本發明專利技術涉及用于在渦輪發動機中使用的燃料噴嘴組件及其組裝方法。本發明專利技術中描述了一種用于渦輪發動機的燃料噴嘴。燃料噴嘴包括外殼，其聯接到燃燒器襯套，燃燒器襯套限定燃燒室。外殼包括端壁，端壁至少部分地限定燃燒室。多個混合管延伸穿過外殼用于將燃料引導至燃燒室。多個混合管中的每個混合管包括在入口部與出口部之間延伸的內表面。出口部鄰近外殼端壁定向。多個混合管中的至少一個包括從出口部向外延伸的多個突出部。相鄰突出部間隔開一定周向距離使得凹槽限定于每對周向間隔開的突出部之間以便于促進在燃燒室中的燃料混合。
【技術實現步驟摘要】
本文所述的主題大體而言涉及渦輪發動機，且更特定而言，涉及用于渦輪發動機的燃料噴嘴組件。
技術介紹
至少某些已知的燃氣渦輪發動機在燃燒器組件中點燃燃料-空氣混合物以生成燃燒氣體流，燃燒氣體流經由熱氣體路徑引導至渦輪。壓縮空氣從壓縮器遞送到燃燒器組件。已知的燃燒器組件包括燃燒器襯套和多個燃料噴嘴組件，燃燒器襯套限定燃燒區域，燃料噴嘴組件便于燃料和空氣遞送到燃燒區域。渦輪將燃燒氣體流的熱能轉變成機械能，機械能用于使渦輪軸旋轉。渦輪的輸出可用于向例如發電機或泵的機器提供功率。至少某些已知的燃料噴嘴組件包括管組件或微型混合器，其便于混合物質，諸如稀釋劑、氣體和/或空氣與燃料，以生成燃料混合物用于燃燒。這樣的燃料混合物可包括氫氣(H2)，氫氣(H2)與燃料混合使得高氫燃料混合物引導至燃燒區域。在燃料混合物的燃燒期間，已知的燃燒器可經歷火焰保持或逆燃，其中預期被約束于燃燒器襯套內的火焰向上游朝向燃料噴嘴組件行進。這樣的火焰保持/逆燃事件可導致排放性能降級和/或過熱且損壞燃料噴嘴組件，這歸因于非常大的熱負載。此外，在某些已知的燃燒器組件操作期間，高氫燃料混合物的燃燒可鄰近燃料噴嘴組件的外表面形成多個渦流，其增加了燃燒組件內的溫度且引起嘯聲(screech tone)頻率，嘯聲頻率在整個燃燒器組件和燃料噴嘴組件上造成振動。增加的內部溫度和振動可造成磨損和/或可縮短燃燒器組件的使用壽命。
技術實現思路
在一方面，提供一種用于渦輪機發動機的燃料噴嘴。燃料噴嘴包括外殼，其聯接到燃燒器襯套，燃燒器襯套限定燃燒室。外殼包括端壁，端壁至少部分地限定燃燒室。多個混合管延伸穿過外殼用于將燃料引導至燃燒室，多個混合管中的每個混合管包括在入口部與出口部之間延伸的內表面。出口部鄰近外殼端壁定向。多個混合管中的至少一個包括從出口部向外延伸的多個突出部。相鄰突出部間隔開一周向距離使得凹槽限定于每對周向間隔開的突出部之間以便于促進在燃燒室中的燃料混合。在另一方面，提供一種用于渦輪發動機的燃燒器組件。該燃燒器組件包括殼體，其包括空氣壓室；燃燒襯套，其位于殼體內且在其中限定燃燒室；以及多個燃料噴嘴，其聯接到燃燒器襯套。多個燃料噴嘴中的每個燃料噴嘴包括外殼，其聯接到燃燒器襯套。外殼包括端壁，端壁至少部分地限定燃燒室。多個混合管延伸穿過外殼用于將燃料引導至燃燒室，多個混合管中的每個混合管包括在入口部與出口部之間延伸的內表面。出口部鄰近外殼端壁定向。多個混合管中的至少一個包括從出口部向外延伸的多個突出部。相鄰突出部間隔開一周向距離使得凹槽限定于每對周向間隔開的突出部之間以便于促進在燃燒室中的燃料混合。在又一方面，提供一種組裝用于渦輪發動機的燃料噴嘴的方法。該方法包括將外殼聯接到燃燒器襯套，燃燒器襯套限定燃燒室。外殼包括端壁，端壁至少部分地限定燃燒室。多個混合管聯接到外殼用于將燃料引導至燃燒室。