聯(lián)邦研究聲明

本發(fā)明是借助政府支持在由能源部授予的合同號(hào)no.de-fc26-05nt42643下完成的。政府在本發(fā)明中具有某些權(quán)利。

本文中所公開的主題涉及用于燃燒系統(tǒng)的燃料噴嘴。更具體地，本公開針對(duì)僅氣體筒狀件(gas-onlycartridge)，其用于使燃料和吹掃氣體預(yù)混合來在燃燒系統(tǒng)的燃燒室內(nèi)燃燒。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪通過使燃料在燃燒系統(tǒng)或多個(gè)燃燒器中燃燒，以創(chuàng)建經(jīng)過渦輪的高能量的燃?xì)?，由此促使渦輪轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，而由此運(yùn)行。可以將轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由聯(lián)接至轉(zhuǎn)子軸的發(fā)電機(jī)而轉(zhuǎn)換成電能。作為將氮氧化物(nox)排放量保持得較低的手段，各燃燒器大體上包括可在燃燒區(qū)的上游提供燃料和空氣的預(yù)混合的燃料噴嘴。

通常采用諸如天然氣的氣體燃料來作為用于發(fā)電的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的易燃流體。在一些實(shí)例中，對(duì)于燃燒系統(tǒng)，可期望的是，不對(duì)燃燒硬件作出改變，就能夠使諸如餾分油的液體燃料燃燒。具有氣體和液體燃料的能力兩者的配置被稱為“雙燃料”燃燒系統(tǒng)。在典型的配置中，通過裝配于氣體預(yù)混合燃料噴嘴的中心的筒狀件而提供液體燃料噴射。

為了給燃?xì)鉁u輪的操作人員提供在僅氣體的運(yùn)行與雙燃料運(yùn)行之間切換的能力，常規(guī)的燃料噴嘴可以安裝有可以容易地用液體燃料筒狀件替換的空筒狀件或虛設(shè)筒狀件。用于僅氣體的運(yùn)行的這些空筒狀件只不過填補(bǔ)最終可能被液體燃料筒狀件占據(jù)的燃料噴嘴的中心的空間。典型地用空氣吹掃空筒狀件，以使筒狀件的面向燃燒區(qū)的末梢冷卻，來將末梢保持于可接受的溫度。

大部分的燃?xì)鉁u輪操作人員主要地依賴于氣體燃料的燃燒，并且，采用燃燒系統(tǒng)的僅氣體的配置。在運(yùn)行期間，燃燒系統(tǒng)指引吹掃流穿過或圍繞空筒狀件的末梢部分。雖然該吹掃流通常是穿過燃燒器的總流量的一小部分，但在燃燒之前，吹掃流不參與燃料/空氣預(yù)混合，且因此，不有助于nox排放量的降低。通?？善谕鸵?guī)章所要求的是將燃?xì)鉁u輪nox排放量保持于最低的可達(dá)到的水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

方面和優(yōu)點(diǎn)在以下的描述中在下文中陳述，或可以從描述顯而易見，或可以通過實(shí)踐而習(xí)得。

本公開的一個(gè)實(shí)施例是一種用于燃料噴嘴的僅氣體筒狀件。僅氣體筒狀件包括限定用于接納氣體燃料的多個(gè)孔口的凸緣。外管聯(lián)接至凸緣，并且從凸緣沿軸向向外延伸。內(nèi)管在外管內(nèi)沿軸向延伸，使得內(nèi)管和外管在它們之間沿徑向限定燃料通路。燃料通路與凸緣的多個(gè)孔口流體連通。燃料分配末梢設(shè)置于僅氣體筒狀件的下游端部處。燃料分配末梢限定多個(gè)燃料口，其沿著燃料分配末梢的外表面沿周向隔開且圍繞燃料分配末梢的外表面環(huán)狀地布置。燃料口與燃料通路流體連通。

本公開的另一實(shí)施例是燃料噴嘴。燃料噴嘴包括中心主體和設(shè)置于中心主體的下游端部處的末梢主體。末梢主體限定沿軸向延伸穿過末梢主體的開口，并且包括沿周向隔開并在開口內(nèi)沿著末梢主體的內(nèi)表面定位的多個(gè)通道。各通道限定穿過末梢主體的上游表面和下游表面的流動(dòng)通路。僅氣體筒狀件在中心主體內(nèi)沿軸向延伸。僅氣體筒狀件包括外管、在外管燃料內(nèi)沿軸向延伸的內(nèi)管以及在它們之間沿徑向限定的燃料通路。外管和中心主體在它們之間限定副預(yù)混合空氣通路。僅氣體筒狀件還包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿過末梢主體的開口。燃料分配末梢包括與燃料通路流體連通的多個(gè)沿周向隔開的燃料口。各燃料口與末梢主體的相應(yīng)的通道流體連通，并且各通道與副預(yù)混合空氣通路流體連通。

