燃气涡轮燃烧室组件及发动机及相关联的操作方法技术

一种燃气涡轮燃烧室组件（200），其包括燃料喷射器（204）、围绕燃料喷射器（204）的整流罩定子（220）、和联接到整流罩定子的整流罩套筒（222）。整流罩套筒（222）和整流罩定子（220）一起限定了空气入口开口（268），并且被承载以相对于整流罩定子（220）移动以改变空气入口开口（268）的流动区域。整流罩套筒（222）还限定了从空气入口开口（268）朝向所述燃烧室组件的出口向下游倾斜的喷嘴（256）。倾斜的喷嘴（256）限定了与燃料喷射器（204）的出口相邻的环形狭缩间隙（260）并且倾斜的喷嘴（256）被联接以与整流罩套筒（222）移动以改变通过狭缩间隙（260）的流动区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该说明书总体上涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧室组件。
技术介绍
对于很多高功率应用，燃气涡轮发动机是内燃机的优选类别。根本地，所述燃气涡轮发动机的特征在于联接到下游涡轮机的上游旋转压缩机和其之间的燃烧室。现代燃气涡轮发动机设计的驱动因素之一是减少排放量，并且就这点而言所述燃烧室是主要的贡献者。碳氢化合物燃料在空气中的燃烧不可避免地产生有害的排放量，例如，氮氧化物（NOx）。NOx排放量是管理机构逐渐严格控制的对象。NOx排放量与燃烧火焰的温度成比例。所述燃烧火焰温度是包括燃料-空气比的多个因素的产物。贫乏的燃料-空气比倾向于产生更少的NOx排放量，然而其在保持所述燃烧火焰的稳定性方面会导致问题。因此，连续不断地寻找新的构思以实现在稳定的燃烧火焰情况下低的NOx排放量。附图说明图1是示例燃气涡轮发动机的半、侧剖面图。图2是三重整流罩环形燃气涡轮燃烧室组件的透视图。图3A是在图2中示出的燃气涡轮燃烧室组件沿线3-3截取的剖视图。图3B是在图2中示出的燃气涡轮燃烧室组件的燃料喷射器的半、侧剖面图。图4A和图4B是在图2中示出的燃气涡轮燃烧室组件的整流罩定子（stator）的正面透视图和背面透视图。图5A和图5B是在图2中示出的燃气涡轮燃烧室组件的中心整流罩套筒的正面透视图和背面透视图。图5C是相对于燃料喷射器定位的在图2中示出的燃气涡轮燃烧室组件的中心整流罩套筒的半、剖面图。图6是与对应的整流罩定子联接的在图2中示出的燃气涡轮燃烧室组件的中心整流罩套筒的俯视图。图7是相对于具有发散喷嘴出口的燃料喷射器定位的整流罩套筒的半、侧剖面图，所述整流罩套筒的特征在于带有展开的出口的喷嘴开口。图8是双重整流罩环形燃气涡轮燃烧室组件的半、透视剖面图。图9A是罐型燃气涡轮燃烧室组件的透视图。图9B是在图9A中示出的所述罐型燃气涡轮燃烧室组件的半、透视剖面图。在各个附图中相同的参考数字和名称指示相同的元件。具体实施方式图1是示例燃气涡轮发动机10的半、侧剖面图。燃气涡轮发动机10是可以用于，例如，为喷气式飞机提供动力的涡轮喷气型燃气涡轮机。然而，应理解的是在本公开中所描述的构思未如此受限，并且可以被并入到各种其他类型的燃气涡轮发动机（例如，涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、或者工业/船用发动机）的设计中。如图所示，燃气涡轮发动机10总体上促进连续的轴向燃气流。也就是说，燃气大体上在图1中的箭头所指示的轴向下游方向上流动通过发动机10。燃气涡轮发动机10包括进气口12，进气口12接收周围空气14并且将所述周围空气引导到压缩机16。周围空气14吸入通过压缩机16的多级。离开压缩机16 的高压空气18引入到燃烧室100。在某些实例中，燃烧室100是围绕发动机的主轴20的环形燃烧室或者在所述轴外径向地定位的罐型燃烧室。燃烧室100包括燃烧护罩102、多个燃料喷射器104、和燃烧室整流罩106。在燃烧室100处，高压空气18与液体碳氢化合物燃料（未示出）混合并且被点燃以产生被加热的燃烧产物22。燃烧产物22穿过涡轮机24的多级。