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脉冲爆震燃烧器

阅读:548发布:2020-05-14

专利汇可以提供脉冲爆震燃烧器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种脉冲 爆震 燃烧器 包括多个 喷嘴 ,该多个喷嘴经由配合面彼此接合以在周向方向上 支撑 气体排放环形空间。脉冲爆震燃烧器还包括延伸至喷嘴的多个脉冲爆震管以及联接至多个脉冲爆震管的多个 热膨胀 控制接头。多个热膨胀控制接头中的每一个配置成便于多个脉冲爆震管中的每一个的独立热生长。热膨胀控制接头可配置为 波形 膨胀接头或滑动膨胀接头。,下面是脉冲爆震燃烧器专利的具体信息内容。

1. 一种脉冲爆震燃烧器,包括:
多个喷嘴,其配置成在周向方向上支撑气体排放环形空间;
多个脉冲爆震管,其延伸至所述多个喷嘴;以及
多个热膨胀控制接头,其配置成便于各脉冲爆震管的独立热生长。
2. 根据权利要求1所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述多个喷嘴经由配合面彼此接合。
3. 根据权利要求1所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述多个喷嘴配置为整体结构。
4. 根据权利要求1所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,各脉冲爆震管延伸至相应的喷嘴。
5. 根据权利要求1所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述多个热膨胀控制接头中的每一个配置为波形膨胀接头。
6. 根据权利要求5所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述波形膨胀接头与围绕所述脉冲爆震管的脉冲爆震燃烧器壳体一体地形成,并且提供用于所述脉冲爆震壳体的轴向膨胀。
7. 根据权利要求6所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述脉冲爆震管还在外表面上包括至少一个对齐翼片,其提供所述脉冲爆震管相对于所述脉冲爆震燃烧器壳体的同心对齐。
8. 根据权利要求7所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述至少一个对齐翼片配置为围绕所述脉冲爆震管的环。
9. 根据权利要求7所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述至少一个对齐翼片配置为从所述脉冲爆震管的外表面突出的分立销。
10. 根据权利要求1所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述多个热膨胀控制接头中的每一个配置为滑动膨胀接头。
11. 根据权利要求10所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述滑动膨胀接头配置成包括活塞环、柔性石墨绳、O形环、迷宫密封件和C形密封件中的至少一种。
12. 根据权利要求10所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述滑动膨胀接头配置成提供定位于各脉冲爆震管的最上端部的空气的外杯的轴向移动。
13. 根据权利要求10所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述滑动膨胀接头配置成提供所述脉冲爆震管相对于绕所述脉冲爆震管径向固定的径向支撑部件的轴向移动。
