专利名称：燃烧器谐振器的制作方法
技术领域：
本说明书所公开的主题涉及燃烧器组件，并且更特别地涉及燃烧器谐振器(resonator)。
背景技术：
燃气涡轮机系统典型地包括至少一个燃气涡轮发动机,所述燃气涡轮发动机具有压缩器、燃烧器组件和涡轮机。燃烧器组件可以使用干、低NOx(DLN)燃烧。在DLN燃烧中，燃料和空气在引燃之前被预混，这降低排放。然而，稀薄预混燃烧过程容易产生流动扰动和声压波。更特别地，流动扰动和声压波可以导致在各频率下的自持压力振荡。这些压力振荡可以被称为燃烧动力学。燃烧动力学可以导致结构振动、磨损和其它性能退化
发明内容
下面概述在范围上与本发明的原始权利要求相当的某些实施例。这些实施例不旨在限制本发明的权利要求的范围，而是这些实施例仅仅旨在提供本发明的可能形式的简述。实际上，本发明可以包含可以类似于或不同于下面阐述的实施例的各种形式。在第一实施例中，一种系统系统包括燃烧器组件；以及联接到所述燃烧器组件的谐振器，其中所述谐振器包括围绕所述燃烧器组件周向地延伸以限定谐振器室的谐振器壳体，并且所述谐振器壳体和所述燃烧器组件之间的径向距离是非均匀的。进一步的，所述系统包括在所述燃烧器组件和所述谐振器壳体之间径向地延伸的多个谐振器通道。进一步的，所述谐振器通道在所述燃烧器组件的流动套管和所述谐振器壳体之间径向地延伸。进一步的，所述谐振器通道在所述燃烧器组件的燃料喷嘴和所述谐振器壳体之间径向地延伸。进一步的，每个谐振器通道具有从所述谐振器壳体径向偏移的周边端部，并且所述径向偏移在所述谐振器通道之间变化。进一步的，每个谐振器通道具有长度，并且所述长度在所述谐振器通道之间变化。进一步的，每个谐振器通道具有通道直径或宽度，并且所述通道直径或宽度在所述谐振器通道之间变化。进一步的，每个谐振器通道具有几何形状，并且所述几何形状在所述谐振器通道之间周向地围绕所述燃烧器组件变化。进一步的，所述谐振器壳体和所述燃烧器组件之间的所述径向距离周向地围绕所述燃烧器组件变化。在第二实施例中，一种系统包括燃烧器谐振器，所述燃烧器谐振器包括流动套管；以及谐振器壳体，所述谐振器壳体围绕所述流动套管布置以限定谐振器室，其中所述谐振器壳体和所述流动套管之间的径向距离是非均匀的。
进一步的，所述系统包括在所述流动套管和所述谐振器壳体之间径向地延伸的多个谐振器通道。进一步的，每个谐振器通道具有从所述谐振器壳体径向偏移的周边端部，并且所述径向偏移在所述谐振器通道之间变化。进一步的，每个谐振器通道具有长度，并且所述长度在所述谐振器通道之间变化。进一步的，每个谐振器通道具有通道直径或宽度，并且所述通道直径或宽度在所述谐振器通道之间变化。进一步的，每个谐振器通道具有几何形状，并且所述几何形状在所述谐振器通道之间周向地围绕所述流动套管变化。
在第三实施例中，一种系统包括燃烧器谐振器，所述燃烧器谐振器包括环形内壁；以及环形外壁，所述环形外壁围绕所述环形内壁布置以限定谐振器室，其中所述环形外壁和所述环形内壁之间的距离是非均匀的。进一步的，所述环形内壁包括燃烧器组件的燃料喷嘴。 进一步的，所述环形内壁包括燃烧器组件的流动套管。进一步的，所述系统包括从所述环形内壁径向向外朝着所述环形外壁延伸的多个谐振器通道。进一步的，所述谐振器通道朝着所述环形外壁径向延伸的长度在所述谐振器通道之间是非均匀的，并且所述谐振器通道的周边端部和所述环形外壁之间的径向间隙在所述谐振器通道之间是恒定的。在第三实施例中，一种燃烧器谐振器包括环形内壁和围绕所述环形内壁布置的环形外壁。所述环形外壁和所述环形内壁之间的距离是非均匀的。
当参考附图阅读以下具体实施方式
时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中图I是包括燃烧器组件的燃气涡轮机系统的实施例的方块图，每个燃烧器组件可以包括具有谐振器壳体的燃烧器谐振器，燃烧器组件和谐振器壳体之间的距离是非均匀的；图2是包括燃烧器谐振器的图I的燃烧器组件中的一个的实施例的示意图，该燃烧器谐振器具有燃烧器壳体和燃烧器组件之间的非均匀距离；图3是图2的燃烧器谐振器的实施例的横截面侧视图，其示出具有燃烧器壳体和燃烧器组件之间的非均匀距离的谐振器壳体，以及具有谐振器颈部之间的非均匀长度的谐振器颈部；图4是图2的燃烧器谐振器的实施例的横截面侧视图，其示出具有谐振器颈部之间的交替长度的谐振器颈部；图5是图2的燃烧器谐振器的实施例的横截面侧视图，其示出具有谐振器颈部之间的增加长度的谐振器颈部；图6是图2的燃烧器谐振器的实施例的横截面侧视图，其示出具有谐振器颈部之间的非均匀直径的谐振器颈部；
