[发明专利]燃烧室预混合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机燃烧室的预混合器。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，预混合的空气和燃料在设置于涡轮机上游的燃烧室内燃烧，在所述燃烧室内，由燃烧生成的高温流体会产生机械能。所述机械能随后会转化为电能并传输到电路中。燃烧室通常包括具有预混合通道的燃料喷嘴，在预混合通道中，空气和燃料会互相混合。这种预混合可提高可燃材料进行完全燃烧的程度，从而减少发动机产生的排放物的量。因此，预混合的程度越高，排放物的量就越低。

此类预混合程度的增加已通过在旋流器中使用大型旋流叶片和/或大量的旋流叶片得以实现，其中所述旋流器设置在预混合通道的上游端或附近。旋流叶片可改变可燃材料的流动方向，以促进燃料和空气进行混合。然而，大型旋流叶片和/或大量旋流叶片会增加燃料喷嘴的总重量和成本，而且，即使使用所述旋流叶片，也有可能至少进入预混合通道的进口空气是轴向或径向的，而不是轴向流动和径向流动的混合方向。

发明内容

一方面，本发明提供一种燃烧室预混合器，所述燃烧室预混合器包括：具有钟口状开口的燃烧管；多个管状体，所述管状体以叠套方式设置于燃烧管内，以将可燃材料输送至预混合通道，其中所述预混合通道设在所述燃烧管和所述多个管状体中的最外层管状体之间；以及在所述开口中周向排列的多个旋流器叶片，所述多个旋流器叶片中的每一个包括沿径向尺寸从所述燃烧管向所述最外层管状体延伸的主体，以及从所述开口向上游伸出的前缘。

所述燃烧管经形成以界定位于所述多个旋流器叶片下游的套管侧孔。所述套管侧孔位于靠近所述多个旋流器叶片的后缘的位置。所述多个管状体中的所述最外层管状体在上游方向发散。所述多个管状体通过所述钟口状开口和所述钟口状开口下游的第二位置输送可燃材料，其中，所述预混合通道从所述第二位置向下游方向收窄。所述多个管状体中的一个或多个经形成以界定燃料通道。所述多个管状体包括具有内部的中心体，所述内部用于容纳净化空气供应。所述多个旋流器叶片中的每一个以实质呈螺旋形的模式沿径向尺寸延伸。所述多个旋流器叶片中的每一个的一个或多个在所述旋流器叶片的后缘处以一定角度倾斜。沿着所述预混合通道的压力实质相同。

另一方面，本发明提供一种燃烧室预混合器，其包括：环形套管；环形壁，所述环形壁设置于所述套管内以界定预混合通道和燃料通道，所述预混合通道从套管上游端向下游延伸，且从位于所述套管上游端的发散点径向向内延伸到会聚点，所述燃料通道经配置以将燃料输送到靠近所述发散点的所述预混合通道；以及中心体，所述中心体具有最内层管以界定内部通道，且在所述壁内可装载以界定中间通道，所述中间通道经由第一孔与所述内部通道流体连通，其中所述第一孔形成于所述最内层管中，经由第二孔与所述燃料通道流体连通，其中所述第二孔形成于所述壁中位于所述第一孔下游的位置，且经由第三孔与所述预混合通道流体连通，其中所述第三孔形成于所述壁中位于所述第二孔下游、且靠近所述会聚点的位置。

所述燃烧室预混合器进一步包括设置于所述套管上游端的多个旋流器叶片，其中所述套管和所述多个旋流器叶片的横截面共同形成一个圆顶形。所述燃烧室预混合器进一步包括位于所述上游端的上游的安装法兰，其中所述壁从所述上游端向所述安装法兰发散，且所述壁包括内壁部分和外壁部分，其中所述外壁部分在所述内壁部分的下游边缘处与所述内壁部分岔开，以界定所述燃料通道。所述燃烧通道经由设在所述外壁部分中的燃料孔将燃料输送到所述预混合通道。所述燃料孔环绕所述外壁部分周向排列。所述第二孔在所述内壁部分的所述下游边缘处环绕所述内壁部分周向排列。所述第三孔在所述内壁部分的所述下游边缘处环绕所述壁周向排列。所述第一孔环绕所述最内层管周向排列。所述中间通道从所述会聚点向下游方向收窄。

再一方面，本发明提供一种燃烧室预混合器，所述燃烧室预混合器包括环形燃烧管、经形成以界定燃料通道的环形内壁，以及经形成以界定内部的中心体，其中所述燃烧管、所述内壁和所述中心体以叠套排列，以便所述燃烧管和所述内部界定一个具有会聚上游端和下游部分的预混合通道，所述预混合通道在上游端与所述燃料通道流体连通，所述内壁和所述中心体界定一个具有上游端和发散下游部分的中间通道，所述中间通道在上游端与燃料通道和所述内部流体连通，且在相应上游端和下游部分的各自边界处与所述预混合通道流体连通；且所述燃烧室预混合器进一步包括在所述预混合通道中周向排列的多个旋流器叶片，所述多个旋流器叶片中的每一个包括沿径向尺寸从所述燃烧管向所述内壁延伸的主体，以及从所述预混合通道的开口向上游伸出的前缘。