[发明专利]用于动态控制的阶式旋流器

说明书

技术领域

本发明涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷射领域。特别地，本发明涉及用于将介质喷射到涡轮中的旋流设备。而且，本发明涉及将介质喷射到涡轮中的方法。

背景技术

为了向涡轮机提供更有效的燃气涡轮，可能需要在将燃气/燃料混合物喷射到涡轮的燃烧系统期间降低高水平的流体动力性。当涉及液体燃料时，燃烧系统产生高水平的燃烧动力学，例如燃料的压力变化、燃料空气混合物的流动方向和火焰动力学的变化，这可能在一段时间内造成磨损或部件失效。

在传统系统中，该问题通过两种方式得以解决。首先，在燃烧系统的火焰管中提供一系列小孔，以提供冷却火焰管壁与在各部件上提供空气膜之间的最好折衷，从而保护火焰管壁和各部件免于磨损。这种冷却空气障壁还可提供声阻尼。其次，主燃烧器与导燃器之间的燃料空气比可变化以降低动力学。

EP 0722065 A2公开了一种用于燃气或液体燃料涡轮的燃料喷射装置。该装置包括用于产生与燃料供给混合的至少一种空气流的装置，但是，其中的燃料供给被初始喷射到邻近空气流的至少一个区域中，但从该区域被遮蔽。因而，富有燃料的流体凹部形成在这些区域中。凹部至少以较低的动力调整确保火焰稳定性。区域由旋流器的壁限定。燃料通过喷嘴喷射，并且可在缸壳中提供用于辅助燃料供给的额外喷嘴。

EP 0957311 A2公开了一种燃气涡轮发动机燃烧室。燃气涡轮发动机的贫燃燃烧室具有径向流入预混合与预旋流燃烧器，其具有形成燃烧室的预燃烧腔的上游壁的中心燃烧器端面。圆形凹部形成在燃烧器端面中。该凹部包括至少一个导燃燃料喷射器，用于将导燃燃料切向引入到凹部。

EP 1 890 083 A1公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器。环状燃料喷射器包括内径和外径。而且，环状燃料喷射器包括布置在环的端面侧中的燃料槽，并且至少一个燃料喷射开口布置在环上并连接到燃料槽。

EP 1 867 925 A1 公开了一种燃烧器，特别是燃气涡轮燃烧器。燃烧器的旋流器包括至少一个空气进入口，位于空气入口下游的至少一个空气出口以及至少一个从所述至少一个空气进入口延伸到由旋流器空气通路壁限定的所述至少一个空气出口的旋流器空气通路。至少一个空气通路壁的下游部分因此共轭。

US 5,941,075公开了一种具有改进的空气/燃料均质化的燃料喷射系统。该系统适于将空气和燃料喷射到涡轮喷气发动机的燃烧腔中。外壳位于第一径向旋流器后，并形成由转换/转向壁限定的预混合腔，用于形成具有喉部的文氏管。外壳具有形成第二径向旋流器的多个第二空气通路，用于将空气引导到大致垂直于轴线A的平面中的文氏喉管前的预混合腔中。因而，第二通路和第三通路围绕外壳沿圆周方向交替。

发明内容

本发明的目的可以是提供一种用于涡轮的抗燃料喷射系统。

为了实现上述目的，根据各独立权利要求，提供一种用于将介质喷射到涡轮中的旋流设备和一种将介质喷射到涡轮中的方法。

根据本发明的第一示例性实施例，描述了一种用于将介质喷射到涡轮中的旋流设备。该旋流设备包括中心轴线、在沿着该中心轴线的轴向方向上的中心通道以及外周界。该旋流设备进一步包括第一管道和第二管道。第一管道和第二管道适于将所述介质从所述外周界周围的区域引导至中心通道。第一管道包括沿轴向方向的第一深度，并且第二管道包括沿轴向方向的第二深度。第一深度和第二深度因而不同。

根据另一示例性实施例，提供了一种将介质喷射到涡轮中的方法。介质通过第一管道和第二管道从围绕外周界的区域引导至旋流设备的中心通道。提供第一管道沿旋流设备的轴向方向的第一深度并提供第二管道沿旋流设备的轴向方向的第二深度。第一深度和第二深度被不同地提供。

旋流设备可包括具有圆形、椭圆形或多边形形状的板状元件，并可此外包括围绕中心轴线用于将介质引导穿过其中的通路或钻孔。中心轴线可类似于旋流设备的对称轴线。

第一和第二管道可通过在旋流设备的面表面（face surface）中铣出的凹槽提供。管道还可通过附接到旋流设备的旋流叶片提供。旋流叶片在一个示例性实施例中可改变或可调节，从而第一和第二管道的宽度或深度可改变或调节。