[发明专利]用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴及其操作方法

说明书

技术领域

本发明的技术领域总体涉及旋转机械，并且更具体地，涉及涡轮发动机燃料喷嘴组件。

背景技术

至少一些已知的涡轮发动机点燃燃烧器中的燃料-空气混合物，以产生燃烧气体，通过热气路径朝向涡轮引导所产生的燃烧气体。已知的燃烧器组件包括燃料喷嘴，所述燃料喷嘴将燃料引导至燃烧器的燃烧区域。涡轮将燃烧气流的热能转化成用于使涡轮轴旋转的机械能。涡轮的输出可以用于为机械(例如，发电机、压缩机、或泵)提供动力。

这种已知的燃料喷嘴构造成能够喷射和分配特定的燃料共混物，以产生通过被限定在燃料喷嘴内的已有的喷射开口和射流的预定流速。这种已知的燃料喷嘴静态地构造并且不包括能够响应动态状况的特征，动态状况例如为变化的燃料热含量(heat content)、燃料粘度、和体积流速。如果所有者/操作者期望转换燃料，那么所有者/操作者将取消涡轮发动机的使用并且以备选喷嘴来替换喷嘴，以适应长期燃料转换。在一些燃气涡轮机燃料系统中，燃料流调节装置(例如，可调节燃料流节流阀)定位在燃料喷嘴的上游处。在一些其它的燃气涡轮机燃料系统中，安装多个燃料供给回路。两种解决方案都有利于适应燃料的立即转换。然而，这两个解决方案还增加了安装和操作相关燃料系统的成本。

发明内容

在一个方面中，提供一种用于与涡轮发动机一起使用的燃料喷嘴组件。该燃料喷嘴组件包括至少一个燃料管道，该至少一个燃料管道连接至至少一个燃料源。该燃料喷嘴组件还包括至少一个旋流器，该至少一个旋流器包括至少一个壁，该至少一个壁具有多孔部分。该至少一个壁连接至至少一个燃料管道。所述多孔部分由这样的材料形成：该材料所具有的孔隙度(porosity)有利于燃料流过其中。至少一个燃料流动路径由此被限定成通过所述至少一个壁的所述多孔部分。

在进一步的方面中，提供一种操作涡轮发动机的方法。该涡轮发动机包括至少一个燃料管道，该至少一个燃料管道连接至至少一个燃料喷嘴，该至少一个燃料喷嘴包括至少一个旋流器，该至少一个旋流器具有至少一个多孔部分。所述多孔部分覆盖所述至少一个燃料管道开口的至少一部分。多孔部分由这样的材料形成：该材料所具有的孔隙度有利于燃料流过其中。该方法包括将燃料从至少一个燃料源引导至所述至少一个燃料管道。该方法还包括引导燃料通过所述至少一个多孔部分进入燃烧器中。

在另一个方面中，提供一种燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括至少一个燃烧器和至少一个燃料喷嘴组件，该至少一个燃料喷嘴组件连接至至少一个燃烧器。该至少一个燃料喷嘴组件包括至少一个燃料管道，该至少一个燃料管道连接至至少一个燃料源。该至少一个燃料喷嘴组件还包括至少一个旋流器，该至少一个旋流器包括至少一个壁，该至少一个壁具有多孔部分。所述多孔部分由这样的材料形成：该材料所具有的孔隙度有利于燃料流过其中。该至少一个壁连接至所述至少一个燃料管道，由此将至少一个燃料流动路径限定成通过所述至少一个壁的所述多孔部分。

附图说明

当参照附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解，其中相似的附图标记在全部附图中代表相似的部分，在附图中：

图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图；

图2是可以与图1中所示的燃气涡轮发动机一起使用的燃料喷嘴组件的横截面图；

图3是可以与图2中所示的燃料喷嘴组件一起使用并且沿线3-3截取的旋流器叶片的放大横截面图；

图4是可以与图2中所示的燃料喷嘴组件一起使用的图3中所示的旋流器叶片的放大俯视图，该旋流器叶片具有示例性多孔材料的部分；以及

图5是操作图1中所示的燃气涡轮发动机的示例性方法的流程图。

除非通过其它方式指出，本说明书中所提供的附图意在示出本发明的关键的创造性特征。这些关键的创造性特征被认为能够应用于包括本发明的一个或多个实施例的范围宽广的系统中。这样一来，附图并不意在包括实施本发明所需的本领域普通技术人员已知的所有的传统特征。

具体实施方式

在下文的说明书和权利要求中，将引用多个术语，所述多个术语将被限定成具有以下意义。

除非上下文通过其它方式明确规定，否则单数形式“一个”和“所述”包括复数引用。

“任选的”或“任选地”的意思是可能发生或者可能不发生随后描述的事件或情况，并且所述描述包括事件发生的情况以及事件不发生的情况。