脉冲爆震燃烧器制造技术

一种脉冲爆震燃烧器包括多个喷嘴，该多个喷嘴经由配合面彼此接合以在周向方向上支撑气体排放环形空间。脉冲爆震燃烧器还包括延伸至喷嘴的多个脉冲爆震管以及联接至多个脉冲爆震管的多个热膨胀控制接头。多个热膨胀控制接头中的每一个配置成便于多个脉冲爆震管中的每一个的独立热生长。热膨胀控制接头可配置为波形膨胀接头或滑动膨胀接头。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所公开的主题涉及脉冲爆震(pulse detonation)燃烧器，并且更具体而言，涉及脉冲爆震燃烧器内的脉冲爆震管的布置，该脉冲爆震燃烧器适应脉冲爆震管的热生长。
技术介绍
燃气涡轮发动机包括一个或多个燃烧器，其接收并燃烧压缩空气和燃料以产生热燃烧气体。某些涡轮发动机概念采用脉冲爆震燃烧器，其包括一个或多个配置成使用爆震反应燃烧燃料-空气混合物的脉冲爆震管。在脉冲爆震管内，燃烧反应由以超音速移动的爆震波驱动，从而提高燃烧过程的效率。具体而言，通常将空气和燃料以分立的脉冲喷射到脉冲爆震管中。然后，燃料-空气混合物由点火源引爆，从而创建以超音速传播通过管的爆震波。爆震过程在脉冲爆震管内产生加压的排气，其最终驱动涡轮旋转。可惜的是，由于与爆震反应相关联的高温度和压力，脉冲爆震管和相关联构件的寿命可能显著受限。具体而言，将排气从脉冲爆震管引导至涡轮入口的喷嘴可经历高热应力，从而限制这种喷嘴的使用寿命。此外，脉冲爆震管的热膨胀要求复杂的安装和密封配置，以维持排气进入涡轮的进入角以及涡轮发动机的效率。因此，需要一种新的改进的脉冲爆震燃烧器，其解决与爆震反应相关联的高温度和压力以及所导致的复杂安装和密封配置，这便于脉冲爆震管的热生长。
技术实现思路
下面概括与原始要求保护的专利技术范围相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制要求保护的本专利技术的范围，而是，这些实施例仅意图提供本专利技术的可能形式的简要概述。事实上，本专利技术可涵盖可类似于或不同于下面阐述的实施例的多种形式。简言之，根据一个实施例，提供了一种脉冲爆震燃烧器。该脉冲爆震燃烧器包括:多个喷嘴，其配置成在周向方向上支撑气体排放环形空间；多个脉冲爆震管，其延伸至多个喷嘴；以及多个热膨胀控制接头，其配置成便于各脉冲爆震管的独立热生长。根据另一实施例，提供了一种脉冲爆震燃烧器。该脉冲爆震燃烧器包括各具有喷嘴出口孔和喷嘴入口的多个喷嘴，其中，多个喷嘴出口孔配置成形成气体排放环形空间。该燃烧器还包括:各联接至相应喷嘴入口的多个脉冲爆震管；以及多个热膨胀控制接头，其配置成便于各脉冲爆震管的独立热生长。这些和其它优点及特征将从结合附图提供的对本专利技术的优选实施例的以下详细描述更好地理解。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它的特征、方面及优点将变得更好理解，在所有附图中相似的标号表示相似的部分，其中: 图1是根据本公开的某些实施例的具有脉冲爆震燃烧器的涡轮系统的框图，脉冲爆震燃烧器包括脉冲爆震管和多个喷嘴，多个喷嘴配置成连结并提供用于脉冲爆震管的热生长; 图2是根据本公开的某些实施例的如图1中所示的脉冲爆震燃烧器的局部截面侧视 图3是根据本公开的某些实施例的图1的脉冲爆震燃烧器的透视图，示出了脉冲爆震管和喷嘴组件； 图4是根据本公开的某些实施例的脉冲爆震燃烧器的截面 图5是根据本公开的某些实施例的具有热膨胀控制接头的如图4中所示的脉冲爆震燃烧器的放大剖面透视侧视 图6是根据本公开的某些实施例的具有热膨胀控制接头的脉冲爆震燃烧器的截面以及 图7是根据本公开的某些实施例的具有热膨胀控制接头的脉冲爆震燃烧器的截面图。具体实施例方式下面将描述本专利技术的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述，可能未在说明书中描述实际实施方案的所有特征。应当理解，在任何这种实际实施方案的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多针对实施方案的决定以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这些约束可随实施方案而变化。