14. 根据权利要求1所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,各喷嘴与所述气体排放环形空间基本相切地定向。
15. 根据权利要求1所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,各喷嘴相对于与涡轮进入对应的脉冲爆震燃烧器纵向中线成角度地定向。
16. 根据权利要求1所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,还包括多个冷却歧管,各冷却歧管具有与所述多个喷嘴中的每一个流体连通的一个或多个轴向冷却槽。
17. 一种脉冲爆震燃烧器,包括:
各具有喷嘴出口孔和喷嘴入口的多个喷嘴,其中,多个喷嘴出口孔配置成形成气体排放环形空间;
各联接至相应的喷嘴入口的多个脉冲爆震管;以及
多个热膨胀控制接头,其配置成便于各脉冲爆震管的独立热生长。
18. 根据权利要求17所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述多个喷嘴出口孔经由配合面彼此接合,以形成所述气体排放环形空间。
19. 根据权利要求17所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,各脉冲爆震管通过焊接连接而联接至所述相应的喷嘴入口。
20. 根据权利要求17所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,各喷嘴在与气流通过所述喷嘴的方向垂直的截面区域中从所述喷嘴入口会聚到所述喷嘴出口孔。
21. 根据权利要求17所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述多个热膨胀控制接头中的每一个配置为波形膨胀接头。
22. 根据权利要求21所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述波形膨胀接头与围绕所述脉冲爆震管的脉冲爆震燃烧器壳体一体地形成,并且提供用于所述脉冲爆震壳体的轴向膨胀。
23. 根据权利要求21所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述脉冲爆震管还在外表面上包括至少一个对齐翼片,其提供所述脉冲爆震管相对于所述脉冲爆震燃烧器壳体的对齐。
24. 根据权利要求21所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述至少一个对齐翼片配置为围绕所述脉冲爆震管的环或者从所述脉冲爆震管的外表面突出的分立销中的至少一个。
25. 根据权利要求17所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述多个热膨胀控制接头中的每一个配置为滑动膨胀接头。
26. 根据权利要求25所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述滑动膨胀接头配置成提供定位于各脉冲爆震管的最上端部的空气阀的外杯的轴向移动。
27. 根据权利要求25所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述滑动膨胀接头配置成便于所述脉冲爆震管相对于绕所述脉冲爆震管径向固定的径向支撑部件的轴向移动。
28. 根据权利要求17所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,还包括多个冷却歧管,各冷却歧管具有与所述多个喷嘴流体连通的一个或多个冷却槽。
29. 根据权利要求28所述的脉冲爆震燃烧器,其特征在于,所述冷却歧管中的每一个设置成与所述喷嘴的外周向表面相邻,并且所述冷却槽配置成冷却所述喷嘴的外周向表面。

说明书全文

脉冲爆震燃烧器

技术领域

