用于降低排放的波浪形环形稀释槽制造技术

一种用于燃气涡轮的燃烧器的燃烧器衬套包括具有多个外衬套段的外衬套和具有多个内衬套段的内衬套。内衬套和外衬套的每一段包括在周向方向上延伸的至少一个开槽稀释开口，每个开槽稀释开口包括从相应的衬套径向延伸到外衬套和内衬套之间的燃烧室的稀释区中的导流壁。至少一个开槽稀释开口可以是弯曲狭槽(凹形或凸形)稀释开口，且用于外衬套和内衬套的每一段的弯曲狭槽稀释开口可以被连接，从而提供环形延伸通过外衬套和内衬套的波浪形开槽稀释开口。槽稀释开口。槽稀释开口。

【技术实现步骤摘要】
用于降低排放的波浪形环形稀释槽


[0001]本公开涉及一种燃气涡轮发动机的燃烧室中燃烧气体的稀释。

技术介绍

[0002]在常规的燃气涡轮发动机中，已知将稀释空气流提供到主燃烧区下游的燃烧室中。常规地，环形燃烧器衬套可包括内衬套和外衬套，在它们之间形成燃烧室。内衬套和外衬套可包括通过内衬套的稀释孔，其提供空气流(即，稀释射流)从围绕环形燃烧器内衬套的通道进入燃烧室。已知一些应用使用圆形孔来向燃烧室提供稀释空气流。通过常规燃烧器中的圆形稀释孔的空气流与燃烧室内的燃烧气体混合以提供燃烧气体的骤冷。在稀释射流后面看到的高温区域(即稀释射流的尾流区域)与高NOx形成有关。此外，圆形稀释空气射流不会横向扩散，从而在稀释射流之间产生高温，这也有助于高NOx形成。
附图说明
[0003]本公开的特征和优点将从以下对各种示例性实施例的描述中显而易见，如附图中所示，其中相同的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元件。
[0004]图1是根据本公开的实施例的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意性部分横截面侧视图。
[0005]图2是根据本公开的实施例的示例性燃烧区段的横截面侧视图。
[0006]图3描绘了根据本公开的实施例的在图1的平面3
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3处截取的燃烧器衬套的部分横截面视图。
[0007]图4描绘了根据本公开的一个方面的示例性燃烧器衬套的部分横截面侧视图。
[0008]图5描绘了根据本公开的一个方面的示例性燃烧器衬套的顶部透视图。
[0009]图6描绘了根据本公开的一个方面的第一段外衬套的平面图。
[0010]图7描绘了根据本公开的另一方面的在图6的平面7
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7处截取的弯曲稀释开口的部分横截面侧视图。
[0011]图8描绘了根据本公开的另一方面的第一段外衬套的平面图。
[0012]图9描绘了根据本公开的又一方面的第一段外衬套的平面图。
[0013]图10描绘了根据本公开的又一方面的第一段外衬套的平面图。
[0014]图6描绘了根据本公开的一个方面的第一段外衬套的平面图。
[0015]图11描绘了根据本公开的又一方面的第一段外衬套的平面图。
[0016]图12描绘了根据本公开的一个方面的第一段外衬套和第二段外衬套连接的平面图。
[0017]图13描绘了根据本公开的另一方面的第一段外衬套和第二段外衬套连接的平面图。
[0018]图14描绘了根据本公开的又一方面的第一段外衬套和第二段外衬套连接的平面图。
[0019]图15描绘了根据本公开的又一方面的第一段外衬套和第二段外衬套连接的平面图。
具体实施方式
[0020]下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他部件和构造。
[0021]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以区分一个部件与另一个部件，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0022]术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，“下游”是指流体流向的方向。
[0023]下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他部件和构造。
[0024]在涡轮发动机的燃烧区段中，空气流过围绕燃烧器衬套的外通道，并且通过围绕燃烧器衬套的内通道。空气通常从燃烧器衬套的上游端流到燃烧器衬套的下游端。外通道和内通道中的一些气流通过燃烧器衬套中的稀释孔转向并作为稀释空气进入燃烧室。稀释气流的一个目的是在燃烧室内的燃烧气体进入涡轮区段之前冷却(即骤冷)燃烧气体。然而，必须快速有效地对来自主区的燃烧产物进行骤冷，以使高温区域可以最小化，从而可以减少来自燃烧系统的NOx排放。
[0025]本公开旨在通过改进来自主燃烧区的热燃烧气体的稀释淬火来减少NOx排放。根据本公开，燃烧器衬套包括至少一个弯曲的或波浪形的稀释开口，该稀释开口具有在稀释开口的下游侧延伸到燃烧室中的导流壁。弯曲的或波浪形的稀释开口可以围绕衬套的整个圆周周向地延伸通过衬套，或者可以包括延伸通过各种衬套段的弯曲段或波浪形段，其中衬套段一起形成环形类型的衬套。弯曲的稀释开口或波浪形的稀释开口将稀释空气在围绕衬套圆周的不同轴向位置处引入燃烧室，以便改善具有更接近当量比的区域的混合。
[0026]现在参考附图，图1是示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10的示意性部分横截面侧视图，本文称为“发动机10”，其可结合本公开的各种实施例。尽管下文参照涡轮风扇发动机进一步描述，但本专利技术也适用于一般的涡轮机械，包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用和工业涡轮发动机和辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有纵向或轴向中心线轴线12，其从上游端98延伸到下游端99以供参考。通常，发动机10可包括风扇组件14和布置在风扇组件14下游的核心发动机16。
