具有被动吹扫空气通路的涡轮发动机的燃料喷嘴制造技术

本发明专利技术涉及具有被动吹扫空气通路的涡轮发动机的燃料喷嘴。用于涡轮机的第二燃料喷嘴(100)包括被动吹扫空气通路(110)，被动吹扫空气通路(110)在喷嘴运行的所有时间里对第二喷嘴(100)提供吹扫空气。被动吹扫空气通路(110)吸入来自喷嘴的上游端附近的位置(162)的空气。因为位于喷嘴的下游端处的空气和位于喷嘴的上游端处的空气之间的压差的原因，吹扫空气将在喷嘴运行时始终运动通过被动吹扫空气通路。不需要供应压缩吹扫空气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于涡轮发动机的燃料喷嘴。
技术介绍
在发电行业中使用的涡轮发动机典型地包括多个燃烧器，该多个燃烧器同心地布置在通向涡轮区段的输入端周围。在图1中显示了典型的燃烧器组件。该燃烧器组件包括第一燃料喷嘴和第二燃料喷嘴两者。第一燃料喷嘴和第二燃料喷嘴将燃料喷射到从涡轮机的压缩机侧接收到的压缩空气流中。燃料与空气混合，然后燃料-空气混合物在燃料喷射器的下游、一个或多个燃烧区中被点燃。理想地，在位于燃料喷嘴的远端的下游的位置处发生燃烧，使得喷嘴本身不经受非常高的温度。另外，燃料喷嘴包括吹扫空气通路是普遍的，吹扫空气通路引导设计成以便冷却喷嘴的压缩空气流。在一些涡轮机运行条件期间，临时阻止燃料喷嘴的吹扫空气通路引导冷却空气流。在那些情况下，邻近燃烧区的燃料喷嘴部分可经受非常高的温度，非常高的温度会损害燃料喷嘴。典型地，喷嘴的下游端会经受最高的温度，并且因此最有可能受损。
技术实现思路
在一方面，本专利技术可实施为一种用于涡轮发动机的燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括具有中心纵向轴线的细长壳体；至少一个燃料输送通路，其沿着壳体的至少一部分延伸；以及主动吹扫空气通路，其沿着壳体延伸，并且将吹扫空气输送到位于喷嘴的排出端处的至少一个主动吹扫空气排出开口。燃料喷嘴还包括被动吹扫空气通路，其具有接纳来自喷嘴外部及壳体的上游端附近的位置的空气的入口，并且具有位于喷嘴的排出端处的出口。在另一方面，本专利技术可实施为一种用于涡轮发动机的燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括 具有中心纵向轴线的细长壳体；燃料输送通路，其沿着壳体的至少一部分延伸；以及主动吹扫空气通路，其沿着壳体延伸，并且将吹扫空气输送到位于该喷嘴的下游端处的至少一个主动吹扫空气排出开口。该燃料喷嘴还包括被动吹扫空气通路，其具有接纳来自喷嘴外部及壳体的上游端附近的位置的空气的入口，并且具有位于喷嘴的下游端处的出口，其中， 当在运行的涡轮发动机中使用燃料喷嘴时，喷嘴外部及壳体的上游端附近的空气与位于被动吹扫空气通路的出口处的空气之间的压差促使吹扫空气沿着被动吹扫空气通路从入口流到出口。附图说明图1是示出了涡轮发动机的典型燃烧器的元件的截面图；图2是在涡轮发动机的燃烧器中使用的第二燃料喷射喷嘴的截面图；图3是第二燃料喷嘴的另一个实施例的截面图；以及图4是示出了在燃料传输过程期间存在于两个不同的燃料喷嘴的尖端处的温度3的曲线图。部件列表10涡轮12压缩机20过渡导管30流动套管35端盖40燃烧器衬套50燃烧器盖50成角度的壁60第一燃料喷嘴70第二燃料喷嘴80气室90第一燃烧区100第二燃料喷嘴100第二燃烧区110中心通路110第一通路110中心吹扫空气通路115旋流器板120第二(引导燃料)通路125旋流器板130第三通路140第四通路145燃料喷射器146燃料输送孔口150集管/歧管160第二通路162燃料输送线路162孔口164吹扫空气线路166过渡燃料输送线路166过渡燃料供应线路170第一通路具体实施例方式图1中 示出了用于涡轮发动机的典型的燃烧器组件。如该图中所示，燃烧器包括过渡导管20，过渡导管20将燃烧气体传送到涡轮区段中。过渡导管20附连到燃烧器衬套 40上。流动套管30包围燃烧器衬套40的外部。来自涡轮机的压缩机区段的压缩空气被传送到燃烧器衬套40和流动套管30之间的环形空间中。图1中的箭头示出了压缩空气的运动方向。如图1所示，压缩空气沿着燃烧器衬套40和流动套管30之间的环形空间运动到燃烧器的上端。然后压缩空气转弯且进入燃烧器衬套40内部的空间。多个燃料喷嘴60、70位于燃烧器的上游端处。