[0001] 本文所公开的主题涉及脉冲爆震(pulse detonation)燃烧器,并且更具体而言,涉及脉冲爆震燃烧器内的脉冲爆震管的布置,该脉冲爆震燃烧器适应脉冲爆震管的热生长。

背景技术

[0002] 燃气涡轮发动机包括一个或多个燃烧器,其接收并燃烧压缩空气和燃料以产生热燃烧气体。某些涡轮发动机概念采用脉冲爆震燃烧器,其包括一个或多个配置成使用爆震反应燃烧燃料-空气混合物的脉冲爆震管。在脉冲爆震管内,燃烧反应由以超音速移动的爆震波驱动,从而提高燃烧过程的效率。具体而言,通常将空气和燃料以分立的脉冲喷射到脉冲爆震管中。然后,燃料-空气混合物由点火源引爆,从而创建以超音速传播通过管的爆震波。爆震过程在脉冲爆震管内产生加压的排气,其最终驱动涡轮旋转。
[0003] 可惜的是,由于与爆震反应相关联的高温度和压,脉冲爆震管和相关联构件的寿命可能显著受限。具体而言,将排气从脉冲爆震管引导至涡轮入口的喷嘴可经历高热应力,从而限制这种喷嘴的使用寿命。此外,脉冲爆震管的热膨胀要求复杂的安装和密封配置,以维持排气进入涡轮的进入以及涡轮发动机的效率。
[0004] 因此,需要一种新的改进的脉冲爆震燃烧器,其解决与爆震反应相关联的高温度和压力以及所导致的复杂安装和密封配置,这便于脉冲爆震管的热生长。发明内容
[0005] 下面概括与原始要求保护的发明范围相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制要求保护的本发明的范围,而是,这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。事实上,本发明可涵盖可类似于或不同于下面阐述的实施例的多种形式。
[0006] 简言之,根据一个实施例,提供了一种脉冲爆震燃烧器。该脉冲爆震燃烧器包括:多个喷嘴,其配置成在周向方向上支撑气体排放环形空间;多个脉冲爆震管,其延伸至多个喷嘴;以及多个热膨胀控制接头,其配置成便于各脉冲爆震管的独立热生长。
[0007] 根据另一实施例,提供了一种脉冲爆震燃烧器。该脉冲爆震燃烧器包括各具有喷嘴出口孔和喷嘴入口的多个喷嘴,其中,多个喷嘴出口孔配置成形成气体排放环形空间。该燃烧器还包括:各联接至相应喷嘴入口的多个脉冲爆震管;以及多个热膨胀控制接头,其配置成便于各脉冲爆震管的独立热生长。
[0008] 这些和其它优点及特征将从结合附图提供的对本发明的优选实施例的以下详细描述更好地理解。

附图说明

[0009] 当参照附图阅读以下详细描述时,本发明的这些和其它的特征、方面及优点将变得更好理解,在所有附图中相似的标号表示相似的部分,其中:图1是根据本公开的某些实施例的具有脉冲爆震燃烧器的涡轮系统的框图,脉冲爆震燃烧器包括脉冲爆震管和多个喷嘴,多个喷嘴配置成连结并提供用于脉冲爆震管的热生长;
图2是根据本公开的某些实施例的如图1中所示的脉冲爆震燃烧器的局部截面侧视图;
图3是根据本公开的某些实施例的图1的脉冲爆震燃烧器的透视图,示出了脉冲爆震管和喷嘴组件;
图4是根据本公开的某些实施例的脉冲爆震燃烧器的截面图;
图5是根据本公开的某些实施例的具有热膨胀控制接头的如图4中所示的脉冲爆震燃烧器的放大剖面透视侧视图;
图6是根据本公开的某些实施例的具有热膨胀控制接头的脉冲爆震燃烧器的截面图;
以及
图7是根据本公开的某些实施例的具有热膨胀控制接头的脉冲爆震燃烧器的截面图。

具体实施方式

[0010] 下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的简要描述,可能未在说明书中描述实际实施方案的所有特征。应当理解,在任何这种实际实施方案的开发中,如在任何工程或设计项目中,必须做出许多针对实施方案的决定以实现开发者的特定目标,例如符合系统相关和商业相关的约束,这些约束可随实施方案而变化。此外,应当理解,这种开发努力可能是复杂且耗时的,但对受益于本公开的普通技术人员而言却将是设计、生产和制造的日常任务。
