聯(lián)邦政府資助的研究申明

本發(fā)明在由能源部授予的合同號de-fc26-05nt42643下的政府支持下完成。美國政府具有對本發(fā)明的一些權利。

本申請大體上涉及燃燒或燃氣渦輪發(fā)動機內(nèi)的燃燒系統(tǒng)。更具體地，但并非作為限制，本申請描述了與空氣和燃料在此類燃燒系統(tǒng)中的下游或軸向分級噴射相關的新型系統(tǒng)、裝置和/或方法，以及與之相關的冷卻系統(tǒng)和構件。

背景技術：

如將會認識到的，在過去幾十年來，由于先進的技術已經(jīng)實現(xiàn)增大發(fā)動機尺寸以及更高的操作溫度，因而燃燒或燃氣渦輪發(fā)動機(“燃氣渦輪機”)的效率已經(jīng)極大地改善。已經(jīng)允許此類成就的技術進步包括用于冷卻熱氣體路徑構件的新的熱傳遞技術，以及新的更耐久的材料。然而，在此時間范圍期間，頒布了限制某些污染物的排放水平的規(guī)章性標準。具體地，nox，co和uhc(它們都對發(fā)動機的操作溫度和燃燒特性敏感)的排放水平已經(jīng)變得被更嚴格地規(guī)定。在這些中，nox的排放水平對于在較高發(fā)動機點火溫度下的增加尤其敏感，并且因此，此污染物對于點火溫度可以進一步升高多少變成了顯著的限制。由于更高的運行溫度通常導致更高效的發(fā)動機，因此這妨礙了效率的進一步提高。因此，與常規(guī)燃燒系統(tǒng)相關的性能限制變成了限制更高效的燃氣渦輪機的發(fā)展的因素。

其中已經(jīng)提高了燃燒系統(tǒng)出口溫度，同時還依然保持可接受的排放水平以及冷卻要求的一種方式是通過軸向分級燃料和空氣噴射。這典型地要求增大經(jīng)過燃燒器的空氣體積，并指引比該體積更多的空氣至相對于主噴射器軸向地在下游隔開的噴射器，主噴射器位于燃燒器的前端。如將會理解的，此增大的空氣流的體積導致對于該單元的空氣動力學性能產(chǎn)生更顯著的影響。更具體地，最小化移動通過燃燒器的壓縮的空氣的壓降的燃燒器可實現(xiàn)性能益處和效率，其在通過燃燒器的流量水平上升時，變得更加顯著。另外，壓縮機空氣的顯著部分在冷卻熱氣體路徑構件(諸如渦輪轉子和定子葉片)，特別是在渦輪的初始級中的那些中消耗。

結果，先進燃燒系統(tǒng)設計的一個主要目標涉及開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)更高點火溫度和/或更高效的性能，同時最小化燃燒驅(qū)動排放和空氣動力學壓力損耗的構造和冷卻策略。如將會認識到的，此類技術進步將導致改善的發(fā)動機效率水平。

技術實現(xiàn)要素：

本申請因此描述了燃氣渦輪機，其包括：聯(lián)接到渦輪上的燃燒器，它們一起限定工作流體流徑，工作流體流徑沿縱向軸線從由燃燒器中的前噴射器限定的前端向后延伸，穿過燃燒器過渡到渦輪所處的界面，且然后穿過渦輪到達限定在其中的后端。燃燒器可包括內(nèi)徑向壁和外徑向壁，內(nèi)徑向壁限定工作流體流徑，外徑向壁圍繞內(nèi)徑向壁形成使得流環(huán)道形成在它們之間。壓縮機排放腔可圍繞燃燒器形成，以用于接收由壓縮機輸送至此的燃燒器空氣供應。分級噴射系統(tǒng)可包括前噴射器，以及與前噴射器向后軸向地隔開的分級噴射器。分級噴射器可與流環(huán)道相交，以便獲得工作流體流徑內(nèi)的噴射點。相對于噴射點的軸向位置，對噴射點的后側限定后環(huán)形區(qū)段，而對噴射點的前側限定前環(huán)形區(qū)段。燃料指引結構可在前噴射器和分級噴射器之間分配燃燒器燃料供應?？諝庵敢Y構可在前噴射器和分級噴射器之間分配燃燒器空氣供應?？諝庵敢Y構可包括穿過外徑向壁形成的軸向限定的入口區(qū)段，其將壓縮機排放腔流體地連接至流環(huán)道的對應的軸向限定的區(qū)段。入口區(qū)段可包括對應于后環(huán)形區(qū)段的后入口區(qū)段和對應于前環(huán)形區(qū)段的前入口區(qū)段。空氣指引結構可構造成：將穿過后入口區(qū)段進入的空氣沿向前的方向指引穿過后環(huán)形區(qū)段至分級噴射器；以及將穿過前入口區(qū)段進入的空氣沿向前的方向指引穿過前環(huán)形區(qū)段至前噴射器。

技術方案1.一種燃氣渦輪機，其包括：

聯(lián)接至渦輪的燃燒器，它們一起限定工作流體流徑，所述工作流體流徑沿縱向軸線從由所述燃燒器中的前噴射器限定的前端向后延伸，穿過所述燃燒器過渡至所述渦輪所處的界面，且然后穿過所述渦輪到達在所述渦輪中限定的后端，其中所述燃燒器包括內(nèi)徑向壁和外徑向壁，所述內(nèi)徑向壁限定所述工作流體流徑，所述外徑向壁圍繞所述內(nèi)徑向壁形成使得流環(huán)道形成在它們之間；

圍繞所述燃燒器形成的壓縮機排放腔，以用于接收由壓縮機輸送至此的燃燒器空氣供應；

分級噴射系統(tǒng)，其包括所述前噴射器，以及與所述前噴射器向后軸向地隔開的分級噴射器，其中所述分級噴射器與所述流環(huán)道相交，以便獲得所述工作流體流徑內(nèi)的噴射點，且其中，相對于所述噴射點的軸向位置，對所述噴射點的后側限定后環(huán)形區(qū)段，而對所述噴射點的前側限定前環(huán)形區(qū)段；

用于在所述前噴射器和所述分級噴射器之間分配燃燒器燃料供應的燃料指引結構；以及

用于在所述前噴射器和所述分級噴射器之間分配所述燃燒器空氣供應的空氣指引結構；

其中，所述空氣指引結構包括穿過所述外徑向壁形成的軸向限定的入口區(qū)段，所述入口區(qū)段將所述壓縮機排放腔流體地連接至所述流環(huán)道的對應的軸向限定的區(qū)段，所述入口區(qū)段包括對應于所述后環(huán)形區(qū)段的后入口區(qū)段和對應于所述前環(huán)形區(qū)段的前入口區(qū)段；以及

其中，所述空氣指引結構構造成：

將穿過所述后入口區(qū)段進入的空氣沿向前的方向指引穿過所述后環(huán)形區(qū)段至所述分級噴射器；以及

將穿過所述前入口區(qū)段進入的空氣沿向前的方向指引穿過所述前環(huán)形區(qū)段至所述前噴射器。

技術方案2.根據(jù)技術方案1所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述燃燒器包括基準平面，其包括：前基準平面，中間基準平面，后基準平面，以及噴射器基準平面，它們中的每一個都包括基本垂直于所述工作流體流徑的所述縱向軸線而對齊的基準平面，其中：

所述前基準平面與所述工作流體流徑的所述前端對齊；

所述后基準平面與所述燃燒器過渡至所述渦輪所處的所述界面對齊；

所述中間基準平面與所述前基準平面和所述后基準平面之間的所述工作流體流徑的軸向中點對齊；且

所述噴射器基準平面與所述分級噴射器的所述噴射點對齊；以及

其中：

所述后入口區(qū)段包括大致限定在所述噴射器基準平面和所述后基準平面之間的軸向范圍；以及

所述前入口區(qū)段包括大致限定在所述噴射器基準平面和所述前基準平面之間的軸向范圍。

技術方案3.根據(jù)技術方案2所述的燃氣渦輪機，其特征在于：

所述后入口區(qū)段包括多個隔開的沖擊端口，每一個穿過所述外徑向壁形成，以用于使抵靠所述內(nèi)徑向壁的外表面的沖擊空氣射流成列；以及

所述前入口區(qū)段包括多個隔開的沖擊端口，每一個穿過所述外徑向壁形成，以用于使抵靠所述內(nèi)徑向壁的所述外表面的沖擊空氣射流成列。

技術方案4.根據(jù)技術方案3所述的燃氣渦輪機，其特征在于：

所述后入口區(qū)段的所述多個沖擊端口在定位于所述后基準平面的正前方的最后沖擊端口和定位于所述噴射器基準平面的正后方的最前沖擊端口之間軸向地隔開；

所述前入口區(qū)段的所述多個沖擊端口在定位于所述噴射器基準平面的正前方的最后沖擊端口和定位于所述前基準平面的正后方的最前沖擊端口之間軸向地隔開；以及

其中所述后入口區(qū)段和所述前入口區(qū)段中的每一個的所述多個沖擊端口圍繞所述外徑向壁的基本上整個周邊而周向地隔開。

技術方案5.根據(jù)技術方案4所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述分級噴射器定位在所述前基準平面和所述中間基準平面之間。

