專利名稱：用于在燃氣輪機發(fā)動機中噴射燃料的系統(tǒng)的制作方法
用于在燃氣輪機發(fā)動機中噴射燃料的系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本文公開的主題大體涉及渦輪發(fā)動機，并且更具體而言，涉及將稀釋劑引入到渦 輪發(fā)動機的燃燒器中。
背景技術(shù)：
燃氣輪機發(fā)動機燃燒燃料和空氣的混合物而產(chǎn)生熱的燃燒氣體，熱的燃燒氣體又 驅(qū)動一個或多個渦輪。特別地，熱的燃燒氣體迫使渦輪葉片旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)一個或多 個負載，例如，發(fā)電機。這些燃燒氣體的產(chǎn)生在燃燒器中進行，燃燒器可包括將燃料或燃料 和空氣的混合物引入到燃燒室中以進行點燃的一個或多個燃料噴嘴。另外，可為有用的是， 將(例如氮或蒸汽)的稀釋劑引入到燃燒器，以減少氮氧化物(NOx)排放、一氧化碳(CO) 排放，或在燃燒室中的燃燒過程期間產(chǎn)生的其它類型的排放。可惜的是，現(xiàn)有的系統(tǒng)可能未 充分地混合稀釋劑與燃料和/或空氣，從而降低了稀釋劑的有效性。發(fā)明內(nèi)容
下面對在范圍方面與原本聲明的發(fā)明相當?shù)哪承嵤├M行概述。這些實施例不 意圖限制聲明的發(fā)明的范圍，而是相反，這些實施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡要 概述。實際上，本發(fā)明可包括可能類似于或異于下面所闡述的實施例的多種形式。
在第一個實施例，一種系統(tǒng)包括燃料噴嘴，燃燒噴嘴包括包括至少一個第一開口 的第一混合室；包括至少一個第二開口的第二混合室；構(gòu)造成將第一流體供應(yīng)到第一混合 室中的第一路徑；構(gòu)造成通過至少一個第一開口將第二流體供應(yīng)到第一混合室中的第二路 徑；構(gòu)造成通過至少一個第二開口將第一流體和第二流體的混合物從第一混合室供應(yīng)到第 二混合室的第三路徑；以及構(gòu)造成將第二流體供應(yīng)到第二混合室的第四路徑。
在第二個實施例中，一種系統(tǒng)包括控制器，控制器構(gòu)造成接收指示渦輪的排放水 平的信號，以及產(chǎn)生構(gòu)造成控制稀釋劑在渦輪中的燃料噴嘴的第一混合室和第二混合室之 間的分流的至少一個控制信號。
在第三個實施例中，一種系統(tǒng)包括燃料噴嘴，燃料噴嘴包括構(gòu)造成接收燃料、稀 釋劑和包括稀釋劑的流體混合物的第一混合室；流體地聯(lián)接到第一混合室上的燃料通道， 其中，燃料通道構(gòu)造成將燃料供應(yīng)到第一混合室；流體地聯(lián)接到第一混合室上的第二混合 室，其中，第二混合室構(gòu)造成接收來自第一混合室的流體混合物；以及流體地聯(lián)接到第一混 合室和第二混合室兩者上的氣室，其中，氣室構(gòu)造成使稀釋劑分流成進入第一混合室中的 第一稀釋劑流和進入第二混合室中的第二稀釋劑流。


當參照附圖來閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點將變 得更好理解，在附圖中，相同符號在所有圖中表示相同部件，其中圖1是根據(jù)本技術(shù)的實施例的、具有聯(lián)接到燃燒器上的燃料噴嘴的渦輪系統(tǒng)的框圖；圖2是如圖1中示出的那樣的渦輪系統(tǒng)的實施例的橫截面?zhèn)纫晥D；圖3是如圖2中示出的那樣的燃料噴嘴的實施例的橫截面?zhèn)纫晥D；圖4是如圖2中示出的那樣的燃料噴嘴的實施例的橫截面?zhèn)纫晥D；以及 圖5是根據(jù)本技術(shù)的實施例的、具有用與渦輪結(jié)合起來使用的控制器的渦輪系統(tǒng)的框圖。3]部件列表10潤輪系統(tǒng)12燃料噴嘴14燃燒器16燃燒器室18渦輪20排氣出口22軸24壓縮機26空氣進口28負載30渦輪葉片32葉片34蓋環(huán)36折流板40稀釋劑42流體流路徑44開口46徑向氣室48混合室49環(huán)形壁50流體流52孔54流體流路徑56稀釋劑通道57成角度58混合室59成角度60預(yù)混合流61成角度62通道63順時針漩渦64軸向方向65逆時針漩渦66燃料流68中心燃料室69環(huán)形壁70燃料通道71端壁72開口74阻塞器76密封元件77止回閥78阻力元件80支承部件82控制器84稀釋劑源86傳感器(S)88燃料源。