[发明专利]用于燃气涡轮发动机的燃烧器的声阻尼系统

说明书

公开了一种具有带有声阻尼谐振器系统（14）的燃气涡轮发动机燃烧器（12）的声阻尼燃气涡轮发动机（10）。声阻尼谐振器系统（14）可以由一个或多个谐振器（16）形成，所述谐振器由在外壳体（20）处定位在燃气涡轮发动机燃烧器（12）内的谐振器壳体（18）形成，所述外壳体（20）形成燃烧筒（22）并且在所述燃烧器（12）内周向延伸。在至少一个实施例中，谐振器壳体（18）可以包括可以在谐振器腔（26）接收部（24）内焊接在适当位置而且可容易地替换而不使谐振器壳体（18）受到损坏的谐振器腔（26）。在另一个实施例中，谐振器腔（26）的内表面（32）可以从谐振器壳体（18）的内表面（34）径向向外偏移，从而产生流动路径不连续并减少谐振器腔（26）的加热。声阻尼谐振器系统（14）可以减轻动态，由此增加发动机操作包络和减少排放。

技术领域

本发明总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及用于燃气涡轮发动机中的燃烧器中的阻尼动力学的声阻尼系统。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括定位在压缩机下游且在涡轮机组件上游的多个燃烧筒（combustor basket）。在操作期间，纵向模式动态（longitudinal mode dynamics）通常发生在燃烧筒中。纵向模式动态通常起始于燃烧器筒中的空气流动路径的入口处并且向下游行进到涡轮机入口。动态限制燃气涡轮发动机的调节灵活性，以便以更低的排放操作，这是对于更新的燃气涡轮机的不断增加的要求。

已经将谐振器并入燃烧器中以阻抑纵向模式动态。谐振器的大小和构造适合于处理具体的声调。已经采用带有各种构造的谐振器。通常，谐振器在最高热释放的区域中定位在燃烧器内以最为有效。在该位置，谐振器暴露于相当高的温度和热梯度。早期的构造包括将谐振器直接焊接到燃烧器，但通常由于由焊缝与衬套之间的残余应力和热梯度引起的裂纹的形成而失效，从而导致高的维修成本，由于开裂和相当大的维修成本，已经使用其它解决方案但仅有有限的成功。因此，存在对于阻抑纵向模式动态的更有效、更廉价的解决方案的需要。

发明内容

公开了一种具有带有声阻尼谐振器系统的燃气涡轮发动机燃烧器的声阻尼燃气涡轮发动机。声阻尼谐振器系统可以由一个或多个谐振器形成，其中谐振器由在外壳体处定位在燃气涡轮发动机燃烧器内的谐振器壳体形成，外壳体形成燃烧筒并在燃烧器内周向延伸。在至少一个实施例中，谐振器壳体可以包括支撑一个或多个谐振器腔的一个或多个谐振器腔接收部，由此谐振器腔可以在谐振器腔接收部内被焊接在适当位置，而且在不使谐振器壳体受到损坏的情况下可容易地更换。在另一个实施例中，在谐振器腔和谐振器壳体之间形成的接头可以形成缝隙，由此谐振器腔的内表面从谐振器壳体的内表面径向向外偏移，从而产生流动路径不连续并且减少谐振器腔的加热。声阻尼谐振器系统可以减轻动态，由此增加发动机操作包络（operating envelope）和减少排放（emission）。

在至少一个实施例中，用于涡轮发动机的声阻尼谐振器系统可以包括一个或多个谐振器壳体，其限定带有内表面的至少一个内部通道和处于至少一个谐振器壳体的内表面的相对侧上的外表面。声阻尼谐振器系统可以包括一个或多个谐振器腔接收部，其定位在谐振器壳体中并且由至少一个孔形成。声阻尼谐振器系统可以包括定位成至少部分地处于谐振器腔接收部内的一个或多个谐振器腔。声阻尼谐振器系统可以包括形成在谐振器腔和限定谐振器腔接收部的谐振器壳体之间的接头。谐振器腔可以包括与谐振器壳体的内表面大体对齐的一个或多个内表面。在另一个实施例中，谐振器腔可以包括从所述至少一个谐振器壳体的内表面径向向外偏移的一个或多个内表面。一个或多个冷却流体排出孔可以定位在谐振器腔的内表面中。

在至少一个实施例中，可以在形成在谐振器腔和限定谐振器腔接收部的谐振器壳体之间的接头处形成缝隙。谐振器腔可以包括一个或多个弯曲的外边缘。限定谐振器腔接收部的一个或多个边缘可以径向向外弯曲。谐振器腔接收部还可以包括限定谐振器腔接收部的至少一部分的一个或多个连接凸缘。在至少一个实施例中，连接凸缘可以完全围绕至少一个谐振器腔接收部延伸。谐振器腔可以配合在由连接凸缘限定的谐振器腔接收部内。谐振器腔可以焊接到连接凸缘。