多個混合管中的每個混合管包括在入口部與出口部之間延伸的內表面，其中出口部鄰近外殼端壁定位。至少一個凹槽穿過至少一個混合管的出口部形成使得多個周向間隔開的突出部從出口部向外延伸以便于促進在燃燒室中的燃料混合。附圖說明圖1是示例性潤輪發動機的示意圖。圖2是可用于圖1所示的渦輪發動機的示例性燃料噴嘴組件的截面 圖3是在圖2中示出且沿著線3-3所截取的燃料噴嘴組件的一部分的截面圖。圖4是可用于圖2所示的燃料噴嘴組件且沿著區域4截取的示例性燃料噴嘴的一部分的放大截面圖。圖5為圖4所示的燃料噴嘴的備選實施例的放大截面圖。圖6是在圖4中示出且沿著區域6所截取的燃料噴嘴的一部分的放大截面圖。圖7為圖4所示的燃料噴嘴的一部分的透視圖。圖8是在圖6中示出且沿著線8-8所截取的燃料噴嘴的一部分的截面圖。圖9至圖12為圖6所示的燃料噴嘴的備選實施例的放大截面圖。部件列表 10渦輪發動機 12進氣部段 14壓縮器部段 16燃燒器部段 18渦輪部段 20排氣部段 22轉子組件 24軸 26中心線軸線 28負載 30燃燒器組件 32燃料噴嘴組件 34燃燒室 36燃料噴嘴 38燃料供應系統 40冷卻流體系統42殼體44腔室46端蓋48外部50空氣壓室52燃燒器襯套54內表面56前部58中心線軸線60燃燒氣體流動路徑62外噴嘴64中心噴嘴70端板72開口84外殼86側壁88前端壁90后端壁92外表面94徑向外表面96徑向內表面98柱形腔100 縱向軸線102 內壁104 燃料壓室106 冷卻流體壓室108 燃料管道110 內表面112 燃料通道114 開口116 冷卻管道118 冷卻流體120 內表面122 冷卻通道124 開口128 混合管130 行132 中部134 外表面 136內表面 138入口部 140出口部 141寬度 142流動通道 144中心線軸線 146箭頭 148入口開口 150出口開口 152開口 154燃料孔口 156箭頭 158箭頭 160中心線軸線 161開口 162突出部 164徑向內表面 166突出部外表面 168基部 170頂端表面 171突出部寬度 172距離 174側壁 176側壁 178長度 180距離 182凹槽 184對 186中心線軸線 188徑向內開口 190徑向外開口 192冷卻開口 194組 196內表面 198中心線軸線 200槽 202箭頭。具體實施方式本文所述的示例性方法和系統通過提供一種燃料噴嘴而克服了已知燃料噴嘴組件的至少某些缺點，該燃料噴嘴包括混合管，混合管包括從混合管的出口部向外延伸的多個突出部以便于改進在燃燒室中燃料/空氣混合物與冷卻流體的混合且減少火焰保持/逆燃事件。此外，與已知的燃料噴嘴組件相比，相鄰的突出部周向間隔開以限定山形(chevron)凹槽來促進燃料與空氣混合，因此增加了渦輪發動機的操作效率。如本文所用的，術語“冷卻流體”指氮氣、空氣、燃料、惰性氣體或其某種組合，和/或能使得燃料噴嘴如本文所述地起作用的任何其它流體。如本文所用的術語“上游”指渦輪發動機的前端，且術語“下游”指渦輪發動機的后端。圖1是示例性渦輪發動機10的示意圖。渦輪發動機10包括進氣部段12 ;壓縮器部段14，其在進氣部段12的下游；燃燒器部段16，其在壓縮器部段14的下游；渦輪部段18，其在燃燒器部段16的下游；以及排氣部段20，其在渦輪部段18的下游。渦輪部段18經由轉子組件22聯接到壓縮器部段14，轉子組件22包括沿著中心線軸線26延伸的軸24。