另一實(shí)施例包括聯(lián)接至外殼的端蓋和具有聯(lián)接至端蓋的一側(cè)的底部部分的燃料噴嘴。燃料噴嘴包括中心主體，其聯(lián)接至底部部分且與底部部分同軸地對(duì)準(zhǔn)。末梢主體設(shè)置于中心主體的下游端部處。末梢主體限定沿軸向延伸穿過末梢主體的開口，并且包括沿周向隔開并在開口內(nèi)沿著末梢主體的內(nèi)表面定位的多個(gè)通道。各通道限定穿過末梢主體的上游表面和下游表面的流動(dòng)通路。僅氣體筒狀件在中心主體內(nèi)沿軸向延伸。僅氣體筒狀件包括外管、在外管燃料內(nèi)沿軸向延伸的內(nèi)管以及在它們之間沿徑向限定的燃料通路。外管和中心主體在它們之間限定副預(yù)混合空氣通路。僅氣體筒狀件還包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿過末梢主體的開口。燃料分配末梢包括與燃料通路流體連通的多個(gè)沿周向隔開的燃料口。各燃料口與末梢主體的相應(yīng)的通道流體連通，并且各通道與副預(yù)混合空氣通路流體連通。

實(shí)施方案1.一種用于燃料噴嘴的僅氣體筒狀件，所述僅氣體筒狀件包括：

凸緣，其限定用于接納氣體燃料的多個(gè)孔口；

外管，其聯(lián)接至所述凸緣，并且從所述凸緣沿軸向向外延伸；

內(nèi)管，其在所述外管內(nèi)沿軸向延伸，其中所述內(nèi)管和所述外管在它們之間限定燃料通路，其中所述燃料通路與所述凸緣的所述多個(gè)孔口流體連通；以及

燃料分配末梢，其設(shè)置于所述僅氣體筒狀件的下游端部處，所述燃料分配末梢限定多個(gè)燃料口，其沿著所述燃料分配末梢的外表面沿周向隔開，且圍繞所述燃料分配末梢的所述外表面環(huán)狀地布置，其中所述燃料口與所述燃料通路流體連通。

實(shí)施方案2.根據(jù)實(shí)施方案1所述的僅氣體筒狀件，其特征在于，所述內(nèi)管在所述僅氣體筒狀件內(nèi)至少部分地限定空氣通路。

實(shí)施方案3.根據(jù)實(shí)施方案2所述的僅氣體筒狀件，其特征在于，所述燃料分配末梢限定沿著所述燃料分配末梢的下游表面設(shè)置的孔口，其中所述孔口與所述空氣通路流體連通。

實(shí)施方案4.根據(jù)實(shí)施方案2所述的僅氣體筒狀件，其特征在于，所述凸緣至少部分地限定至少一個(gè)空氣回路，其中所述空氣回路與所述空氣通路流體連通。

實(shí)施方案5.根據(jù)實(shí)施方案1所述的僅氣體筒狀件，其特征在于，所述多個(gè)燃料口的至少一個(gè)燃料口從沿周向相鄰的燃料口沿軸向偏移。

實(shí)施方案6.根據(jù)實(shí)施方案1所述的僅氣體筒狀件，其特征在于，所述凸緣形成為連接至燃?xì)鉁u輪燃燒器的端蓋的外表面。

實(shí)施方案7.一種燃料噴嘴，包括：

中心主體；

末梢主體，其設(shè)置于所述中心主體的下游端部處，所述末梢主體限定沿軸向延伸穿過所述末梢主體的開口，并且包括沿周向隔開并在所述開口內(nèi)沿著所述末梢主體的內(nèi)表面定位的多個(gè)通道，其中各通道限定穿過所述末梢主體的上游表面和下游表面的流動(dòng)通路；以及