[0011] 本公开的实施例可通过在操作期间提供用于脉冲爆震管的热生长而增加脉冲爆震燃烧器且尤其是脉冲爆震管的寿命。具体而言,在某些实施例中,脉冲爆震燃烧器包括各联接至喷嘴的多个脉冲爆震管。多个喷嘴中的每一个包括喷嘴出口孔(exit orifice)和喷嘴入口。脉冲爆震管联接至各喷嘴入口,并且配置成使来自爆震反应的排气流经喷嘴。此外,脉冲爆震管各包括至少一个热膨胀控制接头,其提供用于将脉冲爆震管安装至其相应喷嘴,以在操作期间便于脉冲爆震管的热生长。
[0012] 某些实施例还可采用冲击冷却系统,其配置成提供冷却流至脉冲爆震管,从而降低温度和热应力。具体而言,冲击冷却系统可包括与各脉冲爆震管流连通的多个轴向冷却槽。这种冷却系统可显著降低脉冲爆震管的温度并最小化热生长。
[0013] 如本文所使用的,脉冲爆震管意指从管内的一系列重复爆震或准爆震产生压力上升和速度增加两者的任何装置或系统。“准爆震”是超音速湍流燃烧过程,其产生比由爆燃(deflagration)波产生的压力上升和速度增加更高的压力上升和速度增加。脉冲爆震管的实施例包括一种点燃燃料/化剂混合物(例如燃料/空气混合物)的装置以及爆震室,在其中,由点火过程引发的压力波波前联合以产生爆震波。各爆震或准爆震通过外部点火例如火花放电或激光脉冲引发,或者通过气体动态过程例如冲击聚焦、自动点火或通过另一爆震(即,交叉点火)引发。
[0014] 爆震燃烧器的几何形状使得爆震波的压力上升将燃烧产物排出脉冲爆震燃烧器排气装置以产生推力。脉冲爆震燃烧可在多种类型的燃烧室中实现,包括冲击管、共振爆震腔和管状/环管形/环形燃烧器。如本文中使用的,用语“室”包括具有带恒定或变化截面积的圆形或非圆形截面的管。示例性室包括圆柱形管以及具有多边形截面的管,例如六边形管。
[0015] 现在转到附图且首先参照图1,示出燃气涡轮系统10的一实施例的框图。涡轮系统10包括燃料喷射器12、燃料供应14以及脉冲爆震燃烧器(PDC)16。如图所示,燃料供应14将液体燃料和/或气态燃料(例如天然气)通过燃料喷射器12传送至涡轮系统10到PDC 16中。如下文论述的,燃料喷射器12配置成喷射燃料并使其与压缩空气混合。PDC 16点燃并燃烧燃料-空气混合物,并且然后将热加压排气传递到涡轮18中。排气通过涡轮18中的涡轮叶片,从而驱动涡轮18旋转。涡轮18中的叶片与轴19之间的联接将导致轴19的旋转,轴19还联接至整个涡轮系统10的若干构件,如图所示。最后,燃烧过程的排气可经由排气出口20离开涡轮系统10。
[0016] 在涡轮系统10的一实施例中,压缩机叶片被包括为压缩机22的构件。压缩机22内的叶片可联接至轴19,并将在轴19被涡轮18驱动着旋转时旋转。压缩机22可经由空气进口24将空气吸入至涡轮系统10。此外,轴19可联接至负载26,其可经由轴19的旋转被提供动力。如将理解的,负载26可以是可使用涡轮系统10的旋转输出的动力的任何合适装置,例如发电机或外部机械负载。例如,负载26可包括发电机、飞机的推进器等。空气进口24经由合适的机构(例如冷空气进口)将空气30吸入到涡轮系统10中。空气30然后流经压缩机22的叶片,其提供压缩空气32至PDC 16。特别地,燃料喷射器12可喷射压缩空气32和燃料14作为燃料-空气混合物34到PDC 16中。另外,压缩空气32和燃料14可被直接喷射到PDC 16中以用于混合和燃烧。
