專利名稱：共環(huán)形噴油嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪，且具體而言，涉及一種用于燃?xì)鉁u輪的空氣/燃料預(yù)混合
O
背景技術(shù)：
典型地，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)將壓縮空氣和燃料混合，以用于在燃燒器中點(diǎn)燃來產(chǎn)生燃燒氣體，機(jī)械能或電功率從該燃燒氣體中產(chǎn)生。燃?xì)鉁u輪燃燒傳統(tǒng)的碳?xì)浠衔锶剂隙a(chǎn)生的典型空氣污染物為氮的氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃燒的碳?xì)浠衔?。NOxB 成的速率與供入燃燒室的混合物的峰值局部燃料-空氣比率有關(guān)。為了減少污染物排放， 燃料和空氣可以在燃燒前預(yù)混合成為一種均勻的、稀薄(lean)的混合物。使用的燃料通常是天然氣、合成氣體、油或這些燃料的一些組合。當(dāng)使用油的時(shí)候，油嘴通過噴嘴-例如典型地用于燃燒預(yù)混合天然氣的干式低NOx(DLN)類型的噴嘴-的中心主體而插入。這樣的布置的缺陷是油以擴(kuò)散火焰的形式燃燒，帶有相對(duì)高的NOx排放或者必須加入例如蒸氣的稀釋劑來保持低排放。因此，努力嘗試過將油通過與氣體相同的通道噴入，但發(fā)現(xiàn)這樣是有問題的，因?yàn)橄鄬?duì)于氣體，油的噴射器孔尺寸要求不同。另外，從葉片組噴入會(huì)有油沿著葉片結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種預(yù)混合器，其包括周壁，該周壁在其中限定了混合室，通過該混合室限定了流體的流動(dòng)路徑；噴嘴，該噴嘴包括布置在混合室中的流動(dòng)路徑中的環(huán)形分隔板，該分隔板包括了相對(duì)于沿著流動(dòng)路徑的流體流的主要方向限定的后緣，并被形成為在該分隔板中限定了能夠接收燃油的燃料管線；以及布置在后緣處的燃料噴射器的環(huán)形陣列，燃料噴射器各自與燃料管線流體地連通，并且被構(gòu)造為將至少燃油噴入流動(dòng)路徑中，使燃油在噴射時(shí)或基本緊接著該噴射后通過與沿著流動(dòng)路徑流動(dòng)的流體相互作用而基本霧化。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種預(yù)混合器，其包括周壁，該周壁在其中限定了混合室，通過該混合室限定了流體的流動(dòng)路徑；噴嘴，該噴嘴包括布置在混合室中的環(huán)形分隔板，以便將流動(dòng)路徑分為分別限定在分隔板內(nèi)以及周壁和分隔板之間的內(nèi)流動(dòng)路徑和外流動(dòng)路徑，該分隔板包括相對(duì)于沿著流動(dòng)路徑的流體流的主要方向限定的后緣，并被形成為在該分隔板中限定了能夠接收燃油的燃料管線；以及布置在后緣處的燃料噴射器的環(huán)形陣列，燃料噴射器各自與燃料管線流體地連通，并且被構(gòu)造為將至少燃油噴入內(nèi)流動(dòng)路徑和外流動(dòng)路徑中，使燃油在噴射時(shí)或基本緊接著該噴射后通過與沿著流動(dòng)路徑流動(dòng)的流體相互作用而基本霧化。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種預(yù)混合器，其包括周壁，該周壁在其中限定了混合室，通過該混合室限定了流體的流動(dòng)路徑；至少部分地布置在周壁內(nèi)的中心主體；第一渦旋葉片和第二渦旋葉片，其分別從周壁沿徑向向內(nèi)以及從中心主體沿徑向向外延伸；噴嘴，該噴嘴包括了沿徑向布置在第一渦旋葉片和第二渦旋葉片之間并從它們向下游延伸的環(huán)形分隔板，該分隔板包括了相對(duì)于沿著流動(dòng)路徑的流體流的主要方向限定的后緣，并被形成為在該分隔板中限定了能夠接收燃油的燃料管線；以及布置在后緣處的燃油噴射器的環(huán)形陣列，燃油噴射器各自與燃料管線流體地連通，并且被構(gòu)造為將至少燃油噴入流動(dòng)路徑中，使燃油在噴射時(shí)或基本緊接著該噴射后通過與沿著流動(dòng)路徑流動(dòng)的流體相互作用而基本霧化。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下描述，這些和其它的優(yōu)點(diǎn)和特征會(huì)變得更加顯而易見。