僅氣體筒狀件，其在所述中心主體內(nèi)沿軸向延伸，所述僅氣體筒狀件具有外管、在所述外管燃料內(nèi)沿軸向延伸的內(nèi)管以及在它們之間限定的燃料通路，其中所述外管和所述中心主體在它們之間限定副預(yù)混合空氣通路，所述僅氣體筒狀件還包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿過所述末梢主體的所述開口，所述燃料分配末梢包括與所述燃料通路流體連通的多個(gè)沿周向隔開的燃料口，其中各燃料口與所述末梢主體的相應(yīng)的通道流體連通，并且各通道與所述副預(yù)混合空氣通路流體連通。

實(shí)施方案8.根據(jù)實(shí)施方案7所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述多個(gè)通道中的各通道為“u”形的。

實(shí)施方案9.根據(jù)實(shí)施方案7所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述多個(gè)通道在所述末梢主體的所述上游表面與所述下游表面之間沿著所述末梢主體的所述內(nèi)表面以螺旋模式形成。

實(shí)施方案10.根據(jù)實(shí)施方案7所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述末梢主體的所述內(nèi)表面在所述多個(gè)通道的各個(gè)沿周向相鄰的通道之間形成對(duì)所述燃料分配末梢的外表面的密封件。

實(shí)施方案11.根據(jù)實(shí)施方案7所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述僅氣體筒狀件的所述內(nèi)管在所述僅氣體筒狀件內(nèi)至少部分地限定空氣通路。

實(shí)施方案12.根據(jù)實(shí)施方案11所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述僅氣體筒狀件的所述燃料分配末梢限定沿著所述燃料分配末梢的下游表面設(shè)置的孔口，其中所述孔口與所述空氣通路流體連通。

實(shí)施方案13.根據(jù)實(shí)施方案11所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述僅氣體筒狀件的所述凸緣至少部分地限定至少一個(gè)空氣回路，其中所述空氣回路與所述空氣通路流體連通。

實(shí)施方案14.根據(jù)實(shí)施方案7所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述燃料分配末梢的所述多個(gè)燃料口中的至少一個(gè)燃料口從所述燃料分配末梢的沿周向相鄰的燃料口沿軸向偏移。

實(shí)施方案15.根據(jù)實(shí)施方案7所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述僅氣體筒狀件的所述凸緣形成為連接至燃?xì)鉁u輪燃燒器的端蓋的外表面。

實(shí)施方案16.一種燃燒器，包括：

端蓋，其聯(lián)接至外殼；

燃料噴嘴，其具有聯(lián)接至所述端蓋的一側(cè)的底部部分，所述燃料噴嘴包括：

中心主體，其聯(lián)接至所述底部部分且與所述底部部分同軸地對(duì)準(zhǔn)；

末梢主體，其設(shè)置于所述中心主體的下游端部處，所述末梢主體限定沿軸向延伸穿過所述末梢主體的開口，并且包括沿周向隔開并在所述開口內(nèi)沿著所述末梢主體的內(nèi)表面定位的多個(gè)通道，其中各通道限定穿過所述末梢主體的上游表面和下游表面的流動(dòng)通路；以及

僅氣體筒狀件，其在所述中心主體內(nèi)沿軸向延伸，所述僅氣體筒狀件具有外管、在所述外管燃料內(nèi)沿軸向延伸的內(nèi)管以及在它們之間限定的燃料通路，其中所述外管和所述中心主體在它們之間限定副預(yù)混合空氣通路，所述僅氣體筒狀件還包括燃料分配末梢，其至少部分地延伸穿過所述末梢主體的所述開口，所述燃料分配末梢包括與所述燃料通路流體連通的多個(gè)沿周向隔開的燃料口，其中各燃料口與所述末梢主體的相應(yīng)的通道流體連通，并且各通道與所述副預(yù)混合空氣通路流體連通。

實(shí)施方案17.根據(jù)實(shí)施方案16所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述多個(gè)通道在所述末梢主體的所述上游表面與所述下游表面之間沿著所述末梢主體的所述內(nèi)表面以螺旋模式形成。

實(shí)施方案18.根據(jù)實(shí)施方案16所述的燃料噴嘴，其特征在于，所述末梢主體的所述內(nèi)表面在所述多個(gè)通道的各個(gè)沿周向相鄰的通道之間形成對(duì)所述燃料分配末梢的外表面的多個(gè)密封件。

實(shí)施方案19.根據(jù)實(shí)施方案16所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述僅氣體筒狀件的所述內(nèi)管在所述僅氣體筒狀件內(nèi)至少部分地限定空氣通路，其中所述僅氣體筒狀件的所述燃料分配末梢限定沿著所述燃料分配末梢的下游表面設(shè)置的至少一個(gè)孔口，并且其中所述孔口與所述空氣通路流體連通。

