包括減振器的燃?xì)鉁u輪燃料管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪燃料管，并且更特別地涉及包括減振器的燃?xì)鉁u輪燃料管。
【背景技術(shù)】
[0002]由于燃燒不穩(wěn)定性，所以在燃?xì)鉁u輪的燃燒室中產(chǎn)生聲脈動。這些脈動可在燃料分配系統(tǒng)(FDS)中傳播，并且可為當(dāng)量比源，并且因此可為熱釋放波動源，這進(jìn)而使得增強(qiáng)在燃燒器中的燃燒不穩(wěn)定性。FDS中的另一個脈動源是流在燃料管線中引起的脈動。這個燃料供給不穩(wěn)定性機(jī)構(gòu)可導(dǎo)致燃燒室中有燃燒不穩(wěn)定性。在燃燒器測試期間已經(jīng)觀察到ros中的脈動達(dá)到較高的幅度。這些高幅脈動對FDS產(chǎn)生結(jié)構(gòu)振動，結(jié)構(gòu)振動可損害結(jié)構(gòu)完整性。燃燒不穩(wěn)定性對于燃燒系統(tǒng)的性能是有害的。它們會縮短燃燒器硬件的壽命，并且因此可對燃?xì)鉁u輪排放有不利影響。因此已經(jīng)理解的是，需要緩解措施來減弱FDS中的脈動。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，燃料管線壓降提高，以對燃燒室和燃料分配系統(tǒng)之間的脈動進(jìn)行聲去耦。這個提高會造成以下問題:需要較高的壓力來將燃料驅(qū)動到發(fā)動機(jī)中。此外，燃料壓力要求提高可增加發(fā)動機(jī)的成本，因?yàn)榭赡苄枰獙Ｓ萌剂蠅嚎s系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)足夠的燃料壓力。另外，這個解決方案僅抵銷燃料管線和燃燒室之間的耦合，但對于燃料管線(燃料供給不穩(wěn)定性機(jī)構(gòu))內(nèi)部產(chǎn)生的任何脈動沒有任何減振作用。對燃燒室和燃料管線之間的脈動去耦的其它可能性是使用氣體限流器，以及使燃料噴嘴動態(tài)地平衡。這些解決方案對燃燒室和燃料管線之間的脈動提供去耦，但對燃料管線內(nèi)部產(chǎn)生的脈動沒有減振作用。
[0004]可用來減少燃燒室和燃料管線之間的耦合，而且還可減小燃料管線內(nèi)部產(chǎn)生的脈動的現(xiàn)有解決方案使用赫爾姆霍茨(Helmholtz)減振器或擴(kuò)張室減振器。擴(kuò)張室解決方案提供窄帶聲吸收，而且是被動減振器。被動減振器提供聲傳輸損耗(TL)，因?yàn)闀瓷溥M(jìn)入波，使輸出波減少到最小。被動減振器的缺點(diǎn)在于，由于減振器的反射特性，在進(jìn)入波在其中傳播的燃料管線中可產(chǎn)生高脈動。這些高脈動可引起高結(jié)構(gòu)振動，這對于結(jié)構(gòu)完整性是有害的。
[0005]已經(jīng)理解的是，可作出改進(jìn)來減輕上面提到的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在現(xiàn)在應(yīng)參照的所附獨(dú)立權(quán)利要求中限定本發(fā)明。在從屬權(quán)利要求中闡述本發(fā)明的有利特征。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種燃?xì)鉁u輪燃料管，它包括:燃料管線，燃料管線包括燃料管線腔、燃料管線外壁和在燃料管線外壁中的開口；減振器，其包括減振器腔和減振器外壁，并且附連成與燃料管線處于流體連通，其中，減振器覆蓋燃料管線外壁中的開口；以及延伸跨過燃料管線外壁中的開口的至少一部分的穿孔襯套。這使得能夠?qū)θ剂瞎芫€和燃燒室進(jìn)行聲去耦，而且還可減弱在燃料管線內(nèi)產(chǎn)生的脈動。減振還在一定范圍的頻率上出現(xiàn)。
[0008]大體上，燃?xì)鉁u輪燃燒器的燃料分配系統(tǒng)(FDS)的穿孔管減振器(或減振器)是有耗散的被動減振器。被動特征是由于擴(kuò)張室(減振器腔)引起的，而耗散則是由于流在穿孔襯套中的孔眼處與聲波相互作用引起的。耗散特性可最大程度地減少在擴(kuò)張室減振器中觀察到的管道系統(tǒng)中的高脈動累積。FDS穿孔管減振器僅引起最小壓降，這最大程度地降低了燃料供給壓力要求。
