用于冷却多管燃料喷嘴的系统技术方案

本发明专利技术涉及用于冷却多管燃料喷嘴的系统。一种系统包括多管燃料喷嘴，其包括燃料喷嘴头，其包括环绕腔室的外壁。外壁包括构造成面对燃烧区的下游壁部。多管燃料喷嘴还包括延伸通过腔室至下游壁部的多个管。多个管中的各管包括上游部、下游部以及布置在上游部的至少一个燃料入口，并且各管构造成接收空气以及将空气与来自至少一个燃料入口的燃料混合。多管燃料喷嘴包括燃料导管，其延伸通过腔室交叉于多个管并且围绕多个管。燃料导管包括多个冲击冷却孔口。燃料流动路径延伸通过燃料导管、通过冲击冷却孔口、通过腔室以及进入各管的至少一个燃料入口。

【技术实现步骤摘要】
用于冷却多管燃料喷嘴的系统
本文中公开的本主题涉及涡轮发动机，并且更特别地，涉及带有冷却特征的涡轮燃料喷嘴。
技术介绍
燃气涡轮发动机燃烧燃料与空气的混合物以生成热燃烧气体，热燃烧气体继而驱动一个或者多个涡轮级。特别地，热燃烧气体推动涡轮叶片旋转，由此驱动轴以使一个或者多个负载，例如发电机旋转。燃气涡轮发动机包括燃料喷嘴以将燃料和空气喷射入燃烧器中。不幸的是，燃料喷嘴的一部分可经历高温，这可造成对燃料喷嘴的潜在损坏。
技术实现思路
以下总结了范围与原始要求保护的本专利技术相称的某些实施例。这些实施例不意图限制所要求保护的专利技术的范围，而是这些实施例仅意图提供对本专利技术的可能的形式的简要总结。事实上，本专利技术可包括可类似于或者不同于以下所陈述的实施例的多种形式。根据第一实施例，一种系统包括多-管燃料喷嘴，其包括燃料喷嘴头，其包括环绕腔室的外壁。外壁包括下游壁部，其构造成面对燃烧区。多-管燃料喷嘴还包括多个管，其延伸通过腔室至下游壁部。多个管的各管包括上游部、下游部以及布置在上游部的至少一个燃料入口，并且构造成接收空气以及将空气与来自至少一个燃料入口的燃料混合。多-管燃料喷嘴进一步包括延伸通过腔室交叉(crosswise)于多个管并且围绕该多个管的燃料导管。燃料导管包括多个冲击冷却孔口。燃料流动路径延伸通过燃料导管、通过冲击冷却孔口、通过腔室以及进入各管的至少一个燃料入口。根据第二实施例，一种系统包括涡轮燃烧室。涡轮燃烧室包括多-管燃料喷嘴，其联接到涡轮燃烧室。多-管燃料喷嘴包括燃料喷嘴主体，其包括环绕腔室的外壁以及延伸通过腔室的多个管。多个管的各管包括空气入口、燃料入口以及空气-燃料混合物出口。多-燃料喷嘴还包括多个冲击冷却孔口，其构造成引导燃料以冲击冷却该多-管燃料喷嘴。根据第三实施例，一种系统包括多-管燃料喷嘴。多-管燃料喷嘴包括燃料喷嘴主体，其包括环绕腔室的外壁以及延伸通过腔室从外壁的第一壁部至第二壁部的多个管。多个管的各管包括空气入口、燃料入口以及空气-燃料混合物出口。多-管燃料喷嘴还包括燃料导管，其延伸通过腔室交叉于多个管并且围绕多个管，其中燃料导管包括多个冲击冷却孔口，其构造成引导燃料以冲击冷却外壁，并且燃料导管包括多个开口，其构造成引导燃料以对流地冷却多个管以及外壁。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些及其他特征、方面和优点将变得更容易理解，其中，在所有附图中，相同的符号表示相同的部件，其中：图1是具有燃料喷嘴的涡轮系统的实施例的框图，其中，燃料喷嘴带有改进的设计以增强可操作性和耐久性；图2是带有多个燃料喷嘴的图1的燃烧器的实施例的截面侧视图；图3是包括多个燃料喷嘴(例如，圆形)的燃烧器的实施例的前平面视图；图4是包括多个燃料喷嘴(例如，截短的饼形)的燃烧器的实施例的前平面视图；图5是具有用于燃料的单一中央供给的图2的燃料喷嘴的实施例的局部截面侧视图；图6是具有用于燃料的单一中央供给的图2的燃料喷嘴的实施例的局部截面侧视图；图7是具有用于燃料的多个供给的图2的燃料喷嘴的实施例的局部截面侧视图；以及图8是具有用于燃料的外部供给的图2的燃料喷嘴的实施例的局部截面侧视图。