具有由旋流器集成的径向燃料喷口的燃料喷嘴制造技术

本发明专利技术公开了一种用于涡轮发动机（１０）的燃料喷嘴（２６）。该燃料喷嘴具有公共轴线（４２）、绕所述公共轴线布置的体部（３６）、位于所述体部的径向外侧的套筒部（３４）。该燃料喷嘴还具有至少一个设置在所述体部和所述套筒部之间的旋流器叶片（４０）和设置在所述至少一个旋流器叶片内的液体燃料喷口（４８）。所述至少一个旋流器叶片构造成将空气的轴向流改变成径向。所述液体燃料喷口构造成相对于所述公共轴线沿径向喷射液体燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及一种涡轮发动机的燃料喷嘴，更具体地涉及一种具有由旋流器(涡旋式喷嘴，swirler)集成的径向燃料喷口 (喷管，jet)的燃
技术介绍
包括柴油发动机、气体燃料发动机和其它本领域已知的发动机在内的 内燃机会排放空气污染物的复杂混合物。空气污染物可由包括氮氧化物 (NOx)的气体化合物组成。由于对环境的日益关注，排气排放的标准已 经变得日益严格，并且从发动机排放到大气中的NOx的量可根据发动机的 类型、发动机的尺寸和/或发动机的等级来规定。发动机高效率的方法是，设计和制造能产生具有低火焰温度的均勻分布的 火焰的涡轮发动机。在2003年12月2日授予Boardman的美国专利 No.6，655，145 ( '145专利)中描述了这样的一种方法。'145专利描述了 一种具有带中心体的燃料喷嘴的涡轮发动机。在中心体的径向远侧设置有 套筒部(barrel portion )。在中心体和套筒部之间设置有至少一个旋流器 叶片以将进入的压缩空气的方向改变成径向。 一液体燃料通道穿过旋流器 叶片，并且位于所述旋流器叶片表面上的液体燃料喷口与所述通道流体连 通以将燃料沿轴向喷射到涡轮发动机的燃烧室中。当压缩空气流经旋流器 时，空气与喷出的液体燃料混合以产生基本均一的空气/燃料混合物，该空 气/燃料混合物在^L点燃时产生具有低火焰温度的均匀分布的火焰。尽管'145专利的燃料喷嘴可改进空气/燃料的混合和火焰分布，但是这还不够并且存在问题。具体来说，由于液体燃料沿轴向喷射，所以在液 体燃料被适当混合和夹带在压缩空气内之前，被改变成沿径向方向的空气 会朝着套筒部将液体燃料向外传送到套筒部上。结果，会有一些燃料聚集在套筒部上，形成大的燃料液滴，并且在被点燃时产生富NOx排气的高温 孤立区。聚集在套筒上的燃料也可能变成焦炭并形成降低燃料喷嘴的功能 性的障碍物或阻塞物。此外，这种液体燃料的不适当的分布和燃烧会降低 涡轮发动机的工作效率。(本文)所公开的燃料喷嘴旨在克服上述的一个或多个问题。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术涉及一种燃料喷嘴。该燃料喷嘴包括公共轴线、 绕该7>共轴线设置的体部和位于该体部的径向外侧的套筒部。该燃料喷嘴 还包括至少一个设置在所述体部和所述套筒部之间的旋流器叶片和设置在 所述至少 一个旋流器叶片内的液体燃料喷口 。所述至少 一个旋流器叶片构 造成将空气的轴向流改变成径向。所述液体燃料喷口构造成相对于所述公 共轴线沿径向喷射液体燃料。在另一个方面中，本专利技术涉及一种在涡轮发动机内混合燃料和空气的 方法。该方法包括压缩进气、沿轴向朝着至少一个旋流器叶片引导经压缩 的进气以及将沿轴向引导的经压缩的进气的方向改变成径向。该方法还包 括从所述至少一个旋流器叶片沿径向喷射液体燃料。附图说明图l是所公开的示例性涡轮发动机的立体剖视图2A是用于图1的涡轮发动机的所公开的示例性燃料喷嘴的剖视图2B是用于图2A的燃料喷嘴的所公开的示例性旋流器的端碎见图；以及图2C是设置在图2B的旋流器内的所公开的示例性液体燃料喷口的近 视图。具体实施例方式图1示出一示例性的涡轮发动机10。涡轮发动机10可联接在构造成 完成预定任务的固定不动的或机动的作业机械上。例如，涡轮发动机10可表现为产生电力输出的发电机组的主动力源或执行流体泵送操作的泵送机构的主动力源。或者，涡轮发动机10可表现为运土机械、乘用车辆、船 只或本领域已知的任何其它机动机械的原动力。涡轮发动机10可包括压缩 机部段12、燃烧室部段14、涡轮机部段16和排气部段18。压缩机部段12可包括可旋转以压缩进气的部件。具体地，压缩机部段 12可包括一系列绕中轴24固定连接的可旋转的压缩机叶片22。