涡轮机24从高压、高温燃烧产物22中提取能量。通过涡轮机24从燃烧产物22中所提取的能量驱动压缩机16，压缩机16通过主轴20联接到所述涡轮机。离开涡轮机24的废气26通过排出喷嘴28加速进入大气中，以提供推力或者推进动力。图2是示例三重整流罩环形燃气涡轮燃烧室组件200的弧部段的透视图。在这个示例中，所述弧部段是不间断环结构的一部分。在此提供完整环结构的局部视图，以便能清楚地看到单个部件。然而，应理解的是几个单个弧部段可以结合在一起以形成完整的环状结构。燃烧室组件200例如可并入到燃气涡轮发动机10中。图3A是图2中沿线3-3截取的燃气涡轮燃烧室组件200的剖面图。如图所示，燃烧室组件200的特征在于一些燃料喷射器204和环形燃烧室整流罩206。燃料喷射器204安装在燃料喷射器支撑结构208上。燃料喷射器支撑结构208设计为承载燃料喷射器204并且将液体或者气体燃料供给所述燃料喷射器。每个燃料喷射器支撑结构208均承载多个燃料喷射器204。液体或者气体燃料通过在燃料喷射器支撑结构208的内表面上形成的通道路由到燃料喷射器204。燃料传送系统（未示出）用于从一个或多个燃料源（未示出）供给燃料到燃料喷射器204。在一些示例中，所述燃料传送系统是多级燃料喷射系统，其设计为将燃料独立地供给到不同组燃料喷射器204。例如，所述燃料传送系统可以以一个流速将燃料供给到第一组燃料喷射器204并且以不同（更小或更大）的流速将燃料供给到第二组燃料喷射器。作为另一个示例，所述燃料传送系统可以将燃料供给到第一组燃料喷射器204，但是不供给燃料到所述第二组燃料喷射器。所述燃料传送系统可设计为分别地控制任何数量的组的燃料喷射器204。所述燃料传送系统的复杂性与控制组的燃料喷射器的数量成比例。图3B是燃料喷射器204的半、侧剖面图。在这个示例中，燃料喷射器204是外部混合鼓风液体燃料喷射器。燃料喷射器204包括终止在收敛喷嘴出口212中的主空气通道210。主空气通道210的入口214与压缩机16的出口流体连通，并且因此接收高压空气的连续流。在一些示例中，主空气通道210包括旋流器元件，所述旋流器元件设计为在主空气流离开出口212之前将旋转流动模式给予主空气流。环形燃料通道216环绕主空气通道210。所述燃料通道入口通向对应的燃料喷射器支撑结构208的燃料供给通道。燃料通道216轴向地向下游延伸到围绕主空气通道出口212的窄的环形出口218。出口218起“预制膜器（prefilmer）”的作用，其将所述液体燃料铺展成薄膜。在一些示例中，燃料通道216包括旋流器元件，所述旋流器元件设计为在所述液体燃料离开燃料通道出口218之前将旋转流动模式给予所述液体燃料。尽管示出并描述了外部混合燃料喷射器，但是应理解的是其他类型的燃料喷射器也包含在本公开的范围内。例如，可以使用内部混合单一燃料喷射器、混合燃料喷射器和/或其他类型的燃料喷射器。参照回到图2和图3A，燃烧室整流罩206促进液体燃料和来自燃料喷射器204的空气喷射物与次级旋转空气流的混合。所述混合包含在所述主空气流、所述液体燃料的环形膜、和所述次级空气流之间的剪切相互作用。所述混合导致刚好在主燃烧区的上游处所述液体燃料雾化为燃料液滴的薄雾，所述燃料-空气混合物在所述主燃烧区中点燃。所述次级旋转空气流稀释了所述燃料-空气比并且将旋转运动给予来自燃料喷射器204的喷射物（或者增大来自燃料喷射器204的喷射物的旋转运动）。所述旋转运动尤其导致改善的火焰稳定性和改善的混合。燃烧室整流罩206包括一些整流罩定子220、安装在每个燃料喷射器204上的一个整流罩定子、以及由所述一些整流罩定子所承载的环形整流罩套筒222。整流罩定子220固定地安装到由支撑结构208所承载的燃料喷射器204。因此，整流罩定子220和燃料喷射器204相对于整流罩套筒222被保持在固定的位置中。整流罩套筒222包括内部套筒222a、中心套筒222b和外部套筒222c。每个整流罩套筒222a、222b和222c均是带有径向表面的独立的环状结构，所述径向表面轮廓形成为在径向相邻的整流罩套筒旁边配合。