用于增强喷嘴中的流动的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于增强喷嘴中的流动的系统和方法。具体而言，一种喷嘴(10)包括护罩(14)和限定轴向中心线(18)的中心体(12)，该护罩(14)周向地围绕中心体(12)的至少一部分而在中心体(12)和护罩(14)之间限定了环形通道(20)。中心体(12)和护罩(14)之间的多个叶片(16)包括与护罩(14)分离的径向朝外部(40)。一种用于增强穿过喷嘴(10)的流动的方法，包括使燃料(34)流动穿过中心体(12)并使流体流(46)流动横贯叶片(16)，该叶片(16)位于中心体(12)和围绕中心体(12)的至少一部分的护罩(14)之间。该方法还包括使流体流(46)在叶片(16)的径向朝外部(40)和护罩(14)之间流动，其中，叶片(16)的径向朝外部(40)与护罩(14)分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及。特别地，本专利技术的实施例可以提供一种用于减少或防止火焰稳定(flame holding)发生在喷嘴中的特定位置的系统和方法。
技术介绍
在本领域中，已知燃烧器用于点燃燃料与空气而产生具有高温和高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮系统、飞行器发动机以及众多其它的基于燃烧的系统，包括将诸如空气的工作流体与燃料混合并点燃该混合物而产生高温高压的燃烧气体的一个或更多的燃烧器。各个燃烧器通常包括在燃烧之前混合工作流体与燃料的一个或更多喷嘴。众所周知，基于燃烧的系统的热力学效率通常随着运转温度即燃烧气体温度增加而增加。然而，如果燃料和空气在燃烧之前未均匀地混合，那么局部化的热点可能形成于燃烧器中。局部化的热点增加了燃烧器中的火焰闪回(flash back)至喷嘴中且/或附于喷嘴内的可能性，这可能损坏喷嘴。虽然火焰闪回和火焰稳定可能伴随着任何燃料而发生，但是它们更加容易伴随着具有更高的燃烧速率和更宽的可燃范围的诸如氢的高活性燃料而发生。存在着多种技术，以允许更高的运转温度并减小闪回和火焰稳定。这些技术中的很多试图减少局部化的热点且/或减少低流动区域，以减少或防止闪回或火焰稳定的发生。例如，喷嘴设计的不断改进，导致了燃料和空气在燃烧之前更加均匀地混合，以减少或防止局部化的热点形成于燃烧器中。作为备选，或另外，喷嘴已经设计成确保通过喷嘴的燃料和/或空气的最小流动速率，以防止燃烧器火焰闪回至喷嘴中。喷嘴设计的不断改进以及减少低流动区域和流分离区域的方法将是有用的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点在下面的描述中被阐述，或者通过该描述而可能是明显的， 或者可以是通过本专利技术的实践来学习的。本专利技术的一个实施例是一种喷嘴，该喷嘴包括护罩和限定轴向中心线的中心体， 该护罩周向地围绕中心体的至少一部分而在中心体和护罩之间限定环形通道。该喷嘴还包括位于中心体和护罩之间的多个叶片，其中，多个叶片之中的各个叶片包括与护罩分离的径向朝外部。本专利技术的另一实施例是一种喷嘴，该喷嘴包括护罩和限定轴向中心线的中心体， 该护罩周向地围绕中心体的至少一部分而在中心体和护罩之间限定环形通道。该喷嘴还包括位于中心体和护罩之间的多个叶片，其中，多个叶片之中的各个叶片包括压力侧和真空侧。护罩中的多个端口靠近多个叶片之中的各个叶片的真空侧。本专利技术还包括一种用于增强穿过喷嘴的流动的方法。该方法包括使燃料流动穿过中心体并使流体流流动穿过位于中心体和围绕该中心体的至少一部分的护罩之间的叶片。该方法还包括使流体流在叶片的径向朝外部和护罩之间流动，其中，叶片的径向朝外部与护罩分离。通过回顾说明书，本领域的普通技术人员将更好地领悟这种实施例的特征和方面以及其它。附图说明本专利技术的完整且可行的公开，包括对于本领域技术人员而言的其最佳模式，更加特定地在说明书的剩余部分进行了阐述，包括参照附图，在附图中构件列表10喷嘴12中心体14护罩16叶片18轴向中心线20环形通道22叶片的前缘24叶片的后缘26叶片的压力侧28叶片的真空侧30工作流体32室34燃料36燃料端口38弯曲表面40径向朝外部42径向朝外部中的开口44护罩中的通道46流体流48护罩中的端口具体实施例方式现在将详细地参照本专利技术的所呈现的实施例，实施例的一个或更多的示例显示在附图中。