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明的一個或多個具體實施例進行描述。為了致力于提供對這些實施 例的簡明描述，可能不會在說明書中對實際實現(xiàn)的所有特征進行描述。應(yīng)當理解，當例如在 任何工程或設(shè)計項目中開發(fā)任何這種實際實現(xiàn)時，必須作出許多對實現(xiàn)而言專有的決定來 實現(xiàn)開發(fā)者的具體目標，例如符合與系統(tǒng)有關(guān)及與商業(yè)有關(guān)的約束，開發(fā)人員的具體目標 可根據(jù)不同的實現(xiàn)彼此有所改變。此外，應(yīng)當理解，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時的，但 盡管如此，對受益于本公開的普通技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作將是設(shè)計、生產(chǎn)和制造的例 行任務(wù)。
當介紹本發(fā)明的各實施例的元件時，冠詞“一個”、“一種”、“該”和“所述”意圖表 示存在一個或多個該元件。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包括性的，并且表示除了 列出的元件之外，可存在額外的元件。
如下面論述的那樣，渦輪系統(tǒng)的某些實施例包括接收稀釋劑的燃料噴嘴，以減少 渦輪系統(tǒng)中的排放。為了允許有較好的混合，并且從而有較好的排放控制，燃料噴嘴可包括 不止一個用于混合稀釋劑與燃料、空氣或燃料-空氣混合物的混合室。例如，可在燃料噴嘴 中包括預(yù)混合室，使得可傳輸預(yù)混合的稀釋劑和燃料或燃料空氣混合物，以使其與燃料流 混合。
在一個實施例中，可通過燃料噴嘴的幾何構(gòu)造來控制傳輸?shù)筋A(yù)混合室的稀釋劑的 量。例如，在生產(chǎn)燃料噴嘴時可利用某些大小、形狀和/或數(shù)量的開口。這些開口可允許某 些量的稀釋劑進入燃料噴嘴的預(yù)混合室。
在另一個實施例中，可利用阻塞器來密封稀釋劑路徑和預(yù)混合室之間的開口。這 個阻塞器可為可動的，并且隨著來自稀釋劑路徑中的稀釋劑的力被施加到阻塞器上，阻塞 器可移動離開開口。因而，通過控制提供給燃料噴嘴的稀釋劑的壓力和/或量，可控制可動 阻塞器所移動的距離(以及從而，控制傳輸?shù)筋A(yù)混合室的稀釋劑的量)。另外，可利用止回閥來代替阻塞器。
另外，可利用控制器來如期望的那樣控制稀釋劑的量、壓力或另一個屬性。例如， 控制器可接收來自一個或多個傳感器的、指示渦輪系統(tǒng)的當前排放水平或其它屬性的信 號。這些信號可由控制器使用，以確定傳輸什么控制信號來控制例如用于渦輪的燃料源或 稀釋劑源。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖且首先參照圖1，渦輪系統(tǒng)10的實施例可包括一個或多個燃料噴嘴 12。雖然將燃料噴嘴12示為簡單的框，但是各個示出的燃料噴嘴12可包括在一起結(jié)合成 組的多個燃料噴嘴和/或單獨的燃料噴嘴，其中，各個示出的燃料噴嘴12能夠使稀釋劑在 燃燒之前結(jié)合到燃料流和/或燃料空氣混合物中。
渦輪系統(tǒng)10可使用液體燃料或氣體燃料(諸如天然氣和/或富含氫的合成氣體) 來運行渦輪系統(tǒng)10。如所描繪的那樣，多個燃料噴嘴12可吸入燃料供應(yīng)，混合燃料與空氣， 并且將空氣-燃料混合物分配到燃燒室16中，其中燃料噴嘴12和燃燒室16可為燃燒器14 的元件。應(yīng)當注意，也可將稀釋劑添加到空氣-燃料混合物，這取決于例如渦輪系統(tǒng)10的 排放要求或其它特性。空氣-燃料混合物(存在或不存在稀釋劑)在燃燒器14內(nèi)的室16 中燃燒，從而產(chǎn)生熱的加壓排氣。燃燒室16通過渦輪18將排氣引導(dǎo)向排氣出口 20。隨著 排氣傳送通過渦輪18，氣體迫使一個或多個渦輪葉片沿著系統(tǒng)10的軸線旋轉(zhuǎn)軸22。如所 示出的那樣，軸22可連接到渦輪系統(tǒng)10的多種構(gòu)件上，包括壓縮機24。壓縮機24還包括 可聯(lián)接到軸22上的葉片。隨著軸22旋轉(zhuǎn)，壓縮機24內(nèi)的葉片也旋轉(zhuǎn)，從而壓縮從空氣進 口 26通過壓縮機24且進入燃料噴嘴12和/或燃燒器16中的空氣。軸22也可連接到負 載28上，負載28可為交通工具或固定負載，諸如例如功率裝置中的發(fā)電機或航空器上的推 進器。如將理解的那樣，負載28可包括能夠由渦輪系統(tǒng)10的旋轉(zhuǎn)輸出供應(yīng)動力的任何適 當?shù)难b置。
