燃烧器及用于向燃烧器供应流的方法技术

本发明专利技术涉及一种燃烧器及用于向燃烧器供应流的方法。具体而言，一种用于穿过燃烧器供应流的装置包括轴向流体喷射器，该喷射器构造成周向地环绕燃烧器的至少一部分。内环形通道延伸通过轴向流体喷射器，且提供了通过轴向流体喷射器且进入环绕燃烧器的第一环形通道中的流体连通。外环形通道从内环形通道径向向外延伸通过轴向流体喷射器，且提供了进入第一环形通道的轴向流。一种用于向燃烧器供应流的方法包括使工作流体的第一部分流过第一轴向流动路径，以及使工作流体的第二部分流过第二轴向流动路径。

【技术实现步骤摘要】
燃烧器及用于向燃烧器供应流的方法
本专利技术大体上涉及燃烧器和用于向燃烧器供应流的方法。在特定的实施例中，该燃烧器和方法提供穿过燃烧器的工作流体的轴向流。
技术介绍
燃烧器通常用于在工业和商业操作中点燃燃料，以产生具有高温和高压的燃烧气体。例如，工业燃气涡轮通常包括一个或多个燃烧器，以生成功率或推力。用以发电的典型商业燃气涡轮包括位于前部的轴向压缩机、周向地布置在中部周围的一个或多个燃烧器和位于后部的涡轮。环境空气可被供应给压缩机，并且压缩机中的旋转叶片和静止导叶(vane)逐渐地给予动能到工作流体(空气)，以产生处于高能状态的压缩工作流体。压缩工作流体离开压缩机并流过各个燃烧器中的一个或多个喷嘴，其中压缩工作流体在燃烧室中与燃料混合并点燃以生成具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体流至涡轮以产生功。例如，燃烧气体在涡轮中的膨胀可使连接到发电机上的轴旋转而产生电力。公知的是，燃气涡轮的热动力效率大体上随较高的燃烧气体温度而增加。然而，较高的燃烧气体温度还可增加不期望的排放物的产生、减小用于火焰逆燃和/或火焰稳定的设计裕度、以及/或者使各种燃烧器构件暴露于过高的温度中。结果，存在多种技术以允许较高的燃烧气体温度，同时最小化不期望的排气排放、逆燃、火焰稳定和过高的温度。这些技术中许多都试图在燃烧之前提高燃料与压缩工作流体的均匀混合，以减少或防止与不期望的排放、逆燃和/或火焰稳定相关联的燃烧室中的局部热点。附加的技术试图增加到燃烧器构件的冷却以防止过高的温度破坏燃烧器构件。具体而言，可将工作流体的一部分引送穿过暴露于较高温度的燃烧气体的燃烧器构件的外侧以向燃烧器构件提供冲击冷却、对流冷却和/或传导冷却。工作流体穿过燃烧器构件的外侧的轴向喷射减小了穿过燃烧器的工作流体的压力损失，这继而又增加了燃烧气体流和燃气涡轮的总体效率。然而，用以将工作流体沿轴向喷射穿过燃烧器构件的外侧的结构增加了与燃烧器相关联的复杂性、制造成本和/或维护成本。因此，一种用于穿过燃烧器构件的外侧供应轴向流的改进的燃烧器和方法将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下说明中陈述，或可从说明中显而易见，或可通过实践本专利技术而学习。本专利技术的一个实施例是一种用于穿过燃烧器供应流的装置。该装置包括轴向流体喷射器，该喷射器构造成周向地环绕燃烧器的至少一部分。内环形通道延伸通过轴向流体喷射器，其中内环形通道提供通过轴向流体喷射器且进入环绕燃烧器的第一环形通道的流体连通。外环形通道从内环形通道径向向外延伸通过轴向流体喷射器，其中外环形通道提供进入第一环形通道中的轴向流。本专利技术的另一实施例为一种燃烧器，该燃烧器包括至少部分地限定燃烧室的衬套，以及周向地环绕衬套以限定衬套与流动套筒之间的第一环形通道的流动套筒。轴向流体喷射器邻近流动套筒，且周向地围绕燃烧器延伸。内环形通道延伸通过轴向流体喷射器，提供了通过轴向流体喷射器且进入第一环形通道中的流体连通。外环形通道从内环形通道径向向外延伸通过轴向流体喷射器，提供了进入第一环形通道中的轴向流。本专利技术还可包括一种用于向燃烧器供应流的方法。