用于燃气涡轮燃烧器的混合器组件的扩口锥制造技术

一种用于混合器组件的扩口锥包括围绕混合器组件中心线周向延伸的环形锥形壁，环形锥形壁包括限定环形锥形壁的锥形开口的锥形内表面，以及相对于混合器组件中心线在纵向方向上延伸的环形轴向壁，环形轴向壁布置在环形锥形壁的径向向外部分并连接到环形锥形壁。环形锥形壁和环形轴向壁限定环形台阶，该环形台阶周向围绕混合器组件中心线并且在环形锥形壁的下游端和环形轴向壁的后表面之间在纵向方向上向上游延伸。向上向上游延伸。向上向上游延伸。

【技术实现步骤摘要】
用于燃气涡轮燃烧器的混合器组件的扩口锥


[0001]本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器的混合器组件的扩口锥。

技术介绍

[0002]已知一些常规燃气涡轮发动机包括富燃燃烧器，其通常使用与燃料喷嘴集成的旋流器以将旋流燃料/空气混合物输送到燃烧器。径向
‑
径向旋流器是此类旋流器的一个示例，并且包括初级径向旋流器、次级径向旋流器和连接到次级旋流器的扩口锥。初级旋流器包括初级旋流器文丘里管，其中来自初级旋流器的初级旋流空气流与通过燃料喷嘴喷射到初级旋流器文丘里管中的燃料混合，从而产生旋流初级燃料
‑
空气混合物。次级旋流器在初级旋流器的下游提供次级旋流空气流，其中次级旋流空气流与旋流初级燃料
‑
空气混合物混合，从而产生旋流燃料
‑
空气混合物。旋流燃料
‑
空气混合物然后向下游流动到连接到次级旋流器的下游端的扩口锥。扩口锥具有锥形内表面，可将旋流次级燃料
‑
空气混合物分散到燃烧室中，在那里它被点燃并燃烧以产生燃烧产物气体。
附图说明
[0003]通过以下各种示例性实施例的描述，本公开的特征和优点将显而易见，如附图中所示，其中相同的附图标记通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的元件。
[0004]图1是根据本公开的方面的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意性局部横截面侧视图。
[0005]图2是根据本公开的方面的示例性燃烧区段的局部横截面侧视图。
[0006]图3是图2的示例性燃烧区段的前部分的局部横截面侧视图。
[0007]图4是根据本公开的方面在图3的细节4
‑
4处截取的扩口锥的一部分的局部横截面侧细节视图。
[0008]图5是根据本公开的方面在图4的细节101处截取的扩口锥的一个方面的放大细节图。
[0009]图6是根据本公开的方面在图4的细节101处截取的扩口锥的另一方面的放大细节图。
[0010]图7是根据本公开的方面在图4的细节101处截取的扩口锥的又一方面的放大细节图。
[0011]图8是根据本公开的方面在图4的细节101处截取的扩口锥的又一方面的放大细节图。
[0012]图9是根据本公开的方面在图4的细节101处截取的扩口锥的又一方面的放大细节图。
具体实施方式
[0013]通过考虑以下详细描述、附图和权利要求，本公开的特征、优点和实施例被阐明或
显而易见。此外，以下详细描述是示例性的并且旨在提供进一步的解释而不限制所要求保护的本公开的范围。
[0014]下面详细讨论各种实施例。虽然讨论了具体实施例，但这只是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以使用其他部件和配置。
[0015]如可在本文中使用的，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0016]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流出的方向，“下游”是指流体流向的方向。
[0017]在包括径向
‑
径向旋流器的富燃燃烧器中，空气从燃烧器的压力室提供到初级旋流器，其中当空气流过初级旋流器时，由初级旋流器中的旋流轮叶在空气中引起旋流。初级旋流器进一步包括文丘里管，燃料喷嘴将燃料喷射到文丘里管中，燃料在文丘里管中与初级旋流器的旋流空气流混合以产生旋流初级燃料
‑
空气混合物。次级旋流器在初级旋流器的下游提供次级旋流空气流，其中次级旋流空气流与旋流初级燃料
‑
空气混合物混合，从而产生旋流燃料
‑
空气混合物。旋流燃料
‑
空气混合物然后在次级旋流器的下游流动到连接到次级旋流器的下游端的扩口锥。
[0018]在进入燃烧器之前，扩口锥使旋流燃料
‑
空气混合物沿着发散锥形倾斜表面膨胀，在燃烧器中它被点燃并燃烧以产生燃烧产物气体。常规的扩口锥利用固定的发散锥形倾斜表面并且包括在锥形倾斜表面的出口端处的尖锐边缘。此外，常规的扩口锥包括后侧冷却槽，其具有与锥形倾斜表面的角度大致匹配的固定角度。由于固定的锥形倾斜表面和尖锐边缘，限定的流分离从尖锐边缘发生，使得旋流以等于或小于扩口锥的发散锥形倾斜表面的角度扩展。因此，所产生的流容易受到燃烧不稳定性的影响，这由火焰的不稳定相互作用、在尖锐边缘处的流中形成的拐角涡流以及由圆顶提供的冷却流促进。