圖2示出了圖1中示意性地描繪的渦輪系統(tǒng)10的實施例的橫截面?zhèn)纫晥D。渦輪 系統(tǒng)10包括位于一個或多個燃燒器14的內(nèi)部的一個或多個燃料噴嘴12，其中燃料噴嘴可 沿著一個或多個路徑供應(yīng)稀釋劑，以使其與燃料和/或空氣預(yù)混合。在運行中，空氣通過空 氣進口 26而進入燃氣輪機系統(tǒng)10，并且在壓縮機24中被加壓。然后壓縮空氣可與燃料混 合，以在燃燒器14內(nèi)燃燒。例如，燃料噴嘴12可按適于最優(yōu)燃燒、排放、燃料消耗和功率輸 出的比率將燃料-空氣混合物噴射到燃燒室16中。另外，如將關(guān)于圖3進一步描述的那樣， 燃料噴嘴12可噴射待在各個噴嘴12中與燃料和空氣預(yù)混合的稀釋劑?；旌衔?包括例如 燃料、空氣和稀釋劑)的燃燒會產(chǎn)生熱的加壓排氣，熱的加壓排氣然后驅(qū)動渦輪18內(nèi)的一 個或多個葉片30，以旋轉(zhuǎn)軸22，并且從而，驅(qū)動壓縮機24和負載28。例如，渦輪葉片30的 旋轉(zhuǎn)會致使軸22旋轉(zhuǎn)，從而致使壓縮機24內(nèi)的葉片32吸進接收自空氣進口 26的空氣且 對其加壓。此外，應(yīng)當注意，燃氣輪機系統(tǒng)10可構(gòu)造成用空氣之外的適當?shù)墓ぷ髁黧w(諸 如二氧化碳和氧的摻合物)工作。
圖3是具有一個或多個燃料噴嘴12的燃燒器14的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D。燃燒 器14可包括蓋環(huán)34和折流板36。另外，稀釋劑40可沿著流體流路徑42傳送通過蓋環(huán)34 中的開口 44，并且進入到由蓋環(huán)34和折流板36限定的徑向氣室46中。在一個實施例中， 稀釋劑40可為蒸汽、氮或其它流體。因而，流體流路徑42可用來將流體(例如稀釋劑40) 供應(yīng)給氣室46，如將在下面更加詳細地論述的那樣，使得流體(即，稀釋劑40)可與可燃流體預(yù)混合，以改變可燃流體的燃燒所產(chǎn)生的排放。
各個燃料噴嘴12也可包括混合室48，可對混合室48供應(yīng)流體流50。流體流50 可包括待燃燒的燃料、空氣或燃料-空氣混合物。在一個實施例中，流體流50可在混合室 48中與稀釋劑40混合，混合室48例如可環(huán)形地定位在噴嘴12內(nèi)。也就是說，混合室48可 由例如環(huán)形壁49限定，環(huán)形壁49隔開混合室48與氣室46。在一個實施例中，稀釋劑40可 傳送通過環(huán)形壁49中的一個或多個孔52，環(huán)形壁49可位于氣室46和混合室48之間。因 而，孔52可為在環(huán)形壁49中的徑向孔。這些孔在大小、形狀和數(shù)量方面可如被動地控制進 入混合室48中的稀釋劑40流所需的那樣有所改變。這些孔52例如可允許沿著流路徑42 的稀釋劑40的總量的大約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%或更多傳輸?shù)交旌鲜?8中。 孔52例如可允許沿著流路徑42的稀釋劑40的總量的大約小于或等于5%、10%、15%、20%、 25%、30%或更多傳輸?shù)交旌鲜?8中。在另一個實施例中，孔52例如可允許沿著流路徑42 的稀釋劑40的總量的大約1%_5%、1%-10%、5%-10%、5%-10%、10%-20%、20%_30%或更多傳輸?shù)?混合室48中。稀釋劑40的其余部分可沿著流體流路徑54傳送通過一個或多個稀釋劑通 道56，并且進入混合室58中。照這樣，可在混合室48 (第一室)和混合室58 (第二室)之 間進行稀釋劑40的分流。在一個實施例中，這個分流可致使在大約1:100和100:1之間、 1:50至1:20之間或1:25至1:10之間的比率的稀釋劑進入第一室(例如混合室48)和第 二室(例如混合室58)。
