[發明專利]燃料噴嘴組件

有效

• 申請號: 202010098604.X
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111578311B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: G.A.博德曼;M.A.本杰明;P.奈克;V.S.克迪亞
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊忠;陳浩然

本發明涉及燃料噴嘴組件。大體上提供了用于燃氣渦輪發動機的燃料噴嘴。燃料噴嘴包括外套筒，其圍繞燃料噴嘴中心線沿周向延伸并沿著與燃料噴嘴中心線同方向的縱向方向延伸。外套筒相對于燃料噴嘴中心線以周向布置限定通過外套筒的多個第一沿徑向定向的空氣入口端口。中心體定位在外套筒的徑向內側。中心體包括外環形壁，其圍繞燃料噴嘴中心線沿周向延伸并沿著與燃料噴嘴中心線同方向的縱向方向延伸。外套筒進一步包括從外環形壁的下游端延伸的第一徑向壁。中心體限定在其徑向內側的氣室。外環形壁和外套筒一起限定在其之間沿著縱向方向延伸的第一燃料空氣混合通路。燃料噴射器設置在氣室中。燃料噴射器包括與燃料噴嘴中心線同方向延伸的管狀外壁。

技術領域

本主題大體上涉及燃氣渦輪發動機燃燒組件。更特別地，本主題涉及一種用于燃氣渦輪發動機燃燒器的預混合燃料噴嘴組件。

背景技術

飛行器和工業燃氣渦輪發動機包括燃燒器，燃料在燃燒器中燃燒以將能量輸入到發動機循環。典型的燃燒器結合一個或多個燃料噴嘴，燃料噴嘴的功能是將液態或氣態燃料引入到空氣流中，使得燃料可霧化并燃燒。一般的燃氣渦輪發動機燃燒設計標準包括優化燃料和空氣的混合和燃燒以產生高能燃燒，同時使諸如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物和未燃烴的排放物最少，以及使部分地由于燃燒期間的壓力振蕩而引起的燃燒音(tone)最小。另外，一般的燃氣渦輪發動機燃燒設計必須在全功率狀況以及部分功率狀況下產生燃氣渦輪發動機的可操作性，而不會產生不合期望的排放物輸出或壓力振蕩。

因此，存在對于如下的燃料噴嘴或燃燒組件的需要：該燃料噴嘴或燃燒組件可在全功率和部分功率狀況下產生高能燃燒同時使排放物最少并使燃燒不穩定性最小。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下描述中得到部分闡述，或可根據描述而為顯然的，或可通過實踐本發明而了解。

大體上提供了一種用于燃氣渦輪發動機的燃料噴嘴。燃料噴嘴包括外套筒，該外套筒圍繞燃料噴嘴中心線而沿周向延伸并且沿著與燃料噴嘴中心線同方向的縱向方向延伸。外套筒相對于燃料噴嘴中心線而以周向布置限定通過外套筒的多個第一沿徑向定向的空氣入口端口。中心體定位在外套筒的徑向內側。中心體包括外環形壁，該外環形壁圍繞燃料噴嘴中心線而沿周向延伸并且沿著與燃料噴嘴中心線同方向的縱向方向延伸。外套筒進一步包括從外環形壁的下游端延伸的第一徑向壁。中心體限定在其徑向內側的氣室。外環形壁和外套筒一起限定第一燃料空氣混合通路，該第一燃料空氣混合通路在外環形壁與外套筒之間沿著縱向方向延伸。燃料噴射器設置在氣室中。燃料噴射器包括與燃料噴嘴中心線同方向而延伸的管狀外壁。外壁在其內限定第二燃料空氣混合通路。第二燃料空氣混合通路延伸通過中心體的第一徑向壁。

在多種實施例中，兩個或更多個燃料噴射器會聚到單個燃料-空氣出口開口。在一個實施例中，兩個或更多個燃料噴射器各自限定參考燃料噴射器中心線，其中各個燃料噴射器延伸成以便將各個燃料噴射器的各個燃料噴射器中心線相對于彼此而以非平行的角度設置。

在另外的多種實施例中，燃料噴嘴限定通過第一徑向壁的凹槽。凹槽相對于燃料噴嘴而朝向上游方向突出到第一徑向壁中。在一個實施例中，凹槽相對于燃料噴嘴中心線軸線而沿周向延伸到第一徑向壁中。在另一實施例中，凹槽至少部分地沿著從燃料噴嘴中心線延伸的徑向方向延伸到第一徑向壁中。在另外的另一實施例中，燃料-空氣出口開口被限定在凹槽處，使得燃料-空氣出口開口凹進到第一徑向壁中。

在一個實施例中，第一燃料空氣混合通路在外套筒與中心體之間圍繞燃料噴嘴中心線而沿周向延伸。

在另一實施例中，燃料噴嘴包括設置在氣室中的多個燃料噴射器。各個燃料噴射器限定第二燃料空氣混合通路，該第二燃料空氣混合通路延伸通過中心體的第一徑向壁以與燃燒室成流體連通。

在又一實施例中，燃料噴射器設置成與燃料噴嘴中心線同心。

在另外的另一實施例中，燃料噴嘴包括相對于燃料噴嘴中心線而以周向布置設置在氣室中的多個燃料噴射器。