用于燃?xì)鉁u輪阻尼諧振器的冷卻蓋件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于諸如燃燒器襯墊和過渡管道之類的燃?xì)鉁u輪機(jī)部件的阻尼諧振器，特別涉及用于這樣的諧振器的連接焊點(diǎn)的操作冷卻的蓋件。
【背景技術(shù)】
[0002]聲學(xué)阻尼諧振器已經(jīng)在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用以在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間抑制不想要的聲學(xué)頻率。它們可被稱為亥姆霍茲(Helmholtz)諧振器或高頻動(dòng)態(tài)(HFD)阻尼諧振器。在美國專利6，530，221中公開了各種示例。這樣的諧振器包括由壁所包圍的腔體，該壁可被焊接到諸如燃燒器襯墊之類的部件。壁可以具有用于冷卻空氣以凈化腔體的孔。這防止經(jīng)由工作氣體的腔體污染，并且冷卻了諧振器壁以及燃燒器襯墊。冷卻空氣穿過諧振器壁，撞擊在燃燒器襯墊上，并且隨后穿過燃燒器襯墊中的孔進(jìn)入燃燒室中，進(jìn)一步冷卻襯墊。在燃燒器襯墊中的孔因而不僅工作以穿過聲學(xué)能量，也用來凈化諧振器腔體及冷卻襯墊。
[0003]諧振器的高度是用于抑制的頻率的主要驅(qū)動(dòng)因素。在較高的諧振器中，撞擊冷卻較不有效，因?yàn)槔鋮s空氣有更多機(jī)會(huì)在撞擊在熱表面上之前分散。諧振器優(yōu)選位于最高熱釋放的區(qū)域，其將在諧振器以下的燃燒器襯墊暴露到高溫，也將它們的連接焊點(diǎn)經(jīng)由穿過襯墊的熱傳導(dǎo)而暴露到高溫。因而，存在用于在諧振器以下的撞擊冷卻的需要，但這樣的冷卻在諧振器高度較大時(shí)被減弱。進(jìn)而，相對于燃燒氣流的上游焊點(diǎn)并不得益于來自襯墊中的孔的下游的氣膜冷卻效應(yīng)。
【附圖說明】
[0004]本發(fā)明根據(jù)附圖在以下描述中進(jìn)行解釋，該幅圖示出了:
[0005]圖1是現(xiàn)有的燃?xì)鉁u輪燃燒器組件的示意圖；
[0006]圖2是沿著圖1的線2-2獲得的截面圖。
[0007]圖3是沿著圖1的線3-3獲得的現(xiàn)有諧振器的側(cè)截面圖。
[0008]圖4是圖示了本發(fā)明的實(shí)施例的各個(gè)方面的在冷卻裝置中具有蓋件的諧振器的側(cè)截面圖。
[0009]圖5是示出了第二實(shí)施例的各個(gè)方面的側(cè)截面圖。
[0010]圖6是示出了第三實(shí)施例的各個(gè)方面的側(cè)截面圖。
[0011]圖7是示出了第四實(shí)施例的各個(gè)方面的側(cè)截面圖。
[0012]圖8是示出了第五實(shí)施例的各個(gè)方面的側(cè)截面圖。
[0013]圖9是在第六實(shí)施例中的一個(gè)蓋件之下的兩個(gè)諧振器的側(cè)截面圖。
[0014]圖10是如圖2中所示的燃?xì)鉁u輪燃燒器組件的橫截面圖，但其中諧振器蓋件在諧振器的圓形陣列之上。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的燃燒器組件20，其具有圍繞燃燒腔體28的燃燒器襯墊22，在襯墊上的阻尼諧振器24的圓形陣列，以及壓縮空氣集氣室26。用于這樣的諧振器的另一位置是在燃燒器組件20與渦輪之間的過渡管道23上，或者在襯有工作氣流路徑的其它發(fā)動(dòng)機(jī)部件上。
[0016]圖2是通過諧振器24的圖1的線2-2獲得的圖1的燃燒器襯墊22的橫截面圖。襯墊22圍繞燃燒室28，該燃燒室28通?？梢試@軸線30是圓柱形的。每個(gè)諧振器24具有頂壁32和底壁36和在頂壁與底壁之間的側(cè)壁39，該頂壁32具有冷卻劑入口孔34，該底壁36具有用于使冷卻劑從諧振腔體離開的孔38。底壁36由約束工作氣流48的壓縮器襯墊22形成，盡管在此為了清楚起見示出的是處于漩渦，該工作氣流48通常在軸向上流動(dòng)。冷卻出口孔38可以用于三個(gè)功能。I)有助于腔體42中的諧振；2)作為冷卻劑出口 ；3)用于襯墊22的滲出(effus1n)/氣膜冷卻(film cooling)。空氣集氣室26接受來自渦輪壓縮器(未示出)的壓縮空氣。該空氣44中的一些進(jìn)入每個(gè)諧振器的頂壁32中的冷卻劑入口孔34，隨后退出46到燃燒腔體28中，提供襯墊22的內(nèi)表面的滲出/氣膜冷卻。
