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      具有帶有差異化流的多管燃料噴嘴的系統(tǒng)和方法與流程

      文檔序號(hào):12006785閱讀:174來(lái)源:國(guó)知局
      具有帶有差異化流的多管燃料噴嘴的系統(tǒng)和方法與流程
      具有帶有差異化流的多管燃料噴嘴的系統(tǒng)和方法關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究和開(kāi)發(fā)的聲明本發(fā)明根據(jù)美國(guó)能源部授予的合同No.DE-FC26-05NT42643在美國(guó)政府的支持下完成。美國(guó)政府對(duì)本發(fā)明具有某些權(quán)利。技術(shù)領(lǐng)域本文公開(kāi)的主題涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),并且更具體而言,涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴。

      背景技術(shù):
      燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃料和空氣的混合物,以產(chǎn)生熱的燃燒氣體,燃燒氣體又驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)渦輪級(jí)。具體而言,熱的燃燒氣體迫使渦輪葉片旋轉(zhuǎn),從而驅(qū)動(dòng)軸,以旋轉(zhuǎn)一個(gè)或多個(gè)負(fù)載,例如,發(fā)電機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃料噴嘴,以將燃料和空氣噴射到燃燒器中。在某些構(gòu)造中,燃料和空氣在點(diǎn)燃之前預(yù)先混合,以減少排放和改進(jìn)燃燒??上?,燃料和空氣可能以可在燃料噴嘴上導(dǎo)致不均勻的溫度或排放的流動(dòng)態(tài)特性噴射。

      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      下面對(duì)在范圍方面與原本聲明的發(fā)明相當(dāng)?shù)哪承?shí)施例進(jìn)行概述。這些實(shí)施例不意圖限制聲明的發(fā)明的范圍,而是相反,這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概述。實(shí)際上,本發(fā)明可包括可能類似于或異于下面所論述的實(shí)施例的各種形式。在第一實(shí)施例中,一種系統(tǒng)包括多管燃料噴嘴,多管燃料噴嘴具有燃料噴嘴本體和多個(gè)管。燃料噴嘴本體包括包圍腔室的噴嘴壁。多個(gè)管延伸通過(guò)腔室,其中,多個(gè)管中的各個(gè)管包括空氣進(jìn)口部分、燃料進(jìn)口部分和空氣-燃料混合物出口部分。多管燃料噴嘴還包括在多個(gè)管之間的空氣進(jìn)口部分的差異化構(gòu)造。在第二實(shí)施例中,一種系統(tǒng)包括多管燃料噴嘴,多管燃料噴嘴具有燃料噴嘴本體和多個(gè)管。燃料噴嘴本體包括包圍腔室的噴嘴壁。多個(gè)管延伸通過(guò)腔室,其中,多管燃料噴嘴包括在多個(gè)管之間的空氣進(jìn)口部分的差異化構(gòu)造。該差異化構(gòu)造構(gòu)造成控制多個(gè)管之間的流分配。在第三實(shí)施例中,一種方法包括將燃料接收到多個(gè)管中,多個(gè)管延伸通過(guò)多管燃料噴嘴的本體。該方法還包括通過(guò)相應(yīng)的多個(gè)空氣進(jìn)口部分將空氣差異化地接收到多個(gè)管中,其中,多管燃料噴嘴包括在多個(gè)管之間的空氣進(jìn)口部分的差異化構(gòu)造。該方法進(jìn)一步包括從多個(gè)管輸出空氣-燃料混合物。一種系統(tǒng),包括:多管燃料噴嘴,其包括:燃料噴嘴本體,其包括包圍腔室的噴嘴壁;以及延伸通過(guò)所述腔室的多個(gè)管,其中,所述多個(gè)管中的各個(gè)管包括空氣進(jìn)口部分、燃料進(jìn)口部分和空氣-燃料混合物出口部分,其中,所述多管燃料噴嘴包括在所述多個(gè)管之間的所述空氣進(jìn)口部分的差異化構(gòu)造。在另一個(gè)實(shí)施例中,各個(gè)空氣進(jìn)口部分包括軸向空氣入口,所述軸向空氣入口通到所述多個(gè)管中的相應(yīng)的管的上游端中。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述差異化構(gòu)造包括在所述多個(gè)管之間的所述軸向空氣入口的差異化入口形狀。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述軸向空氣入口的所述差異化入口形狀包括一個(gè)或多個(gè)漸縮入口形狀、一個(gè)或多個(gè)彎曲入口形狀或一個(gè)或多個(gè)筆直入口形狀,或它們的組合。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述軸向空氣入口的所述差異化入口形狀包括所述一個(gè)或多個(gè)漸縮入口形狀,所述一個(gè)或多個(gè)漸縮入口形狀各自具有帶有不同漸縮角度的外壁。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述軸向空氣入口的所述差異化入口形狀包括所述一個(gè)或多個(gè)彎曲入口形狀,所述一個(gè)或多個(gè)彎曲入口形狀各自具有帶有不同彎曲半徑的外壁。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述軸向空氣入口的所述差異化入口形狀與所述多個(gè)管成整體。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述軸向空氣入口的所述差異化入口形狀設(shè)置在與所述多個(gè)管分開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)上。在另一個(gè)實(shí)施例中,公共板針對(duì)所述多個(gè)管具有所述軸向空氣入口的所述差異化入口形狀。在另一個(gè)實(shí)施例中,各個(gè)空氣進(jìn)口部分包括進(jìn)入所述多個(gè)管中的相應(yīng)的管中的一個(gè)或多個(gè)徑向空氣入口。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述差異化構(gòu)造包括在所述多個(gè)管之間的所述徑向空氣入口的差異化徑向入口構(gòu)造。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述徑向空氣入口的所述差異化徑向入口構(gòu)造包括一個(gè)或多個(gè)徑向入口角度、一個(gè)或多個(gè)徑向入口尺寸,或每個(gè)徑向空氣入口的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,或它們的組合。在另一個(gè)實(shí)施例中,包括控制器和設(shè)置在所述多個(gè)管周圍的第一空氣分配腔室,其中,所述第一空氣分配腔室構(gòu)造成將第一空氣流供應(yīng)到所述徑向空氣入口的第一組,并且所述控制器構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述第一空氣流。在另一個(gè)實(shí)施例中,包括設(shè)置在所述多個(gè)管周圍的第二空氣分配腔室,其中,所述第二空氣分配腔室構(gòu)造成將第二空氣流供應(yīng)到所述徑向空氣入口的第二組,并且所述控制器構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述第二空氣流。在另一個(gè)實(shí)施例中,包括具有所述多管燃料噴嘴的渦輪燃燒器或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。一種系統(tǒng),包括:多管燃料噴嘴,其包括:燃料噴嘴本體,其包括包圍腔室的噴嘴壁;以及延伸通過(guò)所述腔室的多個(gè)管,其中,所述多管燃料噴嘴包括在所述多個(gè)管之間的空氣進(jìn)口部分的差異化構(gòu)造,并且所述差異化構(gòu)造構(gòu)造成控制所述多個(gè)管之間的流分配。在另一個(gè)實(shí)施例中,包括具有所述多管燃料噴嘴的渦輪燃燒器或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述差異化構(gòu)造包括在所述多個(gè)空氣進(jìn)口部分之間的軸向空氣入口的差異化入口形狀或在所述多個(gè)空氣進(jìn)口部分之間的徑向空氣入口的差異化徑向入口構(gòu)造,或它們的組合。