技術方案6.根據(jù)技術方案4所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述分級噴射器大致定位在所述中間基準平面處。

技術方案7.根據(jù)技術方案4所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述分級噴射器定位在所述后基準平面的正前方。

技術方案8.根據(jù)技術方案4所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述分級噴射器大致定位在所述中間基準平面和所述后基準平面之間的中間。

技術方案9.根據(jù)技術方案4所述的燃氣渦輪機，其特征在于，還包括圍繞所述噴射器基準平面周向地隔開的多個所述分級噴射器；以及

其中所述多個分級噴射器中的每一個具有與其成角地對齊的所述后入口區(qū)段和所述前入口區(qū)段中的對應的一個。

技術方案10.根據(jù)技術方案4所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述內(nèi)徑向壁包括限定在其內(nèi)的軸向堆疊的室，所述軸向堆疊的室包括容納所述前噴射器的前向室和限定燃燒區(qū)的后向室；以及

其中所述分級噴射器的噴嘴與所述流環(huán)道相交，以便獲得所述噴射點；以及

其中所述噴嘴包括在所述外徑向壁和所述內(nèi)徑向壁之間延伸的管，所述管阻塞所述流環(huán)道的一部分。

技術方案11.根據(jù)技術方案10所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述分級噴射器包括穿過所述噴嘴的所述管而形成的空氣端口，所述空氣端口將所述流環(huán)道流體地連接至所述管的內(nèi)部；以及

其中所述燃料指引結構包括：

從靠近所述燃燒器的頭端定位的燃料源軸向地延伸的燃料通路；以及

將所述燃料通路流體地連接至所述管的所述內(nèi)部的穿過所述噴嘴的所述管而形成的燃料端口。

技術方案12.根據(jù)技術方案11所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述空氣端口設置在所述管的后側面，并且構造成用于收集來自所述后環(huán)形區(qū)段的空氣流；

其中所述燃料端口圍繞所述噴嘴的所述管的內(nèi)周邊而周向地間隔開；以及

其中所述燃料通路穿過所述外徑向壁的內(nèi)部軸向地延伸。

技術方案13.根據(jù)技術方案11所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述燃燒器空氣供應包括輸送給所述壓縮機排放腔的總的空氣供應；

其中所述空氣指引結構包括在所述后入口區(qū)段、所述前入口區(qū)段和頭端入口區(qū)段之間的相對孔口尺寸設置，以用于計量在所述前噴射器和所述分級噴射器之間的到所述燃燒器的供應空氣；以及

其中計量所述燃燒器空氣供應包括將到所述燃燒器的所述空氣供應的至少20%指引至所述分級噴射器。

技術方案14.根據(jù)技術方案11所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述燃燒器空氣供應包括輸送給所述壓縮機排放腔的總的空氣供應；

其中所述空氣指引結構包括在所述后入口區(qū)段、所述前入口區(qū)段和所述頭端入口區(qū)段之間的相對孔口尺寸設置，以用于計量在所述前噴射器和所述分級噴射器之間的到所述燃燒器的所述供應空氣；以及

其中計量所述燃燒器空氣供應包括將到所述燃燒器的所述空氣供應的至少40%指引至所述分級噴射器。

技術方案15.根據(jù)技術方案11所述的燃氣渦輪機，其特征在于：

所述后環(huán)形區(qū)段包括熱傳遞結構，以用于增大在移動穿過其的空氣流和所述內(nèi)徑向壁的外表面之間發(fā)生的熱傳遞率；以及

所述前環(huán)形區(qū)段包括所述熱傳遞結構，以用于增大在移動穿過其的空氣流和所述內(nèi)徑向壁的所述外表面之間發(fā)生的熱傳遞率。

技術方案16.根據(jù)技術方案15所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述熱傳遞結構包括形成在所述內(nèi)徑向壁的所述外表面上的擾流器。

技術方案17.根據(jù)技術方案15所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述熱傳遞結構包括形成在所述內(nèi)徑向壁的所述外表面上的微通道。

技術方案18.根據(jù)技術方案15所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述微通道中的每一個包括軸向地對齊的淺通道，其包括通向所述流環(huán)道的入口端口和出口端口，以及定位在它們之間的封閉的區(qū)段。

技術方案19.根據(jù)技術方案11所述的燃氣渦輪機，其特征在于，還包括定位于所述流環(huán)道中的軸向隔離物，以便與所述分級噴射器大致軸向地一致；

其中所述軸向隔離物構造成用于將所述前環(huán)形區(qū)段與所述后環(huán)形區(qū)段流體地密封，使得：

流入所述前環(huán)形區(qū)段的所述燃燒器空氣供應的全部空氣被指引至所述前噴射器；且

流入所述后環(huán)形區(qū)段的所述燃燒器空氣供應的全部空氣被指引至所述分級噴射器。

技術方案20.根據(jù)技術方案19所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述軸向隔離物包括在所述外徑向壁和所述內(nèi)徑向壁之間且圍繞所述流環(huán)道的周邊延伸的壁，以便相對所述后環(huán)形區(qū)段和所述前環(huán)形區(qū)段之間的流體連通密封所述流環(huán)道。

技術方案21.根據(jù)技術方案2所述的燃氣渦輪機，其特征在于，所述燃燒器構造成以下中的一種：罐－環(huán)形燃燒器；以及環(huán)形燃燒器。

當結合附圖和所附權利要求書時，在查看了優(yōu)選實施例的以下詳細描述之后，本申請的這些和其他特征將變得明顯。

附圖說明

結合附圖，通過仔細研究本發(fā)明的示例性實施例的以下更詳細的描述，此發(fā)明的這些和其他特征將被更完整地理解和領會，在附圖中：

圖1是其中可使用本發(fā)明的實施例的一種類型的示例性燃氣渦輪機的截面示意性表示；

圖2是常規(guī)燃燒器和其中可使用本發(fā)明的實施例的一種類型的包圍系統(tǒng)的截面示意性圖示；

圖3是圖2的燃燒器的頭端區(qū)域的放大截面示意性圖示；

圖4是常規(guī)燃燒器的截面示意性圖示，該常規(guī)燃燒器具有其中可使用本發(fā)明的實施例的一種類型的分級噴射系統(tǒng)；

圖5是常規(guī)燃燒器和其中可使用本發(fā)明的實施例的渦輪的上游級的截面示意性圖示；

圖6是燃燒器的簡化截面表示，圖示了根據(jù)常規(guī)設計的構造以及穿過該構造的引發(fā)的空氣流；

圖7是燃燒器的簡化截面表示，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的構造以及穿過該構造的引發(fā)的空氣流；

圖8是燃燒器的簡化截面表示，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的構造以及穿過該構造的引發(fā)的空氣流；

圖9是燃燒器的簡化截面表示，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的構造以及穿過該構造的引發(fā)的空氣流；

圖10是燃燒器的簡化截面表示，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的構造以及穿過該構造的引發(fā)的空氣流；

圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的分級噴射器的一個示例性構造以及在流環(huán)道中的熱傳遞結構的增強視圖；

圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施例的分級噴射器的一個備選構造以及在流環(huán)道中的熱傳遞結構的增強視圖；

圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施例的分級噴射器的一個備選構造以及在流環(huán)道中的熱傳遞結構的增強視圖；

圖14是燃燒器的簡化截面表示，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的構造以及穿過該構造的引發(fā)的空氣流；

圖15是燃燒器的簡化截面表示，圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個備選實施例的構造以及穿過該構造的引發(fā)的空氣流；

圖16是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出冷卻和分級噴射構造的穿過燃燒器和渦輪的工作流體流徑的截面視圖；

圖17是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出備選冷卻和分級噴射構造的穿過燃燒器和渦輪的工作流體流徑的截面視圖；

圖18是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出備選冷卻和分級噴射構造的穿過燃燒器和渦輪的工作流體流徑的截面視圖；

圖19是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出備選冷卻和分級噴射構造的穿過燃燒器和渦輪的工作流體流徑的截面視圖；

圖20是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出備選冷卻和分級噴射構造的穿過燃燒器和渦輪的工作流體流徑的截面視圖；

圖21是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出備選冷卻和分級噴射構造的穿過燃燒器和渦輪的工作流體流徑的截面視圖；以及

