[发明专利]用于在燃料喷嘴中预混的系统

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及一种具有改进的燃料喷射设计的燃料喷嘴。

背景技术

燃气涡轮发动机燃烧燃料和空气的混合物以产生热燃烧气体，继而该热燃烧气体驱动一个或多个涡轮。具体而言，热燃烧气体推动涡轮叶片旋转，从而驱动轴以使一个或多个负载(例如，发电机)旋转。燃气涡轮发动机包括用以喷射燃料和空气到燃烧器中的燃料喷嘴。如认识到的那样，燃料空气混合物显著地影响发动机性能、燃料消耗，以及排放物。具体而言，液体燃料的不充分雾化或汽化、液体或气体燃料的非均匀混合，或两者，都会增加排放物，例如氮氧化合物(NOx)。不充分的雾化会产生未燃烧的燃料且会减少功率输出，或备选的是增加燃料消耗以保持相同的功率输出。

发明内容

下文概述了在范围上与初始要求得到专利保护的本发明等同的一些实施例。这些实施例并非意图限制要求得到专利保护的本发明的范围，而是仅期望这些实施例提供对本发明可能形式的简述。实际上，本发明可包含可能类似于或不同于下文所述实施例的多种形式。

根据第一实施例，一种系统包括多燃料喷嘴。多燃料喷嘴包括具有轴线的套筒(hub)、围绕套筒设置的套罩(shroud)、在套筒与套罩之间的空气流通路、在套筒与套罩之间延伸的多个导叶，以及设置在多个导叶上的多个气体燃料出口。多燃料喷嘴还包括设置在套筒和/或套罩中的至少一个上的多个液体燃料出口，其中该多个液体燃料出口相对于轴线沿径向方向定向。

根据第二实施例，一种系统包括燃料喷嘴。燃料喷嘴包括具有轴线的套筒、围绕套筒设置的套罩、在套筒与套罩之间的空气流通路、在套筒与套罩之间延伸的多个导叶，以及通向设置在多个导叶上的多个第一燃料出口的第一燃料通路。燃料喷嘴还包括通向设置在套筒和/或套罩中的至少一个上的多个第二燃料出口的第二燃料通路，其中该多个第二燃料出口设置在套筒下游端上游的一定轴向距离处。

根据第三实施例，一种系统包括多燃料喷嘴。多燃料喷嘴包括具有轴线的套筒、围绕套筒设置的套罩、在套筒与套罩之间的空气流通路、在套筒与套罩之间延伸的多个导叶，以及通向设置在多个导叶上的多个第一燃料出口的第一燃料通路。多燃料喷嘴还包括通向设置在套筒和/或套罩中的至少一个上的多个第二燃料出口的第二燃料通路，其中，第一燃料通路和第二燃料通路构造成用以使彼此不同的第一燃料和第二燃料流动，多个第二燃料出口设置在相对于多个导叶中的至少一个导叶的后缘的一定轴向距离处，该轴向距离为该至少一个导叶的轴向长度的大约0％至大约50％，且该轴向距离位于该后缘的上游或下游。

附图说明

在参照附图阅读以下详细说明时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中相似的标号代表相似的部件，其中：

图1为具有带改进的燃料喷射设计的燃料喷嘴的涡轮系统实施例的框图；

图2为如图1中所示的燃料喷嘴实施例的截面侧视图，其中燃料喷嘴具有改进的燃料喷射设计；

图3为在线3-3内截取的图2中的燃料喷嘴实施例的局部截面侧视图，示出了具有导叶的区中的燃料通路和燃料出口；

图3为在线3-3内截取的图2中的燃料喷嘴实施例的局部截面侧视图，示出了具有导叶的区中的燃料通路和燃料出口；

图5为在线5-5内截取的图4中的燃料喷嘴实施例的局部截面侧视图，示出了邻近导叶的径向燃料出口；

图6为在线5-5内截取的图4中的燃料喷嘴实施例的局部截面侧视图，示出了邻近导叶的径向燃料出口；以及

图7为沿图2和图3中的线7-7截取的燃料喷嘴实施例的截面图，示出了沿周向间隔在导叶之间的径向燃料出口。

零件清单

10    涡轮系统

12    燃料喷嘴

14    供给燃料(fuel supply)

16    燃烧器

18    涡轮

20    排气出口

22    轴

24    压缩机

26    空气进口

28    负载

38    中心体

40    多个导叶

42    套罩

43    径向间隙

44    套筒

45    轴线

46    燃料通道

47    沿周向

48    燃料通道

50    燃料通路

52    燃料通路

54    燃料出口