CN107796015B - 束管燃料喷嘴组件、燃烧器以及燃气涡轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种束管燃料喷嘴组件、燃烧器以及燃气涡轮机。该束管燃料喷嘴组件包括燃料增压室和空气增压室。多个混合管延伸穿过燃料增压室和空气增压室。至少一个谐振器定位在空气增压室中，并包绕多个混合管中的至少一个。

Description

束管燃料喷嘴组件、燃烧器以及燃气涡轮机
技术领域
本发明总体涉及用于燃气涡轮燃烧器的束管型燃料喷嘴组件。更具体地，本发明涉及其中结合有高频动态谐振器的束管型燃料喷嘴组件、燃烧器以及燃气涡轮机。
背景技术
用于燃气涡轮发动机的特定燃烧***利用具有束管型燃料喷嘴(bundled tubetype fuel nozzles)的燃烧器将气态燃料与来自燃烧区域上游的压缩空气预混合。束管型燃料喷嘴组件大体包括延伸穿过燃料增压室(fuel plenum)主体的多个管，该燃料增压室主体至少部分地由前部板(forwardplate)、后部板(aftplate)和外部套筒(outer sleeve)限定。压缩空气流入每一个管的入口(inlet)部分中。来自燃料增压室的燃料被喷射到每一个管中，在该等管处，燃料在被引导至燃烧区域中之前与压缩空气预混合。
每一个管的一部分都可以在下游端或末端部分不受限制时刚性连接到后部板，即，每一个管都相对于后部板成悬臂(cantilevered)。每一个管的下游端或末端部分都延伸穿过被限定于盖板中的相应的管开口，该盖板与燃料增压室主体的后部板轴向间隔开并且定位成接近燃烧室。周向连续的径向间隙被限定于其末端部分处的每一个管的外表面与盖板中相应的管开口之间，以允许诸如压缩空气之类的冷却流体围绕管流向燃烧室，由此对末端部分进行冷却。在操作期间，燃烧动力(combustion dynamics)可能造成多个部件振荡，从而造成部件之间的不期望的撞击(impacts)并且增加其磨损，例如，每一个管的末端部分都可能在间隙内振动，从而有可能造成单个管与盖板之间的不期望的接触。
发明内容
本发明的方面和优点在下文的描述中部分地阐述，或者可以是通过描述显而易见的，或者可以通过实施本发明而习得。
本发明的一个实施例是一种束管燃料喷嘴组件。该燃料喷嘴组件包括燃料增压室主体，该燃料增压室主体包括沿径向方向延伸的前部板、与前部板轴向间隔开并且沿径向方向延伸的后部板、在前部板和后部板之间沿轴向方向延伸的外部套筒、以及由前部板、后部板和外部套筒限定的燃料增压室。该燃料喷嘴组件还包括盖板(cap plate)，该盖板与后部板轴向间隔开，其中空气增压室(airplenum)被限定在后部板和盖板之间。该燃料喷嘴组件还包括延伸穿过燃料增压室主体的多个混合管(a plurality ofmixing tubes)。多个混合管中的每一个都包括空气入口(air inlet)、与燃料增压室流体连通的燃料端口(fuelport)、和位于后部板下游的出口(outlet)。该燃料喷嘴组件还包括定位在后部板和盖板之间的包绕多个混合管中的至少一个混合管的至少一个谐振器(resonator)。该至少一个谐振器包括沿径向方向延伸的第一侧壁(sidewall)、与第一侧壁轴向间隔开并且沿径向方向延伸的第二侧壁、在第一侧壁和第二侧壁之间沿轴向方向延伸的外壁(outer wall)，使得谐振腔(resonator chamber)由第一侧壁、第二侧壁、和外壁限定。通入谐振腔中的至少一个入口与空气增压室流体连通。由至少一个谐振器包绕的至少一个混合管包括与谐振腔流体连通的开口。
其中，所述至少一个谐振器包括与所述多个混合管数量相等的多个谐振器，所述多个混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，每一个混合管都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述多个混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于所述混合管的外表面中。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，其中所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述第一组混合管中的每一个都延伸穿过所述谐振器中的单个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，并且两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，每一个混合管都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，并且每一个混合管还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的每一个都延伸穿过所述谐振器中的单个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
