CN102901123A - 用于调节进入多喷嘴组件中的空气流的*** - Google Patents

用于调节进入多喷嘴组件中的空气流的*** Download PDF

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CN102901123A CN2012102629061A CN201210262906A CN102901123A CN 102901123 A CN102901123 A CN 102901123A CN 2012102629061 A CN2012102629061 A CN 2012102629061A CN 201210262906 A CN201210262906 A CN 201210262906A CN 102901123 A CN102901123 A CN 102901123A
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J.T.斯图尔特
J.D.贝里
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Abstract

本发明涉及用于调节进入多喷嘴组件中的空气流的***。一种***包括涡轮燃料喷嘴组件。涡轮燃料喷嘴组件包括包含第一空气入口的第一燃料喷嘴和包含第二空气入口的第二燃料喷嘴。涡轮燃料喷嘴组件还包括设置在第一燃料喷嘴的第一空气入口附近的第一入口流调节器，其中，第一空气入口流调节器仅部分地围绕第一燃料喷嘴而延伸。涡轮燃料喷嘴组件进一步包括设置在第二燃料喷嘴的第二空气入口附近的第二入口流调节器，其中，第二空气入口流调节器仅部分地围绕第二燃料喷嘴而延伸，并且第二入口流调节器与第一入口流调节器分开。

Description

用于调节进入多喷嘴组件中的空气流的***
技术领域
本文公开的主题涉及燃气轮机发动机，并且更具体而言，涉及用于调节进入多喷嘴组件中的空气流的***。
背景技术
燃料-空气混合会影响多种发动机(诸如燃气轮机发动机)中的发动机性能和排放。例如，燃气轮机发动机可采用一个或多个燃料喷嘴来吸入空气和燃料，以有利于燃烧器中的燃料-空气混合。另外，这些燃料喷嘴中的各个可包括用于燃料-空气混合的多个管。燃料喷嘴可位于燃烧器的首端部分中，并且可构造成吸入待与燃料流混合的空气流。可惜的是，空气可能不会均匀地分配到各个燃料喷嘴内的各个管，从而，影响总的发动机性能、排放和拢焰裕度。
发明内容
下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意图限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面阐述的实施例的多种形式。
根据第一个实施例，一种***包括涡轮燃料喷嘴组件。该涡轮燃料喷嘴组件包括包含第一空气入口的第一燃料喷嘴和包含第二空气入口的第二燃料喷嘴。涡轮燃料喷嘴组件还包括设置在第一燃料喷嘴的第一空气入口附近的第一入口流调节器，其中，第一空气入口流调节器仅部分地围绕第一燃料喷嘴而延伸。涡轮燃料喷嘴组件进一步包括设置在第二燃料喷嘴的第二空气入口附近的第二入口流调节器，其中，第二空气入口流调节器仅部分地围绕第二燃料喷嘴而延伸，并且第二入口流调节器与第一入口流调节器分开。
根据第二个实施例，一种***包括多喷嘴组件的第一燃料喷嘴节段，其中，第一燃料喷嘴节段包括第一空气入口、第一多个空气-燃料预混合管，以及从第一空气入口延伸到第一多个空气-燃料预混合管的第一空气通道。该***还包括设置在第一燃料喷嘴节段的第一空气入口附近的第一入口流调节器，其中，第一入口流调节器仅部分地围绕第一燃料喷嘴节段而延伸，并且第一入口流调节器从第一燃料喷嘴节段的外部的进气方向朝第一多个空气-燃料预混合管使空气流转向到第一燃料喷嘴节段的内部的下游方向。
根据第三个实施例，一种***包括构造成安装在多喷嘴组件的第一燃料喷嘴节段的第一空气入口附近的第一入口流调节器，其中，第一入口流调节器构造成仅部分地围绕第一燃料喷嘴节段而延伸，并且第一入口流调节器构造成使空气流从第一燃料喷嘴节段的外部的进气方向转向到第一燃料喷嘴节段的内部的下游方向。
附图说明
当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：
图1是具有燃料喷嘴组件的涡轮***的实施例的框图，该燃料喷嘴组件具有用以在各个燃料喷嘴内均匀地分配空气流的特征；
图2是图1的燃烧器的实施例的局部横截面侧视图，其示出了具有多个燃料喷嘴的燃料喷嘴组件；
图3是具有图2的多个燃料喷嘴的燃料喷嘴组件的实施例的沿着线3-3得到的正面平面图，其示出了与入口流调节器相关联的各个外部燃料喷嘴；
图4是具有图3的相关联的入口流调节器的外部燃料喷嘴的实施例的透视图；
图5是具有图3的相关联的入口流调节器的外部燃料喷嘴的实施例的沿着线5-5得到的横截面图；
