專利名稱：延遲貧噴射噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)的主題涉及一種具有預(yù)混噴射器的燃燒器。
背景技術(shù)：
在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)且尤其是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，諸如氣體和壓縮空氣的燃料供給至燃燒器，在其中發(fā)生燃燒。由這種燃燒所產(chǎn)生的高溫流體然后引導(dǎo)穿過(guò)過(guò)渡件且進(jìn)入渦輪中以便產(chǎn)生功率和/或發(fā)電。通常，壓縮空氣從壓縮機(jī)進(jìn)給至燃燒器，并向上游朝向在其中與其它燃料相混合的頭端傳送。當(dāng)燃料/空氣混合物燃燒時(shí)，產(chǎn)生諸如一氧化二氮(NOx)的一些污染物。由于通常并不希望產(chǎn)生NOx，故近來(lái)已嘗試減少NOx的產(chǎn)生和排放。在一些情況下，這些嘗試集中于促進(jìn)空氣和燃料更為完全地混合。在這些和/或其它情況下，還可采用延遲貧噴射(late lean injection，LLI)。LLI的目的在于通過(guò)減少燃料和空氣在燃燒器內(nèi)的停留時(shí)間來(lái)減少NOx的形成。 這通過(guò)將一部分燃料和空氣在主燃燒區(qū)下游的軸向位置處噴射到燃燒器中來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣， LLI燃料和空氣進(jìn)行燃燒，但不會(huì)如它們以其它方式那樣遠(yuǎn)地傳送穿過(guò)燃燒器。因此，只要發(fā)生燃料和空氣的充分混合，則LLI燃料和空氣通常便不會(huì)形成如以其它方式產(chǎn)生的那樣多的NOx。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種燃料噴射器，該燃料噴射器包括外部本體；會(huì)聚管狀本體，其包括會(huì)聚區(qū)段，在其中限定會(huì)聚環(huán)形通道，且設(shè)置在外部本體內(nèi)以在外部本體的內(nèi)表面與會(huì)聚管狀本體的外表面之間限定外部環(huán)形通道，這些環(huán)形通道分別在其相應(yīng)的入口處接收流體，以便引導(dǎo)流體朝其相應(yīng)的出口流動(dòng)；以及燃料管線(line)，其用以相對(duì)于會(huì)聚管狀本體的圓周曲線(曲率，curvature)沿大致相切的方向至少穿過(guò)會(huì)聚管狀本體在會(huì)聚區(qū)段處將流體輸送至?xí)郗h(huán)形通道。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種燃料噴射器，該燃料噴射器包括外部本體；具有類似于或長(zhǎng)于外部本體的長(zhǎng)度的會(huì)聚管狀本體，該會(huì)聚管狀本體包括會(huì)聚區(qū)段，在其中限定會(huì)聚環(huán)形通道，且設(shè)置在外部本體內(nèi)以在外部本體的內(nèi)表面與會(huì)聚管狀本體的外表面之間限定外部環(huán)形通道，這些環(huán)形通道分別在其相應(yīng)的入口處接收流體，以便引導(dǎo)流體朝其相應(yīng)的出口流動(dòng)；以及燃料管線，其用以相對(duì)于會(huì)聚管狀本體的圓周曲線沿大致相切的方向至少穿過(guò)會(huì)聚管狀本體在會(huì)聚區(qū)段處將燃料輸送至?xí)郗h(huán)形通道。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種延遲貧噴射(LLI)燃燒器，該延遲貧噴射燃燒器包括限定通道的襯套，主流從上游區(qū)段沿該通道行進(jìn)，產(chǎn)生主流的燃燒發(fā)生在該上游區(qū)段；以及聯(lián)接到上游區(qū)段下游的襯套上的燃料噴射器。該燃料噴射器包括外部本體；會(huì)聚管狀本體，其包括會(huì)聚區(qū)段，在其中限定會(huì)聚環(huán)形通道，且設(shè)置在外部本體內(nèi)以在外部本體的內(nèi)表面與會(huì)聚管狀本體的外表面之間限定外部環(huán)形通道，這些環(huán)形通道分別在其相應(yīng)
3的入口處接收流體，以便引導(dǎo)流體朝其相應(yīng)的出口流動(dòng)，這些出口分別設(shè)置在襯套內(nèi)；以及燃料管線，其用以相對(duì)于會(huì)聚管狀本體的圓周曲線沿大致相切的方向至少穿過(guò)會(huì)聚管狀本體在會(huì)聚區(qū)段處將流體輸送至?xí)郗h(huán)形通道。通過(guò)結(jié)合附圖的如下描述，這些及其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更為明顯。