图7是图形，其示出相对于压力振荡的频率的燃烧器谐振器的三个不同实施例的吸收系数；图8是图2的燃烧器谐振器的实施例的部分透视图，其示出布置在燃烧器组件的流动套管上的三排谐振器颈部；图9是图2的燃烧器谐振器的实施例的部分透视图，其示出布置在燃烧器组件的流动套管上的具有交错配置的四排谐振器颈部；图10是图2的燃烧器谐振器的实施例的部分横截面图，其示出由形成于燃烧器组件的流动套管中的肋和孔限定的谐振器通道；图11是图2的燃烧器谐振器的实施例的部分透视图，其示出由形成于燃烧器组件的流动套管中的肋和孔限定的谐振器通道；以及·
图12是图2的燃烧器谐振器的实施例的部分透视图，其示出由形成于谐振器壳体的内壁中的肋和孔部分限定的谐振器通道。
具体实施例方式将在下面描述本发明的一个或多个具体实施例。为了设法提供这些实施例的简明描述，可能未在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当领会在任何这样的实际实现方式的开发中，与任何工程或设计项目中一样，必须做出许多特定实现的决定以实现开发者的特定目标，例如符合可能在实现方式之间不同的系统相关和商业相关限制。而且，应当领会这样的开发尝试可能是复杂且耗时的，但是仍然是普通技术人员利用本发明能够承担的常规设计、生产和制造工作。当介绍本发明的各实施例的元件时，冠词“一”和“所述”旨在表示有一个或以上的元件。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的并且表示可以有除了所列元件以外的附加元件。本发明涉及具有谐振器壳体和燃烧器之间的非均匀环隙(annulus)的燃烧器谐振器。如上所述，燃气涡轮机系统包括燃烧器组件，该燃烧器组件可以使用容易产生流动扰动和/或声压波的DLN或其它燃烧过程。具体地，燃烧器组件的燃烧动力学可以导致自持压力振荡，该自持压力振荡可以导致燃烧器组件中的结构振动、磨损、机械疲劳、热疲劳和其它性能退化。用于减轻燃烧动力学的一种技术是使用谐振器，例如亥姆霍兹(Helmholtz)谐振器。具体地，亥姆霍兹谐振器是包括连接到大容积的若干窄管、颈部或其它通道的阻尼机构(damping mechanism)。谐振器用于衰减并且吸收由燃烧器组件产生的燃烧音(tone)。颈部或通道的深度和由谐振器所封闭的大容积的尺寸可能与有效用于谐振器的声波的频率相关。如本说明书中所述，由谐振器封闭的容积以及谐振器颈部或通道的尺寸和深度可以改变以调节频率范围，谐振器在所述频率范围上有效地衰减并且吸收由燃烧器组件产生的声压波。本发明的某些实施例包括具有带有非均匀高度的环隙的燃烧器谐振器。例如，在一个实施例中，燃烧器谐振器包括围绕燃烧器组件的流动套管布置的谐振器壳体，其中流动套管和谐振器壳体之间的环隙可以是非均匀的。燃烧器谐振器也可以包括将燃烧器组件的流动套管连接到流动套管和谐振器壳体之间的环隙的多个谐振器颈部或通道。在某些实施例中，谐振器颈部或通道也可以是非均匀的。具体地，谐振器颈部或通道延伸到燃烧器谐振器的环隙中的长度可以在围绕流动套管的圆周布置的谐振器颈部或通道之间变化。而且，谐振器颈部或通道的直径也可以在围绕流动套管的圆周布置的谐振器颈部或通道之间变化。在其它实施例中，谐振器壳体可以围绕燃烧器组件的其它区域(例如燃烧器组件的燃料喷嘴)布置。如下面更详细地所述，环隙的非均匀高度和谐振器颈部或通道的非均匀高度和直径可以有助于加宽频率范围，在该频率范围上，燃烧器谐振器可以是有效的。将领会，本发明的实施例可以包括具有非均匀高度的环隙、非均匀谐振器颈部或通道、或者两者的组合。现在参考附图，图I示出燃气涡轮机系统10的实施例的方块图。该图包括压缩器
12、燃烧器组件14和涡轮机16。在以下论述中， 可以参考燃烧器14的轴向方向或轴线42、径向方向或轴线44以及圆周方向或轴线46。燃烧器组件14包括燃料喷嘴18，所述燃料喷嘴形成路线而将液体燃料和/或气体燃料(例如天然气或合成气)引入燃烧器组件14。如图所示，每个燃烧器组件14可以具有多个燃料喷嘴18。更具体地，每个燃烧器组件14可以包括具有初级燃料喷嘴20的初级燃料喷射系统和具有次级燃料喷嘴22的次级燃料喷射系统。如下面更详细地所述，燃烧器谐振器40 (例如环形谐振器和/或涡轮机燃烧器谐振器)联接到每个燃烧器组件14，其中谐振器40具有由部分地围绕燃烧器14延伸的环形谐振器壳体50限定的环形室。谐振器40也可以包括延伸到环形室中的谐振器颈部102或谐振器通道208。类似地，初级和次级燃料喷嘴20和22可以包括谐振器40，所述谐振器具有环形谐振器壳体50和谐振器颈部102或谐振器通道208。如下面所述，谐振器40具有环形室的非均匀高度、颈部或通道之间的非均匀长度和/或谐振器颈部或通道之间的非均匀直径，从而加宽谐振器40的频率范围。图I中所示的燃烧器组件14引燃并且燃烧空气-燃料混合物，并且然后将热加压燃气24 (例如排气)传入涡轮机16中。