带有微通道冷却的燃料喷嘴组件制造技术

技术编号:21958768 阅读:20 留言:0更新日期:2019-08-24 22:05
本公开针对一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴,燃料喷嘴限定径向方向、纵向方向、周向方向、上游端和下游端。燃料喷嘴包括后本体,后本体联接到至少一个燃料喷射器。后本体限定前壁和后壁以及多个侧壁,前壁和后壁各自在径向方向上延伸,多个侧壁在纵向方向上延伸。多个侧壁联接前壁和后壁。前壁限定至少一个通道入口孔。至少一个侧壁限定至少一个通道出口孔。至少一个微通道冷却回路限定在一个以上的通道入口孔和一个以上的通道出口孔之间。

Fuel nozzle assembly with microchannel cooling

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有微通道冷却的燃料喷嘴组件
本主题大体涉及燃气涡轮发动机燃烧组件。更特别地,本主题涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴和燃烧器组件。
技术介绍
飞行器和工业燃气涡轮发动机包括燃烧器,燃料在燃烧器中被点燃,以将能量输入到发动机循环。典型的燃烧器并入一个以上的燃料喷嘴,其作用是将液态或气态燃料引入空气流动流中,从而可以雾化和点燃。通常的燃气涡轮发动机燃烧设计标准包括优化燃料和空气的混合物和燃烧,以产生高能量燃烧。然而,产生高能量燃烧常常产生必须要解决的冲突且不利的结果。例如,高能量燃烧常常招致高温,其要求冷却空气来减轻燃烧器组装部件的磨损和退化。然而,运用冷却空气来减轻燃烧器组装部件的磨损和退化可以减少燃烧和总体燃气涡轮发动机效率。因此,存在对于可以产生高能量燃烧的同时使结构磨损和退化最小化并减轻燃烧和总体燃气涡轮发动机效率损失的燃料喷嘴组件的需要。
技术实现思路
本专利技术的各方面及优势将在以下描述中部分地阐述,或者,可以从描述中显而易见,或者可以经过实践本专利技术来得知。本公开针对一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴,燃料喷嘴限定径向方向、纵向方向、周向方向、上游端和下游端。燃料喷嘴包括后本体,后本体联接到至少一个燃料喷射器。后本体限定前壁和后壁以及多个侧壁,前壁和后壁各自在径向方向上延伸,多个侧壁在纵向方向上延伸。多个侧壁联接前壁和后壁。前壁限定至少一个通道入口孔孔。至少一个侧壁限定至少一个通道出口孔孔。至少一个微通道冷却回路限定在一个以上的通道入口孔和一个以上的通道出口孔之间。本公开的另一方面针对一种用于燃气涡轮发动机的燃料器组件,燃料器组件限定径向方向、纵向方向、周向方向、上游端和下游端。燃烧器组件包括隔板和一个以上的燃料喷嘴组件。每个燃料喷嘴组件包括至少一个燃料喷射器和后本体,后本体联接到至少一个燃料喷射器。后本体限定前壁和后壁以及多个侧壁,前壁和后壁各自在径向方向上延伸,多个侧壁在纵向方向上延伸。多个侧壁联接前壁和后壁。前壁限定至少一个通道入口孔。至少一个侧壁限定至少一个通道出口孔。至少一个微通道冷却回路限定在一个以上的通道入口孔和一个以上的通道出口孔之间。隔板包括在径向方向、纵向方向和周向方向上延伸的壁。壁限定后面、前面和在后面和前面之间的纵向部分。壁的纵向部分邻近于一个以上的通道出口孔。参考以下描述和所附权利要求书,将更好地了解本专利技术的这些及其他特征、方面和优势。并入并构成本说明书的一部分的附图图示本专利技术的实施例,并同描述一起用来说明本专利技术的原理。附图说明针对本领域普通技术人员,参考附图,在说明书中阐述本专利技术的、并包括其最佳模式的全面且能实现的公开,其中:图1是并入燃料喷嘴和燃烧器组件的示范性实施例的示范性燃气涡轮发动机的部分示意性横截面视图;图2是图1中示出的示范性发动机的燃烧器组件的示范性实施例的轴向横截面视图;图3是示出了燃料喷嘴的示范性实施例的径向剖视图;图4是沿着径向中心线切割的图3中示出的燃料喷嘴的剖面立体图;图5是燃烧器组件的燃料喷嘴和隔板的示范性实施例的轴向横截面视图;图6是燃烧器组件的燃料喷嘴和隔板的示范性实施例的立体视图;以及图7是图6中示出的燃料喷嘴和隔板的示范性实施例的上游视图。在本说明书和附图中重复使用参考字符意在表示本专利技术的相同或类同的特征或元件。