用于燃气涡轮发动机的预混合燃料喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及一种用于燃气涡轮发动机的预混合燃料喷嘴。在实施例中，系统包括涡轮燃料喷嘴，其具有带有轴线的轮毂、沿着轴线围绕轮毂的护罩、在轮毂与护罩之间的空气流动通路和燃料流动通路。涡轮燃料喷嘴还包括相对于轴线在径向方向上在轮毂与护罩之间延伸的涡旋静叶。涡旋静叶包括联接于燃料流动通路的燃料入口、从燃料入口延伸的燃料室和从燃料室延伸到空气流动通路的多个燃料出口。多个燃料出口定位在从沿着燃料室的上游边缘的上游点下游的、燃料室的轴向长度的至少大约2/3的轴向距离处。

【技术实现步骤摘要】

本文中公开的主题涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴，并且更具体地，涉及在燃料喷嘴中预混合燃料和空气。
技术介绍
燃气涡轮发动机燃烧燃料和空气的混合物以生成热燃烧气体，其继而驱动一个或更多个涡轮。特别地，热燃烧气体迫使涡轮叶片旋转，从而驱动轴以使诸如发电机的一个或更多个负载旋转。燃气涡轮发动机典型地包括一个或更多个燃料喷嘴以将燃料喷入到燃烧器中。例如，燃料喷嘴可预混合燃料和空气以将燃料-空气混合物喷入到燃烧器中。混合的程度可充分影响燃烧过程，并且如果混合不充分，则可导致更多的排放物。不幸的是，燃料在燃料喷嘴内到空气中的分配可由于各种设计限制而是不均匀的。
技术实现思路
在下面概括在范围方面与最初要求权利的本专利技术相称的某些实施例。这些实施例不意图限制要求权利的本专利技术的范围，而是这些实施例仅意图提供本专利技术的可能形式的简要概括。实际上，本专利技术可包含可与在下面陈述的实施例相似或不同的各种形式。在第一实施例中，系统包括涡轮燃料喷嘴，其具有带有轴线的轮毂(hub)、沿着轴线围绕轮毂的护罩、在轮毂与护罩之间的空气流动通路和燃料流动通路。涡轮燃料喷嘴还包括相对于轴线沿径向方向在轮毂与护罩之间延伸的涡旋静叶(vane)。涡旋静叶包括联接于燃料流动通路的燃料入口、从燃料入口延伸的燃料室和从燃料室延伸到空气流动通路的多个燃料出口。多个燃料出口定位在位于沿着燃料室的上游边缘的上游点下游的、燃料室的轴向长度的至少大约2/3的轴向距离处。在第二实施例中，系统包括燃料喷嘴。燃料喷嘴包括轮毂、绕着轮毂布置的护罩、在轮毂与护罩之间的空气流动通路和沿着轮毂布置的燃料流动通路。燃料喷嘴还包括布置在轮毂与护罩之间的涡旋静叶。涡旋静叶包括沿着轮毂的燃料入口、在轮毂与护罩之间延伸的燃料室和在轮毂与护罩之间的多个燃料出口。多个燃料出口从在燃料室中的回流区域的最小压力点至少偏移最小距离，并且该最小距离构造成提高通过多个燃料出口的燃料流的均匀性。在第三实施例中，系统包括燃料喷嘴涡旋静叶。燃料喷嘴涡旋静叶包括具有相对于空气流动通路的前缘和后缘的外部。燃料喷嘴涡旋静叶还包括具有面向前缘的上游边缘和面向后缘的下游边缘的内部燃料室。燃料喷嘴涡旋静叶还包括与上游边缘相邻的、进入内部燃料室的燃料入口和从内部燃料室延伸到外部的多个燃料出口。多个燃料出口定位在位于沿着燃料室的上游边缘的上游点下游的、内部燃料室的长度的至少大约2/3的距离处。附图说明当参照附图阅读下列详细描述时，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中，同样的符号在所有附图中表示同样的部件，其中图I是具有由燃料喷嘴组件改进的空气-燃料混合的涡轮系统的实施例的方框图；图2是具有多个涡旋静叶的燃料喷嘴组件的实施例的截面侧视图，该多个涡旋静叶构造成提供改进的空气-燃料混合；图3是在图2的线3-3内截取的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了在相对于在涡旋静叶的内燃料室内的径向中心线的偏移位置处的多个燃料出口；图4是图3的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了涡旋静叶的相对于在内 燃料室内的燃料出口的静压分布；图5是在图2的线3-3内截取的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有锥形上游边缘的涡旋静叶的内燃料室；图6是图5的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了涡旋静叶的相对于在内燃料室内的燃料出口的静压分布；图7是图5的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有沿径向方向的变化直径的燃料出口 ；图8是图5的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有交错配置的燃料出Π ；图9是图5的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有椭圆形状的燃料出Π ；图10是在图2的线3-3内截取的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有弯曲上游边缘和多排燃料出口涡旋静叶的内燃料室；图11是图5和图6的涡旋静叶的实施例的俯视透视图；并且图12是沿线12-12截取的图11的涡旋静叶的实施例的俯视截面图。