包括引導噴嘴的燃料噴嘴組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包括引導噴嘴的燃料噴嘴組件。具體而言，一種燃料噴嘴組件(100,200)包括具有引導空氣通路(142,242)的中心體(102,202)，以及限定在其中的引導燃料通路(144,244)。具有多個預混通路(134,234)的引導噴嘴(106,206)設置在中心體(102,202)的下游端部(108,208)內。各個預混通路(134,234)包括與引導空氣通路(142,242)流體連通的入口(136,236)，軸向地定位在入口(136,236)下游的出口(138,238)，以及與引導燃料通路(144,244)流體連通的燃料端口(140,240)。外套筒(110,210)可與中心體(102,202)同軸地對準且沿徑向間隔開以在其間限定環(huán)形通路(112,212)。支柱(114,214)從中心體(102,202)沿徑向向外延伸到外套筒(110,210)。燃料噴嘴組件(100)還可包括與引導空氣通路(142)流體連通的入口通路(162)。入口通路(162)延伸穿過外套筒(110)、支柱(114)和中心體(102)。
【專利說明】
包括弓I導噴嘴的燃料噴嘴組件
技術領域
[0001]本發(fā)明大體上涉及用于燃氣渦輪的燃燒器的燃料噴嘴組件。更具體而言，本發(fā)明涉及具有預混引導噴嘴的燃料噴嘴組件。
【背景技術】
[0002]燃氣渦輪大體上包括入口區(qū)段、壓縮機區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。入口區(qū)段清潔和調節(jié)工作流體(例如，空氣)，且將工作流體供應至壓縮機區(qū)段。壓縮機區(qū)段逐漸增大工作流體的壓力，且將壓縮工作流體供應至燃燒區(qū)段。壓縮工作流體和燃料在燃燒區(qū)段內混合，且在燃燒室中焚燒，以生成具有高溫和高壓的燃燒氣體。燃燒氣體傳送穿過熱氣體通路進入渦輪區(qū)段，在該處，其膨脹以產(chǎn)生功。例如，渦輪區(qū)段中的燃燒氣體的膨脹可使聯(lián)接到發(fā)電機的軸旋轉以產(chǎn)生電力。
[0003]燃燒區(qū)段大體上包括圍繞外殼環(huán)形地布置的多個燃燒器。在貧預混形式的燃燒系統(tǒng)中，各個燃燒器包括一個或多個預混類型的燃料噴嘴。典型的預混燃料噴嘴包括中心體，其至少部分地由外管或套筒包繞。預混流動通路限定在外套筒與中心體之間。多個導葉或支柱在預混流動通路內在中心體與外套筒之間延伸。
[0004]在操作中，燃料噴射到流過預混流動通路的壓縮空氣流中。導葉將有角旋流賦予到壓縮空氣，因此加強與燃燒器的燃燒區(qū)上游的燃料混合。預混燃料空氣大體上的貧燃料混合物。貧燃料混合物更有效焚燒，因此減少了CO排放，且產(chǎn)生了低于擴散焰技術的NOx排放。
[0005]預混類型的燃料噴嘴中的至少一個可包括引導噴嘴。引導噴嘴可與燃燒區(qū)上游的對應燃料噴嘴的中心體同軸地對準且設置在其內。在特定燃燒操作模式期間，引導噴嘴可將預混燃料和空氣混合物輸送至燃燒區(qū)以產(chǎn)生預混引導火焰。預混引導火焰大體上用于在燃燒器以某些模式操作時和/或燃燒器在各種操作模式之間過渡時確?；鹧娣€(wěn)定性。
[0006]為了使引導噴嘴起作用，引導或壓縮空氣和引導燃料必須通過中心體供應至引導噴嘴。然而，中心體內的空間局限性可限制將引導空氣和燃料傳送至引導噴嘴的可能性，因此可能限制引導噴嘴的總體有效性。因此，具有引導噴嘴的改進的燃料噴嘴組件將在本技術中有用。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的方面和優(yōu)點在以下描述中提出，或可從該描述中清楚，或可通過實施本發(fā)明學習到。
[0008]本發(fā)明的一個實施例為燃料噴嘴組件。燃料噴嘴組件包括中心體，其沿燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸。中心體包括限定在其中的引導空氣通路和引導燃料通路。引導噴嘴設置在中心體的下游端部內。引導噴嘴包括和/或限定多個預混通路。各個預混通路包括與引導空氣通路流體連通的入口，沿軸向定位在入口下游的出口，以及與引導燃料通路流體連通的燃料端口。外套筒與中心體同軸地對準且沿徑向間隔開，且在其間限定環(huán)形通路。支柱從中心體沿徑向向外延伸至外套筒。燃料噴嘴組件還包括與引導空氣通路流體連通的入口通路。入口通路延伸穿過外套筒、支柱和中心體。
[0009]本發(fā)明的另一個實施例為用于燃氣渦輪的燃燒器。燃燒器大體上包括聯(lián)接至外殼的端蓋。端蓋和外殼至少部分地限定或形成燃燒器的頭端部分。頭端與燃氣渦輪的壓縮機的流體連通。燃燒器還包括燃料噴嘴組件，其連接至端蓋，且在燃燒器的頭端部分內軸向地延伸。燃料噴嘴包括中心體，其沿燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸。中心體包括限定在其中的引導空氣通路和引導燃料通路。引導噴嘴設置在中心體的下游端部內，且包括多個預混通路。各個預混通路具有與引導空氣通路流體連通的入口，設置在入口下游的出口，以及與引導燃料通路流體連通的燃料端口。燃料噴嘴還包括外套筒，其與中心體同軸地對準且沿徑向間隔開以便在其間限定環(huán)形通路。支柱從中心體沿徑向向外延伸至外套筒。燃料噴嘴組件還包括與引導空氣通路流體連通的入口通路，以及燃燒器的頭端部分。入口通路延伸穿過外套筒、支柱和中心體。