實(shí)施方案20.根據(jù)實(shí)施方案16所述的燃?xì)鉁u輪，其特征在于，所述燃料分配末梢的所述多個(gè)燃料口的至少一個(gè)燃料口從所述燃料分配末梢的沿周向相鄰的燃料口沿軸向偏移。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在檢閱說明書后將更清楚地意識(shí)到此類實(shí)施例的特征和方面及其他。

附圖說明

在包括對(duì)附圖的參考的說明書的剩余部分中更具體地闡明各種實(shí)施例的全面而授權(quán)的公開，包括其對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的最佳模式，在附圖中：

圖1是可以合并本公開的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)鉁u輪的功能框圖；

圖2是如可以合并本公開的各種實(shí)施例的示例性燃燒器的簡(jiǎn)化橫截面?zhèn)纫晥D；

圖3是如可以合并本公開的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的示例性燃料噴嘴的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖4是根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的燃料噴嘴的末梢主體的放大等距視圖；

圖5是根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的燃料噴嘴的一部分的放大等距視圖；

圖6是根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的僅氣體筒狀件的透視側(cè)視圖；

圖7是根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的安裝至燃燒器的端蓋的燃料噴嘴的一部分和僅氣體筒狀件的放大橫截面?zhèn)纫晥D；

圖8提供了根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的燃料噴嘴的流動(dòng)示意圖；以及

圖9是圖8中所示出的燃料噴嘴的一部分的流動(dòng)示意圖。

零件列表

10燃?xì)鉁u輪

12入口區(qū)段

14壓縮機(jī)

16燃燒系統(tǒng)

18燃燒器

20渦輪

22排氣區(qū)段

24軸

26空氣

28壓縮的空氣

30燃料

32燃料供應(yīng)

34燃?xì)?/p>

36外殼

38高壓集氣室

40端蓋

42頭端部分

44燃燒襯套

46燃燒區(qū)

48熱氣路徑

49-99未使用

100燃料噴嘴

102僅氣體筒狀件

104底部部分

106中心主體

108外套筒

110轉(zhuǎn)向?qū)~

112主預(yù)混合空氣通路

114管/套筒

116上游端部部分–外套筒

118入口–主預(yù)混合空氣通路

120下游端部部分–外套筒

122出口–主預(yù)混合空氣通路

124內(nèi)套筒–底部部分

126燃料回路–內(nèi)套筒

128燃料口–轉(zhuǎn)向?qū)~

130燃料回路–端蓋

132末梢主體

134下游端部–中心主體

136上游側(cè)/表面–末梢主體

138下游側(cè)/表面–末梢主體

140開口–末梢主體

142燃料分配末梢

144內(nèi)表面–末梢主體

146槽/狹槽/通道–末梢主體

147冷卻通路–末梢主體

148外管–僅氣體筒狀件

150第一端-僅氣體筒狀件外管

152凸緣-僅氣體筒狀件

154第二端-僅氣體筒狀件外管

156副預(yù)混合空氣通路-僅氣體筒狀件

158內(nèi)管-僅氣體筒狀件

160燃料通路-僅氣體筒狀件

162空氣通路-僅氣體筒狀件

164燃料回路–凸緣/端蓋

166孔口–凸緣-僅氣體筒狀件

168空氣回路–凸緣-僅氣體筒狀件

170燃料口–燃料分配末梢-僅氣體筒狀件

172外表面–燃料分配末梢-僅氣體筒狀件

174孔口–燃料分配末梢-僅氣體筒狀件

176下游表面–燃料分配末梢-僅氣體筒狀件

177-199未使用

200壓縮的空氣的第一部分

202氣體燃料

204主燃料空氣混合物

206壓縮的空氣的第二部分

208氣體燃料

210副燃料空氣混合物

212吹掃介質(zhì)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在，將對(duì)本公開的本實(shí)施例詳細(xì)地作出參考，在附圖中，圖示本公開的一個(gè)或更多個(gè)示例。詳述使用數(shù)字標(biāo)示和字母標(biāo)示來指附圖中的特征。附圖和描述中的相同或類似的標(biāo)示用于指本公開的相同或類似的零件。