其中，所述至少一个谐振器包括单个谐振器，所述多个混合管中的每一个都延伸穿过所述单个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到所述谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在所述谐振器的谐振腔内被布置于其外表面中。
本发明的另一个实施例是一种燃烧器。该燃烧器包括联接到外部壳体的端盖和束管燃料喷嘴组件，该束管燃料喷嘴组件被布置于外部壳体内并且联接到端盖。该束管燃料喷嘴组件包括燃料增压室主体，该燃料增压室主体包括沿径向方向延伸的前部板、与前部板轴向间隔开并且沿径向方向延伸的后部板、在前部板和后部板之间沿轴向方向延伸的外部套筒、以及由前部板、后部板和外部套筒限定的燃料增压室。该束管燃料喷嘴组件还包括盖板，该盖板与后部板轴向间隔开，其中空气增压室被限定在后部板和盖板之间。该燃料喷嘴组件还包括延伸穿过燃料增压室主体的多个混合管。混合管中的每一个都包括空气入口、与燃料增压室流体连通的燃料端口、和位于后部板下游的出口。该束管燃料喷嘴组件还包括定位在后部板和盖板之间的包绕多个混合管中的至少一个混合管的至少一个谐振器。该至少一个谐振器包括沿径向方向延伸的第一侧壁、与第一侧壁轴向间隔开并且沿径向方向延伸的第二侧壁、在第一侧壁和第二侧壁之间沿轴向方向延伸的外壁，使得谐振腔由第一侧壁、第二侧壁、和外壁限定，该至少一个谐振器还包括通入谐振腔中的至少一个入口与空气增压室流体连通。由至少一个谐振器包绕的至少一个混合管还包括与谐振腔流体连通的开口。
其中，所述至少一个谐振器包括与所述多个混合管数量相等的多个谐振器，所述多个混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述多个混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于所述混合管的外表面中。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的单个混合管都延伸穿过每一个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，并且两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，每一个混合管都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，并且每一个混合管还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的每一个都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
其中，所述至少一个谐振器包括单个谐振器，所述多个混合管中的每一个都延伸穿过所述单个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到所述谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在所述谐振腔内被布置于其外表面中。
本发明的另一个实施例是一种燃气涡轮机，该燃气涡轮机包括压缩机、涡轮、和被布置于压缩机下游和涡轮上游的燃烧器。该燃烧器包括联接到外部壳体的端盖和束管燃料喷嘴组件，该束管燃料喷嘴组件被布置于外部壳体内并且联接到端盖。该束管燃料喷嘴组件包括燃料增压室主体，该燃料增压室主体包括沿径向方向延伸的前部板、与前部板轴向间隔开并且沿径向方向延伸的后部板、在前部板和后部板之间沿轴向方向延伸的外部套筒、以及由前部板、后部板和外部套筒限定的燃料增压室。该束管燃料喷嘴组件还包括盖板，该盖板与后部板轴向间隔开，其中空气增压室被限定在后部板和盖板之间。该束管燃料喷嘴组件还包括延伸穿过燃料增压室主体的多个混合管。多个混合管中的每一个都包括空气入口、位于后部板下游的出口、和与燃料增压室流体连通的燃料端口。该燃料喷嘴组件还包括定位在后部板和盖板之间的包绕多个混合管中的至少一个混合管的至少一个谐振器。该至少一个谐振器包括沿径向方向延伸的第一侧壁、与第一侧壁轴向间隔开并且沿径向方向延伸的第二侧壁、在第一侧壁和第二侧壁之间沿轴向方向延伸的外壁，谐振腔由第一侧壁、第二侧壁、和外壁限定，并且该至少一个谐振器还包括通入谐振腔中的至少一个入口以与空气增压室流体连通。由至少一个谐振器包绕的至少一个混合管还包括与谐振腔流体连通的开口。
