具有流体锁和吹扫设备的燃料喷嘴制造技术

一种燃料喷嘴设备具有中心线轴线(26)，并且包括：主燃料喷射器(24)，该主燃料喷射器(24)包括与构造成从其排放燃料的多个燃料端口(58)流体连通的包围的内部容积；设置在主燃料喷射器(24)上游并且构造成将液体燃料供应至内部容积的主燃料导管(22)；以及设置在主燃料导管(22)与主燃料喷射器(24)之间的流体锁(82)，流体锁(82)包括多个平行的毛细管通道(88)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有流体锁和吹扫设备的燃料喷嘴
本专利技术涉及燃气涡轮发动机燃料喷嘴，并且更具体地涉及用于排放和吹扫燃气涡轮发动机燃料喷嘴的设备。
技术介绍
飞行器燃气涡轮发动机包括燃烧器，其中燃烧焚烧来将热输入至发动机循环。典型的燃烧器并入一个或更多个燃料喷射器，其作用在于将雾化的液体燃料在燃烧器入口处引入到空气流中，以使其可有效地焚烧来产生用于循环的必要热。分级燃烧系统开发成限制不合乎需要的燃烧产物成分的产生，如，氮氧化物(NOx)、未燃烃(HC)和一氧化碳(CO)。影响燃烧器设计的其它因素为使用者期望燃气涡轮发动机的有效低成本的操作，这转变成减少的燃料消耗的需要，同时保持或甚至增加发动机输出。结果，用于飞行器燃气涡轮发动机燃烧系统的重要设计标准包括提供高燃烧温度，以便在多种发动机操作状态下提供高热效率，以及最小化不合乎需要的燃烧状态，该不合乎需要的燃烧状态有助于颗粒的排放，以及不合乎需要的气体的排放，以及为光化学雾的形成的前体的燃烧产物的排放。在分级燃烧系统中，燃烧器的喷嘴能够操作成通过两个或更多个分立级选择性地喷射燃料，各个级由燃料喷嘴内的独立燃料流动路径限定。例如，燃料喷嘴可包括连续地操作的引导级，以及仅在较高发动机功率水平下操作的主级。燃料流速还可在级中的各个内可变。当液态烃燃料在氧存在的情况下暴露于高温时，该类型的燃料喷嘴中的重要问题在于碳(或"焦炭")沉积物的形成。该过程称为"结焦"，并且在温度超过大约177℃(350℉)时大体上有风险。当正常的分级操作使至前述级中的一个的流动停止时，一定体积的燃料将继续驻留在燃料喷嘴中，并且可加热至结焦温度。关于结焦的最大问题的区域为燃料喷嘴内的小主喷射孔口，其中燃料在主燃料流由于分级而停止时最快速地升高温度。干扰穿过这些孔口的燃料流的少量焦炭可产生燃料喷嘴性能的大差异。最后，碳沉积物的累积可充分地阻挡燃料通路而使燃料喷嘴性能降级，或防止燃料喷嘴至一点的预期操作，在该点处，需要清洁或替换以防止不利地影响其它发动机热区段构件和/或恢复发动机循环性能。现有技术的设计通过在主级不操作时吹扫液体燃料的整个主燃料回路来解决该问题。尽管有效，但该类型的完全吹扫需要与待吹扫的通路的长度成比例的关于大小的动压力差，并且在再次期望大功率操作时可引起在再填充主燃料回路方面的相对长的延迟。因此，将合乎需要的是，具有一种吹扫燃料喷嘴级的一部分(在该级未操作时)的方法。
技术实现思路
该需要由本专利技术解决，本专利技术提供了一种分级燃料喷嘴，其并入流体锁、燃料吹扫端口构造或两者，布置成从燃料喷嘴级中的一个吹扫多余燃料，并且因此避免燃料喷嘴内的燃料通路的结焦，同时便于分级和非分级操作之间的快速转换。根据本专利技术的一个方面，一种燃料喷嘴设备具有中心轴线，并且包括：主燃料喷射器，该主燃料喷射器包括与构造成从其排放燃料的多个燃料端口流体连通的包围的内部容积；设置在主燃料喷射器上游并且构造成将液体燃料供应至内部容积的主燃料导管；以及设置在主燃料导管与主燃料喷射器之间的流体锁，流体锁包括多个平行的毛细管通道。根据本专利技术的另一个方面，各个毛细管通道具有0.002平方英寸或更小的截面流动面积。根据本专利技术的另一个方面，主燃料导管的截面流动面积显著大于毛细管通道中的一个的截面流动面积。根据本专利技术的另一个方面，主燃料喷射器为环形形式；并且引导燃料喷射器同轴地设置在主燃料喷射器内。