如本文中所使用的，術(shù)語“第一”、“第二”以及“第三”可以能互換地用于將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)區(qū)分開，并且，不旨在表明個(gè)別的構(gòu)件的位置或重要性。術(shù)語“上游”和“下游”是指相對(duì)于流體通路中的流體流的相對(duì)方向。例如，“上游”是指流體流自的方向，并且，“下游”是指流體流至的方向。術(shù)語“徑向地”是指基本垂直于特定的構(gòu)件的軸向中心線的相對(duì)方向，并且，術(shù)語“軸向地”是指與特定的構(gòu)件的軸向中心線基本上平行且/或同軸地對(duì)準(zhǔn)的相對(duì)方向。

本文中所使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的，并且，不旨在為限制的。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“這個(gè)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確地另有所指。將進(jìn)一步理解到，當(dāng)在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括”和/或“包含”指定所闡明的特征、整體、步驟、運(yùn)行、元件以及/或構(gòu)件的存在，但不排除一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、步驟、運(yùn)行、元件、構(gòu)件以及/或它們的組的存在或添加。

各示例經(jīng)由解釋而提供，而不是經(jīng)由限制而提供。實(shí)際上，將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本公開的范圍或?qū)嵸|(zhì)的情況下，能夠作出修改和變型。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分而圖示或描述的特征可以用于另一實(shí)施例上，以產(chǎn)生又一實(shí)施例。因此，旨在本公開涵蓋屬于所附權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)的這樣的修改和變型。雖然出于圖示的目的，大體上將在用于陸基發(fā)電燃?xì)鉁u輪燃燒器的燃料噴嘴的背景下描述本公開的示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地意識(shí)到，本公開的實(shí)施例可以應(yīng)用于任何樣式或類型的用于渦輪機(jī)的燃燒器，并且，不限于用于陸基發(fā)電燃?xì)鉁u輪的燃燒器或燃燒系統(tǒng)，除非在權(quán)利要求中明確地?cái)⑹觥?/p>

現(xiàn)在參考附圖，圖1圖示示例性燃?xì)鉁u輪10的示意圖。燃?xì)鉁u輪10大體上包括：入口區(qū)段12；壓縮機(jī)14，其設(shè)置于入口區(qū)段12的下游；燃燒系統(tǒng)16，其包括設(shè)置于壓縮機(jī)14的下游的至少一個(gè)燃燒器18；渦輪20，其設(shè)置于燃燒器18的下游；以及排氣區(qū)段22，其設(shè)置于渦輪20的下游。另外，燃?xì)鉁u輪10可以包括將壓縮機(jī)14聯(lián)接至渦輪20的一個(gè)或更多個(gè)軸24。

在運(yùn)行期間，空氣26流動(dòng)穿過入口區(qū)段12且到壓縮機(jī)14中，在壓縮機(jī)14中，使空氣26逐漸地壓縮，因而將壓縮的空氣28提供給燃燒器18。來自燃料供應(yīng)32的燃料30噴射至燃燒器18中，與壓縮的空氣28的一部分混合，且焚燒以產(chǎn)生燃?xì)?4。燃?xì)?4從燃燒器18流動(dòng)至渦輪20中，其中，將能量(動(dòng)能和/或熱能)從燃?xì)?4傳遞至轉(zhuǎn)子葉片(未示出)，因而促使軸24旋轉(zhuǎn)。然后，機(jī)械旋轉(zhuǎn)能量可用于各種目的，諸如，以給壓縮機(jī)14供能且/或發(fā)電。然后，可以經(jīng)由排氣區(qū)段22而將退出渦輪20的燃?xì)?4從燃?xì)鉁u輪10排出。

如圖2中所示，燃燒器18可以至少部分地由諸如壓縮機(jī)排放殼的外殼36環(huán)繞。外殼36可以至少部分地限定高壓集氣室38，高壓集氣室38至少部分地環(huán)繞燃燒器18的各種構(gòu)件。高壓集氣室38可以與壓縮機(jī)16(圖1)流體連通，以便從壓縮機(jī)16接納壓縮的空氣28。端蓋40可聯(lián)接至外殼36。在特定的實(shí)施例中，外殼36和端蓋40可以至少部分地限定燃燒器18的頭端體積或部分42。在特定的實(shí)施例中，頭端部分42與高壓集氣室38和/或壓縮機(jī)14流體連通。一個(gè)或更多個(gè)襯套或?qū)Ч?4可以至少部分地限定用于使燃料空氣混合物燃燒的燃燒室或區(qū)46，且/或可以至少部分地限定穿過燃燒器的熱氣路徑48，熱氣路徑48用于將燃?xì)?4朝向至渦輪20的入口指引。