此外，应当理解，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员而言却将是设计、生产和制造的日常任务。本公开的实施例可通过在操作期间提供用于脉冲爆震管的热生长而增加脉冲爆震燃烧器且尤其是脉冲爆震管的寿命。具体而言，在某些实施例中，脉冲爆震燃烧器包括各联接至喷嘴的多个脉冲爆震管。多个喷嘴中的每一个包括喷嘴出口孔(exit orifice)和喷嘴入口。脉冲爆震管联接至各喷嘴入口，并且配置成使来自爆震反应的排气流经喷嘴。此夕卜，脉冲爆震管各包括至少一个热膨胀控制接头，其提供用于将脉冲爆震管安装至其相应喷嘴，以在操作期间便于脉冲爆震管的热生长。某些实施例还可采用冲击冷却系统，其配置成提供冷却流至脉冲爆震管，从而降低温度和热应力。具体而言，冲击冷却系统可包括与各脉冲爆震管流连通的多个轴向冷却槽。这种冷却系统可显著降低脉冲爆震管的温度并最小化热生长。如本文所使用的，脉冲爆震管意指从管内的一系列重复爆震或准爆震产生压力上升和速度增加两者的任何装置或系统。“准爆震”是超音速湍流燃烧过程，其产生比由爆燃(deflagration)波产生的压力上升和速度增加更高的压力上升和速度增加。脉冲爆震管的实施例包括一种点燃燃料/氧化剂混合物(例如燃料/空气混合物)的装置以及爆震室，在其中，由点火过程引发的压力波波前联合以产生爆震波。各爆震或准爆震通过外部点火例如火花放电或激光脉冲引发，或者通过气体动态过程例如冲击聚焦、自动点火或通过另一爆震(即，交叉点火)引发。爆震燃烧器的几何形状使得爆震波的压力上升将燃烧产物排出脉冲爆震燃烧器排气装置以产生推力。脉冲爆震燃烧可在多种类型的燃烧室中实现，包括冲击管、共振爆震腔和管状/环管形/环形燃烧器。如本文中使用的，用语“室”包括具有带恒定或变化截面积的圆形或非圆形截面的管。示例性室包括圆柱形管以及具有多边形截面的管，例如六边形管。现在转到附图且首先参照图1，示出燃气涡轮系统10的一实施例的框图。涡轮系统10包括燃料喷射器12、燃料供应14以及脉冲爆震燃烧器(roc) 16。如图所示，燃料供应14将液体燃料和/或气态燃料(例如天然气)通过燃料喷射器12传送至涡轮系统10到PDC 16中。如下文论述的，燃料喷射器12配置成喷射燃料并使其与压缩空气混合。PDC 16点燃并燃烧燃料-空气混合物，并且然后将热加压排气传递到涡轮18中。排气通过涡轮18中的涡轮叶片，从而驱动涡轮18旋转。涡轮18中的叶片与轴19之间的联接将导致轴19的旋转，轴19还联接至整个涡轮系统10的若干构件，如图所示。最后，燃烧过程的排气可经由排气出口 20离开涡轮系统10。在涡轮系统10的一实施例中，压缩机叶片被包括为压缩机22的构件。压缩机22内的叶片可联接至轴19，并将在轴19被涡轮18驱动着旋转时旋转。压缩机22可经由空气进口 24将空气吸入至涡轮系统10。此外，轴19可联接至负载26，其可经由轴19的旋转被提供动力。如将理解的，负载26可以是可使用涡轮系统10的旋转输出的动力的任何合适装置，例如发电机或外部机械负载。例如，负载26可包括发电机、飞机的推进器等。空气进口 24经由合适的机构(例如冷空气进口 )将空气30吸入到涡轮系统10中。空气30然后流经压缩机22的叶片，其提供压缩空气32至TOC 16。特别地，燃料喷射器12可喷射压缩空气32和燃料14作为燃料-空气混合物34到I3DC 16中。另外，压缩空气32和燃料14可被直接喷射到I3DC 16中以用于混合和燃烧。如下文详细论述的，本实施例包括roc 16内的多个脉冲爆震管。管配置成接收处于分立脉冲中的压缩空气32和燃料14。在脉冲爆震管已装载有燃料-空气混合物之后，该混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：RH肯勇，PW多姆，A拉希德，MJ彭布尔斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：