根据本专利技术的另一方面，设备还包括包绕引导燃料喷射器的环形文氏管；以及使引导燃料喷射器和文氏管互连的外旋流导叶的径向阵列。根据本专利技术的另一方面，设备还包括环形外体，其包绕主燃料喷射器，并且具有大体上圆柱形的外表面，其包括形成在其中的喷雾孔的阵列，各个喷雾孔与主燃料端口中的一个对准。根据本专利技术的另一个方面，喷雾孔中的一些并入嵌接处，其包括外表面的倾斜部分，该倾斜部分定向成与中心线轴线成锐角。根据本专利技术的另一个方面，喷雾孔布置为：不并入嵌接处的第一组；以及第二组，其均并入嵌接处，该嵌接处包括外表面的倾斜部分，该倾斜部分定向成与中心线轴线成锐角，其中第二组的喷雾孔围绕外体的外周与第二组的喷雾孔交错。根据本专利技术的另一个方面，第二组的喷雾孔定向成沿下游方向与中心线轴线成锐角。根据本专利技术的另一个方面，喷雾孔布置为：第一组，其均并入包括外表面的倾斜部分的嵌接处，该倾斜部分定向成沿上游方向与中心线轴线成锐角；以及第二组，其均并入包括外表面的倾斜部分的嵌接处，该倾斜部分定向成沿下游方向与中心线轴线成锐角；其中第二组的喷雾孔围绕外体的外周与第二组的喷雾孔交错。根据本专利技术的另一个方面，一种燃料喷嘴设备包括：位于中心的引导燃料喷射器；联接于引导燃料喷射器的引导燃料导管；包绕引导燃料喷射器的环形文氏管；使引导燃料喷射器和文氏管互连的外旋流导叶的径向阵列；包绕引导燃料喷射器的环形主燃料喷射器，该环形主燃料喷射器包括与构造成从其排放燃料的多个燃料端口流体连通的包围的内部容积；环形外体，其包绕主燃料喷射器、文氏管和引导燃料喷射器，并且具有大体上圆柱形的外表面，其包括形成在其中的喷雾孔的阵列，各个喷雾孔与主燃料端口中的一个对准)，其中喷雾孔中的一些并入包括外表面的倾斜部分的嵌接处，该倾斜部分定向成与中心线轴线成锐角；设置在主燃料喷射器上游并且构造成将液体燃料供应至内部容积的主燃料导管；以及设置在主燃料导管与主燃料喷射器之间的阻挡装置，流体锁包括多个平行的毛细管通道。根据本专利技术的另一个方面，阻挡装置包括具有多个平行的毛细管通道的流体锁。根据本专利技术的另一个方面，设备还包括：能够操作成供应液体燃料流的燃料系统；联接于燃料系统和引导燃料导管的引导阀；以及联接于燃料系统和主燃料导管的主阀。附图说明本专利技术可通过参照连同附图进行的以下描述来最佳地理解，在该附图中：图1为并入根据本专利技术的方面构成的流体锁的燃气涡轮发动机燃料喷嘴的示意性截面视图；图2为图1的燃料喷嘴的外部透视图；图3为图1中所示的流体锁的放大视图；以及图4为图1中所示的燃料喷嘴中的燃料流动路径的示意图。具体实施方式大体上，本专利技术提供了一种并入流体锁、燃料吹扫端口构造或两者的分级燃料喷嘴，其布置成从燃料喷嘴级中的一个吹扫多余燃料，并且因此避免燃料喷嘴内的燃料通路的结焦，同时便于分级和非分级操作之间的快速的转换。现在，参照附图，其中相同的附图标记遍及各种视图表示相同元件，图1绘出了构造成将液体烃燃料喷射到燃气涡轮发动机燃烧器(未示出)的空气流中的类型的示例性燃料喷嘴10。燃料喷嘴10为"分级"类型，意味着其能够操作成将燃料选择性地喷射穿过两个或更多个分立的级，各个级由燃料喷嘴10内的独立燃料流动路径限定。燃料流速还可在级中的各个内可变。燃料喷嘴10连接于已知类型的燃料系统12，其能够操作成根据操作需要在变化的流速下供应液体燃料流。燃料系统将燃料供应至引导阀14，其联接于引导燃料导管16，引导燃料导管16继而联接于燃料喷嘴10的引导燃料喷射器18。燃料系统12还将燃料供应至主阀20，其联接于主燃料导管22，主燃料导管22继而供应主燃料喷射器24。出于描述目的，将参照燃料喷嘴10的中心线轴线26，其大体上平行于燃料喷嘴10将用于其中的发动机(未示出)的中心线轴线。