图6是具有图3和4的相关联的入口流调节器的外部燃料喷嘴的实施例的沿着线6-6得到的横截面图；
图7是图3-6的入口流调节器的实施例的透视图；以及
图8是图7的入口流调节器的实施例的侧视图。
列表部件：
10　涡轮***
12　燃料喷嘴
14　燃料供应
16　燃烧器
18　涡轮
20　排气出口
22　轴
24　压缩机
26　空气进口
28　负载
30　箭头
32　叉
38　流动套管
39　燃料喷嘴组件
40　端盖
42　外部燃料喷嘴
44　外部燃料喷嘴
46　中心燃料喷嘴
48　燃料导管
50　上游端部分
52　下游端部分
54　中心轴线
56　燃料室
58　多个管
60　出口端口
62　空气入口
64　入口流调节器
66　多个导叶
68　箭头
70　空气入口
72　上游空气流径
74　轴向方向
76　箭头
78　轴向方向
80　内部流径
82　下游空气流径
84　燃料流径
86　燃烧区
96　外部燃料喷嘴
98　中心燃料喷嘴
102　非圆形周边
104　侧部
106　侧部
108　侧部
110　侧部
112　径向方向
114　第一部分
116　第二部分
118　圆形周边
120　圆形喷嘴区域
122　周边
124　中心部分
126　分段式入口流调节器
135　中间部分
136　凸缘
138　开口
140　安装基部
142　导叶支承件
144　自由端部分
146　钟形口特征
148　槽口
158　部分
160　总跨度
162　空气流空间
163　外部边缘
164　尖部
166　箭头
168　箭头
170　空气流
180　进气方向
182　导叶
184　导叶
186　导叶
187　径向方向
188　空气流
189　角度
190　空气流
191　后缘
192　中心部分
194　空气流
204　顶部部分
206　底部部分
208　延伸部
210　延伸部
212　延伸部
214　延伸部
216　延伸部
218　槽口
220　压力侧
222　吸力侧。
具体实施方式
下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，可能不会在说明书中对实际实现的所有特征进行描述。应当理解，当例如在任何工程或设计项目中开发任何这种实际实现时，必须作出许多对实现而言专有的决定来实现开发者的具体目标，例如符合与***有关及与商业有关的约束，开发人员的具体目标可根据不同的实现彼此有所改变。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但尽管如此，对受益于本公开的普通技术人员来说，这种开发工作将是设计、生产和制造的例行任务。
当介绍本发明的各实施例的元件时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”意图表示存在一个或多个该元件。用语“包括”、“包含”和“具有”意图为包括性的，并且表示除了列出的元件之外，可存在另外的元件。
公开的实施例涉及这样的***，即，其用于对进入燃气轮机发动机中的多喷嘴组件的各个燃料喷嘴中的空气流进行转向、导引和调节，从而在各个燃料喷嘴内均匀地分配空气流，以改进空气-燃料混合和燃烧。例如，多喷嘴组件可包括各自具有空气入口的多个燃料喷嘴，空气入口具有入口流调节器。如下面论述的那样，各个空气入口和相关联的空气入口流调节器仅部分地围绕其相应的燃料喷嘴而延伸，而不是完全环绕燃料喷嘴。另外，入口流调节器彼此分开。在某些实施例中，多喷嘴组件可为具有多个扇形燃料喷嘴(例如燃料喷嘴节段)的分段式燃料喷嘴组件，扇形燃料喷嘴像拼板(例如圆的扇形)一样配合在一起，其中，各个燃料喷嘴节段包括入口流调节器(例如入口流调节器节段)。入口流调节器节段可共同限定围绕分段式燃料喷嘴组件的周边(例如限定圆形喷嘴区域的圆形周边)而延伸的分段式入口流调节器。在一些实施例中，入口流调节器可移除地联接到支承多喷嘴组件(例如分段式燃料喷嘴组件)的端盖上。在其它实施例中，入口流调节器可移除地联接到它们的相应的燃料喷嘴(例如燃料喷嘴节段)的凸缘上。入口流调节器可将空气流从它们的相应的燃料喷嘴的外部的进气方向导引到或转向到它们的相应的燃料喷嘴的内部的下游方向，从而将空气流导引向各个燃料喷嘴内的多个空气-燃料预混合管。各个入口流调节器可包括构造成使空气流从进气方向转向到下游方向的多个导叶，其中，多个导叶中的至少两个包括相对于彼此不同的转向角。另外，各个导叶可跨越相应的燃料喷嘴的空气入口的仅一部分，以在空气入口和各个导叶的相对的尖部之间提供空气流空间。另外，各个入口流调节器可包括联接到多个导叶中的各个的吸力侧上的导叶支承件，其中，导叶支承件从安装基部延伸到自由端部分，该自由端部分能够相对于其相应的燃料喷嘴自由移动(例如以使得能够进行热膨胀)。这些***设计成将空气流均匀地分配到各个燃料喷嘴内的各个空气-燃料预混合管，以改进总的发动机性能，以及减少排放和拢焰的可能性。