[0010]本發(fā)明的另一個實施例為燃料噴嘴組件。燃料噴嘴組件包括中心體，其沿燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸。中心體包括限定在中心體內的環(huán)形引導空氣通路和環(huán)形引導燃料通路。引導空氣通路從引導燃料通路沿徑向向外限定。燃料噴嘴組件還包括基部部分，其與引導空氣通路流體連通，且構造成接收來自燃燒器的端蓋的引導空氣。引導噴嘴設置在中心體的下游端部內。引導噴嘴包括和/或限定多個預混通路。各個預混通路包括與引導空氣通路流體連通的入口，在入口下游的出口，以及與引導燃料通路流體連通的燃料端口。
[0011]本發(fā)明的另一個實施例包括燃燒器。燃燒器包括聯(lián)接至外殼的端蓋。端蓋和外殼形成燃燒器的頭端部分。燃燒器還包括燃料噴嘴組件，其連接至端蓋，且在燃燒器的頭端部分內軸向地延伸。燃料噴嘴包括中心體，其沿燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸。中心體包括限定在中心體內的環(huán)形引導空氣通路和環(huán)形引導燃料通路。引導空氣通路從引導燃料通路沿徑向向外限定。燃料噴嘴組件還包括基部部分，其與引導空氣通路流體連通，且構造成接收來自端蓋的引導空氣。燃料噴嘴還包括設置在中心體的下游端部內的引導噴嘴。引導噴嘴包括或限定多個預混通路。各個預混通路均包括與引導空氣通路流體連通的入口，設置在入口下游的出口，以及與引導燃料通路流體連通的燃料端口。
[0012]技術方案1.一種燃料噴嘴組件，包括:
中心體，其沿所述燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸，所述中心體具有限定在其中的引導空氣通路和引導燃料通路；
設置在所述中心體的下游端部內的引導噴嘴，所述引導噴嘴具有多個預混通路，各個預混通路具有與所述引導空氣通路流體連通的入口、所述入口下游的出口，以及與所述引導燃料通路流體連通的燃料端口；
外套筒，其與所述中心體同軸地對準且沿徑向間隔開以便在其間限定環(huán)形通路；
支柱，其從所述中心體沿徑向向外延伸到所述外套筒；以及
與所述引導空氣通路流體連通的入口通路，其中所述入口通路延伸穿過所述外套筒、所述支柱和所述中心體。
[0013]技術方案2.根據(jù)技術方案I所述的燃料噴嘴組件，其中，所述引導噴嘴的外壁與所述中心體的內表面可滑動地接合。
[0014]技術方案3.根據(jù)技術方案I所述的燃料噴嘴組件，其中，所述支柱為旋流器導葉。
[0015]技術方案4.根據(jù)技術方案I所述的燃料噴嘴組件，其中，所述多個預混通路圍繞所述燃料噴嘴組件的軸向中心線環(huán)形地布置在所述引導噴嘴的內壁與外壁之間。
[0016]技術方案5.根據(jù)技術方案I所述的燃料噴嘴組件，其中，所述引導空氣通路限定于在所述中心體內同軸地延伸的中間管與所述中心體的內表面之間。
[0017]技術方案6.根據(jù)技術方案4所述的燃料噴嘴組件，其中，所述中間管的下游端從所述預混通路的入口沿徑向向內密封到所述引導噴嘴的上游部分。
[0018]技術方案7.根據(jù)技術方案I所述的燃料噴嘴組件，其中，所述引導燃料通路限定在內管與中間管之間，其中所述內管和所述中間管在所述中心體內同軸地延伸。
[0019]技術方案8.根據(jù)技術方案I所述的燃料噴嘴組件，其中，所述引導燃料通路的一部分至少部分地限定在內管的外表面與所述引導噴嘴的內壁之間。
[0020]技術方案9.根據(jù)技術方案8所述的燃料噴嘴組件，其中，所述內管至少部分地延伸穿過所述引導噴嘴。
[0021]技術方案10.—種用于燃氣渦輪的燃燒器，所述燃燒器包括:
聯(lián)接至外殼的端蓋，其中所述端蓋和所述外殼形成所述燃燒器的頭端部分，其中所述頭端與所述燃氣渦輪的壓縮機流體連通;以及
聯(lián)接至所述端蓋且在所述燃燒器的頭端部分內軸向地延伸的燃料噴嘴組件，所述燃料噴嘴包括:
中心體，其沿所述燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸，所述中心體具有限定在其中的引導空氣通路和引導燃料通路；
設置在所述中心體的下游端部內的引導噴嘴，所述引導噴嘴具有多個預混通路，各個預混通路具有與所述引導空氣通路流體連通的入口、所述入口下游的出口，以及與所述引導燃料通路流體連通的燃料端口；
外套筒，其與所述中心體同軸地對準且沿徑向間隔開以便在其間限定環(huán)形通路；
支柱，其從所述中心體沿徑向向外延伸到所述外套筒；以及
與所述引導空氣通路和所述燃燒器的頭端部分流體連通的入口通路，其中所述入口通路延伸穿過所述外套筒、所述支柱和所述中心體。
[0022]技術方案11.根據(jù)技術方案10所述的燃燒器，其中，所述引導噴嘴的外壁與所述中心體的內表面可滑動地接合。
[0023]技術方案12.根據(jù)技術方案10所述的燃燒器，其中，所述支柱為旋流器導葉。