本方法包括使工作流体的第一部分流过第一轴向流动路径，其中第一轴向流动路径通过轴向流体喷射器中的内环形通道，轴向流体喷射器周向地环绕燃烧器。该方法还包括使工作流体的第二部分流过第二轴向流动路径，其中第二轴向流动路径通过轴向流体喷射器中的外环形通道。本领域技术人员在阅读说明书以后将更好地理解此类实施例的特征和方面及其它。附图说明本专利技术的完整且能够实现的公开，包括其对本领域技术人员而言的最佳模式在包括对附图的参考的说明书的剩余部分中更具体地论述，在附图中：图1为在本专利技术的各种实施例的范围内的示例性燃烧器的简化截面视图；图2为根据本专利技术的一个实施例的图1中所示的燃烧器的一部分的局部断面透视图；图3为根据本专利技术的一个实施例的图2中所示的燃烧器的一部分的局部断面放大透视图；以及图4是图3中所示的轴向流体喷射器的侧截面视图；部件列表10燃烧器12壳体14端盖16喷嘴18端帽20衬套22燃烧室24过渡件26第一级喷嘴28涡轮30流动套筒32第一环形通道34冲击套筒36第二环形通道38流动孔40轴向流体喷射器42内环形通道44外环形通道46导叶48环形翼型件50轴向中心线52流体通道54分流环56槽口58焊珠(weldbead)60弹簧夹具62第一轴向流动路径64第二轴向流动路径。具体实施方式现将详细参考本专利技术的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。详细说明使用数字和字母标号来表示附图中的特征。在附图和说明中使用相同或类似的标号来表示本专利技术的相同或类似的零件。以解释本专利技术而不是限制本专利技术的方式来提供各个实例。事实上，对本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的前提下，可在本专利技术中做出改型和变型。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。因此，本专利技术旨在涵盖落入所附权利要求及其等同方案的范围内的这些改型和变型。本专利技术的各种实施例包括燃烧器和用于向燃烧器供应流的方法。该燃烧器和方法可包括双轴向流体喷射器，该喷射器周向地环绕燃烧器以穿过燃烧器供应多股轴向流。双轴向流体喷射器加强了对燃烧器的冷却、平稳地汇合穿过燃烧器的多股轴向流和/或减小穿过燃烧器的压力和/或流损失。尽管为了图示的目的大体上以合并入燃气涡轮中的燃烧器为背景描述了本专利技术的示例性实施例，但本领域技术人员将容易认识到本专利技术的实施例可应用于任何燃烧器，且不限于燃气涡轮燃烧器，除非在权利要求中明确地指明。此外，如本文使用的用语"第一"、"第二"和"第三"可互换地使用以将一个构件与另一个区分开，且并非旨在表示独立构件的特定结构、位置、功能或重要性。图1提供了示例性燃烧器10(诸如可包括在燃气涡轮中)的简化截面，而图2提供了根据本专利技术的一个实施例的图1中所示的燃烧器的一部分的局部断面透视图。如图1中所示，壳体12和端盖14大体上围住燃烧器10，且一个或多个喷嘴16可径向地布置在端盖14与端帽18之间。大体上柱形的衬套20连接到端帽18上，且端帽18和衬套20至少部分地限定端帽18下游的燃烧室22。衬套20连接到过渡件24上，且过渡件24将燃烧室22连接到下游构件上。例如，如图1中所示，过渡件24可将燃烧室22连接到在涡轮28的入口处的第一级喷嘴26上。如图1和图2中所示，流动套筒30可周向地环绕衬套20以限定在衬套20与流动套筒30之间的第一环形通道32。类似地，冲击套筒34可周向地环绕过渡件24以限定在过渡件24与冲击套筒34之间的第二环形通道36。冲击套筒34可包括多个流动孔38，且流至燃烧器10的工作流体的一部分可流过流动孔38且流入过渡件24与冲击套筒34之间的第二环形通道36中。以此方式，工作流体可向过渡件24的外侧提供冲击冷却、对流冷却和/或传导冷却。