图1是具有喷嘴组件的涡轮***10的实施例的框图，喷嘴组件具有用以在各个燃料喷嘴12内均匀地分配空气流的特征。如下面详细地描述的那样，公开的涡轮***10(例如燃气轮机发动机)可采用具有多个扇形燃料喷嘴12(例如燃料喷嘴节段)的分段式燃料喷嘴组件(例如多喷嘴组件)，扇形燃料喷嘴12构造成改进总的发动机性能，以及减少排放和拢焰的可能性。例如，各个扇形燃料喷嘴12可包括仅部分地围绕扇形燃料喷嘴而延伸的单独的入口流调节器(例如节段)，其中，多个入口流调节器节段共同限定围绕分段式燃料喷嘴组件的外周边而延伸的分段式入口流调节器。各个入口流调节器节段构造成将空气均匀地分配到其相应的扇形燃料喷嘴12内的空气-燃料预混合管，以改进总的发动机性能，以及减少排放。
涡轮***10可使用液体燃料或气体燃料，诸如天然气和/或富含氢的合成气体，以驱动涡轮***10。如所描绘的那样，燃料喷嘴12吸入燃料供应14，混合燃料与空气，并且以适于最佳燃烧、排放、燃料消耗和功率输出的比率将燃料-空气混合物分配到燃烧器16中。涡轮***10可包括位于一个或多个燃烧器16的内部的燃料喷嘴12。燃料-空气混合物在燃烧器16内的室中燃烧，从而产生热的加压排气。燃烧器16通过涡轮18而将排气引导向排气出口20。随着排气传送通过涡轮18，气体迫使涡轮叶片沿着涡轮***10的轴线旋转轴22。如所示出的那样，轴22可连接到涡轮***10的各种构件上，包括压缩机24。压缩机24还包括联接到轴22上的叶片。随着轴22旋转，压缩机24内的叶片也旋转，从而压缩从空气进口26通过压缩机24且进入燃料喷嘴12和/或燃烧器16中的空气。轴22还可连接到负载28上，负载28可为运载工具或固定式负载，诸如例如动力装置中的发电机或航空器上的推进器。负载28可包括能够被涡轮***10的旋转输出提供动力的任何适当的装置。
图2是具有多个扇形燃料喷嘴12的、图1的燃烧器16的实施例的横截面侧视图。如图例所指示的那样，箭头74和78指示轴向轴线或方向，箭头30指示径向轴线或方向，而叉32指示周向轴线或方向。燃烧器16包括外壳或流动套管38、燃料喷嘴组件39(例如多喷嘴组件)和端盖40。多个扇形燃料喷嘴12(例如外部燃料喷嘴42和44)和中心燃料喷嘴46安装在燃烧器16内。各个扇形燃料喷嘴12包括从上游端部分50延伸到喷嘴12的下游端部分52的燃料导管48。在某些实施例中，外部燃料喷嘴42和44可各自包括不止一个燃料导管48(例如两个燃料导管)。如所示出的那样，各个外部燃料喷嘴42和44的一个或多个燃料导管48沿径向相对于各个燃料喷嘴42和44的中心轴线54有偏移。在某些实施例中，各个外部燃料喷嘴42和44的一个或多个燃料导管48可沿着各个燃料喷嘴42和44的中心轴线54延伸。各个外部燃料喷嘴42和44包括联接到燃料导管48上的燃料室56和多个管58(例如空气-燃料预混合管)，它们两者均在下游端部分52附近。如所示出的那样，中心燃料喷嘴46不包括多个管58，而是改为包括用于燃料的多个出口端口60。在其它实施例中，中心燃料喷嘴46在结构上可类似于其它燃料喷嘴42和44。
各个燃料喷嘴42和44包括空气入口62。另外，各个燃料喷嘴42和44与设置在各个空气入口62附近的入口流调节器64相关联。如下面更加详细地描述的那样，各个入口流调节器64构造成将空气均匀地分配到各个燃料喷嘴42和44内的所有管58，以改进空气-燃料混合，改进燃烧，减少排放，以及降低拢焰的可能性。如所示出的那样，各个入口流调节器64仅部分地围绕各个扇形燃料喷嘴12而延伸，而非完全环绕扇形燃料喷嘴12。例如，如所示出的那样，各个入口流调节器64包括多个导叶66。如所示出的那样，导叶66可位于各个扇形燃料喷嘴12的一侧(例如最外侧)上。导叶66可角度设置成改变沿径向穿透到各个扇形燃料喷嘴12中的空气流。具体而言，多个导叶66中的各个导叶66可特别地将空气流分配到不同的径向深度，使得总的空气流更加均匀。在某些实施例中，多个导叶66中的至少两个导叶66可包括相对于彼此不同的转向角。在一些实施例中，入口流调节器64可以可移除地联接到支承燃料喷嘴组件39的端盖40上。备选地，入口流调节器64可以可移除地联接到相应的燃料喷嘴42和44的凸缘上。
空气(例如压缩空气)通过一个或多个空气入口70而进入流动套管38，如箭头68大体指示的那样，并且沿朝向端盖40的轴向方向74遵从上游空气流径72。空气遇到各个外部燃料喷嘴42和44的入口流调节器64。如箭头76大体指示的那样，各个入口流调节器64从其相应的燃料喷嘴42和44的外部的进气方向(例如轴向方向74)朝多个预混合管58将空气流转向到或导引到相应的燃料喷嘴42和44的内部的下游方向(例如轴向方向78)。具体而言，在进入各个燃料喷嘴42和44之后，空气流到内部流径80中，并且沿着下游空气流径82(例如空气通道)前进，下游空气流径82从空气入口72沿轴向方向78延伸通过各个燃料喷嘴42和44的多个管58，其中，空气在离开燃料喷嘴42和44之前与燃料混合。
