用于动态控制的阶式旋流器制造技术

本申请描述了一种用于将介质喷射到涡轮中的旋流设备（１００）。该旋流设备（１００）包括中心轴线（１０６）、在沿中心轴线（１０６）的轴向方向上的中心通道（１０７）和外周界（１０８）。旋流设备（１００）还包括第一管道（１０１）和第二管道（１０２）。第一管道（１０１）和第二管道（１０２）适于将介质从外周界（１０８）周围区域引导至中心通道（１０７）。第一管道（１０１）包括第一基础区域，其限定了垂直于中心轴线（１０６）的第一平面。第二管道（１０２）包括第二基础区域，其限定了垂直于中心轴线（１０６）的第二平面。第一管道（１０１）包括沿轴向方向的第一深度（ｄ１），第二管道（１０２）包括沿轴向方向的第二深度（ｄ２）。第一深度（ｄ１）和第二深度（ｄ２）不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷射领域。特别地，本专利技术涉及用于将介质喷射到涡轮中的旋流设备。而且，本专利技术涉及将介质喷射到涡轮中的方法。
技术介绍
为了向涡轮机提供更有效的燃气涡轮，可能需要在将燃气/燃料混合物喷射到涡轮的燃烧系统期间降低高水平的流体动力性。当涉及液体燃料时，燃烧系统产生高水平的燃烧动力学，例如燃料的压力变化、燃料空气混合物的流动方向和火焰动力学的变化，这可能在一段时间内造成磨损或部件失效。在传统系统中，该问题通过两种方式得以解决。首先，在燃烧系统的火焰管中提供一系列小孔，以提供冷却火焰管壁与在各部件上提供空气膜之间的最好折衷，从而保护火焰管壁和各部件免于磨损。这种冷却空气障壁还可提供声阻尼。其次，主燃烧器与导燃器之间的燃料空气比可变化以降低动力学。EP 0722065 A2公开了一种用于燃气或液体燃料涡轮的燃料喷射装置。该装置包括用于产生与燃料供给混合的至少一种空气流的装置，但是，其中的燃料供给被初始喷射到邻近空气流的至少一个区域中，但从该区域被遮蔽。因而，富有燃料的流体凹部形成在这些区域中。凹部至少以较低的动力调整确保火焰稳定性。区域由旋流器的壁限定。燃料通过喷嘴喷射，并且可在缸壳中提供用于辅助燃料供给的额外喷嘴。EP 0957311 A2公开了一种燃气涡轮发动机燃烧室。燃气涡轮发动机的贫燃燃烧室具有径向流入预混合与预旋流燃烧器，其具有形成燃烧室的预燃烧腔的上游壁的中心燃烧器端面。圆形凹部形成在燃烧器端面中。该凹部包括至少一个导燃燃料喷射器，用于将导燃燃料切向引入到凹部。EP 1 890 083 Al公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器。环状燃料喷射器包括内径和外径。而且，环状燃料喷射器包括布置在环的端面侧中的燃料槽，并且至少一个燃料喷射开口布置在环上并连接到燃料槽。EP 1 867 925 Al公开了一种燃烧器，特别是燃气涡轮燃烧器。燃烧器的旋流器包括至少一个空气进入口，位于空气入口下游的至少一个空气出口以及至少一个从所述至少一个空气进入口延伸到由旋流器空气通路壁限定的所述至少一个空气出口的旋流器空气通路。至少一个空气通路壁的下游部分因此共轭。US 5，941，075公开了一种具有改进的空气/燃料均质化的燃料喷射系统。该系统适于将空气和燃料喷射到涡轮喷气发动机的燃烧腔中。外壳位于第一径向旋流器后，并形成由转换/转向壁限定的预混合腔，用于形成具有喉部的文氏管。外壳具有形成第二径向旋流器的多个第二空气通路，用于将空气引导到大致垂直于轴线A的平面中的文氏喉管前的预混合腔中。因而，第二通路和第三通路围绕外壳沿圆周方向交替。
技术实现思路
本专利技术的目的可以是提供一种用于涡轮的抗燃料喷射系统。为了实现上述目的，根据各独立权利要求，提供一种用于将介质喷射到涡轮中的旋流设备和一种将介质喷射到涡轮中的方法。根据本专利技术的第一示例性实施例，描述了一种用于将介质喷射到涡轮中的旋流设备。该旋流设备包括中心轴线、在沿着该中心轴线的轴向方向上的中心通道以及外周界。该旋流设备进一步包括第一管道和第二管道。第一管道和第二管道适于将所述介质从所述外周界周围的区域引导至中心通道。第一管道包括沿轴向方向的第一深度，并且第二管道包括沿轴向方向的第二深度。第一深度和第二深度因而不同。根据另一示例性实施例，提供了一种将介质喷射到涡轮中的方法。介质通过第一管道和第二管道从围绕外周界的区域引导至旋流设备的中心通道。提供第一管道沿旋流设备的轴向方向的第一深度并提供第二管道沿旋流设备的轴向方向的第二深度。第一深度和第二深度被不同地提供。旋流设备可包括具有圆形、椭圆形或多边形形状的板状元件，并可此外包括围绕中心轴线用于将介质引导穿过其中的通路或钻孔。中心轴线可类似于旋流设备的对称轴线。