另外，應(yīng)當注意，傳送通過孔52以在混合室48中與流體流50混合的稀釋劑40會 產(chǎn)生預(yù)混合流60，然后預(yù)混合流60通過一個或多個通道62而傳送到混合室58中。在一個 實施例中，稀釋劑通道56和通道62中的各個可相對于中心縱向軸線或沿著噴嘴12的長度 的軸向方向64成角度。例如，稀釋劑通道56可相對于軸向方向64以大約15度-45度、20 度-40度或30度-36度成角度57，或者可相對于軸向方向64以例如大約30度、31度、32 度、33度、34度、35度、36度、37度、38度、39度或40度成角度57。類似地，通道62可相對 于軸向方向64以大約10度-40度、15度-30度或20度-26度成角度59，或者可相對于軸 向方向64以例如大約20度、21度、22度、23度、24度、25度、26度、27度、28度、29度或30 度成角度59。因而，混合室48和混合室58是串行的，并且混合室48用來產(chǎn)生供應(yīng)給混合 室58的預(yù)混合流60。此外，孔52會影響進入混合室48的稀釋劑40的量，并且從而，影響 進行的預(yù)混合的量。
另外，燃料流66可傳送通過由環(huán)形壁69限定的中心燃料室68。燃料流可通過中 心燃料室68而傳送到位于端壁71中的多個燃料通道70，端壁71定位成與軸向方向64交 叉。這些燃料通道70允許燃料流66傳送到混合室58中。如同上面論述的稀釋劑通道56 和通道62那樣，燃料通道70可相對于沿著噴嘴12的長度的軸向方向64成角度61。例如， 燃料通道70可相對于軸向方向64以大約20度-80度、30度-70度或40度-60度成角度 61，或者可相對于軸向方向64以例如大約35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度或70 度成角度61。上面描述的角度57、59和61可用于在混合區(qū)58中產(chǎn)生順時針漩渦63或逆 時針漩渦65。也就是說，可如期望的那樣選擇角度57、59和61，以產(chǎn)生特定的系統(tǒng)所期望 的流體混合室的一個或多個鏇渦63或65運動。實際上,角度57、59和61中的各個可單獨 地產(chǎn)生漩渦63或65，并且結(jié)合起來看，角度57、59和61可產(chǎn)生整體的漩渦63或65。
使用混合室48來允許稀釋劑40與待燃燒的一種或多種流體(例如，流體流50)預(yù)混合可允許比在稀釋劑40例如僅被引入到混合室58中的情況有更完整的混合。照這樣， 可利用多個混合區(qū)(例如混合室48和混合室58)，其中混合區(qū)是交錯且有順序的。這會產(chǎn) 生預(yù)混合級，而這又可允許在較大程度上降低在流體在混合室中燃燒時存在的火焰溫度， 而這又可導(dǎo)致NOx排放減少。另外，當在渦輪系統(tǒng)10中利用具有較高的英國熱單位(BTU) 值的燃料(例如包括氫的燃料)時，這個預(yù)混合可為有用的。
圖4示出了用于預(yù)混合稀釋劑40與待在渦輪系統(tǒng)10中燃燒的一種或多種流體 (例如流體流50)的另一個實施例。如圖4中示出的那樣，稀釋劑40可沿著流體流路徑42 傳送通過蓋環(huán)34中的開口 44，并且進入噴嘴12的徑向氣室46中，其中氣室46由蓋環(huán)34 和折流板36限定。在一個實施例中，稀釋劑40可為蒸汽、氮或可被加壓的其它流體。例如， 稀釋劑40可處于大約100-400磅每平方英寸(psi)、150-300 psi或200-250 psi或另一 個范圍的壓力。稀釋劑40可沿著流體流路徑42而流到氣室46中。稀釋劑40可經(jīng)由氣室 46和混合室48之間的開口 72而進入混合室48，使得稀釋劑40可與流體流50預(yù)混合，流 體流50可包括例如燃料、空氣或燃料-空氣混合物。
氣室46和混合室48之間的開口 72可由阻塞器74選擇性地阻擋，阻塞器74可包 括一個或多個密封元件76。密封元件76可附連到氣室46和/或阻塞器74上，并且可用來 阻止稀釋劑40進入混合室48。另外，阻力元件78可附連到支承部件80和/或阻塞器74 上。在一個實施例中，阻力元件78可為彈簧。阻力元件78可提供使密封元件76保持與氣 室46和阻塞器72兩者接觸的力，以將氣室46與混合室48在流體方面密封開。在某些實 施例中，阻塞器74和阻力元件78可共同限定響應(yīng)于氣室46中的流體壓力而打開的止回閥 或單向閥77。