一種方法,包括:將燃料接收到多個(gè)管中,所述多個(gè)管延伸通過(guò)多管燃料噴嘴的本體;通過(guò)相應(yīng)的多個(gè)空氣進(jìn)口部分將空氣差異化地接收到所述多個(gè)管中,其中,所述多管燃料噴嘴包括在所述多個(gè)管之間的所述空氣進(jìn)口部分的差異化構(gòu)造;以及從所述多個(gè)管輸出空氣-燃料混合物。在另一個(gè)實(shí)施例中,所述差異化構(gòu)造包括在所述多個(gè)空氣進(jìn)口部分之間的軸向空氣入口的差異化入口形狀,或在所述多個(gè)空氣進(jìn)口部分之間的徑向空氣入口的差異化徑向入口構(gòu)造,或它們的組合。附圖說(shuō)明當(dāng)參照附圖來(lái)閱讀以下詳細(xì)描述時(shí),本發(fā)明的這些和其它特征、方面與優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解,在附圖中,相同符號(hào)在所有圖中表示相同部件,其中:圖1是渦輪系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖,渦輪系統(tǒng)包括具有控制流分配的流控制特征的多管燃料噴嘴;圖2是具有多個(gè)多管燃料噴嘴的圖1的渦輪系統(tǒng)的燃燒器的實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D;圖3是包括多個(gè)多管燃料噴嘴(例如,圓形)的燃燒器的實(shí)施例的正視平面圖;圖4是包括多個(gè)多管燃料噴嘴(例如,截?cái)囵W餅形)的燃燒器的實(shí)施例的正視平面圖;圖5是圖3或4的多管燃料噴嘴的實(shí)施例的在線5-5內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D,其示出在多個(gè)管的軸向空氣入口處的流控制特征(例如,空氣進(jìn)口部分)的差異化構(gòu)造;圖6是圖1-5的多管燃料噴嘴的一個(gè)管的軸向空氣入口的實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D,其示出漸縮入口;圖7是圖1-5的多管燃料噴嘴的一個(gè)管的軸向空氣入口的實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D,其示出彎曲入口;圖8是圖1-5的多管燃料噴嘴的一個(gè)管的軸向空氣入口和單獨(dú)的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D,其示出漸縮入口;圖9是圖3或4的多管燃料噴嘴的實(shí)施例的在線5-5內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D,其示出在多個(gè)管的軸向空氣入口處的流控制特征的差異化構(gòu)造;圖10是圖3或4的多管燃料噴嘴的實(shí)施例的在線5-5內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D,其示出多個(gè)空氣分配腔室和多個(gè)管的徑向空氣入口;圖11是圖10的多管燃料噴嘴的實(shí)施例的在線11-11內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D;圖12是圖10的多管燃料噴嘴的實(shí)施例的在線11-11內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D;以及圖13是圖10的多管燃料噴嘴的實(shí)施例的在線11-11內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D。部件列表10渦輪系統(tǒng)12燃料噴嘴14燃料16燃燒器18渦輪20排氣出口22軸24壓縮機(jī)26空氣進(jìn)口28負(fù)載30差異化空氣進(jìn)口部分32空氣-燃料混合物34空氣38流動(dòng)套管40端蓋42燃料管道44上游端部分46下游端部分48燃料噴嘴本體50噴嘴壁51腔室壁52腔室53燃料腔室54燃燒區(qū)域55空氣分配腔室56管58箭頭60空氣入口62上游空氣流路徑64軸向方向66內(nèi)部流路徑68箭頭70下游空氣流路徑72軸向方向74燃料進(jìn)口部分76燃料流路徑78帽部件80中心燃料噴嘴82外部燃料噴嘴84多個(gè)排86中心軸線87燃料噴嘴周緣88內(nèi)周緣90圓形噴嘴區(qū)92非圓形周緣94平行邊96平行邊98邊100邊102徑向方向104周向方向106周緣108中心部分110中心軸線150混合物出口部分154管156管158管160管162排164排166排168排170軸線172軸線174軸線176軸線178徑向偏移180徑向偏移182徑向偏移184徑向偏移186箭頭187擋板188燃料入口190箭頭198箭頭200空氣-燃料混合物輪廓202軸向空氣入口203入口板204漸縮入口形狀205外壁206上游直徑208下游直徑210上游端212深度214角度215軸線216內(nèi)直徑220筆直入口形狀222表面226彎曲入口形狀228外直徑230半徑242板的深度244管的厚度250入口速度輪廓260徑向空氣入口262第一空氣分配腔室264第二空氣分配腔室266控制器268閥270徑向入口角度272組274組276組278組280直徑282直徑284直徑286直徑。具體實(shí)施方式下面將對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行描述。為了致力于提供對(duì)這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述,在說(shuō)明書(shū)中可能不會(huì)對(duì)實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是,在任何這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)的開(kāi)發(fā)中,如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中那樣,必須作出許多特定于實(shí)現(xiàn)的決策來(lái)達(dá)到開(kāi)發(fā)者的具體目的,諸如服從系統(tǒng)相關(guān)的約束及商業(yè)相關(guān)的約束,該具體目的可隨不同實(shí)現(xiàn)而改變。此外,應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是,這種開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時(shí)的,但對(duì)受益于本公開(kāi)的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),這種開(kāi)發(fā)工作將不過(guò)是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的例行任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的多種實(shí)施例的要素時(shí),冠詞“一”、“該”和“所述”意于表示存在一個(gè)或多個(gè)該要素的意思。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意于為包括性的,并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。本文描述的用于具有差異化流的多管燃料噴嘴的系統(tǒng)和方法具有用于多管燃料噴嘴的各個(gè)管的各種各樣的可行空氣進(jìn)口部分。沒(méi)有本文描述的空氣進(jìn)口部分,空氣可以不同量和/或速度進(jìn)入多管燃料噴嘴的各個(gè)管的上游端。本文描述的空氣進(jìn)口部分可影響進(jìn)入或離開(kāi)各個(gè)管的空氣的量和/或速度,以在多個(gè)管(例如,2至1000個(gè)管)之間提供期望的出口流(例如,均勻流)??諝膺M(jìn)口部分可包括在多個(gè)管之中的不同的管之間的具有不同形狀的軸向空氣入口。例如,與具有筆直入口形狀(例如,圓柱形入口形狀)的軸向空氣入口相比,具有漸縮入口形狀(例如圓錐形和/或沉孔入口形狀)的軸向空氣入口可容許更多空氣以更大的速度進(jìn)入管??諝膺M(jìn)口部分還可包括徑向空氣入口,以將空氣噴射到至少一些管中,以影響從管進(jìn)入燃燒區(qū)域中的空氣-燃料混合物的出口流。在某些實(shí)施例中,可在運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)噴射的空氣的量、速度和壓力。各個(gè)管的徑向空氣入口可在尺寸、形狀、數(shù)量、角度和型式方面不同。例如,用于各個(gè)管的徑向空氣入口可以不同型式布置,以影響離開(kāi)各個(gè)管的空氣的量、離開(kāi)各個(gè)管的空氣的速度或離開(kāi)各個(gè)管的空氣的量和速度兩者。多個(gè)管中的各個(gè)管可具有不止一組徑向空氣入口,使得空氣可同時(shí)噴射到一組或多組徑向空氣入口??