燃燒室噴嘴及製造燃燒室噴嘴的方法
2023-09-21 04:49:35
專利名稱：燃燒室噴嘴及製造燃燒室噴嘴的方法
技術領域：
本發明大體上涉及燃燒室噴嘴及製造燃燒室噴嘴的方法。
背景技術：
所屬領域已知用於點燃燃料與空氣的混合物，以用於產生具有高溫和高壓的燃燒氣體的燃燒室。例如，燃氣渦輪機系統、飛機發動機和許多其他基於燃燒的系統包括一個或多個燃燒室，所述燃燒室將例如空氣等工作流體與燃料混合，然後點燃混合物，從而產生高溫高壓的燃燒氣體。每個燃燒室大體包括使工作流體與燃料在燃燒之前進行混合的一個或多個噴嘴。如果燃料和空氣在燃燒之前沒有混合均勻，就會在燃燒室中形成局部熱點 (localized hot spots)。局部熱點可能會增加不期望的NOx的排放量,還會增大燃燒室內的火焰回火到噴嘴中和/或附著在噴嘴中的機率，從而損壞噴嘴。雖然使用任何燃料都會發生火焰回火和火焰附著(flame holding)的情況,但它們更容易在使用例如氫等燃燒率較高、可燃性範圍較大的高反應性燃料(reactive fuel)時發生。眾所周知，基於燃燒的系統的熱動效率通常隨運行溫度，即燃燒氣體溫度的升高而提高。現在已有多種技術可用來提高運行溫度，並最小化NOx的排放量，以及回火和火焰附著的機率。許多此類技術致力於通過減少局部熱點來減少NOx的排放、和/或通過減小低流區來減少和/或防止發生回火或火焰附著。例如，通過不斷改善噴嘴的設計可使燃料和空氣在燃燒之前混合更均勻，從而減少或防止在燃燒室中形成局部熱點。或者(或此外)， 噴嘴的設計可確保燃料和/或空氣流過噴嘴的流速最小，以冷卻噴嘴表面和/或防止燃燒室火焰回火到噴嘴中。但是，經過改善的噴嘴設計可能會增加製造、維護和修理的成本。例如，經過改善的包括多個燃料通道、旋流器和燃料注射器的噴嘴設計通常會增加噴嘴中釺焊(braze)接點和/或焊接(weld)點的數量。這些接點的生產成本相對較高，並且檢查和修理的需求更大。因此，通過減少或消除噴嘴中的釺焊接點來改善噴嘴設計將十分有效。
發明內容
以下說明將闡明本發明的各方面內容和優點，或者，這些方面和優點在說明中可能是顯而易見的，或者通過實踐本發明能夠推導出。本發明的一項實施例是包括單片旋流器的燃燒室噴嘴。所述單片旋流器包括沿所述單片旋流器軸向延伸的中心體、所述中心體內的第一燃料通道和從所述中心體沿徑向延伸的多個輪葉。所述單片旋流器進一步包括在所述中心體的至少一部分內的管道，其中所述管道在所述管道和所述中心體之間形成第二燃料通道。所述單片旋流器進一步包括在所述管道和所述中心體之間徑向延伸的至少一個支撐件。所述第二燃料通道延伸穿過所述中心體和所述多個輪葉。所述燃燒室噴嘴進一步包括周向包圍所述單片旋流器的至少一部分的罩體，及穿過所述罩體和所述多個輪葉進入所述中心體內的連續通道。所述罩體沿所述單片旋流器的上遊軸向延伸，且沿所述單片旋流器的下遊軸向延伸。所述罩體包括位於一端的鐘口狀開口。所述燃燒室噴嘴進一步包括連接到所述單片旋流器的上遊的環形法蘭。燃燒室噴嘴的另一項實施例包括單片旋流器。單片旋流器包括經配置以容納燃料流的中心體、從中心體沿徑向延伸的多個輪葉以及周向包圍多個輪葉的至少一部分的罩體。所述單片旋流器進一步包括在所述中心體的至少一部分內的管道，其中所述管道在所述管道和所述中心體之間形成燃料通道。所述單片旋流器進一步包括在所述管道和所述中心體之間徑向延伸的至少一個支撐件。所述單片旋流器進一步包括穿過所述中心體和所述多個輪葉的燃料通道。所述單片旋流器進一步包括穿過所述罩體、所述多個輪葉和所述中心體的連續通道。所述燃燒室噴嘴進一步包括周向包圍所述單片旋流器的至少一部分且連接到所述單片旋流器的上遊的環形套管，連接到所述單片旋流器的上遊的環形法蘭， 及連接到所述單片旋流器的下遊的燃燒管。本發明的各實施例還包括一種用於製造燃燒室噴嘴的方法。所述方法包括製造具有中心體和從中心體沿徑向延伸的多個輪葉的單片旋流器。 所述方法進一步包括將環形法蘭連接到所述單片旋流器的上遊，和周向圍繞所述單片旋流器的至少一部分連接罩體。所屬領域的一般技術人員可通過查看說明書的內容來更好地了解此類實施例的特徵和方面，以及其他內容。