其中，所述至少一个谐振器包括与所述多个混合管数量相等的多个谐振器，所述多个混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述多个混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于所述混合管的外表面中。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面并且所述第一组混合管中的每一个的开口在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，并且两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，每一个混合管都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，并且每一个混合管还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中。
其中，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的每一个都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
其中，所述至少一个谐振器包括单个谐振器，所述多个混合管中的每一个都延伸穿过所述单个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到所述单个谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在所述谐振腔内被布置于其外表面中。
在阅览说明书后，本领域普通技术人员将更好地领会该等以及其它实施例的特征和方面。
附图说明
参照附图，在说明书的其余部分中更具体地阐述了面向本领域技术人员的多个实施例的完整公开，这种公开使得本领域技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中：
图1是可以结合本发明的多个实施例的示例性燃气涡轮机的功能方框图；
图2是如可以结合本发明的多个实施例的示例性燃烧器的简化横截面侧视图；
图3是根据本发明的至少一个实施例的如图2中所示的示例性束管型燃料喷嘴组件的一部分的横截面侧视图；
图4是根据本发明的至少一个实施例的如图2中所示的示例性束管型燃料喷嘴组件的一部分的横截面侧视图；
图5是根据本发明的至少一个实施例的如图3和图4中所示的示例性束管型燃料喷嘴组件的一部分的横截面侧视图；
图6是根据本发明的至少一个实施例的如图2中所示的示例性束管型燃料喷嘴组件的一部分的横截面侧视图；
图7是根据本发明的至少一个实施例的如图2中所示的示例性束管型燃料喷嘴组件的一部分的横截面侧视图；
图8是根据本发明的至少一个实施例的如图6和图7中所示的示例性束管型燃料喷嘴组件的一部分的横截面侧视图；
图9是根据本发明的至少一个实施例的如图2中所示的示例性束管型燃料喷嘴组件的一部分的横截面侧视图；和
图10是根据本发明的至少一个实施例的如图9中所示的示例性束管型燃料喷嘴组件的一部分的横截面侧视图。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其中的一个或多个例子示于附图中。详细的描述使用数字和字母命名来表示附图中的特征。附图和描述中相似或类似的命名已被用于表示本发明的相似或类似的部件。
当在本发明中使用时，术语“第一”、“第二”、和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开并且不旨在表示单个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”表示关于流体流在流体路径中的相对方向。例如，“上游”表示流体从其流动的方向，并且“下游”表示流体向其流动的方向。术语“径向地”指的是与特定部件的轴向中心线基本垂直的相对方向，术语“轴向地”表示与特定部件的轴向中心线基本平行并且/或者共轴地对准的相对方向，并且术语“周向地”表示围绕特定部件的轴向中心线延伸的相对方向。
本发明中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不旨在构成限制。当在本发明中使用时，除非上下文另有其它描述，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”表示存在所描述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件，但是不排除存在或另有一个或多个其它的特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合。