多个第一燃料喷嘴60安装在燃烧器盖50周围的环形环件中。另外，至少一个第二燃料喷嘴70位于燃烧器的中心中。如图 1所示，第二燃料喷嘴70典型地沿着燃烧器的长度延伸更大的距离。在燃烧器内的燃烧典型地发生在两个不同的位置中。存在第一燃烧区90，其位于燃烧器的远的上游端处且邻近第一燃料喷嘴60的排出端。另外，存在第二燃烧区100，其沿着燃烧器的长度位于更远的地方且邻近第二燃料喷嘴70的排出端。在一些燃烧器中，成角度的壁50使文丘里管形成于第一燃烧区90和第二燃烧区100之间。成角度的壁50颈缩， 以减小燃烧器的内径。由成角度的壁50形成的文丘里管提高了紧接着空气-燃料混合物进入第二燃烧区100之前空气和燃料穿过该燃烧器的这个区段的速度。在最初的起动过程期间，通过第一燃料喷嘴60和第二燃料喷嘴70两者将燃料输送到燃烧器中。空气燃料混合物在第一燃烧区90和第二燃烧区100两者中点燃。涡轮机的运行速度提高，而且将典型地为发电机形式的负载布置在涡轮机上。为了实现最佳排放，合乎需要的是仅在第二燃烧区100中发生燃烧。因此，尽管必须首先使得在第一燃烧区90和第二燃烧区100两者中发生燃烧，但是在起动过程期间的某个点处，必须消除第一燃烧区90中的燃烧。为了消除第一燃烧区90中的燃烧，必须临时切断通往第一燃料喷嘴60的燃料。在此过渡时间段期间，仍然通过第二燃料喷嘴70将燃料输送到第二燃烧区100中。一旦已经切断了通往第一燃料喷嘴60的燃料达一段时间，第一燃烧区90中的燃烧就将停止，而且燃烧将仅继续在第二燃烧区100中进行。因为负载布置在涡轮机上，以及为了确保涡轮机维持此负载，所以不能简单地切断通往第一燃料喷嘴的燃料。相反，必须在过渡时间段期间将大致相同量的燃料不断地输送到燃烧器中。因此，在典型的过渡序列中，当切断通往第一燃料喷嘴60的燃料时，通过第一燃料喷嘴60输送的相同量的燃料改为通过第二燃料喷嘴70的通道来输送。这意味着第二燃料喷嘴70必须输送之前通过第一燃料喷嘴60和第二燃料喷嘴70两者输送到燃烧器中的所有燃料。一旦第一燃烧区90中不再进行燃烧，燃料就可再次通过第一燃料喷嘴60来输送。 通过第一喷嘴60输送的燃料将在第一燃烧区的内部周围打漩，以与周围的空气完全混合， 而且当空气-燃料混合物运动到第二燃烧区100中时，空气-燃料混合物将被点燃。因此， 在稳态运行期间，合乎需要的是通过第一燃料喷嘴60和第二燃料喷嘴70两者输送燃料，而且所有的空气和燃料均在第二燃烧区100中燃烧。在提供了典型的第二燃料喷嘴70的描述之后，将在下面描述这个燃料过渡过程的更多细节。图2是典型的第二燃料喷嘴100的功能图。该第二燃料喷嘴包括沿着喷嘴的壳体的长度延伸的多个通路。在图2所示的实施例中，存在可用来将燃料或空气输送到喷嘴的下游端的中心通路110。第二通路120同心地包围第一通路110。还存在同心地包围第二通路120的第三通路130。最后，存在同心地包围第三通路130的第四通路140。这些通路中的至少一个会将燃料输送到多个沿径向延伸的燃料喷射器145。在一些实施例中，第四通路140可将燃料输送到燃料喷射器145。在其它实施例中，第三通路130可将燃料输送到燃料喷射器145，而且第四通路140可用作吹扫空气通路。多个燃料输送孔口 146形成于沿径向延伸的燃料喷射器145上。因此，输送到燃料喷射器的燃料通过燃料输送孔口 146离开。在正常运行期间，压缩空气沿着燃料 喷嘴的外部的长度流动。因此，离开燃料输送孔口 146的燃料与沿着燃料喷嘴的长度传送的空气混合，以产生空气-燃料混合物，然后可点燃该空气-燃料混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于涡轮发动机的燃料喷嘴，包括：具有中心纵向轴线的细长壳体；沿着所述壳体的至少一部分延伸的至少一个燃料输送通路（１２０，１３０）；主动吹扫空气通路（１４０），其沿着所述壳体延伸，并且将吹扫空气输送到位于所述喷嘴的排出端处的至少一个主动吹扫空气排出开口；以及被动吹扫空气通路（１１０），其具有接纳来自在所述喷嘴外部且在所述壳体的上游端附近的位置的空气的入口（１６２），并且具有位于所述喷嘴的排出端处的出口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·因泰尔，P·波波维克，L·J·斯托亚，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US