被視為發(fā)明的本主題在總結(jié)了說明書的權(quán)利要求中被具體地指出和明確地要求保護(hù)。根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述的和其它的特征以及優(yōu)點(diǎn)顯而易見，在附圖中圖1是預(yù)混合器的軸向示意圖；圖2是圖1的預(yù)混合器的側(cè)剖視圖；以及圖3是圖1的預(yù)混合器的噴嘴的示例性部分的放大圖。參考附圖，以實(shí)例的方式，詳細(xì)描述闡述了本發(fā)明的實(shí)施例，以及優(yōu)點(diǎn)和特征。部件列表預(yù)混合器10燃燒器11周壁20混合室21流動(dòng)路徑22流體25中心主體 30第一渦旋葉片40第二渦旋葉片50噴嘴 60分隔板 70內(nèi)流動(dòng)路徑71外流動(dòng)路徑72分隔板的面向內(nèi)側(cè)的表面80面向外側(cè)的表面 81周壁的面向內(nèi)側(cè)的表面82前緣90后緣91燃料管線 100燃油101環(huán)形陣列 110分隔板燃料噴射器120
另外的燃料噴射器130擴(kuò)散末端 140后端141通道142？L 150燃料末端 160扇貝形凹口 170扇貝形凹口末端 17具體實(shí)施例方式參考圖1-3，提供了燃燒器11的預(yù)混合器10。預(yù)混合器10包括周壁20，該周壁在其中限定了混合室21，且用于例如壓縮空氣或空氣/燃料混合物的流體25的流動(dòng)路徑22 通過該混合室而限定。該預(yù)混合器10還包括至少部分地布置在周壁20內(nèi)的中心主體30， 第一渦旋葉片40和第二渦旋葉片50以及噴嘴60。第一渦旋葉片40的數(shù)量可以是多個(gè)，并且從周壁20沿徑向向內(nèi)延伸。第二渦旋葉片50的數(shù)量也可以是多個(gè)，并且從中心主體30沿徑向向外延伸。第一渦旋葉片40和第二渦旋葉片50可以角度設(shè)置為或者彎曲為以便沿類似或相反方向賦予渦旋，或者它們可以相對(duì)平坦并相對(duì)于流動(dòng)路徑22沿軸向維度排列，以提供沒有渦旋效果的結(jié)構(gòu)支承。噴嘴60包括形成為環(huán)形圈狀板的環(huán)形分隔板70。分隔板70被布置在混合室21 中，從而將流動(dòng)路徑22分為內(nèi)流動(dòng)路徑71和外流動(dòng)路徑72。內(nèi)流動(dòng)路徑71因此被限定在由分隔板70的面向內(nèi)側(cè)的表面80界定的環(huán)形區(qū)域內(nèi)。相似地，外流動(dòng)路徑72因此被限定在周壁20和分隔板70之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，其被分隔板70的面向外側(cè)的表面81和周壁20 的面向內(nèi)側(cè)的表面82界定。在備選的實(shí)施例中，噴嘴60可以包括多個(gè)不同直徑的環(huán)形分隔板70。各個(gè)分隔板70的形狀也可以變化，例如從圈狀到正弦形或其它合適的形狀。分隔板70包括前緣90和后緣91，該前緣和后緣相對(duì)于沿著內(nèi)流動(dòng)路徑71和外流動(dòng)路徑72的流體25的流的主要方向排列和限定。前緣90和后緣91在面向內(nèi)側(cè)的表面80 和面向外側(cè)的表面81的相對(duì)的連接部處形成。分隔板70形成為在其中限定了能夠接收例如柴油燃料的燃油101的供給的燃料管線100。分隔板70還被形成為在后緣91處限定了環(huán)形離散分隔板燃料噴射器120的環(huán)形陣列110。分隔板燃料噴射器120各自與燃料管線100流體地連通并被構(gòu)造為將至少燃油 101和/或其它希望的燃料和/或稀釋劑至少噴入內(nèi)流動(dòng)路徑71和外流動(dòng)路徑72之間的剪切層，燃油101在噴射時(shí)或基本緊接著該噴射后通過燃油101與沿著流動(dòng)路徑71和72 流動(dòng)的流體25的相互作用而已經(jīng)基本霧化。也就是說，在噴射時(shí)或基本緊接著該噴射后，至少燃油101以噴霧或流的形式離開分隔板燃料噴射器120，并立即與沿著流動(dòng)路徑71和72移動(dòng)的流體25相互作用。高液體燃料霧化壓力使得被噴入的燃油101形成細(xì)微液滴的噴霧，其與流體25至少在該剪切層中以高湍流混合相互作用。因?yàn)橐后w燃料霧化和燃油101噴霧/空氣相互作用發(fā)生在分隔板70和第一渦旋葉片40及第二渦旋葉片50的下游的自由剪切層內(nèi)部，即使在流體25具有高特性溫度的情況下，其也防止了燃油101沿著分隔板70結(jié)垢，否則該高特性溫度就會(huì)