圖22是根據(jù)本發(fā)明的實施例的示出備選冷卻和分級噴射構造的穿過燃燒器和渦輪的工作流體流徑的截面視圖。

零件列表

10燃氣渦輪機

11壓縮機

14轉子葉片

15定子葉片

12渦輪

16轉子葉片

17定子葉片

13燃燒器

19頭端

18縱向中心軸線

20后框架

27端蓋

41沖擊端口

42較大的開口

43壓縮機排放殼體

44壓縮機排放腔

30蓋組件

45蓋入口

24內(nèi)徑向壁

32襯套

34過渡件

25外徑向壁

31燃燒器殼體

33襯套套管

35過渡套管

26流環(huán)道

50分級噴射系統(tǒng)

21前噴射器

22燃料線

23噴嘴

51分級噴射器

52燃料通路

53噴嘴

54外側端口

55側面端口或空氣端口

61噴射端口

62混合室

63屏蔽壁

75閥

37工作流體流徑

57流徑中心軸線

58噴射器基準平面

67燃燒器前基準平面

68燃燒器中間基準平面

69燃燒器后基準平面

70上游燃燒區(qū)

71下游燃燒區(qū)

72渦輪燃燒區(qū)

81突出結構

82凹槽

83微通道

85軸向隔離物

86第三徑向壁

87外流環(huán)道

88之字形

91上游區(qū)段

92下游區(qū)段

93前端口

94后端口

101冷卻劑流徑

103入口區(qū)段

104冷卻回路

105出口區(qū)段

108a內(nèi)流徑壁

108b外流徑壁

109a內(nèi)環(huán)道壁

109b外環(huán)道壁

26a內(nèi)流環(huán)道

26b外流環(huán)道

111軸向隔離物

113翼型件

114前緣

115后緣

118表面端口

119連接通道。

具體實施方式

本發(fā)明的各方面和優(yōu)點在以下說明中闡述，或者可由該說明而顯而易見，或者可通過實踐本發(fā)明而獲悉?，F(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的當前實施例，其一個或更多示例在附圖中圖示。詳細描述使用數(shù)字編號來指代圖中的特征。圖和描述中相同或相似的編號被用來指本發(fā)明的實施例中相同或相似的部分。如將會理解的那樣，每個示例都作為本發(fā)明的解釋而非本發(fā)明的限制提供。實際上，對于本領域技術人員將會明顯的是在本發(fā)明中可做出各種改型和變型而不背離本發(fā)明的范圍或精神。例如，作為一個實施例的一部分圖示并描述的特征可用在另一實施例上來產(chǎn)生又其他的實施例。因此，其意圖在于本發(fā)明覆蓋落入所附權利要求書及其等價物范圍內(nèi)的此類改型和變型。應該理解的是本文所提的范圍和極限包括位于所規(guī)定的極限范圍內(nèi)的全部子范圍，包括極限本身，除非另外指出。另外，某些術語已經(jīng)被選擇來描述本發(fā)明及其構件子系統(tǒng)和部分。盡可能地，這些術語都基于對于本技術領域常見的專業(yè)術語而選擇。另外，將會理解的是這樣的術語常面臨不同的解釋。例如，在本文可能作為單個構件提及的，在其他的地方可能作為由多個構件組成而提及，或者，在本文可能作為包括多個構件而提及的，在其他的地方可能作為單個構件而被提及。因而，在理解本發(fā)明的范圍時，應不僅注意使用的特定術語，還應該注意相伴的描述和上下文，以及所提及并描述的構件的構造、功能和/或用途，包括該屬于涉及若干附圖的方式，以及當然，該術語在所附權利要求書中的精確使用。另外，當以下示例關于特定類型的燃氣渦輪機或渦輪發(fā)動機呈現(xiàn)時，如相關技術領域的普通技術人員將會理解的那樣，本發(fā)明的術語也可應用于其他類型的渦輪發(fā)動機。

貫穿此申請可使用若干描述性術語以便解釋渦輪發(fā)動機和/或包括在其中的若干子系統(tǒng)或構件的運行，并且其也可證明對在此部分的開始限定這些術語是有益的。因此，除非另外指出，否則這些術語以及它們的定義如下。術語“前向”和“后”或“后向”，在沒有進一步特殊性的情況下，指相對于燃氣渦輪機的定向的方向的方向。因此，“前向”指的是發(fā)動機的壓縮機端，而“后向”指的是朝向發(fā)動機的渦輪端的方向。因而這些術語的每一個都可以用來指沿著機械或其中的構件的縱向中心軸線的運動或相對位置。術語“下游”和“上游”用來指規(guī)定的導管內(nèi)相對于穿過其移動的流的總體方向的位置。如將會理解的那樣，這些術語指相對于正常操作期間穿過指定的導管預期的流的方向的方向，其對于本領域技術人員是顯而易見的。因而，術語“下游”指流體沿其流過指定導管的方向，而“上游”指其相反的方向。因而，例如，穿過燃氣渦輪機的工作流體的主要的流，其在空氣移動穿過壓縮機時開始，并且然后變成燃燒器內(nèi)的燃燒氣體并超出，可描述為在朝向上游或壓縮機的前向端的上游位置開始，并且終止于朝向渦輪的下游或后向端的下游位置。

關于描述普通類型燃燒器內(nèi)的流的方向，如以下更詳細地討論的那樣，將會理解的是，壓縮機排放空氣典型地通過朝向燃燒器的后向端集中(相對于燃燒器的燃燒器縱向中心軸線以及限定前向/后向區(qū)別的前述壓縮機/渦輪定位)的沖擊端口進入燃燒器。一旦在燃燒器中，壓縮的空氣就由圍繞內(nèi)部室朝向燃燒器的前向端形成的流環(huán)道(flowannulus)引導，空氣流在前向端處進入內(nèi)部室且，反轉其流動方向，向燃燒器的后向端行進。在又另一個上下文中，穿過冷卻通道或通路的冷卻劑的流可以以相同的方式處理。

另外，給定的圍繞中心公共軸線的壓縮機和渦輪的構造，以及圍繞對于許多燃燒器類型典型的中心軸線的圓柱形構造，在本文可使用描述相對于此類軸線的位置的術語。在這方面，將會理解的是術語“徑向”指的是垂直于軸線的運動或位置。與此相關，可能要求描述距中心軸線的相對距離。在此情況下，例如，如果第一構件在比第二構件更靠近中心軸線的位置，則第一構件將會被描述成第二構件的“徑向向內(nèi)”或者“內(nèi)側”。一方面，如果第一構件在比第二構件距中心軸線更遠的位置，則第一構件在本文將會被描述成第二構件的“徑向向外”或者“外側”。另外，如將會理解的那樣，術語“軸向”指的是平行于軸線的運動或位置，而術語“周向”指的是圍繞軸線的運動或位置。如所提及的那樣，雖然這些術語可相對于延伸穿過發(fā)動機的壓縮機和渦輪區(qū)段的公共中心軸線應用，但是這些術語也可關于可能合適的發(fā)動機的其他構件或子系統(tǒng)而使用。最后，術語“轉子葉片”，在沒有其他特定性的情況下，指的是壓縮機或渦輪的旋轉葉片，其包括壓縮機轉子葉片和渦輪轉子葉片兩者。最后，術語“定子葉片”，在沒有其他特定性的情況下，指的是壓縮機或渦輪的靜止葉片，其包括壓縮機定子葉片和渦輪定子葉片兩者。術語“葉片”在本文將用來指任一類型的葉片。因此，在沒有進一步特定性的情況下，術語“葉片”包括全部類型的渦輪發(fā)動機葉片，包括壓縮機轉子葉片、壓縮機定子葉片、渦輪轉子葉片和渦輪定子葉片。

作為背景，現(xiàn)在參考附圖，圖1圖示了示例性燃氣渦輪機10，其中可使用本申請的實施例。本領域技術人員將會理解的是，本發(fā)明可不限于在該特定類型的渦輪發(fā)動機中使用，并且，除非另外指出，否則所提供的示例不意味著是如此限制性的。通常，燃氣渦輪機通過從加壓的熱氣體流提取能量操作，熱氣體由壓縮的空氣流中的燃料的燃燒產(chǎn)生。如圖所示，燃氣渦輪機10可包括軸流式壓縮機11，軸流式壓縮機11經(jīng)由公共的軸或轉子機械地聯(lián)接到下游渦輪區(qū)段或渦輪12，其中燃燒器13定位在它們之間。如圖所示，燃氣渦輪機10的公共的軸形成延伸穿過壓縮機11和渦輪12的中心軸線18。