在各種實(shí)施例中，如圖2中所示，燃燒器18包括一個(gè)或更多個(gè)燃料噴嘴100，其聯(lián)接至端蓋40，并且，朝向燃燒室46延伸。燃燒器18的各種實(shí)施例可以包括不同數(shù)量和布置的燃料噴嘴100，并且，不限于任何特定的數(shù)量的燃料噴嘴，除非在權(quán)利要求中另有指定。例如，在特定的配置中，一個(gè)或更多個(gè)燃料噴嘴100可以包括圍繞中心燃料噴嘴環(huán)狀地布置的多個(gè)燃料噴嘴。

圖3示出了根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的具有僅氣體筒狀件102的示例性燃料噴嘴100。在至少一個(gè)實(shí)施例中，燃料噴嘴100包括：底部部分104；中心主體106，其具有環(huán)形或管形狀；外套筒或焚燒管108，其圍繞中心主體106的至少一部分沿周向延伸；以及多個(gè)轉(zhuǎn)向?qū)~110，其在中心主體106與外套筒108之間延伸。轉(zhuǎn)向?qū)~110設(shè)置于主預(yù)混合空氣通路112內(nèi)，主預(yù)混合空氣通路112限定于中心主體106與外套筒108之間。中心主體106可以由一個(gè)或更多個(gè)套筒或管114形成，這些套筒或管114沿著燃料噴嘴100的縱向軸線或軸向中心線與底部部分104同軸地對(duì)準(zhǔn)。

外套筒108的上游端部部分116可以至少部分地限定通向主預(yù)混合空氣通路112的入口118，并且，外套筒108的下游端部部分120可以至少部分地限定主預(yù)混合空氣通路112的出口122。在至少一個(gè)實(shí)施例中，入口118與燃燒器18的頭端42(圖2)流體連通。底部部分104可以經(jīng)由機(jī)械緊固件或通過其他連接器件而連接至端蓋40的內(nèi)表面。在特定的實(shí)施例中，底部部分104、中心主體106以及外套筒108沿著燃料噴嘴100的縱向軸線同軸地對(duì)準(zhǔn)。

在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)套筒124可以在底部部分104和/或中心主體106的至少一部分內(nèi)沿軸向延伸，并且，可以至少部分地環(huán)繞僅氣體筒狀件102的一部分。內(nèi)套筒124可以至少部分地限定燃料回路或通路126，燃料回路或通路126用于將燃料提供給沿著轉(zhuǎn)向?qū)~110中的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)置/限定的多個(gè)燃料口128。燃料回路126可以與限定于端蓋40中的一個(gè)或更多個(gè)燃料回路130流體連通。燃料口128與主預(yù)混合空氣通路112流體連通。在一個(gè)實(shí)施例中，燃料回路126可以至少部分地限定于僅氣體筒狀件102的一部分與內(nèi)套筒124之間。

在各種實(shí)施例中，末梢主體132設(shè)置于中心主體106的下游端部134處，且/或限定中心主體106的下游端部134。圖4提供了根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的末梢主體132的等距視圖。圖5提供了根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的包括中心主體106的一部分(包括末梢主體132和僅氣體筒狀件102的一部分)的燃料噴嘴100的一部分的透視橫截面圖。如圖4和圖5中所示，末梢主體132包括與下游側(cè)或表面138沿軸向隔開的上游側(cè)或表面136。末梢主體132限定開口140(圖4)，開口140延伸穿過上游表面136和下游表面138。如圖5中所示，開口140可以確定尺寸為允許僅氣體筒狀件102的燃料分配末梢142至少部分地延伸穿過其。

在各種實(shí)施例中，如圖4中所示，末梢主體132的內(nèi)表面144包括且/或限定圍繞開口140環(huán)狀地布置的多個(gè)狹槽、槽或通道146。在特定的實(shí)施例中，各通道146延伸穿過末梢主體132的上游表面136和下游表面138，并且，限定通過末梢主體132的相應(yīng)的流路。通道146可以具有任何橫截面形狀，并且，通道146的特定的橫截面形狀不限于特定的橫截面形狀，除非在權(quán)利要求中另有敘述。

