[发明专利]包括优先喷射装置的涡轮机及相应的喷射方法

说明书

本发明大体上涉及将燃油喷射进涡轮机的燃烧室中，更具体地涉及对燃油的优先喷射进行调节的装置和方法。本发明的应用领域尤其为工业涡轮机和航空涡轮机。

本发明涉及涡轮机，在该涡轮机中，气体发生器的轴尤其被穿过燃烧室的气体驱动，在燃烧室中，燃油喷射借助喷射装置实现。更具体地，本发明涉及涡轮机，该涡轮机装备有燃烧室，燃烧室中的燃油喷射装置，以及将燃油供应给燃油喷射装置的供应装置。

文件US6857272公开了一个优先供应系统。该优先供应系统基于取决于燃油流量的预定工作范围运行，其中优先喷射被开启或不被开启。

但是，这种系统的缺点是其在不必要被启用的工作条件下依然能够被启用。实际上，存在低燃油流量的稳态工作条件，它们没有熄火的风险，其中优先供应被开启，尽管这并不是必要的。在这种情况下，形成热拖尾，在某些极端情况下，这可能使涡轮环变成椭圆形。

本发明的目的是提出涡轮机，以及调节燃油喷射的方法，在该方法中，燃烧室中燃油的燃烧保持为不被涡轮机的剧烈速度变化而极大地影响，同时避免热尾的形成。

该目的通过如下事实而实现：涡轮机进一步包括对供应装置的燃油流量的瞬间变化进行确定的装置，根据供应装置的燃油流量的瞬间变化对喷射装置的燃油流量进行调节的调节装置，该瞬间变化由确定装置来确定。

“瞬间变化”的意思是在非常短的时间，例如二分之一秒（0.5s）或更少，或大约四分之一秒（0.25s）或更少之内的变化。为确定燃烧室中所需要的燃油流量，调节装置尤其使用供应装置的燃油流量的瞬间变化作为参数。该变化代表涡轮机的工作条件。因此，通过喷射装置送入燃烧室中的燃油的流量根据供应装置的燃油流量的瞬间变化来调节，即，根据涡轮机的工作条件的变化来调节。

我们应当注意到，如果供应装置的瞬间燃油流量增加，供应装置的燃油流量的瞬间变化为正。相反，如果供应装置的瞬间燃油流量减少，供应装置的燃油流量的瞬间变化为负。因此，供应装置的燃油流量的瞬间变化在加速过程中为正，在减速过程中则为负。

例如，如果瞬间变化大，不管其是正还是负，则调节装置对喷射装置的燃油流量进行调节。因此，能够确保燃烧室中喷射装置的最小燃油流量，其维持燃烧。换句话说，当确定装置确定强烈瞬间变化，尤其是供应装置的流量降低时，调节装置可以确保燃烧室中喷射装置的最小燃油流量，以避免燃烧室中燃油的燃烧熄灭。

通过根据供应装置的流量的变化对燃油的喷射进行调节，诸如现有技术中所遭遇的热拖尾的形成得以避免，同时防止燃烧熄灭的风险。实际上，发明人注意到，相对于（喷射装置的供应装置的）实际燃油流量，供应装置的燃油流量的变化是与燃烧熄灭风险更加相关的参数。

优选地，喷射装置包括喷射缓冲器（ramp），该喷射缓冲器包括至少一个优先喷射器和至少一个主喷射器。

优选地，如果供应装置的燃油流量的瞬间变化的值变得小于预定阈值，调节装置允许优先喷射器的燃油流量相对于主喷射器的燃油流量而增加。

包括所谓一个主喷射器（或一组喷射器）和一个所谓优先喷射器（或一组喷射器）的喷射缓冲器确保将燃油喷射进燃烧室中。在正常工作条件下，喷射由主喷射器和优先喷射器确保。优选地，在正常工作条件下，优先喷射器的燃油流量基本上等于主喷射器的流量。也就是说，当存在若干优先和/或主喷射器时，在正常工作条件下，每个优先喷射器的流量优选等于每个主喷射器的流量。

“正常工作条件”指的是当供应装置的燃油流量轻微变化或根据瞬变而变化时的工作条件，所述瞬变不具有使燃烧室中燃油的燃烧熄灭的风险。当涡轮机在异常工作条件下运行时，例如，供应装置的燃油流量突然变化时，存在燃烧熄灭的风险。例如，这种熄灭的风险在紧急刹车（也称为“急停”）期间发生，该紧急刹车包括使直升机采取机头向上的姿态。在该瞬变的过程中，转子不再从涡轮机获取动力，并且供应装置的燃油流量非常快速地减少，直到其在不到0.5s或者更少的时间内达到准零值，这取决于机器的调节装置对突然动作的反应性能。接下来，根据本发明，在异常工作条件下，优先喷射器的流量相对于主喷射器的流量增加，以避免喷射中断，或燃油喷射流量非常突然地减小以及燃烧室中燃烧熄灭。更具体地，当供应装置的燃油流量的瞬间变化的值小于预定阈值时，喷射通过优先喷射器以优先的方式得到保证，即，优先喷射器的燃油流量相对于主喷射器的流量增加。因此，如果在正常工作条件下，优先喷射器的流量等于主喷射器的流量，可以理解的是，在异常工作条件下，优先喷射器的流量则大于主喷射器的流量。