[发明专利]涡轮发动机和用于使空气在涡轮发动机中流动的方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气涡轮。更具体地，该主题涉及燃气涡轮定子构件的组件。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，燃烧器将燃料或空气燃料混合物的化学能转化为热能。热能被流体(常常为来自压缩机的空气)传递到涡轮，在这里热能被转化为机械能。在低负载或减小负载条件期间，希望减少到涡轮发动机的燃料流以减少消耗。然而，在一些情况下，供应到燃烧器的燃料的量可能受恒定的氧气流的限制，其中需要一定量的燃料以便能够在燃烧器中进行清洁燃烧。

发明内容

根据本发明的一个方面，燃气涡轮发动机包括燃烧器、置于燃烧器的端部中的燃料喷嘴、以及构造成接收来自压缩机排放壳体的空气流的通道，其中通道将空气流导向至喷嘴下游的室中，其中室压力低于压缩机排放壳体压力。燃气涡轮发动机还包括流量控制装置，其构造成控制从压缩机排放壳体进入通道的空气流。

根据本发明的另一个方面，一种用于在涡轮发动机中使空气流动的方法包括在通道中接收来自压缩机排放壳体的空气和将空气从通道导向至燃烧室中的燃烧区域下游的燃烧室中。该方法还包括基于涡轮的操作条件而控制进入燃烧室的空气流。

根据结合附图的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。

附图说明

在说明书的总结部分处的权利要求中特别地指明和清楚地要求保护了被视为本发明的主题。从结合附图的以下详细描述，本发明的前述和其它特征和优点将显而易见，在附图中：

图1是燃气涡轮系统的实施例的示意图；

图2是另一个示例性燃气涡轮发动机的一部分的示意图；

图3是示例性燃烧器的详细侧剖视图；以及

图4是另一个示例性燃烧器的详细侧剖视图。

详细描述参照附图以举例的方式解释了本发明的实施例连同优点和特征。

具体实施方式

图1是燃气涡轮系统100的实施例的示意图。系统100包括压缩机102、燃烧器104、涡轮106、轴108和燃料喷嘴110。在一个实施例中，系统100可包括多个压缩机102、燃烧器104、涡轮106、轴108和燃料喷嘴110。压缩机102和涡轮106通过轴108联接。轴108可以是单个轴或联接到一起以形成轴108的多个轴段。

在一方面，燃烧器104使用诸如天然气或富氢合成气的液体和/或气体燃料来运行发动机。例如，燃料喷嘴110与空气源和燃料源112流体连通。燃料喷嘴110形成空气燃料混合物，并且将空气燃料混合物排放入燃烧器104，从而引起燃烧，该燃烧加热加压气体。燃烧器104将热的加压排气通过过渡件导向至涡轮喷嘴(或“第一级喷嘴”)中，并且然后导向至涡轮动叶，从而造成涡轮106旋转。涡轮106的旋转使轴108旋转，从而在空气流入压缩机102时压缩空气。

在一个实施例中，由燃料喷嘴110接收的空气是从压缩机102接收的压缩空气的一部分。在减小负载条件期间，例如在非峰值需求期间，可能希望减少来自燃料源112的燃料流。为了达到各种排放物和效率目标，基于涡轮操作条件而调整供应至燃料喷嘴110的空气的量。下文参照图2至图4讨论的布置提供了供应至喷嘴的可变空气流，从而能够在减小负载条件期间减少燃料流。

如本文所用地，“下游”和“上游”是指示相对于通过涡轮的工作流体的流动的方向的术语。因此，术语“下游”是指大体对应于工作流体流的方向的方向，并且术语“上游”大体是指与工作流体流的方向对立的方向。术语“径向”是指垂直于轴线或中心线的移动或位置。该术语可可用于描述相对于轴线处于不同径向位置的构件。在这种情况下，如果第一构件位于比第二构件更靠近轴线处，则在本文中可以表述为第一构件在第二构件的“径向向内”处。另一方面，如果第一构件位于比第二构件更远离轴线处，则在本文中可以表述为第一构件在第二构件的“径向向外”处或“外侧”。术语“轴向”是指平行于轴线的移动或位置。最后，术语“周向”是指围绕轴线的移动或位置。虽然下面的讨论主要集中在燃气涡轮上，但所讨论的概念不限于燃气涡轮，并且可以应用于其它旋转机械，包括蒸汽涡轮。