通道146可以具有相同的橫截面形狀，或可以具有不同的橫截面形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖4和圖5中所示，通道146中的一個(gè)或更多個(gè)可以具有基本上“u”的橫截面形狀。其他橫截面形狀可以包括“c”或馬蹄鐵形狀，其中，各通道146的壁部越過垂直面而與筒狀件相遇或接合。在特定的實(shí)施例中，如圖5的虛線中所示，通道146中的一個(gè)或更多個(gè)可以相對(duì)于燃料噴嘴100的軸向中心線而成角度。在一個(gè)實(shí)施例中，通道146可以諸如以螺旋模式定向，以便于對(duì)流過通道146的空氣和/或燃料與空氣的混合物賦予有角度的渦流。在一個(gè)實(shí)施例中，通道146中的一個(gè)或更多個(gè)可定向成以便于將燃料空氣混合物流從軸向中心線朝向外套筒108沿徑向向外指引。在至少一個(gè)實(shí)施例中，末梢主體132可以包括且/或限定多個(gè)沿周向隔開的冷卻通路，如虛線147所指示的，這些冷卻通路圍繞通道146環(huán)狀地布置或從通道146沿徑向向外布置。冷卻通路147可以提供為用于穿過末梢主體132的上游表面136和下游表面138的流體連通。

圖6提供了根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的僅氣體筒狀件102的透視側(cè)視圖。在至少一個(gè)實(shí)施例中，如圖6中所示，僅氣體筒狀件102包括外管148。外管148可以包括聯(lián)接至底部凸緣152的第一端150和連接至燃料分配末梢142且/或至少部分地限定燃料分配末梢142的第二端154。如圖3中所示，底部凸緣152可以形成為連接至端蓋40的外表面，并且，外管148可以從底部凸緣152延伸穿過端蓋40。如圖3中所示，在安裝至燃料噴嘴100中時(shí)，僅氣體筒狀件102的外管148和中心主體106在它們之間至少部分地限定副預(yù)混合空氣通路156。

如圖3和圖5中所示，僅氣體筒狀件102進(jìn)一步包括內(nèi)管158，內(nèi)管158在外管148內(nèi)沿軸向延伸。外管148與內(nèi)管158沿徑向隔開，以便于將燃料通路160限定于它們之間。在特定的實(shí)施例中，內(nèi)管148在僅氣體筒狀件102內(nèi)限定空氣通路162。

圖7提供了根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的僅氣體筒狀件102的一部分(包括底部凸緣152的一部分和端蓋40的一部分)的放大橫截面?zhèn)纫晥D。如圖7中所示，底部凸緣152和/或端蓋40可以至少部分地限定燃料回路164，燃料回路164用于將氣體燃料提供給僅氣體筒狀件102的燃料通路160。在特定的實(shí)施例中，如圖6和圖7中所示，底部凸緣152可以限定多個(gè)沿周向隔開的孔口166，孔口166提供為用于燃料回路164與燃料通路160之間的流體連通。在特定的實(shí)施例中，底部凸緣152可以限定一個(gè)或更多個(gè)空氣回路，這些空氣回路用于將吹掃或冷卻介質(zhì)提供給僅氣體筒狀件102的空氣通路162。

在各種實(shí)施例中，如圖5和圖6中所示，燃料分配末梢142包括且/或限定圍繞燃料分配末梢142沿周向隔開的多個(gè)燃料口170。燃料口170提供為用于燃料通路160與通道146中的一個(gè)或更多個(gè)之間的流體連通。在一個(gè)實(shí)施例中，燃料分配末梢142的外表面172和末梢主體132的內(nèi)表面144在它們之間形成多個(gè)密封件，以便于至少部分地使各通道146與沿周向相鄰的通道146流體地隔離。

在各種實(shí)施例中，如圖5中所示，各燃料口170與一個(gè)對(duì)應(yīng)的通道146對(duì)準(zhǔn)且/或流體連通。在特定的實(shí)施例中，燃料口170中的一個(gè)或更多個(gè)可定向成以便于將氣體燃料流從燃料分配末梢142的外表面172沿與流過通道146的壓縮的空氣流基本上垂直的方向沿徑向向外指引至各相應(yīng)的通道146中。在特定的實(shí)施例中，燃料口170中的一個(gè)或更多個(gè)可以相對(duì)于燃料噴嘴100的軸向中心線而成角度。例如，燃料口170中的一個(gè)或更多個(gè)可以成角度至末梢主體132的上游表面136中或朝向末梢主體132的上游表面136而成角度。另外或在備選方案中，在特定的實(shí)施例中，燃料口170中的一個(gè)或更多個(gè)可以朝向末梢主體132的下游表面138而成角度。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6中所示，至少一個(gè)燃料口170相對(duì)于僅氣體筒狀件102的軸向中心線而從沿周向相鄰的燃料口170沿軸向偏移。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5和圖6中所示，燃料分配末梢142包括且/或限定至少一個(gè)孔口174，孔口174提供為用于從空氣通路162穿過燃料分配末梢142的流體連通?？卓?74大體上延伸穿過燃料分配末梢142的下游表面176。