[0017]圖3是沿著圖1的線3-3獲得的諧振器24的側(cè)截面圖。當(dāng)流過襯墊22中的孔38的工作氣體48中存在壓力波動(dòng)時(shí)在每個(gè)腔體42中發(fā)生聲學(xué)振動(dòng)。這些振動(dòng)由諸如亥姆霍茲諧振和/或馮卡門(von Karman)振蕩之類的流體動(dòng)力學(xué)機(jī)構(gòu)激發(fā)。諧振器由其幾何形狀、尺寸和位置被調(diào)諧，使得其消除燃燒器中的不想要的頻率或其附帶的其它成分。用于設(shè)計(jì)和調(diào)諧阻尼諧振器的方法和公式在此并不詳細(xì)解釋。在下游或后壁41上的下游焊點(diǎn)52通過氣膜冷卻46被冷卻；然而，在諧振器的上游或前壁40上的上游焊點(diǎn)50并不如此冷卻，因而可經(jīng)受更高的熱應(yīng)力。
[0018]圖4是根據(jù)本申請的各個(gè)方面的具有蓋件54A的諧振器24的截面圖。外殼包括撞擊箱57，其相對于工作氣流48從蓋件向上游延伸并且從諧振器24向上游延伸，形成冷卻劑入口腔體56。撞擊箱的頂壁58具有撞擊冷卻入口孔60-62。諧振器24的頂壁32定義了諧振器的高度。撞擊箱57的頂壁58可以比諧振器的頂壁32更接近于燃燒器襯墊22，并且距離可以被選擇為優(yōu)化撞擊冷卻效應(yīng)而不會(huì)不利地影響諧振器性能?？勺銐蚪靥峁├鋮s空氣44對襯墊22的直接撞擊。在本文中，“直接撞擊”意為一些冷卻空氣44擊中襯墊22和/或焊點(diǎn)50。在冷卻劑入口室56中的撞擊冷卻在該方面比進(jìn)入諧振器腔體42的冷卻空氣45更有效。撞擊冷卻孔的前子集61可以足夠接近于撞擊箱的上游壁59以通過利用撞擊和/或氣膜冷卻而冷卻壁59和/或通過接近壁59的襯墊22的撞擊/對流冷卻從而冷卻其上游焊點(diǎn)64。上游焊點(diǎn)64可以通過被定位在襯墊22的最大熱區(qū)域(通常在諧振器24的直接下方)的上游而被進(jìn)一步熱保護(hù)。撞擊冷卻孔的后子集62可以成一定角度以引導(dǎo)冷卻空氣44對著振蕩器24的上游焊點(diǎn)50或接近它。蓋件54A以足夠的間隙65包圍諧振器腔體壁32、40、41以促進(jìn)冷卻劑從冷卻劑入口室56流到諧振器中的頂孔34。在操作期間，在該間隙65中的空氣具有與在集氣室26中的氣壓相比減小的壓力，如以下所述。
[0019]圖5示出了具有向著撞擊箱57的前壁59成一定角度的前撞擊冷卻孔61的蓋件實(shí)施例54B，因而提供了其接近焊點(diǎn)64的撞擊/氣膜冷卻。圖6示出了具有與撞擊箱57的前壁59的內(nèi)表面對齊的前撞擊冷卻孔61的蓋件實(shí)施例54C，因而提供了其隨后撞擊在接近于前壁59的襯墊22上的氣膜冷卻。
[0020]圖7示出了僅具有前撞擊冷卻孔61和后撞擊冷卻孔62的諧振器蓋件實(shí)施例54D。前孔61冷卻前壁59，同時(shí)后孔62冷卻諧振器的上游焊點(diǎn)50。該實(shí)施例和其它實(shí)施例可以在蓋件54D上的其它地方具有附加的冷卻劑入口孔66以將比從冷卻劑入口室56離開的空氣更冷的空氣提供進(jìn)入蓋件與諧振器之間的間隙65。冷卻劑的量可以經(jīng)由撞擊箱中的入口孔與在蓋件上其它地方的孔的相對面積而在襯墊和焊點(diǎn)的上游與下游區(qū)域之間分?jǐn)?。這與沒有附加入口孔66的蓋件相比可以改進(jìn)在襯墊和焊點(diǎn)之上的冷卻均勻性。
[0021]圖8示出了蓋件實(shí)施例54E，其中對流冷卻套筒69從蓋件向上游延伸，具有開放上游端70。該套筒的頂壁58B比諧振器24的上壁32更接近于襯墊24。這形成了冷卻劑輸入室56B，其沿著襯墊并且對著焊點(diǎn)50加速壓縮空氣44，通過強(qiáng)制對流而冷卻諧振器的上游焊點(diǎn)50和襯墊。冷卻劑入口室56、56A通過直接撞擊和/或通過強(qiáng)制對流而加速冷卻劑接近及對著諧振器24的上游焊點(diǎn)50的流動(dòng)。
[0022]圖9示出了覆蓋兩行諧振器24A、24B的蓋件實(shí)施例54F。本文的任何冷卻劑入口室可以設(shè)置有這樣的多行諧振器蓋件。可選的氣膜冷卻出口 71被示出從冷卻劑入口室56通過襯墊22以進(jìn)一步冷卻上游襯墊和焊點(diǎn)50。圖9圖示了沒有直接對著焊點(diǎn)50的撞擊冷卻的實(shí)施例。