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的实施例,其中的一个以上示例图示在附图中。通过说明本专利技术而非限制本专利技术的方式提供每个示例。事实上,对于本领域技术人员而言,显然,在不偏离本专利技术的范围或精神的情况下,可以在本专利技术中进行各种修改和变型。比如,作为一个实施例的部分图示或描述的特征可以与另一实施例一起使用,以进一步生出更进一步实施例。因而,意在本专利技术覆盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这些修改和变型。文中使用的术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换地使用,以将一个部件与另一部件区分开,而不意在指明各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”指代参照流体路线中的流体流动的相对方向。例如,“上游”指代流体从该处流动的方向,“下游”指代流体向该处流动的方向。大体提供了带有微通道冷却的燃料喷嘴和燃烧器组件的实施例。文中大体提供的实施例可对向燃料喷嘴提供热管理,同时使运用于热管理的压缩空气的量最小化,以此减轻燃烧和总体燃气涡轮发动机效率损失。例如,一个以上的微通道冷却回路可以对邻近于燃烧室和其中的热气体的每个燃料喷嘴的后本体提供定制的热管理。一个以上的微通道冷却回路可以减少越过每个燃料喷嘴的后本体的温度和热梯度,以此改进每个燃料喷嘴的结构性能,同时使运用于冷却而非燃烧的压缩空气的量最小化。在各种实施例中,附加地,运用于燃料喷嘴的热管理的压缩空气用于对燃烧器隔板提供热管理。仍在其他实施例中,燃烧器组件向燃料喷嘴和隔板提供冷却空气,同时使压缩空气的使用最小化并且提供高能量燃烧。例如,经过一个以上的微通道冷却回路从燃料喷嘴(或者,更具体地,燃料喷嘴的后本体)提供的冷却空气可以在燃烧室中的隔板和燃烧气体之间限定边界层冷却流体。现在参考附图,图1是文中称之为“发动机10”的示范性高旁通涡扇喷气发动机10的示意性部分横截面侧视图,可以并入本公开的各种实施例。尽管下面参考涡扇发动机进一步描述,但是,本公开大体上也适用于涡轮机械,包括涡喷、涡桨和涡轴燃气涡轮发动机,包括船用和工业涡轮发动机和辅助动力单元。如图1所示,出于参考目的,发动机10具有穿过其延伸的纵向或轴向中心线轴线12。发动机10进一步限定径向方向R、纵向方向L、上游端99和下游端98。大体上,发动机10可以包括风扇组件14和安置在风扇组件14下游的核心发动机16。核心发动机16可以大体包括大致筒状的外壳体18,外壳体18限定环状入口20。外壳体18以连续流动关系包围或至少部分地形成:具有增压器或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24的压缩机区段,燃烧区段26,包括高压(HP)涡轮28、低压(LP)涡轮30的涡轮区段,以及喷气排放喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。LP转子轴36还可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中,如图1所示,LP转子轴36可以借由减速齿轮40诸如以间接驱动或齿轮驱动构造连接到风扇轴38。在其他实施例中,发动机10可以进一步包括中压(IP)压缩机和能够与中压轴一起旋转的涡轮。如图1所示,风扇组件14包括多个风扇叶片42,多个风扇叶片42联接到风扇轴38并且从风扇轴38径向向外延伸。环状风扇壳体或舱室44周向上围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。在一个实施例中,舱室44可以相对于核心发动机16被多个周向上间隔的出口导向轮叶或支板46支撑。另外,舱室44的至少一部分可以在核心发动机16的外部分上边延伸,以便在其间限定旁通气流通路48。图2是图1中示出的核心发动机16的示范性燃烧区段26的横截面侧视图。如图2所示,燃烧区段26可以大体包括具有环状内衬套52、环状外衬套54和隔板56的环状燃烧器组件50,其中隔板56在内衬套52和外衬套54之间(细节上,在每个衬套52,54的上游端99处)径向延伸。