涡轮机叶片联接到公共轴26，该公共轴也联接到遍布涡轮机系统10的若干其它部件。当燃气24穿过涡轮机16中的涡轮机叶片时，涡轮机16被驱动而旋转，这导致轴26旋转。最后，燃气24经由排气口 28离开涡轮机系统10。此外，轴26可以联接到负载30，该负载经由轴26的旋转被提供动力。例如，负载30可以是可以经由涡轮机系统10的旋转输出生成电力的任何合适的装置，例如发电站或外部机械负载。例如，负载30可以包括发电机、飞机的推进器等。在涡轮机系统10的实施例中，包括作为压缩器12的部件的压缩器叶片。压缩器12内的叶片也联接到轴26，并且当轴26由涡轮机16驱动旋转时将旋转，如上所述。压缩器12内的叶片的旋转将来自进气口 32的空气压缩成加压空气34。加压空气34然后被给送到燃烧器组件14的燃料喷嘴18中。燃料喷嘴18混合加压空气34和燃料以产生用于燃烧(例如导致燃料更完全燃烧的燃烧)的合适混合比，从而不浪费燃料或导致过度排放。图2是图I的燃烧器组件中的一个的实施例的示意图，其示出具有围绕燃烧器组件14布置的环形谐振器壳体50的谐振器40的实施例。如上所述，压缩器12接收来自进气口 32的空气、压缩空气并且产生在燃烧器14内的、于燃烧过程中使用的加压空气34的流动。如示例性实施例中所示，加压空气34由可操作地联接到燃烧器组件14的压缩器排放部48接收。如箭头52所示，加压空气34从压缩器排放部48朝着燃烧器14的头部端部54流动。更具体地，加压空气34流动通过燃烧器组件14的内衬58和流动套管60之间的环隙56以到达头部端部54。
在某些实施例中，头部端部54包括可以支撑图I中所示的初级燃料喷嘴20的板61和62。在图2所示的实施例中，初级燃料供应(primary fuel supply)64将燃料66提供给初级燃料喷嘴20。另外，初级燃料喷嘴20接收来自燃烧器组件14的环隙56的加压空气34。初级燃料喷嘴20组合加压空气34和由初级燃料供应64提供的燃料66以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在燃烧器组件14的燃烧区域68中引燃并且燃烧以形成燃气(例如排气)。燃气在朝着燃烧器组件 14的过渡件72的方向70上流动。燃气朝着涡轮机16穿过过渡件72，如箭头74所示，其中燃气驱动涡轮机16内的叶片的旋转。燃烧器组件14也包括谐振器40，该谐振器具有周向地46围绕燃烧器14 (例如围绕流动套管60)延伸的环形谐振器壳体50。换句话说，谐振器40包括环形内壁(例如流动套管60)和围绕环形内壁布置的环形外壁(例如环形谐振器壳体50)。在其它实施例中，谐振器40的环形内壁可以包括初级燃料喷嘴20或次级燃料喷嘴22。如上所述，燃烧过程产生被称为燃烧动力学的各种压力波、声波和其它振荡。燃烧动力学可以导致燃烧器组件14中的性能退化、结构应力以及机械或热疲劳。所以，燃烧器组件14可以包括谐振器40(例如亥姆霍兹谐振器)以有助于减轻燃烧器组件14中的燃烧动力学的影响。在所示实施例中，谐振器40的环形谐振器壳体50完全围绕燃烧器组件14的流动套管60延伸。在其它实施例中，环形谐振器壳体50可以在燃烧器组件14内的其它位置使用。例如，环形谐振器壳体50可以围绕初级燃料喷嘴20布置，如附图标记75所示。环形谐振器壳体50是大体上圆柱形和中空结构。如下面详细地所述，环形谐振器壳体50和燃烧器组件14的流动套管60之间的径向44距离是非均匀的。换句话说，燃烧器组件14和环形谐振器壳体50的侧向横截面是非均匀的。在所示实施例中，环形谐振器壳体50的中心轴线76从燃烧器组件14的中心轴线80偏移距离78。因此，环形谐振器壳体50和燃烧器组件14的流动套管60之间的距离围绕燃烧器组件14的流动套管60周向地46变化。例如，环形谐振器壳体50的外壁的第一部分82布置在离流动套管60第一径向距离84处。另外，环形谐振器壳体50的外壁的第二部分86布置在离流动套管60第二径向距离88处，其中第二距离88短于第一距离84。流动套管60和环形谐振器壳体50之间的变化径向44距离允许环形谐振器壳体50比具有环形谐振器壳体50和流动套管60之间的均匀距离的单谐振器吸收频率范围更宽的振荡。另外，环形谐振器壳体50的非均匀形状提供将环形谐振器壳体50容纳在燃烧器中常见的不规则空间中的灵活性。例如，环形谐振器壳体50可以围绕燃烧器组件14的过渡件72的弯曲部分90而被容纳，或者环形谐振器壳体50可以围绕初级燃料喷嘴20布置。此外，环形谐振器壳体50可以具有各种不同的形状。例如，环形谐振器壳体50可以为圆形、卵形、矩形、多边形等。