諝膺M(jìn)口部分可構(gòu)造成使多管燃料噴嘴獲得期望的出口流輪廓,諸如在多個(gè)管之間的均勻輪廓?,F(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖且首先參照?qǐng)D1,示出了渦輪系統(tǒng)10的實(shí)施例的框圖。如下面詳細(xì)描述的那樣,公開(kāi)的渦輪系統(tǒng)10(例如,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī))可采用具有差異化空氣進(jìn)口部分30的一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴12(例如,多管燃料噴嘴),差異化空氣進(jìn)口部分30構(gòu)造成影響穿過(guò)燃料噴嘴12的空氣-燃料流分配。例如,某個(gè)燃料噴嘴12包括空氣進(jìn)口部分30的不同構(gòu)造(例如,徑向空氣入口的漸縮軸向入口形狀、彎曲軸向入口形狀或筆直軸向入口形狀和/或不同尺寸、數(shù)量、入口角度或型式),該不同構(gòu)造構(gòu)造成影響噴射到燃燒器16中的空氣-燃料混合物32的量和/或速度。例如,這些空氣進(jìn)口部分30可沿著多個(gè)管(例如,2至1000個(gè)預(yù)混合管)向下游引導(dǎo)空氣通過(guò)燃料噴嘴本體(例如,燃料噴嘴頭),以與來(lái)自腔室的燃料14混合??諝?燃料混合物32可噴射通過(guò)各個(gè)燃料噴嘴12的燃燒面。因此,這些空氣進(jìn)口部分30可影響穿過(guò)燃料噴嘴12離開(kāi)各個(gè)管的空氣-燃料混合物32的品質(zhì)、量和/或速度??諝膺M(jìn)口部分30的不同構(gòu)造可影響穿過(guò)燃料噴嘴12的空氣-燃料混合物32的屬性(包括燃料/空氣比率),以產(chǎn)生期望的空氣-燃料混合物輪廓,諸如均勻的空氣-燃料混合物輪廓或具有期望燃燒效率的另一個(gè)輪廓。減少燃料噴嘴12的管之間的空氣-燃料混合物輪廓的不均勻性可減少NOx排放。另外,這些空氣進(jìn)口部分30可使得特定空氣-燃料混合物輪廓能夠使某些管富化,以用作母火,或使其它管貧化,以減少關(guān)鍵區(qū)中的熱負(fù)載。在某些實(shí)施例中,系統(tǒng)10包括布置在中心燃料噴嘴12周圍的多個(gè)燃料噴嘴12。這些燃料噴嘴12中的一個(gè)或多個(gè)可包括下面詳細(xì)論述的空氣進(jìn)口部分30。渦輪系統(tǒng)10可使用液體或氣體燃料(諸如天然氣和/或富氫合成氣體),以驅(qū)動(dòng)渦輪系統(tǒng)10。如描繪的那樣,一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴12吸入燃料14,混合燃料14與空氣34,并且將空氣-燃料混合物32以適當(dāng)?shù)谋嚷史峙涞饺紵?6中,以便有最佳燃燒、排放、燃料消耗和功率輸出。渦輪系統(tǒng)10可包括位于一個(gè)或多個(gè)燃燒器16內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴12。空氣-燃料混合物32在燃燒器16內(nèi)的腔室中燃燒,從而產(chǎn)生熱的加壓排氣。燃燒器16朝向排氣出口20而將排氣引導(dǎo)通過(guò)渦輪18。隨著排氣傳送通過(guò)渦輪18,氣體迫使渦輪葉片使軸22沿著渦輪系統(tǒng)10的軸線旋轉(zhuǎn)。如示出的那樣,軸22可連接到渦輪系統(tǒng)10的各種構(gòu)件上,包括壓縮機(jī)24。壓縮機(jī)24還包括聯(lián)接到軸22上的葉片。在軸22旋轉(zhuǎn)時(shí),壓縮機(jī)24內(nèi)的葉片也旋轉(zhuǎn),從而壓縮從空氣進(jìn)口26通過(guò)壓縮機(jī)24且進(jìn)入燃料噴嘴12和燃燒器16中的空氣34。軸22還可連接到負(fù)載28上,負(fù)載28可為運(yùn)載工具或靜態(tài)負(fù)載,諸如例如功率裝置中的發(fā)電機(jī)或航空器上的推進(jìn)器。負(fù)載28可包括能夠由渦輪系統(tǒng)10的旋轉(zhuǎn)輸出提供功率的任何適當(dāng)?shù)难b置。圖2是圖1的燃燒器16的實(shí)施例的橫截面?zhèn)纫晥D,燃燒器16具有多個(gè)燃料噴嘴12。燃燒器16包括外部殼體或流動(dòng)套管38和端蓋40。多個(gè)燃料噴嘴12(例如,多管燃料噴嘴)安裝在燃燒器16內(nèi)。各個(gè)燃料噴嘴12包括燃料管道42,燃料管道42從噴嘴12的上游端部分44延伸到下游端部分46。各個(gè)燃料噴嘴12的下游端部分46包括燃料噴嘴本體48(例如,燃料噴嘴頭),燃料噴嘴本體48包括包圍至少一個(gè)腔室52(例如,空氣分配腔室、燃料腔室)的噴嘴壁50和腔室壁51。在一些實(shí)施例中,噴嘴壁50和腔室壁51可限定燃料腔室53和一個(gè)或多個(gè)空氣分配腔室55。各個(gè)燃料噴嘴本體48的噴嘴壁50還構(gòu)造成面向燃燒區(qū)域54。另外,各個(gè)燃料噴嘴12包括多個(gè)管56(例如,2至1000個(gè)預(yù)混合管),多個(gè)管56通過(guò)至少一個(gè)腔室52延伸到噴嘴壁50。在某些實(shí)施例中,各個(gè)燃料噴嘴12的本體48可包括處于大體平行布置的2至1000個(gè)、10至500個(gè)、20至250個(gè)或30至100個(gè)管56。在示出的實(shí)施例中,燃料管道42在各個(gè)燃料噴嘴12的本體48的管56內(nèi)的中心區(qū)域處平行于多個(gè)管56而延伸通過(guò)空氣分配腔室55和燃料腔室53??諝?4(例如,壓縮空氣)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)空氣入口60進(jìn)入流動(dòng)套管38(大體由箭頭58指示),并且遵從上游空氣流路徑62沿軸向方向64朝向端蓋40??諝馊缓罅鞯絻?nèi)部流路徑66中,如大體由箭頭68所指示,并且沿著下游空氣流路徑70沿軸向方向72行進(jìn)通過(guò)各個(gè)燃料噴嘴12的多個(gè)管56的空氣進(jìn)口部分30。多個(gè)管56中的各個(gè)管的空氣進(jìn)口部分30可包括軸向空氣入口202和/或徑向空氣入口260,如下面參照?qǐng)D5-13詳細(xì)描述的那樣。在一些實(shí)施例中,各個(gè)空氣進(jìn)口部分30選擇成提供期望的空氣-燃料混合物給燃料噴嘴12。燃料14沿軸向方向72沿著燃料流路徑76通過(guò)各個(gè)燃料管道42流向各個(gè)燃料噴嘴12的下游端部分46。燃料14然后進(jìn)入各個(gè)燃料噴嘴12的燃料腔室52、53,并且與多個(gè)管56內(nèi)的空氣在空氣進(jìn)口部分30下游混合,如下面更詳細(xì)地描述的那樣。燃料噴嘴12以適當(dāng)?shù)谋嚷蕦⒖諝?燃料混合物32噴射到燃燒區(qū)域54中,以便有最佳燃燒、排放、燃料消耗和功率輸出。圖3是包括多個(gè)燃料噴嘴12(例如,多管燃料噴嘴)的燃燒器16的實(shí)施例的正視平面圖。燃燒器16包括帽部件78,帽部件78具有設(shè)置成通過(guò)其中的多個(gè)燃料噴嘴12。如示出的那樣,燃燒器16包括燃料噴嘴12(例如,中心燃料噴嘴80),燃料噴嘴12居中地位于帽部件78內(nèi),并且與燃燒器16的中心軸線110同軸。燃燒器16還包括沿周向設(shè)置在中心燃料噴嘴80周圍的多個(gè)燃料噴嘴12(例如,外部燃料噴嘴82)。如示出的那樣,六個(gè)外部燃料噴嘴82包圍中心燃料噴嘴80。但是,在某些實(shí)施例中,燃料噴嘴12的數(shù)量以及燃料噴嘴12的布置可改變。各個(gè)燃料噴嘴12包括多個(gè)管56。如示出的那樣,各個(gè)燃料噴嘴12的多個(gè)管56布置成多個(gè)排84(例如,管56的同心環(huán))。排84具有圍繞各個(gè)燃料噴嘴12的中心軸線86的同心布置,并且可沿徑向方向102延伸向燃料噴嘴周緣87。在某些實(shí)施例中,排84的數(shù)量、每排84的管56的數(shù)量和多個(gè)管56的布置可改變。在某些實(shí)施例中,各個(gè)燃料噴嘴12可包括上面提到的空氣進(jìn)口部分30(例如,軸向空氣入口和可行的徑向空氣入口)的至少一個(gè)差異化構(gòu)造。在某些實(shí)施例中,僅中心燃料噴嘴80可包括差異化空氣進(jìn)口部分30。備選地,在某些實(shí)施例中,僅外部燃料噴嘴82可包括差異化空氣進(jìn)口部分30。在一些實(shí)施例中,中心和外部燃料噴嘴80和82兩者都可包括差異化空氣進(jìn)口部分30。圖4是包括多個(gè)燃料噴嘴12(例如,多管燃料噴嘴)的燃燒器16的另一個(gè)實(shí)施例的正視平面圖。在一些實(shí)施例中,燃燒器16可包括帽部件78。帽部件78可在方向104上沿周向設(shè)置在燃料噴嘴12周圍。如示出的那樣,燃燒器16可包括中心燃料噴嘴80和沿周向設(shè)置在中心燃料噴嘴80周圍的多個(gè)外部燃料噴嘴82。