在燃烧区段26的其他实施例中,燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴,其特征在于,所述燃料喷嘴限定径向方向、纵向方向、周向方向、上游端和下游端,所述燃料喷嘴包含:后本体,所述后本体联接到至少一个燃料喷射器,其中,所述后本体限定前壁和后壁以及多个侧壁,所述前壁和所述后壁各自在所述径向方向上延伸,所述多个侧壁在所述纵向方向上延伸,其中,所述多个侧壁联接所述前壁和所述后壁,其中,所述前壁限定至少一个通道入口孔,并且其中,至少一个侧壁限定至少一个通道出口孔,进一步其中,至少一个微通道冷却回路限定在一个以上的通道入口孔和一个以上的通道出口孔之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.12 US 15/404,6371.一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴,其特征在于,所述燃料喷嘴限定径向方向、纵向方向、周向方向、上游端和下游端,所述燃料喷嘴包含:后本体,所述后本体联接到至少一个燃料喷射器,其中,所述后本体限定前壁和后壁以及多个侧壁,所述前壁和所述后壁各自在所述径向方向上延伸,所述多个侧壁在所述纵向方向上延伸,其中,所述多个侧壁联接所述前壁和所述后壁,其中,所述前壁限定至少一个通道入口孔,并且其中,至少一个侧壁限定至少一个通道出口孔,进一步其中,至少一个微通道冷却回路限定在一个以上的通道入口孔和一个以上的通道出口孔之间。2.如权利要求1所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述前壁至少部分地沿着所述纵向方向限定至少一个通道入口孔。3.如权利要求2所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述前壁近似地沿着所述燃料喷嘴的径向中心线限定至少一个通道入口孔。4.如权利要求1所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述后本体进一步在所述前壁、所述后壁和所述多个侧壁之间限定一个以上的冷却腔。5.如权利要求4所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述一个以上的冷却腔至少部分地沿着所述燃料喷嘴的径向中心线延伸。6.如权利要求4所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述一个以上的冷却腔沿着所述径向方向和/或所述周向方向安置在多个燃料喷射器之间。7.如权利要求1所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述微通道冷却回路在所述后本体内限定迂回通路。8.如权利要求1所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,至少一个微通道冷却回路至少部分地在一个以上的燃料喷射器周围周向地延伸。9.如权利要求1所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述后本体进一步沿着所述微通道冷却回路限定一个以上的冷却收集器,其中,每个冷却收集器限定在所述后本体内的、且沿着所述径向方向和/或所述周向方向安置在多个燃料喷射器之间的大致柱形体积。10.如权利要求9所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述冷却收集器中的至少一个沿着所述燃料喷嘴的径向中心线、并且与一个以上的冷却腔流体连通地安置。11.如权利要求1所述的燃料喷嘴,其特征在于,其中,所述后本体限定多个微通道冷却回路,并且其中,所述多个微通道冷却回路各自在彼此之中限定大致均匀的压力分布。12.如...

【专利技术属性】
技术研发人员:威廉·托马斯·班尼特贾里德·彼得·比勒克雷格·艾伦·刚尤
申请(专利权)人:通用电气公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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