专利名称：燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的具有燃烧器头部的燃烧器。
背景技术：
这样的燃烧器优选地适用于点燃燃气轮机的燃烧室。从EP 1389714A1已知的燃 烧器包括旋流发生器和下游混合管。燃烧器头部具有用于维持主火焰的引燃器系统。引燃 器系统包括用于混合引燃燃料和辅助空气的混合腔室。已知的燃烧器的混合腔室是纯环形 的。在这种设计的混合腔室中存在引燃火焰在腔室内部燃烧的风险。
发明内容
本发明的目的是改进上述类型的燃烧器头部，使得将回火的风险即火焰的逆流蔓 延降到最低。在根据权利要求1的前序部分所述的燃烧器中，该目的通过这一权利要求的特征 部分的特征来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中描述。位于本发明燃烧器头部的混合腔室内部的旋流翼在进入的辅助空气流中引起旋 流。受旋流干扰的空气流强迫燃料停留在出口喷嘴内部并且不会“泄漏”入混合腔室。US-B1-6179608B1展示了一种旋流回火停止装置，该装置在分离的通道的出口设 有定向喷嘴，为了避免火焰的回火，使用了具有多个定向喷嘴的手段。由于沟流不能进一步 混合，这种布置适合设置在燃烧室主流完全的混合过程之后。根据本发明，引燃混合物流在 形成旋涡后继续前进通过出口喷嘴，并形成与喷嘴同轴的旋流以有效地改善混合并避免回 火。EP 1389713A1描述了一种引燃器，其没有有效避免回火。
本发明将通过参考如下附图中举例说明的发明的实施例来进行阐述。附图1展示了燃烧器头部的透视图；附图2展示了根据附图1的穿过燃烧器头部的横截面；附图3展示了根据附图1的沿空气通道平面获得的燃烧器头部的30°扇形的透视 图；附图4展示了根据附图1的沿燃料通道平面获得的燃烧器头部的15°扇形的透视 图；附图5展示了根据附图4的15°扇形的燃烧器顶端；和附图6展示了根据附图3的30°扇形的燃烧器顶端。
具体实施例方式现有的燃烧器包括圆柱状的燃烧器头部和逆流旋流发生器。许多这样的燃烧器 用于燃烧燃气轮机的燃烧室内的燃料/空气混合物。在附图中仅仅展示了燃烧器头部，因为本发明涉及燃烧器头部的改进，而且旋流发生器在现有技术中是公知的，例如来自于EP 1389714A1。没有示出的旋流发生器使得通过槽进入旋流发生器的空气流产生旋流。燃料被引 入到空气流中。在离开燃烧器头部的排出端之前，预混的空气和燃料的旋流混合物进入混
合管以进一步混合。根据本发明的燃烧器头部包括三部分，即燃烧器顶端1、间距环2和混合管3。这 三部分跨接线A和线B (附图3、4)接合在一起。沿着线A和线B所述部分可以被部分焊接 或铜焊在一起。其中一种焊接方法在附图2中示出为焊缝4。当装配时，燃烧器顶端1的后 端面邻接间距环2的前端面，并且间距环2的后端面邻接混合管3的前端面。燃烧器顶端1具有圆形的内部表面5和圆锥形的前表面6。燃烧器在贫燃料的状态下运行。如果负载减少，当燃料的供应减少时，燃烧器会有 变得不稳定的趋势。为了在低负载时也保持稳定状态，燃烧器设有引燃器系统，所述系统将 在下文中详细描述。引燃器系统包括设置在燃烧器顶端1的圆锥形的前表面6上的多个出口喷嘴7。 这些出口喷嘴7的轴线实质上与圆锥形的前表面6的平面垂直。出口喷嘴7具有筒8的形状并且可以优选地设置有在出口侧具有削边的锥体9。 出口喷嘴7的横截面优选地为圆形或任意形状；例如，锥形的，椭圆形的或任意其他合适的 形状。由于在出口侧的锥体9的削边，因此出口喷嘴7避免了可能导致高应力集中和可能 随时间而破裂的尖锐边缘。出口喷嘴7与燃烧器顶端1内部设置的环形混合腔室10连通。传导气态引燃燃料的气体通道11在燃烧器头部的间距环2内部沿纵向布置。气 体通道11形成到混合腔室10中。气体通道11将混合腔室10连接到环形的气体歧管12， 气体歧管12在燃烧器头部内部布置在间距环2和混合管3之间的连接部分处。没有示出 的管道供应的引燃气体通过布置在燃烧器头部的间距环2中的开口 13进入到气体歧管12 中。用于燃烧引燃气体的辅助空气被引导进入并通过空气通道14，空气通道14在燃 烧器头部的间距环2的周围具有空气入口 15。空气通道14被设计成穿过燃烧器头部的间 距环2的纵向侧壁的钻孔。每个空气通道14以多个，优选两个冲击孔16结束。冲击孔16在引燃气体的入口 附近形成到混合腔室10内。从所述冲击孔16出来的空气沿着混合腔室10的侧面被转向 90度。多个冲击孔16的所述布置改进了燃烧器顶端1的冷却。如果需要，，可以使用替代的引燃燃料，例如，油。引燃油通过油管17被供应，油管 17与在燃烧器头部内部的独立的油通道连通。油通道的排出端与出口喷嘴7中的一个对准 地形成到混合腔室10内。