燃烧器组件燃料控制制造技术

一种燃气涡轮燃烧器组件(200)包括：主燃烧室(214)，其与主燃料喷射器(204)的主燃料出口流体连通；火炬引燃器(212)，其联接到主燃烧室，该火炬引燃器包括辅助燃烧室(220)和辅助燃料喷射器(222)，该辅助燃料喷射器(222)具有与辅助燃烧室流体连通的辅助燃料出口；以及燃料回路，其包括在燃料入口与主燃料喷射器之间的第一供应流径(246)、在燃料入口与辅助燃料喷射器之间的第二供应流径(250)以及在辅助燃料喷射器与主燃料喷射器之间的旁通流径(252)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃烧器组件燃料控制优先权要求该申请要求于2018年1月4日提交的编号为15/862,379的美国专利申请的优先权，该申请的全部内容由此通过引用并入。
该说明书大体上涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件，其并入火炬引燃器(igniter)以促进主燃烧室中的引燃。更特别地，该说明书中描述的实施例涉及用于控制到主燃烧室的火炬引燃器和焚烧器的燃料流的系统、设备和方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机是用于许多大功率应用的优选类的内燃机。基本上，燃气涡轮发动机的特征在于联接到下游涡轮且典型地由下游涡轮驱动的上游旋转压缩机，其中燃烧室居于两个旋转构件中间。火炬引燃器是可用来引燃燃气涡轮发动机的主燃烧器的装置。在一些应用中，火炬引燃器具有优于常规火花引燃器的优点，因为它可向主燃烧器提供更大量的能量释放，且因此能够在更宽的环境范围内以更可靠的方式起燃发动机。为实现这样，火炬引燃器需要辅助燃料和空气源以及引燃源。辅助气流典型地从发动机的压缩机下游的压室或从外部压缩空气源获得；且辅助燃料从燃料计量单元或歧管或从独立的燃料源获得。
技术实现思路
在一方面，一种燃气涡轮燃烧器组件包括：主燃烧室，其与主燃料喷射器的主燃料出口流体连通；火炬引燃器，其联接到主燃烧室，该火炬引燃器包括辅助燃烧室和辅助燃料喷射器，该辅助燃料喷射器具有与辅助燃烧室流体连通的辅助燃料出口；以及燃料回路，其包括在燃料入口与主燃料喷射器之间的第一供应流径、在燃料入口与辅助燃料喷射器之间的第二供应流径以及在辅助燃料喷射器与主燃料喷射器之间的旁通流径。在另一方面，一种燃气涡轮发动机包括：压缩机，其构造成产生高压气流；涡轮，其联接到压缩机且构造成驱动压缩机；以及燃烧器组件，其构造成接收来自压缩机的高压气流且产生到涡轮的高温高压气流。燃烧器组件包括：主燃烧室，其与主燃料喷射器的主燃料出口流体连通；火炬引燃器，其联接到主燃烧室，该火炬引燃器包括辅助燃烧室和辅助燃料喷射器，该辅助燃料喷射器具有与辅助燃烧室流体连通的辅助燃料出口；以及燃料回路，其包括在燃料入口与主燃料喷射器之间的第一供应流径、在燃料入口与辅助燃料喷射器之间的第二供应流径以及在辅助燃料喷射器与主燃料喷射器之间的旁通流径。在一些示例中，辅助燃料喷射器构造成接收流过第二流径的燃料，通过辅助燃料出口喷射燃料流的一部分，且使燃料流的另一部分再循环到旁通流径。在一些示例中，第一供应流径、第二供应流径和旁通流径各自由单独的流体导管限定。在一些示例中，旁通流径不由流量调节装置所阻碍。在一些示例中，旁通流径包括机电控制的流量调节装置。在一些示例中，旁通流径在辅助燃料喷射器与主燃料喷射器之间提供直接的流体连通线。在一些示例中，旁通流径构造成将旁通燃料流从辅助燃料喷射器引导到主燃料喷射器。在一些示例中，燃料回路还包括流量调节器，其构造成同时调整从燃料入口到相应的第一和第二供应流径的燃料流的速率以及沿着旁通流径的燃料流的速率。在一些示例中，主燃料喷射器包括多个燃料喷射器中的一个，其在流量调节器的下游联接到居于第一供应流径上的公共燃料进口歧管。在一些示例中，旁通流径与燃料进口歧管流体连通。在一些示例中，流量调节器包括弹簧偏置的活塞阀，其具有与燃料入口流体连通的入口端口和与参考压力源流体连通的参考端口，且入口端口与参考端口之间的压力差推动活塞克服弹簧的偏置力，以控制通过阀到第一和第二供应流径的燃料流。在一些示例中，第二供应流径包括机电控制的流量调节装置。在又一方面，一种将燃料输送到燃烧器组件中的火炬引燃器和主燃烧器的方法包括以下步骤：接收燃料的总焚烧流；将火炬供应燃料流传送到火炬引燃器的辅助燃料喷射器，该火炬供应燃料流包括总焚烧流的至少一部分；将火炬供应燃料流的排放部分喷射到火炬引燃器的辅助燃烧室中；以及使火炬供应燃料流的旁通部分沿着旁通流径再循环到主燃烧器的主燃料喷射器，该旁通流径在辅助燃料喷射器与主燃料喷射器之间提供直接的流体连通线。