整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮燃烧室组件，其包括：燃料喷射器；围绕所述燃料喷射器的整流罩定子；整流罩套筒，所述整流罩套筒联接到所述整流罩定子并且限定：空气入口开口，所述空气入口开口由所述整流罩套筒和所述整流罩定子限定，所述整流罩套筒被承载以相对于所述整流罩定子移动并且随所述整流罩套筒移动而改变所述空气入口开口的流动区域；以及喷嘴，所述喷嘴从所述空气入口开口朝向所述燃烧室组件的出口向下游倾斜并且限定了与所述燃料喷射器的出口相邻的环形的狭缩间隙，所述倾斜的喷嘴被联接以与所述整流罩套筒一起移动并且随所述整流罩套筒移动而改变通过所述狭缩间隙的流动区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃气涡轮燃烧室组件，其包括：燃料喷射器；围绕所述燃料喷射器的整流罩定子；整流罩套筒，所述整流罩套筒联接到所述整流罩定子并且限定：空气入口开口，所述空气入口开口由所述整流罩套筒和所述整流罩定子限定，所述整流罩套筒被承载以相对于所述整流罩定子移动并且随所述整流罩套筒移动而改变所述空气入口开口的流动区域；以及喷嘴，所述喷嘴从所述空气入口开口朝向所述燃烧室组件的出口向下游倾斜并且限定了与所述燃料喷射器的出口相邻的环形的狭缩间隙，所述倾斜的喷嘴被联接以与所述整流罩套筒一起移动并且随所述整流罩套筒移动而改变通过所述狭缩间隙的流动区域。2.根据权利要求1所述的燃烧室组件，其中， 所述倾斜的喷嘴收敛到在自所述狭缩间隙的下游之下的点处的喉部混合区域。3.根据权利要求1所述的燃烧室组件，其中， 所述倾斜的喷嘴发散以容纳所述燃料喷射器出口的展开的表面。4.根据权利要求1所述的燃烧室组件，其中， 所述燃料喷射器、所述整流罩定子和所述整流罩套筒沿共用轴线定位，并且所述空气入口开口定向在相对于所述共用轴线的径向方向上。5.根据权利要求4所述的燃烧室组件，其中， 所述空气入口开口包括有角度的空气旋流器侧表面。6.根据权利要求1所述的燃烧室组件，其中， 所述整流罩套筒通过指形结合联接装置被联接到所述整流罩定子，所述空气入口包括在所述指形接合中的径向间隙。7.根据权利要求6所述的燃烧室组件，其中，所述指形接合包括一组在所述整流罩定子上形成的交替的肋和槽以及互相锁定的一组在所述整流罩套筒上形成的交替的指和插槽。8.根据权利要求1所述的燃烧室组件，其中，所述燃料喷射器包括多个燃料喷射器中的一个，并且所述整流罩定子包括与相应的燃料喷射器成对的多个整流罩定子中的一个，以及其中，所述整流罩套筒联接到所述多个整流罩定子，所述整流罩套筒和各个整流罩定子一起限定了相应的空气入口开口。9.根据权利要求1所述的燃烧室组件，其进一步包括：第二燃料喷射器；围绕所述第二燃料喷射器的第二整流罩定子；第二整流罩套筒，所述第二整流罩套筒联接到所述第二整流罩定子并且限定了：第二空气入口开口，所述第二空气入口开口由所述第二整流罩套筒和所述第二整流罩定子限定，所述第二整流罩套筒被承载以相对于所述第二整流罩定子移动并且随所述第二整流罩套筒移动而改变所述第二空气入口开口的流动区域；以及第二喷嘴，所述第二喷嘴从所述第二空气入口开口朝向所述燃烧室组件的所述出口向下游倾斜并且限定了与所述第二燃料喷射器的出口相邻的第二环形的狭缩间隙，所述第二倾斜的喷嘴被联接以与所述第二整流罩套筒一起移动并且随所述第二整流罩套筒移动而改变通过所述第二狭缩间隙的流动区域。10.根据权利要求9所述的燃烧室组件，其中，所述第二整流罩套筒与第一整流罩套筒径向相邻地定位。11.根据权利要求9所述的燃烧室组件，其中，所述第二整流罩套筒联接到第一整流罩套筒的凸缘。12.根据权利要求9所述的燃烧室组件，其中，所述第二整流罩套筒被承载以独立于第一整流罩套筒移动。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：FP李，HC蒙吉亚，KM塔奇纳，CM李，DL布尔赞，
申请(专利权)人：伍德沃德有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US