壓縮機11可包括多個級，其每一個都可包括一排壓縮機轉子葉片14，繼之以一排壓縮機定子葉片15。因此，第一級可包括一排壓縮機轉子葉片14(其圍繞中心軸線18旋轉)，繼之以一排壓縮機定子葉片15(其在運行期間保持靜止)。渦輪12也可包括多個級。在圖示示例性渦輪12的情況下，第一級可包括一排噴嘴或渦輪定子葉片17(其在運行期間保持靜止)，繼之以一排渦輪輪葉或轉子葉片16(其在運行期間圍繞中心軸線18旋轉)。如將會理解的那樣，其中一排內(nèi)的渦輪定子葉片17通常是彼此周向隔開并且關于旋轉軸線固定的。渦輪轉子葉片16可安裝在轉子輪或盤上用于圍繞中心軸線18旋轉。將會理解的是渦輪定子葉片17和渦輪轉子葉片16位于渦輪12的熱氣體路徑中，并且與移動穿過其的熱氣體相互作用。

在一個操作示例中，轉子葉片14在軸流式壓縮機11內(nèi)的旋轉壓縮空氣流。在燃燒器13中，當壓縮的空氣流與燃料混合并被點燃時，釋放能量。得到的來自燃燒器13的熱燃燒氣體流(其可被稱為工作流體)然后被指引到渦輪轉子葉片16上，其中其流動引起轉子葉片16圍繞軸旋轉。以這種方式，工作流體的流的能量被轉換成旋轉葉片和旋轉軸的機械能，考慮到轉子葉片和軸之間經(jīng)由轉子盤的連接。軸的機械能然后可被用來驅(qū)動壓縮機轉子葉片的旋轉，使得產(chǎn)生所需的壓縮的空氣的供應，以及也例如驅(qū)動用于電力生產(chǎn)的發(fā)電機，如在發(fā)電應用中將出現(xiàn)的情況那樣。

圖2提供了常規(guī)燃燒器13和包圍結構的簡化橫截面視圖，而圖3圖示了燃燒器13的前部的更詳細的橫截面視圖。如將會理解的那樣，燃燒器13可軸向地限定在頭端19和后框架20之間，頭端19定位在燃燒器13的前端處，而后框架20定位在燃燒器13的后端處，并且起作用來將燃燒器13連接到渦輪12上。前噴射器21可朝向燃燒器13的前端定位。如本文所用，前噴射器21指燃燒器13中的最前面的燃料和空氣噴射器，其典型地用作用來混合燃料和空氣用于在燃燒器13的燃燒區(qū)內(nèi)燃燒的主要構件。前噴射器21可連接到燃料線22上并包括噴嘴23。前噴射器21的噴嘴23可包括任何類型的常規(guī)噴嘴，諸如微混合器噴嘴，具有渦流或漩渦噴嘴構造的噴嘴，或者滿足本文所討論的功能性的其他類型的噴嘴。更具體地，如以下更詳細地討論的那樣，噴嘴23構造成與如美國專利8,019,523中所描述的分級噴射系統(tǒng)相兼容，該專利通過引用而整體結合在此處。如圖示的那樣，頭端19可提供各種歧管、裝置和/或燃料線22，燃料穿過它們可被輸送到前噴射器21。如圖所示，前端19也可包括端蓋27，其如將會理解的那樣，形成限定在燃燒器13內(nèi)的大內(nèi)腔的前軸向邊界。

如圖所示，限定在燃燒器13內(nèi)的內(nèi)腔可再分成若干較小的空間或室。這些室可包括空氣流或空氣指引結構(諸如壁、端口等)，其構造成沿期望的流路徑指引壓縮的空氣和燃料/空氣混合物的流。如以下將更詳細地討論的那樣，燃燒器13的內(nèi)腔可包括內(nèi)徑向壁24和圍繞內(nèi)徑向壁24形成的外徑向壁25。如圖所示，內(nèi)徑向壁24和外徑向壁25可構造成使得在其間限定流環(huán)道26。如進一步圖示的那樣，在限定在內(nèi)徑向壁24內(nèi)的區(qū)域的前向端，可限定前向室28，且在前向室28的后向，可限定后向室29。如將會理解的那樣，前向室28由內(nèi)徑向壁24的區(qū)段限定，該區(qū)段是稱作蓋組件30的構件的一部分。如將會理解的那樣，后向室29可限定一區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)在前噴射器21內(nèi)聚集的燃料和空氣混合物被點燃并燃燒，并且因而該區(qū)域也可被稱作燃燒區(qū)29。將會理解的是，假定為此布置，前向室和后向室28，29可被描述成在它們的構造中軸向地堆疊。如將會理解的那樣，除非另外特別地限制，否則本發(fā)明的燃燒器13可布置成環(huán)形燃燒器或者罐－環(huán)形燃燒器。

如圖所示，蓋組件30可從其與端蓋27形成的連接向后延伸，并且大體上被外徑向壁25的軸向區(qū)段包圍，該軸向區(qū)段在本文中可被稱作燃燒器殼體31。如將會理解的那樣，燃燒器殼體31可正好形成在蓋組件30的外表面外側并且對其成隔開關系。以這種方式，蓋組件30和燃燒器殼體31可在它們之間形成流環(huán)道26的軸向區(qū)段。如以下更多討論的那樣，流環(huán)道26的此區(qū)段可稱作蓋組件區(qū)段。如將會理解的那樣，蓋組件30還可容納并且結構上支撐前噴射器21的噴嘴23，前噴射器21可定位在蓋組件30的后端處或附近。假定為此構造，蓋組件30可被描述為被分段成兩個較小的、軸向堆疊的區(qū)域，其中它們的第一區(qū)域是如圖3中箭頭所示的前向區(qū)域，其構造成接收來自流環(huán)道26的壓縮的空氣流。蓋組件30內(nèi)的第二區(qū)域是在其中限定了噴嘴23的后向區(qū)域。

出現(xiàn)于前噴射器21正下游的后向室或燃燒區(qū)39可周向地由內(nèi)徑向壁24的軸向區(qū)段限定，該軸向區(qū)段取決于燃燒器的類型可被稱作襯套32。從襯套32開始，后向室29可向后延伸穿過內(nèi)徑向壁24的下游區(qū)段，該下游區(qū)段可被稱作過渡件34。如將會理解的那樣，內(nèi)徑向壁24的此軸向區(qū)段向燃燒器13與渦輪12形成的連接指引熱燃燒氣體的流。盡管其他的構造是可能的，但在過渡件34內(nèi)后向室29(即燃燒區(qū)29)的橫截區(qū)域可被構造成從襯套32的典型地圓形形狀平滑地過渡至過渡件34出口的更加環(huán)狀的形狀，其對于以期望的方式將熱氣體流指引到渦輪葉片上是必需的。如將會理解的那樣，襯套32和過渡件34可構造成分離地形成的構件，它們經(jīng)由一些常規(guī)方式(諸如機械附接)而連結。但是，根據(jù)其他設計，襯套32和過渡件34可形成為整體構件或單一體。因此，除非另外指出，否則對內(nèi)徑向壁24的引用應被理解為包括任一備選方式。

如所提及的那樣，外徑向壁25可包圍內(nèi)徑向壁24，使得在其間形成流環(huán)道26。根據(jù)示例性構造，在內(nèi)徑向壁24的襯套32區(qū)段周圍定位的是可稱作襯套套管33的外徑向壁25的區(qū)段。盡管其他的構造也是可能的，但是襯套32和套管33形狀可為圓柱形的并且同心地布置。如圖所示，形成在蓋組件30和燃燒器殼體31之間的流環(huán)道26的區(qū)段可連接到限定在襯套32和襯套套管33之間的流環(huán)道26上，并且以這種方式，流環(huán)道26向后延伸(即，朝向到渦輪12的連接)。如圖所示，以類似的方式，在內(nèi)徑向壁24的過渡件34區(qū)段周圍定位的是可稱作過渡套管35的外徑向壁25的區(qū)段。如圖所示，過渡套管35構造成包圍過渡件34，使得流環(huán)道26進一步向后延伸。如將會理解的那樣，由襯套32/襯套套管33以及過渡件34/過渡套管35限定的流環(huán)道26的區(qū)段包圍燃燒區(qū)29組裝。因而，流環(huán)道的這些區(qū)段可一起稱作燃燒區(qū)區(qū)段。