每一个例子都通过解释而非构成限制的方式提供。实际上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够在不偏离其范围或精神的前提下进行改型和变型。例如，被图示或描述成一个实施例的部件的特征可以用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，期望的是，本发明覆盖落入所附权利要求及其等同形式的范围内的该等改型和变型。例如，可以通过改变谐振腔和/或混合管开口的尺寸来调谐高频动态谐振器以阻尼某些频率或频率范围的振荡。进一步通过举例的方式，可以使用均被调谐至相同频率范围的多于一个的谐振器或者可以调谐不同的谐振器以阻尼不同的范围。在具有多于一个的束管型燃料喷嘴的燃烧筒中，被调谐以阻尼不同的频率范围的谐振器可以被用于缓解来自第一燃料喷嘴和第二燃料喷嘴的动力。备选地或者除此之外，在具有多个燃烧筒的燃烧***中，第一燃烧器中的束管型燃料喷嘴可以设置有被调谐至第一频率范围的谐振器，而第二燃烧器中的束管型燃料喷嘴可以设置有被调谐至与第一频率范围不同的第二频率范围的谐振器。
尽管将出于说明的目的在用于陆基发电燃气涡轮燃烧器的燃料喷嘴组件的背景下来大体描述本发明的示例性实施例，但是除非权利要求书中另有具体描述，本领域普通技术人员将易于领会，本发明的实施例可以适用于涡轮机的任何风格或类型的燃烧器并且不限于用于陆基发电燃气涡轮机的燃烧器或燃烧***。
现在参照附图，图1示出了示例性燃气涡轮机10的示意图。燃气涡轮机10大体包括入口部段12、布置于入口部段12下游的压缩机14、布置于压缩机14下游的至少一个燃烧器16、布置于燃烧器16下游的涡轮18和布置于涡轮18下游的排气部段20。此外，燃气涡轮机10可以包括将压缩机14联接到涡轮18的一个或多个轴22。
在操作期间，空气24流过入口部段12并且流入压缩机14中，在压缩机处，空气24被逐步压缩，从而将压缩空气26提供给燃烧器16。至少一部分压缩空气26在燃烧器16内与燃料28混合并且燃烧以产生燃烧气体30。燃烧气体30从燃烧器16流入涡轮18中，其中能量(动能和/或热能)从燃烧气体30传输至转子轮叶(未示出)，从而使轴22旋转。机械旋转能随后可以用于多个目的，例如为压缩机14提供能量以及/或者产生电力。离开涡轮18的燃烧气体30随后可以通过排气部段20从燃气涡轮机10被排出。
如图2中所示，燃烧器16可以至少部分地由外部壳体32、例如压缩机排放壳体包绕。外部壳体32可以至少部分地限定高压增压室34，该高压增压室至少部分地包绕燃烧器16的多个部件。高压增压室34可以与压缩机14(图1)流体连通，以便从其接收压缩空气26。端盖36可以联接到外部壳体32。在特定实施例中，外部壳体32和端盖36可以至少部分地限定燃烧器16的头端部分38或者头端体积。
在特定实施例中，头端部分38与高压增压室34和/或压缩机14流体连通。一个或多个内衬或管道40可以至少部分地限定燃烧室或燃烧区域42，以用于燃烧燃料-空气混合物并且/或者可以至少部分地限定通过燃烧器的热气体路径44，以用于将燃烧气体30引向通向涡轮18的入口。
在多个实施例中，燃烧器16包括至少一个束管型燃料喷嘴组件100。如图2中所示，燃料喷嘴组件100相对于燃烧器16的轴向中心线46在端盖36的下游且/或与该端盖轴向间隔开地并且在燃烧室的上游被布置于外部壳体32内。在特定实施例中，燃料喷嘴组件100通过一个或多个流体管道50与气态燃料供给48流体连通。在特定实施例中，流体管道(多个流体管道)50可以在一个端部处流体联接并且/或者连接到端盖36。应当理解，燃料喷嘴组件100和/或流体管道(多个流体管道)可以被安装于除了端盖36之外的结构(例如，外部壳体32)。
图3提供了根据本发明的至少一个实施例的如图2中所示的示例性燃料喷嘴组件100的一部分的横截面侧视图。除非权利要求书中另有具体说明，燃烧器16的多个实施例可以包括燃料喷嘴组件100的不同布置并且不限于任何特定的布置。例如，在图2中所示的特定构型中，燃料喷嘴组件100包括围绕中心线46环形布置的多个楔形燃料喷嘴段。在一些实施例中，燃料喷嘴组件100还可以包括在中心线46上居中的圆形燃料喷嘴段。在特定实施例中，燃料喷嘴组件100可以围绕中心燃料喷嘴50形成环形或燃料喷嘴通道。
在至少一个实施例中，如图3中所示，燃料喷嘴组件100和/或每一个燃料喷嘴段都包括燃料增压室主体102，该燃料增压室主体102具有前部板或上游板104、与前部板104轴向间隔开的后部板106以及在前部板104和后部板106之间轴向延伸的外部带或外部套筒108。燃料增压室110被限定于燃料增压室主体102内。在特定实施例中，前部板104、后部板106和外部套筒108可以至少部分地限定燃料增压室110。在特定实施例中，流体管道50可以延伸穿过前部板104，以向燃料增压室110提供燃料。在多个实施例中，燃料喷嘴组件100包括与后部板106轴向间隔开的盖板112。空气增压室111被限定于后部板106和盖板112之间。盖板112的热侧114被大体布置成邻近或接近燃烧室。