图3是沿着图2的线3-3获得的燃烧器组件14的实施例的横截面侧视图，其示出具有环形谐振器壳体50的谐振器40的实施例，该环形谐振器壳体围绕流动套管60周向地46布置，由此限定环形谐振器壳体50和流动套管60之间的环隙100 (例如环形谐振器室)。另外，流动套管60包括从流动套管60径向44向外朝着环形谐振器壳体50延伸的谐振器颈部102 (例如管、沟道或其它通道)。在某些实施例中，谐振器颈部102焊接到流动套管60。如上所述，环形谐振器壳体50围绕流动套管60呈径向44偏移布置。也就是说，流动套管60和环形谐振器壳体50不是同心的。具体地，在燃烧器组件14的顶部分104(或一侧)，环形谐振器壳体50径向地44远离流动套管60第一距离106。换句话说，在燃烧器组件14的顶部分104的环隙100的径向高度为第一距离106。在燃烧器组件14的底部分108 (或另一侧)，环形谐振器壳体50径向地44远离流动套管60第二距离110，其中第二距离110大于第一距离106。换句话说，在燃烧器组件14的底部分108的环隙100的径向高度为第二距离110。由于环隙100的高度在燃烧器组件14的底部108大于在燃烧器组件14的顶部104，因此环隙100大体上在燃烧器组件14的底部108比在其顶部104具有更大的容积。因此，在该底部分108由环形谐振器壳体50吸收的振荡的频率可以不同于在该顶部分104由环形谐振器壳体50吸收的振荡的频率。在图3所示的实施例中,流动套管60包括从流动套管60径向44向外朝着环形谐振器壳体50延伸的谐振器颈部102。如上所述，谐振器颈部102可以焊接到流动套管60。另外，谐振器颈部102的几何形状在谐振器颈部102之间是不同的。具体地，在所示实施例中，谐振器颈部102的长度112周向地46围绕流动套管60是不均匀的。如下面详细地所述，谐振器颈部102的其它实施例可以具有几何形状的其它变化。在燃烧器组件14的顶部分104 (或一侧)，谐振器颈部102的长度112短于在燃烧器组件14的底部分108 (或另一侧)的谐振器颈部102的长度112。更具体地，谐振器颈部102的长度112沿着流动套管 60的每一侧(例如在周向地46围绕流动套管60的方向114和方向116上)从燃烧器组件14的顶部分104递增地增加到其底部分108。将领会，谐振器颈部102的长度112的具体变化可以在不同实施例之间变化。例如，在其它实施例中，具有较长长度112的谐振器颈部102可以沿着燃烧器组件14的顶部分104定位。谐振器颈部102的长度112的变化可以允许谐振器颈部102减轻并且吸收不同频率的燃烧动力学。具体地，具有较短长度112的谐振器颈部102 (例如图3中所示的在燃烧器组件14的顶部分104的谐振器颈部102)可以大体上吸收由燃烧动力学产生的更高频率振荡。相反地，具有较长长度112的谐振器颈部102 (例如在燃烧器组件14的底部分108的谐振器颈部102)可以大体上吸收由燃烧动力学产生的更低频率振荡。谐振器颈部102之间的长度112可以以大约I. I至20、I. 5至10或2至5的系数从最短颈部102变化到最长颈部102。此外，在图3所示的实施例中，环形谐振器壳体50围绕流动套管60定位成使得每个谐振器颈部102的周边端部119和环形谐振器壳体50之间的径向间隙(即，径向偏移)118是恒定的。然而，在其它实施例中，每个谐振器颈部102和环形谐振器壳体50之间的间隙118可以不是恒定的。例如，在某些实施例中，谐振器颈部102的长度112可以周向地46围绕流动套管60变化；然而，相比于图3中所示的实施例，流动套管60和环形谐振器壳体50可以是同心的。在这样的实施例中，谐振器颈部102和环形谐振器壳体50之间的间隙118可以与谐振器颈部102的长度112的变化成反比地变化。图4-6是沿着图2的线3-3获得的燃烧器组件14的各实施例的横截面侧视图，其示出从流动套管60径向向外延伸的谐振器颈部102的各种配置。图4-6中所示的实施例包括类似于图3中所示的实施例的元件和附图标记。另外，尽管未在图4-6中显示环形谐振器壳体50，但是图4-6中所示的谐振器40的实施例可以包括环形谐振器壳体50。图4示出具有谐振器颈部102的燃烧器组件14的实施例，所述谐振器颈部具有围绕流动套管60的圆周交替的长度112。具体地，谐振器颈部102的长度112在围绕流动套管60的圆周的较短长度120和较长长度122之间交替。例如，在某些实施例中，某些谐振器颈部102的较短长度120可以为大约O. 25至O. 75,0. 3至O. 7,0. 4至O. 6或O. 45至O. 5英寸。在某些实施例中，某些谐振器颈部102的较长长度122可以为大约I. 25至I. 75、I. 3至I. 7、I. 4至I. 6或I. 45至I. 5英寸。