在運行中，可調(diào)節(jié)稀釋劑40的壓力，使得稀釋劑40可在阻塞器74上提供使阻塞 器74移動遠離氣室46的力，從而致使密封元件76失去它們的流體密封。也就是說，稀釋 劑40在阻塞器74上施加的力可克服阻力元件78的阻力，使得阻塞器78移動到混合室48 中，從而允許稀釋劑40的一部分流到混合室48中。此外，阻塞器74移動到混合室48中的 距離可與稀釋劑40的壓力直接有關(guān)。也就是說，稀釋劑40的壓力越高，稀釋劑40可在阻 塞器74上施加的力就越大，這致使阻塞器74從氣室46移動更遠的距離。此外，阻塞器74 從氣室46移動的距離越遠，可傳送到混合室48中的稀釋劑的量就越大。例如，通過改變氣 室46中的稀釋劑40的壓力，沿著流路徑42的稀釋劑40的總量的大約1%、2%、3%、4%、5%、 6%、7%、8%、9%、10%或更多傳輸?shù)交旌鲜?8中。在另一個實施例中，通過改變氣室46中的 稀釋劑40的壓力，沿著流路徑42的稀釋劑40的總量的大約小于或等于5%、10%、15%、20%、 25%、30%或更多可傳輸?shù)交旌鲜?8中。在另一個實施例中，通過改變氣室46中的稀釋劑 40的壓力，可將沿著流路徑42的稀釋劑40的總量的大約1%-5%、1%-10%、5%-10%、5%-10%、 10%-20%、20%-30%或更多傳輸?shù)交旌鲜?8中。
照這樣，預(yù)混合稀釋劑40與待燃燒的一種或多種流體(例如流體流50)可在混合 室48中進行，以便允許完全地混合稀釋劑40與待燃燒的流體。也就是說，通過使用混合室 48來允許預(yù)混合稀釋劑40與待燃燒的一種或多種流體(例如流體流50)，在從燃料噴嘴12 點燃之前可發(fā)生更完全的混合。因此，利用多個混合區(qū)(例如混合室48和混合室58)可為 有利的，其中混合區(qū)是交錯和有順序的。通過以串行的方式定向混合室48和混合室58，混 合室48用來產(chǎn)生供應(yīng)給混合室58的預(yù)混合流60。另外，通過使用阻塞器74，進入混合室48的稀釋劑40的量受到影響，并且從而，在混合室48中進行的預(yù)混合的量受到影響。因 而，通過使用阻塞器74，可通過改變傳輸?shù)交旌鲜?8和混合室58中的各個的稀釋劑40的 分流來調(diào)節(jié)和控制在第一級中(例如，在混合室48中)的預(yù)混合以及在第二級中(例如， 在混合室58中)的混合。
圖5示出了允許主動地控制進入混合室48的稀釋劑40的量的系統(tǒng)。圖5示出了 渦輪系統(tǒng)10的實施例，渦輪系統(tǒng)10可包括一個或多個控制器82，控制器82可為用于控制 通往燃料噴嘴12的稀釋劑40的流體流的電氣或電子裝置。在本實施例中，控制器82可通 信聯(lián)接到稀釋劑源84和至少一個傳感器86中的各個上。在一個實施例中，傳感器86中的 各個可定位在排氣口 20附近或內(nèi)部。但是，額外的傳感器86可位于渦輪系統(tǒng)10的其它部 分中。例如，一個或多個傳感器86可定位在燃燒室16中或附近，或者定位在燃燒器14的 另一個部分中。
在一個實施例中，傳感器86可為可獲得指示例如排氣口 20中的排放水平的反饋 的流體傳感器。例如，傳感器86可測量NOx水平、CO水平或在渦輪系統(tǒng)10的燃燒過程期 間產(chǎn)生的排放中的其它氣體水平。此外，傳感器86可包括用于獲得指示燃燒動力特性的反 饋的任何適當?shù)膫鞲衅?。例如，傳感?6可包括溫度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骰蛄硪环N類型的 傳感器?？刂破?2可接收來自傳感器86的、例如與傳送通過排氣口 20的流體和/或流過 燃燒器14的流體的特性有關(guān)的信息。
基于接收自傳感器86的這個信息，控制器82可調(diào)節(jié)稀釋劑源84，以改變提供給燃 料噴嘴12的稀釋劑40的各方面。在一個實施例中，控制器82可傳輸稀釋劑源84接收的 信號，這可致使稀釋劑源84改變稀釋劑40的壓力、流率、稀釋劑類型、稀釋劑成分、另一個 特性或它們的組合。例如，傳感器86可測量排氣口 20的排放中的流體(例如NOx)的量， 并且可將指示那個水平的信號傳輸給控制器82。控制器82可接收這個信號，并且確定在排 氣口 20的排放中檢測的流體(例如NOx)是否處于過大的水平，例如，高于特定的閾值(例 如污染物排放閾值)。如果確定檢測的(例如測量的)流體高于閾值，則控制器82可確定 稀釋劑源84的一個或多個變化，這將改變傳輸?shù)饺剂蠂娮斓南♂寗?0的特性，并且從而， 改變?nèi)紵?4中的燃燒特性和由其產(chǎn)生的排氣20。一個這種變化可致使傳輸?shù)絿娮?2的 稀釋劑40的量增加。例如，如上面關(guān)于圖3所論述的那樣，稀釋劑40可傳送通過位于氣室 46和混合室48之間的一個或多個孔52。因而，通過增加存在的稀釋劑40的量，也可增加 傳送通過孔52且進入混合室48中的稀釋劑40的量。
