[发明专利]用于燃料喷嘴中的燃料喷射的系统

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及带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与空气的混合物而产生热燃烧气体，热燃烧气体继而驱动一个或更多涡轮。特定而言，热燃烧气体迫使涡轮叶片旋转，由此驱动轴而使一个或更多负载(例如发电机)旋转。燃气涡轮发动机包括燃料喷嘴以将燃料和空气喷射到燃烧器中。如所了解的，燃料空气混合物显著地影响发动机性能、燃料消耗和排放。特定而言，燃料与空气的不均匀混合可增加排放，例如氮氧化物(NO_x)。而且，在一些燃料喷嘴中，燃料可经由位于导叶上的燃料出口喷射，导叶设置在燃料喷嘴内。然而，导叶上用于燃料喷射的有限空间可引起不良的火焰稳定裕度和燃料分布。

发明内容

下面概括在范围上与原始要求保护的发明相称的某些实施例。这些实施例并不意图限制要求保护的发明的范围，而是，这些实施例仅仅意图提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可涵盖可与以下阐述的实施例类似或不同的各种形式。

根据第一实施例，一种系统包括燃料喷嘴。该燃料喷嘴包括毂部、围绕毂部设置的护罩、毂部与护罩之间的空气流路径、设置在毂部上的多个第一燃料出口、以及在多个第一燃料出口下游设置在空气流路径中的多个旋流导叶(swirl vane)。

根据第二实施例，一种系统包括燃料喷嘴。该燃料喷嘴包括毂部、围绕毂部设置的护罩、毂部与护罩之间的空气流路径、以及设置在空气流路径中的旋流机构。该燃料喷嘴还包括第一燃料路径，其通往在旋流机构上游导入空气流路径中的多个第一燃料出口。该燃料喷嘴还包括第二燃料路径，其通往导入空气流路径中的多个第二燃料出口，其中，多个第二燃料出口在多个第一燃料出口的下游，并且第一燃料路径和第二燃料路径构造成分别向多个第一和第二出口供应独立受控的燃料量。

根据第三实施例，一种系统包括燃料喷嘴。该燃料喷嘴包括毂部、围绕毂部设置的护罩、毂部与护罩之间的空气流路径、沿空气流路径设置的会聚-发散几何结构、沿会聚-发散几何结构导入空气流路径中的多个第一燃料出口、以及在距会聚-发散几何结构的轴向偏离距离处导入空气流路径中的多个第二燃料出口。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，全部附图中相同的符号代表相同的部分，其中：

图1是具有带有改进的燃料喷射设计的燃料喷嘴的涡轮系统的一实施例的框图；

图2是如图1中所示的燃料喷嘴的一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(例如被动控制)；

图3是如图1中所示的燃料喷嘴的一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(例如主动控制)；

图4是图2的燃料喷嘴的一实施例在线4-4内截取的局部截面侧视图，示出了多个燃料出口；

图5是图2的燃料喷嘴的一实施例在线4-4内截取的局部截面侧视图，示出了成角度的燃料出口；

图6是图2的燃料喷嘴的一实施例沿线6-6截取的截面图，示出了多个燃料出口；

图7是图2的燃料喷嘴的一实施例沿线6-6截取的截面图，示出了用于引发旋流的燃料喷射的多个成角度的燃料出口；以及

图8是图2的燃料喷嘴的一实施例在线4-4内截取的局部截面图，示出了带有燃料出口的会聚-平直-发散几何结构。

附图标记：

10 涡轮系统

11 旋流机构

12 燃料喷嘴

13 毂部(hub)

14 燃料供应

15 会聚-发散几何结构

16 燃烧器

17 护罩

18 涡轮

20 排气出口

22 轴

24 压缩机

26 进气口

28 负载

38 中心体部

42 轴线

46 径向间隙

48 多个导叶

50 方向

52 方向

54 周向

56 燃料通路

58 控制器

60 阀

62 燃料供应

64 公共燃料通路

66 多个第一燃料出口

68 多个第二燃料出口

70 箭头

72 箭头

74 空气流路径

76 会聚部分

77 轴向