如图3中所示，燃料喷嘴组件100包括管束(tube bundle)116，该管束116包括多个管118。每一个管118都延伸穿过前部板104、燃料增压室110、空气增压室111、后部板106和盖板112。多个管118固定地连接到后部板106并且/或者相对于该后部板106形成密封件。例如，管118可以焊接、铜焊或者通过其它方式连接到后部板106。每一个管118都包括被限定于每一个相应的管118的上游端部122处的空气入口120和被限定于每一个相应的管118的下游端部126处的出口124。下游端部126延伸穿过盖板112中相应的管开口(未示出)，管开口定尺寸为在管118的外表面与相应的管开口的内表面之间限定周向连续的径向间隙。周向连续的径向间隙允许压缩空气26围绕管从空气增压室111流向燃烧室，由此对管118的下游端部126进行冷却。
每一个管118都限定了穿过燃料喷嘴组件100的相应的预混流动通道128，以用于在气态燃料28(图1)被引导至限定于燃料喷嘴下游的燃烧区域42中之前将其与压缩空气26(图1)在混合管内预混和。在特定实施例中，多个管118中的一个或多个管118通过被限定于相应的管(多个管)118内的一个或多个燃料端口130与燃料增压室110流体连通。
如上所述，管118的下游端部不附接于盖板112处，这样一来，管118可以被描述成“悬臂”。在燃料喷嘴组件操作期间，燃烧动力可能造成燃烧器16的多个部件的振荡，从而可能撞击彼此。例如，悬臂管、特别是每一个管118的下游端部126可以相对于每一个相应的管118的中心线径向移动，从而造成管118与盖板112中相应的管开口之间的接触。作为另一个例子，燃料喷嘴组件100可能撞击(impact)燃烧器16的内衬或头部端38。这种撞击可能由于燃烧器16的上游部件上的撞击的物理力和/或增大的热加载(thermal loading)而造成多个部件上的不期望的磨损。例如，燃烧气体30(图1)在每一个管118的下游端部126中造成温度升高，使得管118在盖板112上的撞击可能使盖板112的热加载增加。
在本发明的多个实施例中，如图3中所示，燃料喷嘴组件100包括被布置于后部板106和盖板112之间的一个或多个谐振器150。在一些示例性实施例中，一个或多个谐振器150能够与盖板112轴向间隔开并且位于混合管出口的上游，以避免或最少化谐振器150暴露于来自燃烧区域42的热。在一些实施例中，例如图3中所示，谐振器150的数量与管118的数量相等且均为多个，并且多个管118与多个谐振器150之间一一对应。换句话说，每一个管118都延伸穿过单个谐振器150并且被其包绕，并且每一个谐振器150都仅具有单个管延伸穿过其中。在本发明中所公开的其它实施例中，管118与谐振器150之间的对应关系可能发生变化。在一些实施例中，例如图4中所示，谐振器150可以比管118少，并且每一个谐振器150都可以仅具有单个管118延伸穿过其中并且一些管118可以不延伸穿过谐振器150。此外，如图4中所示，在并非所有管都具有相应的谐振器的一些实施例中，未延伸穿过谐振器150并且由其包绕的管118的子集可以包括来自多于一个束116的管118。
在一些示例性实施例中，如图5中所示，谐振器150包括第一侧壁152和第二侧壁154以及外壁156。谐振器壁限定谐振腔158。在例如图5中所示的一些实施例中，单个管118通过(passes through)谐振器150。同样如图5中所示，当管118通过谐振器150时，混合管的外表面138能够例如通过铜焊(brazing)或焊接(welding)密封地固定(sealingly fixed)至第一侧壁152和第二侧壁154。在其它实施例中，混合管和谐振器150可以例如通过增材制造形成为单件。在其中混合管通过谐振器150的一些实施例中，混合管可以包括与谐振腔158流体连通的一个或多个开口132。通常，在该等情况下，(多个)管的开口132可以大体相对于谐振器150的压力入口(pressure inlet)160的中心线偏置，或者在一些实施例中，管的开口132可以与压力入口160对准。可以至少部分地基于将在燃烧器16内处理的(addressed)特定频率来具体确定开口132的相对尺寸和位置以及谐振腔158的体积。例如，尽管的开口132被图示为垂直于混合管的壁，开口132也可以倾斜并且/或者成锥形。作为另一个例子，侧壁的形状可以成凹形、凸形等，以便提供期望的谐振腔158体积，例如位于相邻的管118之间的给定间隙内。压力入口160允许压缩空气26进入谐振腔158，以相对于混合管内的燃料/空气混合物在其中提供正压，以便避免或最少化燃料/空气混合物从位于燃烧区域42上游的管118逸出。这样一来，压力入口160的尺寸被优选地保持在最小，例如，其大小仅足以对谐振腔158进行加压而不将过量的空气引入谐振器中，以免还使过量的空气从其渗入(infiltrate)混合管。然而，渗入混合管的特定量的额外空气可以由于湍流强度增大而提供改进的混合。尽管压力入口160在所示实施例中图示为位于外壁156中，除了或者代替形成于外壁156中，在侧壁中形成压力入口也属于本主题的范围内。
