專利名稱：用于兩股流體的切向入口噴嘴的錐形中心體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低含量NOx預(yù)混燃料噴嘴，尤其涉及用于該噴嘴的中心本體。
氮氧化物(后面稱作NOx)是高溫燃燒的產(chǎn)物。因NOx是種臭名昭著的污染物質(zhì)，所以產(chǎn)生NOx的燃燒裝置對(duì)于排污的標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格。所以目前正使力于減少燃燒裝置中一氧化氮的形成。
一種解決方案為預(yù)先將燃料與過量的空氣混合，以便在通過在局部用高含量的空氣進(jìn)行燃燒，從而產(chǎn)生相對(duì)低的燃燒溫度，并因此使產(chǎn)生的NOx達(dá)到最少。采用該方案的燃料噴嘴已在專利號(hào)為US5307634的美國專利中公開，它描述了一種帶錐形中心本體的渦形旋流器。該種型式的燃料噴嘴即為切向入口燃料噴嘴，它由兩個(gè)連接在兩個(gè)端板上的偏置圓柱形弧面渦殼構(gòu)成。燃燒空氣通過兩個(gè)由偏置渦殼構(gòu)成的近似為矩形的槽進(jìn)入旋流器，經(jīng)過一塊端板中的燃燒器入口部分，進(jìn)入燃燒器。呈直線形排列的泄流孔置于與內(nèi)部后緣相對(duì)的外渦殼上，它將燃料從集流腔射人到每個(gè)入口槽的氣流中，以在排人燃燒器之前形成燃料和空氣的混合物。
切向入口型預(yù)混燃料噴嘴相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的燃料噴嘴可排出較低含量的NOx。但是對(duì)于如上述專利所公開的燃料噴嘴，當(dāng)將其用于氣體透平機(jī)時(shí)，它的使用壽命極短，部分原因?yàn)榛鹧娼佑|到了噴嘴中心本體。結(jié)果導(dǎo)致這種切向入口燃料噴嘴不能適應(yīng)工業(yè)效用的氣體渦流發(fā)動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)需要一種用于切向入口燃料噴嘴的中心本體，當(dāng)將該噴嘴用于氣體透平機(jī)中時(shí)，其使用壽命相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有本質(zhì)的提高。
由此本發(fā)明的目的是提供一種用于低含量NOx的燃料噴嘴的中心本體，當(dāng)將該噴嘴用于氣體透平機(jī)時(shí)，該中心本體的使用壽命相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)將有本質(zhì)的提高。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于切向入口燃料噴嘴的中心本體，該噴嘴可大大減小火焰接觸其中心本體的可能性。
為此，本發(fā)明的中心本體具有縱軸和徑向外表面，該徑向外表面包括截錐體部分，該截錐體部分由與縱軸共軸并朝向截錐體底部擴(kuò)大的截錐體外表面形成；和與截錐體部分成整體的，最好由圓盤經(jīng)旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的外表面形成的彎曲部分，該圓盤與截錐體部分正切，并且其圓心相對(duì)縱軸位于截錐體部分徑向之外。中心本體還具有至少貫穿有一個(gè)供氣孔的底座和內(nèi)部通道。截錐體部分朝向內(nèi)部通道的排氣孔變小，并終止于排氣孔所在的平面。燃料噴管與縱軸共軸并貫穿底座，終止于內(nèi)部通道中，它將燃料混于中心本體的氣流中。


圖1是本發(fā)明的中心本體的縱橫截面圖；圖2是沿圖1中的2-2線的橫截面圖；圖3是沿圖2中的3-3線的本發(fā)明中心本體的縱橫截面圖。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的中心本體10具有含至少一個(gè)，最好若干個(gè)沿中心本體10延伸的供氣孔14，16的底座12，該底座12垂直于中心本體10的縱軸18。中心本體10還具有與縱軸18共軸的內(nèi)部通道20。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部通道20包括帶有第一端24和第二端26的第一圓柱形通道22和比第一圓柱形通道22的直徑大的第二圓柱形通道28，該通道28同樣帶有第一端30和第二端32。第二圓柱形通道28通過圓錐形通道34與第一圓柱形通道22連通，該圓錐形通道34具有與第一圓柱形通道22直徑相等的第一端36和與第二圓柱形通道28直徑相等的第二端38。每個(gè)通道22，28，34都與縱軸18共軸，圓錐形通道34的第一端36與第一圓柱形通道22的第二端26成為整體，同時(shí)圓錐形通道34的第二端38與第二圓柱形通道28的第一端30成為整體。第一圓柱形通道22包含有與縱軸18共軸的圓形排氣孔40，該排氣孔40位于第一圓柱形通道22的第一端24上。
中心本體10的徑向外表面42包括截錐體部分44和與截錐體部分成整體的弧形部分46，該截錐體部分44由與縱軸18共軸的截錐體外表面構(gòu)成，并朝向底座12擴(kuò)大，該弧形部分46最好由與截錐體部分44相切的圓盤旋轉(zhuǎn)形成的表面部分構(gòu)成，其圓心相對(duì)于縱軸18位于截錐體部分44徑向之外。在優(yōu)選實(shí)施例中，截錐體部分44終止于排氣孔40所在的平面，截錐體部分44的底端(不要與中心本體底座12混淆)直徑比其頂端的直徑大2.65倍，截錐體部分44的高度48(從截錐體部分44底端所在平面到其頂端所在平面間的距離)約為截錐體部分44底端直徑的1.90倍。當(dāng)用于切向入口噴嘴時(shí)，位于底座12和截錐體部分44之間的弧形部分46具有光滑的水平延伸面，以引導(dǎo)燃燒空氣進(jìn)入鄰接于底座12的切向入口噴嘴10。從中心本體10的徑向外表面42沿徑向向內(nèi)設(shè)有內(nèi)部通道20，截錐體部分44與縱軸18共軸，中心本體10與底座12連接，以使截錐體部分44朝向第一圓柱形通道22的排氣孔40變小并終止于該圓柱形通道。
