用于高燃料/空气比和减少的燃烧动力学的燃烧器系统技术方案

本申请提供了一种燃烧器系统。举例来说，一种燃烧器系统包括燃烧器，所述燃烧器具有前端和后端且包括环形内衬和外衬，所述环形内衬和外衬各自大体上沿着轴向方向延伸且在其间限定燃烧腔室。所述燃烧器系统还包括燃料喷嘴，所述燃料喷嘴具有限定在所述燃料喷嘴的出口端中的出口且包括导向旋流器。所述出口位于所述燃烧器的所述前端处以将燃料‑空气混合物引导到所述燃烧腔室中。所述燃烧器系统进一步包括主混合器，所述主混合器联接到所述燃料喷嘴的所述出口端且围绕所述出口延伸。通过所述燃烧器的总燃烧器气流包括大于所述总燃烧器气流的约14％的导向旋流器气流和小于所述总燃烧器气流的约50％的主混合器气流。

Burner System for High Fuel/Air Ratio and Reduction of Combustion Dynamics

This application provides a burner system. For example, a burner system includes a burner, the burner has a front end and a back end and includes an annular liner and an outer liner, each extending in an axial direction and confining the combustion chamber therein. The burner system also includes a fuel nozzle having an outlet defined in the outlet end of the fuel nozzle and including a guide cyclone. The outlet is located at the front end of the burner to guide the fuel air mixture into the combustion chamber. The burner system further comprises a main mixer connected to and extending around the outlet of the fuel nozzle. The total burner gas flow through the burner includes about 14% of the directional cyclone gas flow greater than the total burner gas flow and about 50% of the main mixer gas flow less than the total burner gas flow.