此外，在某些实施例中，较长长度122可以是较短长度120的I. 05至50、I. I至20、I. 5至10或2至5倍。将领会，具有较短长度120的谐振器颈部102比具有较长长度122的谐振器颈部102可以大体上吸收更高频率的振荡。图5示出具有流动套管60的燃烧器组件14，该流动套管具有从流动套管60径向44向外延伸的谐振器颈部102。在所示实施例中，谐振器颈部102的长度112周向地46围绕流动套管60递增地增加。具体地，在燃烧器组件14的顶部分104的谐振器颈部130具有最短长度112。例如，在某些实施例中，最短谐振器颈部130的长度112可以为大约O. 25至O. 75,0. 3至O. 7,0. 4至O. 6或O. 45至O. 5英寸。在顺时针方向132上，每个后续谐振器颈部102的长度112周向地46围绕流动套管60相继地逐渐增加。在某些实施例中，谐振器颈部102的长度112的增加可以以恒定速率或可变速率递增。例如，在某些实施例中，沿着流动套管60的圆周的每个后续谐振器颈部102的长度112可以增加大约O. 01至O. I、 O. 02至O. 8,0. 03至O. 7,0. 04至O. 6或O. 05至O. 5英寸，直到邻近谐振器颈部130布置的谐振器颈部134具有最长长度112。例如，在某些实施例中，最长谐振器颈部134的长度112可以为大约I. 25至I. 75,1. 3至I. 7、I. 4至I. 6或I. 45至I. 5英寸。在其它实施例中，谐振器颈部102的长度112可以具有百分比递增。例如，长度112可以在圆周46方向上以I至50、5至25或10至15的百分比从一个颈部102增加到另一个颈部。此外，最长谐振器颈部134的长度112可以是最短谐振器颈部130的长度的I至1000、2至500、3至100,4至50或5至25倍。将领会，由于谐振器颈部102的变化长度112，谐振器颈部102可以吸收由燃烧动力学产生的不同频率的振荡。图6示出具有流动套管60的燃烧器组件14，该流动套管具有从流动套管60径向44向外延伸的谐振器颈部102。在所示实施例中，谐振器颈部102具有不同的横截面直径150 (即，不同的通道直径或宽度)。更具体地，在燃烧器组件14的顶部分104的谐振器颈部152具有最小横截面直径150。例如，在某些实施例中，最窄谐振器颈部152的直径150可以为大约O. 2至I. 0,0. 3至O. 9,0. 4至O. 8或O. 5至O. 7英寸。在顺时针方向132上，每个后续谐振器颈部102的横截面直径150周向地46围绕流动套管60相继逐渐增加。在某些实施例中，谐振器颈部102的横截面直径150之间的增加可以以恒定速率或可变速率递增。例如，在某些实施例中，周向地46围绕流动套管60的每个后续谐振器颈部102的横截面直径150可以增加大约O. 005至O. 1,0. 01至O. 9,0. 02至O. 8,0. 03至O. 7,0. 04至O. 6或O. 05至O. 5英寸，直到邻近谐振器颈部152布置的谐振器颈部154具有最大横截面直径150。例如，在某些实施例中，最宽谐振器颈部154的横截面直径150可以为大约I. 2至2. O、I. 3至I. 9、I. 4至I. 8或I. 5至I. 7英寸。在其它实施例中，谐振器颈部102的横截面直径150可以具有百分比递增。例如，横截面直径150可以在圆周46方向上以I至50、5至25或10至15的百分比从一个颈部102增加到另一个颈部。此外，最宽谐振器颈部154的横截面直径150可以是谐振器颈部152的横截面直径的I至1000、2至500、3至100、4至50或5至25倍。将领会，由于谐振器颈部102的变化横截面直径150，谐振器颈部102可以吸收由燃烧动力学产生的不同频率的振荡。图7是图形170，其示出相对于由燃烧动力学产生的压力振荡的频率174的燃烧器组件14的谐振器40的三个不同实施例的吸收系数172。更具体地，线176表示吸收系数172和燃烧器组件14的压力振荡的频率174之间的关系，其中从环形谐振器壳体50至流动套管60的径向距离是恒定的或均匀的。换句话说，对于由线176表示的燃烧器组件14，环形谐振器壳体50和流动套管60是同心的。具体地，对于由线176表示的燃烧器组件14，环形谐振器壳体50和流动套管60之间的距离是图3中所示的距离110，并且该距离110周向地46围绕流动套管60是均匀的。另外，由线176表示的燃烧器组件14包括谐振器颈部102，其中每个谐振器颈部102具有图4中所示的较长长度122(即，谐振器颈部102是均匀的并且具有长度122)，并且每个谐振器颈部102具有相同(即，均匀)直径。