[0024]技術方案13.根據(jù)技術方案10所述的燃燒器，其中，所述多個預混通路圍繞所述燃料噴嘴組件的軸向中心線環(huán)形地布置在所述引導噴嘴的內壁與外壁之間。
[0025]技術方案14.根據(jù)技術方案10所述的燃燒器，其中，所述引導空氣通路限定于在所述中心體內同軸地延伸的中間管與所述中心體的內表面之間。
[0026]技術方案15.根據(jù)技術方案14所述的燃燒器，其中，所述中間管的下游端從所述預混通路的入口沿徑向向內密封到所述引導噴嘴的上游部分。
[0027]技術方案16.根據(jù)技術方案10所述的燃燒器，其中，所述引導燃料通路限定在內管與中間管之間，其中所述內管和所述中間管在所述中心體內同軸地延伸。
[0028]技術方案17.根據(jù)技術方案10所述的燃燒器，其中，所述引導燃料通路的一部分至少部分地限定在內管的外表面與所述引導噴嘴的內壁之間。
[0029]技術方案18.根據(jù)技術方案17所述的燃燒器，其中，所述內管至少部分地延伸穿過所述引導噴嘴。
[0030]技術方案19.一種燃料噴嘴組件，包括:
中心體，其沿所述燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸，所述中心體具有限定在其中的環(huán)形引導空氣通路和環(huán)形引導燃料通路，其中所述引導空氣通路從所述引導燃料通路沿徑向向外限定，其中所述燃料噴嘴組件還包括與所述引導空氣通路流體連通的基部部分，其中所述基部部分構造成接收來自燃燒器的端蓋的引導空氣；以及
設置在所述中心體的下游端部內的引導噴嘴，所述引導噴嘴具有多個預混通路，各個預混通路均具有與所述引導空氣通路流體連通的入口、所述入口下游的出口，以及與所述引導燃料通路流體連通的燃料端口。
[0031]技術方案20.根據(jù)技術方案19所述的燃料噴嘴組件，其中，所述多個預混通路圍繞所述燃料噴嘴組件的軸向中心線環(huán)形地布置在所述引導噴嘴的內壁與外壁之間。
[0032]技術方案21.根據(jù)技術方案19所述的燃料噴嘴組件，其中，所述引導空氣通路限定在中間管與所述中心體的內表面之間，其中所述中間管在所述中心體內從所述基部部分同軸地延伸至所述引導噴嘴。
[0033]技術方案22.根據(jù)技術方案21所述的燃料噴嘴組件，其中，所述中間管的下游端從所述預混通路的入口沿徑向向內密封到所述引導噴嘴的上游部分。
[0034]技術方案23.根據(jù)技術方案21所述的燃料噴嘴組件，其中，所述燃料噴嘴組件還包括膨脹部件，所述中間管的下游端經(jīng)由所述膨脹部件從所述預混通路的入口沿徑向向內聯(lián)接到所述引導噴嘴的上游部分。
[0035]技術方案24.根據(jù)技術方案19所述的燃料噴嘴組件，其中，所述引導燃料通路限定在內管與中心管之間，其中所述內管和所述中間管在所述中心體內從所述基部部分同軸地延伸至所述引導噴嘴。
[0036]技術方案25.根據(jù)技術方案19所述的燃料噴嘴組件，其中，所述引導燃料通路的一部分至少部分地限定在內管的外表面與所述引導噴嘴的內壁之間。
[0037]技術方案26.根據(jù)技術方案25所述的燃料噴嘴組件，其中，所述內管至少部分地延伸穿過所述引導噴嘴。
[0038]技術方案27.根據(jù)技術方案25所述的燃料噴嘴組件，其中，所述內管為后膛裝載的筒。
[0039]技術方案28.根據(jù)技術方案25所述的燃料噴嘴組件，其中，所述燃料噴嘴組件還包括環(huán)形密封件，其圍繞所述內管沿周向延伸，且相對于所述引導噴嘴的內壁密封。
[0040]技術方案29.根據(jù)技術方案19所述的燃料噴嘴組件，其中，所述燃料噴嘴組件還包括外套筒以及多個旋流器導葉，所述外套筒與所述中心體同軸地對準且沿徑向間隔開以便在其間限定環(huán)形通路，所述多個旋流器導葉從所述中心體沿徑向向外延伸到所述外套筒O
[0041]技術方案30.—種用于燃氣渦輪的燃燒器，所述燃燒器包括:
聯(lián)接至外殼的端蓋，其中所述端蓋和所述外殼形成所述燃燒器的頭端部分;以及聯(lián)接至所述端蓋且在所述燃燒器的頭端部分內軸向地延伸的燃料噴嘴組件，所述燃料噴嘴包括: 中心體，其沿所述燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸，所述中心體具有限定在其中的環(huán)形引導空氣通路和環(huán)形引導燃料通路，其中所述引導空氣通路從所述引導燃料通路沿徑向向外限定，其中所述燃料噴嘴組件還包括與所述引導空氣通路流體連通的基部部分，其中所述基部部分構造成接收來自端蓋的引導空氣；以及
設置在所述中心體的下游端部內的引導噴嘴，所述引導噴嘴具有多個預混通路，各個預混通路具有與所述引導空氣通路流體連通的入口、所述入口下游的出口，以及與所述引導燃料通路流體連通的燃料端口。
[0042]技術方案31.根據(jù)技術方案30所述的燃燒器，其中，所述多個預混通路圍繞所述燃料噴嘴組件的軸向中心線環(huán)形地布置在所述引導噴嘴的內壁與外壁之間。
[0043]技術方案32.根據(jù)技術方案30所述的燃燒器，其中，所述引導空氣通路限定在中間管與所述中心體的內表面之間，其中所述中間管在所述中心體內從所述基部部分同軸地延伸至所述引導噴嘴。