燃料沿轴向方向78沿着燃料流径84通过各个燃料导管48流向各个燃料喷嘴42和44的下游端部分52。燃料通过多个出口端口60离开中心燃料喷嘴46而进入燃烧区86中。至于外部燃料喷嘴42和44，来自燃料流径84的燃料进入各个外部燃料喷嘴42和44的燃料室48，并且在多个管58内与空气混合。外部燃料喷嘴42和44以适于改进最佳燃烧、排放、燃料消耗和功率输出的比率将空气-燃料混合物喷射到燃烧区86中。公开的实施例采用入口流调节器64来提供将空气均匀地分配到外部燃料喷嘴42和44内的各个管58。因此，空气的均匀分配可降低拢焰或逆燃的可能性，减少排放，以及改进总的发动机性能。
图3是具有图2的多个扇形燃料喷嘴12的喷嘴组件39的实施例的沿着线3-3得到的正面平面图，其示出了与入口流调节器64相关联的各个外部燃料喷嘴96。如图例所指示的那样，叉94指示轴向轴线或方向，箭头30指示径向轴线或方向，并且箭头32指示周向轴线或方向。在示出的实施例中，喷嘴组件39是由扇形燃料喷嘴12(例如燃料喷嘴节段)组成的分段式燃料喷嘴组件39，扇形燃料喷嘴12像拼板块一样配合在一起。换句话说，扇形燃料喷嘴12可沿着它们的周边的大部分紧密地配合在一起。可惜的是，组件39的分段式设计可限制空气进入整个组件39的外周边118，外周边118仅是各个扇形燃料喷嘴12的周边102的一部分。因此，示出的实施例包括入口流调节器69，入口流调节器69仅部分地围绕各个扇形燃料喷嘴12的周边102，同时确保均匀的空气流。
涡轮喷嘴组件39包括多个扇形燃料喷嘴12，该多个扇形燃料喷嘴12包括中心燃料喷嘴98和多个外部燃料喷嘴96。各个外部燃料喷嘴96包括例如布置成排的多个预混合管58(例如空气-燃料预混合管)。预混合管的数量和布置可基于燃料喷嘴96的设计、功能和应用来改变。喷嘴组件39包括与各个外部燃料喷嘴96相关联的入口流调节器64。如上面提到的那样，各个入口流调节器64构造成将空气流从其相应的燃料喷嘴96的外部的进气方向导引或转向到相应的燃料喷嘴96的内部的下游方向而到达多个预混合管58。
如所示出的那样，外部燃料喷嘴96沿周向设置在中心燃料喷嘴98的周围。如所示出的那样，五个外部燃料喷嘴96包围中心燃料喷嘴98。但是，在某些实施例中，燃料喷嘴12的数量以及燃料喷嘴12的布置可有所改变。例如，外部燃料喷嘴136的数量可为1至20、1至10，或任何其它数量。在示出的实施例中，各个外部燃料喷嘴96包括非圆形周边102。如所示出的那样，周边102包括具有两个平行的侧部104和106和两个非平行的侧部108和110的截顶馅饼形状。侧部104和106是弓形形状，而侧部108和110是直线的(例如沿径向方向30发散)。但是，在某些实施例中，外部燃料喷嘴96的周边102可包括其它形状，例如具有三个侧部的馅饼形状。侧部104、108和110形成周边102的第一部分114，并且侧部106形成周边102的第二部分116。周边102的第一部分114构造成面向多个邻近的扇形燃料喷嘴12(例如燃料喷嘴节段，诸如内部燃料喷嘴98或外部燃料喷嘴96)。周边102的第二部分116构造不面向多个邻近的扇形燃料喷嘴12。周边102的第二部分116包括空气入口62(参见图4和5)。外部燃料喷嘴96的周边102的第二部分116限定多喷嘴组件39(例如分段式喷嘴组件)的圆形周边118。圆形周边118限定喷嘴组件39的圆形喷嘴区域120。扇形燃料喷嘴12的下游端部分52共同包围整个圆形喷嘴区域120。各个外部燃料喷嘴102的周边102包括圆形喷嘴区域120的区。中心燃料喷嘴98的周边122还包括圆形喷嘴区域120的区。中心燃料喷嘴98的周边122设置在圆形喷嘴区域120的中心部分124处。
如上面提到的那样，各个外部燃料喷嘴96包括入口流调节器64，以将空气流均匀地分配到各个燃料喷嘴96内的预混合管58。如所示出的那样，各个入口流调节器64与其它入口流调节器64分开。各个入口流调节器64仅部分地围绕其相应的燃料喷嘴96而延伸。例如，各个入口流调节器64仅部分地围绕各个外部燃料喷嘴96的周边102的第二区116而延伸。但是，多个入口流调节器64一起形成围绕多个外部燃料喷嘴96(例如多个外部燃料喷嘴节段)的周边118而延伸的分段式入口流调节器126。在某些实施例中，各个空气入口62和/或入口流调节器64围绕各个外部燃料喷嘴96的周边102延伸大约5%至50%、10%至40%、15%至30%或20%至25%。另外，各个空气入口62和/或入口流调节器64沿着各个外部燃料喷嘴96的侧部106的大约50%至100%、75%至95%或80%至90%而延伸。这些入口流调节器64协作，以改进总的发动机性能，以及通过将空气均匀地分配到各个外部燃料喷嘴96内的各个管58来减少排放。另外，各个入口流调节器64降低各个外部燃料喷嘴96内的拢焰或逆燃的可能性。