部件列表10涡轮系统12燃料喷嘴14燃料供应16燃烧器18涡轮20排气出口22轴24压缩器26进气口28负载38流动套筒40端盖42燃料导管44上游端部45燃料喷嘴主体46下游端部47外壁48腔室49下游壁部50燃烧区52多个管53隔板(baffle)54箭头55空气入口56上游空气流路径58轴向方向60内部流动路径62箭头64下游空气流路径66轴向方向68燃料流动路径74帽部件76中央燃料喷嘴78外燃料喷嘴80排82中央轴线84虚线圆86径向方向96帽部件98方向100中央燃料喷嘴102外燃料喷嘴104内周边106圆形喷嘴区域108非圆形喷嘴区域110平行侧112平行侧114侧116侧118径向方向120周边122中央部124中央轴线132单一中央供给134上游壁部136壁部138上游部140下游部142燃料入口144空气入口146空气-燃料混合物出口148空气-燃料混合物150多个冲击冷却孔口152第一隔板154第二隔板155间隔件156轴线157间隙158接合部159冲击冷却板160第一开口162第二开口164间隙166径向方向168轴向方向170箭头172箭头174箭头176箭头178箭头188供给190供给192燃料出口194第一端196第二端198压室200箭头202径向方向204箭头214外部供给216环状护罩218第一部220第二部222套筒224箭头。具体实施方式本专利技术的一个或者多个具体实施例将在下文描述。为了提供对这些实施例的简要描述，在说明书中可不描述实际实施的所有特征。应当理解在任何这种实际实施的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多具体实施相关的决定以实现开发者的具体目标，诸如遵从系统相关和行业相关的约束，这些约束可随着实施不同而不同。然而，应当理解，这种开发努力可为复杂且耗时的，但对于将从本公开受益的普通技术人员来说，这将仍然是设计、制作和制造的例行任务。当介绍本专利技术的各种实施例的元件时，冠词“一个”、“一”、“该”和“所述”意图表示存在一个或者多个元件。术语“包括”、“包含”以及“具有”意图为包含性的并且表示除了所列元件之外可存在其他元件。本公开的实施例提供包括多管燃料喷嘴的系统，多管燃料喷嘴带有不同的冷却特征以改进燃料喷嘴的可操作性和耐久性。例如，多管燃料喷嘴可包括如下燃料喷嘴头，即，其包括围绕腔室的外壁，其中外壁包括面对燃烧区的下游壁部。多个管延伸通过腔室到下游壁部，其中各管包括上游部、下游部和布置在上游部的至少一个燃料出口。各管构造成接收空气并且将空气与来自至少一个燃料入口的燃料混合。燃料导管延伸通过腔室交叉于多个管并且围绕多个管。燃料导管包括多个冲击冷却孔口。燃料流动路径延伸通过燃料导管、通过冲击冷却孔口、通过腔室并且进入各管的至少一个燃料入口。多个冲击冷却孔口可引导燃料以冲击冷却下游壁部。在某些实施例中，燃料导管可包括彼此间隔开的第一隔板和第二隔板。第二隔板可布置在第一隔板与下游壁部之间并且包括具有多个冲击冷却孔口的冲击冷却板。多个管可延伸通过在隔板中的开口，其中开口相对于管超尺寸以限定在管与隔板之间的间隙。这些间隙可引导燃料以对流地冷却管和/或下游壁部。另外，这些间隙可响应于管的热膨胀而收缩以增加通过多个冲击冷却孔口的燃料流。这些实施例的冷却特征可冷却下游壁部(例如，燃料喷嘴头的面部)和/或管以增加燃料喷嘴的可操作性和耐久性。现在转向附图并且首先参考图1，示出了涡轮系统10的实施例的框图。