【技术实现步骤摘要】
用于高燃料/空气比和减少的燃烧动力学的燃烧器系统
本申请大体上涉及燃气涡轮发动机燃烧器组件。更具体地说，本申请涉及双环形预混合旋流器(TAPS，twinannularpremixedswirler)燃烧器组件。
技术介绍
较普遍地，例如陶瓷基质复合物(CMC)材料等非传统高温复合材料正用于例如燃气涡轮发动机等应用中。由CMC材料构造的部件与例如金属部件的典型部件相比具有更高温度能力，这可允许改进的部件性能和/或增大的系统温度，同时具有到CMC部件的减少的冷却流。飞行器燃气涡轮发动机包括一种燃烧器，燃料在燃烧器中燃烧以输入热量实现发动机循环。典型的燃烧器结合一个或多个燃料喷射器，所述一个或多个燃料喷射器的功能是将液体燃料引入到空气流动流中，从而使得所述空气流动流能够雾化并燃烧。分级燃烧器已被建立来在低污染、高效率、低成本、高发动机输出和良好发动机可操作性下操作。在分级燃烧器中，燃烧器的燃料喷嘴可操作来通过两个或多于两个离散级选择性地喷射燃料，每个级由燃料喷嘴内的个别燃料流动路径限定。举例来说，燃料喷嘴可包括连续操作的导向级和仅在更高发动机动力水平下操作的主级。这种燃料喷嘴的实施例是双环形预混合旋流器(TAPS)燃料喷嘴，其要求喷射器内具有两个喷射/混合级用于实现低排放。燃料流速在级中的每一个内也可以是可变的。然而，典型TAPS燃烧器利用具有相对低气流的导向旋流器和具有相对高气流的主混合器，所述典型TAPS燃烧器具体地说在高动力操作条件下限制到导向级的燃料喷射且导致更高燃烧动力学。因此，允许导向旋流器与主混合器之间的不同气流分流的改进的燃烧器系统和燃料喷嘴组件将是合乎需要的。也允许导向燃料喷射器与主燃料喷射器之间的不同燃料分流、具体地说在高动力操作条件下允许更高燃料-导向燃料喷射器的比的此类燃烧器系统和燃料喷嘴组件将是有益的。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实践而得知。在本申请的一个示范性实施例中，提供一种燃烧器系统。燃烧器系统包括具有前端和后端的燃烧器。燃烧器包括大体上沿着轴向方向延伸的环形内衬和大体上沿着轴向方向延伸的环形外衬。内衬和外衬在其间限定燃烧腔室。燃烧器系统还包括燃料喷嘴，所述燃料喷嘴具有限定在燃料喷嘴的出口端中的出口。出口位于燃烧器的前端处以将燃料-空气混合物引导到燃烧腔室中。燃料喷嘴包括导向旋流器。燃烧器系统进一步包括联接到燃料喷嘴的出口端的主混合器。主混合器围绕出口延伸。通过燃烧器的总燃烧器气流包括导向旋流器气流和主混合器气流。导向旋流器气流大于总燃烧器气流的约14％，且主混合器气流小于总燃烧器气流的约50％。在本申请的另一示范性实施例中，提供一种燃烧器系统。燃烧器系统包括具有前端和后端的燃烧器。燃烧器包括大体上沿着轴向方向延伸且由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成的环形内衬。燃烧器还包括大体上沿着轴向方向延伸且由CMC材料形成的环形外衬。内衬和外衬在其间限定燃烧腔室。燃烧器组件进一步包括燃料喷嘴组件，所述燃料喷嘴组件包括燃料喷嘴，所述燃料喷嘴具有限定在燃料喷嘴的出口端中的出口。出口位于燃烧器的前端处以将燃料-空气混合物引导到燃烧腔室中。燃料喷嘴包括导向旋流器。燃料喷嘴组件还包括联接到燃料喷嘴的出口端的主混合器。主混合器围绕出口延伸。燃料喷嘴包括主燃料喷射器和导向燃料喷射器。主燃料喷射器和导向燃料喷射器中的每一个被构造成接纳至燃料喷嘴的燃料流的一部分。燃烧器系统安装在燃气涡轮发动机中，且燃料喷嘴被构造成在燃气涡轮发动机的高动力操作条件下将小于约80％的燃料流提供到主燃料喷射器。技术方案1.一种燃烧器系统，包括：燃烧器，具有前端和后端，所述燃烧器包括大体上沿着轴向方向延伸的环形内衬和大体上沿着所述轴向方向延伸的环形外衬，所述内衬和所述外衬在其间限定燃烧腔室；燃料喷嘴，具有限定在所述燃料喷嘴的出口端中的出口，所述出口位于所述燃烧器的前端处以将燃料-空气混合物引导到所述燃烧腔室中，所述燃料喷嘴包括导向旋流器；以及主混合器，联接到所述燃料喷嘴的出口端，所述主混合器围绕所述出口延伸，其中通过所述燃烧器的总燃烧器气流包括导向旋流器气流和主混合器气流，其中所述导向旋流器气流大于所述总燃烧器气流的约14％，且其中所述主混合器气流小于所述总燃烧器气流的约50％。技术方案2.根据技术方案1所述的燃烧器系统，所述内衬由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成。技术方案3.根据技术方案1所述的燃烧器系统，所述外衬由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成。技术方案4.根据技术方案1所述的燃烧器系统，所述导向旋流器气流介于所述总燃烧器气流的约15％到约40％之间。技术方案5.根据技术方案1所述的燃烧器系统，所述主混合器气流介于所述总燃烧器气流的约25％到约50％之间。技术方案6.根据技术方案1所述的燃烧器系统，所述燃料喷嘴包括主燃料喷射器和导向燃料喷射器，所述主燃料喷射器和所述导向燃料喷射器中的每一个被构造成接纳至所述燃料喷嘴的燃料流的一部分。技术方案7.根据技术方案6所述的燃烧器系统，所述燃烧器系统安装在燃气涡轮发动机中，且其中所述燃料喷嘴被构造成在所述燃气涡轮发动机的高动力操作条件下将小于约80％的所述燃料流提供到所述主燃料喷射器。技术方案8.根据技术方案7所述的燃烧器系统，所述燃料喷嘴被构造成在所述燃气涡轮发动机的高动力操作条件下将介于约0％与约70％之间的所述燃料流提供到所述主燃料喷射器。技术方案9.根据技术方案8所述的燃烧器系统，所述燃料喷嘴被构造成在所述燃气涡轮发动机的高动力操作条件下将介于约30％到约100％之间的所述燃料流提供到所述导向燃料喷射器。技术方案10.根据技术方案1所述的燃烧器系统，进一步包括：燃烧器拱座，大体上沿着径向方向在所述内衬与所述外衬之间延伸，所述燃料喷嘴通过所述燃烧器拱座安置。技术方案11.一种燃烧器系统，包括：燃烧器，具有前端和后端，所述燃烧器包括环形内衬，大体上沿着轴向方向延伸，所述内衬由陶瓷基质复合物(CMC)材料形成，和环形外衬，大体上沿着所述轴向方向延伸，所述外衬由CMC材料形成，所述内衬和所述外衬在其间限定燃烧腔室；燃料喷嘴组件，包括燃料喷嘴，具有限定在所述燃料喷嘴的出口端中的出口，所述出口位于所述燃烧器的前端处以将燃料-空气混合物引导到所述燃烧腔室中，所述燃料喷嘴包括导向旋流器；和主混合器，联接到所述燃料喷嘴的出口端，所述主混合器围绕所述出口延伸，其中所述燃料喷嘴包括主燃料喷射器和导向燃料喷射器，所述主燃料喷射器和所述导向燃料喷射器中的每一个被构造成接纳至所述燃料喷嘴的燃料流的一部分，其中所述燃烧器系统安装在燃气涡轮发动机中，且其中所述燃料喷嘴被构造成在所述燃气涡轮发动机的高动力操作条件下将小于约80％的所述燃料流提供到所述主燃料喷射器。技术方案12.根据技术方案11所述的燃烧器系统，通过所述燃烧器的总燃烧器气流包括导向旋流器气流和主混合器气流，且其中所述导向旋流器气流大于所述总燃烧器气流的约14％。技术方案13.根据技术方案12所述的燃烧器系统，所述导向旋流器气流介于所述总燃烧器气流的约15％到约40％之间。技术方案14.根据技术方案11所述的燃烧器系统，通过所述燃烧器的总燃烧器气流包括导向旋流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧器系统，包括：燃烧器，具有前端和后端，所述燃烧器包括大体上沿着轴向方向延伸的环形内衬和大体上沿着所述轴向方向延伸的环形外衬，所述内衬和所述外衬在其间限定燃烧腔室；燃料喷嘴，具有限定在所述燃料喷嘴的出口端中的出口，所述出口位于所述燃烧器的前端处以将燃料‑空气混合物引导到所述燃烧腔室中，所述燃料喷嘴包括导向旋流器；以及主混合器，联接到所述燃料喷嘴的出口端，所述主混合器围绕所述出口延伸，其中通过所述燃烧器的总燃烧器气流包括导向旋流器气流和主混合器气流，其中所述导向旋流器气流大于所述总燃烧器气流的约14％，且其中所述主混合器气流小于所述总燃烧器气流的约50％。