当中轴24 旋转时，压缩机叶片22可将空气吸入涡轮发动机10中并对空气加压。然 后该加压空气可纟皮导向燃烧室部段14而与液体和/或气体燃料混合。可设 想压缩机部段12还可包括与中轴24分离并且在涡轮发动机10工作期间保 持静止不动的压缩机叶片(未示出)。燃烧室部段14可使燃料与来自压缩机部段12的压缩空气混合并燃烧 该混合物以产生机械功输出。具体地，燃烧室部段14可包括多个绕中轴 24成环状地布置的燃料喷嘴26和与燃料喷嘴26相联接的环形燃烧室28。 各个燃料喷嘴26可将液体燃料和气体燃料中的一种或两种都喷射到来自 压缩机部段12的压缩空气流中以在燃烧室28内点燃。当燃料/空气混合物 燃烧时，受热的分子会膨胀并以高速运动到涡轮机部段16中。如图2A的剖面所示，每个燃料喷嘴26可包括协同工作以将气体燃料 和液体燃料喷射入燃烧室28中的部件。具体地，燃料喷嘴26可包括具有 用于接收来自压缩机部段12的压缩空气的入口和用于与燃烧室28连通的 出口的套筒壳体34、中心体36、导向燃料喷射器38和旋流器40。中心体 36可设置在套筒壳体34的径向内侧并沿公共轴线42对准。导向燃料喷射 器38可设置在中心体36内并且构造成将加压燃料的导向流经中心体36 的末端44喷入燃烧室28中以利于涡轮发动机10的发动机起动、怠速运转、 冷态工作和/或稀燃运转。旋流器40可成环状地布置在套筒壳体34和中心体36之间。如图2B和2C所示，旋流器40可设置成将来自压缩机部段12的压缩 空气的轴向流改变成径向。具体地，旋流器40可表现为具有多个位于压缩 空气的轴向流路内的相连接的叶片46的环形件45。当压缩空气接触叶片 46时，其可4皮转变成径向向内的方向。在一个示例中，各叶片46可从套 筒壳体34沿径向向内地朝向从公共轴线42偏移的一点延伸。也就是说， 各叶片46可具有相对于公共轴线42从半径偏斜(cant off )的切向分量(部 件，component )以使在燃料喷嘴26下游沿公共轴线42产生空位(voiding) 或流动分离的可能性最小。此外，各叶片46可相对于源自公共轴线42的 正交径向线(例如，与z^共轴线42正交的径向线)倾斜并且沿其径向轴线 扭曲以沿径向向内地施加力。叶片46可有利于燃料喷射和在套筒壳体34内混合。具体地，叶片46 中的一些或全部均可包括液体燃料喷口 48和多个气体燃料喷口 50。尽管 在图2B的实施例中示出旋流器40的叶片46交替地包括液体燃料喷口 48, 但是可设想任何数量或构型的叶片46包括液体燃料喷口 48。如在图2C中最好地示出，液体燃料喷口 48可构造成从叶片46沿径 向向内地喷射液体燃料。具体地，液体燃料喷口 48可表现为设置在叶片 46的外壳内并且从套筒壳体34朝向环形件45延伸的管状构件。在一个示 例中，在叶片46的内表面和液体燃料喷口 48的外表面之间可存在气隙47 以为包含在此处的液体燃料提供热绝缘。但是可设想，在必要时也可省略 气隙47。还可设想液体燃料喷口 48可选地表现为一体地形成在叶片46内 的通道。在涡轮发动机10工作期间，液体燃料喷口 48可接收液体燃料， 例如，来自位于套筒壳体34 (参见图2A)外部的公共歧管(未示出)的2 号柴油，并且沿箭头49的方向沿径向向内地朝环形件45喷射液体燃料。气体燃料喷口 50可向燃烧室28提供质量流量不变的气体燃料，例如， 天然气、垃圾填埋气、沼气或任何其它合适的气体燃料。具体地，气体燃 料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料喷嘴（２６），包括：　　　　公共轴线（４２）；　　　　绕所述公共轴线设置的体部（３６）；　　　　位于所述体部的径向外侧的套筒部（３４）；　　　　至少一个设置在所述体部和所述套筒部之间的旋流器叶片（４６），所述至少一个旋流器叶片构造成将空气的轴向流改变成径向；和　　　　　液体燃料喷口（４８），该液体燃料喷口设置在所述至少一个旋流器叶片内并且构造成相对于所述公共轴线沿径向喷射液体燃料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TJC罗杰斯，CZ特沃多施莱布，H王，
申请(专利权)人：索拉透平公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]