根據(jù)提供的示例，將會理解的是流環(huán)道26在前端和后端之間軸向地延伸，前端限定在頭端19的端蓋27處，后端在后框架20附近。更具體地，將會理解的是內(nèi)徑向壁24和外徑向壁25(如可由蓋組件30/燃燒器殼體31，襯套32/襯套套管33，以及過渡件34/過渡套管35對的每一對限定)可被構造成使得流環(huán)道26在燃燒器13的大部分軸向長度上延伸。如將會理解的那樣，像襯套32和過渡件34一樣，襯套套管33和過渡套管35可包括分離地形成的構件，它們經(jīng)由一些常規(guī)方式(諸如機械附接)而連結。但是，根據(jù)其他設計，襯套套管33和過渡套管35可作為整體構件或單一體一起形成。因此，除非另外指出，否則對外徑向壁25的引用應被理解為包括任一備選方式。

襯套套管33和/或過渡套管35可包括多個沖擊端口41，沖擊端口41允許燃燒器13外的壓縮的空氣進入流環(huán)道26。將會理解的是，如圖2中所示，壓縮機排放殼體43可限定燃燒器13周圍的壓縮機排放腔44。根據(jù)常規(guī)設計，壓縮機排放腔44可構造成從壓縮機11接收壓縮的空氣供應，使得壓縮的空氣穿過沖擊端口41進入流環(huán)道26。如將會理解的那樣，沖擊端口41可構造成沖擊進入燃燒器13的空氣流，使得產(chǎn)生快速移動的空氣射流。這些空氣射流可相對內(nèi)徑向壁24的外表面成列(train)——如剛才所描述的，內(nèi)徑向壁24可包括襯套32和過渡件34，或者整體的單一體——以便在運行其間對流冷卻內(nèi)徑向壁24。根據(jù)常規(guī)設計，一旦在流環(huán)道26中，壓縮的空氣則典型地被引向燃燒器13的前端，在那里經(jīng)由形成在蓋組件30中的一個或更多蓋入口45，空氣流進入蓋組件30的前向區(qū)。一旦處在蓋組件30中，則壓縮的空氣然后可被引向前噴射器21的噴嘴23，如所提及的那樣，在那里壓縮的空氣與燃料混合以用于在燃燒區(qū)內(nèi)燃燒。

圖4圖示了具有分級噴射系統(tǒng)50的燃燒器13的視圖，其使得能夠向后或向下游將燃料和/或空氣噴入燃燒區(qū)29。將會理解的是這樣的燃料和空氣噴射系統(tǒng)通常被稱作補充噴射系統(tǒng)、延遲-貧噴射系統(tǒng)、軸向分級噴射系統(tǒng)等。如本文所用，這些類型的燃料和空氣噴射器、噴射系統(tǒng)和/或與之相關的構件的不同方面將被大體上無限制地(除了本文所提供的)稱作“分級噴射系統(tǒng)”。還將被理解的是圖4的分級噴射系統(tǒng)50與示例性常規(guī)設計一致并且僅出于那些目的而提供。

如將會理解的那樣，已經(jīng)為了多種原因開發(fā)出用于燃氣渦輪機的燃燒器的分級噴射系統(tǒng)，包括為了降低排放。雖然對于燃氣渦輪機的排放水平取決于許多標準，但重要的一條與燃燒區(qū)內(nèi)反應物的溫度相關，其已經(jīng)顯示出對某些排放水平影響更大，諸如nox。將會理解的是燃燒區(qū)中反應物的溫度與燃燒器的出口溫度成比例地相關，其對應于在此類布雷頓循環(huán)類型發(fā)動機中更高的壓力比和改善的效率水平。因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)nox的排放水平與反應物溫度有著強烈而直接的關系，所以現(xiàn)代的燃氣渦輪機已經(jīng)能夠僅通過例如先進的燃料噴嘴設計和預混合之類的技術進步而保持可接受的nox排放水平，同時保持升高的點火溫度。在這些進步之后，已經(jīng)采用下游或分級噴射來使得能夠進一步升高點火溫度，因為發(fā)現(xiàn)在較高溫度下反應物在燃燒區(qū)內(nèi)較短的駐留時間降低了nox水平。

在運行中，如將會理解的那樣，此類分級噴射系統(tǒng)典型地在典型地是在燃燒器前端處的主噴射點的下游引入燃燒器總空氣和燃料供應的一部分。將會理解的是噴射器的此類下游定位減少了燃燒反應物在燃燒器內(nèi)保持在火焰區(qū)域的較高溫度下的時間。這就是說，縮短了反應物在離開火焰區(qū)之前行進的距離減少了那些反應物駐留在燃燒器內(nèi)最高溫度內(nèi)的時間，這繼而減少了nox的形成并且降低了對于發(fā)動機的整體nox排放水平。這例如已經(jīng)允許將燃料/空氣混合或預混合技術與下游噴射的減少的反應物駐留時間相聯(lián)接的先進燃燒器設計，以實現(xiàn)燃燒器點火溫度更進一步的增加，并且重要的是，更高效的發(fā)動機，同時也保持可接受的nox排放水平。如將會理解的那樣，還有限制可進行下游噴射的方式和程度的其他考慮。例如，下游噴射會促使co和uhc的排放水平升高。就是說，如果燃料以太大的數(shù)量在燃燒區(qū)中下游太遠的位置噴射，這可能導致燃料的不完全燃燒或co的不充分燃盡。因此，雖然關于延遲噴射的基本原理以及其如何使用來影響某些排放可能是通常已知的，但設計的障礙依然是此策略如何可以最佳利用以便使得能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的發(fā)動機。然而，隨著這些障礙被克服，并且隨著將更大百分比的燃料和空氣轉向下游或者軸向分級噴射器的更大機會的實現(xiàn)，用來將整體質(zhì)量流指引穿過燃燒器的更多高效的方式可允許與降低跨越燃燒器的總體壓降以及改善冷卻空氣的效率和使用相關的性能優(yōu)勢。

在一個示例性構造中，如圖4中所示，分級噴射系統(tǒng)50可包括前噴射器21以及一個或更多分級噴射器51。如本文所用，分級噴射器51是從前噴射器21向后軸向地分開的噴射器。根據(jù)一個示例性布置，每個分級噴射器51都可包括連接到噴嘴53上的燃料通路52。在噴嘴53內(nèi)，產(chǎn)生燃料/空氣混合物用來噴射到燃燒區(qū)的下游部分中。如圖所示，燃料通路52可包含在燃燒器13的外徑向壁25內(nèi)，但是用于燃料輸送的其他裝置和方法也是可能的。燃料通路52可沿總體向后的方向在出現(xiàn)在頭端19附近的到燃料源的連接和與分級噴射器51的噴嘴53的連接之間延伸。盡管其他的構造對于此類系統(tǒng)50的分級噴射器51也是可能的，但是在提供的示例中，可將多個分級噴射器51定位在燃燒區(qū)29的周邊周圍。如圖所示，分級噴射器51的軸向定位可接近襯套32/襯套套管33組件的后端。每個分級噴射器51均可包括噴嘴53。根據(jù)提供的示例，噴嘴53可構造成跨越流環(huán)道26或與之相交而延伸的管。此管可構造成指引穿過其的流以用于噴入燃燒區(qū)29。更具體地，噴嘴53的管的外側端可向形成的壓縮機排放腔和/或端口開口，壓縮機排放腔和/或端口與流環(huán)道26流體地連通，并且因此噴嘴53的管可接收加壓的空氣流。如以下更多討論的那樣，噴嘴53還可包括穿過管結構的側面形成的燃料端口，其可將燃料噴入移動穿過其的加壓的空氣。以這種方式，每個分級噴射器51都可起作用來將空氣和燃料供應聚集并混合，且然后將得到的混合物噴入燃燒區(qū)。

如圖4的示例中進一步所示，分級噴射系統(tǒng)50可包括圍繞燃燒器13的后向室29周向地隔開的若干分級噴射器51。這些噴射器51可整體結合到襯套32/襯套套管32組件中(或者，更一般地，內(nèi)徑向壁24/外徑向壁25組件)。分級噴射器51可陣列成使得燃料/空氣混合物在圍繞燃燒區(qū)多個周向隔開的點處被噴射。如圖所示，分級噴射器51可定位在相同或共同的軸向位置處。就是說，多個分級噴射器51可圍繞沿燃燒器13的縱向或中心軸線57近似相同的軸向位置定位。對于此構造，分級噴射器51可被描述為定位在公共平面上，或者如本文將會指出的那樣，如圖4中所示的噴射基準平面58。如將會理解的那樣，可將分級噴射器51對齊，使得噴射基準平面58大致與中心軸線57垂直。在所示的示例性構造中，噴射基準平面58定位在襯套32/襯套套管33組件的后端處。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如以下將更詳細地討論的那樣，提出了分級噴射器51的特定放置。通常，分級噴射器51可相對于前噴射器21向后軸向地隔開，以便沿工作流體流徑具有離散的軸向位置。分級噴射器51的此放置可沿流徑的中心軸線57在軸向范圍內(nèi)限定。根據(jù)期望的性能特性可選擇此類放置。另外，如本文將會提供的那樣，分級噴射器51的軸向定位可包括沿著燃燒器13的后向室29的位置以及在渦輪12的前向級內(nèi)限定的位置。