图4-8提供了关于入口流调节器64的实施例的更多细节。图4是扇形燃料喷嘴12、96和相关联的入口流调节器64的实施例的透视图。如上面描述的那样，扇形燃料喷嘴12(例如燃料喷嘴节段)包括周边102，周边102包括第一部分114(即，由侧部104、108和110限定)和第二部分116(即，由侧部106限定)。扇形燃料喷嘴12包括上游端部分50和下游端部分52。下游端部分52包括多个预混合管58。预混合管的数量和布置可基于燃料喷嘴12的设计、功能和应用来改变。周边102的第二部分116(即侧部106)在扇形燃料喷嘴12的上游端部分50处包括空气入口62。扇形燃料喷嘴12包括凸缘136。凸缘136和空气入口62一起限定开口138。入口流调节器64设置在空气入口62附近。具体而言，入口流调节器64设置在开口138内。入口流调节器64可移除地联接(例如栓接)到扇形燃料喷嘴12的凸缘136上。在某些实施例中，入口流调节器64可移除地联接到燃料喷嘴组件39的端盖40上。在一些实施例中，在扇形燃料喷嘴12已经组装在喷嘴组件39的端盖40上之后，入口流调节器64可联接到凸缘136上。
入口流调节器62包括安装基部140、联接到安装基部140上的几个导叶支承件142，以及设置在导叶支承件142内且联接(例如焊接)到导叶支承件142上的多个导叶66。入口流调节器62的安装基部140可联接(例如栓接)到扇形燃料喷嘴12的凸缘136上。导叶支承件142从安装基部140延伸到自由端部分144。导叶支承件142的自由端部分144能够相对于扇形燃料喷嘴12自由移动，以使得能够进行热膨胀。如所示出的那样，扇形燃料喷嘴12包括在空气入口62下游联接(例如焊接)到侧部106上的钟形口特征146。钟形口特征146包括轴向槽口148。导叶支承件142的自由端部分144支托在钟形口特征146的轴向槽口148内，以帮助阻止支承件142的横向移动(例如周向移动)。在某些实施例中，钟形口特征146可不包括槽口148，而自由端部分144支托在钟形口特征146的顶部上。如所示出的那样，导叶支承件142支承三个导叶66。但是，在某些实施例中，导叶66的数量可有所改变。例如，导叶66的数量可为1至20、1至10、1至5，或任何其它数量。作为另外的示例，入口流调节器64可包括具有逐渐变化的角度的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个导叶66，以在燃料喷嘴96内将空气流分配到不同的深度。如下面更加详细地描述的那样，各个导叶66跨越空气入口66的仅一部分。
多个导叶66构造成从扇形燃料喷嘴12的外部的进气方向朝多个空气-燃料预混合管58将空气流转向到或导引到燃料喷嘴12的内部的下游方向。再次，导叶66中的至少两个具有相对于彼此不同的转向角。在某些实施例中，导叶66中的各个具有相对于彼此不同的转向角。导叶66的不同的转向角一起使得能够将空气流均匀地分配到扇形燃料喷嘴12内的多个预混合管58中的各个。因此，空气的均匀分配可降低拢焰或逆燃的可能性，减少排放，以及改进总的发动机性能。
图5是扇形燃料喷嘴12、96和相关联的入口流调节器64的实施例的沿着图3的线5-5得到的横截面图。扇形燃料喷嘴12像上面描述的那样。具体而言，入口流调节器64设置在开口134内的空气入口62附近。如所示出的那样，入口流调节器64的多个导叶66中的各个导叶66跨越空气入口62的开口134的总跨度160的仅部分158。例如，在某些实施例中，部分158可为总跨度160的50%至10%、75%至95%或80%至90%。由于跨越总跨度160的仅部分158的原因，各个导叶66在入口开口62的外部边缘163(由虚线指示)和各个导叶66的相对的尖部164之间提供空气流空间162。空气流空间62使得来自扇形燃料喷嘴12的外部的额外的空气流(如箭头166指示的那样) 能够在扇形燃料喷嘴12的内部流动，如箭头168所指示的那样。然后空气流168与在导叶66之间传送的空气流170一起沿下游方向流向多个预混合管58。因而，入口流调节器64的结构使得能够将空气均匀地分配到多个管58中的各个，如图6中更加详细地描述的那样。
图6是扇形燃料喷嘴12、96和相关联的入口流调节器64的实施例的沿着图3和4的线6-6得到的横截面图。扇形燃料喷嘴12像上面描述的那样。具体而言，入口流调节器64构造成从扇形燃料喷嘴12的外部的进气方向180朝多个预混合管58(例如空气-燃料预混合管)将空气转向到或导引到扇形燃料喷嘴12的内部的下游方向(例如轴向方向78)。具体而言，各个导叶66(例如导叶182、184和186)构造成将空气从进气方向180转向到或导引到下游方向。如所示出的那样，导叶66中的各个是弯曲的。在某些实施例中，导叶66可包括相同的曲率半径。在一些实施例中，导叶66可包括相对于彼此不同的曲率半径。备选地，在其它实施例中，导叶可为笔直的。如所示出的那样，导叶66中的各个包括进入扇形燃料喷嘴12中的相同的径向深度(例如大体沿径向方向187)。在某些实施例中，导叶66可包括进入扇形燃料喷嘴12中的不同的径向深度。