本說明書的其餘部分參考附圖，針對所屬領域一般技術人員，完整且可實現地詳細披露了本發明，包括其最佳模式，其中
圖I為根據本發明的一項實施例的燃燒室的簡化截面示意圖2為根據本發明的一項實施例的噴嘴的剖視圖3為圖2所不的噴嘴的平面不意圖4為圖2和圖3所示的單片旋流器的剖視圖5為根據本發明的一項替代性實施例的噴嘴的平面示意圖；以及
圖6為圖5所示的單片旋流器的剖視圖。
兀件符號列表
權利要求
1.一種燃燒室噴嘴(12)，其包括單片旋流器(34)，其中所述單片旋流器(34)包括沿所述單片旋流器(34)軸向延伸的中心體(46)；所述中心體(46)內的第一燃料通道(38);以及從所述中心體(46)沿徑向延伸的多個輪葉(48)。
2.根據權利要求I所述的燃燒室噴嘴(12)，其特徵在於，所述單片旋流器(34)進一步包括在所述中心體(46)的至少一部分內的管道(54)，其中所述管道(54)在所述管道(54) 和所述中心體(46)之間形成第二燃料通道(58)。
3.根據權利要求2所述的燃燒室噴嘴(12)，其特徵在於，所述單片旋流器(34)進一步包括在所述管道(54)和所述中心體(46)之間徑向延伸的至少一個支撐件(56)。
4.根據權利要求2至3中一項權利要求所述的燃燒室噴嘴(12)，其特徵在於，所述第二燃料通道(58)延伸穿過所述中心體(46)和所述多個輪葉(48)。
5.根據前述權利要求中一項權利要求所述的燃燒室噴嘴(12)，其特徵在於，進一步包括，周向包圍所述單片旋流器(34)的至少一部分的罩體(50)。
6.根據權利要求5所述的燃燒室噴嘴(12)，其特徵在於，進一步包括，穿過所述罩體(50)和所述多個輪葉(48)進入所述中心體(46)內的連續通道(66)。
7.根據權利要求5至6中一項權利要求所述的燃燒室噴嘴(12)，其特徵在於，所述罩體(50)沿所述單片旋流器(34)的上遊軸向延伸，且沿所述單片旋流器(34)的下遊軸向延伸。
8.根據權利要求5至7中一項權利要求所述的燃燒室噴嘴(12)，其特徵在於，所述罩體(50)包括位於一端的鐘口狀(42)開口。
9.根據前述權利要求中一項權利要求所述的燃燒室噴嘴(12)，其特徵在於，進一步包括，連接到所述單片旋流器(34)的上遊的環形法蘭(30)。
10.一種製造燃燒室噴嘴(12)的方法，其包括鑄造一種單片旋流器(34)，其中所述單片旋流器(34)包括中心體(46)和從所述中心體(46)沿徑向延伸的多個輪葉(48)。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，進一步包括，將環形法蘭(30)連接到所述單片旋流器(34)的上遊。
12.根據權利要求10至11中一項權利要求所述的方法，其特徵在於，進一步包括，周向圍繞所述單片旋流器(34)的至少一部分連接罩體(50)。
全文摘要
本發明公開一種燃燒室噴嘴及製造燃燒室噴嘴的方法。所述燃燒室噴嘴包括一個單片旋流器。所述單片旋流器包括沿所述單片旋流器軸向延伸的中心體、所述中心體內的第一燃料通道和從所述中心體沿徑向延伸的多個輪葉。一種用於鑄造燃燒室噴嘴的方法，其包括製造具有中心體和從所述中心體沿徑向延伸的多個輪葉的單片旋流器。
文檔編號F23R3/38GK102607064SQ20121002566
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月17日 優先權日2011年1月19日
發明者D·M·貝利, P·B·梅爾頓, W·L·貝爾恩 申請人:通用電氣公司