具有被吹扫的隔离空气腔的燃料喷射器制造技术

一种燃料喷射器(30)，其包括纵向延伸通过所述燃料喷射器的用于使燃料空气混合物流至燃烧室(50)的流路。所述燃料喷射器还可包括至少部分地环绕所述流路的液态燃料通道(56)。所述通道可包括构造成将液态燃料从所述通道传送至所述流路的多个燃料支路(54a-54e)。所述燃料喷射器还可包括环形外壳(47)，所述环形外壳围绕所述通道周向地设置以形成至少部分地围绕所述通道的隔离空气腔(60)。所述外壳可包括至少一个吹扫孔(62a，62b，62c)以提供所述隔离空气腔与所述喷射器的所述外壳的外部之间的连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于双燃料燃气涡轮发动机的燃料喷射器以及操作双燃料燃气涡轮发动机的方法
本专利技术总体上涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，且更具体地涉及具有被吹扫(purged)的隔离/隔热空气腔的燃气涡轮燃料喷射器。
技术介绍
燃气涡轮发动机通过从由燃料在压缩空气流中燃烧产生的热气体流中提取能量来产生动力。通常，涡轮发动机具有联接到下游涡轮的上游空气压缩机，涡轮和空气压缩机之间具有燃烧腔室(“燃烧室”)。当在燃烧室中燃烧压缩空气和燃料的混合物时释放能量。所产生的热气体被引到涡轮发动机的叶片上以使涡轮旋转并产生机械动力。在一个典型的涡轮发动机中，一个或多个燃料喷射器将某种类型的液态或气态碳氢燃料(例如，柴油或天然气)引入到用于燃烧的燃烧室中。这种燃料在燃料喷射器中与(来自空气压缩机的)压缩空气混合，并且流至用于燃烧的燃烧室。燃烧室中的燃料的燃烧可产生超过2000°F(1093.3℃)的温度。在涡轮发动机的运行期间，燃料喷射器附近的这些高温使燃料喷射器的温度升高。在燃料喷射器中，使用燃料管路和燃料通道将燃料引至燃烧室。燃料喷射器在运行期间的高温可能导致这些管路和通道中的液态燃料的焦化。经过一段时间后，沉积在管路和通道中的焦炭可导致形成节流/流动限制，所述节流会对燃气涡轮发动机的运行产生不利的影响。在一些燃料喷射器中，可围绕易受焦化影响的燃料管路或通道设置隔离腔或护罩。
技术实现思路
一方面，本专利技术公开了一种用于双燃料燃气涡轮发动机的燃料喷射器。所述燃料喷射器包括纵向延伸通过所述燃料喷射器的用于使燃料空气混合物流至燃烧室的流路。所述燃料喷射器还可包括至少部分地环绕所述流路的液态燃料通道。所述通道可包括构造成将液态燃料从所述通道传送至所述流路的多个燃料支路(辐条，spoke)。所述燃料喷射器还可包括环形外壳，所述环形外壳围绕所述通道周向地设置，以形成至少部分地围绕所述通道的隔离空气腔。所述外壳可包括至少一个吹扫孔，以提供所述隔离空气腔与所述喷射器的所述外壳的外部之间的连通。另一方面，本专利技术公开了一种操作双燃料燃气涡轮发动机的方法。所述燃气涡轮发动机可包括构造成当所述燃气涡轮发动机采用液态燃料运行时容纳液态燃料的液态燃料通道。所述燃料通道可通过燃料支路流体地联接到燃料流路。所述液态燃料通道可定位在围绕所述液态燃料通道周向延伸以形成至少部分地围绕所述液态燃料通道延伸的隔离空气腔的环形外壳内。所述外壳可包括将所述隔离空气腔流体地联接到围绕所述外壳的压缩空气空间的多个吹扫孔。所述方法可包括在所述燃料流路中使气态燃料与压缩空气混合以形成燃料空气混合物，并且将所述燃料空气混合物越过/经过所述燃料支路引至所述燃气涡轮发动机的燃烧室。所述方法还可包括仅通过所述多个吹扫孔将压缩空气从所述压缩空气空间引入到所述隔离空气腔中，并且将所述压缩空气从所述隔离空气腔引至所述燃料流路以与流经其中的所述燃料空气混合物混合。又一方面，本专利技术公开了一种双燃料燃气涡轮发动机。所述燃气涡轮发动机包括压气机、定位在所述压气机下游的燃烧室以及流体地联接所述压气机和所述燃烧室的燃料喷射器。所述燃料喷射器可构造成将燃料空气混合物通过纵向延伸通过所述燃料喷射器的流路引至所述燃烧室。所述燃料喷射器可包括至少部分地环绕所述流路的用于液态燃料的通道以及将所述通道流体地联接到所述流路的多个燃料支路。所述燃料喷射器还可包括围绕所述通道周向地延伸以形成围绕所述通道的隔离空气腔的环形外壳。所述外壳可构造成使所述隔离空气腔与围绕所述外壳的压缩空气空间隔离。所述外壳可包括构造成将压缩空气从所述压缩空气空间引至所述空气腔中的多个吹扫孔。所述多个吹扫孔中的每个吹扫孔的直径可小于或等于0.075英寸。附图说明图1为示例性公开的燃气涡轮发动机系统的视图；图2为用于图1中的涡轮发动机中的示例性燃料喷射器的视图；图3为图2中的燃料喷射器沿纵向平面截取的剖视图；图4为图2中的燃料喷射器的燃料通道的一部分的立体图；以及图5为图2中的燃料喷射器沿横向平面截取的剖视图。具体实施方式图1示出示例性的燃气涡轮发动机(GTE)100。除了具有其他系统，GTE100可具有沿发动机轴线98布置的压气机系统10、燃烧室系统20、涡轮系统70以及排气系统90。压气机系统10将空气压缩至压气机出口压力和温度(分别为大约200psi和800°F(426.7℃))并且将压缩空气传送至燃烧室系统20的包封空间72。