專利名稱：交叉流導葉的制作方法
技術領域：
本申請一般地涉及燃氣渦輪發(fā)動機，且更具體地，涉及減少駐焰(flame holding) 和壓力下降的交叉流旋流噴嘴(swozzle)導葉。
背景技術：
當流體的流離開孔以與流過該孔的相交的流體的流互相作用時，出現(xiàn)交叉流中的 射流(jet in cross flow)。交叉流中的射流集中在例如燃氣渦輪機燃燒器、燃料噴射器以 及煙囪中的污染控制器的多種應用中。交叉流中的射流典型地在引入交叉流的位置的下游 產生回流區(qū)域。該回流區(qū)域典型地具有降低的流動速度，取決于流的構造，該降低的流動速 度可導致多種有害的效果。更具體地，位于渦輪機旋流噴嘴導葉的交叉流中的射流后的回流區(qū)域可保持空氣 燃料混合物。由于燃燒器中的高溫，火焰可回閃(flashback)并且試圖保持在低速度區(qū)域 中。另外，局部火星可點燃困在回流區(qū)域中的空氣燃料混合物。該回流區(qū)域因而協(xié)助駐留 火焰。在例如氫氣(H2)的具有高BTU的燃料的情況下，因為更高的火焰速度，該問題可更 突出。同樣地，對于例如BR；(高爐氣)的低BTU燃料，該回流區(qū)域可因為高的體積流率而 形成。因而特別是在交叉流中的射流的設計中，存在對于改進的旋流噴嘴導葉噴口的需 要。該改進的設計應該減少駐焰和穿過其中的壓力下降，以便改善整體系統(tǒng)性能和效率。

發(fā)明內容
本申請因而提供用于渦輪機的交叉流導葉。該交叉流導葉可包括位于其中的若干 噴口和位于其中一個或多個噴口內以便在噴口中形成若干燃料槽(fuel slot)的分隔件。本申請還提供用于燃氣渦輪機的交叉流系統(tǒng)。該交叉流系統(tǒng)可包括導葉、流過 導葉的第一流、位于導葉上的噴口、離開噴口并且與第一流相交的第二流、位于噴口內以 便分開第二流的分隔件以及定位在噴口附近以便引導第一流的燃料幕槽(fuel curtain slot)ο本申請還提供用于燃氣渦輪機的交叉流旋流噴嘴導葉。該交叉流旋流噴嘴導葉可 包括位于其中的若干噴口、位于一個或多個噴口內以便在噴口中形成若干燃料槽的分隔件 以及位于一個或多個噴口附近的燃料幕槽。當聯(lián)系若干附圖和所附權利要求書時，在查看以下具體實施方式
后，本領域普通 技術人員將清楚本申請的這些和其它特征。


圖1是燃氣渦輪發(fā)動機的示意性視圖。圖2是燃燒器旋流噴嘴的透視圖。圖3是在本文中所述的旋流噴嘴導葉的一部分的透視圖。
圖4是在本文中所述的旋流噴嘴導葉噴口的一個備選實施例的平面圖。圖5是在本文中所述的旋流噴嘴導葉噴口的一個備選實施例的平面圖。圖6是在本文中所述的旋流噴嘴導葉噴口的一個備選實施例的平面圖。部件列表10燃氣渦輪發(fā)動機20壓縮機30燃燒器40 渦輪50外部負載100燃燒器旋流噴嘴110旋流噴嘴導葉120 前緣130 第一表面135 第二表面140交叉流噴口150 第一流160 第二流170燃料室200旋流噴嘴導葉210 前緣220 第一表面225 第二表面230交叉流噴口235流區(qū)域240分隔件250燃料槽260燃料幕槽300交叉流噴口310分隔件350交叉流噴口360分隔件400交叉流噴口410分隔件420 特型(contoured)燃料槽
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，貫穿該若干附圖，在其中相似標號代表相似元件，圖1顯示了燃氣渦輪發(fā)動機10的示意性視圖。如已知的，該燃氣渦輪發(fā)動機10可包括用來壓縮空氣的引 入流的壓縮機20。壓縮機20將壓縮的空氣的流輸送到燃燒器30。燃燒器30將壓縮的空氣的流與壓縮的燃料的流混合并且點燃該混合物。(盡管僅顯示了單個燃燒器30，但該燃 氣渦輪發(fā)動機10可包括任何數量的燃燒器30。)該熱的燃燒氣體又被輸送到渦輪40。熱 的燃燒氣體驅動渦輪40，以便產生機械功。在渦輪40中產生的機械功驅動壓縮機20和例 如發(fā)電機等的外部負載50。燃氣渦輪發(fā)動機10可使用天然氣、各種類型的合成氣以及其它 類型的燃料。該燃氣渦輪發(fā)動機10可具有其它構造并且可使用其它類型的構件。在本文 中可一起使用多個燃氣渦輪發(fā)動機10、其它類型的渦輪機以及其它類型的發(fā)電設備。圖2顯示了可與如上所述或另外的燃燒器30使用的燃燒器旋流噴嘴100。該燃 燒器旋流噴嘴100包括若干旋流噴嘴導葉110。各旋流噴嘴導葉110具有前緣120、第一表 面130以及第二表面135。第一表面130可具有位于其中的至少一個交叉流噴口 140。類 似地，第二表面135可具有位于其中的至少一個交叉流噴口 140。在燃燒過程期間，壓縮空 氣的第一流150到達旋流噴嘴導葉110的前緣120并且流過表面130、135。燃燒器燃料的 第二流160由燃料室170提供并且以對第一流150的相交角度從交叉流噴口 140排出。該 旋流噴嘴導葉110在交叉流噴口 140下游處可彎曲或可不彎曲成直至大約90度(90° )的 輪廓，以便混合并且旋轉兩個流150、160的組合。