如上面论述的那样，导叶66中的至少两个可包括相对于彼此不同的转向角。在某些实施例中，所有导叶66可包括相对于彼此不同的转向角。例如，各个导叶66相对于各个导叶66的后缘部分191的角度189的范围可为0度至170度、90度至170度、0度至90度、0度至45度、10度至50度、15度至45度或20度至30度。例如，导叶66的角度189可为0度、10度、20度、30度、40度、50度、60度70度、80度、90度、100度、110度、120度、130度、140度、150度、160度或170度，或它们之间的任何角度。各个导叶66的角度189可与邻近的导叶相差10%至200%、20%至160%、40%至140%、60%至120%、80%至100%、10%至40%或20%至30%。具体而言，多个导叶66中的、从扇形燃料喷嘴12的上游端部分50到下游端部分的各个后续的导叶66可更沿下游方向(例如轴向方向78)成角度。例如，与导叶186相比，导叶184可更沿下游方向成角度，而与导叶184和186两者相比，导叶182可更沿下游方向成角度。多个导叶66的转向角会影响空气流分配到多个管58中的各个管58。另外，不同的转向角可使得来自各个随后的导叶66的空气流能够有较深的径向穿透(例如径向方向187)。例如，最接近扇形燃料喷嘴12的下游端部分52的转向导叶182会将空气流188引导向最接近扇形燃料喷嘴12的侧部106的预混合管58。位于导叶182和186之间的转向导叶184会将空气流190引导向位于燃料室56的中心部分192中的预混合管58。转向导叶186会将空气流194引导向最接近扇形燃料喷嘴12的侧部104的预混合管58。导叶66的不同的转向角一起使得空气流能够均匀地分配到扇形燃料喷嘴12内的多个预混合管58中的各个。因此，空气的均匀分配可降低拢焰或逆燃的可能性，减少排放，以及改进总的发动机性能。
图7和8示出了入口流调节器64的实施例的结构特征。具体而言，图7和8分别是入口流调节器64的实施例的透视图和侧视图。如上面描述的那样，入口流调节器64包括安装基部140、联接到安装基部140上的导叶支承件142，以及设置在导叶支承件142内且联接(例如焊接)到导叶支承件142上的多个导叶66(例如导叶182、184和186)。入口流调节器64的安装基部140构造成安装到喷嘴组件39的端盖40或扇形燃料喷嘴12的凸缘136上。各个导叶支承件142包括顶部部分204、底部部分206，以及在顶部部分204和底部部分206之间延伸的多个延伸部208(例如延伸部210、212、214和216)。另外，各个导叶支承件142包括自由端部分144，如上面描述的那样。如所示出的那样，延伸部210、212和214弯曲，以分别与叶片186、184和182的转向角一致。两个导叶支承件142的顶部部分204、底部部分206和延伸部208形成用于多个叶片66的槽口218。各个导叶66包括构造成面向扇形燃料喷嘴12的下游端部分52部分的压力侧220(例如最初遇到来自进气方向的空气流的侧)，以及构造成抵靠着延伸部208的吸力侧222。各个导叶支承件142的延伸部210、212和214联接(例如焊接)到多个导叶66中的各个导叶66(例如导叶186、184和182)的吸力侧222上。另外，各个导叶支承件142的延伸部216联接(例如焊接)到导叶66、182的压力侧220上。
如上面提到的那样，入口流调节器64构造成安装在多喷嘴组件39的扇形燃料喷嘴12、96(例如燃料喷嘴节段)的空气入口62附近。另外，入口流调节器64构造成仅部分地围绕扇形燃料喷嘴12而延伸。另外，入口流调节器64构造成将空气流从扇形燃料喷嘴12的外部的进气方向转向到燃料喷嘴12的内部的下游方向。具体而言，至少两个导叶66包括相对于彼此的不同的转向角，以使得入口流调节器64能够将空气流均匀地分配到扇形燃料喷嘴12的多个管58中的各个管58。因此，空气的均匀分配可降低拢焰或逆燃的可能性，减少排放，以及改进总的发动机性能。
公开的实施例的技术效果包括提供一种用以对进入燃气轮机发动机10的多喷嘴组件39的扇形燃料喷嘴12中的空气流进行导引和转向的***。具体而言，该***包括用于包括多个空气-燃料预混合管58的各个扇形燃料喷嘴12的单独的入口流调节器64。各个入口流调节器64设置(例如可移除地联接到燃料喷嘴组件39或扇形燃料喷嘴12上)在用于各个扇形燃料喷嘴12的空气入口62附近。各个入口流调节器64从各个扇形燃料喷嘴12的外部的进气方向朝空气-燃料预混合管58将空气流转向到或导引到各个扇形燃料喷嘴12的内部的下游方向。各个入口流调节器64包括多个导叶66，该多个导叶66可包括不同的转向角，以朝多个空气-燃料预混合管58均匀地分配空气流。将空气流均匀地分配到各个管58可降低各个扇形燃料喷嘴12内的拢焰或逆燃的可能性，减少排放，以及改进总的发动机性能。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或***，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (15)

