允许在保持微混合器盖的传统泻流冷却以限制持久性风险的同时优化动力学特性和排放物。由于结构的简化还可以降低成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种燃烧容器中的燃料输入的轴向层叠结构。燃料在燃烧器端盖以下的轴向层叠燃料级中提供。燃料级包括延伸通过多个燃料级的微混合器管，微混合器管初始地填充空气。燃料从燃料级的径向外圆周上的入口从燃烧容器的径向方向进入燃料级中的每一个，燃料包围微混合器管，微混合器管从燃料级堆的邻接燃烧室的一侧到燃料级堆的邻接空气室的相对侧延伸通过燃料级。空气室定位在已设置传统燃料喷射器供给管的位置中。微混合器管初始地填充有由空气室供给的空气，空气室接收来自压缩机区段的压缩空气。燃料从微混合器管中的注射孔进入微混合器管，注射孔定位成紧靠着微混合器管的边缘。这确保燃料在微混合器管中具有足够的距离以在进入燃烧室之前与管中的空气混合。轴向层叠燃料级的创造性结构通过在保持燃料分级性能的同时去除燃料喷嘴而简化了燃烧容器。该机构提供了混合燃料和空气以及将燃料和空气的混合物供给至燃烧室的更加空间有效和燃料有效的方式。此外，创造性结构允许压缩空气向微混合器管的更稳定供给，以确保在进入燃烧室之前空气和燃料在微混合器管内的充分混合。附图说明图1是连接至工业燃气轮机中的压缩机、燃料源和排气管道的燃烧容器的示意性横截面图。图2是利用创造性结构的轴向布置燃料级和空气源的实施例燃烧容器的横截面图。图3是图2所示轴向布置的燃料级套件的详细横截面图。图4是轴向布置的燃料级套件的径向最外侧部分的放大的横截面图。图5燃料级的不具有微混合器管的展开简化视图。图6是空气级的不具有微混合器管的简化横截面图。图7是示出向空气级供给空气流的空气通路的空气级的放大的横截面图。图8是示出在空气级与燃烧室之间进行进一步的泻流冷却的空气级的另一个放大的横截面图。图9是包括在三个径向区域中描述的微混合器管的空气级的横截面图。图10是第一燃料级的不具有微混合器管的示意性简化横截面图。图11是具有微混合器管和第四内部板的第一燃料级的示意性横截面图，第四内部板在端板处作用至第一燃料级的燃料腔室。图12是示出燃料和空气在微混合器管的内部混合的第一燃料级的放大的横截面图。图13是第二燃料级的不具有微混合器管的示意性简化横截面图。图14是具有微混合器管和第四内部板的第二燃料级的示意性横截面图，第四内部板在端板处作用至第二燃料级的燃料腔室。图15是示出燃料和空气在微混合器管的内部混合的第二燃料级的放大的横截面图。图16是第三燃料级的不具有微混合器管的示意性简化横截面图。图17是具有微混合器管和第四内部板的第三燃料级的示意性横截面图，第四内部板在端板处作用至第三燃料级的燃料腔室。图18是示出燃料和空气在微混合器管的内部混合的第三燃料级的放大的横截面图。图19示出具有燃料级堆中的微混合器管的线性多tau结构的实施例结构的横截面图。图20示出具有燃料级堆中的微混合器管的非线性多tau结构(multi-tauconfiguration)的实施例结构的横截面图。具体实施方式图1中示出创造性的燃烧容器结构的示意性视图。燃烧容器10连接至排气路径20，排气路径20沿流动方向F将排气导向燃烧容器的下游的涡轮区段。燃烧容器包括燃烧室101、轴向层叠的燃料级堆103和空气室105。燃料级堆103操作地连接至燃料供给源120。燃烧室101由被流动套管109覆盖的燃烧室衬套107包围。压缩机气流131在形成于流动套管109与燃烧室衬套107之间的流动路径142中流动。压缩机气流131由工业燃气轮机的压缩机区段130提供。在创造性结构中，压缩气流131通过燃料级堆103流入由端盖111和燃料堆103包封的空气室105内。如本专利技术所限定以及如附图中所示的，燃烧容器10具有轴线A和从轴线A延伸的半径R，轴线A沿着从燃烧室离开燃烧容器的排气的流动方向F。燃烧容器的实施例在图2以截面示出。压缩气流131通过流动套管109中的空气入口140进入流动套管109与燃烧室衬套107之间的流动路径142。压缩气流131穿过燃料级堆103中的空气通道201进入由端盖111限定的空气室105内。