CN102913951A - 燃料喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料喷嘴(10)，且其包括：喷嘴本体(20)，其限定了用于提供第一流体和第二流体的供应的第一内部区域和第二内部区域(21，22)；套环(30)，其限定了第三内部区域(31)和允许第三流体沿径向进入第三内部区域(31)的径向槽(32)；以及喷嘴尖端(40)，其置于喷嘴本体(20)和套环(30)之间。喷嘴尖端(40)限定了：环形槽(41)；第一分立通路(42)，第一流体通过其从第一内部区域(21)传送到环形槽(41)；第二分立通路(43)，第一流体通过其从环形槽(41)传送到径向槽(32)；以及第三分立通路(44)，第二流体通过其从第二内部区域(22)传送到径向槽(32)。

Description

燃料喷嘴
技术领域
本文公开的主题涉及燃料喷嘴，且更具体而言，涉及具有液体燃料分级和部分混合的燃料喷嘴。
背景技术
在燃气涡轮发动机中，液态和气态燃料与空气和其它可燃材料混合，且作为混合物被喷射到燃烧器中，其中发生燃烧来产生高能流体，可从高能流体中产生动力和电。通常，该混合在例如预混合通路中发生在燃烧器的燃烧区上游。液态和气态燃料从燃料喷嘴内的通常以复杂布置提供的内腔室(plenum)喷射到这些预混合通路中。
燃料喷嘴内的腔室的复杂布置要求液态和气态燃料沿着从内腔室到预混合通路的复杂的路径，且不允许某些类型的液体燃料分级或另外的形式的部分混合。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种燃料喷嘴，且其包括：喷嘴本体，该喷嘴本体限定了用于提供第一流体和第二流体的供应的第一内部区域和第二内部区域；套环，其限定了第三内部区域和允许第三流体沿径向进入第三内部区域的径向槽；以及喷嘴尖端，其置于喷嘴本体和套环之间。喷嘴尖端限定了：环形槽；第一分立通路，第一流体通过其从第一内部区域传送到环形槽；第二分立通路，第一流体通过其从环形槽传送到径向槽；以及第三分立通路，第二流体通过其从第二内部区域传送到径向槽。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃料喷嘴，且其包括：喷嘴本体，其限定了用于提供第一流体和第二流体的供应的第一内部区域和第二内部区域；套环，其限定了第三内部区域和允许第三流体沿径向进入第三内部区域的径向槽，该套环包括设置在各个径向槽中以便为第三流体赋予旋涡效应的旋流器导叶；以及喷嘴尖端，其置于喷嘴本体和套环之间。该喷嘴尖端限定了：环形槽；第一分立通路，第一流体通过其从第一内部区域传送到环形槽；第二分立通路，其延伸通过旋流器导叶中的对应的一些，第一流体通过该第二分立通路传送到径向槽；以及第三分立通路，第二流体通过其从第二内部区域传送到径向槽。
根据本发明的又一方面，提供了一种组装燃料喷嘴的喷嘴尖端以便置于喷嘴本体和套环之间的方法，喷嘴本体限定了用于提供第一流体和第二流体的供应的第一内部区域和第二内部区域，套环限定了第三内部区域和允许第三流体沿径向进入第三内部区域的径向槽。该方法包括在喷嘴尖端内形成环形槽；将第一分立通路机械加工到喷嘴尖端中，使得第一流体能够从第一内部区域传送到环形槽；将第二分立通路机械加工到喷嘴尖端中，使得第一流体能够从环形槽传送到径向槽；以及将第三分立通路机械加工到喷嘴尖端中，使得第二流体能够从第二内部区域传送到径向槽。
根据结合附图得到的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。
附图说明
在说明书结论部分处的权利要求中特别地指出且清楚地要求保护被视为本发明的主题。根据结合附图得到的以下详细描述，本发明的前述和其它特征以及优点显而意见，在附图中：
图1是燃料喷嘴的径向视图；
图2是图1的燃料喷嘴的轴向视图；
图3是根据另外的实施例的燃料喷嘴的径向视图；
图4是图3的燃料喷嘴的轴向视图；以及
图5是根据另外的实施例的燃料喷嘴的径向视图。
通过参照附图的实例，详细描述阐述了本发明的实施例，以及优点和特征。
部件列表：
燃料喷嘴                     10
喷嘴本体                     20