在權(quán)利要求中具體地指出且明確地主張了視作為本發(fā)明的主題。通過(guò)結(jié)合附圖的如下詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在附圖中圖1為燃料噴射器的透視圖；圖2為根據(jù)另一實(shí)施例的燃料噴射器的透視圖；以及圖3為沿圖1或圖2的燃料噴射器的軸線的視圖。本詳細(xì)說(shuō)明通過(guò)舉例的方式，參照附圖闡述了本發(fā)明的實(shí)施例以及優(yōu)點(diǎn)和特征。零件清單10燃料噴射器20燃燒器襯層21 內(nèi)部25上游區(qū)段30外部本體31內(nèi)部環(huán)形表面32外部環(huán)形表面40會(huì)聚管狀本體41內(nèi)部環(huán)形表面42外部環(huán)形表面50會(huì)聚環(huán)形通道60外部環(huán)形通道70 流體81，80 入口91，90 出口100燃料管線101 燃料102 末端110，111，112單獨(dú)的燃料管線401會(huì)聚區(qū)段
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1至圖3，為了提高燃燒器內(nèi)或更具體而言是在延遲貧噴射(LLI)燃燒器內(nèi)燃料與空氣混合的程度，提供了一種燃料噴射器10，其流體地聯(lián)接到燃燒器襯層20上。燃燒器襯層20形成為限定內(nèi)部21，主流體流從上游區(qū)段25沿內(nèi)部21行進(jìn)，在LLI燃燒器的情況下，上游區(qū)段25可為燃燒區(qū)。
燃料噴射器10包括具有內(nèi)部環(huán)形表面31和外部環(huán)形表面32的外部本體30、具有內(nèi)部環(huán)形表面41和外部環(huán)形表面42的會(huì)聚管狀本體40，以及燃料管線100。會(huì)聚管狀本體40包括會(huì)聚區(qū)段401，該會(huì)聚區(qū)段401具有從其第一端至其第二端減小的截面面積，且其形成為在其中限定會(huì)聚環(huán)形通道50。會(huì)聚管狀本體40設(shè)置在外部本體30內(nèi)，且因此，會(huì)聚管狀本體40和外部本體30共同地在外部本體30的內(nèi)表面31與會(huì)聚管狀本體40的外表面42之間限定外部環(huán)形通道60。會(huì)聚環(huán)形通道50和外部環(huán)形通道60兩者都在其相應(yīng)的入口 81和80處接收流體 70，如從壓縮機(jī)獲取的壓縮空氣，以便引導(dǎo)該流體70朝其相應(yīng)的出口 91和90流動(dòng)。入口 81和80可彼此大致共面，或以其它方式相對(duì)于穿過(guò)燃燒器襯套20的主流設(shè)置在大致類似的徑向位置處。外部環(huán)形通道60的出口 90穿透燃燒器襯套20至進(jìn)入主流中的預(yù)定深度。會(huì)聚環(huán)形通道50的出口 91穿透燃燒器襯套20至至少上述出口 90的進(jìn)入主流中的預(yù)定深度。 在一些情況下，出口 91甚至穿過(guò)燃燒器襯套20進(jìn)一步延伸進(jìn)入主流中。即是說(shuō)，會(huì)聚管狀本體40可具有長(zhǎng)度L1,該長(zhǎng)度L1類似于或長(zhǎng)于外部環(huán)形本體30的長(zhǎng)度L2。燃料管線100將燃料101如天然氣、合成氣體和油中的一種或多種，至少穿過(guò)會(huì)聚管狀本體40在會(huì)聚區(qū)段401處輸送至?xí)郗h(huán)形通道50。燃料101沿如圖3中所示的相對(duì)于會(huì)聚管狀本體40的圓周曲線大致相切的方向輸送。通過(guò)沿大致相切的方向輸送，燃料 101和流體70彼此相混合。這種混合至少部分地是由于燃料101與流體70之間所產(chǎn)生的剪切力而引起，這導(dǎo)致燃料101和流體70在會(huì)聚環(huán)形通道50內(nèi)的氣旋流動(dòng)(或旋流)。該氣旋流動(dòng)的壓力通過(guò)會(huì)聚管狀本體40的會(huì)聚而得到保持。在會(huì)聚環(huán)形通道50長(zhǎng)于外部環(huán)形通道60的情況下，與從外部環(huán)形通道60在相對(duì)較高的徑向位置處噴射流體70相比，流體70和燃料101的混合物可在燃燒器襯套20的相對(duì)較低的徑向位置處噴射到主流中。因此，從外部環(huán)形通道60噴射的流體70可用作介于流體70/燃料101混合物與燃料噴射器10下游的燃燒器襯套20的內(nèi)表面之間的阻隔層。 該阻隔層可保護(hù)燃燒器襯套20的內(nèi)表面免受高溫流體，且在一些情況下可向下游延伸到設(shè)置成與燃燒器襯套20成流體連通的過(guò)渡件(TP)中。燃料管線100的末端102可與會(huì)聚管狀本體40的內(nèi)表面41共面，使得內(nèi)表面41 即使在末端102處也大致平滑。大致相切的方向可相對(duì)于穿過(guò)會(huì)聚環(huán)形通道50和外部環(huán)形通道60的流體流的主方向橫向地定向。在一些實(shí)施例中，大致相切的方向定向?yàn)橄鄬?duì)于穿過(guò)會(huì)聚環(huán)形通道50和外部環(huán)形通道60的流體流的主方向大致垂直。在其它實(shí)施例中，燃料管線100可定向?yàn)槭沟萌剂?01相對(duì)于穿過(guò)會(huì)聚環(huán)形通道50和外部環(huán)形通道60的流體流的主方向傾斜或斜向地進(jìn)入會(huì)聚環(huán)形通道50。燃料管線100可由從外部本體30的外部延伸穿過(guò)外部環(huán)形通道60并穿過(guò)會(huì)聚管狀本體40的管路形成，且可包括多條單獨(dú)的燃料管線110，111和112。這些單獨(dú)燃料管線的數(shù)目可為兩條、三條或更多，其中各條均以恒定或不規(guī)則的間距隔開(kāi)。