用于燃气涡轮发动机燃烧器导流罩的圆锥-平坦隔热罩制造技术

燃气涡轮发动机燃烧器(16)圆锥‑平坦隔热罩(110、111)包括环形圆锥区段(142、143)，其从平坦区段(144、145)向上游延伸并与之成整体，该平坦区段(144、145)带有可相对中心线(20)大体垂直或倾斜的朝下游表面(222)。平坦区段(144、145)包括：径向外和内边缘(162、164)，其中至少一个是圆形的并绕中心线(20)界定；和在中心线(20)上具有起点(176)的周向分开的顺时针和逆时针径向边缘(172、174)。燃气涡轮发动机燃烧器(16)包括在布置成非对称或不对称模式的一个或更多圆形排列(140、141)中的圆锥‑平坦隔热罩(110、111)。在圆形排列(140、141)中的圆锥‑平坦隔热罩(110、111)的两个或更多组(A、B、C)可安装在导流罩板(50)上，并且圆锥‑平坦隔热罩(110、111)中的一个或更多不同于组(A、B、C)中的一个或更多。

Conical-Flat Heat Insulation Cover for Gas Turbine Engine Burner Guide Cover

【技术实现步骤摘要】
用于燃气涡轮发动机燃烧器导流罩的圆锥-平坦隔热罩本申请是于2015年6月26日提交的中国专利申请201510530180.9的分案申请。相关申请的交叉引用本非临时申请根据35U.S.C.§119(e)主张对在2014年6月26日提交的名为“用于燃气涡轮发动机燃烧器导流罩(dome)的圆锥-平坦隔热罩”的美国临时专利申请No.62/017472的优先权，在此通过引用将其全部并入本文。
本申请大体涉及燃气涡轮发动机燃烧器，并且更具体地，涉及在燃气涡轮发动机燃烧器中的燃烧器导流罩上的隔热罩。
技术介绍
在全世界范围内的空气污染关注导致了更加严格的排放标准。这些标准调整作为燃气涡轮发动机运行的结果产生的氮氧化物(NOx)、未燃尽的碳氢化合物(HC)、以及一氧化碳(CO)的排放。尤其是，氧化氮在燃气涡轮发动机内作为高燃烧器火焰温度的结果形成。对燃气涡轮发动机进行改造以努力减少氧化氮排放通常会在所关联的燃气涡轮发动机的运行声学水平方面产生不利的影响。作为基于燃料-空气化学计量法、总质量流的常规运行条件和其它运行条件的后果，破坏性的或不被期望的声学压力振动或压力脉冲可能在燃气涡轮发动机的燃烧器中产生。在燃气涡轮发动机设计中朝向满足联邦和地区空气污染标准所需的低NOx排放的当前趋势导致了贫预混燃烧系统的使用，在贫预混燃烧系统中燃料和空气在火焰反应区域上游被均匀地混合。为了维持低的火焰温度，转而将不期望的气态NOx排放的产生限制到可接受的水平，这些燃烧系统在其下运行的燃料空气比或当量比与更常规的燃烧器相比“更贫”的多。该方法通常使用水或蒸汽喷射以用于实现低排放，但是与带有水或蒸汽喷射且在低当量比下的运行相关的燃烧不稳定也倾向于在燃烧器中不被接受地产生高动态压力振动，这能造成硬件损坏和其它运行问题。压力脉冲能在发动机上产生不利的效果，包括燃烧器硬件的机械和热疲劳。由于在这样的设计中更高得多比例的空气被导入燃料-空气混合器，因而压力脉冲的问题被发现在低排放燃烧器中甚至更加相关。干低排放(DLE)燃烧器是倾于燃烧声学的并且典型地包括设计特征和/或控制逻辑以减小燃烧声学的激烈性。这些包括消音器、多燃料系统、以及补充燃料回路。多燃料系统允许在燃烧室内的火焰温度变化。LM2500DLE和LM6000DLE结合了被独立地供应燃料的三个预混器的环。这允许外、中、和内预混器具有不同的火焰温度。补充燃料回路已用于在不同于主喷射位置的位置处将相对小部分的燃料喷射入燃烧器。在热释放中的该异相波动用来减少压力波动的振幅。在一些实施方式中，补充燃料也在燃烧室内引起温度变化。在通用电气LM2500DLE和LM6000DLE燃烧器的至少一些中，补充燃料从每一个其它预混器中喷射出。通向不带有补充燃料的预混器的燃料流通常比带有补充燃料的那些预混器要低。