專利名稱：用于燃氣輪機燃燒器的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及燃氣輪機的燃燒器和擴散器。
背景技術(shù)：
燃氣輪機通常包括擴散器，擴散器在排放自壓縮機的空氣進入燃燒器中之前使空 氣減速，以便減少燃燒系統(tǒng)的壓力損失和改善發(fā)動機效率。包括發(fā)動機尺寸、重量和成本的 包裝考慮因素通常會導(dǎo)致產(chǎn)生具有相對較短長度的最佳擴散器。一些擴散器通過在擴散器 喉部附近從空氣流放泄空氣以向擴散器壁附近的空氣流動供能而實現(xiàn)較短長度，并防止流 動與壁的分離以及空氣動力不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種燃氣輪機系統(tǒng)包括擴散器，其操作成用以擴散來自 壓縮機的空氣流輸出；燃料噴嘴，其操作成用以在燃燒器中接收燃料和排放燃料；以及至 少一個放泄管道，其操作成用以將放泄空氣從燃燒器的下游引向燃料噴嘴。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于傳送放泄空氣的方法包括從壓縮機輸出壓縮空 氣的空氣流，在燃燒器下游從空氣流中吸取放泄空氣，以及引導(dǎo)放泄空氣穿過管道而通向 燃料噴嘴。通過結(jié)合附圖的如下描述，這些及其它優(yōu)點和特征將變得更為明顯。


在權(quán)利要求中具體地指出且明確地主張了認作是本發(fā)明的主題。通過結(jié)合附圖的 如下詳細描述，本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點將變得明顯，在附圖中圖1為燃氣渦輪發(fā)動機的一部分的局部剖面?zhèn)纫晥D。
圖2為沿圖1中的線A-A的燃氣渦輪發(fā)動機的局部剖面正視圖。
本詳細說明通過舉例的方式，參照附圖闡述了本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。
零件清單
100燃氣渦輪發(fā)動機
101箭頭
102壓縮機部分
104外殼
106擴散器部分
108過渡件
110沖擊套筒
112 座架部分(mount portion)
114支架部分
116頭端容積
118燃料噴嘴120放泄空氣管道122渦流腔124燃燒室126第二渦流腔
具體實施例方式圖1示出了燃氣渦輪發(fā)動機100的一部分的局部剖面?zhèn)纫晥D。燃氣渦輪發(fā)動機 100包括壓縮機部分102、外殼104、擴散器部分106、過渡件108、沖擊套筒110、連接到外殼 104上的座架部分112、連接到座架部分112上的支架部分114、由過渡件108部分地限定的 頭端容積116、與頭端容積116連通的多個燃料噴嘴118，以及放泄空氣管道120。在操作中，壓縮機部分102壓縮由箭頭101示出的空氣流通路中的空氣?？諝饬?通路流入擴散器部分106中。擴散器部分通過增大空氣流通路的截面面積來減小壓縮空氣 的速度。一部分壓縮空氣接觸沖擊套筒110，且沿過渡件108的外表面流動?？諝庋剡^渡件 108外表面的流動會冷卻過渡件108，并進入頭端容積116中。放泄空氣管道120經(jīng)由渦流腔122吸取來自于空氣流通路的放泄空氣。放泄空氣 通過改善擴散器的壓力恢復(fù)系數(shù)而提高擴散器部分106的有效性。沖擊套筒110在空氣流 通路中的布置引起較低的驅(qū)動壓力，該驅(qū)動壓力改善將放泄空氣輸送到放泄空氣管道120 中。放泄空氣傳送至頭端容積116中。放泄空氣和過渡件108冷卻空氣在頭端容積116中混合，并進入燃料噴嘴118。空 氣與燃料相混合，并從燃料噴嘴118排放到燃料空氣混合物在其中點燃的燃燒室124中。該 布置提供了用于邊界層控制和效率的放泄抽取，擴散器的低壓力損失操作，以及將放泄空 氣傳送到第一渦輪轉(zhuǎn)子級上游的燃料噴嘴。該布置和順序容許空氣用于與燃料預(yù)混、降低 氮氧化物的排放，以及還避免了噴射放泄空氣到第一渦輪轉(zhuǎn)子下游，從而相對于下游空氣 返回布置提高了輸出和效率。將放泄空氣傳送到燃料噴嘴提高了發(fā)動機的效率，并且降低了不合需要的排放， 這是因為從空氣流中除去的空氣用于燃燒燃料。此前的系統(tǒng)和方法從壓縮機向下游傳送放 泄空氣，這可能會降低輸出性能和效率，以及提高排氣污染水平。所示的實施例示出了傳送穿過外殼104、座架112和支架114的放泄空氣管道 120。