多点中心体喷射器小型混合燃料喷嘴组件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器。所述燃料喷射器包括限定流体腔室的端壁、中心体、从所述端壁朝向所述燃料喷射器的下游端包围所述中心体的外部套管，以及流体腔壁。所述中心体包括轴向延伸的外壁，以及从所述端壁朝向所述燃料喷射器的所述下游端延伸的内壁。所述外壁、所述内壁和所述端壁一起限定沿朝向所述燃料喷射器的所述下游端的第一方向以及沿朝向所述燃料喷射器的上游端的第二方向延伸的流体导管。所述流体导管与所述流体腔室处于流体连通。

Multi point centrosome ejector small mixing fuel nozzle assembly

The invention relates to a fuel injector for a gas turbine engine. The fuel injector includes an end wall, a centrobody, and an external casing surrounded by the downstream end of the fuel injector from the end wall of the fluid chamber, and the fluid cavity wall. The centrosome includes an axially extending outer wall and an inner wall extending from the end wall toward the downstream end of the fuel injector. The outer wall, the inner wall and the end wall are combined to limit the first direction of the lower reaches of the fuel injector towards the fuel ejector and a fluid catheter extending along the second direction toward the upper reaches of the fuel injector. The fluid conduit is in fluid communication with the fluid chamber.

【技术实现步骤摘要】
多点中心体喷射器小型混合燃料喷嘴组件
本专利技术主题大体上涉及燃气涡轮发动机燃烧组件。更具体地说，本专利技术主题涉及一种用于燃气涡轮发动机燃烧室的预混合燃料喷嘴组件。
技术介绍
飞机和工业燃气涡轮发动机包括一种燃烧室，燃料在燃烧室中燃烧以输入能量实现发动机循环。典型的燃烧室结合一个或多个燃料喷嘴，所述一个或多个燃料喷嘴的功能是将液态或气态燃料引入空气流动流，从而使得所述空气流动流能够雾化并燃烧。一般的燃气涡轮发动机燃烧设计标准包括优化燃料与空气的混合物和燃烧以产生高能燃烧，同时最小化例如一氧化碳、二氧化碳、一氧化二氮和未燃尽的碳氢化合物等的排放，以及最小化部分由于燃烧期间的压力振荡导致的燃烧音调(combustiontones)。然而，一般的燃气涡轮发动机燃烧设计标准通常造成必须要解决的冲突和不利结果。举例来说，产生高能量燃烧的已知解决方案是结合轴向定向的叶片或涡旋器串联结合燃料喷射器以促进燃料-空气混合和雾化。然而，这种串联组合可能会产生巨大燃烧涡旋或更长的火焰，从而可能会增加主要燃烧区滞留时间或形成更长的火焰。此类燃烧涡旋可诱发燃烧不稳定性，例如声压动力或振荡(即，燃烧音调)提高、贫油熄火(leanblow-out，LBO)风险提高或噪音提高或者诱发周向局部热斑(即，可能会损坏下游涡轮区段的周向不对称温度分布)、或者对燃烧区段或整个燃气涡轮发动机诱发结构损坏。另外，更大的燃烧涡旋或更长的火焰可能会增加燃烧室区段的长度。增加燃烧室的长度大体上会增加燃气涡轮发动机的长度或占用用于燃气涡轮发动机的其它部件的设计空间。例如通过以下方式而导致的燃气涡轮发动机长度的此类增加大体上不利于一般的燃气涡轮发动机设计标准：增加飞机燃气涡轮发动机的重量和组装并且由此降低燃气涡轮发动机燃料效率和性能。因此，需要一种燃料喷嘴组件，其可产生高能燃烧，同时最小化排放、燃烧不稳定性、结构磨损和性能下降，并且同时维持或减少燃烧室大小。
技术实现思路
本专利技术的各方面及优点将部分在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实践得知。本专利技术涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器。燃料喷射器包括限定流体腔室的端壁、中心体、从燃料喷射器的端壁朝向下游端包围中心体的外部套管以及流体腔壁。中心体包括轴向延伸的外壁以及从燃料喷射器的端壁朝向下游端延伸的内壁。外壁、内壁和端壁一起限定沿朝向燃料喷射器的下游端的第一方向以及沿朝向燃料喷射器的上游端的第二方向延伸的流体导管。流体导管与流体腔室处于流体连通。外壁限定与流体导管处于流体连通的至少一个径向定向的流体喷射端口。外部套管和中心体限定径向位于其间的预混合通道并且在预混合通道的下游端处限定出口。外部套管进一步限定周向布置在外部套管的第一轴向部分处的多个径向定向的第一空气入口端口，以及周向布置在外部套管的第二轴向部分处的多个径向定向的第二空气入口端口。流体腔壁轴向设置在第一空气入口端口与第二空气入口端口之间并且从外部套管朝向中心体径向延伸。流体腔壁限定流体空腔以及与流体空腔处于流体连通的第二流体喷射端口。第二流体喷射端口与预混合通道处于流体连通。本专利技术的另一方面涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴。燃料喷嘴包括限定流体腔室和流体增压室的端壁，以及轴向和径向相邻布置的多个燃料喷射器。流体增压室至少部分地周向延伸穿过端壁。燃料喷嘴进一步包括连接到每个燃料喷射器的外部套管的下游端的后壁。每个燃料喷射器的流体导管与流体腔室处于流体连通。具体地，本申请技术方案1涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：端壁，其限定流体腔室；包括轴向延伸的外壁和内壁的中心体，其中所述外壁和内壁从所述端壁朝向所述燃料喷射器的下游端延伸，并且其中所述外壁、所述内壁和所述端壁一起限定沿朝向所述燃料喷射器的所述下游端的第一方向以及沿朝向所述燃料喷射器的上游端的第二方向延伸的流体导管，所述流体导管与所述流体腔室处于流体连通，并且其中所述外壁限定与所述流体导管处于流体连通的至少一个径向定向的流体喷射端口；外部套管，其从所述端壁朝向所述燃料喷射器的所述下游端包围所述中心体，其中所述外部套管和所述中心体限定径向位于其间的预混合通道，并且在所述预混合通道的所述下游端处限定出口，并且其中所述外部套管限定周向布置在所述外部套管的第一轴向部分处的多个径向定向的第一空气入口端口，并且其中所述外部套管限定周向布置在所述外部套管的第二轴向部分处的多个径向定向的第二空气入口端口；以及流体腔壁，其中所述流体腔壁轴向设置在所述第一空气入口端口与所述第二空气入口端口之间，并且从所述外部套管朝向所述中心体径向延伸，并且其中所述流体腔壁限定流体空腔以及与所述流体空腔处于流体连通的第二流体喷射端口，并且其中所述第二流体喷射端口与所述预混合通道处于流体连通。本申请技术方案2根据技术方案1所述的燃料喷射器，所述第二流体喷射端口与所述燃料喷射器的纵向中心线轴向共线定向，并且所述第二流体喷射端口设置在所述外部套管与所述中心体之间。本申请技术方案3根据技术方案1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述端壁进一步限定至少部分地周向延伸穿过所述端壁的流体增压室，并且所述外部套管进一步限定径向延伸穿过所述外部套管并且从所述端壁轴向延伸的多个第一空气入口端口壁。本申请技术方案4根据技术方案3所述的燃料喷射器，所述多个第一空气入口端口壁相对于从所述纵向中心线径向延伸的竖直参考线限定涡旋角，并且所述涡旋角是约35至约65度或约-35至约-65度。本申请技术方案5根据技术方案3所述的燃料喷射器，由所述流体腔壁限定的所述流体空腔进一步由所述第一空气入口端口壁限定，并且所述流体空腔从所述流体腔壁延伸穿过所述第一空气入口端口壁以与所述流体增压室进行流体连通。本申请技术方案6根据技术方案5所述的燃料喷射器，所述流体空腔至少部分地在所述流体腔壁内周向延伸并且从所述流体腔壁轴向延伸到所述端壁。本申请技术方案7根据技术方案1所述的燃料喷射器，所述外部套管进一步限定多个第二空气入口端口壁，并且所述多个第二空气入口端口壁相对于从所述纵向中心线径向延伸的竖直参考线限定涡旋角，并且所述涡旋角是约35度至约65度或约-35度至约-65度。本申请技术方案8根据技术方案1所述的燃料喷射器，所述燃料喷射器进一步包括：设置在所述中心体的所述下游端处的护罩，其中所述护罩从所述中心体的所述外壁的所述下游端轴向延伸，并且所述护罩围绕所述外壁的所述下游端呈环形。本申请技术方案9根据技术方案8所述的燃料喷射器，所述护罩进一步包括从所述外壁径向向内的护罩壁，所述护罩壁向上游突出到所述中心体中。本申请技术方案10根据技术方案1所述的燃料喷射器，在所述预混合通道内限定从所述流体喷射端口到所述预混合通道的所述出口的混合长度，并且所述中心体进一步限定从所述外壁径向向外并且沿所述预混合通道的中心体表面，并且所述外部套管进一步限定从所述外部套管径向向内并且沿所述预混合通道的外部套管表面，并且所述中心体表面和所述外部套管表面限定环形液压直径。本申请技术方案11根据技术方案10所述的燃料喷射器，所述混合长度与所述环形液力直径的比率是约3.5或更小。本申请技术方案12根据技术方案10所述的燃料喷射器，所述环形液力直径是约7.65毫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：端壁，其限定流体腔室；包括轴向延伸的外壁和内壁的中心体，其中所述外壁和内壁从所述端壁朝向所述燃料喷射器的下游端延伸，并且其中所述外壁、所述内壁和所述端壁一起限定沿朝向所述燃料喷射器的所述下游端的第一方向以及沿朝向所述燃料喷射器的上游端的第二方向延伸的流体导管，所述流体导管与所述流体腔室处于流体连通，并且其中所述外壁限定与所述流体导管处于流体连通的至少一个径向定向的流体喷射端口；外部套管，其从所述端壁朝向所述燃料喷射器的所述下游端包围所述中心体，其中所述外部套管和所述中心体限定径向位于其间的预混合通道，并且在所述预混合通道的所述下游端处限定出口，并且其中所述外部套管限定周向布置在所述外部套管的第一轴向部分处的多个径向定向的第一空气入口端口，并且其中所述外部套管限定周向布置在所述外部套管的第二轴向部分处的多个径向定向的第二空气入口端口；以及流体腔壁，其中所述流体腔壁轴向设置在所述第一空气入口端口与所述第二空气入口端口之间，并且从所述外部套管朝向所述中心体径向延伸，并且其中所述流体腔壁限定流体空腔以及与所述流体空腔处于流体连通的第二流体喷射端口，并且其中所述第二流体喷射端口与所述预混合通道处于流体连通。...

【技术特征摘要】
2016.11.04 US 15/3436721.一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：端壁，其限定流体腔室；包括轴向延伸的外壁和内壁的中心体，其中所述外壁和内壁从所述端壁朝向所述燃料喷射器的下游端延伸，并且其中所述外壁、所述内壁和所述端壁一起限定沿朝向所述燃料喷射器的所述下游端的第一方向以及沿朝向所述燃料喷射器的上游端的第二方向延伸的流体导管，所述流体导管与所述流体腔室处于流体连通，并且其中所述外壁限定与所述流体导管处于流体连通的至少一个径向定向的流体喷射端口；外部套管，其从所述端壁朝向所述燃料喷射器的所述下游端包围所述中心体，其中所述外部套管和所述中心体限定径向位于其间的预混合通道，并且在所述预混合通道的所述下游端处限定出口，并且其中所述外部套管限定周向布置在所述外部套管的第一轴向部分处的多个径向定向的第一空气入口端口，并且其中所述外部套管限定周向布置在所述外部套管的第二轴向部分处的多个径向定向的第二空气入口端口；以及流体腔壁，其中所述流体腔壁轴向设置在所述第一空气入口端口与所述第二空气入口端口之间，并且从所述外部套管朝向所述中心体径向延伸，并且其中所述流体腔壁限定流体空腔以及与所述流体空腔处于流体连通的第二流体喷射端口，并且其中所述第二流体喷射端口与所述预混合通道处于流体连通。2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第二流体喷射端口与所述燃料喷射器的纵向中心线轴向共线定向，并且所述第二流体喷射端口设置在所述外部套管与所述中心体之间。3.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述端壁进一步限定至少部分地周向延伸穿过所述端壁的流体增压室，并且所述外部套管进一步限定径向延伸穿过所述外部套管并且从所述端壁轴向延伸的多个第一空气入口端口壁。4.根据权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述多个第一空气入口端口壁相对于从所述纵向中心线径向延伸的竖直参考线限定涡旋角，并且所述涡旋角是约35至约65度或约-35至约-65度。5.根据权利要求3所述的燃料喷射器，其特征在于，由所述流体腔壁限定的所述流体空腔进一步由所述第一空气入口端口壁限定，并且所述流体空腔从所述流体腔壁延伸穿过所述第一空气入口端口壁以与所述流体增压室进行流体连通。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：GA博德曼，P奈克，MG吉里哈兰，DA林德，JM马蒂尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US