[0009]穿孔管減振器可減小燃?xì)鉁u輪燃燒器的ros中的波動引起的振動和脈動。FDS穿孔管減振器可對在FDS中傳播的波提供聲吸收。這可減少燃燒室和燃料管線之間的聲耦合。此夕卜，這個減振器可減弱燃料管線(燃料供給不穩(wěn)定性機(jī)構(gòu))內(nèi)部產(chǎn)生的脈動。因此減振器可減弱脈動，而且實(shí)際上還減弱脈動產(chǎn)生的振動。燃料管線的振動可損害硬件。脈動可直接影響燃燒。
[0010]在實(shí)施例中，穿孔襯套從始至終延伸跨過開口。
[0011 ]在實(shí)施例中，穿孔襯套延伸跨過開口的一部分，并且無孔襯套延伸跨過開口的其余部分。
[0012]在實(shí)施例中，擋板布置成跨過燃料管線的在減振器附近的燃?xì)鉁u輪燃料管的區(qū)域內(nèi)的至少一部分。也就是說，擋板布置成在燃料管線的垂直于燃料管線的縱向軸線的橫截面上跨過燃料管線的至少一部分。這使得燃料傳送通過減振器，從而提高減振作用。
[0013]在實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪燃料管的在減振器上游的部分相對于燃?xì)鉁u輪燃料管的在減振器下游的部分沿軸向移位。
[0014]在實(shí)施例中，減振器圍繞燃料管線的周邊延伸。
[0015]在實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪燃料管另外包括在燃料管線內(nèi)部的中心本體，中心本體在燃料管線中的在減振器附近的點(diǎn)處沿著燃料管線的縱向軸線延伸。這提高了減振性能。優(yōu)選地，中心本體是燃料管線內(nèi)部的燃料管線。這允許在內(nèi)部燃料管線和燃料管線中使用不同的燃料。
[0016]在實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪燃料管另外包括燃料管線內(nèi)部的燃料管線，并且擋板附連到內(nèi)部燃料管線上。
[0017]在實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪燃料管具有至少一個且優(yōu)選至少兩個大約90°的角。這允許燃?xì)鉁u輪燃料管適應(yīng)燃?xì)鉁u輪的其它特征。在實(shí)施例中，減振器在至少一個90°角的下游。在另一個實(shí)施例中，減振器在所有90°角的下游。將減振器置于燃料噴射點(diǎn)下游附近可較有效地減少燃燒室和燃料管線之間的聲耦合。
[0018]本發(fā)明的第二方面提供包括任何前述權(quán)利要求的燃?xì)鉁u輪燃料管的燃?xì)鉁u輪。
[0019]本發(fā)明的第三方面提供一種運(yùn)行燃?xì)鉁u輪的方法，燃?xì)鉁u輪包括:燃料管線，燃料管線包括燃料管線腔、燃料管線外壁和在燃料管線外壁中的開口；減振器，其包括減振器腔和減振器外壁，并且附連成與燃料管線處于流體連通，其中，減振器覆蓋燃料管線外壁中的開口；以及延伸跨過燃料管線外壁中的開口的至少一部分的穿孔襯套，方法包括沿著燃料管線供給燃料，以及減弱來自燃燒室和燃料管線的振動和/或脈動。
【附圖說明】
[0020]現(xiàn)在將僅以示例的方式且參照附圖來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪燃料管的示例；
圖2顯示包含本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪的一部分； 圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪燃料管的示例；
圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪燃料管的示例；
圖5A顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪燃料管的示例；
圖5B顯示圖5A的燃?xì)鉁u輪燃料管的橫截面圖；
圖6A顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪燃料管的示例；