[0044]技術方案33.根據(jù)技術方案32所述的燃燒器，其中，所述中間管的下游端從所述預混通路的入口沿徑向向內密封到所述引導噴嘴的上游部分。
[0045]技術方案34.根據(jù)技術方案32所述的燃燒器，其中，所述燃燒器還包括膨脹部件，其中所述中間管的下游端經(jīng)由所述膨脹部件從所述預混通路的入口沿徑向向內聯(lián)接到所述引導噴嘴的上游部分。
[0046]技術方案35.根據(jù)技術方案30所述的燃燒器，其中，所述引導燃料通路限定在內管與中心管之間，其中所述內管和所述中間管在所述中心體內從所述基部部分同軸地延伸至所述引導噴嘴。
[0047]技術方案36.根據(jù)技術方案30所述的燃燒器，其中，所述引導燃料通路的一部分至少部分地限定在內管的外表面與所述引導噴嘴的內壁之間。
[0048]技術方案37.根據(jù)技術方案36所述的燃燒器，其中，所述內管至少部分地延伸穿過所述引導噴嘴。
[0049]技術方案38.根據(jù)技術方案36所述的燃燒器，其中，所述內管為后膛裝載的筒。
[0050]技術方案39.根據(jù)技術方案30所述的燃燒器，其中，所述燃料噴嘴組件還包括環(huán)形密封件，其圍繞所述內管沿周向延伸，且相對于所述引導噴嘴的內壁密封。
[0051]技術方案40.根據(jù)技術方案30所述的燃燒器，其中，所述燃料噴嘴組件還包括外套筒和多個旋流器導葉，所述外套筒與所述中心體同軸地對準且沿徑向間隔開以便在其間限定環(huán)形通路，所述多個旋流器導葉從所述外套筒的中心體沿徑向向外延伸。
[0052]本領域的普通技術人員在查閱說明書時將更好地認識到此實施例及其它實施例的特征和方面。
【附圖說明】
[0053]包括其對于本領域的技術人員而言的最佳模式的本發(fā)明的完整且開放的公開內容在說明書的其余部分中更詳細闡釋，包括對附圖的參照，在附圖中:
圖1為本發(fā)明的范圍內的示例性燃氣渦輪的功能框圖；
圖2為可結合本發(fā)明的各種實施例的示例性燃燒器的簡化截面?zhèn)纫晥D；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性燃料噴嘴組件的截面透視圖； 圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的如圖3中所示的燃料噴嘴組件的一部分的截面透視側視圖；
圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性燃料噴嘴組件的截面透視圖；以及圖6為根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的如圖5中所示的燃料噴嘴組件的一部分的放大截面?zhèn)纫晥D。
[0054]構件清單
10燃氣渦輪 12入口區(qū)段 14工作流體 16壓縮機 18壓縮的工作流體 20燃料 22燃料供應 24燃燒器 26燃燒氣體 28渦輪 30軸
32發(fā)電機/電動機 34排出氣體 36排氣區(qū)段 38排氣器 40殼
42高壓氣室 44端蓋 46頭立而
48燃料噴嘴組件 50抽取空氣供應 52襯套 54燃燒室 56熱氣體通路 58流動/沖擊套筒 60環(huán)形流動通路 61-99未使用 100燃料噴嘴組件 102中心體 104中心線 106引導噴嘴 108下游端部-中心體 110外套筒112環(huán)形通路114支柱/旋流器導葉116管
118上游端部-中心體
120未使用
122內表面-中心體
124外表面-中心體
126上游端部-引導噴嘴
128上游端部-引導噴嘴
130內壁-引導噴嘴
132外壁-引導噴嘴
134預混通路
136 入口
138 出口
140燃料端口
142引導空氣通路
144引導燃料通路
146中間管
148外表面-中間管
150下游端-中間管
152內管
154下游端-內管
156內表面-下游端-引導噴嘴
158外表面-內管
160基部部分-燃料噴嘴組件
162入口通路
164引導空氣
166引導燃料
168預混引導燃料-空氣混合物
169-199未使用
200燃料噴嘴組件
202中心體
204中心線
206引導噴嘴
208下游端部-中心體
210外套筒
212環(huán)形通路
214支柱/旋流器導葉
216管 218上游端部-中心體 220未使用 222內表面-中心體 224外表面-中心體 226上游端部-引導噴嘴 228上游端部-引導噴嘴 230內壁-引導噴嘴 232外壁-引導噴嘴 234預混通路 236 入口 238 出口 240燃料端口 242引導空氣通路 244引導燃料通路 246中間管 250外表面-中間管 252內管
254基部部分-燃料噴嘴組件
256密封件
258外表面-內管
260波紋管/膨脹部件
262下游端-中間管
264引導空氣
266引導燃料
268預混引導燃料-空氣混合物。
【具體實施方式】
[0055]現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的實施例，其一個或多個示例在附圖中示出。該詳細描述使用了數(shù)字和字母標號來表示附圖中的特征。附圖中相似或類似的標記用于表示本發(fā)明的相似或類似的部分。如本文使用的用語〃第一〃、〃第二〃和〃第三〃可互換使用以將一個構件與另一個區(qū)分開，且不意在表示獨立構件的位置或重要性。用語〃上游〃和〃下游〃是指相對于流體通路中的流體流的相對方向。例如，〃上游〃是指流體從其流出的方向，且〃下游〃指示流體流到其的方向。