如示出的那樣,六個(gè)外部燃料噴嘴82包圍中心燃料噴嘴80。但是,在某些實(shí)施例中,燃料噴嘴12的數(shù)量以及燃料噴嘴12的布置可改變。例如,外部燃料噴嘴82的數(shù)量可為1至20個(gè)、1至10個(gè)或任何其它數(shù)量。燃料噴嘴12可緊密地設(shè)置在帽部件78內(nèi)。因此,帽部件78的內(nèi)周緣88限定用于燃燒器16的圓形噴嘴區(qū)90。在一些實(shí)施例中,燃料噴嘴12可布置在沒(méi)有帽部件78的燃燒器16內(nèi)。燃料噴嘴12的噴嘴壁50包圍整個(gè)圓形噴嘴區(qū)90。各個(gè)外部燃料噴嘴82包括非圓形周緣92。如示出的那樣,周緣92包括具有兩個(gè)大體平行邊94和96的楔形形狀或截?cái)囵W餅形狀。邊94和96為弧形形狀,而邊98和100為直的(例如,在徑向方向102上發(fā)散)。但是,在某些實(shí)施例中,外部燃料噴嘴82的周緣92可包括其它形狀,例如,具有三個(gè)邊的餡餅形狀。各個(gè)外部燃料噴嘴82的周緣92包括圓形噴嘴區(qū)90的區(qū)域。中心燃料噴嘴80包括周緣106(例如,圓形周緣)。在某些實(shí)施例中,周緣106可包括其它形狀,例如,正方形、六邊形、三角形或其它多邊形。中心燃料噴嘴80的周緣106設(shè)置在圓形噴嘴區(qū)90的中心部分108處,中心部分108在燃燒器16的中心軸線110上居中。燃料噴嘴12包括多個(gè)預(yù)混合管56。在圖4中,為了清楚,預(yù)混合管56僅顯示在一些燃料噴嘴12的一部分上。如示出的那樣,各個(gè)燃料噴嘴12的多個(gè)管56布置成多個(gè)排84。外部燃料噴嘴82的管56的排84具有圍繞燃燒器16的中心軸線110的同心布置。中心燃料噴嘴80的管56的排84還具有圍繞燃燒器16的中心軸線110的同心布置。在某些實(shí)施例中,排84的數(shù)量、每排84的管56的數(shù)量和多個(gè)管56的布置可改變。燃料噴嘴12可包括在下面詳細(xì)論述的空氣進(jìn)口部分30(例如,軸向空氣入口和可能的徑向空氣入口)的至少一個(gè)差異化構(gòu)造。在某些實(shí)施例中,僅中心燃料噴嘴80可包括差異化空氣進(jìn)口部分30。備選地,在某些實(shí)施例中,僅外部燃料噴嘴82可包括差異化空氣進(jìn)口部分30。在一些實(shí)施例中,中心燃料噴嘴80和外部燃料噴嘴82兩者可包括差異化空氣進(jìn)口部分30。多個(gè)管56的差異化空氣進(jìn)口部分30可在多個(gè)管56之間產(chǎn)生不同燃料/空氣預(yù)混合比率。實(shí)際上,多個(gè)管56的不同燃料/空氣預(yù)混合比率可在徑向方向102上遠(yuǎn)離燃料噴嘴80的中心軸線86或燃燒器16的中心軸線110而改變(例如,增加或減小)。在某些實(shí)施例中,由于差異化空氣進(jìn)口部分30,燃料/空氣預(yù)混合比率可在徑向方向102上在不同的管56之間改變大約0至100%、5至50%或10至25%。例如,由于差異化空氣進(jìn)口部分30,燃料/空氣預(yù)混合比率可在不同的管56之間增加超過(guò)大約1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%。一些管56可不包括燃料入口,因而僅空氣流過(guò)管56,并且空氣和燃料不發(fā)生預(yù)混合。因此,管56的燃料/空氣比率為0。管56附近的區(qū)中的這個(gè)貧化燃料/空氣比率可比燃燒區(qū)域54中的其它區(qū)更貧化,從而減少燃燒區(qū)域54中的熱點(diǎn)。換句話說(shuō),差異化空氣進(jìn)口部分30產(chǎn)生阻隔(例如,貧化空氣),以減少燃燒區(qū)域54的區(qū)中的燃燒,從而提供更加受控制的熱分配。因此,可減少熱區(qū),并且增加燃料噴嘴12的可操作性和耐用性。此外,在其它實(shí)施例中,差異化空氣進(jìn)口部分30可影響離開(kāi)各個(gè)管56的空氣-燃料混合物的速度。如下面描述的那樣,差異化空氣進(jìn)口部分30可減小離開(kāi)在燃料噴嘴12的中心軸線86附近或在燃燒器16的中心軸線110附近的管的空氣-燃料混合物32的速度。更具體而言,差異化空氣進(jìn)口部分30可產(chǎn)生噴射到燃燒器16中的空氣-燃料混合物32的基本均勻的離開(kāi)速度輪廓。圖5示出圖3或4的一個(gè)燃料噴嘴的實(shí)施例在線5-5內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D。各個(gè)燃料噴嘴12可包括空氣進(jìn)口部分30的差異化構(gòu)造,以影響傳送通過(guò)各個(gè)管56的空氣的量和/或速度,并且可能影響空氣-燃料混合物32的品質(zhì)??諝膺M(jìn)口部分的差異化構(gòu)造可包括在多個(gè)管56之間的軸向空氣入口202的差異化入口形狀。例如,空氣進(jìn)口部分30的某個(gè)差異化構(gòu)造可減少在各個(gè)燃料噴嘴12的燃燒面處的熱的燃燒產(chǎn)物的低速區(qū)域或再循環(huán)區(qū)。另一個(gè)差異化構(gòu)造可使各個(gè)燃料噴嘴12的某個(gè)管56貧化或富化。下面論述的空氣進(jìn)口部分30不限于它們的相應(yīng)的實(shí)施例,而是可以組合的方式用來(lái)改進(jìn)燃料噴嘴12的可操作性和耐用性。如上面論述,各個(gè)燃料噴嘴12(例如,多管燃料噴嘴)包括燃料管道42、聯(lián)接到燃料管道42上的燃料腔室52、53,以及通過(guò)燃料腔室52、53延伸到下游端部分46的多個(gè)管56(例如,154、156、158和160)。示出的管154、156、158和160可各自表示沿周向方向104圍繞燃料噴嘴12的中心軸線86而設(shè)置的管56的同心排84(即162、164、166和168)。例如,管56的各個(gè)排162、164、166和168可表示成環(huán)形布置或圓形型式或任何其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)造的多個(gè)管56(例如,2至50個(gè)管56)。管56在下面的描述還可適用于它們的相應(yīng)的排84。換句話說(shuō),管56(例如,管154、156、158和160)的任何論述意圖包括相應(yīng)的排162、164、166和168(例如,每排多個(gè)管)。各個(gè)管56包括相對(duì)于燃料噴嘴12的中心軸線86以徑向偏移(即178、180、182和184)設(shè)置的軸線(即170、172、174和176)。例如,管154、156、158和160分別包括軸線170、172、174和176。在示出的實(shí)施例中,這些軸線170、172、174和176彼此平行。但是,在其它實(shí)施例中,軸線170、172、174和176可為不平行的(例如匯聚或發(fā)散)。徑向偏移178、180、182和184在徑向方向102上遠(yuǎn)離燃料噴嘴12的中心軸線86而增加。因此,管160的徑向偏移184大于相應(yīng)的管154、156和158的徑向偏移178、180和182。類似地,管158的徑向偏移182大于相應(yīng)的管154和156的徑向偏移178和180,而管156的徑向偏移180大于管154的徑向偏移178。在示出的實(shí)施例中,管56之間的徑向間隔大體恒定。但是,其它實(shí)施例可在徑向方向102上具有管56的不均勻徑向間隔(例如,不斷增加或不斷減小)。如示出的那樣,燃料噴嘴12包括四個(gè)排162、164、166和168。如下面描述的那樣,這些管154、156、158和160(以及它們相應(yīng)的排162、164、166和168)可在結(jié)構(gòu)上不同(例如,差異化空氣進(jìn)口部分30),以提供差異化空氣-燃料混合物流分配。進(jìn)一步在某些實(shí)施例中,排84的數(shù)量、每排84的管56的數(shù)量和多個(gè)管56的布置可改變。例如,排84的數(shù)量的范圍可為2至10個(gè)或更多,而每排84的管56的數(shù)量的范圍可為3至500個(gè)、5至250個(gè)或10至100個(gè)。如前面提到的,空氣沿著下游空氣流路徑70沿軸向方向72流過(guò)空氣進(jìn)口部分30進(jìn)入燃料噴嘴12的多個(gè)管56中。在一些實(shí)施例中,各個(gè)空氣進(jìn)口部分30可具有通到燃料噴嘴12的管56的上游端210中的軸向空氣入口202。各個(gè)排84的空氣進(jìn)口部分30可改變,以容許期望的量和速度的空氣34進(jìn)入管56和與燃料14混合,在燃燒器16的燃燒區(qū)域54中形成期望的空氣-燃料混合物輪廓200。在實(shí)施例中,隨著徑向偏移的增加,空氣進(jìn)口部分30容許更大的量和/或速度的下游空氣流70進(jìn)入管56,因而由于差異化空氣進(jìn)口部分30,在燃料噴嘴12的周緣87附近的管56可比在燃料噴嘴12的中心軸線86附近的管56具有更大的空氣流。