6引起燃油101結(jié)垢。其它流體-例如蒸氣、氮和/或天然氣-可以和燃油101—起噴射以幫助霧化。第一渦旋葉片40和第二渦旋葉片50可以被形成為限定了另外的燃料噴射器130， 以便將例如天然氣或合成氣體的燃料噴入流動(dòng)路徑22。這些另外的燃料噴射器130可以和分隔板燃料噴射器120 —起或依次運(yùn)行。例如，當(dāng)另外的燃料噴射器130和分隔板燃料噴射器120兩者都將合成氣體噴入流動(dòng)路徑22時(shí)，它們可以同時(shí)運(yùn)行。相反，當(dāng)分隔板燃料噴射器120將燃油101噴入流動(dòng)路徑22時(shí)，另外的燃料噴射器130大體(但并非必須)是不運(yùn)行的。中心主體30可以在其后端141處包括擴(kuò)散末端140，或者可以被縮短以防止出現(xiàn)燃油101在其上焦化(coking)。當(dāng)中心主體30包括擴(kuò)散末端140時(shí)，分隔板燃料噴射器 120可以沿軸向布置成接近中心主體30的后端141或布置在其下游。根據(jù)實(shí)施例，擴(kuò)散末端140和后端141可以被形成為在其中限定了一條通道142或多條通道142，以用于另外噴射燃料、空氣和/或惰性氣體的至少一種。如圖1所示，分隔板燃料噴射器120可以被形成為限定在分隔板后緣91處的孔 150。在其它的實(shí)施例中，如圖3所示，分隔板燃料噴射器120可以包括燃料末端160，該燃料末端被構(gòu)造為產(chǎn)生燃油101的預(yù)定義噴霧型式。這些噴射器可以是各種形狀的簡(jiǎn)單孔，或者是壓力-渦旋噴射器，例如可以促進(jìn)更寬的噴霧和更小的液滴尺寸的“單形的”噴射器。分隔板70的后緣91可以終止于基本一致的軸向位置處。在備選的實(shí)施例中，后緣91可以是有扇貝形凹口(scallop) 170的，分隔板燃料噴射器120布置在扇貝形凹口末端171處。這些扇貝形凹口末端171可以與流動(dòng)路徑22成一直線或者相對(duì)流動(dòng)路徑22偏斜地成角度。在另外的其它實(shí)施例中，分隔板燃料噴射器120可以從后緣91沿軸向后退。雖然已經(jīng)結(jié)合僅有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)容易地理解，本發(fā)明并不限于這些公開的實(shí)施例。相反，可修改本發(fā)明，以便結(jié)合本文中未提及但與本發(fā)明的精神與范圍相稱的任意量的變化、變換、替換或等價(jià)布置。另外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但將理解的是，本發(fā)明的各方面可以僅包括所述實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)被視為受到前述的描述的限制，而僅受所附的權(quán)利要求的范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)混合器(10)，包括周壁(20)，該周壁在其中限定了混合室(21)，用于流體0 的流動(dòng)路徑0 通過所述混合室而被限定；包括布置在所述混合室內(nèi)的流動(dòng)路徑0 上的環(huán)形分隔板(70)的噴嘴(60)，所述分隔板(70)包括相對(duì)于沿著所述流動(dòng)路徑02)的流體流的主要方向限定的后緣(91)，并被形成為在所述分隔板中限定了能夠接收燃油(101)的燃料管線(100)；以及布置在所述后緣(91)處的燃料噴射器(120)的環(huán)形陣列(110)，燃料噴射器(120)各自與所述燃料管線(100)流體地連通，并被構(gòu)造為將至少燃油(101)噴入所述流動(dòng)路徑 (22)，所述燃油(101)在噴射時(shí)或基本緊接著所述噴射后通過與沿著所述流動(dòng)路徑02)流動(dòng)的流體0 