此外，渦輪部段18可旋轉地聯接到壓縮器部段14并且聯接到負載28，負載28為諸如(但不限于)發電機和/或機械驅動應用。在示例性實施例中，燃燒器部段16包括多個燃燒器組件30，其各與壓縮器部段14流動連通地聯接。每個燃燒器組件30包括聯接到燃燒室34的燃料噴嘴組件32。在示例性實施例中，每個燃料噴嘴組件32包括多個燃料噴嘴36，燃料噴嘴36聯接到燃燒室34用于將燃料-空氣混合物遞送給燃燒室34。燃料供應系統38聯接到每個燃料噴嘴組件32用于引導燃料流到燃料噴嘴組件32。此外，冷卻流體系統40聯接到每個燃料噴嘴組件32用于將冷卻流體流引導到每個燃料噴嘴組件32。在操作期間，空氣流過壓縮器部段1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于渦輪發動機(10)的燃料噴嘴(36)，所述燃料噴嘴包括：外殼(84)，其聯接到燃燒器襯套(52)，所述燃燒器襯套(52)限定燃燒室(34)，所述外殼包括端壁(90)，所述端壁(90)至少部分地限定所述燃燒室；以及多個混合管(128)，其延伸穿過所述外殼用于將燃料引導至所述燃燒室，所述多個混合管中的每個混合管(128)包括在入口部(138)與出口部(140)之間延伸的內表面(136)，所述出口部鄰近所述外殼端壁定向，所述多個混合管中的至少一個包括：多個突出部(162)，其從所述出口部向外延伸，相鄰突出部間隔開一周向距離使得凹槽(182)限定于每對(184)周向間隔開的突出部之間，以便于促進在所述燃燒室中的燃料混合。
【技術特征摘要】
2011.10.26 US 13/281,6311.一種用于渦輪發動機(10)的燃料噴嘴(36)，所述燃料噴嘴包括: 外殼(84)，其聯接到燃燒器襯套(52)，所述燃燒器襯套(52)限定燃燒室(34)，所述外殼包括端壁(90)，所述端壁(90)至少部分地限定所述燃燒室；以及 多個混合管(128)，其延伸穿過所述外殼用于將燃料引導至所述燃燒室，所述多個混合管中的每個混合管(128)包括在入口部(138)與出口部(140)之間延伸的內表面(136)，所述出口部鄰近所述外殼端壁定向，所述多個混合管中的至少一個包括: 多個突出部(162)，其從所述出口部向外延伸，相鄰突出部間隔開一周向距離使得凹槽(182)限定于每對(184)周向間隔開的突出部之間，以便于促進在所述燃燒室中的燃料混合2.根據權利要求1所述的燃料噴嘴(36)，其特征在于，所述多個突出部中的每個突出部(162)定向成使得所述凹槽(182)包括大致山形的形狀。3.根據權利要求1所述的燃料噴嘴(36)，其特征在于，所述多個突出部中的每個突出部(162)包括徑向內表面(164)、徑向外表面(166)和在所述徑向內表面與所述徑向外表面之間延伸的頂端表面(170)，所述頂端表面距所述端壁(90) —距離朝向所述燃燒室(34)定向。4.根據權利要求3所述的燃料噴嘴(36)，其特征在于，所述突出部內表面(164)相對于所述混合管內表面(136)傾斜地定向。5.根據權利要求3所述的燃料噴嘴(36)，其特征在于，所述頂端表面(170)相對于所述混合管內表面(136)傾斜地定向。6.根據權利要求3所述的燃料噴嘴(...
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴鐘昊，TE約翰遜，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。