圖6B、6C和6D顯示圖6A的三個實(shí)施例的橫截面圖。
[0021]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪燃料管的示例；
圖8顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪燃料管的示例；
圖9A顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪燃料管的示例；
圖9B顯示圖9A的燃?xì)鉁u輪燃料管的橫截面圖。
[0022]部件列表
10燃?xì)鉁u輪燃料管 12燃料管線 13減振器 14燃料管線腔 16燃料管線外壁 18減振器腔 20減振器外壁 21穿孔襯套 24燃?xì)鉁u輪燃燒器 25燃料流 30燃燒室 32空氣入口 38空氣流 40熱氣流 41無孔襯套 44擋板
50上游燃料管線 52下游燃料管線 54第一穿孔襯套 56第二穿孔襯套 58另一個穿孔襯套 60內(nèi)部燃料管線 62燃料供給 64燃燒器外壁 66縱向軸線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1顯示燃?xì)鉁u輪燃料管10的一部分，包括燃料管線12和減振器13。燃料管線12包括燃料管線腔14、燃料管線外壁16和在燃料管線外壁中的開口。減振器13與燃料管線處于流體連通，并且附連到燃料管線上，以覆蓋燃料管線外壁中的開口。減振器13包括減振器腔18和減振器外壁20。穿孔襯套21延伸跨過燃料管線外壁中的開口，從而界定減振器腔和燃料管線腔的邊緣。
[0024]圖2顯示圖1中顯示的燃?xì)鉁u輪燃料管的較多部分和燃?xì)鉁u輪燃燒器的局部視圖。除了圖1中顯示的特征之外，圖2還顯示了燃燒室30和空氣入口32。在圖2的實(shí)施例中，顯示了減振器在燃料管線中的所有90°角的下游。一個90°角在空氣入口中，而在較上游，在燃燒器外部存在第二個90°角。
[0025]當(dāng)燃?xì)鉁u輪燃料管在使用中時，燃料25沿著燃料管線供給。從燃燒室進(jìn)入燃料管線的任何振動或脈動將傾向于在減振器13中被減弱，而且從燃料分配系統(tǒng)沿著燃料管線傳來的或來自燃料管線本身的任何振動或脈動也將傾向于被減弱。這些可包括燃料供給(燃料供給不穩(wěn)定性機(jī)構(gòu))中的波動引起的振動或脈動。這個減弱會減少來自燃燒室的脈動與燃料管線中的脈動的聲耦合。
[0026]圖1和2中描述的減振器是具有耗散的被動減振器。被動特征是由于擴(kuò)張室(減振器腔)引起的，而耗散是由于流在穿孔襯套中的孔眼處與聲波相互作用引起的。
[0027]這種設(shè)計的減振器產(chǎn)生的關(guān)鍵特征之一在于它使得能夠在不顯著地減小噴射系統(tǒng)壓降的情況下進(jìn)行聲減振;即，在燃料經(jīng)過減振器時的壓降最小。
[0028]參照圖2，流經(jīng)燃料管線的燃料25與來自空氣入口的空氣38混合(或者在順序燃燒系統(tǒng)中的下一個噴燃器的情況下，空氣與熱氣混合)，其中燃料-空氣混合物在燃燒室中燃燒，從而產(chǎn)生熱氣40。
[0029]圖3顯示圖1的燃?xì)鉁u輪燃料管的實(shí)施例。不是穿孔襯套跨過燃料管線外壁的整個開口，而是襯套的一部分為無孔襯套。在這種情況下，顯示了兩個無孔區(qū)段21和兩個穿孔區(qū)段41。可提供不同數(shù)量的無孔和穿孔區(qū)段。
[0030]圖4顯示燃?xì)鉁u輪燃料管的另一個實(shí)施例。在這個實(shí)施例中，穿孔襯套僅延伸跨過燃料管線外壁開口的一部分。
[0031]圖5A顯示燃?xì)鉁u輪燃料管的另一個實(shí)施例。在這個實(shí)施例中，擋板44置于燃料流中。這迫使燃料傳送通過減振器腔。這會提高減振器上的壓降，但會改進(jìn)減振。為了完整，圖5B顯示了圖5A的實(shí)施例的沿著線A-A的橫截面。
[0032]圖6A顯示燃?xì)鉁u輪燃料管的另一個實(shí)施例。這里，燃料管線是交錯的；也就是說，在減振器13下游的燃料管線12(下游燃料管線52)相對于減振器上游的燃料管線(上游燃料管線50)沿軸向移位，所述軸線是在減振器的上游和下游的燃料管線的軸線。這個性質(zhì)的減振器允許較靈活地布置減振器，因?yàn)樵试S將