相互作用而基本被霧化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述燃料噴射器(120)將另外的燃料和/或稀釋劑噴入所述流動(dòng)路徑02)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述分隔板(70)的后緣(91) 有扇貝形凹口并且所述燃料噴射器(120)被布置在扇貝形凹口末端(171)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述扇貝形凹口末端(171)相對(duì)于所述流動(dòng)路徑0 偏斜地成角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述燃料噴射器(120)從所述分隔板(70)的后緣(91)沿軸向后退。
6.一種預(yù)混合器(10)，包括周壁(20)，該周壁在其中限定了混合室(21)，用于流體0 的流動(dòng)路徑0 通過所述混合室而被限定；至少部分地布置在所述周壁00)內(nèi)的中心主體(30)；分別從所述周壁00)沿徑向向內(nèi)以及從所述中心主體(30)沿徑向向外延伸的第一渦旋葉片和第二渦旋葉片G0，50)；噴嘴(60)，該噴嘴包括沿徑向布置在所述第一渦旋葉片00)和第二渦旋葉片(50)之間并從它們向下游延伸的環(huán)形分隔板(70)，所述分隔板(70)包括相對(duì)于沿著所述流動(dòng)路徑02)的流體流的主要方向限定的后緣(91)，并被形成為在該分隔板中限定了能夠接收燃油(101)的燃料管線(100)；以及布置在所述后緣(91)處的燃油噴射器(120)的環(huán)形陣列(110)，燃油噴射器(120) 各自與所述燃料管線(100)流體地連通并被構(gòu)造為將至少燃油(101)噴入所述流動(dòng)路徑 (22)，所述燃油(101)在噴射時(shí)或基本緊接著所述噴射后通過與沿著所述流動(dòng)路徑02)流動(dòng)的流體0 相互作用而基本被霧化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述第一渦旋葉片00)和第二渦旋葉片(50)被形成為限定了將燃料噴入所述流動(dòng)路徑0 的另外的燃料噴射器(130)， 該另外的燃料噴射器(130)在分隔板燃料噴射器(120)將燃油噴入所述流動(dòng)路徑時(shí)不運(yùn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述中心主體(30)的后端 (141)被形成為在該后端中限定了通道(142)，以用于將燃料、空氣和/或惰性氣體中的至少一種噴入所述流動(dòng)路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述分隔板燃料噴射器(120) 沿軸向接近中心主體(30)后端(141)或在所述中心主體(30)后端(141)的下游。
10.根據(jù)權(quán)利要求11所述的預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述第一渦旋葉片GO)和第二渦旋葉片(50)被成形為或角度設(shè)置為以相似的方向或相反的方向中的一種為沿著所述流動(dòng)路徑流動(dòng)的流體賦予渦旋。
全文摘要
本發(fā)明涉及共環(huán)形噴油嘴。提供了一種預(yù)混合器(10)，其包括周壁(20)，該周壁在其中限定了混合室(21)，通過該混合室限定了流體(25)的流動(dòng)路徑(22)；噴嘴(60)，其包括布置在混合室內(nèi)的流動(dòng)路徑中的環(huán)形分隔板(70)，該分隔板包括相對(duì)于沿著流動(dòng)路徑的流體流的主要方向限定的后緣(91)，并被形成為在其中限定了能夠接收燃油(101)的燃料管線(100)；以及布置在后緣處的燃料噴射器(120)的環(huán)形陣列(110)，燃料噴射器(120)各自與燃料管線流體地連通并被構(gòu)造為將至少燃油(101)噴入流動(dòng)路徑(22)，使燃油(101)在噴射時(shí)或基本緊接著該噴射后通過與沿流動(dòng)路徑流動(dòng)的流體相互作用而基本霧化。
文檔編號(hào)F23D11/40GK102235669SQ20111010194
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者B·P·萊西, T·E·約翰遜, W·D·約克, 左柏芳 申請(qǐng)人:通用電氣公司