[0056]各個示例通過闡釋本發(fā)明的方式提供，而不限制本發(fā)明。實際上，本領域的技術人員將清楚的是，可在本發(fā)明中作出改型和變型，而不會脫離其范圍或精神。例如，示為或描述為一個實施例的一部分的特征可用于另一個實施例上以產(chǎn)生更進一步的實施例。因此，期望使本發(fā)明覆蓋落入所附權利要求和其等同物的范圍內的此類改型和變型。盡管將出于示范目的大體上在陸基功率產(chǎn)生燃氣渦輪燃燒器的預混燃料噴嘴組件的背景下描述本發(fā)明的示例性實施例，但本領域的普通技術人員將容易認識到，本發(fā)明的實施例可應用于渦輪機的任何形式或類型的燃燒器，且不限于用于陸基功率產(chǎn)生燃氣渦輪的燃燒器或燃燒系統(tǒng)，除非權利要求中明確敘述。
[0057]現(xiàn)在參看附圖，其中相同的數(shù)字表示附圖各處的相同元件，圖1提供了可結合本發(fā)明的各種實施例的示例性燃氣渦輪10的功能框圖。如圖所示，燃氣渦輪10大體上包括入口區(qū)段12，其可包括一系列過濾器、冷卻盤管、水氣分離器和/或用于凈化和以其它方式調節(jié)進入燃氣渦輪10的空氣14或其它工作流體的其它裝置?？諝?4流至壓縮機區(qū)段，在該處，壓縮機16將動能逐漸賦予到空氣14以產(chǎn)生壓縮空氣18。
[0058]壓縮空氣18與來自燃料供應系統(tǒng)22的燃料20混合，以在一個或多個燃燒器24內形成可燃混合物?？扇蓟旌衔锓贌援a(chǎn)生具有高壓、高壓和高速的燃燒氣體26 ο燃燒氣體26流過渦輪區(qū)段的渦輪28以產(chǎn)生功。例如，渦輪28可連接到軸30，以便渦輪28的旋轉驅動壓縮機16以產(chǎn)生壓縮空氣18。作為備選或此外，軸30可將渦輪28連接到發(fā)電機32以用于產(chǎn)生電力。來自渦輪28的排出氣體34流過排氣區(qū)段36，其將渦輪28連接到渦輪28下游的排氣器38。例如，排氣區(qū)段36可包括余熱回收蒸汽發(fā)生器(未示出)，以用于在排出氣體34釋放到環(huán)境之前清潔和獲取來自排出氣體34的額外的熱。
[0059]燃燒器24可為本領域中已知的任何類型的燃燒器，且本發(fā)明不限于任何特定的燃燒器設計，除非在權利要求中明確敘述。例如，燃燒器24可為筒環(huán)形或環(huán)形燃燒器。圖2為可結合到圖1中所示的燃氣渦輪10中且可結合本發(fā)明的一個或多個實施例的示例性燃燒器24的一部分的透視側視圖。
[0060]在示例性實施例中，如圖2中所示，燃燒器24至少部分由外殼40(諸如壓縮機排放殼)包繞。外殼40可至少部分地限定高壓氣室42，其至少部分地包繞燃燒器24。高壓氣室42與壓縮機16(圖1)流體連通，以便從其接收壓縮空氣18。端蓋44可聯(lián)接到外殼40。外殼40和端蓋44可至少部分地限定燃燒器24的頭端部分46。
[0061 ] 一個或多個燃料噴嘴組件48在頭端46內和/或穿過頭端46從端蓋44沿軸向向下游延伸。燃料噴嘴組件中的至少一些可經(jīng)由端蓋44與燃料供應系統(tǒng)22流體連通。在特定實施例中，燃料噴組件48中的至少一個可例如經(jīng)由端蓋44與抽取空氣供應50流體連通。
[0062]燃燒器24還可包括一個或多個襯套52(諸如燃燒襯套和/或過渡導管)，其至少部分地限定外殼40內的燃燒室54。襯套52還可至少部分地限定用于將燃燒氣體26引導到渦輪28中的熱氣體通路56。在特定實施例中，一個或多個流動或沖擊套筒58可至少部分地包繞襯套52。流動套筒58可與襯套52沿徑向間隔開，以便限定環(huán)形流動通路60以用于將壓縮空氣18的一部分朝燃燒器24的頭端部分46引導。
[0063]圖3提供了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例且可結合到如圖2中所示的燃燒器24的示例性預混類型的燃料噴嘴組件100的截面?zhèn)纫晥D。燃料噴嘴組件100可表示圖2中所示的一個、任何或所有燃料噴嘴組件48，且不限于沿端蓋44或在燃燒器24內的任何特定地點或位置，除非權利要求中另外敘述。在特定實施例中，燃料噴嘴組件100可構造為〃雙燃料"類型的燃料噴嘴組件，結果，如本文提供的燃料噴嘴組件100可構造或改變成關于氣態(tài)燃料或液態(tài)燃料焚燒或操作。
[0064]在特定實施例中，如圖3中所示，燃料噴嘴組件100包括沿燃料噴嘴組件100的中心線104軸向地延伸的中心體102、設置在中心體102的下游端部108內的引導噴嘴106、與中心體102同軸對準且沿徑向間隔開以便在其間限定環(huán)形通路112的外套筒110，以及從中心體102沿徑向向外延伸至外套筒110的至少一個支柱或旋流器導葉114。支柱114可構造成將有角旋流賦予到流過環(huán)形通路112的壓縮空氣18的一部分。
[0065]中心體102大體上為環(huán)形，且可包括單個管116或連接在一起以形成單個或連續(xù)中心體102的多個管116。中心體102大體上包括上游端部118，其與下游端部108沿軸向間隔開。中心體102還可包括與外表面124沿徑向間隔開的內表面122。