在另一個(gè)實(shí)施例中,隨著徑向偏移的增加,在中心軸線86附近的空氣進(jìn)口部分30容許更少量和/或速度的空氣進(jìn)入管56。燃料14可沿軸向方向72沿著燃料流路徑76通過(guò)各個(gè)燃料管道42流向各個(gè)燃料噴嘴12的噴嘴壁50附近的下游端46。燃料14可然后進(jìn)入燃料腔室52、53和轉(zhuǎn)向多個(gè)管56,如箭頭186大體所指示的那樣。在某些實(shí)施例中,燃料噴嘴12可包括擋板187,以將燃料流引導(dǎo)到燃料腔室53內(nèi)。燃料14流向多個(gè)管56的燃料進(jìn)口部分74的燃料入口188,如箭頭190大體指示的那樣,繞過(guò)穿過(guò)燃料腔室53的管56,并且在多個(gè)管56內(nèi)與空氣34混合。燃料噴嘴12以適當(dāng)?shù)谋嚷蕦⒖諝?燃料混合物32從管56的空氣-燃料混合物出口部分150噴射(如大體由箭頭198指示)到燃燒區(qū)域54中,以便有最佳的燃燒、排放、燃料消耗和功率輸出。噴射到燃燒區(qū)域54中的空氣-燃料混合物32產(chǎn)生空氣-燃料混合物輪廓200??諝?燃料混合物輪廓200的特征可在于諸如燃料/空氣比率、混合品質(zhì)、速度、質(zhì)量流量、再循環(huán)區(qū)和停滯區(qū)的屬性。各個(gè)管56的空氣進(jìn)口部分30可影響空氣-燃料混合物輪廓200的屬性。例如,空氣進(jìn)口部分30可在不同的管56之間改變,以控制輪廓200,例如,增加輪廓200在多個(gè)管56之間的均勻性。在一些實(shí)施例中,燃料噴嘴12可具有空氣進(jìn)口部分30的差異化構(gòu)造,該差異化構(gòu)造構(gòu)造成控制多個(gè)管56之間的流分配??諝膺M(jìn)口部分30的軸向空氣入口202可在管56之間改變,如圖5中顯示的那樣。各個(gè)管56的軸向空氣入口202可由入口板203、相應(yīng)的管56或兩者限定。在實(shí)施例中,各個(gè)管56或管56的排84具有入口板203,入口板203限定相應(yīng)的管56的軸向空氣入口202的至少一部分。在另一個(gè)實(shí)施例中,公共入口板203限定燃料噴嘴12的所有管56或多個(gè)燃料噴嘴12的所有管56的軸向空氣入口202的至少一部分。入口板203可與管56成整體,固定地聯(lián)接到管56上或可移除地聯(lián)接到管56上。更換入口板203可同時(shí)改變多個(gè)管56的軸向空氣入口202的構(gòu)造,從而允許較快地改變空氣-燃料混合物輪廓200。如圖5中顯示,入口板203可提供在管202之間的軸向空氣入口202的差異化構(gòu)造,如下面詳細(xì)論述的那樣。例如,最內(nèi)部管154具有基本平行于其相應(yīng)的軸線170的筆直(例如,圓柱形)入口形狀220。管156和158具有不同漸縮(例如沉孔式和/或圓錐形)入口形狀204,如下面詳細(xì)描述的那樣。管160具有彎曲(例如鐘或號(hào)角)入口形狀226,如下面詳細(xì)描述的那樣。在實(shí)施例中,與周緣87相比,不均勻下游空氣流70可在燃料噴嘴12的中心軸線86附近具有更大的流率。但是,隨著徑向偏移178、180、182和184增加,上面描述的管154、156、158和160的軸向空氣入口202的差異化構(gòu)造可越來(lái)越多地容許額外的下游空氣流70傳送通過(guò)管56,從而導(dǎo)致有均勻空氣-燃料混合物輪廓200。圖6是圖5的一個(gè)管56的空氣進(jìn)口部分30和相應(yīng)的軸向空氣入口202的實(shí)施例的在線6-6內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D。圖6示出具有漸縮入口形狀204的軸向空氣入口202,漸縮入口形狀204在直徑方面上從上游直徑206逐漸變成(例如,減小)下游直徑208(例如,上游直徑206大于下游直徑208)。例如,漸縮入口形狀204可包括通到管56中的漸縮環(huán)形外壁205,諸如圓錐形表面205。軸向空氣入口202的漸縮入口形狀204可與管56的上游端210成整體,固定地聯(lián)接到上游端210上或可移除地聯(lián)接到上游端210上。例如,燃料噴嘴12可包括具有用于多個(gè)(例如,所有)管56的軸向空氣入口202的入口板203,其中,軸向空氣入口202可在不同的入口202(例如,管56)之間具有差異化入口形狀。在這種實(shí)施例中,入口板203可聯(lián)接到管56的上游端210上。漸縮入口形狀24可具有深度212和相對(duì)于管56的軸線215的角度214。在圖6中顯示的一些實(shí)施例中,漸縮入口形狀204的下游直徑208大致等于管56的內(nèi)直徑216。在其它實(shí)施例中,漸縮入口形狀204的下游直徑208大于管56的內(nèi)直徑216。在這個(gè)實(shí)施例中,漸縮入口形狀204可為沉孔。漸縮入口形狀204可在不同的入口202(和管56)之間具有不同深度212、直徑206和208和/或角度214。例如,深度212、直徑206和208和/或角度214可在不同的入口(和管56)之間改變大約0至100%、1至50%、2至25%或3至10%。在一些實(shí)施例中,角度214可為大約0至90度、1至80度、2至70度、3至60度或4至50度。例如,角度214可為大約5至60度、10至45度或15至30度。圖7是圖5的一個(gè)管56的空氣進(jìn)口部分30和相應(yīng)的軸向空氣入口202的另一個(gè)實(shí)施例的在線6-6內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D。圖7示出軸向空氣入口202具有彎曲入口形狀226。各個(gè)軸向空氣入口202可具有相同或差異化入口形狀。彎曲入口形狀226在直徑方面從上游直徑228逐漸變成(例如,減小)下游直徑216。彎曲入口形狀226可成形為類似鐘、號(hào)角或隆凸(torus)的環(huán)形部分,諸如圍繞軸線215而旋轉(zhuǎn)的橢圓。彎曲入口形狀226的實(shí)施例可限定為具有環(huán)形外壁205,環(huán)形外壁205在與管56的軸線215的角度214方面從大體垂直逐漸減小至大體平行(例如,從切向于入口板203的表面222減小到切向于管內(nèi)直徑216)。這個(gè)實(shí)施例的彎曲入口形狀226可具有帶有橢圓形或拋物線形的軸向空氣入口202的多個(gè)半徑230。在一些實(shí)施例中,彎曲入口形狀226可具有帶有圖7中示出的四分之一圓輪廓的單個(gè)半徑230。軸向空氣入口202的彎曲入口形狀226可與管56的上游端210成整體,固定地聯(lián)接到管56的上游端210上或可移除地聯(lián)接到管56的上游端210上,如上面參照漸縮入口形狀204所描述的那樣。例如,彎曲入口形狀226可整體地或部分地在入口板203中。包括彎曲入口形狀226的軸向空氣入口202可在燃料噴嘴12的管56之間改變,以提供空氣進(jìn)口部分30的差異化構(gòu)造和影響空氣-燃料混合物輪廓200。彎曲入口形狀226可在不同的入口202(和管56)之間具有不同深度212、外直徑228和/或半徑230。深度212、外直徑228和/或半徑230可在不同的入口202(和管56)之間改變大約0至100%、1至50%、20至25%或3至10%。與具有大約等于內(nèi)直徑216的外直徑228的軸向空氣入口202或具有較淺的深度212的軸向空氣入口202相比,具有與內(nèi)直徑216相比更大的外直徑228的軸向空氣入口202和/或具有較大深度212的軸向空氣入口202可容許更多的下游空氣流70傳送到相應(yīng)的管56的上游端210中。圖8是圖5的一個(gè)管56的空氣進(jìn)口部分30和相應(yīng)的軸向空氣入口202的另一個(gè)實(shí)施例的在線6-6內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D。圖8示出在入口板203中設(shè)置在管56的上游端210處的軸向空氣入口202。在這個(gè)實(shí)施例中,空氣進(jìn)口部分30包括沿著管56和入口板203延伸的漸縮入口形狀204。在其它實(shí)施例中,空氣進(jìn)口部分30可包括沿著管56和入口板203延伸的彎曲入口形狀226(見(jiàn)圖7)。在一些實(shí)施例中,軸向空氣入口202可在入口板203中完全為圓柱形,而軸向空氣入口202在管56的上游端210處具有漸縮入口形狀204或彎曲入口形狀226。在其它實(shí)施例中,軸向空氣入口202可在管56的上游端210處完全為圓柱形,而入口板203具有漸縮入口漸縮入口形狀204或彎曲入口形狀226。入口板203可具有用于燃料噴嘴12的一個(gè)或多個(gè)管56的軸向空氣入口202。軸向空氣入口202(例如,漸縮入口形狀204)可完全設(shè)置在入口板203的深度242(或厚度)內(nèi),或在入口板203的深度242和管56的厚度244兩者內(nèi),如圖8中示出的那樣。入口板203可包括漸縮入口形狀204、彎曲入口形狀226或筆直入口形狀220,或它們的組合。