用于燃烧系统的套管风扇技术方案

本发明专利技术涉及用于燃烧系统的套管风扇，具体而言，本发明专利技术介绍了一种燃烧衬套（１００）。该燃烧衬套（１００）可包括定位在其上的多个空气混合孔（１１０）和多个套管风扇（１４０）。

【技术实现步骤摘要】

本申请主要涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及一种套管风扇(thimble fan), 其结合燃烧器衬套和系统一起使用，以便朝向燃料流引导空气的流动，用以防止热气体到 达衬套壁、混合孔以及通气孔(louver)。
技术介绍
在燃气轮机燃烧系统中，燃烧室包含通常为具有闭合端部和相对的敞开端部的管 状或环形构造的衬套。燃料通常经由位于闭合端部处或其附近的一个或多个燃料喷嘴引入 衬套中，同时容许燃烧空气经过圆形成列的开孔或空气混合孔沿着衬套轴向和周向地间隔 开。这些燃气轮机燃烧衬套通常以极高的温度运行且很大程度上依赖于来自适当压缩机的 进入燃烧空气用于冷却目的。燃烧衬套空气混合孔周围的破裂是对于燃气轮机燃烧器衬套的常见问题。对此， 一些燃气涡轮发动机采用高活性燃料作为主燃料源。高活性燃料趋于将火焰向前牵引到衬 套中且将该火焰锚定在混合列孔之前(上游)和之后(下游)。这种现象通常对于第一混 合孔列(即，位于最接近燃料喷嘴的衬套端部处)可能很明显。另外，低BTU(英国热量单 位)燃料、且随后更高容量的燃料流，以及高活性燃料可放大这些火焰的锚定效果。其它常 用燃料也可导致火焰锚定在混合孔之后或下游。然而，试验已证实，很高的温度可能会出现 在混合孔的两侧上。破裂的问题对于空气混合孔下游的火焰通常在其处锚定的位置而言已经得到解 决。内部空气混合孔嵌入件(insert)(称作再成膜件)已用来沿着燃烧器衬套的内部表面 在空气混合孔的下游建立冷却流动膜。然而，沿着上游列的空气混合孔的破裂问题仍未得 到解决。实际上，冷却膜流动可能由于空气经过这些空气混合孔的径向流动而中断。因此，存在改进冷却空气流动结构和技术的要求。这些结构和技术优选的是可保 护燃烧器衬套的上游部分免受可导致耐用性问题(包括破裂、氧化、蠕变变形、热障涂层层 裂等)的火焰和热量。
技术实现思路
因此，本申请提供了一种燃烧衬套。该燃烧衬套可包括定位在其上的多个空气混 合孔和多个套管风扇。本申请还提供了一种在具有多个空气混合孔的燃烧衬套内运行燃料喷嘴的方法。 该方法可包括以下步骤将多个成角度的槽口(slot)在第一列空气混合孔的上游定位在 燃烧衬套上；在燃烧衬套内燃烧来自燃料喷嘴的燃料流；以及引导空气流穿过成角度的槽 口，以迫使燃烧的燃料流远离燃烧衬套壁。本申请还提供了一种燃烧系统。该燃烧系统可包括燃烧衬套和与其连通的燃料喷 嘴。该燃烧衬套可包括定位在燃料喷嘴下游的多个空气混合孔和定位在燃料喷嘴下游和空 气混合孔上游的多个套管风扇。 当结合多个附图和所附权利要求研读如下详细描述时，本领域普通技术人员将会 清楚本申请的这些及其它特征。附图说明 图1是燃气轮机燃烧器衬套的侧平面图，其中，还示出了衬套帽盖硬件的-以及过渡件。图2是具有如文中所述地安装的套管风扇的燃烧器衬套的透视图。 图3是如图2中所示的套管风扇的前透视图。 图4是如图2所述的套管风扇的侧透视图。 图5是如文中所述的套管风扇的备选实施例的平面图。 图6是如文中所述的套管风扇的备选实施例的平面图。 图7A是如文中所述的套管风扇的备选实施例的平面图。 图7B是如文中所述的套管风扇的备选实施例的平面图。 图8A是如文中所述的套管风扇的备选实施例的平面图。 图8B是如文中所述的套管风扇的备选实施例的平面图。 图9是具有套管风扇定位在其上的燃烧帽盖的透视图。 零件清单 部分10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 100 110 120 130 140 150 160 200 210 220 230 240燃烧器衬套前端部后端部衬套帽盖硬件 燃料喷射喷嘴 过渡件 槽口空气混合孔第一列箭头燃烧衬套空气混合孔槽口冷却孔套管风扇外部唇缘倾斜壁延伸管扁平管管平坦表面管4250 平坦表面260 燃烧器帽盖具体实施例方式现在参看附图，在其中贯穿各个视图相同的标号表示相同的元件，图1示出了常 规的涡轮燃烧器衬套10。