現(xiàn)在參考圖5，提供了燃燒器13和渦輪12的前向級的橫截面視圖，并且，參考其內(nèi)部描繪的區(qū)域，此圖示將被用于限定定位術語，由此可描述分級噴射器51和其他相關的構件。首先，為了限定燃燒器13內(nèi)的軸向定位，將會理解的是燃燒器13和渦輪12限定了工作流體流徑37，工作流體流徑37圍繞縱向中心軸線57從被燃燒器13中的前噴射器21限定的上游端穿過渦輪12中的下游端延伸。因此，分級噴射器51和其他構件的定位可根據(jù)沿著工作流體流徑37的此中心軸線57的位置限定。

如所示出的那樣，在圖5中限定了某些垂直基準平面，以便提供在工作流體流徑37內(nèi)與軸向定位相關的清楚性。如圖所示，這些平面的第一個是靠近燃燒器13的頭端19限定的前基準平面67。具體地，前基準平面設置在燃燒區(qū)29的前端處，即，在限定于內(nèi)壁24內(nèi)的前向室28和后向室29之間的邊界處。描述前基準平面67的定位的另一種方式是其大致位于前噴射器21的噴嘴23的下游端處，或者備選地，在工作流體流徑37的前端處。第二基準平面是中間基準平面68。該中間基準平面68定位在燃燒器13的后向室29的大致軸向中點處，即，大概前噴射器的噴嘴23和燃燒器13的下游端(其可為后框架20)之間的半路處。在燃燒器13包括之前所述的襯套32/過渡件34組件的情況下，將會理解的是燃燒器中間平面68可出現(xiàn)在這些組件連接的位置附近。這些基準平面的最后一個是后基準平面69，其如圖所示可限定在燃燒器13的后端處。如將會理解的那樣，后基準平面69標出了燃燒器13的遠側、下游端，并且因此，如在所提供的示例中那樣，可在后框架20處限定。另外，根據(jù)這些基準平面67，68，69，可指定燃燒器13和渦輪12的流徑內(nèi)的具體區(qū)域，其也在圖5中被指示。因此，如所示出的那樣，上游燃燒區(qū)70顯示為出現(xiàn)在前基準平面67和中間基準平面68之間。其次，下游燃燒區(qū)域71被顯示為出現(xiàn)在中間基準平面68和后基準平面69之間。最后，渦輪燃燒區(qū)72是指示為穿過渦輪12內(nèi)的第一級葉片16，17從末端基準平面69出現(xiàn)的區(qū)域。如將會看到的那樣，這些區(qū)域70，71，72的每一個在圖5上都被獨特的交叉陰影圖案彼此繪出。

出于示例性目的，圖5還提供了分級噴射器52的一個級在上述區(qū)域70，71，72的每個區(qū)域內(nèi)的可能放置。如將會理解的那樣，為了清楚的目的，與圖4中示出的一個示例性分級噴射器相比，分級噴射器51已經(jīng)被圖形上簡化了。應該理解的是分級噴射器51的這些級的每個級都可單獨使用，或者與其他級的一個或兩個合作使用。如圖所示，分級噴射器51的第一級顯示為圍繞位于上游燃燒區(qū)70內(nèi)的噴射基準平面58周向地隔開。分級噴射器51的第二級顯示為圍繞位于下游燃燒區(qū)71內(nèi)的第二噴射基準平面58周向地隔開。并且最后分級噴射器51的第三級顯示為圍繞位于渦輪燃燒區(qū)72內(nèi)的第三噴射基準平面58周向地隔開。因此，分級噴射器51的一個或更多級可設置在前噴射器21的下游。

在任何前述位置處的分級噴射器51均可常規(guī)地構造用于噴射空氣、燃料或空氣和燃料兩者，并且可在每個軸向位置處提供多個，使得產(chǎn)生圍繞噴射基準平面58的噴射器的陣列。雖然圖5中圖形上被簡化了，但是本發(fā)明的分級噴射器51除非另外指出，否則應被理解為包括任何類型的常規(guī)噴射器，如相關技術領域的普通技術人員將會理解的那樣，其對于本文所述的功能是適用的。例如，可用在以下描述的本發(fā)明的實施例中的分級噴射器51可包括圖4中提供的示例性類型。另外，分級噴射器可為在美國專利8,019,523和7,603,863中描述或引用的任何噴射器類型，這兩項專利通過它們的整體引用而結合在本文中。按照任何常規(guī)器件和裝置，本發(fā)明的分級噴射器51還可包括可結合在其中一排定子葉片17中的那些分級噴射器，諸如上述美國專利中描述的那些，以及在美國專利申請2014/0260269中描述的那些，該專利申請也通過其整體引用而結合在本文中。這些例如可包括美國專利申請2014/0260269中被描述為結合在后框架20中的燃料/空氣噴射器。

對于位于上游燃燒區(qū)70或下游燃燒區(qū)71內(nèi)的分級噴射器51，每個都可結構上被內(nèi)徑向壁24和/或外徑向壁25支撐，并且在一些情況下，可突出到燃燒區(qū)70，71中，或者像圖4的示例一樣，分級噴射器51可包括噴嘴53，噴嘴53具有相對于內(nèi)徑向壁24平齊定位的端部。如將會理解的那樣，分級噴射器51可構造成沿大致橫向于穿過過渡區(qū)的主要流方向的方向噴射空氣和燃料。位于噴射基準平面58周圍的分級噴射器51在數(shù)量上可為若干個，并且圍繞燃燒區(qū)70，71以規(guī)則的間隔定位，用于噴射燃料/空氣的均衡分布，但是其他的構造也是可能的。作為一個示例，在噴射基準平面58處可采用3到10個之間分級噴射器51，但是也可使用更多或更少分級噴射器。如上文所述，分級噴射系統(tǒng)50可包括多級分級噴射器51，即，在多個軸向地隔開的噴射基準平面58處的多個分級噴射器51。在這種情況下，兩個分離的級之間的分級噴射器51可相對于彼此成直線放置或交錯放置，并且一個的布置可配置成與另一個相補充。

如將會理解的那樣，根據(jù)本發(fā)明的某些方面，燃料和空氣可以經(jīng)由任何常規(guī)的方式可控制地供應給前噴射器21和每個分級噴射器51，包括以上通過引用結合的專利和專利申請以及美國專利申請2010/0170219中所提及并描述的那些方式的任何方式，該美國專利申請通過其整體引用而結合在本文中。如圖5中關于限定的區(qū)域70，71，72中每個級內(nèi)的其中一個分級噴射器以及前噴射器21示意性地圖示的那樣，分級噴射系統(tǒng)50可包括控制裝置和相關的構件，以用于主動或被動地控制向每個噴射器輸送燃料和/或空氣。就是說，本發(fā)明的不同方面可包括用于分配或計量輸送給分級噴射器51和/或前噴射器21之間的燃燒器13的全部燃料和空氣供應的控制裝置、方法、系統(tǒng)和構造。可包括在分級噴射系統(tǒng)50中的前噴射器21和不同的分級噴射器51可以以若干方式進行控制并配置，使得實現(xiàn)期望的操作和優(yōu)選的空氣和燃料分離。如圖5中示意性表示的那樣，這可包括經(jīng)由可控制閥75主動地控制輸送給每個噴射器的空氣和燃料供應，但是也可使用起作用來計量相關流的任何機械致動的裝置。將會理解的是主動控制可通過將可控制閥75連接到計算機化控制系統(tǒng)上而實現(xiàn)，該計算機化控制系統(tǒng)中控制器電氣地與每個閥通訊并且從而根據(jù)控制算法操作閥設置。根據(jù)其他可能的實施例，到每個分級噴射器51以及前噴射器21的空氣和燃料供應可經(jīng)由向每個噴射器供應燃料和空氣的燃料和空氣導管的相對孔口尺寸設置而被動地控制。