如圖2所示，截錐體部分44的底部安入圓盤50中，該圓盤50的圓心52位于縱軸18上。本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚，因?yàn)榍邢蛉肟谌剂蠂娮斓幕旌蠀^(qū)截面不是圓面，所以必須切除一部分彎曲部分46以與其相配。在弧形部分46上設(shè)有斜面部分54，56，在此處弧形部分46延伸到切向入口噴嘴的每個(gè)輸入槽，該部分由機(jī)械加工以形成翼形斜面54、56，該斜面引導(dǎo)進(jìn)入輸入槽的空氣遠(yuǎn)離底座12而到達(dá)弧形部分46處。
參照?qǐng)D3，在中心本體10中介于底座12和第二圓柱形通道28的第二端32之間設(shè)有內(nèi)腔體58，該第二圓柱形通道28終止于腔體58。底座中12的供氣孔14，16與腔體58連通，而腔體58又通過第二圓柱形通道28的第二端32與內(nèi)部通道20連通。旋流器60，最好是現(xiàn)有技術(shù)中的徑向內(nèi)流式，與縱軸18共軸，并置于緊靠第二圓柱形通道28的第二端32的腔體58中，從而內(nèi)部通道20可通過旋流器60與腔體58連通。
同樣與縱軸18共軸的燃料噴管62穿過底座12，腔體58和旋流器60延伸進(jìn)入內(nèi)部通道20的第二圓柱形通道28中。第二圓柱形通道28的較大直徑容納燃料噴槍62的橫截面積，以使第二圓柱形通道28中的流通面積正好與第一圓柱形通道22的流通面積相等。在燃料噴管62內(nèi)設(shè)有內(nèi)部通道64，置于燃料噴管62中的燃料噴孔66為使內(nèi)部通道64與內(nèi)部通道20連通提供了通路。
對(duì)本發(fā)明的中心本體10的檢測實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)用于氣體透平機(jī)時(shí)，通過減小火焰與中心本體10的接觸，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)可大大增加中心本體10的使用壽命。其次，本發(fā)明解決了阻礙切向入口噴嘴廣泛應(yīng)用于氣體透平機(jī)的問題。
雖然上面已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但應(yīng)理解在不偏離本發(fā)明構(gòu)思的條件下可在形式或細(xì)節(jié)上由本領(lǐng)域所屬普通技術(shù)人員進(jìn)行各種修改和變換。本發(fā)明不僅限于優(yōu)選實(shí)施例，并且本發(fā)明公開的整體的內(nèi)容都將在下面的權(quán)利要求的保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于切向入口噴嘴的中心體，它包括縱軸，中心本體底座，該中心本體底座至少具有一個(gè)貫穿其中的供氣孔，徑向外表面，該徑向外表面包括由與縱軸共軸并朝向截錐體底部擴(kuò)大的截錐體外表面形成的截錐體部分，和與截錐體部分成整體的，最好由圓盤經(jīng)旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的外表面形成的弧形部分，該圓盤與截錐體部分正切，并且其圓心相對(duì)縱軸位于截錐體部分徑向之外。與縱軸共軸的內(nèi)部通道，該內(nèi)部通道包括第一圓柱形通道、第二圓柱形通道和圓錐形通道，每個(gè)通道具有第一和第二端，所述第二圓柱形通道的直徑比所述第一圓柱形通道的直徑大，所述第二圓柱形通道通過所述圓錐形通道與所述第一圓柱形通道連通，所述圓錐形通道的第一端與所述第一圓柱形通道的第二端成為整體，所述圓錐形通道的第二端與所述第二圓柱形通道的第一端成為整體，所述圓錐形通道第一末端的直徑與第一圓柱形通道的相等，所述圓錐形通道第二端的直徑與第二圓柱形通道的相等，每個(gè)所述通道都與所述縱軸共軸，所述第一圓柱形通道包括與所述縱軸共軸的圓形排氣孔，該排氣孔位于所述第一圓柱形通道的第一端上，介于所述中心本體底座和所述第二圓柱形通道的第二端之間的內(nèi)腔體，所述供氣孔通過所述腔體與所述第二圓柱形通道連通，與縱軸共軸的，置于緊靠第二圓柱形通道第二端的腔體中的旋流器，與縱軸共軸的，穿過所述中心本體底座，內(nèi)腔體和旋流器，終止于所述第二圓柱形通道的燃料噴管。
全文摘要
一種用于切向入口噴嘴的中心體,它包括縱軸和徑向外表面,該徑向外表面包括由與縱軸共軸并朝向截錐體底部擴(kuò)大的截錐體外表面形成的截錐體部分,和與截錐體部分成整體的,最好由圓盤經(jīng)旋轉(zhuǎn)而構(gòu)成的外表面形成的彎曲部分,該圓盤與截錐體部分正切,并且其圓心相對(duì)縱軸位于截錐體部分徑向之外。中心本體還包括有底座和內(nèi)部通道,該底座至少具有一個(gè)貫穿其中的供氣孔。該截錐體部分朝向內(nèi)通道的排氣孔變小并終止于排氣孔所在的平面。燃料噴管與縱軸共軸并貫穿底座,并終止于內(nèi)部通道中,它將燃燒混于中心體的流動(dòng)空氣中。
文檔編號(hào)F23D14/02GK1188208SQ9712084
公開日1998年7月22日 申請(qǐng)日期1997年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月19日
發(fā)明者S·K·克拉梅爾, P·F·豪克 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司