[0017] 如下文详细论述的,本实施例包括PDC 16内的多个脉冲爆震管。管配置成接收处于分立脉冲中的压缩空气32和燃料14。在脉冲爆震管已装载有燃料-空气混合物之后,该混合物由点火源引爆,从而创建以超音速传播通过管的爆震波。爆震过程在脉冲爆震管内产生加压的排气,其最终驱动涡轮18旋转。在某些实施例中,各脉冲爆震管经由包括喷嘴出口孔的喷嘴联接至涡轮18。喷嘴出口孔经由配合面(28)彼此接合以形成气体排放环形空间。该配置为各喷嘴出口孔提供相互支撑,从而便于抵抗与热排气相关联的热负载。备选地,用于各管的喷嘴可由单整料一体地形成,例如金属的铸件或单个机械加工块。另外的实施例可采用冷却系统来降低脉冲爆震管的温度,从而增加燃烧器的寿命。虽然参照PDC16描述脉冲爆震管,但应当理解,当前公开的实施例可被用于采用脉冲爆震管的其它应用。
[0018] 图2是可用在图1的涡轮系统10中的PDC 16的局部截面侧视图。如前文论述的,PDC 16包括多个脉冲爆震管(PDT)36。虽然仅示出一个PDT 36,但将理解,多个PDT 36可沿周向定位在中线38周围。通常,PDC 16包括沿轴向和径向远离涡轮18定向的PDT 36,因而与采用爆燃式燃烧器的传统配置相比增加了涡轮系统10的长度。如下文详细论述的,PDT 36的周向布置可将涡轮系统10的总长度减少至与传统涡轮系统在范围上更相称的长度。虽然在本配置中采用PDC 16,但应当注意,备选实施例可采用包括PDT 36和传统爆燃式燃烧器两者的燃烧器。
[0019] 如图所示,各PDT 36联接至相应的喷嘴40。在备选实施例中,多个PDT 36可联接至各喷嘴40。在本实施例中,各PDT 36可包括凸缘37,其配置成与喷嘴40的对应凸缘39配合。如图所示,固件41用于将PDT凸缘37固定至喷嘴凸缘39。另外的实施例可采用将PDT 36附连至喷嘴40的备选常规手段(例如焊接连接)。另外,喷嘴40可与PDT 36一体。即,PDT 36和喷嘴40可组合成单一结构。如将在下文中更详细描述的,各喷嘴40包括具有内凸缘节段44和外凸缘节段46的喷嘴出口孔42。在某些实施例中,喷嘴出口孔42包含独特的特征,其允许它们被连结,从而创建为单独喷嘴40提供相互支撑的组合气体排放环形空间以及用于安装至框架的表面。在其它实施例中,用于各管的喷嘴可由单个一体结构形成。
[0020] 在操作中,加压空气32通过压缩机出口48进入PDC 16,压缩机出口48包括将气流引导到PDC 16中的扩散器52。具体而言,扩散器52将来自高速压缩机空气的动压头转换成适合于燃烧的压力头(即,降低流速并增加流压力)。在本实施例中,流被改变方向,使得湍流显著减少。
[0021] 加压空气32然后被引导到PDC壳体50与PDT 36之间的流路49中。如图所示,PDC壳体50联接至向PDC壳体50提供支撑的结构部件68。如前文论述的,爆震反应产生大量热输出。由于加压空气32比PDT 36内的爆震反应更冷,因而沿着PDT 36的外壁的气流将热量从PDT 36转移至加压空气32。该配置既在操作期间冷却了PDT 36,又提高了进入PDT 36的空气的温度。
[0022] 加压空气32最终在进入PDT 36的内部之前流至PDT 36的远端(未示出)。当加压空气32到达远端时,空气定期地打开以发出空气脉冲到PDT 36中。此外,燃料喷射器12将燃料喷射到空气流中,在进入PDT 36之前或在PDT 36内,从而创建适合于爆震的燃料-空气混合物34。在PDT 36内,燃料-空气混合物34被点火源引爆,从而创建形成爆震波的爆燃至爆震转变(DDT)。爆震波朝着喷嘴40以超音速传播通过燃料-空气混合物。爆震波引起燃料与空气之间的燃烧反应,从而产生热量并在波的上游形成排出产物54。当爆震波传播通过燃料-空气混合物时,由于PDT 36内的膨胀排出产物54的临时限制,PDT
36的内部变得加压。具体而言,爆震波加热排出产物54比膨胀气体可离开喷嘴40更快,从而增加了PDT 36内的压力。在爆震波已使PDT 36内的燃料和空气基本反应之后,加压排出产物54被推进通过喷嘴40到涡轮转子55中,从而驱动涡轮18旋转。
