[发明专利]用于燃气涡轮发动机的预混合燃料喷嘴

说明书

技术领域

本文中公开的主题涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴，并且更具体地，涉及在燃料喷嘴中预混合燃料和空气。

背景技术

燃气涡轮发动机燃烧燃料和空气的混合物以生成热燃烧气体，其继而驱动一个或更多个涡轮。特别地，热燃烧气体迫使涡轮叶片旋转，从而驱动轴以使诸如发电机的一个或更多个负载旋转。燃气涡轮发动机典型地包括一个或更多个燃料喷嘴以将燃料喷入到燃烧器中。例如，燃料喷嘴可预混合燃料和空气以将燃料-空气混合物喷入到燃烧器中。混合的程度可充分影响燃烧过程，并且如果混合不充分，则可导致更多的排放物。不幸的是，燃料在燃料喷嘴内到空气中的分配可由于各种设计限制而是不均匀的。

发明内容

在下面概括在范围方面与最初要求权利的本发明相称的某些实施例。这些实施例不意图限制要求权利的本发明的范围，而是这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可包含可与在下面陈述的实施例相似或不同的各种形式。

在第一实施例中，系统包括涡轮燃料喷嘴，其具有带有轴线的轮毂(hub)、沿着轴线围绕轮毂的护罩、在轮毂与护罩之间的空气流动通路和燃料流动通路。涡轮燃料喷嘴还包括相对于轴线沿径向方向在轮毂与护罩之间延伸的涡旋静叶(vane)。涡旋静叶包括联接于燃料流动通路的燃料入口、从燃料入口延伸的燃料室和从燃料室延伸到空气流动通路的多个燃料出口。多个燃料出口定位在位于沿着燃料室的上游边缘的上游点下游的、燃料室的轴向长度的至少大约2/3的轴向距离处。

在第二实施例中，系统包括燃料喷嘴。燃料喷嘴包括轮毂、绕着轮毂布置的护罩、在轮毂与护罩之间的空气流动通路和沿着轮毂布置的燃料流动通路。燃料喷嘴还包括布置在轮毂与护罩之间的涡旋静叶。涡旋静叶包括沿着轮毂的燃料入口、在轮毂与护罩之间延伸的燃料室和在轮毂与护罩之间的多个燃料出口。多个燃料出口从在燃料室中的回流区域的最小压力点至少偏移最小距离，并且该最小距离构造成提高通过多个燃料出口的燃料流的均匀性。

在第三实施例中，系统包括燃料喷嘴涡旋静叶。燃料喷嘴涡旋静叶包括具有相对于空气流动通路的前缘和后缘的外部。燃料喷嘴涡旋静叶还包括具有面向前缘的上游边缘和面向后缘的下游边缘的内部燃料室。燃料喷嘴涡旋静叶还包括与上游边缘相邻的、进入内部燃料室的燃料入口和从内部燃料室延伸到外部的多个燃料出口。多个燃料出口定位在位于沿着燃料室的上游边缘的上游点下游的、内部燃料室的长度的至少大约2/3的距离处。

附图说明

当参照附图阅读下列详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中，同样的符号在所有附图中表示同样的部件，其中：

图1是具有由燃料喷嘴组件改进的空气-燃料混合的涡轮系统的实施例的方框图；

图2是具有多个涡旋静叶的燃料喷嘴组件的实施例的截面侧视图，该多个涡旋静叶构造成提供改进的空气-燃料混合；

图3是在图2的线3-3内截取的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了在相对于在涡旋静叶的内燃料室内的径向中心线的偏移位置处的多个燃料出口；

图4是图3的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了涡旋静叶的相对于在内燃料室内的燃料出口的静压分布；

图5是在图2的线3-3内截取的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有锥形上游边缘的涡旋静叶的内燃料室；

图6是图5的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了涡旋静叶的相对于在内燃料室内的燃料出口的静压分布；

图7是图5的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有沿径向方向的变化直径的燃料出口；

图8是图5的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有交错配置的燃料出口；

图9是图5的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有椭圆形状的燃料出口；

图10是在图2的线3-3内截取的涡旋静叶的实施例的截面侧视图，其示出了具有弯曲上游边缘和多排燃料出口涡旋静叶的内燃料室；

图11是图5和图6的涡旋静叶的实施例的俯视透视图；并且

图12是沿线12-12截取的图11的涡旋静叶的实施例的俯视截面图。

部件列表

10  涡轮系统

14  燃料

16  燃烧器

18  涡轮

20  排放出口

22  轴

24  压缩机

26  空气

28  负载

30  燃料喷嘴组件

32    涡旋静叶