第二流160可以是例如汽油、天然氣、丙烷、柴油、煤油、E85(85%乙醇和15%汽 油)、生物柴油、沼氣或用于燃燒的任何其它燃料的可燃燃料的射流。第二流160還可以是 氣體或液體物質或它們的結合的任何其它的流。如上所述，第一流可以是壓縮的空氣流或 任何其它類型的流。盡管交叉流噴口 140顯示為通常圓形，但該噴口 140可以是卵形、多邊 形、曲線形或任何其它形狀或它們的組合。圖3顯示了如本文中所述的旋流噴嘴導葉200。與如上所述類似，該旋流噴嘴導葉 200包括前緣210、第一表面220以及第二表面225。該旋流噴嘴導葉200還包括若干交叉 流噴口 230。在交叉流噴口 230之后可形成回流區(qū)域235。該回流區(qū)域235可在尺寸、形狀 和密集度方面變化。在該示例中，至少其中一個交叉流噴口 230可包括位于其中的分隔件240。分隔件 240對分該交叉流噴口 230，并且在噴口 230中形成兩個燃料槽250。分隔件240和燃料槽 250可采用任何希望的尺寸和形狀。其中一個或多個交叉流噴口 230還可具有位于其附近 的一個或多個燃料幕槽260。盡管該燃料幕槽260顯示成稍微彎曲且成角度，但在此處可使 用任何尺寸、形狀或定向。該燃料幕槽260可與在共同擁有的序列號No. 12/262, 358的美 國專利中顯示的燃料幕槽和類似結構相似。交叉流噴口 230附近的燃料幕槽260的使用可起流幕(flow curtain)的作用，以 通過使空氣流的一部分改向進入尾流區(qū)而最小化在噴口 230之后的回流區(qū)域235。該改向 幫助減輕在此類交叉流中的射流情形中的駐焰。燃料槽250的尺寸可設置成在其間具有由 分隔件240產生的足夠間隙，以便允許空氣通過并且沖走已形成在噴口 230之后的尾流。由 分隔件240形成的噴口 230的分叉因而可幫助進一步減小在噴口 230之后的回流區(qū)域235， 而同時增強燃料空氣混合并且提供更低的壓力下降。該交叉流噴口 230因而提供更好的燃料空氣混合，以便提供駐焰的低風險，并且 因此提供更好的燃料適應性。同樣地通過為燃料的流提供更大的區(qū)域，可減少穿過噴口 230 的壓力下降。另外，更低的壓力下降因而可允許更小的燃料壓縮機。該交叉流噴口 230沒 有對于流的硬阻塞，以便提供改善的結構完整性。噴口 230還可輕易地制造以及在現(xiàn)有機架上翻新。
圖4顯示了另一個實施例交叉流噴口 300。在該示例中，噴口 300包括沿下游方向 在寬度上擴大的分隔件310。該分隔件310因而增加了中央空氣流的尺寸，以便減少在噴口 300之后的尾流。該分隔件310可具有任何希望的尺寸、形狀或構造。圖5顯示了另一個實施例交叉流噴口 350。在該示例中，交叉流噴口 350包括若干 分隔件360。若干分隔件360的使用提供了穿過噴口 350的多個空氣通路。該分隔件360 可具有任何希望的尺寸、形狀或構造?？墒褂萌魏螖盗康姆指艏?60。圖6顯示了另一個實施例交叉流噴口 400。在該示例中，交叉流噴口 400包括分隔 件410和若干特型的燃料槽420。該特型的燃料槽420可與燃料幕槽260使用，以便引導穿 過其中的空氣流。分隔件410和槽420可具有任何所需的尺寸、形狀或構造。應該清楚的是前述僅涉及本申請的某些實施例，在本文中，可由本領域普通技術 人員做出大量的改造和改型，而不脫離由所附權利要求書和它們的等同物限定的本發(fā)明的 大體精神和范圍。
權利要求
一種用于渦輪機(10)的交叉流導葉(200)，包括多個噴口(230)，其位于所述導葉(200)中；以及分隔件(240)，其位于其中一個或多個所述多個噴口(230)內，以便在噴口(230)中形成多個燃料槽(250)。
2.根據權利要求1所述的交叉流導葉(200)，其特征在于，所述導葉(200)包括旋流噴 嘴導葉(200)。
3.根據權利要求1所述的交叉流導葉(200)，其特征在于，所述導葉(200)還包括位于 其中一個或多個所述多個噴口(230)附近的燃料幕槽(260)。
4.根據權利要求3所述的交叉流導葉(200)，其特征在于，所述燃料幕槽(260)包括多 個燃料幕槽(260)。
5.根據權利要求1所述的交叉流導葉(200)，其特征在于，所述分隔件(240)包括多個 分隔件(240)。
6.根據權利要求1所述的交叉流導葉(200)，其特征在于，所述分隔件(240)包括在下 游側上擴大的寬度。
7.根據權利要求1所述的交叉流導葉(200)，其特征在于，所述多個燃料槽(250)包括 特型形狀。
全文摘要
本申請涉及交叉流導葉，具體而言，涉及提供用于渦輪機(10)的交叉流導葉(200)。交叉流導葉(200)可包括位于其中的若干噴口(230)和位于其中一個或多個噴口(230)內的分隔件(240)，以便在噴口中形成若干燃料槽(250)。
文檔編號F01D9/02GK101886554SQ20101018552
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權日2009年5月14日
發(fā)明者M·巴蒂娜, R·辛赫 申請人:通用電氣公司