[发明专利]用于涡轮机燃烧器的燃料喷嘴及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及用在涡轮发动机中的燃料喷嘴的设计。

背景技术

在典型的涡轮发动机中，燃烧器接收来自涡轮发动机的压缩机部分的压缩空气。燃料在燃烧器中与压缩空气混合，并且燃料-空气混合物然后被点燃以产生热的燃烧气体。热的燃烧气体被发送到发动机的涡轮级。典型地，使用多个燃料喷嘴以将燃料输送到燃烧器内的压缩空气流中。

传统的燃料喷嘴在形状上为圆柱形，带有圆柱形的外壁。多个径向延伸的燃料喷射器附接在燃料喷嘴的外壁的圆周周围。至少一个燃料输送孔形成在各燃料喷射器上。

燃料供应管线附接至燃料喷嘴的上游端。燃料典型地输送到形成在燃料喷嘴的内侧上的环形形状的主要燃料通道中。该主要燃料通道将燃料输送至燃料喷射器，并且燃料被喷出燃料喷射器的燃料输送孔，以使得其可与沿着燃料喷嘴的长度流动的压缩空气混合。

由燃料喷嘴产生的燃料-空气混合物然后在燃料喷嘴的下游在燃烧器内的位置处被点燃。热的燃烧气体然后被发送出燃烧器，并进入发动机的涡轮部分。

在燃烧器内，燃料-空气混合物中小的振荡导致火焰振荡。火焰振荡又在燃烧器内产生压力波。该压力波可传播回燃料喷嘴以引起进入燃烧器的另外的燃料的输送中的进一步振荡。初始振荡和在更多燃料的输送中的进一步振荡的相互作用可以是建设性的或破坏性的。当相互作用为建设性时，振荡可彼此加强，导致燃烧器内大的压力振荡。

通常称为“燃烧动态变化”的该压力波/振荡可以为足够强以物理地损伤位于燃烧器内的元件。当然，它们增加了在燃烧器的壁上的机械负载。它们也可引起空气-燃料混合物的不完全或低效燃烧，这会增加非期望的NOx排放。此外，振荡会引起火焰回闪(flashback)和/或火焰熄灭。

发明内容

一方面，本发明可用一种用于涡轮发动机的燃料喷嘴来实施，该燃料喷嘴包括外壁，以及形成在外壁上的多个径向延伸的燃料喷射器，此处至少一个燃料输送孔形成各燃料喷射器上。燃油喷嘴可包括形成在外壁内并构造成将燃料输送至燃料喷射器的通常为环形形状的主要燃料通道。燃料喷嘴还可包括定位成比主要燃料通道更接近燃料喷嘴的中央纵向轴处的辅助燃料通道，其中辅助燃料通道接收来自主要燃料通道的第一部分的燃料，并将燃料输送回主要燃料通道的第二部分中。

另一方面，本发明可用一种用于涡轮发动机的燃料喷嘴来实施，该燃料喷嘴包括外壁，以及形成在外壁上的多个径向延伸的燃料喷射器，此处在各燃料喷射器上形成至少一个燃料输送孔。燃料喷嘴也可包括沿着喷嘴的长度延伸的多个主要燃料通道，其中主要燃料通道沿着外壁的内部表面定位，且其中主要燃料通道将燃料输送至燃料喷射器。燃料喷射器也可包括多个辅助燃料通道，其中各辅助燃料通道定位成比主要燃料通道更接近燃料喷嘴的中心纵向轴线，且其中各辅助燃料通道接收来自对应的主要燃料通道的第一部分的燃料，并将燃料输送回其所对应的主要燃料通道的第二部分中。

又另一方面，本发明可用一种形成用于涡轮发动机的燃料喷嘴的方法来实施，该方法包括在外壁上形成多个径向延伸的燃料喷射器，此处在各燃料喷射器上形成至少一个燃料输送孔，并形成在外壁内的至少一个主要燃料通道，其中该至少一个主要燃料通道将燃料输送至至少其中一个燃料喷射器。该方法还可包括在定位成比对应的主要燃料通道更接近燃料喷嘴的中心纵向轴线的燃料喷嘴的一部分上形成至少一个辅助燃料通道，其中各至少一个辅助燃料通道接收来自对应的主要燃料通道的第一部分的燃料，并将燃料输送回对应的主要燃料通道的第二部分。

附图说明

图1是典型燃料喷嘴的纵向横截面；

图2是包括辅助燃料通道的备选燃料喷嘴设计的纵向横截面视图；

图3是在图2中所示的燃料喷嘴的横截面视图；

图4是包括辅助燃料通道的备选燃料喷嘴设计的纵向横截面视图；

图5是燃料喷嘴的另一实施例的纵向横截面视图；

图6是燃料喷嘴的另一实施例的纵向横截面视图；

图7是燃料喷嘴的另一实施例的纵向横截面视图；

图8是燃料喷嘴的另一实施例的纵向横截面视图；

图9是在图8中所示的燃料喷嘴的横截面视图；

图10是燃料喷嘴的另一实施例的纵向横截面视图；并且

图11是燃料喷嘴的又另一实施例的纵向横截面视图。

部件清单：

100   燃料喷嘴

102   燃料通道

104   外壁

106   壁

108   箭头

110   燃料喷射器

112   燃料孔