至少一些已知的燃气涡轮燃烧器包括多个混合器，其混合高速空气和液体燃料(例如柴油)或气体燃料(例如天然气)以增强火焰稳定性和混合。至少一些已知的混合器包括位于用于使进气旋转的旋流器的中央的单燃料喷射器。燃料喷射器和混合器两者均定位在燃烧器导流罩上。一种典型的导流罩包括支撑隔热罩的导流罩板。燃烧器包括混合器组件和有助于保护导流罩的隔热罩。隔热罩通过撞击导流罩的空气冷却以有助于维持隔热罩的运行温度在预定的限制之内。在运行期间，从引导混合器排出的燃料-空气混合物流的膨胀可以产生绕隔热罩的环面漩涡。未燃烧的燃料可能对流入这些不稳定的漩涡。在与燃烧气体混合后，燃料空气混合物点燃，继而发生的热释放可能非常突然。在许多已知的燃烧器中，环绕隔热罩的热气体有助于稳定由点燃产生的火焰。然而，由快速的热释放产生的压力脉冲能够影响随后的漩涡的形成。随后的漩涡能够导致超出了期望或可接受的限制的在燃烧器内的压力振动。十分期望具有用于消除或减少在燃气涡轮发动机燃烧器中的这些高水平的噪声或声响的有效装置，尤其是，具有短长度且设计用于低NOx(氮氧化物)、CO以及未燃烧碳氢化合物排放的一个有效装置。也十分期望该装置简单地采用或加装到现有发动机上且调整其以用于特定的发动机和装置。燃烧器导流罩上的圆锥形的外和内隔热罩在2013年12月3日授予MarkAnthonyMueller等的美国专利No.8596071中被公开。美国专利No.8596071被转让给当前受让人通用电气公司，并且通过引用并入本文。燃烧不稳定在其中燃料在贫预混火焰中燃烧的DLE燃烧器中是有挑战性的问题。燃烧不稳定在一些情况下可产生很大的声压，该声压能驱动结构振动、到燃烧器壁的高热通量、回火(通过纵向方式)和火焰吹灭(通过切向或径向方式)。在一些极端情况下，结果是发动机硬件故障。消除燃烧不稳定的最有效方式中的一个是将贫预混火焰锚定在良好设计的火焰保持器上，使得滞后间隔在不稳定区域外。由于该原因，已经证实，燃烧器导流罩隔热罩的设计和形状(作为火焰保持器)在驱动燃烧声学的抑制上具有最重要效果。
技术实现思路
一种用于燃气涡轮发动机燃烧器的圆锥-平坦隔热罩包括环形圆锥区段，其从圆锥-平坦隔热罩的大体环形平坦区段上游或向前延伸并与之成整体。平坦区段包括径向外和内边缘，外和内边缘中的至少一者是圆形的并且绕中心线界定，并且平坦区段包括在中心线上具有起点的周向分开的顺时针和逆时针径向边缘。平坦区段的平坦朝下游表面可相对中心线大体垂直或倾斜某一面角度。圆锥-平坦隔热罩可包括圆柱形区段，其在环形圆锥区段上游并与之成整体。过渡区段可布置在环形圆锥区段和圆柱形区段之间并与它们成整体，圆柱形区段从环形圆锥区段向上游或向前延伸，并且过渡区段的前端可与圆柱形区段大体平齐，而过渡区段的后端与环形圆锥区段大体平齐。圆锥-平坦隔热罩包括用于冷却在平坦区段的上游或前方的圆锥-平坦隔热罩的朝下游表面的薄膜冷却机构。圆锥-平坦隔热罩可包括：冷却空气气室，其布置于平坦区段的上游或前方的圆锥-平坦隔热罩的冷壁和热壁之间；冷却空气供应孔，其延伸穿过冷壁至冷却空气气室；以及上游成角度薄膜冷却孔，其从冷却空气气室延伸穿过热壁至在平坦区段上游或前方的圆锥-平坦隔热罩的朝下游表面。燃气涡轮发动机燃烧器包括联接到燃烧器环形外和内衬套的导流罩板，圆锥-平坦隔热罩的一个或更多同心圆形排列被安装在导流罩板上或联接至导流罩板，并且圆锥-平坦隔热罩中的每一个包括环形圆锥区段，其从圆锥-平坦隔热罩的平坦区段向上游或向前延伸并与之成整体。在一个或更多圆形排列中的圆锥-平坦隔热罩可布置成非对称或不对称的模式，该模式具有：圆锥-平坦隔热罩的至少第一和第二组；和分别在一个或更多圆形排列中的至少单个排列中的第一和第二组中的圆锥-平坦隔热罩的至少第一和第二不同组。燃气涡轮发动机燃烧器可包括在圆锥-平坦隔热罩的一个或更多圆形排列中的圆锥-平坦隔热罩的两个或更多组，圆锥-平坦隔热罩中的每一个具有一个或更多设计参数，并且在两个或更多组的第一组中的圆锥-平坦隔热罩中的至少一个具有不同于在两个或更多组的第二组中的圆锥-平坦隔热罩的一个或更多设计参数的一个或更多设计参数。