如下文详细描述地，所公开的涡轮系统10(例如，燃气涡轮发动机)可采用一个或者多个燃料喷嘴12(例如，多管燃料喷嘴)，其带有改进的设计以增加涡轮系统10中的燃料喷嘴12的可操作性和耐久性。例如，某些燃料喷嘴12(例如，多管燃料喷嘴)包括不同的冷却特征(例如，用于冲击冷却的冲击冷却孔口和用于对流冷却的间隙)，其构造成通过朝向并且/或者沿着这些构件引导燃料来冷却各燃料喷嘴12的构件。例如，这些冷却特征可沿着多个管(例如，预混合管)并且/或者朝向燃料喷嘴主体的下游壁部(例如，燃料喷嘴头)引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：多?管燃料喷嘴，包括：燃料喷嘴头，其包括环绕腔室的外壁，其中，所述外壁包括构造成面对燃烧区的下游壁部；多个管，其延伸通过所述腔室到所述下游壁部，其中，所述多个管中的各管包括上游部、下游部和布置在所述上游部的至少一个燃料入口，其中，各管构造成接收空气并且将所述空气与来自所述至少一个燃料入口的燃料混合；以及燃料导管，其延伸通过所述腔室交叉于所述多个管并且围绕所述多个管，其中，所述燃料导管包括多个冲击冷却孔口，其中，燃料流动路径延伸通过所述燃料导管、通过所述冲击冷却孔口、通过所述腔室并且进入各管的所述至少一个燃料入口。

【技术特征摘要】
2011.10.06 US 13/2678281.一种涡轮系统，包括：多-管燃料喷嘴，包括：燃料喷嘴头，其包括环绕腔室的外壁，其中，所述外壁包括构造成面对燃烧区的下游壁部；多个管，其延伸通过所述腔室到所述下游壁部，其中，所述多个管中的各管包括上游部、下游部和布置在所述上游部的至少一个燃料入口，其中，各管构造成接收空气并且将所述空气与来自所述至少一个燃料入口的燃料混合；以及燃料导管，其延伸通过所述腔室交叉于所述多个管并且围绕所述多个管，其中，所述燃料导管包括多个冲击冷却孔口，其中，燃料流动路径延伸通过所述燃料导管、通过所述冲击冷却孔口、通过所述腔室并且进入各管的所述至少一个燃料入口。2.根据权利要求1所述的涡轮系统，其特征在于，所述多个冲击冷却孔口构造成引导燃料以冲击冷却所述下游壁部。3.根据权利要求2所述的涡轮系统，其特征在于，燃料导管包括彼此间隔开的第一隔板和第二隔板，所述第二隔板布置在所述第一隔板与所述下游壁部之间，所述第二隔板包括所述多个冲击冷却孔口，并且所述多个管延伸通过所述第一隔板和第二隔板。4.根据权利要求3所述的涡轮系统，其特征在于，所述多个管中的各管延伸通过在所述第一隔板中的第一开口和在所述第二隔板中的第二开口，并且所述第一开口和第二开口尺寸超过该管，以限定在所述第一隔板和第二隔板与该管之间的相应的间隙。5.根据权利要求1所述的涡轮系统，其特征在于，所述多个管的各管延伸通过在所述燃料导管中的至少一个开口，所述至少一个开口尺寸超过该管，以限定在所述燃料导管与该管之间的间隙，并且各间隙构造成引导燃料以对流地冷却该管或所述下游壁部。6.根据权利要求5所述的涡轮系统，其特征在于，各间隙构造成响应于该管的热膨胀而收缩以增加通过所述多个冲击冷却孔口的燃料流。7.根据权利要求1所述的涡轮系统，其特征在于，所述燃料导管包括构造成相对于所述多个管浮置的至少一个浮置隔板。8.根据权利要求7所述的涡轮系统，其特征在于，所述至少一个浮置隔板包括具有所述多个冲击冷却孔口的冲击冷却板。9.根据权利要求1所述的涡轮系统，其特征在于，所述系统包括具有所述多-管燃料喷嘴的涡轮燃烧器或燃气涡轮发动机。10.一种涡轮系统，包括：涡轮燃烧器，包括：多-管燃料喷嘴，其联接到所述涡轮燃烧器，其中，所述多-管燃料喷嘴包括：燃料喷嘴主体，其包括环绕腔...

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