然后，工作流体可流过轴向流体喷射器40，喷射器40在衬套20与过渡件24之间周向地环绕燃烧器10。在流过轴向流体喷射器40之后，工作流体流过衬套20与流动套筒30之间的第一环形通道32以类似地向衬套20的外侧提供冲击冷却、对流冷却和/或传导冷却。然后，工作流体沿端帽18(图1中最清楚地示出)的外侧流动，直到工作流体到达端盖14，在端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于穿过燃烧器供应流的装置，包括：a.?轴向流体喷射器，其构造成周向地环绕所述燃烧器的至少一部分；b.?延伸通过所述轴向流体喷射器的内环形通道，其中，所述内环形通道提供通过所述轴向流体喷射器且进入环绕所述燃烧器的第一环形通道的流体连通；c.?从所述内环形通道径向向外延伸通过所述轴向流体喷射器的外环形通道，其中，所述外环形通道提供进入所述第一环形通道中的轴向流。

【技术特征摘要】
2011.10.05 US 13/253,5371.一种用于穿过燃烧器供应流的装置，包括：a.轴向流体喷射器，其构造成周向地环绕所述燃烧器的至少一部分，所述轴向流体喷射器包括多个导叶，所述多个导叶相对于所述燃烧器的轴向中心线径向延伸，所述多个导叶中至少一个导叶包括位于其内的径向延伸的流体通道；b.延伸通过所述轴向流体喷射器的内环形通道，其中，所述内环形通道提供通过所述轴向流体喷射器且进入环绕所述燃烧器的第一环形通道的流体连通；c.从所述内环形通道径向向外延伸通过所述轴向流体喷射器的外环形通道，其中，所述外环形通道提供进入所述第一环形通道中的轴向流。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个导叶相对于所述燃烧器的轴向中心线径向延伸穿过所述内环形通道或所述外环形通道中的至少一个。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述流体通道相对于所述燃烧器的轴向中心线在所述多个导叶内径向延伸。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述多个导叶中的一个或多个导叶相对于所述燃烧器的轴向中心线成角度。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内环形通道大于所述外环形通道。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内环形通道提供在环绕所述燃烧器的第二环形通道与所述第一环形通道之间的流体连通。7.一种燃烧器，包括：a.衬套，其中，所述衬套至少部分地限定燃烧室；b.流动套筒，其周向地环绕所述衬套以限定在所述衬套与所述流动套筒之间的第一环形通道；c.轴向流体喷射器，其邻近所述流动套筒，且围绕所述燃烧器周向地延伸，所述轴向流体喷射器包括多个导叶，所述多个导叶相对于所述燃烧器的轴向中心线径向延伸，所述多个导叶中至少一个导叶包括位于其内的径向延伸的流体通道；d.延伸通过所述轴向流体喷射器的内环形通道，其中，所述内环形通道提供通过所述轴向流体喷射器且进入所述第一环形通道中的流体连通；以及e.从所述内环形通道径向向外延伸通过所述轴向流体喷射器的外环形通道，其中，所述外环形通道提供进入所述第一环形通道中的轴向流。8.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，还包括所述流动套筒与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM马修斯，KC贝尔索姆，RJ基拉，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：