1. 一种***，包括：
涡轮燃料喷嘴组件(39)，其包括：
　　　　包括第一空气入口(62)的第一燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)；
　　　　包括第二空气入口(62)的第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)；
　　　　设置在所述第一燃料喷嘴(12，42，44，96)的所述第一空气入口(62)附近的第一入口流调节器(64)，其中，所述第一入口流调节器(64)仅部分地围绕所述第一燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)而延伸；以及
　　　　设置在所述第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的所述第二空气入口(62)附近的第二入口流调节器(64)，其中，所述第二入口流调节器(64)仅部分地围绕所述第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)而延伸，并且所述第二入口流调节器(64)与所述第一入口流调节器(64)分开。
2. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述涡轮燃料喷嘴组件(39)包括包含所述第一燃料喷嘴和所述第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的多个燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)、包括所述第一入口流调节器和所述第二入口流调节器(64)的多个入口流调节器(64)，并且所述多个入口流调节器(64)形成围绕所述多个燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的周边(118)而延伸的分段式入口流调节器(126)。
3. 根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述周边(118)包括限定所述多个燃料喷嘴(12)的圆形喷嘴区域(120)的圆形周边(118)，所述第一燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)包括包含所述圆形喷嘴区域(120)的第一区的第一非圆形周边(102)，并且所述第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)包括包含所述圆形喷嘴区域(120)的第二区的第二非圆形周边(102)。
4. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一入口流调节器(64)可移除地联接到所述第一燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的第一凸缘(136)上，并且所述第二入口流调节器(64)可移除地联接到所述第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的第二凸缘(136)上。
5. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一入口流调节器和所述第二入口流调节器(64)可移除地联接到支承所述涡轮燃料喷嘴组件(39)的端盖(40)上。
6. 根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述第一入口流调节器(64)从所述第一燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的外部的进气方向朝第一多个空气-燃料预混合管(58)将空气流导引到所述第一燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的内部的下游方向，并且所述第二入口流调节器(64)从所述第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的外部的所述进气方向朝第二多个空气-燃料预混合管(58)将空气流导引到所述第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)的内部的所述下游方向。