如上面描述的那樣,在一些實(shí)施例中,各個(gè)軸向空氣入口202和相應(yīng)的管56可具有單獨(dú)的入口板203。在其它實(shí)施例中,燃料噴嘴12的所有或小部分(例如,一排)管56可具有公共入口板203。因而,軸向空氣入口202的差異化入口形狀可設(shè)置在多個(gè)管56的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)(例如,公共板203)上。圖9示出在多管燃料噴嘴12的多個(gè)管56之間的空氣進(jìn)口部分30(特別是軸向空氣入口202)的差異化構(gòu)造的橫截面。圖9示出下游空氣流路徑70引向用于多管燃料噴嘴12的多個(gè)管56的空氣進(jìn)口部分30的軸向空氣入口202。下游空氣流路徑70具有入口速度輪廓250,其可受許多因素影響,這包括燃燒器16的上游端部分44或下游端部分46內(nèi)的障礙(例如,燃料管道42、支承件和各種阻礙、拐角或流向的變化)、進(jìn)入燃燒器16(例如,流動(dòng)套管38,端蓋40)中的壓縮空氣34的入口點(diǎn)60、內(nèi)部流路徑66內(nèi)的擴(kuò)散空間、重力、摩擦或其它因素,或它們的組合。入口速度輪廓250影響進(jìn)入燃燒區(qū)域54的空氣-燃料混合物32的空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度。在某些實(shí)施例中,進(jìn)入燃燒區(qū)域54的空氣-燃料混合物輪廓200的均勻離開(kāi)速度可導(dǎo)致燃料噴嘴12的噴嘴壁50上的均勻溫度、在某個(gè)管56上的減小的熱負(fù)載、均勻的燃燒或減少的排放(例如,NOx、CO、CO2),或它們的組合。在一些實(shí)施例中,某些管56的空氣-燃料混合物32可由相應(yīng)的軸向空氣入口202富化,以用作燃燒區(qū)域54中的母火。在其它實(shí)施例中,其它管56的空氣-燃料混合物32可由相應(yīng)的軸向空氣入口202貧化,以減小燃燒器16的關(guān)鍵區(qū)中的熱負(fù)載。入口速度輪廓250可基本類似于空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度,除非空氣進(jìn)口部分30影響下游空氣路徑70和噴嘴壁50之間的空氣流。空氣進(jìn)口部分30可增加傳送到相應(yīng)的管56中的下游空氣路徑70的壓降和量,以減小離開(kāi)該管56的空氣-燃料混合物32的離開(kāi)速度和量。例如,與具有窄上游直徑206、淺和/或窄角度漸縮形狀204、小半徑230或筆直入口形狀220的空氣進(jìn)口部分30相比,具有較大上游直徑206、深和/或?qū)捊嵌葷u縮形狀204或大半徑230的空氣進(jìn)口部分30可更多地影響傳送到相應(yīng)的管56的下游空氣流路徑70的壓降和量。窄上游直徑206、淺漸縮形狀204、小半徑230或筆直入口形狀220可增加傳送通過(guò)相應(yīng)的管56的空氣34的壓降和減小量,從而導(dǎo)致進(jìn)入燃燒區(qū)域54的空氣-燃料混合物32的速度和量的減小。照這樣,空氣進(jìn)口部分30的差異化構(gòu)造(例如,在不同的管56之間)可影響進(jìn)入燃燒區(qū)域54的空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度。示出在圖9中的實(shí)施例顯示在燃料噴嘴12的周緣87附近的具有較小速度的下游空氣流路徑70。為了產(chǎn)生空氣-燃料混合物輪廓200的均勻離開(kāi)速度,與周緣87附近的管56相比,軸向空氣入口202的差異化構(gòu)造可更多地減小離開(kāi)燃料噴嘴12的中心軸線86附近的管56的空氣-燃料混合物32的離開(kāi)速度。例如,在示出的實(shí)施例中,在中心軸線86附近的管56的第一排162的軸向空氣入口202可具有筆直入口形狀220(例如,圓柱形入口形狀)。管56的第二排164可具有類似于沉孔的漸縮入口形狀204(例如,一個(gè)或多個(gè)圓錐形入口形狀),管56的第三排166可具有深的漸縮入口形狀204,而第四排168可具有帶有大半徑230的彎曲入口形狀226。軸向空氣入口202的各種構(gòu)造可用于多個(gè)管56,以影響從空氣-燃料混合物出口部分150進(jìn)入燃燒區(qū)域54的空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度。添加給下游空氣流70以形成空氣-燃料混合物32的燃料14可通過(guò)燃料入口188噴射到管56的燃料進(jìn)口部分74中。在顯示在圖9中的實(shí)施例中,燃料14可基本垂直于軸向方向72而進(jìn)入燃料噴嘴12的燃料腔室53。如上面論述,在一些實(shí)施例中,燃料14從軸向方向72進(jìn)入燃料腔室53。燃料腔室53可由燃料噴嘴12的噴嘴壁50、腔室壁51和周緣87限定。在一些實(shí)施例中,燃料腔室53可通過(guò)燃料入口188在流體方面連接到燃料噴嘴12的各個(gè)管56上。備選地,在其它實(shí)施例中,燃料腔室53可在流體方面連接僅一些管56(例如,一排或多排)。此外,在一些實(shí)施例中,基本相同量的燃料14噴射到各個(gè)管56中。在其它實(shí)施例中,可不同地調(diào)節(jié)噴射到各個(gè)管56中的燃料14的量。在某些實(shí)施例中,空氣進(jìn)口部分30可包括徑向空氣入口260,以影響空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度。如圖10中示出的那樣,來(lái)自一個(gè)或多個(gè)空氣分配腔室55的空氣可通過(guò)徑向空氣入口260噴射到多個(gè)管56中。在一些實(shí)施例中,空氣分配腔室55可通過(guò)徑向空氣入口260(例如,第二空氣分配腔室264)與各個(gè)管56在流體方面連接。在其它實(shí)施例中,空氣分配腔室55可在流體方面連接僅一些管56(例如,第一空氣分配腔室262)。通過(guò)徑向空氣入口260而噴射到管56的空氣進(jìn)口部分30中的空氣34可使傳送通過(guò)管56的空氣流70有額外的壓降,并且減小離開(kāi)那個(gè)管56的空氣-燃料混合物出口部分150進(jìn)入燃燒區(qū)域54中的空氣-燃料混合物32的離開(kāi)速度。在一些實(shí)施例中,噴射到空氣進(jìn)口部分30中的空氣34可增加離開(kāi)管56的空氣的量,這可影響空氣-燃料混合物32的燃料/空氣比率。通過(guò)徑向空氣入口260噴射的空氣34可影響空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度和空氣-燃料混合物32的成分,這類似于上面論述的軸向空氣入口202。燃料14可通過(guò)燃料入口188噴射到管56的燃料進(jìn)口部分74中,基本如上面參照?qǐng)D9描述的那樣。在一些實(shí)施例中,各個(gè)管56的徑向空氣入口260可在空氣進(jìn)口部分30中設(shè)置在軸向空氣入口202和燃料進(jìn)口部分74的燃料入口188之間。在這個(gè)實(shí)施例中,至少一個(gè)空氣分配腔室262可在燃料腔室53的上游設(shè)置在燃料噴嘴12內(nèi)。一個(gè)或多個(gè)腔室壁51可使空氣分配腔室262與其它空氣分配腔室264、燃料腔室53和/或其它燃料噴嘴12分開(kāi)。在其它實(shí)施例中,至少一個(gè)空氣分配腔室262可設(shè)置在燃料腔室53和燃燒區(qū)域54之間。在一些實(shí)施例中,空氣34可從各個(gè)燃料噴嘴12的周緣87進(jìn)入至少一個(gè)空氣分配腔室262。例如,空氣34可從流動(dòng)套管38附近的上游空氣流路徑62(圖2)進(jìn)入空氣分配腔室262、264。在一些實(shí)施例中,空氣可從壓縮機(jī)24的級(jí)、獨(dú)立壓縮機(jī)、壓力容器或另一個(gè)源進(jìn)入空氣分配腔室262、264。與借助于下游空氣流70流過(guò)管56的空氣相比,通過(guò)徑向空氣入口260噴射到管56中的空氣可處于更高壓力。在一些實(shí)施例中,可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)入各個(gè)燃料噴嘴12的一個(gè)或多個(gè)空氣分配腔室262、264的空氣的量、壓力和速度。例如,可調(diào)節(jié)供應(yīng)到空氣分配腔室262、264的空氣34,以增加壓力和/或速度,并且因而增加各個(gè)管56的壓降,各個(gè)管56通過(guò)徑向空氣入口260與空氣分配腔室262、264在流體方面連接。在其它實(shí)施例中,可調(diào)節(jié)供應(yīng)到空氣分配腔室262的空氣的量,以影響空氣-燃料混合物32的屬性,包括燃料/空氣比率。例如,在開(kāi)始,可通過(guò)徑向空氣入口260供應(yīng)較少空氣,以使空氣-燃料混合物32富化,而在運(yùn)行期間,可通過(guò)徑向空氣入口260供應(yīng)更多空氣,以使空氣-燃料混合物32貧化。