在本发明的多个实施例中，例如图6中所示，燃料喷嘴组件100包括比管118少的谐振器150并且多于一个的管118延伸穿过每一个谐振器150，其中每一个管118都延伸穿过多个谐振器150中的单个谐振器并且由其单个谐振器包绕。在一些实施例中，例如图7中所示，可以存在比管118少的谐振器150，并且一些管118可以不延伸穿过谐振器150。此外，如图7中所示，在并非所有的管都具有相应的谐振器的一些实施例中，未延伸穿过谐振器150并且未由谐振器150包绕的管118的子集可以包括来自单个束116的管118，而来自另一个束116的所有的管118都延伸穿过谐振器150并且由谐振器150包绕。
图8提供了如图6或图7中所示的示例性燃料喷嘴组件100的一部分的横截面侧视图。具体而言，图8提供了能够用于该等实施例中的示例性谐振器150的图示。在一些实施例中，谐振器150可以具有通过其中的多于一个的混合管并且通过谐振器的混合管中的每一个都可以通过位于每一个混合管中的一个或多个开口132与谐振腔158流体连通。通常在诸如图6和图7中所示的那些实施例中，尽管多于一个的混合管通过每一个谐振器150，但是并非位于喷嘴内的所有的混合管都通过谐振器150。例如，在诸如图6中所示的一些实施例中，第一组混合管可以通过一个谐振器150，而第二组混合管可以通过另一个谐振器150。备选地，如图7中所示，在一些实施例中，第一组混合管可以通过谐振器150，而第二组混合管可以不通过其中。此外，如图8中所示，谐振器150包括第一侧壁152和第二侧壁154以及外壁156。谐振器壁限定谐振腔158，并且通过谐振器150的每一个管118都可以具有例如通过铜焊或焊接密封地固定至第一侧壁152和第二侧壁154的混合管118的外表面138。
在本发明的一些实施例中，例如图9和图10中所示，可以提供单个谐振器150。此外，在多于一个的管118通过每一个谐振器150的实施例中，并且具体而言每个喷嘴仅具有单个谐振器150时，例如图9和图10中所示，燃料喷嘴组件100中的所有的管118都可以通过谐振器150并且由谐振器150包绕。
本发明中图示以及描述的多个实施例相对于现有技术的燃料喷嘴组件提供了多个技术优势。例如，谐振器(多个谐振器)150阻尼悬臂管中的声音振动，从而减少每一个相应的管118和后部板106之间所形成的接头处的管磨损，由此在燃烧器16操作期间防止管118相对于盖板112振动并且/或者减少燃料从燃料增压室110泄漏的可能性，从而改进管寿命。此外，可以根据特定燃气涡轮机的燃烧动力或机械振动来改型(多个)管的开口132和谐振腔158体积之间的比。在一些实施例中，可以提供多种尺寸的多个谐振器150，例如，位于一个燃料喷嘴段中的谐振器150被定尺寸为阻尼一个频率范围，而位于相邻燃料喷嘴段中的谐振器150被定尺寸为用于另一个范围。
本书面描述使用例子对本发明进行了公开(其中包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实施本发明(其中包括制造和使用任何装置或***并且执行所包含的任何方法)。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员能够想到的其它的例子。如果该等其它的例子包括与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果该等其它的例子包括与权利要求书的字面语言没有实质区别的等同结构元件，则期望该等其它的例子落入权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种束管燃料喷嘴组件，包括：
燃料增压室主体，所述燃料增压室主体包括沿径向方向延伸的前部板、与所述前部板轴向间隔开并且沿径向方向延伸的后部板、在所述前部板和所述后部板之间沿轴向方向延伸的外部套筒、以及由所述前部板、所述后部板和所述外部套筒限定的燃料增压室；
盖板，所述盖板与所述后部板轴向间隔开，空气增压室被限定在所述后部板和所述盖板之间；
延伸穿过所述燃料增压室主体的多个混合管，所述多个混合管中的每一个都包括空气入口、与所述燃料增压室流体连通的燃料端口、和位于所述后部板下游的出口；和
定位在所述后部板和所述盖板之间的至少一个谐振器，所述至少一个谐振器包绕所述多个混合管中的至少一个混合管，所述至少一个谐振器包括沿径向方向延伸的第一侧壁、与所述第一侧壁轴向间隔开并且沿径向方向延伸的第二侧壁、在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间沿轴向方向延伸的外壁、由所述第一侧壁、所述第二侧壁、和所述外壁限定的谐振腔、通入所述谐振腔中与所述空气增压室流体连通的至少一个入口；
其中由所述至少一个谐振器包绕的所述至少一个混合管包括与所述谐振腔流体连通的开口。