压缩空气131填充微混合器管210，微混合器管210沿流动方向F朝向燃烧室101延伸穿过燃料级堆103。燃料级堆103包括多个燃料级，燃料级中的每一个均可以分别连接至控制进入燃料级中的每一个的燃料的量的单独的控制阀31、33和35。在空气和燃料在微混合器管210内混合之后，混合物进入燃烧室101内待燃烧以产生沿着燃烧容器的轴线方向A的排气流。燃料级堆103包括相对于燃烧容器轴向层叠的燃料级，燃料级的燃料入口定位在燃料级的径向最外侧部分上，如后续附图所示。燃料级堆103可以用螺栓固定在一起以及利用多个螺栓115固定到其他固定结构上。螺栓115还可用于将端盖111密封至燃料级堆103，并且使燃料级堆103与流动套管109接合。螺栓115定位在燃料级堆103的径向最外侧圆周上。虽然未在后续附图中示出，但是螺栓115因此可被应用于燃料级中的每一个。在图3中描绘了燃料级堆的详细的横截面图。燃料级堆103可以包括沿着燃料级堆103的外周延伸的密封凸缘113。密封凸缘113使燃料级堆103可操作地连接至燃烧室衬套107，并且可以用作燃料级堆103与燃烧室101之间的密封件或支承件。在本说明书中沿燃烧室101朝向空气室105的方向从燃烧容器的流动方向F的相反方向说明燃料级堆103中的燃料级。燃料级堆103中的每个燃料级包括容置多个空气通道201的环形部分213，空气通道201沿着将燃料级230、240、250和260中的每一个分开的内部板203、205、207、209和211的径向外部圆周设置。燃料级240、250和260还可被称为预混合级，比如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧容器，所述燃烧容器具有沿所述燃烧容器的流动方向的轴线，所述燃烧容器包括：燃烧室，所述燃烧室由燃烧室衬套限定；燃料级堆，所述燃料级堆位于所述燃烧室的上游并且具有沿轴线方向层叠的至少一个空气级和第一燃料级；空气室，所述空气室位于由端盖限定的燃料级堆的上游；以及多个微混合器管，所述微混合器管流体地连接在所述空气室与所述燃烧室之间，并且延伸通过所述燃料级堆。

【技术特征摘要】
2015.09.24 US 14/8635361.一种燃烧容器，所述燃烧容器具有沿所述燃烧容器的流动方向的轴线，所述燃烧容器包括：燃烧室，所述燃烧室由燃烧室衬套限定；燃料级堆，所述燃料级堆位于所述燃烧室的上游并且具有沿轴线方向层叠的至少一个空气级和第一燃料级；空气室，所述空气室位于由端盖限定的燃料级堆的上游；以及多个微混合器管，所述微混合器管流体地连接在所述空气室与所述燃烧室之间，并且延伸通过所述燃料级堆。2.根据权利要求1所述的燃烧容器，其中，所述第一燃料级包括：环形部分，所述环形部分在所述燃料级的径向最外侧圆周上；燃料入口，所述燃料入口在所述环形部分的径向最外侧表面上；以及燃料腔室，所述燃料腔室由第一内部板、第二内部板和所述环形部分限定。3.根据权利要求2所述的燃烧容器，其中，所述第二内部板包括沿轴线方向延伸两个燃料级的宽度的凸缘，所述凸缘与第一内部板和第二内部板形成第一燃料腔室，所述第一燃料腔室在所述燃料级堆的径向中心部分具有三个燃料级的宽度。4.根据权利要求3所述的燃烧容器，其中，还包括第二燃料级，所述第二燃料级由来自所述第一燃料级的第二内部板和第三内部板限定，所述第三内部板包括沿轴线方向延伸一个燃料级的宽度的凸缘，所述第三内部板凸缘和所述第二内部板凸缘与所述第二内部板和所述第三内部板形成腔室，所述腔室在所述燃料级堆的径向中间部分中具有两个燃料级的宽度。5.根据权利要求4所述的燃烧容器，其中，还包括第三燃料级，所述第三燃料级由来自所述第二燃料级的第三内部板和第四内部板限定，所述第四内部板与所述环形部分、所述第三内部板和所述第三内部板凸缘形成腔室，所述腔室在所述燃料级堆的径向最外侧部分中具有一个燃料级的宽度；其中，所述第一燃料腔室、所述第二燃料腔室和所述第三燃料腔室彼此分离。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：SR西蒙斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US