[0066]在各種實施例中，引導噴嘴106大體上為環(huán)形，且包括上游端或部分126，其與下游端或部分128沿軸向間隔開。引導噴嘴106還包括與外壁132沿徑向間隔開的內壁130。在特定實施例中，引導噴嘴106的外壁132與中心體102的內表面122可滑動地接合，因此在燃燒器24的操作期間允許引導噴嘴106相對于中心體102的軸向熱增長或收縮。
[0067]在各種實施例中，引導噴嘴106包括多個預混通路134，其大致沿軸向延伸穿過引導噴嘴106。各個預混通路134包括沿引導噴嘴106的上游端部126限定和/或設置的入口136，以及沿引導噴嘴106的下游端部128限定和/或設置的出口 138。出口 138形成在入口 136下游。在特定實施例中，多個預混通路134圍繞燃料噴嘴組件100的中心線104環(huán)形地布置在引導噴嘴106的內壁130與外壁132之間。各個預混通路134包括限定在對應的入口 136與出口 138之間的至少一個燃料端口 140。
[0068]在各種實施例中，燃料噴嘴組件100包括同心地限定在中心體102內的引導空氣通路142和引導燃料通路144。在特定實施例中，引導空氣通路142從引導燃料通路144沿徑向向外設置或形成。預混通路134的入口 136中的一個或多個與引導空氣通路142流體連通。在特定實施例中，引導空氣通路142限定在中間管146與中心體142之間。中間管146在中心體102內同軸地延伸。例如，引導空氣通路142可限定在中間管146的外表面148與中心體102的內表面122之間。在特定實施例中，中間管146的下游端150密封和/或固定地連接到引導噴嘴106的上游端部126。在一個實施例中，中間管146的下游端150從預混通路134的入口 136沿徑向向內密封和/或固定地連接到引導噴嘴106的上游端部126。
[0069]在特定實施例中，如圖3中所示，引導燃料通路144限定在內管152與中間管146之間的中心體1 2內。引導燃料通路144經(jīng)由燃料端口 140與預混通路134流體連通。如圖3中所示，內管152和中間管146可在中心體102內同軸地延伸。在特定實施例中，內管152的一部分至少部分地延伸穿過引導噴嘴106。
[0070]在一個實施例中，內管152的下游端154形成相對于引導噴嘴106的下游端128的內表面156的密封。在此構造中，引導燃料通路144的一部分至少部分地限定在內管152的外表面158與引導噴嘴106的內壁130之間。在特定實施例中，內管從燃料噴嘴組件100的基部部分160沿軸向延伸?；坎糠?60可構造成連接到端蓋44。在一個實施例中，引導燃料通路144與端蓋44 (圖2)流體連通。
[0071]圖4提供了根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的如圖3中所示的燃料噴嘴組件100的一部分的截面透視圖。在特定實施例中，如圖4中所示，燃料噴嘴組件100包括與引導空氣通路142流體連通的入口通路162。在特定實施例中，入口通路162延伸穿過外套筒110、支柱114和中心體102 0
[0072]在操作中，如圖3和圖4中共同提供的那樣，來自高壓氣室42(圖2)的壓縮空氣18的一部分流過入口通路162，以如箭頭164所示將引導空氣的流提供到引導空氣通路142中。弓丨導空氣164經(jīng)由入口 136流入預混通路134中。如由箭頭166指出的引導燃料經(jīng)由端蓋44(圖2)提供至引導燃料通路144。引導燃料166朝引導噴嘴106流動，且經(jīng)由燃料端口 140噴射到預混通路134中。引導空氣和引導燃料在預混通路134內混合。如箭頭168指出的預混引導燃料-空氣混合物離開預混通路134的出口 138。預混引導燃料-空氣混合物168可在其離開出口 138時點燃且焚燒。
[0073]圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例且可結合到如圖2中所示的燃燒器24的示例性預混類型的燃料噴嘴組件200的截面?zhèn)纫晥D。燃料噴嘴組件200可表示圖2中所示的一個、任何或所有燃料噴嘴組件48，且不限于沿端蓋44或在燃燒器24內的任何特定地點或位置，除非權利要求中另外敘述。在特定實施例中，燃料噴嘴組件200可構造為〃雙燃料"類型的燃料噴嘴組件，結果，如本文提供的燃料噴嘴組件200可構造或改變成關于氣態(tài)燃料或液態(tài)燃料焚燒或操作。
[0074]在特定實施例中，如圖5中所示，燃料噴嘴組件200包括沿燃料噴嘴組件200的中心線204軸向地延伸的中心體202、設置在中心體202的下游端部208內的引導噴嘴206、與中心體200同軸對準且沿徑向間隔開以便在其間限定環(huán)形通路212的外套筒210，以及從中心體202沿徑向向外延伸至外套筒210的至少一個支柱或旋流器導葉214。支柱214可構造成將有角旋流賦予到流過環(huán)形通路212的壓縮空氣18的一部分。
