用于燃烧器的径向入口导叶制造技术

本发明专利技术涉及一种用于燃烧器的径向入口导叶。本申请因此提供了一种燃烧器（１００）。该燃烧器（１００）可包括通过其中的内流径（２２）、与内流径（２２）连通的若干个喷嘴（２４），以及定位在内流径（２２）周围以在其中产生旋动流（２００）的入口导叶系统（１２０）。

【技术实现步骤摘要】
用于燃烧器的径向入口导叶
本申请大体涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及在燃烧器中使用径向入口导 叶或旋流器以便对燃烧器喷嘴提供更加均勻的空气流分布。
技术介绍
在燃气涡轮中，操作效率随着燃烧气流的温度的升高而提高。但是，更高的气 流温度可产生更高的氮氧化物(NOx)水平，这是受到美国联邦法令和国家法令两者管辖 且受国外类似法令管辖的排放。因此在高效的温度范围中操作燃气涡轮同时还确保NOx 的输出和其它类型的排放保持在管制水平以下之间存在平衡作用。最近的燃烧概念涉及在燃烧器中使用具有许多小通道的若干个喷嘴，这与具有 更大的通道的若干喷嘴相反。具有小通道的这些喷嘴以短的流驻留时间提供迅速的燃料/ 空气混合。该喷嘴还结合使用燃料和/或空气进行的有效的冷却提供强大的壁传热。因 此，这些小喷嘴或其它类型的燃烧喷嘴可具有降低排放以及还允许使用高反应性类型的 合成气和其它燃料(尤其是高氢燃料)的能力。但是，喷嘴的该设计可能需要利用更多 燃烧器帽空间，以便在许多小喷嘴之中恰当地分配空气。为了使排放和逆燃的可能性最小化，可能合乎需要的是越过喷嘴具有尽可能均 勻的空气流分布。目前的燃烧器设计可在其中具有喷嘴-喷嘴(之间)或甚至是通道-通 道(之间)的空气流变化。最外面的喷嘴或管道由于空气接近喷嘴时的局部流动分离的 原因而可接收较少的空气流。这种分离可影响喷嘴的可操作性，因为具有较少空气流的 喷嘴可经受火焰保持或逆燃。分离还可影响燃烧产生的排放，例如氮氧化物(NOx)和一 氧化碳(CO)。不均勻的空气流分布的程度还可随负载或总的空气质量流率而变化。在 具有短衬套或没有衬套的燃烧器的情况下，帽表面可弯曲，以便使喷嘴流略微向内。但 是，这种设计可在外径区附近需要比目前可提供的空气更多的空气。因此有在燃烧器和燃烧器帽附近提供更加均勻的空气流分布的期望。优选地， 这种均勻的空气流将提供降低的排放以及改进燃气涡轮发动机的整体性能两者，特别是 通过使用高反应性合成气、氢燃料和类似类型的燃料。
技术实现思路
因此本申请提供了一种燃烧器。该燃烧器可包括通过其中的内流径、与该内流 径连通的若干个喷嘴，以及定位在内流径周围以在其中产生旋动流的入口导叶系统。本申请进一步提供了一种燃烧器。该燃烧器可包括通过其中的内流径、与该内 流径连通的预混合直喷喷嘴，以及定位在内流径周围以在其中产生旋动流的若干个入口 导叶。本申请进一步提供了一种燃烧器。该燃烧器可包括通过其中的内流径、帽部 件、定位在该帽部件内且与该内流径连通的若干个喷嘴，以及定位在内流径周围的若干 个入口导叶。入口导叶可自流道的下部部分延伸，以产生部分地旋动的流，且入口导叶可在流道的窗口附近终止，以便产生部分地非旋动的流，从而使得整个旋动流可越过喷 嘴具有基本均勻的分布。在结合若干附图和所附的权利要求书审阅以下详细描述之后，本申请的这些和 其它特征与改进对本领域普通技术人员而言将变得显而易见。附图说明图1是可与如本文所描述的燃烧器一起使用的燃气涡轮发动机的侧面截面图。图2是图1的燃气涡轮发动机的具有若干个成束的多管喷射喷嘴的燃烧器罐的侧 面截面图。图3是具有如本文所描述的入口导叶系统的燃烧器的侧面截面图。图4是具有图3的入口导叶系统的燃烧器的侧面截面图。图5是具有图3的入口导叶系统的燃烧器的平面图。部件列表10燃气涡轮发动机12压缩机14燃烧器15燃烧器罐16涡轮18端盖20帽部件22内流径23预混合直喷喷嘴24小管道喷嘴25燃料路径26燃烧衬套28流动套管30外流径32燃烧室34外径区36中心区100燃烧器110燃烧器罐120入口导叶系统130入口导叶140轴150下部160流道170 窗口180驱动马达190空气流200旋动流具体实施方式现在参照附图，其中同样的标号在所有若干个图中指示同样的元件，图1显示 了燃气涡轮发动机10的侧面截面图。