通過(guò)操作閥268或其它流調(diào)整裝置,動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)可通過(guò)控制器266、操作員,或它們的組合進(jìn)行。在一些實(shí)施例中,控制器266和/或操作員可切斷對(duì)一個(gè)或多個(gè)空氣分配腔室262、264的空氣供應(yīng)一段時(shí)間,因而沒(méi)有空氣噴射通過(guò)徑向空氣入口260。徑向空氣入口260的各個(gè)構(gòu)造(包括數(shù)量、型式、尺寸、形狀和徑向入口角度270)可影響空氣-燃料混合物32和空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度,如下面詳細(xì)描述的那樣。例如,徑向空氣入口260的差異化徑向入口構(gòu)造可包括一個(gè)或多個(gè)徑向入口角度、一個(gè)或多個(gè)徑向入口尺寸或每個(gè)徑向空氣入口的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,或它們的組合,以影響空氣-燃料混合物輪廓200。在一些實(shí)施例中,空氣34可被引導(dǎo)到第一空氣分配腔室262,以將第一空氣流供應(yīng)到燃料噴嘴12的第一組徑向空氣入口260,以對(duì)空氣-燃料混合物輪廓200和空氣-燃料混合物32的離開(kāi)速度產(chǎn)生第一作用。在一些實(shí)施例中,如示出在圖10中的那樣,空氣34可被引導(dǎo)到第二空氣分配腔室264,以將第二空氣流供應(yīng)到燃料噴嘴12的第二組徑向空氣入口260,以對(duì)空氣-燃料混合物輪廓200和空氣-燃料混合物32的離開(kāi)速度產(chǎn)生第二作用。如上面論述,控制器266和/或操作員可動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)供應(yīng)到各個(gè)空氣分配腔室262、264的空氣34,以增加或減小噴射的空氣34對(duì)空氣-燃料混合物輪廓200的作用。在一些實(shí)施例中,空氣34可一次供應(yīng)到腔室262、264兩者。例如,當(dāng)空氣34僅供應(yīng)到第一腔室時(shí),用于第一空氣分配腔室262的徑向空氣入口260的第一構(gòu)造的可產(chǎn)生第一作用,而當(dāng)空氣34僅供應(yīng)到第二腔室時(shí),用于第二空氣分配腔室264的徑向空氣入口260的第二構(gòu)造可產(chǎn)生第二作用。供應(yīng)到第一空氣分配腔室262和第二空氣分配腔室264兩者的空氣34可對(duì)空氣-燃料混合物輪廓200和空氣-燃料混合物32的離開(kāi)速度產(chǎn)生第三作用。此外,各個(gè)燃料噴嘴12可包括可被供應(yīng)空氣34的不止一個(gè)空氣分配腔室,諸如2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)空氣分配腔室,以對(duì)空氣-燃料混合物輪廓200和空氣-燃料混合物32的離開(kāi)速度產(chǎn)生多個(gè)作用??諝饪赏ㄟ^(guò)各種類型的徑向空氣入口260噴射到管56中。如示出在圖10中的那樣,徑向空氣入口260可將空氣以一個(gè)或多個(gè)徑向入口角度270噴射到管56中。這樣的徑向入口角度270可相對(duì)于各個(gè)管56的軸線170、172、174、176介于大約0°至180°之間。在某些實(shí)施例中,用于管56的徑向入口角度270可相對(duì)于管56的軸線170、172、174和176為大約5°、10°、20°、30°、45°、60°、70°、90°、110°、120°、135°、150°、160°、170°或175°。徑向入口角度270可影響流過(guò)管56的空氣的壓降和速度。例如,與大約90°的徑向入口角度270相比,小于90°的徑向入口角度270(至少部分地抵消通過(guò)管56的流)可更多地減小管56中的空氣的壓力和速度。此外,管56可具有徑向空氣入口260的差異化構(gòu)造,以影響空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度。照這樣,空氣進(jìn)口部分30的差異化構(gòu)造可影響進(jìn)入燃燒區(qū)域54的空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度。在實(shí)施例中,對(duì)于對(duì)應(yīng)于管56的各個(gè)排(例如,162、164、166和168)的各個(gè)管56,管56可具有差異化徑向入口角度270。在另一個(gè)實(shí)施例中,各個(gè)管56的徑向入口角度270可從排162逐漸增加到排168。在一些實(shí)施例中,在中心軸線86附近的管56可具有小于90°的徑向入口角度270,以進(jìn)一步減小在中心軸線86附近的空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度,以產(chǎn)生更均勻的空氣-燃料混合物輪廓200,如顯示在圖10中的那樣。例如,排162、164、166和168相對(duì)于中心軸線86向外的徑向入口角度270可分別為15°、45°、90°和135°。排162、164、166和168的徑向入口角度的其它示例分別包括但不限于30°、60°、90°和120°或45°、45°、90°和90°。在一些實(shí)施例中,各個(gè)徑向空氣入口的徑向入口角度270為90°。圖11-13是燃料噴嘴12的在圖10的線11-11內(nèi)得到的橫截面?zhèn)纫晥D,其示出影響噴射到多個(gè)管56中的空氣的各種特征。如示出在圖11-13中,各個(gè)管56包括一組徑向空氣入口260。管154、156、158和160包括徑向空氣入口260的組272、274、276和278。在某些實(shí)施例中,徑向空氣入口260的組272、274、276和278可包括彼此不同的形狀(例如,直線、鍵孔等)或布置(例如,不同型式、分布、位置等)。例如,如示出在圖11中,各個(gè)管56上的徑向空氣入口260沿徑向在徑向方向102上在相同軸向位置上對(duì)準(zhǔn)。在某些實(shí)施例中,各個(gè)管56上的徑向空氣入口260還可在軸向方向72上接連地彼此對(duì)準(zhǔn),或沿徑向和沿軸向彼此對(duì)準(zhǔn)(見(jiàn)圖12和13)。如示出在圖11中,徑向空氣入口260的組272、274、276和278相對(duì)于彼此具有不同尺寸。各組272、274、276和278內(nèi)的徑向空氣入口260的尺寸從管154逐漸減小到管160,并且因而,在徑向方向102上從中心軸線86向外逐漸減小。例如,管156上的徑向空氣入口260的組274的尺寸小于管154上的徑向空氣入口260的組272的尺寸,管158上的徑向空氣入口260的組276的尺寸小于管156上的徑向空氣入口260的組274的尺寸,而管160上的徑向空氣入口260的組278的尺寸小于管158上的徑向空氣入口260的組276的尺寸。例如,徑向空氣入口260的直徑可在徑向方向102上在不同的管56之間改變(例如,減小)到大約0.1至20倍、0.1至10倍或0.1至5倍。在一些實(shí)施例中,徑向空氣入口260的直徑的范圍可為大約0.015英寸到0.04英寸。例如,徑向空氣入口直徑可為大約0.015、0.020、0.023、0.025、0.030和0.040英寸或在它們之間的任何距離。由于徑向空氣入口尺寸不斷減小,燃料/空氣預(yù)混合比率可在徑向方向102上從管154增加到管160。由于管56上的徑向空氣入口260的不斷減小的尺寸,各個(gè)管內(nèi)的空氣流可在徑向方向102上減小。對(duì)于沿徑向方向102從燃料噴嘴12的中心軸線86向外較貧化的燃料流和/或朝向燃料噴嘴12的中心軸線86較富化的燃料流,徑向空氣入口260的變化的尺寸可顯著減少在燃料噴嘴12的燃燒噴嘴壁50上的熱的燃燒產(chǎn)物的再循環(huán)區(qū)域。因而,徑向空氣入口260的變化的尺寸有助于減少熱點(diǎn),以增加燃料噴嘴12的可操作性和耐用性。在某些實(shí)施例中,僅組272內(nèi)的徑向空氣入口260的尺寸不同,而其它組274、276和278的徑向空氣入口260的尺寸相同。在其它實(shí)施例中,兩個(gè)組272和274的徑向空氣入口260的尺寸彼此不同,并且不同于其它組276和278,而組276和278的徑向空氣入口260的尺寸相同。如示出在圖12中,徑向空氣入口260的組272、274、276和278包括不同數(shù)量的徑向空氣入口260。在一些實(shí)施例中,管56或管56的排84可不具有任何徑向空氣入口260。如示出的那樣,各組272、274、276和278具有在徑向方向102上改變(例如,減少)的不同數(shù)量的徑向空氣入口260。