[0075]中心體202大體上為環(huán)形，且可包括單個管216或連接在一起以形成單個或連續(xù)中心體202的多個管216。中心體202大體上包括上游端部218，其與下游端部208沿軸向間隔開。中心體202還可包括與外表面224沿徑向間隔開的內表面222。
[0076]圖6為根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施例的如圖5中所示的燃料噴嘴組件200的一部分的放大截面?zhèn)纫晥D。在各種實施例中，如圖6中所示，引導噴嘴206大體上為環(huán)形，且包括上游端或部分226，其與下游端或部分228沿軸向間隔開。引導噴嘴206還包括與外壁232沿徑向間隔開的內壁230。在特定實施例中，引導噴嘴206固定地連接到中心體202。例如，引導噴嘴206可焊接或釬焊至中心體202。
[0077]在各種實施例中，引導噴嘴206包括多個預混通路234，其大致沿軸向延伸穿過引導噴嘴206。各個預混通路234包括沿引導噴嘴206的上游端部226限定和/或設置的入口236，以及沿引導噴嘴206的下游端部228限定和/或設置的出口 238。出口 238形成在入口 236下游。在特定實施例中，該多個預混通路234圍繞燃料噴嘴組件200的中心線204環(huán)形地布置在引導噴嘴206的內壁230與外壁232之間。各個預混通路234包括限定在對應的預混通路234的入口 236與出口 238之間的至少一個燃料端口 240。
[0078]在各種實施例中，如圖5和圖6中所示，燃料噴嘴組件200包括同心地限定在中心體202內的引導空氣通路242和引導燃料通路244。在特定實施例中，引導空氣通路242從引導燃料通路244沿徑向向外設置或形成。預混通路234的入口 236中的一個或多個與引導空氣通路242流體連通。在特定實施例中，引導空氣通路242限定在中間管246與中心體202之間。中間管246在中心體202內同軸地延伸。
[0079]引導空氣通路242可限定在中間管246的外表面248與中心體202的內表面222之間。在特定實施例中，中間管246的下游端250密封和/或固定地連接到引導噴嘴206的上游端部226。在一個實施例中，中間管246的下游端250從預混通路234的入口236沿徑向向內密封和/或固定地連接到引導噴嘴206的上游端部226。在各種實施例中，如圖5和圖6中所示，引導燃料通路244限定在內管252與中間管246之間的中心體202內。
[0080]在如圖5中所示的特定實施例中，內管252為筒，其后膛裝載到中心體202中。例如，筒可為清洗空氣或雙燃料類型的筒。如圖6中所示，引導燃料通路244經(jīng)由燃料端口 240與預混通路234流體連通。如圖5中所示，內管252和中間管246可在中心體202內同軸地延伸。內管252和中間管246從燃料噴嘴組件200的基部部分254朝引導噴嘴206沿軸向延伸且/或延伸至引導噴嘴206。基部部分254可構造成連接至端蓋44。在一個實施例中，引導燃料通路244和引導空氣通路242與端蓋44流體連通。
[0081]在特定實施例中，如圖6中所示，內管252的一部分至少部分地延伸穿過引導噴嘴206。在特定實施例中，環(huán)形或徑向密封件256可在內管252的外表面258與引導噴嘴206的內壁230之間延伸。密封件256可為活塞密封件、唇部密封件或適用于其在其中的預期目的的任何密封件。密封件256圍繞內管252的外表面258大體上沿周向延伸，且相對于引導噴嘴206的內壁230密封。在特定實施例中，引導燃料通路244至少部分地限定在噴嘴末梢206的內壁230、內管252的外表面258和密封件256之間。
[0082]在特定實施例中，如圖6中所示，燃料噴嘴組件200包括環(huán)形膨脹部件260，諸如波紋管式彈簧，其在一端處聯(lián)接到中間管246的下游端262，且在軸向相對端處連接到引導噴嘴206的上游端部226。膨脹部件260可從預混通路234的入口236沿徑向向內設置。在燃料噴嘴組件200的操作期間，膨脹部件260允許中間管246相對于引導噴嘴206沿中心線204的熱膨脹。
[0083]在操作中，如圖5和圖6中共同所示，如由箭頭264指出的引導空氣從抽取空氣供應50傳送穿過端蓋44(圖2)且進入引導空氣通路242中。如圖6中所示，引導空氣264經(jīng)由引導噴嘴206的入口236流入預混通路234中。如圖5中所示，如由箭頭266指出的引導燃料經(jīng)由端蓋44(圖2)提供至引導燃料通路244。往回參看圖6，引導燃料266朝引導噴嘴206流動，且經(jīng)由燃料端口 240噴射到預混通路234中。引導空氣264和引導燃料266在預混通路234內混合。如圖6中所示，如由箭頭268指出的預混引導燃料-空氣混合物離開預混通路234的出口 238。預混引導燃料-空氣混合物268可在其離開出口 238時點燃且焚燒。
[0084]如本文提供的燃料噴嘴組件100、200提供了優(yōu)于結合引導噴嘴的現(xiàn)有的燃料噴嘴組件的各種技術優(yōu)點。例如，內管或筒152、252和中間管146、246產(chǎn)生了將引導空氣164、264和引導燃料166、266提供至引導噴嘴106、206所需的通路。燃料噴嘴組件200中的膨脹部件260解決了引導空氣264與引導燃料266之間的溫差引起的熱膨脹。就燃料噴嘴組件100而言，引導噴嘴106的外壁132可關于中心體102滑動或移動，以解決引導空氣164和引導燃料166中的溫差引起的熱膨脹。此外，引導噴嘴106、206可從中心體102、202除去，以允許引導噴嘴106、206的修理和/或替換。