该一个或更多设计参数可从由下列参数组成的组中选择：沿着圆锥-平坦外和内隔热罩中的每一个的外和内平坦区段的平坦朝下游表面的总面积；圆锥区段的半圆锥角；平坦区段或圆锥-平坦外和内隔热罩从导流罩板的轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机燃烧器，包括：导流罩板，其联接到燃烧器环形外和内衬套；圆锥‑平坦隔热罩的一个或更多同心圆排列，其安装在导流罩板上或联接到导流罩板，所述圆锥‑平坦隔热罩中的每一个包括环形圆锥区段，其从所述圆锥‑平坦隔热罩的平坦区段向上游或向前方延伸并与之成整体。

【技术特征摘要】
2014.06.26 US 62/0174721.一种燃气涡轮发动机燃烧器，包括：导流罩板，其联接到燃烧器环形外和内衬套；圆锥-平坦隔热罩的一个或更多同心圆排列，其安装在导流罩板上或联接到导流罩板，所述圆锥-平坦隔热罩中的每一个包括环形圆锥区段，其从所述圆锥-平坦隔热罩的平坦区段向上游或向前方延伸并与之成整体。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机燃烧器，其还包括：平坦区段的朝下游的表面，其相对中心线大体垂直或倾斜某一面角度，所述平坦区段包括径向外和内边缘；所述外和内边缘中的至少一个为圆形的并且绕中心线界定，并且所述平坦区段包括在中心线上具有起点的周向分开的顺时针和逆时针径向边缘。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机燃烧器，所述平坦区段具有带有平坦火焰稳定转角表面的平坦转角，并且平坦火焰稳定转角表面至少是平坦朝下游表面的部分。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机燃烧器，所述圆锥-平坦隔热罩在布置成非对称或不对称模式的一个或更多圆形排列中，所述圆锥-平坦隔热罩的至少第一和第二组(A、B)，以及在第一和第二组(A、B)中的圆锥-平坦隔热罩的至少第一和第二不同的圆锥-平坦隔热罩分别在一个或更多圆形排列中的至少单个排列中。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机燃烧器，所述圆锥-平坦隔热罩的两个或更多组(A、B、C)在圆锥-平坦隔热罩的一个或更多圆形排列中，所述圆锥-平坦隔热罩中的每一个具有一个或更多设计参数，并且在两个或更多组(A、B、C)的第一组中的圆锥-平坦隔热罩中的至少一个具有与在两个或更多组(A、B、C)的第二组中的圆锥-平坦隔热罩的一个或更多设计参数不同的一个或更多设计参数。6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机燃烧器，还包括从由下列参数组成的组中选择的一个或更多设计参数：沿着圆锥-平坦外和内隔热罩中的每一个的外和内平坦区段的平坦朝下游表面的总面积(TA)；圆锥区段的半圆锥角；平坦区段或圆锥-平坦外和内隔热罩从导流罩板的轴向偏移(AX)；以及外和内平坦区段的平坦朝下游表面的顺时针和/或逆时针周向倾斜角。7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机燃烧器，所述圆锥-平坦隔热罩包括：冷却空气气室，其布置于在平坦区段的上游或前方的圆锥-平坦隔热罩的冷壁和热壁之间，冷却空气供应孔穿过冷壁延伸到所述冷却空气气室，并且上游成角度的薄膜冷却孔从所述冷却空气气室穿过热壁延伸到在平坦区段上游...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM埃尔卡迪，AM丹尼斯，EM罗伯森，MA穆勒，GE梅尔特尔，SC李，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US