與分級噴射系統(tǒng)50相關的控制策略可包括計量不同分級噴射器51之間、分級噴射器53的不同級(如果存在)之間、不同分級噴射器51和前噴射器21之間的燃料和空氣供應，或者它們的全部。因此，例如，參考圖5的示例性構造和其中描繪的分級噴射器51的不同的級，根據(jù)一個可能的布置，位于第一噴射基準平面58周圍的分級噴射器51的第一級可構造成比位于第二噴射基準平面58周圍的第二級噴射器噴射更多燃料/空氣，第二級噴射器可構造成比位于第三噴射基準平面58周圍的第三級噴射器噴射更多燃料/空氣。如將會理解的那樣，這些構造可使用相對百分比更具體地描述。因此，例如，根據(jù)關于分級噴射器51的第一、第二和第三級之間燃料的計量的另一個可能布置，控制構造可限制在分級噴射器51的第二級噴射的燃料少于在分級噴射器51的第一級噴射的燃料的50%，且在分級噴射器51的第三級噴射的燃料少于在噴射器的第二級噴射的燃料的50%。更特別地，根據(jù)另一個示例性布置，例如，分級噴射器51的第一、第二和第三級可包括控制構造，該控制構造將在分級噴射器51的第二級噴射的燃料限制為在分級噴射器51的第一級噴射的燃料的10%到50%之間，且在分級噴射器51的第三級噴射的燃料限制為在分級噴射器51的第一級噴射的燃料的10%到50%之間。如所指出的那樣，這樣的控制策略也可包括前噴射器21，使得整體的燃料供應在全部可能的噴射點之間都被計量。在這種情況下，例如，示例性控制布置可規(guī)定前噴射器21以及分級噴射系統(tǒng)50的分級噴射器51的第一、第二和第三級被可控制地構造，使得在運行期間將總燃燒器燃料供應的以下百分比的燃料輸送給每一個：將40%和80%之間的輸送至前噴射器21；將20%和40%之間的輸送至分級噴射器51的第一級；將2%和10%之間的輸送至分級噴射器51的第二級；以及將2%和10%之間的輸送至分級噴射器51的第三級。如將會理解的那樣，可對于每一個類似地操作空氣的供應。

圖6包括燃燒器13和具有典型空氣流模式的分級噴射系統(tǒng)50的簡化圖示，該典型空氣流模式導致指定的布置。為了清楚，分級噴射系統(tǒng)50顯示為具有單級噴射器51。如將會理解的那樣，可在燃燒區(qū)周邊周圍提供其他此類分級噴射器51。例如，這些其他的分級噴射器51可布置在穿過示出的分級噴射器51限定的噴射基準平面58周圍。如所圖示的那樣，分級噴射器51可包括跨越流環(huán)道26延伸的噴嘴53。噴嘴53可經(jīng)由外側端口54接收空氣流，外側端口54將噴嘴流體地連接到壓縮機排放腔44，如將會理解的那樣，壓縮機排放腔44可包圍燃燒器的外徑向壁25。備選地(或者另外)，分級噴射器51的噴嘴53可經(jīng)由一個或更多側面端口或端口55接收空氣流，端口55構造成將噴嘴53流體地連接到流環(huán)道26上。噴嘴53還可包括燃料端口(如圖11-13中所示)，以用來將經(jīng)由燃料通路52輸送給它的燃料噴射到移動穿過噴嘴53內(nèi)部的空氣供應中。

根據(jù)一個示例性布置，分級噴射器51的噴嘴53包括圓柱形管，該圓柱形管承載在噴嘴53內(nèi)跨越流環(huán)道26聚集到一起來用于噴射到燃燒區(qū)29中的燃料/空氣。以這種方式，噴嘴53提供用來跨越流環(huán)道26指引燃料/空氣混合的導管，在這里燃料/空氣混合物然后可被噴入移動穿過燃燒區(qū)29的熱氣體的流中，燃燒區(qū)29由內(nèi)徑向壁24限定。根據(jù)其他的構造，如圖12中所示，分級噴射器51可包括位于外側端口54周圍的蓋板或空氣屏蔽罩，以便控制或限制從壓縮機排放腔44的空氣的進入，同時還提供更封閉的體積，在該體積內(nèi)燃料和空氣可聚集在一起并且在噴射之間適當?shù)鼗旌?。將會理解的是此類空氣屏蔽罩可用來將分級噴射?1與包圍它的壓縮機排放腔44顯著地隔離。

如由圖6中包括的流箭頭所示，在運行期間，來自壓縮機排放腔44的空氣可經(jīng)由穿過外徑向壁25形成的沖擊孔口41進入流環(huán)道26。此沖擊空氣流冷卻內(nèi)徑向壁24并且然后沿向前的方向被指引至燃燒器13的頭端19，在此點處其可反轉方向并且被向前噴射器21導引。與分級噴射器21的使用相關的一個特定的問題是它們在通過流環(huán)道26的空氣流上的負沖擊。具體地，分級噴射器21典型地包括結構(諸如噴嘴23)，其必須與流環(huán)道26交叉，并且因而中斷或者特定地阻塞穿過其中的流。如將會理解的那樣，這導致壓力損耗并且導致在堵塞的下游形成尾流。此尾流通過使進入蓋組件30的空氣流變得不均勻，可不利地影響進入蓋組件30的空氣流，這然后會導致前噴射器21的噴嘴23內(nèi)不充分混合的燃料-空氣，其負面地影響燃燒和nox排放。由分級噴射器51形成的尾流也可影響分級噴射器51正下游的內(nèi)冷卻壁24的冷卻。具體地，該尾流可產(chǎn)生空氣流或渦流的“死區(qū)”，其負面地影響熱傳遞系數(shù)。另外，流環(huán)道26內(nèi)的冷卻劑的交叉流不利地影響通過定位成更靠近頭端19的沖擊端口41抵達的新鮮冷卻劑的冷卻效率。具體地，在流環(huán)道26中形成的消耗的冷卻劑的橫向流(即，已經(jīng)從內(nèi)徑向壁24吸收了熱量的冷卻劑)起作用來溫暖即將進入的更新鮮的冷卻劑，這降低了其冷卻有效性。交叉流也使進入的冷卻劑偏向，使得其以較不陡峭的角度擊打內(nèi)徑向壁24，這進一步減少了其效率。兩種流的混合——即，排放的冷卻劑的交叉流和垂直于其抵達的新鮮冷卻劑流——導致與動態(tài)混合以及動量傳遞相關的更進一步的系統(tǒng)損耗。

現(xiàn)在參考圖7到10，提供了示意性截面圖示(其類似于參考圖6討論的那一個)來圖示具有根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的示例性分級噴射系統(tǒng)50的燃燒器13。如將會理解的那樣，這些示例圖示了燃燒器構造以及所引發(fā)的空氣流模式，空氣流模式涉及按照本發(fā)明的不同方面的構造。為了清晰，在所提供的每個附圖里都只示出了單個分級噴射器51。如將會理解的那樣，可在燃燒區(qū)29周邊周圍提供其他此類分級噴射器51。例如，這些其他的分級噴射器51可布置在穿過在每一個描繪的分級噴射器51限定的噴射基準平面58周圍。如將會理解的那樣，這些其他的噴射器51在存在時可以以相同的方式構造，使得每個都在流環(huán)道26的對應區(qū)域內(nèi)引發(fā)相同的圖示流模式。以這種方式，可圍繞流環(huán)道26的整個周邊引發(fā)在每個圖中描繪的示例性流模式。另外，應該理解的是可將分級噴射器51配置成環(huán)形分級噴射器，其自身圍繞流環(huán)道26的周邊延伸。應該理解的是任何這些備選方式都可以以相同的方式應用于隨后在圖11到22中的示例性實施例。

應該指出的是，如本文中所用，“空氣流模式”是輸送給壓縮機排放腔44的空氣供應被引入其中并且穿過其中循環(huán)的方式。如將會理解的那樣，示例性空氣流模式描繪成它們這樣滿足某些性能標準和目標，其包括：1)將空氣輸送至前噴射器21和分級噴射器51，以期望地燃燒被輸送給每一個的燃料的供應；2)通過在其表面上或穿過其表面指引充足的空氣流來冷卻燃燒器構件，尤其是那些鄰近或者限定燃燒區(qū)的構件；和/或3)最小化跨燃燒器的壓降，以便增加發(fā)動機效率。如將會理解的那樣，本文圖示的空氣流模式可通過已知系統(tǒng)、方法和裝置實現(xiàn)，諸如通道、端口、隔離物、壁、表面特征、流控制器、閥門、孔口、出口和/或其他類型的流指引結構的構造，以及此類特征的相對尺寸及其定位。此類流指引結構可包括當前公開的全部那些特征，以及如相關領域中普通技術人員將會理解的其他常規(guī)類型。如本文所使用的，術語“隔離物”意味著覆蓋了壁和密封結構兩者以及流體密封件。另外，除非另外指出，否則此類隔離物可完全或部分地密封通道。