[0019]本公开解决了上述问题，通过在扩口锥和圆顶上提供流的气动转向以最小化燃烧动态，从而减少火焰与圆顶的冷却流的不稳定相互作用。根据本公开，一方面，具有限定宽度和高度的环形台阶设置在扩口锥外端而不是尖锐边缘上。另一方面，提供扩口锥的波状内表面以允许更陡峭的角度流更靠近扩口锥的出口端。环形台阶和波状表面都为在外边缘处离开扩口锥的燃料
‑
空气混合物流提供了更平滑的过渡，从而减少了不稳定的火焰运动。此外，扩口锥形状可以影响火焰形状，使火焰更能抵抗压力波动。
[0020]现在参考附图，图1是示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10的示意性局部横截面侧视图，这里称为“发动机10”，可以结合本公开的各种实施例。尽管下文参考管道式涡轮风扇发动机进一步描述，但本公开也适用于一般的涡轮机械，包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用和工业涡轮发动机和辅助动力装置。此外，本专利技术不限于如图1所示的管道式风扇型涡轮发动机，但可以在无管道式风扇(UDF)型涡轮发动机中实施。如图1所示，发动机10具有纵向或轴向中心线轴线12，其从上游端98延伸到下游端99以供参考。通常，发动机10可包括风扇组件14和设置在风扇组件14的下游的核心发动机16。
[0021]核心发动机16通常可包括限定环形入口20的外壳体18。外壳体18以串联流动关系包围或至少部分地形成具有增压或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24的压缩机区段、
燃烧区段26、包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动连接到HP压缩机24。低压(LP)36将LP涡轮30驱动连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇38。在具体实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以通过减速齿轮40连接到风扇轴38，例如在间接驱动或齿轮驱动配置中。在其他实施例中，尽管未示出，发动机10还可包括中压(IP)压缩机和可与中压轴一起旋转的涡轮。
[0022]如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，其联接至风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱44周向地围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。在一个实施例中，机舱44可由多个周向间隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于核心发动机16支撑。此外，机舱44的至少一部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃烧器的混合器组件，所述混合器组件限定穿过其中的混合器组件中心线，其特征在于，所述混合器组件包括：旋流器组件，所述旋流器组件包括初级旋流器和布置在所述初级旋流器的下游的次级旋流器；和扩口锥，所述扩口锥布置在所述次级旋流器的下游端，所述扩口锥包括：(a)环形锥形壁，所述环形锥形壁围绕所述混合器组件中心线周向延伸，所述环形锥形壁包括限定所述环形锥形壁的锥形开口的锥形内表面，以及(b)环形轴向壁，所述环形轴向壁相对于所述混合器组件中心线在纵向方向上延伸，所述环形轴向壁布置在所述环形锥形壁的径向向外部分并且连接到所述环形锥形壁，其中，所述环形锥形壁和所述环形轴向壁限定环形台阶，所述环形台阶周向围绕所述混合器组件中心线并在所述环形锥形壁的下游端和所述环形轴向壁的后表面之间在所述纵向方向上向上游延伸。2.根据权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，其中，所述环形锥形壁的所述下游端包括环形锥形壁后表面，所述环形锥形壁后表面从所述环形锥形壁的所述锥形内表面的下游端径向向外延伸到所述环形台阶。3.根据权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，其中，所述环形锥形壁的所述锥形内表面包括连续弯曲锥形内表面，所述连续弯曲锥形内表面从所述连续弯曲锥形内表面的上游端延伸到所述连续弯曲锥形内表面的下游端。4.根据权利要求3所述的混合器组件，其特征在于，其中，(a)在所述连续弯曲锥形内表面的所述上游端处的所述连续弯曲锥形内表面的起始部分相对于所述混合器组件中心线以第一锥形壁角布置，(b)在所述连续弯曲锥形内表面的所述下游端处的所述连续弯曲锥形内表面的结束部分相对于所述混合器组件中心线以第二锥形壁角布置，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：金关宇，瓦伦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：