燃烧器衬套10可包括具有前端部12和后端部14的大致圆柱形 的本体。前端部12通常由衬套帽盖硬件16封住，该帽盖硬件16具有一个或多个燃料喷射 喷嘴18用于将燃料供送至位于衬套10内的燃烧器室。此处可采用任意类型或数目的燃料 喷嘴18。衬套10的相对的后端部14通常可固定到将热的燃烧气体供送至涡轮第一级的管 状过渡件20上。衬套10可具有多个槽口 22，这些槽口 22可通过结合采用钎焊和焊接技术而制成。 槽口 22可具有多个空气冷却孔(图1中不可见)，以便提供公知为膜冷却的冷却空气流的 均勻周向分布。多个沿轴向隔开的周向成列的空气分布或空气混合孔24可朝向衬套10的 前端部12 (即靠近燃料喷嘴18)形成在燃烧衬套10内。第一列空气分布或空气混合孔示 出为26且在下文作进一步阐述。燃烧气体(在衬套内)的流动沿由流动箭头28所示的方 向，其中，燃烧/稀释空气沿径向和轴向供送到衬套10中。衬套10及类似设计也可适用于 需要冷却空气的任何热气通路构件。图2示出了如上文所述的燃烧衬套100。类似于上文所述的衬套10，燃烧衬套100 包括前端部12和后端部14。同样，燃烧衬套100包括沿周向围绕燃烧衬套100布置的多个 空气混合孔110。燃烧衬套100还包括多个槽口 120，该槽口具有经由其延伸的多个冷却孔 130。还可采用其它类型的开孔，如火花塞孔、火焰探测孔等。燃烧衬套100可包括多个成角度的槽口或套管风扇140。如在图3和图4中所示， 各套管风扇140均可包括环绕向下倾斜壁160的大致平坦的外部唇缘150。外部唇缘150 可整体地或部分地围绕倾斜壁160延伸。套管风扇140的外部唇缘150可经由焊接或其它 类型的常规技术而附接到燃烧衬套100上。倾斜壁160可具有任何所希望的倾斜角。倾斜 壁160可如所示地那样为大致平坦的或可具有任何所希望的外形和/或形状。套管风扇 140可具有任何所希望的尺寸。具体而言，套管风扇140可具有将空气的流动以一定角度引 导到燃烧衬套100中的任何形状。还可采用任意数目的套管风扇140。套管风扇140可沿 着燃烧衬套100定位在任何部位且相对于空气混合孔110以任何角度。如图所示，套管风扇140可定位在空气流混合孔110的第一列26的上游。如上文 所述，空气混合孔110可中断来自于冷却孔130的冷却空气流。通过将套管风扇140定位 在混合孔110的第一列26的上游，套管风扇140在燃料射流和第一列26的相交处引导空 气流。具体而言，由套管风扇140引导的空气流可防止燃料且因此防止火焰到达衬套100 的表面，以便避免局部过热。此种下降将改善有关破裂、氧化(具体而言是通气孔氧化)、蠕 变变形，热障涂层分裂等的耐用性。关于相邻冷却孔130的耐用性问题也可减少。因此，套 管风扇140将防止在空气混合孔110的第一列26周围及其上游和下游过热。因此，套管风 扇140将增加燃烧衬套100的寿命。将应理解的是，套管风扇140可采用任何所希望的尺寸或形状。例如，图5示出了 采用延伸管200形式的套管风扇140。图6示出了作为延伸的扁平管210的套管风扇。图57A和图7B示出了一种套管风扇140，其具有通向成一定角度的平坦表面230的管220。图 8A和图8B示出了一种套管风扇14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧衬套（１００），包括：　　定位在其上的多个空气混合孔（１１０）；以及　　定位在其上的多个套管风扇（１４０）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JD贝里，R德富里斯特，H凯琳，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]