單獨(dú)的燃料管線 110，111和112相對(duì)于彼此橫向地定向，且可為共面或交錯(cuò)的。單獨(dú)的燃料管線110，111和 1112還可為大致直的，且與燃料輸送至?xí)郗h(huán)形通道50的方向大體一致。盡管僅結(jié)合了有限數(shù)量的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)容易理解，本發(fā)明并不限于這些公開(kāi)的實(shí)施例。確切而言，本發(fā)明可進(jìn)行修改，以結(jié)合任意數(shù)目的此前并未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相匹配的變型、備選方案、替換方案或等效布置。此外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的多種實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方面可僅包括所述實(shí)施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)視作為由以上描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍來(lái)限制。
權(quán)利要求
1.一種燃料噴射器(10)，包括外部本體(30)；會(huì)聚管狀本體(40)，其包括會(huì)聚區(qū)段001)，在其中限定會(huì)聚環(huán)形通道(50)，且設(shè)置在所述外部本體(30)內(nèi)以在所述外部本體(30)的內(nèi)表面與所述會(huì)聚管狀本體GO)的外表面之間限定外部環(huán)形通道(60)，所述環(huán)形通道(50，60)分別在其相應(yīng)的入口處接收流體 (70)，以便引導(dǎo)流體朝其相應(yīng)的出口流動(dòng)；以及燃料管線(100)，其用以相對(duì)于所述會(huì)聚管狀本體00)的圓周曲線沿大致相切的方向，至少穿過(guò)所述會(huì)聚管狀本體GO)在所述會(huì)聚區(qū)段(401)處將燃料(101)輸送至所述會(huì)聚環(huán)形通道(50)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述流體(70)包括壓縮空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述燃料(101)包括天然氣、 合成氣體以及油中的至少一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述燃料(101)和所述流體 (70)在所述會(huì)聚環(huán)形通道(50)內(nèi)形成氣旋式流動(dòng)混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述燃料管線(100)的末端 (102)與所述會(huì)聚管狀本體GO)的內(nèi)表面Gl)共面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述大致相切的方向相對(duì)于穿過(guò)所述環(huán)形通道(50，60)的流體流的主方向橫向地定向。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述大致相切的方向定向?yàn)橄鄬?duì)于穿過(guò)所述環(huán)形通道(50，60)的流體流的主方向大致垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述燃料管線(100)包括多條單獨(dú)的燃料管線(110，111，112)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述多條單獨(dú)的燃料管線中的各條均以大致恒定的間距彼此隔開(kāi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料噴射器(10)，其特征在于，所述多條單獨(dú)的燃料管線中的各條均相對(duì)于彼此橫向地定向。
全文摘要
本發(fā)明涉及延遲貧噴射噴射器。具體而言，提供了一種燃料噴射器(10)，其包括外部本體(30)；會(huì)聚管狀本體(40)，其包括會(huì)聚區(qū)段(401)，在其中限定會(huì)聚環(huán)形通道(50)，且設(shè)置在外部本體(30)內(nèi)以在外部本體(30)的內(nèi)表面與會(huì)聚管狀本體(40)的外表面之間限定外部環(huán)形通道(60)，這些環(huán)形通道(50，60)分別在其相應(yīng)的入口處接收流體(70)，以便引導(dǎo)流體朝其相應(yīng)的出口流動(dòng)；以及燃料管線(100)，其用以相對(duì)于會(huì)聚管狀本體(40)的圓周曲線沿大致相切的方向，至少穿過(guò)會(huì)聚管狀本體(40)在會(huì)聚區(qū)段(401)處將燃料(101)輸送至?xí)郗h(huán)形通道(50)。
文檔編號(hào)F02C7/22GK102251858SQ20111014857
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者R·巴加特 申請(qǐng)人:通用電氣公司