[发明专利]用于改进的燃烧器温度均匀性的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及燃烧器，并且更具体地涉及燃烧器温度均匀性。

背景技术

燃气涡轮机(也称作燃气轮机)用于为飞机、火车、船舶、坦克和发电机提供动力。这种涡轮机具有自涡轮的上游联接的旋转压缩机。燃烧室或燃烧器定位在压缩机与涡轮之间。向通过燃烧器的气流增加能量，在燃烧器中，燃料与空气混合并且被点燃。

燃料的燃烧使燃烧器内的温度上升。通常，燃烧器设计者将燃烧器(其中包括用于形成燃烧器的各部分的材料)设计成能够承受温度特定地上升至最高温度。此外，燃烧器设计者通常在考虑到的特定最大温度下对燃烧器进行设计，该特定最大温度典型地受到材料能力的限制。

在传统燃烧器中发现的一个问题是仅仅燃烧器的操作造成部件的热降级(thermal degradation)。此外，对于最高温度的任何向上偏差都可能造成燃烧器部件的热降级加速。此外，热点能够发生在燃烧器内。热点或热梯度能够造成燃烧衬套中显著的热应力，原因是普通材料在受热时膨胀。

考虑到这么一些顾虑，具有改进的热阻并且具有降低的温度梯度的燃烧器将是本领域内受欢迎的。

发明内容

在一些实施例中，提供一种燃烧器，该燃烧器具有涂布(applied)于该燃烧器的至少一部分的涂层。该涂层用于改变被涂布该涂层的部分的辐射率(emissivity)。

在一些实施例中，提供一种用于降低将由冷却剂空气路径冷却的部件的温度梯度的方法。该方法包括提供燃烧器，该燃烧器具有壳体、燃烧器衬套、和流动套筒，该流动套筒具有空气进口和出口。该方法还包括将涂层涂布于燃烧器衬套和流动套筒中的至少一个上，其中该涂层改变涂布该涂层处所展现出的辐射率。

在一些实施例中，提供一种燃气涡轮机。该燃气涡轮机包括旋转压缩机、涡轮、和位于旋转压缩机与涡轮之间的冷却剂空气路径。冷却剂空气路径包括涂覆有材料的流动套筒，该材料用于改变流动套筒的辐射率。

上文已经概述了本发明的实施例的相当广泛的特征，使得可以更好地理解以下对本发明的详细描述。下文中将对本发明的其它的特征和优点进行描述，所述本发明的其它的特征和优点形成本发明的权利要求的主题。

为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参照下文的描述。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的燃烧器的横截面图。

图2是当不存在热点时，沿流过冷却剂空气路径的方向的冷却空气温度的期望变化的示例的图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的分级辐射率涂层。

图4是当存在热点时，部件温度的期望变化的示例的图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的分段形成图案的辐射率涂层，并且该辐射率涂层考虑到燃烧器流动路径中的热点。

图6示出了根据本发明的另一个实施例的考虑到燃烧器流动路径中的热点的并通过图案而形成的分级辐射率涂层。

图7示出了根据本发明的一个实施例的用于改进沿燃烧器流动路径的温度均匀性的步骤。

具体实施方式

在下文的描述中，阐述了具体细节(例如，具体的量和尺寸)，以便提供对本发明的实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以不通过这种具体细节实施。在许多情况下，已经省略了涉及这种考虑因素等的细节，原因是这种细节并不是获得对本发明的完整理解所必需的，并且这种细节属于相关领域内的普通技术人员的技术范围内。总体参照附图，应当理解，附图用于描述本发明的特定实施例的目的，并且不旨在将本发明限制于附图。当没有明确限定时，应当将术语理解为采用本领域技术人员目前所接受的意义。

参照图1，其中示出了燃烧器100。燃烧器可以包括：一个或多个冷却剂进口导管102、104；安全壳(containment vessel)106；和空气路径进口108。燃烧器进一步包括壳体120，燃烧器衬套112和流动套筒114位于壳体120内。

特别参照图1中所示的插图，冷却剂空气路径110位于燃烧器衬套112与流动套筒114之间。冷却空气116在空气进口108处被接收并且沿冷却剂空气路径110被输送。冷却空气116旨在对流动套筒114和燃烧器衬套112进行冷却。

然而，在从燃烧器衬套112朝向流动套筒114和冷却空气116的方向118上能够发生辐射和/或对流。辐射/对流118造成冷却空气116的温度上升，并且沿从空气进口至出口的方向温度继续上升。冷却空气能够沿任一方向流动，并且冷却空气的温度沿流动方向上升。