图形170也包括表示吸收系数172和燃烧器组件14的压力振荡的频率174之间的关系的线178，其中环形谐振器壳体50和流动套管60之间的距离是恒定的。特别地，环形谐振器壳体50和流动套管60之间的距离是图3中所示的距离106，并且距离106周向地46围绕流动套管60是均匀的。换句话说，对于由线178表示的燃烧器组件14，环形谐振器壳体50和流动套管60是同心的。另外，由线178表示的燃烧器组件14包括谐振器颈部102，其中每个谐振器颈部具有图4中所示的较短长度120(即，谐振器颈部102是均匀的并 且具有长度120)，并且每个谐振器颈部102具有相同(即，均匀)直径。此外，图形170包括表示吸收系数172和燃烧器组件14的压力振荡的频率174之间的关系的线180，所述燃烧器组件具有围绕流动套管60偏移布置的环形谐振器壳体50和具有不同长度112的谐振器颈部102。例如，由线180表示的燃烧器组件14可以具有图3中所示的环形谐振器壳体50和谐振器颈部102的配置。换句话说，由线180表示的燃烧器组件14包括具有非均匀环隙100、谐振器颈部102的非均匀长度112和谐振器颈部102的恒定横截面直径150的谐振器40。如图形170所示，由线176表示的燃烧器组件14具有近似有效范围182。换句话说，近似有效范围182表示由线176表示的燃烧器组件14(例如燃烧器组件14，其中环形谐振器壳体50和流动套管之间的距离是恒定的并且等于图3中所示的距离110并且其中每个谐振器颈部102具有图4中所示的较长长度122)的谐振器40有效地吸收由燃烧动力学产生的振荡的频率174的范围。类似地，由线178表示的燃烧器组件14(例如燃烧器组件，其中环形谐振器壳体50和流动套管60之间的距离是恒定的并且等于图3中所示的距离106并且其中每个谐振器颈部具有图4中所示的较短长度120)具有近似有效范围184。此外，由线180表示的燃烧器组件14具有近似有效范围186。由线180表示的燃烧器组件14 (例如燃烧器组件14，其具有从流动套管60偏移的环形谐振器壳体50和具有非均匀长度112的谐振器颈部102)的近似有效范围186大于由线176和178表示的燃烧器组件14的近似有效范围182和184。将领会，具有偏心环形谐振器壳体50和具有非均匀长度112的谐振器颈部102的燃烧器组件14可以吸收比具有与流动套管60同心的环形谐振器壳体50和具有均匀长度112的谐振器颈部102的燃烧器组件14(例如范围182和184)更宽的频率范围(例如范围186)。图8和9是燃烧器组件14的实施例的部分透视图，其示出流动套管60具有从流动套管60径向44向外朝着环形谐振器壳体50 (以虚线显示)延伸的多排谐振器颈部102。具体地，图8示出流动套管60具有从流动套管60径向44向外朝着环形谐振器壳体50延伸的三排谐振器颈部102。尽管所示实施例显示三排谐振器颈部102，但是其它实施例可以包括更多排或更少排谐振器颈部102。例如，流动套管60可以包括1、2、4、5或更多排谐振器颈部102。在某些实施例中，谐振器颈部102的排数可以基于待吸收的振荡的频率的范围进行选择。每排可以包括6、8、10、12、14、16、18、20或更多谐振器颈部102。如上所述，谐振器颈部102可以周向地46围绕流动套管60具有不同长度112和/或横截面直径150以允许吸收由燃烧动力学产生的不同频率的振荡。另外，所示实施例中的谐振器颈部102在矩形栅格配置中被定向。如下所述，其它实施例可以包括在其它配置中定向的谐振器颈部102。例如，图9示出具有流动套管60的燃烧器组件14的实施例，该流动套管具有在交错配置中定向的谐振器颈部102。更具体地，所示实施例包括四排谐振器颈部102，其中每排相对于谐振器颈部102的相邻排交错。尽管所示实施例包括布置在流动套管60上的谐振器颈部102的四个交错排，但是其它实施例可以包括更多或更少排。例如，其它实施例可以包括谐振器颈部的2、3、5、6或更多交错排。另外，每排可以包括6、8、10、12、14、16、18、20或更多谐振器颈部102。如上所述，谐振器颈部102可以周向地46围 绕流动套管60具有不同长度112和/或横截面直径150以允许吸收由燃烧动力学产生的不同频率的振荡。类似地，尽管图8和9示出用于流动套管60的谐振器颈部102配置，但是所示配置可以用于可以具有谐振器颈部102的燃烧器组件14的其它部件，例如流动喷嘴20。图10是燃烧器组件14的实施例的部分横截面侧视图，其示出具有由形成于燃烧器组件14的流动套管60中的肋200 (例如环形肋)限定的谐振器通道的燃烧器谐振器40。所示实施例包括类似于图2中所示的实施例的元件和附图标记。流动套管60的部分202包括周向地46围绕流动套管60形成的多个肋200或凹槽。