本发明最重要的部分是旋流翼18。多个，优选两个旋流翼18布置在混合腔室10 的内部。它们完全地或几乎完全地在纵向方向上覆盖混合腔室10的高度并且完全地与燃 烧器顶端1形成整体。两个旋流翼18分别地成对布置。每对旋流翼18中的一个旋流翼18 在径向上布置在混合腔室10的外部并且一个旋流翼布置在混合腔室10的内部。旋流翼18或每对旋流翼18布置在出口喷嘴7中的一个出口喷嘴的附近。因此，从混合腔室10流至出口喷嘴7的辅助空气围绕着引燃气体流被强制产生旋流，引燃气体流 来自气体通道11并产生已很好限定的混合的引燃气体和辅助空气的旋流。旋流翼18和出 口喷嘴7的筒8被设计成通过控制出口喷嘴7的轴向和切向上的燃料分布和速度分量而使 得回火风险最小化，回火也就是火焰的逆流蔓延。由旋流翼18产生的进入的辅助空气流也 将强制引燃气体停留在出口喷嘴7的内部并且不会“泄漏”到在靠近两个冲击孔16的两对 旋流翼18之间的混合腔室10内。 旋流翼18也被设计成用作有效的冷却翅片，因为它们被具有高速度的冷却空气 环绕，这实质上改进了热的燃烧器顶端1的冷却。旋流翼18的第二作用是均衡混合腔室10 内的速度分布，从而产生整个燃烧器顶端1的更均勻的冷却。旋流翼18可以使用标准的磨 铣工具以成本有效的方式来制造。
权利要求
1.一种具有燃烧器头部的燃烧器，包括用于预混合燃烧空气和燃料的混合管(3)，其 中混合管(3)在其下游部分设有引燃器系统，其中引燃器系统包括具有辅助空气和引燃燃 料的入口且具有出口喷嘴(7)的环形混合腔室(10)，其特征在于，混合腔室(10)设有布置 在每个出口喷嘴(7)附近的至少两个旋流翼(18)。
2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，旋流翼(18)相对于所述出口喷嘴(7)的 轴向至少几乎完全地覆盖混合腔室(10)的高度。
3.如权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，所述旋流翼(18)被布置成成对的旋流翼 (18)。
4.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，在燃烧器的径向上看，所述成对旋流翼 (18)中的一个旋流翼(18)被布置在混合腔室(10)的外部，并且另一个旋流翼(18)被布置 在混合腔室(10)的内部。
5.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，旋流翼(18)完全与燃烧器顶端(1)形成 整体。
6.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述燃烧器头部包括被装配形成所述燃 烧头部的燃烧器顶端(1)、间距环⑵和所述混合管(3)。
7.如权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，在间距环(2)的外周提供连接空气通道 (14)的空气入口(15)。
8.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，一个或多个冲击孔(16)被布置在每个空 气通道(14)的排出端，并且冲击孔(16)形成到混合腔室(10)中。
9.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，从燃烧器的径向上看，至少一个冲击孔 (16)在混合腔室(10)的外部伸展，并且至少一个冲击孔(16)在混合腔室(10)的内部伸 展。
10.如权利要求1所述的燃烧器，其特征子在于，出口喷嘴(7)具有筒⑶的形状，所述 筒具有圆形或者任意的横截面，例如锥形或椭圆形。
11.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，出口喷嘴⑵设有在出口侧具有削边的 锥体(9)。
12.—种具有至少一个如权利要求1所述的燃烧器的燃气涡轮发动机。
全文摘要
一种具有燃烧器头部的燃烧器，包括用于预混燃烧空气和燃料的混合管(3)。混合管(3)在其下游部分具有引燃器系统。引燃器系统包括具有辅助空气和引燃燃料的入口且具有出口喷嘴(7)的环形混合腔室(10)。混合腔室(10)具有至少两个布置在每个出口喷嘴(7)附近的旋流翼(18)。
文档编号F23R3/34GK102007341SQ200980113502
公开日2011年4月6日 申请日期2009年4月14日 优先权日2008年4月15日
发明者H·安德森, H·布罗丁, M·珀森, P·奥斯特伦, X·高, Z·武吉西克 申请人:西门子公司