引导燃料喷射器18设置在燃料喷嘴10的上游端处，与中心线轴线26对准，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料喷嘴设备，具有中心线轴线(26)，并且包括：主燃料喷射器(24)，所述主燃料喷射器(24)包括与构造成从其排放燃料的多个燃料端口(58)流体连通的包围的内部容积；主燃料导管(22)，其设置在所述主燃料喷射器(24)上游并且构造成将液体燃料供应至所述内部容积；以及流体锁(82)，其设置在所述主燃料导管(22)与所述主燃料喷射器(24)之间，所述流体锁(82)包括多个平行的毛细管通道(88)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.27 US 61/9096461.一种燃料喷嘴设备，具有中心线轴线(26)，并且包括：主燃料喷射器(24)，所述主燃料喷射器(24)包括与构造成从其排放燃料的多个燃料端口(58)流体连通的包围的内部容积；主燃料导管(22)，其设置在所述主燃料喷射器(24)上游并且构造成将液体燃料供应至所述内部容积；以及流体锁(82)，其设置在所述主燃料导管(22)与所述主燃料喷射器(24)之间，所述流体锁(82)包括多个平行的毛细管通道(88)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，各个毛细管通道具有0.002平方英寸或更小的截面流动面积。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主燃料导管(22)的截面流动面积显著大于所述毛细管通道(88)中的一个的截面流动面积。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述主燃料喷射器(24)为环形形式；并且引导燃料喷射器(18)同轴地设置在所述主燃料喷射器(24)内。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：包绕所述引导燃料喷射器(18)的环形文氏管(44)；以及使所述引导燃料喷射器(18)和所述文氏管(44)互连的外旋流导叶(52)的径向阵列。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括环形外体(60)，其包绕所述主燃料喷射器(24)，并且具有大体上圆柱形的外表面(70)，所述大体上圆柱形的外表面(70)包括形成在其中的喷雾孔(74)的阵列，各个喷雾孔(74)与所述主燃料端口(58)中的一个对准。7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述喷雾孔(74)中的一些并入包括所述外表面(70)的倾斜部分的嵌接处(76)，所述倾斜部分定向成与所述中心线轴线(26)成锐角。8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述喷雾孔(74)布置为：不并入嵌接处(76)的第一组；以及均并入包括所述外表面(70)的倾斜部分的嵌接处(76)的第二组，所述倾斜部分定向成与所述中心线轴线(26)成锐角，其中所述第二组的喷雾孔(74)围绕所述外体(60)的外周与所述第二组的喷雾孔(74)交错。9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第二组的喷雾孔(74)定向成沿下游方向与所述中心线轴线(26)成锐角。10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述喷雾孔(74)布置为：第一组，其均并入包括所述外表面(70)的倾斜部分的嵌接处(76)，所述倾斜部分定向成沿上游方向与所述中心线轴线(26)成锐角；以及第二组，其均并入包括所述外表面(70)的倾斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：DR巴恩哈特，JT穆克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US