例如，部分202可以是例如通过焊接或钎焊工艺结合到流动套管60的独立结构。备选地，部分202可以与流动套管60成一体地形成。尽管部分202的所示实施例包括围绕流动套管60形成的三个肋200,但是其它实施例可以包括1、2、4、5、6、7、8或更多肋200。在某些实施例中，肋200可以由机械加工工艺(例如铣削)形成。如图所示，肋200具有径向高度204。换句话说，肋200从流动套管60径向44向外延伸一段距离(例如高度204)。肋200的高度204可以围绕流动套管60的圆周46是恒定的，或者肋200的高度204可以变化。另外，孔206延伸通过肋200。更特别地，孔206限定从流动套管60径向44向外通过肋200的谐振器通道208。以该方式，孔206和肋200表示上述的单独的谐振器颈部102。换句话说，肋200和孔206形成环隙56和环隙100 (例如谐振器室)之间的谐振器通道208。在燃烧器谐振器40的某些实施例中，流动套管60可以包括上述的单独的谐振器颈部102和由具有孔206的肋200形成的谐振器通道208。将领会，孔206可以具有类似或不同的直径210。以该方式，谐振器通道208可以适合于减低燃烧动力学的特定频率范围。类似地，每个肋200可以具有任何数量的孔206。例如，每个肋可以具有大约1_1000、2至500、3至250、4至100、5至50或6至25个孔206。与上述实施例一样，环形谐振器壳体50可以围绕流动套管60的部分202布置以提供具有非均匀高度的环隙100。图11是燃烧器谐振器40的部分透视图，其示出由肋200和孔206形成的谐振器通道208的实施例。具体地，所示实施例显示具有三个肋200的流动套管60的部分202。如上所述，燃烧器谐振器40的其它实施例可以包括更多或更少肋200。另外，每个肋200包括多个孔206以产生谐振器通道208。如图所示，孔206在径向44方向上延伸通过肋200，由此产生环隙56和环隙100 (例如谐振器室)之间的谐振器通道208。如上所述，孔206可以具有不同直径210，并且肋200可以具有不同高度204，所述直径和高度可以周向地46围绕流动套管60的部分202变化以允许吸收由燃烧动力学产生的不同频率的振荡。类似地，尽管图10和11示出形成于流动套管60的部分202中的谐振器通道208，但是谐振器通道208可以由燃烧器组件14的其它部件(例如具有燃烧器谐振器40的流动喷嘴20)中的具有孔206的肋200形成。图12是燃烧器谐振器40的部分透视图，其示出由肋200和孔206形成的谐振器通道208的实施例。更具体地，在所示实施例中，肋200和孔206形成于环形谐振器壳体50的内壁220中。换句话说，肋200从环形谐振器壳体50的内壁220延伸到流动套管60。另夕卜，孔206在径向44方向上延伸通过流动套管60和环形谐振器壳体50的内壁220以形成谐振器通道208。以该方式，内衬58和流动套管60之间的环隙56可操作地联接到燃烧器谐振器40的环隙100 (例如谐振器室)。如上所述，孔206可以具有不同直径210，并且肋200可以具有不同高度204，所述直径和高度可以在轴向42方向上变化，如图所示，从而允许吸收由燃烧动力学产生的不同频率的振荡。类似地，直径210和高度204可以周向地46围绕环形谐振器壳体50的内壁220变化。 如上所述，所述实施例提供具有带有非均匀高度的环隙100的燃烧器谐振器40。例如，谐振器40包括可以围绕燃烧器组件14的各部件(例如流动套管60和燃料喷嘴20)布置的环形谐振器壳体50。燃烧器谐振器40也可以包括非均匀的谐振器颈部102或谐振器通道208。换句话说，谐振器颈部102或谐振器通道208可以具有可变长度和直径。环隙100的非均匀高度和谐振器颈部102或谐振器通道208的非均匀长度和直径可以有助于加宽燃烧器谐振器40有效的频率范围。换句话说，本说明书中所述的燃烧器谐振器40的实施例可以允许衰减更宽频率范围上的燃烧动力学。该书面描述使用例子来公开包括最佳模式的本发明，并且也使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统并且包括执行任何所包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它例子。这样的其它例子旨在属于权利要求的范围内，只要它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等效结构元件。
权利要求