另外或備選地，在控制器82確定接收自傳感器86的信號指示檢測的(例如測量 的)流體高于閾值時，控制器82可產(chǎn)生信號且將該信號傳輸給稀釋劑源84，以改變例如供 應(yīng)給噴嘴12的稀釋劑40的壓力。例如，如上面關(guān)于圖4所論述的那樣，稀釋劑40可傳送 通過氣室46和噴嘴12的混合室48之間的開口 72。此外，可傳送通過開口 72的稀釋劑40 的量可由阻塞器74從開口 72移動到混合室48中的距離支配。如之前關(guān)于圖4所描述的 那樣，隨著稀釋劑40的壓力增大，稀釋劑在阻塞器74上施加的力也增大，從而致使阻塞器 74移動到混合室48中更大的距離，從而，允許更大量的稀釋劑40傳送到混合室48中。因 而，控制器82可用來監(jiān)測和控制渦輪系統(tǒng)10的功能的各方面，例如，通過操縱供應(yīng)給渦輪 系統(tǒng)10的稀釋劑40來主動地控制渦輪系統(tǒng)10的排放。
另外，設(shè)想到，在一些實施例中，控制器82可用來控制燃料源88所傳輸?shù)娜剂系牧?。例如，基于接收自傳感?6的信息，控制器82可調(diào)節(jié)燃料源88，以改變提供給燃料噴 嘴12的燃料的各方面(量、壓力等)。照這樣，可如期望的那樣監(jiān)測和改變用于渦輪系統(tǒng) 10的總的燃料和稀釋劑40比率。
本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人 員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的 可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這 樣的其它示例具有不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求 的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于處在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)包括 燃料噴嘴，其包括 包括至少一個第一開口的第一混合室； 包括至少一個第二開口的第二混合室； 構(gòu)造成將第一流體供應(yīng)到所述第一混合室中的第一路徑； 構(gòu)造成通過所述至少一個第一開口來將第二流體供應(yīng)到所述第一混合室中的第二路徑; 構(gòu)造成通過所述至少一個第二開口來將所述第一流體和所述第二流體的混合物從所述第一混合室供應(yīng)到所述第二混合室的第三路徑；以及 構(gòu)造成將所述第二流體供應(yīng)到所述第二混合室的第四路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一流體包括燃料、空氣或燃料-空氣混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二流體包括稀釋劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個第一開口構(gòu)造成將所述第二流體的小于或等于大約30%噴射到所述第一混合室中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個第二開口構(gòu)造成相對于所述燃料噴嘴的縱向軸線以大約10度至40度的角度將混合物噴射到所述第二混合室中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三路徑和所述第四路徑連接到彼此上，并且所述燃料噴嘴構(gòu)造成使所述第二流體在所述第一混合室和第二混合室之間分流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第四路徑構(gòu)造成通過至少一個第三開口相對于所述燃料噴嘴的縱向軸線以大約20度至40度的角度將所述第二流體噴射到所述第二混合室中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括構(gòu)造成選擇性地調(diào)節(jié)通過所述至少一個第一開口的流的量的可動阻塞器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括具有所述噴嘴的燃燒器、渦輪或它們的組合。