该说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和下文描述中阐述。根据描述、图和权利要求书，本主题的其它特征、方面和优点将变得显而易见。附图说明图1是示例性燃气涡轮发动机的半部侧截面视图。图2是第一示例性燃烧器组件的平面图。图3A-3D是图2中示出的流量调节器的图，其描绘不同操作状态下的流量调节器。图4是第二示例性燃烧器组件的平面图。具体实施方式在某些燃气涡轮发动机中，火炬引燃器引燃在发动机的燃烧器中由燃烧器喷嘴释放的燃料，以产生加热的燃烧产物。加热的燃烧产物继而扩展通过发动机的涡轮，以产生扭矩。在不同的周围环境中横跨大范围的操作状况在主燃烧器的燃料喷射器喷嘴周围的可靠引燃和火焰传播对燃烧器的设计极为重要。旁通燃料喷射器在许多设计中是关键构件，其允许火炬引燃器在整个宽范围的流量需求和操作状况下可靠地实现起燃且保持稳定的火炬焚烧。从采用旁通燃料喷射器获得的一个优点是相对大的“调节比”—即，最大燃料流动能力与最小燃料流动能力的比率—而没有显著的喷雾质量降低(例如，不良的雾化)或喷嘴出口结焦。与由所谓的“单一”燃料喷射器提供的5:1或更低的比率相比，旁通燃料喷射器可实现8:1或更高的调节比。虽然明显有益，旁通燃料喷射器还带来显著的挑战。这些挑战中的一个是燃料控制。在旁通燃料喷射器中，通过使供应到喷射器的某量的燃料虹吸或“旁通”来提供较低的排放燃料流率。控制旁通流是通常使用硬件(其给设计带来显著的成本和重量害处)和/或使用复杂的控制逻辑(其通常不精确)来解决的设计挑战。旁通燃料典型地以单向方式传送到贮槽储器，且不直接被重新引入到燃料回路。考虑燃料流的该寄生损失使流量控制逻辑复杂化且降低其精度。燃料流的不精确管控可导致火焰不稳定，损坏燃烧器的构件，降低燃料效率，且/或引发不良的排放性能。该说明书中描述的实施例涉及关于燃料控制的备选方法，该方法通过将燃料传送到主燃烧器燃料喷嘴来使旁通燃料流再循环。该方法消除对于贮槽容器以及相关联的昂贵/笨重硬件的需要，且通过消除寄生流来提高控制逻辑的效率和精度。图1描绘示例性燃气涡轮发动机10。在该示例中，燃气涡轮发动机10是涡轮喷气型燃气涡轮，其可用来例如为喷气式飞行器供以功率。然而，在整个的该说明书中描述的技术和构思并非如此有限，且可并入各种其它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、涡轮轴发动机或工业/船用发动机)的设计中。如示出的，燃气涡轮发动机10大体上促进气体的连续轴向流动。即，气体大体上沿由图1中的箭头所指示的轴向下游方向流过燃气涡轮发动机10。燃气涡轮发动机10包括进口12，其接收周围空气14且将周围空气14引导到压缩机16。周围空气14被吸入通过压缩机16的多个级。离开压缩机16的高压空气18被引入到燃烧器100。在某些情况下，燃烧器100是限定发动机的主轴20的环形燃烧器，或定位在轴的径向外侧的罐型燃烧器。燃烧器100包括燃烧罩102、多个燃料喷射器104、燃烧器穹顶106和火炬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮燃烧器组件，包括：/n主燃烧室，其与主燃料喷射器的主燃料出口流体连通；/n火炬引燃器，其联接到所述主燃烧室，所述火炬引燃器包括辅助燃烧室和辅助燃料喷射器，所述辅助燃料喷射器具有与所述辅助燃烧室流体连通的辅助燃料出口；以及/n燃料回路，其包括在燃料入口与所述主燃料喷射器之间的第一供应流径、在所述燃料入口与所述辅助燃料喷射器之间的第二供应流径以及在所述辅助燃料喷射器与所述主燃料喷射器之间的旁通流径。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180104 US 15/8623791.一种燃气涡轮燃烧器组件，包括：
主燃烧室，其与主燃料喷射器的主燃料出口流体连通；
火炬引燃器，其联接到所述主燃烧室，所述火炬引燃器包括辅助燃烧室和辅助燃料喷射器，所述辅助燃料喷射器具有与所述辅助燃烧室流体连通的辅助燃料出口；以及
燃料回路，其包括在燃料入口与所述主燃料喷射器之间的第一供应流径、在所述燃料入口与所述辅助燃料喷射器之间的第二供应流径以及在所述辅助燃料喷射器与所述主燃料喷射器之间的旁通流径。