如已知的那样，燃气涡轮发动机10可包括压缩机 12，以压缩进入的空气流。压缩机12将压缩空气流输送到燃烧器14。燃烧器14使压缩 空气流与压缩燃料流混合，且点燃该混合物。(虽然仅显示了单个燃烧器14，但是燃气 涡轮发动机10可包括任何数量的燃烧器14。)继而将热的燃烧气体输送到涡轮16。热 的燃烧气体驱动涡轮16以便产生机械功。在涡轮16中产生的机械功驱动压缩机12和外 部负载，例如发电机等。燃气涡轮发动机10可使用天然气、各种其它类型的合成气以及其它类型的燃 料。燃气涡轮发动机可为纽约斯卡奈塔第通用电气公司提供的7F或9F重型燃气涡轮发 动机。燃气涡轮发动机10可具有其它构造，且可使用其它类型的构件。可在本文中使 用其它类型的燃气涡轮发动机。可在本文中一起使用多个燃气涡轮发动机10、其它类型 的涡轮和其它类型的功率发生装备。图2显示了可在本文中使用的燃烧器14的一个实例的侧面截面图。燃烧器14 包括燃烧器罐15，该燃烧器罐15从定位在其第一端处的端盖18延伸到在其相对的端部处 的帽部件20。帽部件20可与端盖18隔开，以便限定用于使压缩空气流通过燃烧器罐15 的内流径22。帽部件20可限定延伸通过其中的预混合直喷喷嘴23或其它类型的燃料喷 嘴或喷射器。预混合直喷喷嘴23可包括与燃料路径25连通的若干个小喷嘴M。小喷嘴 M可定位成处于一定角度，或者小喷嘴M可为直的。燃料路径25可从端盖18延伸到燃 料喷嘴23，以将燃料流输送到燃料喷嘴23。预混合喷射喷嘴23大体提供良好的燃料空 气混合，而具有低的燃烧产生的NOx以及低的燃料压力损失，以便提供高的系统效率。燃烧器14进一步包括燃烧器衬套沈和定位在燃烧器罐15的上游的流动套管 28。燃烧衬套沈和流动套管28可通过它们而限定与内流径22逆流地连通的外流径30。 该外流径可对燃烧衬套26提供冷却。来自压缩机12的空气因此流过燃烧衬套沈和流动套管28之间的外流径30，且 然后转向而进入燃烧器罐15中。然后该空气流过限定在端盖18和帽部件20之间的内流 径22。当空气穿过帽部件20的预混合直喷喷嘴23时，该空气与来自燃料路径25的燃料 流混合，且在燃烧室32内被点燃。本文所示的燃烧器14仅作为实例。可在本文中使用 许多其它类型的燃烧器14设计和燃烧方法。当空气流通过内流径22而接近帽部件20的喷嘴23时，越过帽部件20可存在较 大的速度分布差异。与使用一些已知的较大的喷嘴相对，在使用各自具有若干个小管道 M的几个预混合直喷喷嘴M的情况下，这些速度差异可能特别成问题。这样的速度差异 可影响排放水平和如以上所描述的其它类型的燃烧动态特性。这些速度差异可自外径区 34朝向帽部件20的中心区36延伸。图3-5显示了可能在本文中描述的燃烧器100的侧面截面图。燃烧器100可包 括与以上所述燃烧器罐类似的燃烧器罐110。燃烧器100可包括定位在其中的入口导叶系统120。入口导叶系统120起流动调节器的作用，且可定位在燃烧衬套沈和流动套管观 之间的外流径30附近。入口导叶系统120可安装到端盖18上，或者以别的方式定位。入口导叶系统120可包括若干个导叶130，其中各个导叶130径向地定位在轴 140上，以便与该轴140 —起旋转。导叶130可定位在通过燃烧衬套26的流道160的下 部150处附近。导叶130可沿长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧器（１００），包括：通过该燃烧器的内流径（２２）；与所述内流径（２２）连通的多个喷嘴（２４）；以及定位在所述内流径（２２）周围以在该内流径中产生旋动流（２００）的入口导叶系统（１２０）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：左柏芳，D西蒙斯，W约克，WS齐明斯基，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]