10.一種系統(tǒng),包括 構(gòu)造成進行下者的控制器 接收指示渦輪的排放水平的信號；以及 產(chǎn)生構(gòu)造成控制稀釋劑在所述渦輪中的噴嘴的第一混合室和第二混合室燃料之間的分流的至少一個控制信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器通過改變提供給所述渦輪中的所述燃料噴嘴的稀釋劑的量或壓力來控制所述稀釋劑的分流。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一混合室和所述第二混合室串行地聯(lián)接。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括構(gòu)造成產(chǎn)生指示所述渦輪的排放水平的信號的傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器構(gòu)造成測量所述渦輪的排氣部分中的流體的至少一個屬性，以產(chǎn)生指示所述渦輪的排放水平的信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器構(gòu)造成測量所述渦輪的燃燒室中的流體的至少一個屬性，以產(chǎn)生指示所述渦輪的排放水平的信號。
16.—種系統(tǒng),包括 燃料噴嘴，包括 構(gòu)造成接收燃料、稀釋劑和包括稀釋劑的流體混合物的第一混合室； 流體地聯(lián)接到所述第一混合室上的燃料通道，其中，所述燃料通道構(gòu)造成將所述燃料供應(yīng)給所述第一混合室； 流體地聯(lián)接到所述第一混合室上的第二混合室，其中，所述第二混合室構(gòu)造成接收來自所述第一混合室的流體混合物；以及 流體地聯(lián)接到所述第一混合室和所述第二混合室兩者上的氣室，其中，所述氣室構(gòu)造成使所述稀釋劑分流成進入所述第一混合室中的第一稀釋劑流和進入所述第二混合室中的第二稀釋劑流。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括流體地聯(lián)接在所述氣室和所述第二混合室之間的通道，其中，所述通道相對于所述燃料噴嘴的縱向軸線以大約30度-36度的角度定向。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括流體地聯(lián)接在所述第一混合室和所述第二混合室之間的通道，其中，所述通道相對于所述燃料噴嘴的縱向軸線以大約20度-26度的角度定向。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括流體地聯(lián)接在所述燃料室和所述第二混合室之間的通道，其中，所述通道相對于所述燃料噴嘴的縱向軸線以大約40度-60度的角度定向。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括構(gòu)造成選擇性地調(diào)節(jié)通過所述氣室而進入到所述第二混合室中的流的量的可動阻塞器，以對將所述稀釋劑分成所述第一稀釋劑流和進入所述第二混合室中的所述第二稀釋劑流的分流進行調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在燃氣輪機發(fā)動機中噴射燃料的系統(tǒng)。一種系統(tǒng)包括控制器。該控制器可接收指示渦輪的排放水平的信號?？刂破饕部僧a(chǎn)生至少一個控制信號。此控制信號可控制稀釋劑在第一混合室和第二混合室之間的分流，其中第一混合室和第二混合室位于渦輪中的燃料噴嘴中。
文檔編號F23R3/28GK103017202SQ20121035411
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者A.巴魯亞, A.P.德賽, T.達納塞卡蘭, P.波波維奇 申請人:通用電氣公司