2.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述辅助燃料喷射器构造成接收流过第二流径的燃料，通过所述辅助燃料出口喷射所述燃料流的一部分，且使所述燃料流的另一部分再循环到所述旁通流径。


3.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述第一供应流径、所述第二供应流径和所述旁通流径各自由单独的流体导管限定。


4.根据权利要求3所述的燃烧器组件，其特征在于，所述旁通流径不由流量调节装置所阻碍。


5.根据权利要求3所述的燃烧器组件，其特征在于，所述旁通流径包括机电控制的流量调节装置。


6.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述旁通流径在所述辅助燃料喷射器与所述主燃料喷射器之间提供直接的流体连通线。


7.根据权利要求6所述的燃烧器组件，其特征在于，所述旁通流径构造成将旁通燃料流从所述辅助燃料喷射器引导到所述主燃料喷射器。


8.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述燃料回路还包括流量调节器，其构造成同时调整从所述燃料入口到相应的第一和第二供应流径的燃料流的速率以及沿着所述旁通流径的燃料流的速率。


9.根据权利要求8所述的燃烧器组件，其特征在于，所述主燃料喷射器包括多个燃料喷射器中的一个，其在所述流量调节器的下游联接到居于所述第一供应流径上的公共燃料进口歧管。


10.根据权利要求9所述的燃烧器组件，其特征在于，所述旁通流径与所述燃料进口歧管流体连通。


11.根据权利要求8所述的燃烧器组件，其特征在于，所述流量调节器包括弹簧偏置的活塞阀，其具有与所述燃料入口流体连通的入口端口和与参考压力源流体连通的参考端口，且其中所述入口端口与所述参考端口之间的压力差推动所述活塞克服所述弹簧的偏置力，以控制通过所述阀到所述第一和第二供应流径的燃料流。


12.根据权利要求1所述的燃烧器组件，其特征在于，所述第二供应流径包括机电控制的流量调节装置。


13.一种燃气涡轮发动机，包括：
压缩机，其构造成产生高压气流；
涡轮，其联接到所述压缩机且构造成驱动所述压缩机；以及
燃烧器组件，其构造成接收来自所述压缩机的所述高压气流且产生到所述涡轮的高温高压气流，所述燃烧器组件包括：
主燃烧室，其与主燃料喷射器的主燃料出口流体连通；
火炬引燃器，其联接到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·克莱克勒，B·达姆，
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