例如,管156比管154(例如,總共8個(gè))具有更少數(shù)量的徑向空氣入口260(例如,總共6個(gè)),管158比管156(例如,總共6個(gè))具有更少數(shù)量的徑向空氣入口260(例如,總共4個(gè)),而管160比管158(例如,總共4個(gè))具有更少數(shù)量的徑向空氣入口260(例如,總共2個(gè))。在各個(gè)組272、274、276和278內(nèi)的徑向空氣入口260的數(shù)量從管154減少到管160,并且因而在徑向方向102上從中心軸線86向外減少,以在徑向方向102上改變?nèi)剂?空氣比率。例如,徑向空氣入口260的數(shù)量可在徑向方向102上在不同的管56之間改變(例如,減小)大約0至50%、0至20%或0至10%。例如,徑向空氣入口260的數(shù)量可在徑向方向102上在不同的管56之間改變(例如,減小)至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)或任何其它數(shù)量。與周緣87附近的管56相比,在各個(gè)管56上在徑向方向102上減少數(shù)量的徑向空氣入口260可更多地減小在噴嘴12的中心軸線86附近的管56的空氣流的速度,從而產(chǎn)生空氣-燃料混合物輪廓200的更均勻的離開(kāi)速度。在另一個(gè)實(shí)施例中,徑向空氣入口260的數(shù)量可在徑向方向102上從燃燒器16的中心軸線增加或減小,從而產(chǎn)生空氣-燃料混合物輪廓200的更均勻的離開(kāi)速度。對(duì)于在燃料噴嘴12上的更均勻的空氣-燃料混合物輪廓200,徑向空氣入口260的變化的數(shù)量可顯著減少燃料噴嘴12的噴嘴壁50上的再循環(huán),因而更好地使熱分配在噴嘴壁50上。因而,變化的數(shù)量的徑向空氣入口260有助于減少熱點(diǎn),以增加燃料噴嘴12的可操作性和耐用性。在某些實(shí)施例中,不同尺寸和數(shù)量(例如,不斷減小)的徑向空氣入口260可在徑向方向102上設(shè)置在管56上。在一些實(shí)施例中,組272內(nèi)的徑向空氣入口260的數(shù)量不同,而其它組274、276和278的徑向空氣入口260的數(shù)量相同。在其它實(shí)施例中,兩個(gè)組272和274的徑向空氣入口260的數(shù)量彼此不同,并且與其它組276和278不同,而組276和278的徑向空氣入口260的數(shù)量相同。圖13示出多個(gè)管56的另一個(gè)實(shí)施例。如示出的那樣,管56上的徑向空氣入口260的各個(gè)組272、274、276和278具有不同數(shù)量的徑向空氣入口260,以影響空氣-燃料混合物輪廓200的離開(kāi)速度,如上面描述的那樣。另外,多個(gè)管56可具有不同直徑。實(shí)際上,示出在圖13中的多個(gè)管56具有在徑向方向102上遠(yuǎn)離中心軸線86或從中心軸線86向外而不斷減小的直徑。管154、156、158和160分別具有直徑280、282、284和286。管直徑280、282、284和286的范圍可為大約0.05英寸至0.3英寸。例如,管直徑280、282、284和286可為大約0.05、0.1。0.15、0.20、0.25或0.30英寸或它們之間的任何距離。管直徑280、282、284和286在徑向方向102上從管280減小到管286。例如,管156的直徑282相對(duì)于管154的直徑280減小,管158的直徑284相對(duì)于管156的直徑282減小,而管160的直徑286相對(duì)于管158的直徑284減小。在某些實(shí)施例中,管56的直徑可在徑向方向102上在不同的管56之間改變(例如,減小)到大約0.1至10倍、0.1至5倍或0.5至2倍。在某些實(shí)施例中,等量空氣可流過(guò)各個(gè)管56,并且因而不斷減小的直徑可導(dǎo)致在徑向方向102上在不同的管56之間有不斷增加的流速度。在其它實(shí)施例中,管56的不斷減小直徑可導(dǎo)致在徑向方向102上在不同的管56之間有不斷減小的流率。另外,徑向空氣入口260的數(shù)量在徑向方向102上在不同的管56之間改變(例如,減小)。因而,在示出的實(shí)施例中,徑向空氣入口260的不同管直徑和不同數(shù)量的組合用作流控制特征,以產(chǎn)生均勻空氣-燃料混合物輪廓200,減少低速區(qū)域或減少再循環(huán),從而減少燃料噴嘴12的攏焰、逆燃、熱點(diǎn)和損害的可能性。在一些實(shí)施例中,流控制特征可包括管56的不同直徑、徑向空氣入口260的不同數(shù)量、徑向空氣入口260的不同尺寸或任何它們的組合。在某些實(shí)施例中,多個(gè)管56的不同管直徑可在徑向方向102上遠(yuǎn)離燃料噴嘴12的中心軸線86而僅改變到管56(例如,管154)的第一排162或最多改變到管56(例如,管156)的第二排164。在一些實(shí)施例中,組272內(nèi)的徑向空氣入口260的數(shù)量不同,而其它組274、276和278的徑向空氣入口260的數(shù)量相同。在其它實(shí)施例中,兩個(gè)組272和274的徑向空氣入口260的數(shù)量彼此不同,并且與其它組276和278不同,而組276和278的徑向空氣入口260的數(shù)量相同。公開(kāi)的實(shí)施例的技術(shù)效果包括對(duì)燃料噴嘴12(例如,多管燃料噴嘴)提供差異化空氣進(jìn)口部分30。空氣進(jìn)口部分(例如,軸向空氣入口202和/或徑向空氣入口260)30可沿徑向方向102遠(yuǎn)離燃料噴嘴12的中心軸線86向上改變到燃料噴嘴12中的管56的某個(gè)排84或沿徑向方向102遠(yuǎn)離燃燒器16的中心軸線110而改變。具體而言,空氣進(jìn)口部分30可使空氣-燃料混合物32更貧化或在管56和火焰支架提供更少的接觸。例如,空氣進(jìn)口部分30可包括差異化軸向空氣入口202和差異化徑向空氣入口260。這些空氣進(jìn)口部分30可顯著影響空氣-燃料混合物輪廓200的屬性,諸如速度,因而減少熱點(diǎn),以增加燃料噴嘴12的可操作性和耐用性,以及減少排放(例如,NOx排放)。在多個(gè)管56之間的空氣進(jìn)口部分30的差異化構(gòu)造可包括組合各種軸向空氣入口202(例如,漸縮、彎曲和/或筆直)與各種徑向空氣入口260(例如,一個(gè)或多個(gè)徑向入口角度、一個(gè)或多個(gè)徑向入口尺寸和/或每個(gè)徑向空氣入口的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口)。例如圖10(如上面論述)示出空氣進(jìn)口部分30的差異化構(gòu)造,使得管56的各個(gè)排(例如,162、164、166和168)具有空氣進(jìn)口部分30的不同組合,以產(chǎn)生空氣-燃料混合物輪廓200的均勻離開(kāi)速度,而不管是否有不均勻入口速度輪廓250。在這個(gè)實(shí)施例中,管56的內(nèi)部排162具有筆直入口形狀220和以小(例如,15°)徑向入口角度270定向的成一組的兩個(gè)徑向空氣入口260。管56的第二排164具有僅在入口板203中具有漸縮入口形狀204且在管56中具有筆直入口形狀220的軸向空氣入口202、具有垂直徑向入口角度270的成第一組的兩個(gè)徑向空氣入口260,以及具有45°徑向入口角度270的第二組徑向空氣入口260。管56的第三排166具有通過(guò)入口板203和管56的漸縮入口形狀204、具有垂直徑向入口角度270的成第一組的四個(gè)徑向空氣入口260和具有垂直徑向入口角度270的成第二組的兩個(gè)徑向空氣入口260。管56的第四排168具有通過(guò)入口板203和管56的彎曲入口形狀226,以及具有兩個(gè)徑向空氣入口260的兩組徑向空氣入口260,徑向空氣入口260各自以大(例如,135°)徑向入口角度270通到管56中。在其它實(shí)施例中,空氣進(jìn)口部分30可針對(duì)各個(gè)管至少部分地基于其在燃燒器16內(nèi)的位置而改變。例如,對(duì)于其中噴嘴12和/或管56未沿徑向布置或布置成排162的燃燒器16,空氣進(jìn)口部分30可至少部分地基于燃燒器16內(nèi)的噴嘴12和/或管56的設(shè)置(例如,中心位置、外部位置、側(cè)向位置或豎向位置)。構(gòu)想到空氣進(jìn)口部分的其它差異化構(gòu)造,這可包括上面描述的軸向空氣入口、徑向空氣入口、入口板和空氣分配腔室的各種其它組合。本書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)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(shí)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(yǔ)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(yǔ)言無(wú)實(shí)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)。
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