详细的描述使用数字标记和字母标记来引用图中的特征。图和说明书中的相同或相似的标记已经用于引用本专利技术的相同或相似的部分。以解释本专利技术，而不是限制本专利技术的方式提供了各个示例。事实上，对于本领域技术人员将显而易见地，在不脱离本专利技术的范围或要旨的情况下，在本专利技术中能够做出各种修改和变化。例如，显示或描述为一个实施例的部分的特征能够用于另一实施例而产生又一实施例。因此，当这种修改和变化落入所附的权利要求及其等同的范围之内时，本专利技术意图覆盖这种修改和变化。图I显示了根据本专利技术的一个实施例的喷嘴10的透视图。如图I所示，喷嘴10通常包括中心体12、护罩14以及多个叶片16。中心体12通常沿着喷嘴10的轴向中心线18 延伸，并限定该轴向中心线18。护罩14周向地围绕中心体12的至少一部分而在中心体12 和护罩14之间限定环形通道20。叶片16通常包括前缘22 (图I中不可见)和后缘24，并在环形通道20中径向地延伸在中心体12和护罩14之间。在特定实施例中，叶片16可以是弯曲的或者相对于轴向中心线18呈一定角度，导致了各个叶片16的压力侧26和真空侧 28。诸如空气的工作流体30可以流入环形通道20中并流过叶片16。中心体12中的室32 可以将燃料34供应至中心体12和/或叶片16。中心体12和/或叶片16中的燃料端口 36可以为燃料34提供流体连通，以从室32流入环形通道20中。以这种方式，燃料34可以流动穿过中心体12和/或叶片16中的燃料端口 36，并且，叶片16可以引导燃料34和/ 或工作流体30，并且/或者使燃料34和/或工作流体30旋流，以增强环形通道20中的燃料34和/或工作流体30在离开喷嘴10之前的混合。操作经验、测试以及计算机的流体动力计算指出，叶片16可以产生有益于火焰稳定的环境。特别地，叶片16的真空侧28和/或后缘24可以产生有益于火焰稳定的低流动区域或流分离区域。本专利技术的各种实施例提供了增加的流动和/或喷嘴表面的成形 (contouring),以减少火焰稳定的发生,并且，如果火焰稳定发生，则减少和/或防止对喷嘴表面的任何损坏。以这种方式，本专利技术的各种实施例可以减少与叶片16相关联的低流速区域而减少喷嘴10中的火焰稳定的可能性和/或后果。如图I所示，各个叶片16可以包括将切向速度或旋流赋予流过叶片16的燃料34 和/或工作流体30的弯曲表面38。如图I所示，叶片16还可以包括与护罩14分离的径向朝外部40。径向朝外部40可以是弯曲的或者远离护罩14而成形，使得叶片16的后缘24 从护罩14径向朝内地渐缩。在该配置中，燃料34和/或工作流体30可以在径向朝外部40 和护罩14之间流动而增加了位于真空侧28的流分离区域的流体流动和/或叶片16的后缘24附近的流体流动。图2提供了根据本专利技术的备选实施例的中心体12、护罩14以及叶片16的放大透视图。在该特定实施例中，叶片16通常包括相对于轴向中心线18呈一定角度的笔直表面， 以将切向速度或旋流赋予流过叶片16的燃料34和/或工作流体30。如前面关于图I所示的实施例而描述的，叶片16还包括与护罩14分离的径向朝外部40。另外，叶片16包括径向朝外部40和/或叶片16的压力侧26或真空侧28之中的一者或两者中的开口 42、开孔、端口、通道或者孔。如本文中使用的，术语“开口”、“开孔”、“端口”、“通道”以及“孔”意图在含义上大致等同，并可以用作彼此的同义词。图3提供了弯曲叶片16的侧视截面图， 该弯曲叶片16显示了径向朝外部40中的开口 42和压力侧26及真空侧28。如图2所示， 护罩14和叶片16之间或者中心体12和叶片16之间的通道44可以为流体流46提供流体连通，以流动穿过叶片16并流出径向朝外部40中的开口 42。例如，流体流46可以包括工作流体30、蒸汽、惰性气体、稀释剂或者本领域的普通技术人员已知的另一合适的流体。以这种方式，流体流46提供了流过叶片16的后缘2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·巴蒂纳，W·S·齐明斯基，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：