[0023] 喷嘴40在垂直于气流通过喷嘴的方向的截面区域中会聚,以维持排出产物54从PDT 36到喷嘴出口孔42的阻塞流。例如,在某些配置中,PDT 36的截面积可为喷嘴出口孔42的截面积的大约4倍。另外,各喷嘴可在截面区域中从喷嘴入口会聚至喉部,且在截面区域中从喉部发散至喷嘴出口孔42。此外,喷嘴40可从PDT 36的大致圆形截面转变为在喷嘴出口孔42处具有基本平坦的周向侧的形状。该基本平坦的周向侧可使喷嘴出口孔42能够连结,从而形成气体排放环形空间,该气体排放环形空间在操作期间支撑喷嘴出口孔42。
如还将描述的,PDT 36和喷嘴40可相对于涡轮系统中线38成角度地定向,该角度为涡轮进入角或接近涡轮进入角。由此,排出产物54以合适的定向被引导至涡轮18以避过第一级涡轮喷嘴。
[0024] 图3是示例性脉冲爆震燃烧器(且更特定而言管和喷嘴组件70)的透视图,大体从涡轮18朝压缩机22看。如下文详细论述的,喷嘴出口孔42被设计为当组装成气体排放环形空间65时与临近的喷嘴出口孔42相嵌和连结。该配置可为各喷嘴出口孔42提供结构支撑,从而保护孔42免受与爆震过程相关联的高的热应力和机械应力。
[0025] 在本配置中,喷嘴40和因此PDT 36相对于从涡轮系统中线38延伸的径向轴线58以角度56定向。具体而言,该角度56限定喷嘴中线60相对于径向轴线58的角度定向。换言之,喷嘴40与由喷嘴出口孔42的组件形成的气体排放环形空间65基本相切地定向。在备选实施例中,喷嘴40可相对于径向轴线58以其它合适角度56定向。例如,角度56可大致在0至180度、30至150度、60至120度、60至90度或大约75至90度之间。喷嘴40的定向施加周向速度分量到进入涡轮18中的排出产物流上。
[0026] 此外,虽然在所描述实施例中十二个喷嘴40联接至PDC 16,但备选实施例可采用更多或更少喷嘴40。例如,某些PDC配置可包括多于1、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20个或更多喷嘴40以及相关联的PDT 36。各喷嘴出口孔42包括内凸缘节段44和外凸缘节段46,它们在组装时在气体排放环形空间65周围形成内凸缘和外凸缘。内凸缘提供了内框架部件62可抵靠其安装的表面,并且外凸缘提供了外框架部件64可抵靠其固定的表面。内框架部件62和外框架部件64均固定至涡轮18。此外,示出了结构部件68,其提供结构支撑以将喷嘴40固定至PDC 16,使得喷嘴40和/或PDT 36的热膨胀不显著改变喷嘴出口孔42相对于涡轮18的位置和定向。在该配置中,喷嘴出口孔42可使排出产物54以配置成避过第一级涡轮喷嘴54的定向流到涡轮18中。关于脉冲爆震燃烧器配置的额外信息包括联接至多个喷嘴的多个脉冲爆震管,其中多个喷嘴出口孔经由配合面彼此接合,这可在Kenyon等人于2009年11月30日提交的题为“Pulse Detonation Combustor”的共同未决的美国专利申请中找到,其序列号为12/627,942并转让给同一受让人,该申请通过引用结合到本文中。
[0027] 现在参照图4和图5,分别在截面图和局部截面图中示出包括热膨胀控制接头的脉冲爆震燃烧器,更特定而言脉冲爆震管和喷嘴组件80,热膨胀控制接头配置成使脉冲爆震管36能够在操作期间热膨胀。如前文论述的,PDT 36可使用多种技术联接至喷嘴40。如图所示,PDT 36和喷嘴40经由焊接接头82附连。如将理解的,爆震过程产生可引起PDT
36的显著热膨胀的热量。例如,40英寸(102厘米)长的PDT可在长度上增加多达0.75英寸(2厘米)。如图所示,喷嘴出口孔42由内凸缘节段44固定至内框架部件62,内凸缘节段44被夹在内框架部件62与内支撑部件84之间。类似地,外凸缘节段46被夹在外框架部件64与外支撑部件86之间,从而将喷嘴出口孔42固定至外框架部件64。由于内框架部件62和外框架部件64被固定至涡轮18,因而喷嘴出口孔42的位置相对于涡轮18而言是固定的。该配置维持到涡轮18中的排气流的定向,而不论喷嘴42和/或PDT 36的热生长。