第一内部区域             21
第二内部区域             22
套环                       30
第三内部区域             31
径向槽                   32
喷嘴尖端                     40
环形槽                   41
第一环形槽                 410
第二环形槽                 411
第一分立通路       42
第一区段                     421
第二区段               422
第二分立通路       43
主区段                   431
第一部分                     4311
第二部分               4312
第三分立通路       44
轴向区段                     444
可变形的密封件              50
第一塞              60
第二塞                   70
旋流器导叶                      80
叶片本体                     801
表面                  802
出口                       803
喷射器                   90
内部                  901。
具体实施方式
参照图1和2，提供了燃料喷嘴10，且其提供了液体燃料分级和液体燃料、气体和空气的部分混合。燃料喷嘴10包括喷嘴本体20、套环30和喷嘴尖端40。喷嘴本体20形成为限定了第一内部区域21，其可为分立的(discrete)孔或者环形地布置的多个分立的孔，以便提供第一流体的供应，例如，用于以第一模式运行的燃气涡轮发动机的燃烧运行。喷嘴本体20进一步形成为限定了第二内部区域22，以用于在示例性燃气涡轮发动机以第二模式运行时提供第二流体的供应。套环30形成为限定了第三内部区域31和径向槽32。径向槽32允许第三流体在示例性燃气涡轮发动机的最运行性模式期间沿径向进入第三内部区域31。
根据实施例，第一流体可包括液体燃料，且第二流体可包括气体，诸如天然气、丙烷等，而第三流体可包括空气，诸如从示例性燃气涡轮发动机的压缩机提供的压缩机排气。但是将理解，根据本文中提供的描述的不同的应用，可由第一、第二和第三内部区域21，22，31提供其它流体或者将其它流体提供至第一、第二和第三内部区域21，22，31。根据一方面，第一流体，诸如液体燃料，还可在起动运行和/或其它低流量状态期间经由中心喷射器从喷嘴本体20的中心本体液体燃料供应区段提供至内部区域31。
喷嘴尖端40可操作地置于喷嘴本体20和套环30之间。在实践中，喷嘴尖端40可为环形本体，且可固定到喷嘴本体20的后端上，以及焊接或铜焊到套环30的前端上。喷嘴尖端40形成为限定了环形槽41、第一分立通路42、第二分立通路43和第三分立通路44。环形槽41形成为喷嘴尖端40的环形本体内的环形槽，而第一分立通路42和第二分立通路43形成为通过喷嘴尖端40的环形本体的沿周向分立的通路。第一分立通路42和第二分立通路43的数量和相应的位置可对应于彼此，以及对应于套环30的径向槽32。也就是说，对于限定在套环30内的各个径向槽32，第一分立通路42和第二分立通路43可限定为通过喷嘴尖端40。
根据实施例，第一分立通路42从第一内部区域21沿着第一区段421轴向地延伸，且沿着第二区段422径向地从第一区段421延伸到环形槽41。第二区段422可定向成仅具有径向分量，或者相对于径向和轴向分量成角度。在两种情况中的任一种情况下，第一流体可通过第一区段421和第二区段422从第一内部区域21传送到环形槽41。第二分立通路43沿着主区段431从环形槽41轴向地和径向地延伸到刚好在径向槽32下游的位置。这样，第一流体可从环形槽41传送到刚好在径向槽32下游的位置，且传送进入第三内部区域31。第三分立通路44沿着轴向区段444从第二内部区域22轴向地和径向地延伸到刚好在径向槽32下游的位置。这样，第二流体可从第二内部区域22传送到刚好在径向槽32下游的位置，并且传送到第三内部区域31中。