【技术特征摘要】
2017.08.23 US 15/6840661.一种燃烧器系统，包括：燃烧器，具有前端和后端，所述燃烧器包括大体上沿着轴向方向延伸的环形内衬和大体上沿着所述轴向方向延伸的环形外衬，所述内衬和所述外衬在其间限定燃烧腔室；燃料喷嘴，具有限定在所述燃料喷嘴的出口端中的出口，所述出口位于所述燃烧器的前端处以将燃料-空气混合物引导到所述燃烧腔室中，所述燃料喷嘴包括导向旋流器；以及主混合器，联接到所述燃料喷嘴的出口端，所述主混合器围绕所述出口延伸，其中通过所述燃烧器的总燃烧器气流包括导向旋流器气流和主混合器气流，其中所述导向旋流器气流大于所述总燃烧器气流的约14％，且其中所述主混合器气流小于所述总燃烧器气流的约50％。2.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其特征在于，所述导向旋流器气流介于所述总燃烧器气流的约15％到约40％之间。3.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其特征在于，所述燃料喷嘴包括主燃料喷射器和导向燃料喷射器，所述主燃料喷射器和所述导向燃料喷射器中的每一个被构造成接纳至所述燃料喷嘴的燃料流的一部分。4.根据权利要求3所述的燃烧器系统，其特征在于，所述燃烧器系统安装在燃气涡轮发动机中，且其中所述燃料喷嘴被构造成在所述燃气涡轮发动机的高动力操作条件下将小于约80％的所述燃料流提供到所述主燃料喷射器。5.根据权利要求4所述的燃烧器系统，其特征在于，所述燃料喷嘴被构造成在所述燃气涡轮发动机的高动力操作条件下将介于约0％与约70％之间的所述燃料流提供到所述主燃料喷射器。6.根据权利要求5所述的燃烧器系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：EJ斯蒂芬斯，MD杜尔宾，DL布鲁斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US