利用外殼104、座架112和支架114來限定放泄空氣管道120減小了燃氣輪機100中 的包裝面積(packing area) 0備選實施例可包括第二渦流腔126，該第二渦輪腔126操作 成用以吸取附加的放泄空氣，且將放泄空氣傳送至放泄空氣管道120。其它備選實施例可包 括將放泄空氣吸取到放泄空氣管道120中的任意數(shù)目的渦流腔。圖2示出了沿線A-A(圖1)的燃氣渦輪發(fā)動機的局部剖面正視圖。圖2示出了部 分地由具有Y形的支架114所限定的放泄空氣管道120。支架114支承過渡件108。其它 實施例可包括與Y形管道相對的具有單個放泄空氣管道120通路的支架。盡管本發(fā)明僅結(jié)合了有限數(shù)量的實施例進行了詳細描述，但應(yīng)當(dāng)容易理解，本發(fā) 明并不限于這些公開的實施例。確切而言，本發(fā)明可進行修改，以結(jié)合任意數(shù)目的此前并未 描述但與本發(fā)明的精神和范圍相匹配的變型、備選方案、替換方案或等效布置。此外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實施例，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的方面可僅包括所述實施例中 的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)看作是由以上說明限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
權(quán)利要求
一種燃氣輪機系統(tǒng)，包括操作成用以輸出空氣流(101)的壓縮機(102)；操作成用以擴散所述空氣流(101)的擴散器(106)；操作成用以在燃燒器(124)中接收燃料和排放所述燃料的燃料噴嘴(118)；以及操作成用以將放泄空氣從所述燃燒器(124)下游引向所述燃料噴嘴(118)的至少一個放泄管道(120)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述放泄管道包括操作成用以從所述至 少一個空氣流(101)吸取壓縮空氣的第一渦流腔(122)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括限定所述第一渦流腔 (122)的外殼(104)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一渦流腔(122)定位在所述擴散器 (106)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述放泄管道(120)包括操作成用以從所 述至少一個空氣流吸取壓縮空氣的第二渦流腔(126)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括部分地限定所述至少一 個放泄管道(120)的外殼(104)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴嘴(118)部分地設(shè)置在腔 (116)中，所述腔(116)操作成用以收容所述放泄空氣和將放泄空氣傳送至所述燃料噴嘴 (118)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括操作成用以在所述空氣 流(101)上引起驅(qū)動壓力的沖擊套筒(110)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一渦流腔(122)定位在所述擴散器 (106)的上游。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個放泄管道(120)由操作成 用以支承所述燃燒器(124)的支架(114)部分地限定。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于燃氣輪機燃燒器的系統(tǒng)及方法。具體而言，一種燃氣輪機系統(tǒng)包括操作成用以輸出空氣流(101)的壓縮機(102)、操作成用以擴散空氣流(101)的擴散器(106)、操作成用以在燃燒器(124)中接收燃料和排放燃料的燃料噴嘴(118)，以及操作成用以將放泄空氣從燃燒器(124)下游引向燃料噴嘴(118)的至少一個放泄管道(120)。
文檔編號F23D14/48GK101963101SQ20101024430
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者G·D·邁爾斯, J·D·貝里 申請人:通用電氣公司