在示例性实施例中,PDC壳体50联接至结构部件68且包括热膨胀控制接头90,以便于PDT
36的热膨胀或生长,同时维持管头端92相对于壳体50且更具体而言空气阀96的外杯94的位置,空气阀96定期地打开以发出空气脉冲到PDT 36中。更特定而言,热膨胀控制接头
90配置为与PDC壳体50一体地形成的波形膨胀接头100,由此,在PDT 36的热生长期间,波形膨胀接头100在如箭头102所示的轴向方向上膨胀。多个对齐翼片(fin)104可设置成从PDT 36的外表面105延伸,以在PDT 36的热膨胀期间维持PDT 36相对于PDC壳体50的同心对齐。对齐翼片104可形成为围绕PDT 36的环106,或者备选地为多个分立的销式突起108,其提供用于通过PDC壳体50与PDT 36之间的流路49的空气的更大自由流。通过对于各脉冲爆震燃烧器(且更特定而言各脉冲爆震管和喷嘴组件80)结合热膨胀控制接头90,各单独PDT 36配置成独立于其它PDT 36膨胀。
[0028] 现在参照图6,在截面图中示出包括热膨胀控制接头的脉冲爆震燃烧器,更特定而言脉冲爆震管和喷嘴组件200,热膨胀控制接头配置成使脉冲爆震管36能够在操作期间热膨胀。如前文论述的,PDT 36可使用多种技术联接至喷嘴40。如图所示,PDT 36和喷嘴40经由焊接接头82附连。如前文关于图4和图5描述的,爆震过程产生可引起PDT 36的显著热膨胀的热量。与前述实施例类似,喷嘴出口孔42由内凸缘节段44固定至内框架部件62,内凸缘节段44被夹在内框架部件62与内支撑部件84之间。类似地,外凸缘节段46被夹在外框架部件64与外支撑部件86之间,从而将喷嘴出口孔42固定至外框架部件64。喷嘴出口孔42的位置相对于涡轮18而言是固定的,因而维持到涡轮18中的排气流的定向,而不论喷嘴42和/或PDT 36的热生长。在该示例性实施例中,PDC壳体50联接至结构部件68且包括热膨胀控制接头90,以便于PDT 36的热膨胀或生长,同时维持管头端92相对于壳体50的位置。在图6所示的实施例中,热膨胀控制接头90配置为在辅助阀96的外杯
94的下端与围绕PDT 36定位的径向支撑部件204之间的膨胀接头100。在PDT 36的热生长期间,膨胀接头202在如箭头206所示的轴向方向上膨胀,从而允许空气阀96的外杯94轴向移动并允许PDT 36的热生长。径向支撑部件204提供了一种在PDT 36的热膨胀期间维持PDT 36相对于PDC壳体50的同心对齐的手段。通过对于各脉冲爆震燃烧器(且更特定而言各脉冲爆震管和喷嘴组件200)结合热膨胀控制接头90,各单独PDT 36配置成独立于其它PDT 36膨胀。
[0029] 现在参照图7,在截面图中示出包括热膨胀控制接头的脉冲爆震燃烧器,更特定而言脉冲爆震管和喷嘴组件300,热膨胀控制接头配置成使脉冲爆震管36能够在操作期间热膨胀。如前文论述的,PDT 36可使用多种技术联接至喷嘴40。如图所示,PDT 36和喷嘴40经由焊接接头82附连。如前面关于图4、图5和图6所描述的,爆震过程产生可引起PDT36的显著热膨胀的热量。在该特定实施例中,喷嘴出口孔42由内凸缘节段44固定至内框架部件62,内凸缘节段44被夹在内框架部件62与内支撑部件84之间。类似地,外凸缘节段46被夹在外框架部件64与外支撑部件86之间,从而将喷嘴出口孔42固定至外框架部件64。在该特定实施例中,虽然喷嘴出口孔42被描述为被固定至内框架部件62和外框架部件62,但其可以这样的方式固定,该方式在喷嘴40与框架部件62、64之间包括一定程度的柔性以适应PDT 36的热生长。不考虑固定手段,喷嘴出口孔42的位置相对于涡轮18而言是固定的,因而维持到涡轮18中的排气流的定向,而不论喷嘴42和/或PDT 36的热生长。在该示例性实施例中,PDC壳体50联接至结构部件68且包括至少一个热膨胀控制接头
