包括声学阻尼器的燃烧器制造技术

一种涡轮机的燃烧器(1)，尤其是燃气涡轮发动机的燃烧器，包括至少一个燃烧器区段(3)，该燃烧器区段(3)具有围绕燃烧器内部(6)的相应区段的环形壁(10)，该环形壁(10)包括：‑界定燃烧器内部(6)的环形内表面(16)，‑多个阻尼腔(30)，用于阻尼燃烧器内部(6)的热声振动，每个阻尼腔(30)通过至少一个阻尼孔(40)而被连接至环形内表面。本发明专利技术还涉及一种此类燃烧器的制造方法。

Burner including acoustic damper

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括声学阻尼器的燃烧器
本专利技术涉及一种燃烧器、一种用于涡轮机特别是燃气涡轮发动机的燃烧装置、以及一种制造燃烧器的方法。
技术介绍
作为涡轮机的一个示例，燃气涡轮发动机包括作为主要部件的压气机、燃烧装置和膨胀涡轮。对于燃烧装置，存在各种不同设计，例如环形燃烧装置或环管式燃烧装置。燃烧装置本身包括燃烧器和燃烧室，燃料经由燃烧器而被提供至燃烧空间，燃烧室用于密封燃烧空间。燃烧空间还被提供有用于燃烧的含氧流体，尤其是从压气机提供的空气。燃烧器可以被设计为在稀燃条件下操作，从而保持排放较少，尤其是NOx和CO排放较少。在稀燃条件下，认为燃料和空气的混合中的所有或大部分燃料被燃烧。对于这种稀燃操作，通常提供所谓的主燃料。对于瞬态操作，例如在涡轮机的启动期间，可以提供附加燃料作为所谓的引燃燃料，以稳定火焰并避免燃烧动态。干式低排放(DLE)技术可以用于减少NOx排放。DLE型燃烧涉及的一个问题是会发生燃烧动态事件。由诸多不同物理机制引起的这种现象可能会导致结构损坏、对排放产生负面影响并显著影响投产。一般而言，抑制燃烧动态的一种途径是使用被直接安装在燃烧装置(包括环形和环管式燃烧装置两种)的燃烧室中的声学(被动)阻尼器。这种阻尼器例如包括Helmholtz谐振器或穿孔衬套，以直接冲击燃烧室中的声压。上述解决方案尚未被认为是最佳方案。与燃烧动态相关的机制之一是：存在进入燃烧装置并且尤其是进入燃烧区的波动燃料分布。燃料的这种调制是由随后的声学事件引起的，并且可能导致破坏性的自驱动反馈回路。r>
技术实现思路
本专利技术力图减少这些缺陷。该目的通过独立权利要求来实现。从属权利要求描述了本专利技术的有利改进和修改。根据本专利技术的第一方面，提供了一种涡轮机的燃烧器，尤其是燃气涡轮发动机的燃烧器，其包括至少一个燃烧器区段，至少一个燃烧器区段具有围绕燃烧器内部的相应区段的环形壁，该环形壁包括：-界定燃烧器内部的环形内表面，-多个阻尼腔，用于阻尼燃烧器内部中的热声振动，每个阻尼腔通过至少一个阻尼孔而被连接至环形内表面。通过这种构造，通过在多个燃烧器区段中的一个燃烧器区段中引入声学阻尼器，上述反馈机制被削减，并且与这种现象相关的燃烧动态被抑制。根据本专利技术的实施例，具有环形壁的至少一个燃烧器区段是燃烧器的中间燃烧器区段(特别是混合区段)，该至少一个燃烧器区段被设置在下述两个区段之间：-上游燃烧器区段，用于将第一燃料和含氧流体提供至燃烧器内部的上游端；和-下游燃烧器区段，用于将第二燃料提供至燃烧器内部的下游端或提供至燃烧室。上游燃烧器区段可以被布置为优选通过旋流器而被提供主燃料和空气的混合。下游燃烧器区段可以被布置为提供引燃燃料。中间燃烧器区段可以被称为混合器或混合区段，以实现主燃料和空气的更好混合。在中间燃烧器区段集成被动声学阻尼器的积极效果在于：-由于这些声学阻尼器位于燃烧区的上游，因此不存在不希望的空气消耗。因此，将不会经历未受影响的(升高的)火焰温度对排放水平的负面影响；-如果在现场发生与调制现象有关的动态问题，则可以容易地实现针对该特定现场的对应的燃烧器调节；-如果因包括不同燃料规格的操作而发生动态问题，则可以容易地实现燃烧器的适当声学调节以解决该问题。根据本专利技术的第二方面，提供了一种燃烧装置，包括：-多个燃烧器，至少一个燃烧器被以如上所述的方式布置；以及-至少一个燃烧室(尤其是环形或环管式燃烧室)，被布置在一个或多个燃烧器的下游。根据本专利技术的第三方面，提供了一种制造上述燃烧器的方法。该制造方法包括以下步骤：-将环形壁增材制造为一体形成部件，或-将上游燃烧器区段、中间燃烧器区段和下游燃烧器区段增材制造为一体形成部件。根据本专利技术的可能实施例，通过选择性激光熔化或选择性激光烧结来执行增材制造步骤。通过使用增材制造技术，燃烧器可以被设计为具有阻尼装置，该阻尼装置被调谐为用于最佳衰减行为(即，抑制已知的特定频率间隔)。根据本专利技术的其它可能实施例，每个阻尼腔通过至少一个清洗孔而被连接至环形壁的环形外表面。根据本专利技术的其它可能实施例，多个阻尼腔中的至少一个阻尼腔具有四边形轮廓或六边形轮廓或圆形轮廓。多个阻尼腔可以沿行和/或列分布在环形壁中，以形成图案。上述行和/或列可以相对于燃烧器的纵向轴线平行或倾斜。在上下文的描述中，当没有不同地指定时，术语“纵向”、“径向”和“周向”是相对于燃烧器的纵向轴线。术语“上游”/“下游”/“中(游)”用于表示沿燃烧器的纵向轴线的方向，并且是相对于燃料流方向。