根据一方面，燃料喷嘴10可进一步包括可变形的密封件50。可变形的密封件50由顺应性材料形成，且可设置在第一内部区域21和各个第一分立通路42之间的交接部处。可变形的密封件50因此解决了喷嘴本体20和喷嘴尖端40之间的至少轴向、径向和/或周向差异热增长，从而使得防止了第一流体的泄漏。
在燃料喷嘴10的组件中，喷嘴尖端40例如通过铸造、机械加工、锻造或其它类似的工艺或多种工艺形成。环形槽41可由类似的工艺或多种工艺形成。然而，第一、第二和第三通路42，43，44可机械加工到喷嘴尖端40中。大体上，这种机械加工沿着基本直线进行，结果是至少第二区段422将从喷嘴尖端40的外表面延伸，穿过第一区段421且进入环形槽41。因此，可在第二区段422中提供第一塞60，以防止第一流体从第一分立通路42泄漏到喷嘴尖端40的外部。另外，因为环形槽41可通向第二内部区域22，可提供第二塞70来防止第一流体从环形槽41泄漏到第二内部区域22，且防止第二流体从第二内部区域22泄漏到环形槽41。第二塞70的周边可焊接或以其它方式密封到喷嘴尖端40上，使得防止了沿两个方向中的任一方向跨过第二塞的任何泄漏。
仍参照图1和2，旋流器导叶80可设置在各个径向槽32的对应的一些中，以便为第三流体朝向第三内部区域31的进入赋予旋涡效应。如图2中所示，各个旋流器导叶80具有相对于燃料喷嘴10的径向尺寸成角度的叶片本体801，和面向第三内部31的表面802。第二和第三分立通路43，44的相应的出口803限定成在径向槽32的对应的一些中邻近旋流器导叶80。各个相应的出口803可具有椭圆形、圆形和/或泪珠形状中的一种或多种。利用这种构造，当第一流体离开第二分立通路时，该第一流体可沿着表面802流动，由此形成薄膜，通过该薄膜，第一流体由流过径向槽32的第三流体以及由流过第三通路44的第二流体而雾化。
参照图3和4，根据另外的实施例，燃料喷嘴10可进一步包括设置在喷嘴尖端40和套环30周围的喷射器90。喷射器90形成为限定了相应的内部901，且构造成将第一流体从其相应的内部喷射到径向槽32中。如在图3中所示，喷嘴尖端40可进一步形成为限定了第一分立通路42的延伸部，通过该延伸部，第一流体从该第一分立通路42传送到喷射器90的相应的内部901。如图4中所示－其中旋流器导叶80设置在各个径向槽32中，根据实施例，喷射器90可沿周向定位在相邻的旋流器导叶80之间。利用该构造，当第一流体离开喷射器90时，该第一流体可由流过径向槽32的第三流体雾化。
参照图5，且根据另外的实施例，燃料喷嘴10可基本如上所述包括喷嘴本体20、套环30和旋流器导叶80，但其中第二分立通路43延伸通过旋流器导叶80的对应的一些。在这些实施例中，第二分立通路43的主区段431可沿着第一部分4311沿径向向外地延伸通过喷嘴尖端40，以及然后沿着第二部分4312沿径向向内地延伸通过旋流器导叶80。另外，在这些实施例中，环形槽41可包括第一环形槽410和第二环形槽411。第一环形槽410与第一分立通路42的第一部分连通，而第二环形槽411与第一分立通路42的第二部分连通。利用该构造，第一流体可流入第一环形槽410和/或第二环形槽411，且然后流过第二分立通路42的第一部分4311和第二部分4312。在第一流体离开第二分立通路42的第二部分4312时，第一流体可自表面802流动，且流入第三内部区域31，由第三流体辅助进行雾化。
虽然已结合仅有限数量的实施例详细描述了本发明，但应当容易地理解，本发明不限于这样的公开的实施例。而是，可修改本发明以结合此前未描述但与本发明的精神和范围相称的任何数量的变型、备选方案、替换或者等效布置。此外，虽然已经描述了本发明的不同的实施例，但是将理解本发明的方面可包括所述的实施例中的仅一些。因此，本发明不应被看作由前述描述限制，而是仅仅由所附的权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种燃料喷嘴(10)，包括：
喷嘴本体(20)，限定了用于提供第一流体和第二流体的供应的第一内部区域和第二内部区域(21，22)；
套环(30)，限定了第三内部区域(31)和允许第三流体沿径向进入所述第三内部区域(31)的径向槽(32)；以及