圖8是根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3中所示的燃料噴嘴100的流程圖。圖9提供了如圖8中所示的燃料噴嘴100的一部分(包括中心主體106的一部分、末梢主體132以及僅氣體筒狀件102的一部分)的放大橫截面?zhèn)纫晥D。在燃料噴嘴100的預(yù)混合運(yùn)行期間，如圖8中示意地示出，壓縮的空氣的第一部分200，諸如來自壓縮機(jī)14(圖1)的壓縮的空氣28，進(jìn)入主預(yù)混合空氣通路112的入口118。轉(zhuǎn)向?qū)~110對(duì)壓縮的空氣的第一部分200賦予有角度的渦流。氣體燃料202流動(dòng)至底部部分104中，并且，導(dǎo)引至轉(zhuǎn)向?qū)~110，在該處，氣體燃料202經(jīng)由多個(gè)燃料口128而噴射至壓縮的空氣的第一部分200中，由此在轉(zhuǎn)向?qū)~110的下游產(chǎn)生主燃料空氣混合物。主燃料空氣混合物204經(jīng)由出口122而從外套筒108流動(dòng)至燃燒室或區(qū)46(圖2)中。

壓縮的空氣的第二部分206可以導(dǎo)引至副預(yù)混合空氣通路156中。在特定的實(shí)施例中，壓縮的空氣的第二部分206從主預(yù)混合空氣通路112穿過限定于中心主體106中且/或由中心主體106限定的一個(gè)或更多個(gè)通路或孔而導(dǎo)引至副預(yù)混合空氣通路156中。如圖8和圖9中所示，然后，壓縮的空氣的第二部分206導(dǎo)引至末梢主體132的通道146中的每一個(gè)中。氣體燃料208經(jīng)由孔口166而從燃料回路164(圖8)流動(dòng)且至僅氣體筒狀件102的燃料通路160中。

如圖9中所示，氣體燃料208經(jīng)由燃料口170而流動(dòng)至相應(yīng)的通道146中的每一個(gè)中。各相應(yīng)的通道146中的壓縮的空氣的第二部分206與氣體燃料208混合，以便于將副燃料空氣混合物210提供給燃燒室46。

在特定的實(shí)施例中，諸如壓縮的空氣的吹掃或冷卻介質(zhì)212流動(dòng)至空氣通路162中且流過空氣通路162。吹掃介質(zhì)212經(jīng)由孔口174或多個(gè)孔口174而退出空氣通路162，從而使僅氣體筒狀件102的燃料分配末梢142的下游表面冷卻。在特定的實(shí)施例中，壓縮的空氣的第二部分206的一部分可以導(dǎo)引通過冷卻通路147(圖5)，從而給末梢主體132的下游表面138提供冷卻。

燃料噴嘴100，特別地，如本文中所描述的僅氣體筒狀件102提供優(yōu)于現(xiàn)有的雙燃料類型的燃料噴嘴100的各種技術(shù)效益。僅氣體筒狀件102以預(yù)混合的燃料噴射設(shè)計(jì)取代現(xiàn)有的空筒狀件或僅吹掃空氣的筒狀件。如本文中所描述的僅氣體筒狀件102使空氣206與氣體燃料208預(yù)混合，由此改進(jìn)排放物輸出而不犧牲耐久性。另外，由僅氣體筒狀件102提供的單獨(dú)的燃料/空氣預(yù)混合可以通過降低貧油熄火的趨勢(shì)和減少也被稱為動(dòng)態(tài)的燃燒熱聲不穩(wěn)定性來提高火焰穩(wěn)定性且改進(jìn)可操作性。維持末梢主體132的充足的冷卻的如本文中所描述的僅氣體筒狀件102可以按最小的改變改造成現(xiàn)有的燃燒器，并且，兼容雙燃料應(yīng)用，因?yàn)椋梢詫H氣體筒狀件102去除且用液體筒狀件取代。

本書面描述使用了實(shí)例來公開本發(fā)明(包括最佳模式)，且還使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類其它實(shí)施例包括并非不同于權(quán)利要求的書面語言的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的書面語言無實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則此類其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。