90,以便于PDT 36的热膨胀或生长,同时维持管头端92相对于壳体50的位置。在图7所示的实施例中,热膨胀控制接头90配置为滑动膨胀接头302,由此,PDT管36的上端部304配置成在径向支撑部件306内滑动以适应PDT 36的热生长。为了适应滑动膨胀接头302,径向支撑部件306围绕PDT 36定位。径向支撑部件306具有一体地形成于其中的滑动空间308,从而允许PDT 36在其中的移动。PDC壳体50还可包括至少一个膨胀控制接头90,呈形成于外壳50中的膨胀接头310的形式。在PDT 36的热生长期间,PDT管36在如箭头
312所示的轴向方向上在滑动膨胀接头302内滑动。另外,外壳50可在至少一个膨胀控制接头310处在轴向方向上膨胀,从而允许PDT 36沿轴向移动并允许PDT 36的热生长。径向支撑部件306提供一种在PDT 36的热膨胀期间维持PDT 36相对于PDC壳体50的同心对齐的手段。通过对于各脉冲爆震燃烧器(且更特定而言各脉冲爆震管和喷嘴组件300)结合热膨胀控制接头90,各单独PDT 36配置成独立于其它PDT 36膨胀。管端304备有滑动密封件,例如活塞环、O形环、柔性石墨绳(graphoil rope)密封件或类似于迷宫密封件的突出块(或一系列突出块)。
[0030] 如图7中最佳示出的,脉冲爆震燃烧器(且更特定而言脉冲爆震管和喷嘴组件300)可包括喷嘴间冷却配置。如前文描述的,脉冲爆震过程产生高温排出产物54,其通过喷嘴出口孔42,从而使喷嘴40暴露至高热负载。因此,本实施例包括配置成向单独喷嘴40提供冷却的一种系统。冷却歧管(例如图示的周向冷却歧管320)靠近喷嘴40形成。周向冷却歧管320绕喷嘴40沿轴向和周向延伸并向喷嘴40提供冲击冷却。一个或多个冷却槽(例如图示的轴向冷却槽322)靠近喷嘴40形成并向其提供冷却。如将理解的,备选实施例可包括相对于轴向方向成角度的冷却槽。在操作中,来自压缩机22或备选空气源(例如外部压缩机、鼓机等)的冷却空气可被引导至周向冷却歧管320,并且更特定而言通过轴向冷却槽322,且然后轴向地沿着喷嘴40。气流可用于从喷嘴间区域吸收热量,从而冷却喷嘴
40。
[0031] 在操作中,冷却空气进入周向冷却歧管320并流经轴向冷却槽322。冷却空气冲击到喷嘴40的外周向表面41上。当冷却空气在轴向方向上沿外周向表面41流动时,来自排出产物的热量被空气吸收,从而冷却喷嘴40。同样,喷嘴间冷却配置可采用某些结构来改进冷却空气与外周向表面41之间的传热,例如翼片、静叶或挡板。另外的实施例可利用除空气以外的冷却介质,例如、氮或二氧化
[0032] 虽然本实施例公开了具体的脉冲爆震管和喷嘴组件实施例,但本公开并不限于这样的设计。脉冲爆震管和喷嘴组件的备选配置可采用以类似方式提供用于脉冲爆震管的热生长的脉冲爆震管和喷嘴配置。将会理解,所采用的构件的定向和配置为特定应用的设计和操作要求的函数。在考虑必要的参数和设计标准的情况下,本领域普通技术人员能够确定和实现最佳配置。
[0033] 该书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明,并且还使本领域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以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有差别的结构元件,或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件,则这种其它示例意图在权利要求的范围内。
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