7. 根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述第一入口流调节器(64)包括构造成使所述空气流从所述进气方向转向到所述下游方向的第一多个导叶(66)，并且所述第二入口流调节器(64)包括构造成使所述空气流从所述进气方向转向到所述下游方向的第二多个导叶(64)。
8. 根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述第一多个导叶(66)包括具有相对于彼此不同的转向角的至少两个第一导叶(66, 182, 184, 186)，并且所述第二多个导叶(66)包括具有相对于彼此不同的转向角的至少两个第二导叶(66, 182, 184, 186)。
9. 根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述第一多个导叶(66)中的各个第一导叶(66, 182, 184, 186)跨越所述第一空气入口(62)的仅第一部分(158)，以在所述第一空气入口(62)和各个第一导叶(66, 182, 184, 186)的相对的第一尖部(164)之间提供第一空气流空间(162)，并且所述第二多个导叶(66)中的各个第二导叶(66, 182, 184, 186)跨越所述第二空气入口(62)的仅第二部分(158)，以在所述第二空气入口(62)和各个第二导叶(66, 182, 184, 186)的相对的第二尖部(164)之间提供第二空气流空间(162)。
10. 根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述第一入口流调节器(64)包括联接到所述第一多个导叶(66)中的各个第一导叶(66, 182, 184, 186)的第一吸力侧(222)上的第一导叶支承件(142)，并且所述第二入口流调节器(64)包括联接到所述第二多个导叶(66)中的各个第二导叶(66, 182, 184, 186)的第二吸力侧(222)上的第二导叶支承件(142)。
11. 根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述第一入口流调节器(64)的所述第一导叶支承件(204)从第一安装基部(140)延伸到第一自由端部分(144)，所述第一自由端部分(144)能够相对于所述第一燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)自由移动，并且所述第二入口流调节器(64)的所述第二导叶支承件(204)从第二安装基部(140)延伸到第二自由端部分(144)，所述第二自由端部分(144)能够相对于所述第二燃料喷嘴(12, 42, 44, 96)自由移动。
12. 一种***，包括：
多喷嘴组件的第一燃料喷嘴节段(12, 42, 44, 96)，其中，所述第一燃料喷嘴节段(12，42，44，96)包括第一空气入口(62)、第一多个空气-燃料预混合管(58)，以及从所述第一空气入口(62)延伸到所述第一多个空气-燃料预混合管(58)的第一空气通道；以及
设置在所述第一燃料喷嘴节段(12, 42, 44, 96)的所述第一空气入口(62)附近的第一入口流调节器(64)，其中，所述第一入口流调节器(64)仅部分地围绕所述第一燃料喷嘴节段(12, 42, 44, 96)而延伸，并且所述第一入口流调节器(64)从所述第一燃料喷嘴节段(12，42，44，96)的外部的进气方向朝所述第一多个空气-燃料预混合管(58)使空气流转向到所述第一燃料喷嘴节段(12, 42, 44, 96)的内部的下游方向。
13. 根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述第一燃料喷嘴节段(12, 42, 44, 96)包括具有第一部分(114)和第二部分(116)的周边(102)，所述周边(102)的所述第一部分(114)构造成面向多个邻近的燃料喷嘴节段(12, 42, 44, 46, 96, 98)，所述周边(102)的所述第二部分(116)构造成不面向所述多个邻近的燃料喷嘴节段(12, 42, 44, 46, 96, 98)，并且所述第二部分(116)包括所述第一空气入口(62)。
14. 根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述第一入口流调节器(64)包括构造成使所述空气流从所述进气方向转向到所述下游方向的第一多个导叶(66)。
15. 根据权利要求14所述的***，其特征在于，所述第一多个导叶(66)包括具有相对于彼此不同的转向角的至少两个第一导叶(66, 182, 184, 186)。
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