[0085]該書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領域技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請專利的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權利要求的字面語言不同的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質差異的等同結構要素，則意在使這些其它示例處于權利要求的范圍內。
【主權項】
1.一種燃料噴嘴組件(100)，包括: 中心體(102)，其沿所述燃料噴嘴組件(100)的中心線軸向地延伸，所述中心體(102)具有限定在其中的引導空氣通路(142)和引導燃料通路(144); 設置在所述中心體(102)的下游端部(108)內的引導噴嘴(106)，所述引導噴嘴(106)具有多個預混通路(134)，各個預混通路(134)具有與所述引導空氣通路(142)流體連通的入口(136)、所述入口(136)下游的出口(138)，以及與所述引導燃料通路(144)流體連通的燃料端口(140); 外套筒(110)，其與所述中心體(102)同軸地對準且沿徑向間隔開以便在其間限定環(huán)形通路(112); 支柱(114)，其從所述中心體(102)沿徑向向外延伸到所述外套筒(110);以及與所述引導空氣通路(142)流體連通的入口通路(162)，其中所述入口通路(162)延伸穿過所述外套筒(110)、所述支柱(114)和所述中心體(102)。2.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴嘴組件(100)，其特征在于，所述引導噴嘴(106)的外壁(132)與所述中心體(102)的內表面(122)可滑動地接合。3.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴嘴組件(100)，其特征在于，所述支柱(114)為旋流器導葉。4.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴嘴組件(100)，其特征在于，所述多個預混通路(134)圍繞所述燃料噴嘴組件(100)的軸向中心線環(huán)形地布置在所述引導噴嘴(106)的內壁(130)與外壁(132)之間。5.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴嘴組件(100)，其特征在于，所述引導空氣通路(142)限定于在所述中心體內同軸地延伸的中間管(146)與所述中心體(102)的內表面(122)之間。6.根據(jù)權利要求4所述的燃料噴嘴組件(100)，其特征在于，所述中間管(146)的下游端(150)從所述預混通路(134)的入口(136)沿徑向向內密封到所述引導噴嘴(106)的上游部分(126) ο7.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴嘴組件(100)，其特征在于，所述引導燃料通路(144)限定在內管(152)與中間管(146)之間，其中所述內管(152)和所述中間管(146)在所述中心體(102)內同軸地延伸。8.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴嘴組件(100)，其特征在于，所述引導燃料通路(144)的一部分至少部分地限定在內管(152)的外表面(158)與所述引導噴嘴(106)的內壁(130)之間。9.根據(jù)權利要求8所述的燃料噴嘴組件(100)，其特征在于，所述內管至少部分地延伸穿過所述引導噴嘴(106)。10.一種燃料噴嘴組件(200)，包括: 中心體(202)，其沿所述燃料噴嘴組件(200)的中心線軸向地延伸，所述中心體(202)具有限定在其中的環(huán)形引導空氣通路(242)和環(huán)形引導燃料通路(244)，其中所述引導空氣通路(242)從所述引導燃料通路(244)沿徑向向外限定，其中所述燃料噴嘴組件(200)還包括與所述引導空氣通路(242)流體連通的基部部分(254)，其中所述基部部分(254)構造成接收來自燃燒器(24)的端蓋(44)的引導空氣；以及 設置在所述中心體(202)的下游端部內的引導噴嘴(206)，所述引導噴嘴(206)具有多個預混通路(234)，各個預混通路(234)具有與所述引導空氣通路(242)流體連通的入口(236)、所述入口(236)下游的出口(238)，以及與所述引導燃料通路(244)流體連通的燃料端口(240)。
【文檔編號】F23R3/28GK106051825SQ201610233410
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】B.W.羅米克, D.J.厄勒特, J.T.斯圖爾特, M.C.吉布森
【申請人】通用電氣公司