即使一些流体将被被形成漩涡，但最终主行进方向可以被给定为从燃烧器的上游端到燃烧器的出口(下游端)。出口将流体释放到燃烧室中，因此，燃烧室也位于燃烧器的下游。术语“内部”和“外部”是相对于燃烧器的径向方向使用，径向方向垂直于燃烧器的纵向轴线。径向向内腔(燃烧器内部)由环形壁径向向外包围。燃烧器外部被限定在该环形壁之外，即，燃烧器外部被进一步径向向外地限定。燃烧器外部被认为是中空空间，以引导从涡轮机的压气机提供的压缩含氧流体。需要注意的是，已经结合不同技术方案对本公开的实施例进行了描述。特别地，一些实施例已经结合装置类型权利要求而被描述，而另一些实施例已经结合方法类型权利要求而被描述。然而，本领域技术人员将从上下文的描述中理解，除属于一种类型的技术方案的任意特征组合之外，与不同技术方案相关的任意特征之间的组合、尤其是对于方法类型权利要求的特征与装置类型权利要求的特征之间的组合也是本申请公开内容的一部分。根据下文将要描述的实施例的示例，本专利技术的上述及其它方面是显而易见的，并且结合实施例的示例进行解释。下文中将结合实施例的示例更详细地描述本专利技术，但本专利技术不限于这些示例。附图说明图1示出根据本专利技术的燃烧器的示例性实施例的侧视图；图2示出根据本专利技术的燃烧器的中间燃烧器区段的纵向截面；图3示出图2中的燃烧器区段的轴测图；图4示出图3的没有环形外表面的轴测图，以示出中间燃烧器区段的环形壁的内侧；图5示意性地示出中间燃烧器区段的环形壁内侧的阻尼器的第一图案；图6示意性地示出中间燃烧器区段的环形壁内侧的阻尼器的第二图案；图7示意性地示出中间燃烧器区段的环形壁内侧的阻尼器的第三图案。具体实施方式附图中的图示仅为示意性的。应当注意的是，在不同附图中，相似或相同元件或特征具有相同的附图标记。为了避免不必要的重复，已经结合实施例描述的元件或特征在说明书中不再进一步描述。图1示出根据本专利技术的一个示例性燃烧器1。燃烧器1可以是燃气涡轮发动机的一部分，并且可以用于环形燃烧装置。燃烧器1包括沿燃烧器1的纵向轴线Y纵向延伸的上游燃烧器区段2、中间燃烧器区段3和下游燃烧器区段4。在上游燃烧器区段2的上游，燃烧器轴5向燃烧器1提供燃料。特别地，上游燃烧器区段2可以是旋流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮机的一个燃烧器(1)，尤其是一种燃气涡轮发动机的燃烧器，包括：/n-一个上游燃烧器区段(2)，用于将一种第一燃料和一种含氧流体提供至一个燃烧器内部(6)的一个上游端；以及/n-至少一个中间燃烧器区段(3)，所述中间燃烧器区段(3)具有围绕一个燃烧器内部(6)的一个相应区段的一个环形壁(10)，以及/n-一个下游燃烧器区段(4)，用于将一种第二燃料提供至所述燃烧器内部(6)的一个下游端或提供至一个燃烧室；/n所述环形壁(10)包括：/n-界定所述燃烧器内部(6)的一个环形内表面(16)，/n-多个阻尼腔(30)，用于阻尼所述燃烧器内部(6)中的多个热声振动，每个阻尼腔(30)通过至少一个阻尼孔(40)而被连接至所述环形内表面(16)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170731 EP 17184044.01.一种涡轮机的一个燃烧器(1)，尤其是一种燃气涡轮发动机的燃烧器，包括：
-一个上游燃烧器区段(2)，用于将一种第一燃料和一种含氧流体提供至一个燃烧器内部(6)的一个上游端；以及
-至少一个中间燃烧器区段(3)，所述中间燃烧器区段(3)具有围绕一个燃烧器内部(6)的一个相应区段的一个环形壁(10)，以及
-一个下游燃烧器区段(4)，用于将一种第二燃料提供至所述燃烧器内部(6)的一个下游端或提供至一个燃烧室；
所述环形壁(10)包括：
-界定所述燃烧器内部(6)的一个环形内表面(16)，
-多个阻尼腔(30)，用于阻尼所述燃烧器内部(6)中的多个热声振动，每个阻尼腔(30)通过至少一个阻尼孔(40)而被连接至所述环形内表面(16)。


2.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，
其中每个阻尼腔(30)通过至少一个清洗孔(50)而被连接至所述环形壁(10)的一个环形外表面(17)。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的燃烧器(1)，其中所述多个阻尼腔(30)中的至少一个阻尼腔(30)具有一个四边形轮廓。


4.根据权利要求1或2中任一项所述的燃烧器(1)，其中所述多个阻尼腔(30)中的至少一个阻尼腔(30)具有一个六边形轮廓。


5.根据权利要求1或2中任一项所述的燃烧器(1)，其中所述多个阻尼腔(30)中的至少一个阻尼腔(30)具有一个圆形轮廓。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：JE·伦德格伦，J·彼得森，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE