多点喷射微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，以及热管理导管。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。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。

Multipoint injection micro fuel nozzle assembly

The invention relates to a fuel injector for a gas turbine engine. The fuel injector includes an end wall, a centrobody, an external casing surrounding the heart body from the end wall to the downstream end of the fuel injector, and a heat management catheter. 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 outer bushing and the centrosome define a premixed channel which is positioned therein and define the outlet at the downstream end of the premixed channel. The outer casing defines a plurality of radial oriented first air inlet ports arranged circumferentially at the first axial part of the outer casing.

【技术实现步骤摘要】
多点喷射微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燃烧器，燃料在燃烧器中燃烧以输入能量实现发动机循环。典型的燃烧器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到空气流动流，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(tones)。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，产生高能燃烧的已知解决方案是结合轴向定向的叶片或涡旋器并且串联组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大型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，例如声压动力学或振荡(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均匀温度分布)、或者诱发对燃烧区段或整个燃气涡轮发动机的结构损坏。另外，更大的燃烧涡旋或更长的火焰可能会增加燃烧器区段的长度。增加燃烧器的长度大体上会增加燃气涡轮发动机的长度或除去用于燃气涡轮发动机的其它部件的设计空间。燃气涡轮发动机长度的此类增加大体上例如通过以下方式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。更高能燃烧还可增加燃料喷嘴组件或燃烧器表面和结构的温度，从而导致结构磨损和性能下降，例如燃料喷嘴组件表面上的燃料焦化(即，氧化燃料沉积物的堆积)。燃料焦化可能导致燃料流例如在燃料喷射器内或沿燃料-空气混合通道发生堵塞，从而可能会降低燃料喷嘴效率或使得燃料喷嘴不可操作。已知解决方案是通过在将燃料喷射到燃料-空气预混合通道中之前减小燃料回路的面积来减少在燃料喷嘴内的燃料滞留时间。然而，这种解决方案避免利用燃料用于次要功能。因此，需要一种燃料喷嘴组件，其可产生高能燃烧，同时进一步最小化排放、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器大小。
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施得知。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，以及热管理导管。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。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。外部套管限定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。外部套管进一步限定布置在每个第一空气入口端口之间并且从端壁延伸的第一流体通道。流体通道壁从第一流体通道内的端壁延伸以限定从第一流体通道内的端壁延伸的第二流体通道。外部套管进一步限定与第一流体通道处于流体连通的第一喷射端口以及与第二流体通道处于流体连通的第二喷射端口。热管理导管由流体导管与第一流体通道的流体连通以及处于相邻布置的第二流体通道与第一流体通道的热连通限定。本专利技术的另一方面涉及燃料喷嘴，其包括限定至少一个流体腔室和至少一个流体增压室的端壁、多个燃料喷射器和后向壁。每个燃料喷射器的外部套管的下游端连接到后向壁。燃料喷射器的流体导管与流体腔室处于流体连通。流体增压室与每个燃料喷射器的第二流体通道处于流体连通。本专利技术的又一方面涉及一种燃烧器组件，其包括多个燃料喷嘴、内衬(innerliner)、外衬(outerliner)和舱壁(bulkhead)。舱壁在内衬的上游端和外衬的上游端之间径向延伸。内衬与外衬径向隔开。内衬和外衬一起在其间限定燃烧腔室。燃料喷嘴至少部分地延伸穿过舱壁并且提供燃料-空气混合物到燃烧腔室。技术方案1.一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；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；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的外部套管，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，并且其中所述外部套管进一步限定布置在每个第一空气入口端口之间并且从所述端壁延伸的第一流体通道，并且其中流体通道壁从所述第一流体通道内的所述端壁延伸，所述流体通道壁限定从所述第一流体通道内的所述端壁延伸的第二流体通道，并且其中所述外部套管进一步限定与所述第一流体通道处于流体连通的第一流体喷射端口以及与所述第二流体通道处于流体连通的第二流体喷射端口；以及热管理导管，其由所述流体导管与所述第一流体通道的流体连通以及处于相邻布置的所述第二流体通道与所述第一流体通道的热连通限定。技术方案2.根据技术方案1所述的燃料喷射器，其中，所述第一流体喷射端口轴向定向并且从所述第二空气入口端口径向向内设置。技术方案3.根据技术方案2所述的燃料喷射器，其中，所述第一流体喷射端口相对于所述燃料喷射器的纵向中心线以倾斜角轴向定向。技术方案4.根据技术方案1所述的燃料喷射器，其中，所述第二流体喷射端口轴向定向并且从所述第二空气入口端口径向向内设置。技术方案5.根据技术方案1所述的燃料喷射器，其中，所述第一流体喷射端口和所述第二流体喷射端口处于交替周向相邻布置。技术方案6.根据技术方案1所述的燃料喷射器，其中，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地延伸，并且其中所述护罩围绕所述外壁的所述下游端呈环形。技术方案7.根据技术方案6所述的燃料喷射器，其中，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。技术方案8.根据技术方案1所述的燃料喷射器，其中，中心体表面从所述纵向中心线朝向外部套管表面径向延伸以在所述出口处限定比在所述出口上游更小的直径。技术方案9.根据技术方案1所述的燃料喷射器，其中，所述外部套管进一步包括：位于每个周向布置的第一空气入口端口之间的多个第一空气入口端口壁，其中所述第一流体通道从所述第一空气入口端口壁内的所述端壁轴向延伸；以及位于每个周向布置的第二空气入口端口之间的多个第二空气入口端口壁。技术方案本文档来自技高网...

【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；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；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的外部套管，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，并且其中所述外部套管进一步限定布置在每个第一空气入口端口之间并且从所述端壁延伸的第一流体通道，并且其中流体通道壁从所述第一流体通道内的所述端壁延伸，所述流体通道壁限定从所述第一流体通道内的所述端壁延伸的第二流体通道，并且其中所述外部套管进一步限定与所述第一流体通道处于流体连通的第一流体喷射端口以及与所述第二流体通道处于流体连通的第二流体喷射端口；以及热管理导管，其由所述流体导管与所述第一流体通道的流体连通以及处于相邻布置的所述第二流体通道与所述第一流体通道的热连通限定。...

【技术特征摘要】
2016.11.04 US 15/3436341.一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；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；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的外部套管，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，并且其中所述外部套管进一步限定布置在每个第一空气入口端口之间并且从所述端壁延伸的第一流体通道，并且其中流体通道壁从所述第一流体通道内的所述端壁延伸，所述流体通道壁限定从所述第一流体通道内的所述端壁延伸的第二流体通道，并且其中所述外部套管进一步限定与所述第一流体通道处于流体连通的第一流体喷射端口以及与所述第二流体通道处于流体连通的第二流体喷射端口；以及热管理导管，其由所述流体导管与所述第一流体通道的流体连通以及处于相邻布置的所述第二流体通道与所述第一流体通道的热连通限定。2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一流体喷射端口轴向定向并且从所述第二...

【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，CS库珀，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US