2.根据权利要求1所述的束管燃料喷嘴组件，其特征在于，所述至少一个谐振器包括与所述多个混合管数量相等的多个谐振器，所述多个混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，每一个混合管都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述多个混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于所述混合管的外表面中。
3.根据权利要求1所述的束管燃料喷嘴组件，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，其中所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述第一组混合管中的每一个都延伸穿过所述谐振器中的单个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
4.根据权利要求1所述的束管燃料喷嘴组件，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，并且两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，每一个混合管都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，并且每一个混合管还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中。
5.根据权利要求1所述的束管燃料喷嘴组件，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的每一个都延伸穿过所述谐振器中的单个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
6.根据权利要求1所述的束管燃料喷嘴组件，其特征在于，所述至少一个谐振器包括单个谐振器，所述多个混合管中的每一个都延伸穿过所述单个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到所述谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在所述谐振器的谐振腔内被布置于其外表面中。
7.一种燃烧器，包括：
联接到外部壳体的端盖；
束管燃料喷嘴组件，所述束管燃料喷嘴组件被布置于所述外部壳体内并且联接到所述端盖，其中所述束管燃料喷嘴组件包括：
燃料增压室主体，所述燃料增压室主体包括沿径向方向延伸的前部板、与所述前部板轴向间隔开并且沿径向方向延伸的后部板、在所述前部板和所述后部板之间沿轴向方向延伸的外部套筒、以及由所述前部板、所述后部板和所述外部套筒限定的燃料增压室；
盖板，所述盖板与所述后部板轴向间隔开，空气增压室被限定在所述后部板和所述盖板之间；
延伸穿过所述燃料增压室主体的多个混合管，所述混合管中的每一个都包括空气入口、与所述燃料增压室流体连通的燃料端口、和位于所述后部板下游的出口；和
定位在所述后部板和所述盖板之间的至少一个谐振器，所述至少一个谐振器包绕所述多个混合管中的至少一个混合管，所述至少一个谐振器包括沿径向方向延伸的第一侧壁、与所述第一侧壁轴向间隔开并且沿径向方向延伸的第二侧壁、在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间沿轴向方向延伸的外壁、由所述第一侧壁、所述第二侧壁、和所述外壁限定的谐振腔，通入所述谐振腔中与所述空气增压室流体连通的至少一个入口；
其中由所述至少一个谐振器包绕的所述至少一个混合管包括与所述谐振腔流体连通的开口。
8.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个谐振器包括与所述多个混合管数量相等的多个谐振器，所述多个混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述多个混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于所述混合管的外表面中。
9.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的单个混合管都延伸穿过每一个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
10.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，并且两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，每一个混合管都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，并且每一个混合管还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中。