然后将压缩空气从包封空间72引入到定位在该包封空间中的一个或多个燃料喷射器30。压缩空气可与燃料喷射器30中的燃料混合，并且形成的混合物被引至燃烧室50。在燃烧室50中点燃并燃烧燃料空气混合物以产生高压高温的燃烧气体。这些燃烧气体然后被引至涡轮系统70。涡轮70从这些燃烧气体中提取能量，并且通过排气系统90将废气引至大气中。图1中所示的和以上所描述的GTE100的布置结构仅为示例性的并且本专利技术中的燃料喷射器30可与具有任意构型和布置结构的GTE100一起使用。图2为可联接到GTE100的燃烧室50的燃料喷射器30的一实施例的视图。燃料喷射器30从流体地联接到燃烧室50的第一端44延伸到定位在包封空间72内的第二端46。存储在包封空间72内的压缩空气通过第二端46上的开孔(在图2中不可见)进入到燃料喷射器30中。还在第二端46处通过液态燃料管路38(和引燃燃料供给管路34)将液态燃料引入到燃料喷射器30中。该燃料与流经燃料喷射器30的压缩空气混合并且所产生的燃料空气混合物通过第一端44进入到燃烧室50中。燃料喷射器30的一些实施例(诸如图2中所示出的燃料喷射器30的实施例)可为双燃料喷射器，该双燃料喷射器构造成选择性地将气态燃料和液态燃料传送至燃烧室50。在双燃料喷射器中，传送至燃料喷射器30的燃料可在气态燃料和液态燃料之间切换以适应GTE100的运行情况。例如，在具有充足天然气供应的运行位置处，燃料喷射器30可在启动期间将液态燃料传送至燃烧室50并且随后切换至天然气燃料以利用在本地可获取的燃料供给。在双燃料喷射器中，除了传送液态燃料的燃料管路以外，燃料管路还可将气态燃料传送至燃料喷射器。例如，在图2中的燃料喷射器30中，气态燃料管路36(和引燃燃料供给管路34)可将气态燃料引至燃料喷射器30。为减少大气污染物(诸如NOX)的排放同时维持燃烧室50内的火焰稳定，燃料喷射器30通过定位在中央的引燃组件40将富燃料空气混合物引至燃烧室50中。引燃燃料管路34向引燃组件40供给液态和/或气态燃料。燃料喷射器30还包括管状的预混合筒48，该预混合筒围绕引燃组件40的外壳43周向布置以限定出围绕引燃组件40的环形管道42。贫预混合燃料空气混合物通过该环形管道42被引至燃烧室50。将液态燃料(以及在双燃料喷射器情况下的气态燃料)和压缩空气引入到引燃组件40和环形管道42中，以分别形成引燃燃料空气混合物和预混合燃料空气混合物。这些燃料空气混合物(引燃和预混合燃料空气混合物)形成独立的燃料空气流，所述独立的燃料空气流通过燃料喷射器30的第一端44被引入到燃烧室50中。图3为燃料喷射器30沿图2中的平面3-3截取的剖视图。引燃组件40包括一起协作以将引燃燃料空气混合物传送至燃烧室50的多个部件。由于燃料喷射器和引燃组件的工作原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于双燃料燃气涡轮发动机(100)的燃料喷射器(30)，所述燃料喷射器包括：纵向延伸通过所述燃料喷射器的用于使燃料空气混合物流至燃烧室(50)的流路(42)；至少部分地环绕所述流路的液态燃料通道(56)，所述通道包括构造成将液态燃料从所述通道传送至所述流路的多个燃料支路(54a‑54e)；和所述燃料喷射器的环形外壳(47)，所述环形外壳围绕所述通道周向地设置以形成至少部分地围绕所述通道的隔离空气腔(60)，所述外壳包括至少一个吹扫孔(62a，62b，62c)，以提供所述隔离空气腔与所述喷射器的所述外壳的外部之间的连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.26 US 61/639,013;2012.05.22 US 13/477,8191.一种用于双燃料燃气涡轮发动机(100)的燃料喷射器(30)，所述燃料喷射器包括：纵向延伸通过所述燃料喷射器的用于使燃料空气混合物流至燃烧室(50)的流路；其特征在于，所述燃料喷射器还包括：至少部分地环绕所述流路的液态燃料通道(56)，所述液态燃料通道包括构造成将液态燃料从所述液态燃料通道传送至所述流路的多个燃料支路(54a-54e)；和所述燃料喷射器的环形外壳，所述环形外壳围绕所述液态燃料通道周向地设置以形成至少部分地围绕所述液态燃料通道的隔离空气腔(60)，所述环形外壳包括至少一个吹扫孔(62a，62b，62c)，以提供所述隔离空气腔与所述燃料喷射器的所述环形外壳的外部之间的连通。2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述至少一个吹扫孔包括多个吹扫孔。3.根据权利要求2所述的燃料喷射器，其中，所述多个吹扫孔中的至少一个定位成接近所述多个燃料支路中的一个燃料支路。4.根据权利要求2所述的燃料喷射器，其中，所述多个吹扫孔中的每个吹扫孔的直径小于或等于0.075英寸。5.根据权利要求2所述的燃料喷射器，其中，所述多个吹扫孔中的至少一个吹扫孔的直径大约为0.03英寸。6.根据权利要求2所述的燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·Z·特沃多施莱布，J·G·达克斯，
申请(专利权)人：索拉透平公司，
类型：发明
国别省市：美国;US