[0027]核心发动机16通常可以包括限定环形入口20的外壳18。外壳18以串联流动关系包围或至少部分形成压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和喷射排气喷嘴区段32，压缩机区段具有增压或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24，涡轮区段包括高压(HP)涡轮28、低压(LP)涡轮30。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以通过减速齿轮40连接到风扇轴38，例如在间接驱动构造或齿轮驱动构造中。在其他实施例中，尽管未示出，但发动机10还可包括中压
(IP)压缩机和可随中压轴旋转的涡轮。
[0028]如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，这些风扇叶片联接到风扇轴38并且从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇外壳或机舱44周向地围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。在一个实施例中，机舱44可以通过多个周向隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于核心发动机16支撑。此外，机舱44的至少一部分可以在核心发动机16的外部上延伸，以便在其间限定旁通气流通道48。
[0029]图2是如图1所示的核心发动机16的示例性燃烧区段26的横截面侧视图。如图2所示，燃烧区段26通常可包括燃烧器衬套50，燃烧器衬套50具有内衬套52、外衬套54、整流罩60和圆顶组件56。内衬套52、外衬套54和圆顶组件56一起限定燃烧室62。燃烧室62可以更具体地限定各种区域，包括主燃烧区，在该主燃烧区可以发生燃料
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氧化剂混合物的初始化学反应和/或燃烧气体86的再循环可以在进一步向下游流至稀释区72之前发生，在该稀释区72中，燃烧气体86和空气的混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气涡轮的燃烧器的燃烧器衬套，其特征在于，所述燃烧器衬套包括：外衬套，所述外衬套包括多个外衬套段，所述多个外衬套段连接在一起以围绕燃烧器中心线环形延伸，所述多个外衬套段中的每个段包括在外衬套稀释区中穿过其中的至少一个外衬套开槽稀释开口，每个外衬套开槽稀释开口在周向方向上延伸，并且包括与所述外衬套开槽稀释开口的下游侧相邻的外衬套导流壁；和内衬套，所述内衬套包括多个内衬套段，所述多个内衬套段连接在一起以围绕所述燃烧器中心线环形延伸，所述多个内衬套段中的每个段包括在内衬套稀释区中穿过其中的至少一个内衬套开槽稀释开口，每个内衬套开槽稀释开口在所述周向方向上延伸，并且包括与所述内衬套开槽稀释开口的下游侧相邻的内衬套导流壁。2.根据权利要求1所述的燃烧器衬套，其特征在于，其中所述燃烧器衬套限定沿所述燃烧器中心线的轴向方向、从所述燃烧器中心线延伸的径向方向以及围绕所述燃烧器中心线周向延伸的所述周向方向，所述多个外衬套段中的每个段具有外衬套冷表面侧和外衬套热表面侧，并且限定在所述轴向方向上从外衬套上游端延伸到外衬套下游端的外流动方向，所述外衬套稀释区位于所述外衬套上游端和所述外衬套下游端之间，并且所述外衬套导流壁在所述径向方向上从所述外衬套热表面侧径向向内延伸，并且所述多个内衬套段中的每个段具有内衬套冷表面侧和内衬套热表面侧，并且限定在所述轴向方向上从内衬套上游端延伸到内衬套下游端的内衬套流动方向，所述内衬套稀释区位于所述内衬套上游端和所述内衬套下游端之间，并且每个内衬套导流壁在所述径向方向上从所述内衬套热表面侧径向向外延伸。3.根据权利要求2所述的燃烧器衬套，其特征在于，其中所述至少一个外衬套开槽稀释开口包括在所述周向方向上延伸的多个外衬套线性开槽段，并且所述至少一个内衬套开槽稀释开口包括在所述周向方向上延伸的多个内衬套线性开槽段。4.根据权利要求2所述的燃烧器衬套，其特征在于，其中每个外衬套导流壁以相对于所述径向方向和所述轴向方向的外衬套导流壁角度从所述外衬套热表面侧径向向内延伸，并且每个内衬套导流壁以内衬套导流壁角度从所述内衬套热表面侧径向向外延伸。5.根据权利要求2所述的燃烧器衬套，其特征在于，其中所述至少一个外衬套开槽稀释开口包括至少一个外衬套弯曲狭槽稀释开口，并且所述至少一个内衬套开槽稀释开口包括至少一个内衬套弯曲狭槽稀释开口。6.根据权利要求5所述的燃烧器衬套，其特征在于，其中至少一个外衬套弯曲狭槽稀释开口是相对于所述外流动方向的外衬套凹形弯曲狭槽稀释开口，并且所述至少一个内衬套弯曲狭槽稀释开口是相对于所述内衬套流动方向的内衬套凹形弯曲狭槽稀释开口。7.根据权利要求5所述的燃烧器衬套，其特征在于，其中所述至少一个外衬套弯曲狭槽稀释开口是相对于所述外流动方向的外衬套凸形弯曲狭槽稀释开口，并且所述至少一个内衬套弯曲狭槽稀释开口是相对于所述内衬套流动方向的内衬套凸形弯曲狭槽稀释开口。8.根据权利要求5所述的燃烧器衬套，其特征在于，其中在所述多个外衬套段中的第一外衬套段中，所述外衬套弯曲狭槽稀释开口包括相对于所述外流动方向的第一段外衬套凸形弯曲狭槽稀释开口和相对于所述外流动方向的外衬套凹形弯曲狭槽连接稀释开...

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