11.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的每一个都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
12.根据权利要求7所述的燃烧器，其特征在于，所述至少一个谐振器包括单个谐振器，所述多个混合管中的每一个都延伸穿过所述单个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到所述谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在所述谐振腔内被布置于其外表面中。
13.一种燃气涡轮机，包括：
压缩机；
涡轮；
燃烧器，所述燃烧器被布置于所述压缩机的下游和所述涡轮的上游，所述燃烧器包括：
联接到外部壳体的端盖；
束管燃料喷嘴组件，所述束管燃料喷嘴组件被布置于所述外部壳体内并且联接到所述端盖，其中所述束管燃料喷嘴组件包括：
燃料增压室主体，所述燃料增压室主体包括沿径向方向延伸的前部板、与所述前部板轴向间隔开并且沿径向方向延伸的后部板、在所述前部板和所述后部板之间沿轴向方向延伸的外部套筒、以及由所述前部板、所述后部板和所述外部套筒限定的燃料增压室；
盖板，所述盖板与所述后部板轴向间隔开，空气增压室被限定在所述后部板和所述盖板之间；
延伸穿过所述燃料增压室主体的多个混合管，所述多个混合管中的每一个都包括空气入口、位于所述后部板下游的出口、和与所述燃料增压室流体连通的燃料端口；和
定位在所述后部板和所述盖板之间的至少一个谐振器，所述至少一个谐振器包绕所述多个混合管中的至少一个混合管，所述至少一个谐振器包括沿径向方向延伸的第一侧壁、与所述第一侧壁轴向间隔开并且沿径向方向延伸的第二侧壁、在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间沿轴向方向延伸的外壁、由所述第一侧壁、所述第二侧壁、和所述外壁限定的谐振腔，以及通入所述谐振腔中与所述空气增压室流体连通的至少一个入口；
其中由所述至少一个谐振器包绕的所述至少一个混合管包括与所述谐振腔流体连通的开口。
14.根据权利要求13所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述至少一个谐振器包括与所述多个混合管数量相等的多个谐振器，所述多个混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述多个混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于所述混合管的外表面中。
15.根据权利要求13所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的单个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面并且所述第一组混合管中的每一个的开口在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
16.根据权利要求13所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，并且两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，每一个混合管都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，并且每一个混合管还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中。
17.根据权利要求13所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述至少一个谐振器包括比混合管少的多个谐振器，两个或多个混合管延伸穿过每一个谐振器，所述多个混合管包括第一组混合管和第二组混合管，所述第一组混合管中的每一个都延伸穿过所述多个谐振器中的单个谐振器，所述第一组混合管中的每一个还包括密封地固定到相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且所述第一组混合管中的每一个的开口都在相应谐振器的第一侧壁和第二侧壁之间被布置于其外表面中，并且所述第二组混合管中没有任何一个延伸穿过谐振器。
18.根据权利要求13所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述至少一个谐振器包括单个谐振器，所述多个混合管中的每一个都延伸穿过所述单个谐振器，并且所述多个混合管中的每一个还包括密封地固定到所述单个谐振器的第一侧壁和第二侧壁的外表面，并且每一个混合管的开口都在所述谐振腔内被布置于其外表面中。
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