[实用新型]燃气涡轮发动机中的燃料喷射组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃气涡轮发动机，确切地说，涉及一种置于燃烧系统中的主燃料喷嘴下游的燃料喷射器。

背景技术

目前存在用于燃气涡轮发动机中的分级燃烧的多种设计，但是多数是由多个管道和接口组成的复杂组件。用于燃气涡轮发动机中的一种分级燃烧通常称为“延迟贫油喷射”。在这种类型的分级燃烧中，延迟贫油燃料喷射器位于主燃料喷嘴的下游。所属领域中的普通技术人员将认识到，在此下游位置燃烧燃料/空气混合物可以用于提高NO_X的性能。NO_X（即氮氧化物）是燃烧传统烃类燃料的燃气涡轮发动机所产生的一种主要的不良空气污染排放物。延迟贫油喷射还可以用作空气旁路，以便用于改进“下降”或低负载操作期间的一氧化碳（即CO）排放。应认识到，延迟贫油喷射系统可以提供其他操作优势。

传统的延迟贫油喷射组件十分昂贵，且新增燃气涡轮机单元并改进现有单元的成本高昂。其中一个原因在于传统延迟贫油喷射系统十分复杂，尤其是与燃料和空气输送相关的系统。与这些复杂系统相关的许多零件必须设计成能够承受涡轮机环境的极端热负载和机械负载，致使制造和安装成本大幅提高。即使如此，对于传统的延迟贫油喷射组件而言，燃料泄漏到压缩机排出段内的风险仍然很高，导致自动点火和安全问题。

此外，传统的延迟贫油喷射器在提供充分混合燃料/空气混合物以在燃烧室内燃烧方面的性能很低。此外，传统设计无法有效地使用从燃烧器内形成的流动环带提供的空气。

因此，需要改进延迟贫油喷射系统和部件，尤其是需要降低系统的复杂性、缩短装配时间并降低制造成本，同时还需要有效地执行并充分利用流过此涡轮机区域的空气供应。此外，此类喷射系统应限制穿过燃烧器内的流动环带的通道内的流体逆流情况，从而限制火焰稳定的发生。

发明内容

因此，本实用新型描述了一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器内的燃料喷射系统中的组件。所述燃烧器可以包括径向内壁，所述径向内壁限定位于主燃料喷嘴下游的主燃烧室，以及径向外壁，所述径向外壁围绕所述径向内壁，从而在两者之间形成流动环带。所述燃料喷射组件可以进一步包括：形成为穿过所述径向外壁的第一口；形成为穿过所述径向内壁的第二口；形成为围绕所述第一口的腔室，所述腔室包括位于所述径向外壁的外表面外侧的体积；管，所述管包括位于所述第一口内的第一端以及位于所述第二口内的第二端，其中在所述第一端处，其中所述管的大小小于所述第一口，以便限定穿过其中的两个通道：被限定为围绕所述管的外部的第一通道；以及被限定为穿过所述管的内部的第二通道；以及置于所述第一通道内的燃料出口。在参考附图和随附权利要求书阅读以下对优选实施例的详细说明后，将清楚地了解本实用新型的这些和其他特征。

其中，所述管的所述第一端的边缘延伸到恰好位于所述第一口的平面外侧的位置。所述管的所述第一端的截面形状大致呈圆形；以及其中所述第一口的截面形状大致呈圆形。

其中，所述腔室由腔室壁限定，所述腔室壁从所述径向外壁的所述外表面上的轨迹向外侧延伸。所述腔室壁包括圆顶形状；以及

其中，所述管的所述第一端和所述第一口配置用于使所述第二通道的截面流动区域约为所述第一通道的截面流动区域的5到8倍。所述腔室壁向外侧延伸并逐渐向腔室顶板变细，所述腔室顶板限定所述腔室的外侧边界；其中所述腔室顶板包括内侧延伸流动导轨，所述流动导轨具有大体与所述管的中心轴对齐的中心轴；其中所述流动导轨包括向远端变细的圆形截面形状；以及其中所述流动导轨配置用于使所述远端包括位于所述第一口的平面内侧的位置。

所述腔室壁的所述轨迹包括大致呈圆形的形状；其中所述腔室壁的所述轨迹、所述管的所述第一端以及所述第一口各自包括类似的大致呈圆形形状；以及其中所述腔室壁的所述轨迹、所述管的所述第一端以及所述第一口各自包括共心布置。

其中，在所述第一端与所述第二端之间，所述管包括文氏管段。所述文氏管段包括会聚段，随着所述文氏管段向内侧延伸，所述会聚段向喉部会聚；其中随着所述文氏管段从所述喉部进一步向内侧延伸，所述文氏管段包括发散段。所述文氏管段配置用于使所述喉部的平面位于所述第一口的平面附近。