[發明專利]具有對輪葉表面進行壓縮機排氣噴射的旋流器組件

無效

• 申請號: 201210484253.1
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103134080A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: D.M.貝利;A.R.克翰;M.K.伯巴
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本發明涉及燃氣渦輪機，確切地說，涉及燃氣渦輪機燃燒室中的旋流器組件，所述旋流器組件包括旋流器輪葉中的空氣回路，其用于將壓縮機排氣引導到旋流器輪葉的低壓側。

背景技術

在燃氣渦輪機燃燒室中，來自壓縮機的壓縮空氣與燃料在燃燒區的上游混合。旋流器組件包括周向隔開的輪葉，其用于使穿過所述輪葉的壓縮空氣流和燃料旋動并混合。

旋流器組件，也稱為旋流噴嘴(swozzle)組件，可具有因輪葉轉動區域的吸入側上的流不足而受限的火焰穩定裕度。此減小的火焰穩定裕度以及局部富集的空氣/燃料區域降低燃燒室的性能。

發明內容

在一項示例性實施例中，一種燃氣渦輪機燃燒室中的旋流器組件包括：輪轂、防護罩，以及連接在所述輪轂與所述防護罩之間的多片輪葉。所述輪葉包括供空氣和燃料撞擊所述輪葉的高壓側，以及低壓側。空氣回路設在所述多片輪葉中的每片輪葉中，用于從壓縮機接收排氣。所述空氣回路中的每個空氣回路包括空氣進入所述輪葉的進氣通道，以及所述輪葉的所述低壓側上的排氣通道。

在另一項示例性實施例中，一種燃氣渦輪機包括：壓縮機，其逐漸壓縮空氣等工作流體；燃燒室，其將燃料噴射到壓縮空氣中，并點燃空氣和燃料，以產生燃燒氣體；以及渦輪機，其使用所述燃燒氣體來做功。所述燃燒室包括旋流器組件，所述旋流器組件用于使所述空氣和所述燃料旋動。所述旋流器組件包括輪轂、防護罩、連接在所述輪轂與所述防護罩之間的多片輪葉，以及所述多片輪葉中的每片輪葉中的空氣回路。所述空氣和燃料會在高壓側上撞擊所述輪葉。所述多片輪葉中的每片輪葉中的所述空氣回路從所述壓縮機接收排氣，其中所述空氣回路中的每個空氣回路包括空氣進入所述輪葉的進氣通道，以及所述輪葉的低壓側上的排氣通道。

在又一項示例性實施例中，一種在旋流器組件中混合燃料和空氣的方法包括以下步驟：在所述多片輪葉中的每片輪葉中設置空氣回路，所述空氣回路中的每個空氣回路包括空氣進入所述輪葉的進氣通道，以及所述輪葉的低壓側上的排氣通道；以及將氣流從壓縮機引導到空氣進入所述輪葉的所述進氣通道，并穿過所述輪葉的所述低壓側上的所述排氣通道。

附圖說明

圖1為燃氣渦輪機的簡化示意圖；

圖2為燃氣渦輪機中的燃料噴嘴的截面圖；

圖3圖示防護罩移除后的旋流器組件；以及

圖4為旋流器組件的透視圖。

元件符號列表：

具體實施方式

圖1所示為典型的燃氣渦輪機10。如圖所示，燃氣渦輪機10通常包括位于前部的壓縮機12、位于中部的一個或多個燃燒室14，以及位于尾部的渦輪機16。壓縮機12和渦輪機16通常共用一個公用轉子。壓縮機12逐漸壓縮空氣等工作流體，并將壓縮工作流體排到燃燒室14。燃燒室14將燃料噴射到壓縮工作流體的流中，并點燃該混合物，以產生高溫、高壓且高速的燃燒氣體。之后，燃燒氣體離開燃燒室14并流向渦輪機16，在渦輪機中，燃燒氣體膨脹以做功。

外殼環繞每個燃燒室14，以容納來自壓縮機12的壓縮工作流體。噴嘴布置在端蓋中，例如，外部噴嘴徑向布置在中心噴嘴的周圍。來自壓縮機12的壓縮工作流體在外殼和內襯之間流到外部噴嘴和中心噴嘴，所述噴嘴將燃料與壓縮工作流體混合，且混合物從外部噴嘴和中心噴嘴流入上游室和下游室，在所述上游室和所述下游室中進行燃燒。

圖2為燃氣渦輪機中的燃料噴嘴的截面圖。噴嘴組件根據功能分成四個區域，包括入流調節器1、空氣旋流器組件(稱為旋流噴嘴組件)2、環形燃料空氣混合通道3，以及中心擴散火焰燃料噴嘴組件4。

空氣從高壓集氣室6進入燃燒器，所述高壓集氣室環繞整個組件，除了排氣端之外，所述排氣端進入燃燒室反應區5。用于燃燒的大部分空氣經由入流調節器(IFC)1進入預混合器。IFC包括環形流道15，所述環形流道的內徑由實心的圓柱形內壁13界定，外徑由帶穿孔的圓柱形外壁12界定，且上游端由帶穿孔的端蓋11界定。處于流道15中心的是一個或多個環形轉動輪葉14。預混合器空氣經由端蓋和圓柱形外壁中的穿孔進入IFCl。

帶穿孔的壁11、12執行以下功能：對系統進行反向加壓，且周向圍繞IFC環狀通路15均勻分配流，而轉動輪葉14與帶穿孔的壁一起工作，以在IFC環狀通路15中適當地徑向分配進氣。

為了消除位于旋流噴嘴2的入口處的防護罩壁202附近的低速區域，可在IFC與旋流噴嘴之間使用鐘口形過渡件26。