1.一种系统，所述系统包括 燃烧器组件；以及 联接到所述燃烧器组件的谐振器，其中所述谐振器包括围绕所述燃烧器组件周向地延伸以限定谐振器室的谐振器壳体，并且所述谐振器壳体和所述燃烧器组件之间的径向距离是非均匀的。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述系统包括在所述燃烧器组件和所述谐振器壳体之间径向地延伸的多个谐振器通道。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述谐振器通道在所述燃烧器组件的流动套管和所述谐振器壳体之间径向地延伸。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述谐振器通道在所述燃烧器组件的燃料喷嘴和所述谐振器壳体之间径向地延伸。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个谐振器通道具有从所述谐振器壳体径向偏移的周边端部，并且所述径向偏移在所述谐振器通道之间变化。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个谐振器通道具有长度，并且所述长度在所述谐振器通道之间变化。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个谐振器通道具有通道直径或宽度，并且所述通道直径或宽度在所述谐振器通道之间变化。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个谐振器通道具有几何形状，并且所述几何形状在所述谐振器通道之间周向地围绕所述燃烧器组件变化。
9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述谐振器壳体和所述燃烧器组件之间的所述径向距离周向地围绕所述燃烧器组件变化。
10.一种系统,所述系统包括 燃烧器谐振器，所述燃烧器谐振器包括 流动套管；以及 谐振器壳体，所述谐振器壳体围绕所述流动套管布置以限定谐振器室，其中所述谐振器壳体和所述流动套管之间的径向距离是非均匀的。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统包括在所述流动套管和所述谐振器壳体之间径向地延伸的多个谐振器通道。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，每个谐振器通道具有从所述谐振器壳体径向偏移的周边端部，并且所述径向偏移在所述谐振器通道之间变化。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，每个谐振器通道具有长度，并且所述长度在所述谐振器通道之间变化。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，每个谐振器通道具有通道直径或宽度，并且所述通道直径或宽度在所述谐振器通道之间变化。
15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，每个谐振器通道具有几何形状，并且所述几何形状在所述谐振器通道之间周向地围绕所述流动套管变化。
16.—种系统,所述系统包括 燃烧器谐振器，所述燃烧器谐振器包括 环形内壁；以及环形外壁，所述环形外壁围绕所述环形内壁布置以限定谐振器室，其中所述环形外壁和所述环形内壁之间的距离是非均匀的。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述环形内壁包括燃烧器组件的燃料喷嘴。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述环形内壁包括燃烧器组件的流动套管。
19.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述系统包括从所述环形内壁径向向外朝着所述环形外壁延伸的多个谐振器通道。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述谐振器通道朝着所述环形外壁径向延伸的长度在所述谐振器通道之间是非均匀的，并且所述谐振器通道的周边端部和所述环形外壁之间的径向间隙在所述谐振器通道之间是恒定的。
全文摘要
本发明涉及燃烧器谐振器，其某些实施例包括具有燃烧器组件和谐振器壳体之间的非均匀环隙的燃烧器谐振器。该燃烧器谐振器还可以包括具有非均匀长度和几何形状的谐振器颈部或通道。
文档编号F23R3/28GK102954495SQ201210295698
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者M.K.博巴, 金冠佑, P.B.梅尔顿, C.A.安东尼奥诺 申请人:通用电气公司