喷嘴尖端(40)，置于所述喷嘴本体(20)和所述套环(30)之间，所述喷嘴尖端(40)限定了：
环形槽(41)，
第一分立通路(42)，所述第一流体通过该第一分立通路(42)从所述第一内部区域(21)传送到所述环形槽(41)，
第二分立通路(43)，所述第一流体通过该第二分立通路(43)从所述环形槽(41)传送到所述径向槽(32)，以及
第三分立通路(44)，所述第二流体通过该第三分立通路(44)从所述第二内部区域(22)传送到所述径向槽(32)。
2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴(10)，其特征在于，所述第一流体包括液体燃料，所述第二流体包括气体，且所述第三流体包括空气。
3.根据权利要求1所述的燃料喷嘴(10)，其特征在于，还包括设置在所述第一内部区域(21)和所述第一分立通路(42)之间的密封件(50)。
4.根据权利要求1所述的燃料喷嘴(10)，其特征在于，还包括用来防止从所述第一分立通路(42)到所述喷嘴尖端(40)的外部以及从所述环形槽(41)到所述第二内部区域(22)的泄漏的塞(60，70)。
5.根据权利要求1所述的燃料喷嘴(10)，其特征在于，还包括设置在所述径向槽(32)中的各个中以便为所述第三流体赋予旋涡效应的旋流器导叶(80)。
6.根据权利要求5所述的燃料喷嘴(10)，其特征在于，所述第二分立通路和第三分立通路(42，43)的相应的出口(803)在所述径向槽(32)中的对应的一些中限定在所述旋流器导叶(80)附近。
7.根据权利要求6所述的燃料喷嘴(10)，其特征在于，各个相应的出口(803)具有椭圆形、圆形或泪珠形状中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的燃料喷嘴(10)，其特征在于，还包括喷射器(90)，该喷射器(90)设置在所述喷嘴尖端(40)和所述套环(30)周围，以将所述第一流体从其相应的内部(901)喷射到所述径向槽(32)中，
所述喷嘴尖端(40)限定了所述第一分立通路(42)的延伸部，所述第一流体通过该延伸部从所述第一分立通路(42)传送到所述喷射器(90)的所述相应的内部(901)。
9.一种燃料喷嘴(10)，包括：
喷嘴本体(20)，限定了用于提供第一流体和第二流体的供应的第一内部区域和第二内部区域(21，22)；
套环(30)，限定了第三内部区域(31)和允许第三流体沿径向进入所述第三内部区域(31)的径向槽(32)，所述套环(30)包括设置在所述径向槽(32)的各个中以为所述第三流体赋予旋涡效应的旋流器导叶(80)；以及
喷嘴尖端(40)，置于所述喷嘴本体(20)和所述套环(30)之间，所述喷嘴尖端(40)限定了：
环形槽(41)，
第一分立通路(42)，所述第一流体通过该第一分立通路(42)从所述第一内部区域(21)传送到所述环形槽(41)，
第二分立通路(43)，延伸通过所述旋流器导叶(80)的对应的一些，所述第一流体通过该第二分立通路(43)传送到所述径向槽(32)，以及
第三分立通路(44)，所述第二流体通过该第三分立通路(44)从所述第二内部区域(22)传送到所述径向槽(32)。
10.一种组装燃料喷嘴(10)的喷嘴尖端(40)以置于喷嘴本体(20)和套环(30)之间的方法，所述喷嘴本体(20)限定了用于提供第一流体和第二流体的供应的第一内部区域和第二内部区域(21，22)，所述套环(30)限定了第三内部区域(31)和允许第三流体沿径向进入所述第三内部区域(31)的径向槽(32)，所述方法包括：
在所述喷嘴尖端(40)内形成环形槽(41)；
将第一分立通路(42)机械加工到所述喷嘴尖端(40)中，使得所述第一流体能够从所述第一内部区域(21)传送到所述环形槽(41)；
将第二分立通路(43)机械加工到所述喷嘴尖端(40)中，使得所述第一流体能够从所述环形槽(41)传送到所述径向槽(32)；以及
将第三分立通路(44)机械加工到所述喷嘴尖端(40)中，使得所述第二流体能够从所述第二内部区域(22)传送到所述径向槽(32)。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130206