第一和第二管道可通过在旋流设备的面表面(face surface)中铣出的凹槽提供。 管道还可通过附接到旋流设备的旋流叶片提供。旋流叶片在一个示例性实施例中可改变或可调节，从而第一和第二管道的宽度或深度可改变或调节。第一和第二管道的第一深度和第二深度相对于沿着中心轴线的轴向方向限定。换言之，第一管道的基本区域和第二管道的基本区域限定了第一平面和第二平面。第一管道的基本区域的第一平面和第二管道的基本区域的第二平面垂直于中心轴线提供。因而，第一管道的基本区域的第一平面与中心轴线的交点不同于第二管道的基本区域的第二平面与中心轴线的交点，即第一管道的管道深度和第二管道的深度不同，从而，例如流过第一和第二管道的介质相对于旋流设备的中心轴线在不同高度处离开管道而进入到中心通道。在传统系统中，可以通过使用均包括类似和固定尺寸的管道或通路设法产生空气和燃料的混合物的勻质耗尽。采用要求主张的本专利技术，第一管道和第二管道的深度可不同， 这将具有改变每一个管道之间并且因而中心通道内的介质排尽的作用。这还可改变产生更小火焰面积的燃烧特性，这此外可在更低噪声水平下燃烧。减少的燃烧动力学带来改进的部件寿命。因为流过第一管道的介质相对于流过第二管道的介质可在不同高度处离开第一管道而进入到通路，因而流过第一管道和第二管道的介质的流动模式是非勻质的，并因而可提供旋流设备的流动模式中的，特别是中心通道的流动模式中的紊流。旋流设备的中心通道中流动模式的这种所需紊流产生缓解燃烧系统中的压力波动的作用，旋流设备可布置到该燃烧系统。在传统系统中，可以尝试将流动模式保持为均质。通过提供均质的流动模式，可能存在的风险为，将会满足介质的压力波动的共振频率，使得压力波动可急剧增大， 这可能导致磨损或部件失效。通过本专利技术，从管道流到中心通道中的介质的流动模式是非均质的。因而，通过介质的非均质流动模式，由于减小了提供燃烧系统中，特别是旋流设备的中心通道中的压力波动的共振频率的风险，可防止压力波动的增大。第一管道和第二管道可围绕中心通道的内表面提供。此外，第一管道的基本区域和第二管道的基本区域可以是恒定的或平面，即，为了提供流动模式中的紊流，第一管道和第二管道的基本区域可以不需要任何台阶。流动模式中的紊流将通过第一管道的第一深度和第二管道的第二深度而被提供，使得流过第一管道和第二管道的介质相对于中心轴线在不同高度处离开中心通道的区域，并因而提供非均质的流动模式，即流动模式中的紊流。术语“介质”可描述液态或气态的流体。介质还可提供液体流体和气体流体的混合物。液体流体例如可以是可燃流体或燃料，例如煤油、汽油或柴油。气体流体例如可包括含氢或含氧流体，例如空气或氧气。液体流体和气体流体的混合物例如可以是空气燃料混合物。根据另一示例性实施例，第一管道和第二管道适于将介质切向引导至中心通道的内表面。因而，介质可切向，即平行于通路的内表面喷射，从而可提供围绕中心轴线的介质漩涡。因而，可提供更好的火焰特性和压力波的进一步缓解。此外，可改进混合物，例如液体流体和气体流体的混合物。根据另一示例性实施例，第一管道和第二管道中的至少一个包括气体喷射部。气体喷射部适于将气体介质从外周界周围区域喷射到中心通道。气体喷射部可位于外周界处，从而空气或其他气体介质可被提供到第一和第二管道。此外，气体喷射部可包括位于第一和第二管道的侧壁或基本区域中的喷射孔，其中气体流体可被喷射穿过其中。喷嘴可插入到气体喷射部，特别是孔，使得所需的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种用于将介质喷射到涡轮中的旋流设备，其中，所述旋流设备（１００）包括中心轴线（１０６）、在沿着所述中心轴线（１０６）的轴向方向上的中心通道（１０７）以及外周界（１０８），其中所述旋流设备（１００）进一步包括：第一管道（１０１）和第二管道（１０２）；其中，所述第一管道（１０１）和所述第二管道（１０２）适于将所述介质从所述外周界（１０８）周围的区域引导至所述中心通道（１０７）；其中，所述第一管道（１０１）包括第一基础区域，该第一基础区域限定了垂直于所述中心轴线（１０６）的第一平面；其中，所述第二管道（１０２）包括第二基础区域，该第二基础区域限定了垂直于所述中心轴线（１０６）的第二平面；其中，所述第一管道（１０１）包括沿所述轴向方向的第一深度（ｄ１），所述第二管道（１０２）包括沿所述轴向方向的第二深度（ｄ２）；其中，所述第一深度（ｄ１）和所述第二深度（ｄ２）不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P哈伯德，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE