[发明专利]用于减缓燃烧动力的燃烧室壳体

说明书

技术领域

本发明总体上涉及燃烧室。更确切地说，本发明涉及减缓燃烧室中的燃烧动力。

背景技术

由于燃气涡轮机的排放要求越来越严格，传统的火焰扩散型燃烧室(diffusion flame combustors)已向干式低NOx(DLN)、或干式低排放(DLE)、或贫燃料预混合(LPM)燃烧系统发展。这些DLN/DLE/LPM燃烧室在完全预混合运行模式中使用贫燃料空气混合物(当量比(equivalence ratio)为0.58∶0.65)，以减少NOx和CO排放。由于这些燃烧室是在此类贫燃料/空气(f/a)比的条件下运行的，因此，速率波动中较小的变化会导致质量流和燃料空气波动发生较大变化。

这种波动可导致放热率发生较大变化，且可导致燃烧室中出现高压波动。室声、燃料/空气波动、旋流火焰相互作用与不稳定的放热之间的相互作用会导致在燃烧系统中引起动压脉冲(dynamic pressure pulsations)的反馈回路机制(feed back loop mechanism)。这种压力波动现象称为热声或燃烧动力不稳定性。燃烧动力(combustion dynamics)是DLN/DLE/LPM燃烧室中需考虑的一个主要问题。

在现有技术中，已提出通过提供燃烧衬套梁帽组件、以及形成穿过圆柱形外套管的第二组轴向间隔的冷却孔，从而减缓燃烧动力。其他现有技术在减缓燃烧动力方面的尝试包括提供外部谐振器，以及通过更改燃料流来进行有效控制。

发明内容

为了减缓燃烧动力，本发明使用一种蒸汽喷射型燃烧室壳体，其包括经配置以减少所述壳体的容积的环板。所述壳体内的所述环板用作阻尼器，以减少低频燃烧动力。具体而言，所述燃烧室壳体的头端容积通过提供携载或者说设有内突壁的环板来减少，由此形成所述燃烧室壳体内的一体式阻尼器。

在本发明一项示例性实施方案中，所述环板携载/设有环绕环板直径的连续的内突壁。其他示例性实施方案包括具有不连续的或分段的内突壁部分或各种形状凸起的环板，所述不连续的或分段的内突壁部分或凸起可具有各种形状。例如，所述不连续的或分段的内突壁部分或凸起可为波状或三角形等。

在又一项示例性实施方案中，所述壳体与具有连续的内突壁的环或具有不连续的内突壁的环一体成型。如果内突壁段一体成型于所述壳体内，那么所述壁段凸起的形状可为波状或三角形等。

通过以下说明并结合附图可以更加清楚地了解到这些以及其他优点和特征。

附图说明

图1是燃烧室壳体的截面图，图示了根据说明性实施例的燃烧室壳体容积的有效减少；

图2所示为造成图1所示使得燃烧室壳体容积减小的环板的一项说明性实施例；

图3所示为造成图1所示使得燃烧室壳体容积减小的环板的另一项说明性实施例；

图4所示为造成图1所示使得燃烧室壳体容积减小的环板的又一项说明性实施例；

图5是位于燃烧室中的图4所示环板的透视图，其中燃烧室壳体已移除；以及

图6所示为一项说明性实施例，其中图2所示环板一体成型于燃烧室壳体内。

具体实施方式

图1所示为具有圆柱形燃烧室壳体12的燃烧室10。燃烧室壳体12内存在内倾壁14，其可有效减少燃烧室壳体12的容积。所述内倾壁14形成用于减缓燃烧动力的阻尼器。通过在燃烧室壳体12内提供或形成阻尼器14，从而无需单独提供外部阻尼器即可实现经济生产。

图2到4所示为携载或者设有连续的或分段的壁段的环板，所述连续的或分段的壁段会减少燃烧室壳体内的容积。具体而言，图2所示为具有连续的内倾壁21的环板20，所述连续的内倾壁21用于在环设于或固定在燃烧室壳体内时，减少燃烧室壳体内的容积。图3所示为具有分段的且呈波状的凸起31的环板30，所述凸起31也用于在环置于或固定在燃烧室壳体内时，减少燃烧室壳体内的容积。图4所示为具有分段的且呈三角形的凸起41的环板40，所述凸起41也用于在环固定在燃烧室壳体内时，减少燃烧室壳体内的容积。

图5所示为安装在燃烧室10中的图4所示环板40(燃烧室壳体已移除，以便图示环板的安装)。

环板20、30和40已作为单独部分进行图示，以便对现有燃烧室进行改修。但是，连续的内倾壁62还可一体成型于燃烧室壳体60内，如图6所示。所述领域的技术人员将易于了解，燃烧室壳体还可与具有各种形状的不连续的壁段(未图示)一体成型。任何合适的铸造方法均可用于使燃烧室壳体与具有连续的内倾壁或壁段一体成型。

本说明书使用了各种设备的示例性实施方案来揭示本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素或方法步骤与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素或方法步骤与权利要求书的字面意义无大体差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。