[发明专利]用于阻尼声音的设备和方法

说明书

一种用于阻尼由燃气涡轮发动机燃烧器(14)的燃烧器壁部分地容纳的气流的声压振荡的设备(8)。设备(8)包括带有闭合端、开口端(18)和它们之间的腔的至少一个谐振管(10)。腔与燃烧器(14)的内部流体连通，使得气流可流入和流出腔。设备(8)还包括定位在开口端(18)处且包括多个孔口(28)的穿孔板(26)。流入和流出腔的气流行进穿过孔口(28)。

相关申请的交叉引用

本PCT实用申请请求享有具有美国专利申请序列第61 / 865,361号的题为Apparatus and Method for Dampening Acoustics且具有2013年8月13日的申请日的当前未决临时专利的优先权和权益，其全部通过引用并入本文中。

技术领域

本申请涉及涡轮，并且更具体地涉及控制燃气涡轮发动机燃烧器中的动态压力脉冲的声阻尼设备。

背景技术

破坏性声压振荡或压力脉冲可由于取决于燃料空气化学计量、总质量流和其它操作条件的正常操作条件在燃气涡轮发动机的燃烧器中生成。燃气轮机燃烧器设计朝满足联邦和地方空气污染标准所需的低排放的当前趋势导致了使用贫预混燃烧系统，其中燃料和空气在火焰反应区域上游均一地混合。这些燃烧系统操作所处的燃料空气比或当量比相比于更常规的燃烧器更贫，以便保持低火焰温度，这继而又将不需要的气态NOx排放的产生限制于可接受的水平。尽管在不使用水或蒸汽喷射的情况下实现低排放的该方法广泛使用，但与低当量比下的操作相关联的燃烧不稳定性也趋于在燃烧器中产生不可接受的高动态压力振荡，这可导致硬件破坏和其它操作问题。非期望的声音的共振频率的变化也是压力振荡的结果。尽管本领域中的当前装置目的在于消除、防止或减小动态压力振荡，但当前装置不能解决操作期间的自然频率可变化且限于涡轮发动机中的特定地点以便适当起作用的情形。因此，所需的是一种解决本领域中的这些及其它问题的设备。

发明内容

为此，提供了一种设备，其构造成在不同频率下且不管设备的位置而阻尼关于燃烧器中的压力改变的声音。本发明目的在于以简单且有效的方式阻尼压力，而不管设备关于燃烧器的放置，而非转变为使用带有若干复杂和/或移动零件的复杂系统，或将设备设计成包括设计成仅使用相位补偿来阻尼压力的特定大小(通过产生与来自燃烧过程的入射声波异相的反射声波)。

在一个实施例中，提供了一种用于阻尼由燃气涡轮发动机燃烧器的燃烧器壁部分地容纳的气流的声压力振荡的设备。该设备包括带有封闭端、开口端和它们之间的腔的至少一个谐振管。腔与燃烧器的内部流体连通，使得气流可流入和流出腔。设备还包括定位在开口端处且包括多个孔口的穿孔板，其中流入和流出腔的气流行进穿过孔口。

在另一个实施例中，提供了一种可改造到燃气涡轮发动机燃烧器的四分之一波形管(QWT)上的设备。设备适于相对于阻尼燃烧器中的声压振荡增大四分之一波形管的有效性范围，声压振荡在谐振频率下谐振。四分之一波形管改造成带有构造成阻尼目标频率下的声压振荡的设备，其中目标频率在谐振频率的大约250Hz内。

在另一个实施例中，提供了一种阻尼由燃气涡轮发动机燃烧器的燃烧器壁部分地容纳的气流的声压振荡的方法。该方法包括使谐振管的腔与燃烧器的内部流体连通，使得气流可流入和流出腔。燃烧器包括闭合端、开口端，以及它们之间的腔。该方法还包括将穿孔板定位在谐振管的开口端处，穿孔板包括多个孔口，其中流入和流出腔的气流行进穿过孔口。

附图说明

图1示出了用于阻尼包括壳体的燃气涡轮发动机燃烧器中的声音的设备的一部分。

图2示出了图1的设备的后部透视图。

图3示出了图1的设备的侧视图。

图4示出了图1的设备的截面透视图，示出了腔。

图5示出了现有技术的设备的阻尼声音的有效性的图表。