部件列表10涡轮系统14 燃料16燃烧器18 涡轮20排放出口22 轴24压缩机26 空气28 负载30燃料喷嘴组件32 涡旋静叶34 燃料室36 燃料出口38 区域40轴向轴线42径向轴线44圆周轴线46纵向轴线48空气流动通路50护罩52轮毂54内轮毂部分56外轮毂部分58燃料流动通路60燃料喷射流 62空气-燃料混合物64外前缘66外后缘68空气入口70空气-燃料出口72燃料入口74内上游边缘76内下游边缘80距离82径向中心线84径向轴线86轴向距离88总轴向距离90回流区域92边界94膨胀点100静压分布120中心122压力带123压力带124 压力带125压力带126压力带128压力带130偏移距离132径向轴线134 燃料出口136燃料出口138燃料出口160改变的涡旋静叶162改变的燃料室163内部边界170燃料入口168燃料出口172内部上游边缘174内部下游边缘176角度178不同的内轴向长度180外轴向长度182径向轴线184轴向距离186点188中心线 190中点192中点200静压分布202线204线206线208基本上均匀的压力区域220燃料出口布置222径向轴线224距离226边缘228燃料出口230燃料出口232燃料出口234燃料出口236燃料出口260燃料出口布置262八个圆形燃料出口264径向轴线266轴向距离268边缘300燃料出口布置302燃料出口304线306角度308轴向轴线310主轴340会聚配置352燃料出口342内燃料室344弯曲上游边缘 345S 形轮廓346第一弯曲部分348第二弯曲部分354相交线356相交线358轴向距离360边缘362角度364点380涡旋静叶382内部部分384外部部分386前缘388后缘390前侧面391后侧面392燃料出口394燃料室396燃料入口398上游边缘400下游边缘402距离404总轴向长度406点420成角度燃料出口422成角度燃料出口424角度426角度具体实施例方式将在下面描述本专利技术的一个或更多个具体实施例。为了提供这些实施例的简明描述，可不在说明书中描述实际实施的所有特征。应当意识到，在任何这种实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，许多针对实施的决定必须被作出以实现开发者的具体目标，诸如服从系统相关和业务相关的限制，其可随着实施而不同。此外，应当意识到，这种开发努力可以是复杂且费时的，但是对于受益于本公开的本领域技术人员来说，将不过是设计、制作和制造的常规任务。当介绍本专利技术的各个实施例的元件时，单词“一”、“一个”、“该”和“所述”意图表示存在一个或更多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”意图是包括性的，并且表示可存在除了所列出的元件之外的附加元件。如在下面详细讨论的，公开的实施例涉及燃料喷嘴组件(例如，涡轮燃料喷嘴)，其具有用于诸如燃气涡轮发动机和涡轮燃烧器的各种燃烧系统的改进的空气-燃料混合。特别地，燃料喷嘴可设置有沿着空气流动通路(例如，环形空气流动通路)的多个涡旋静叶，其中，每个涡旋静叶构造成将燃料均匀地喷入到空气流动通路中。例如，每个涡旋静叶 可包括内燃料室，其定形状为更均匀地分配燃料压力，从而有助于通过多个燃料出口更均匀地分配燃料流。例如，内燃料室的上游边缘可以是锥形或者弯曲的以减少室内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统(10)，包括：涡轮燃料喷嘴(30)，包括：轮毂(52)，其具有轴线(40)；护罩(50)，其沿着所述轴线(40)围绕所述轮毂(52)；空气流动通路(48)，其在所述轮毂(52)与所述护罩(50)之间；燃料流动通路(58)；和涡旋静叶(32，160，380)，其相对于所述轴线(40)沿径向方向(42)在所述轮毂(52)与所述护罩(50)之间延伸，其中，所述涡旋静叶(32，160，380)包括联接于所述燃料流动通路(58)的燃料入口(72，170，396)、从所述燃料入口(72，170，396)延伸的燃料室(34，162，342，394)和从所述燃料室(34，162，342，394)延伸到所述空气流动通路(48)的多个燃料出口(36)，其中，所述多个燃料出口(36)定位在位于沿着所述燃料室(34，162，342，394)的上游边缘(74，172，344，398)的上游点(94，186，226，268，406)下游的、所述燃料室(34，162，342，394)的轴向长度(88，404)的55％到100％之间的轴向距离(86，184，402)处。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金冠佑，N·G·帕萨尼亚，A·P·辛赫，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：