如所提供的附圖中所示，根據(jù)本發(fā)明的分級噴射系統(tǒng)50可包括前噴射器21，以及與前噴射器21向后軸向地隔開的分級噴射器51。如關于圖6中所討論的，分級噴射器51可與流環(huán)道26相交，以便在前噴射器21下游在由內(nèi)徑向壁24限定的燃燒區(qū)29內(nèi)獲得噴射點。出于描述的目的，相對于分級噴射器51的噴射點的軸向位置，可對噴射點的后向側限定后環(huán)形區(qū)段，可對噴射點的前向側限定前環(huán)形區(qū)段(forwardannulussection)。如早已經(jīng)描述的，分級噴射系統(tǒng)50可包括燃料指引結構，諸如燃料線22，燃料通路52，以及相關的構件，它們一起可被構造成在前噴射器21和分級噴射器51之間分配燃燒器燃料供應。如本文所使用的，燃燒器燃料供應可被限定為運行期間被輸送給燃燒器13的總的燃料供應。如以下將更詳細討論的，分級噴射系統(tǒng)50還可包括空氣指引結構，其可包括本文已經(jīng)描述的那些結構中的任一個，以及任何其他常規(guī)裝置和構件。空氣指引結構可構造成在前噴射器21和分級噴射系統(tǒng)50的分級噴射器51之間分配燃燒器空氣供應。如本文所使用的，燃燒器空氣供應可被限定為運行期間被輸送給燃燒器13的總的空氣供應。

空氣指引結構可包括沿著外徑向壁25并穿過外徑向壁25形成的軸向限定的入口區(qū)段。如圖示的那樣，這些入口區(qū)段可包括穿過外徑向壁25形成的一個或更多端口或開口。這些端口和開口可將周圍的壓縮機排放腔44流體地連接到流環(huán)道26的對應的區(qū)段。如將會理解的那樣，可穿過對應于后環(huán)形區(qū)段的外徑向壁25限定后入口區(qū)段，并且可穿過對應于前環(huán)形區(qū)段的外徑向壁25限定前入口區(qū)段。如由空氣流箭頭指示的那樣，可將空氣指引結構構造成以便指引穿過后入口區(qū)段進入的空氣沿向前的方向穿過后環(huán)形區(qū)段。以這種方式，如圖7到10中所示，穿過從分級噴射器51向后定位的端口進入流環(huán)道26的空氣可沿向前的方向流動，以用于由分級噴射器51攝入。如進一步圖示的那樣，可將空氣指引結構構造成以便指引穿過前入口區(qū)段進入的空氣沿向后的方向穿過前環(huán)形區(qū)段。以這種方式，穿過從分級噴射器51向前定位的端口進入流環(huán)道26的空氣可沿向后的方向流動，以便由分級噴射器51攝入。

如關于圖6限定的那樣，通過燃燒器13的工作流體流徑37可包括若干基準平面。這些平面包括前基準平面67，中間基準平面68以及后基準平面69。這些平面的每一個代表與工作流體流徑37相交的平面，并且基本垂直于工作流體流徑37的中心軸線57對齊。前基準平面67可定位成以便與燃燒區(qū)29的前端對齊。中間基準平面68可定位成以便與燃燒區(qū)29的軸向中點對齊。并且，后基準平面69可定位成以便與燃燒區(qū)的后端對齊。另外，噴射基準平面58是在分級噴射器51的位置處與工作流體流徑37相交的平面。噴射基準平面58也可基本垂直于工作流體流徑37的中心軸線57，并且定位成以便與分級噴射器51的噴射點對齊。噴射基準平面58可包括定位在其上的若干個分級噴射器51，在這種情況下其為公共噴射器基準平面58。根據(jù)某些優(yōu)選的實施例，前入口區(qū)段和后入口區(qū)段可關于基準平面58，67，68，69限定。如圖7中所示，按照示例性實施例，后入口區(qū)段可包括大約限定在噴射基準平面58和后基準平面69之間的軸向范圍，而前入口區(qū)段可包括大約限定在噴射基準平面58和前基準平面67之間的軸向范圍。如圖8到10中所示，其他的構造也是可能的。

如圖7到10中所提供的，后入口區(qū)段和前入口區(qū)段的每一個都可包括多個隔開的沖擊端口41。后入口區(qū)段和前入口區(qū)段也可包括用于在特定位置允許更大體積的空氣進入流環(huán)道26的更大的端口或開口42。在沖擊端口41的情況下，每個端口都可穿過外徑向壁25形成，并且構造成抵靠內(nèi)徑向壁24的外表面使空氣的沖擊射流成列。以這種方式，可通過由分級噴射器51攝入的空氣供應充分地冷卻內(nèi)徑向壁24的大區(qū)段。根據(jù)某些優(yōu)選的實施例，例如，后入口區(qū)段的多個沖擊端口41可在位于后基準平面69的正前方的最后沖擊端口和位于噴射基準平面58的正后方的最前沖擊端口之間軸向地隔開。例如，前入口區(qū)段的多個沖擊端口41可在位于噴射基準平面58的正前方的最后沖擊端口和位于前基準平面67的正后方的最前沖擊端口之間軸向地隔開。其他的構造也是可能的。另外，后入口區(qū)段和前入口區(qū)段的每一個的多個沖擊端口41在數(shù)量上可包括許多，諸如大于一百。這些沖擊端口41可周向地以及軸向地隔開，并且可圍繞外徑向壁25的整個周邊延伸。如同樣圖示的那樣，可穿過外徑向壁25限定更大的端口或開口42。這些可用來在指定的位置允許更大的空氣流進入流環(huán)道26。在這種情況下，如將會理解的那樣，這些更大的流可以在距分級噴射器51顯著的距離處被帶入流環(huán)道26，并且被允許在該較大的流向分級噴射器51行進時對流地冷卻內(nèi)徑向壁24的外表面，以最終由此攝入。包括沖擊端口41和較大開口42兩者的實施例也是可能的。

在本發(fā)明的此類分級噴射系統(tǒng)50中，分級噴射器51可沿外徑向壁25/內(nèi)徑向壁24組件的長度在不同的軸向位置處設置。就是說，分級噴射器51相對于前噴射器21向后的間隔可以變化。根據(jù)一個寬的范圍，分級噴射器51可在前基準平面67和后基準平面69之間的任何位置處定位。根據(jù)優(yōu)選實施例，諸如圖7和8的示例，分級噴射器51可定位在中間基準平面68處或附近，即，大概在前基準平面67和后基準平面69之間的中間。根據(jù)其他的優(yōu)選實施例，如圖7，8，和9中所示，分級噴射器51可定位在前基準平面67和中間基準平面68之間。根據(jù)這些特定實施例內(nèi)的變化，分級噴射器51可定位成更靠近前基準平面67或中間基準平面68。如圖9中圖示的那樣，根據(jù)那些特定布置中的一個，分級噴射器51定位在前基準平面67的正后方。根據(jù)那些布置的另一個，分級噴射器51可大約定位在前基準平面67和中間基準平面68之間的中間。如圖10中所圖示的，分級噴射器51也可定位在中間基準平面68和后基準平面69之間。此定位也可包括變型，諸如其中分級噴射器51更靠近中間基準平面68的示例以及其中分級噴射器51更靠近后基準平面69或在后基準平面69處的其他示例。根據(jù)圖10的特定實施例，分級噴射器51也可大約定位在中間基準平面68和后基準平面69之間的中間。

不管定位如何，如將會理解的那樣，從入口區(qū)段到分級噴射器51的空氣流的相對方向在圖7到10的每個示例中都保持一致。另外，關于這些實施例的每一個，分級噴射系統(tǒng)50都可包括多個此類分級噴射器51。在這種情況下，如已經(jīng)解釋的那樣，分級噴射器51可周向地隔開，使得噴射基準平面58對于每一個都是公共的。因此，這些附加的分級噴射器51每一個都可從與之對應的后入口區(qū)段和前入口區(qū)段接收流。分級噴射器51也可構造成環(huán)形噴射器。

如圖7到10的每一個圖進一步圖示的，燃燒器13的空氣指引結構可更具體地描述為包括對應于前噴射器21的頭端入口區(qū)段。如圖所示，頭端入口區(qū)段可定位在前入口區(qū)段的前面。在這種情況下，頭端入口區(qū)段可包括穿過外徑向壁25形成的較大端口或開口42的其中一個，其可構造成允許來自壓縮機排放腔44的充分的空氣進入，用來供應前噴射器21。如圖所示，此空氣可進入流環(huán)道26，且然后沿向前方向向前噴射器21指引。就是說，頭端入口區(qū)段可配置成將通過其進入的空氣引向前噴射器21，以用于與同樣被供應給它的燃料燃燒。

出于描述的目的，如已經(jīng)提及的那樣，內(nèi)徑向壁24可描述為包括軸向堆疊的室，其中前向室28容納前噴射器21，而后向室29限定燃燒區(qū)。此外，分級噴射器51可包括在外徑向壁25和內(nèi)徑向壁24之間延伸的結構，并且從而阻塞流環(huán)道26的一部分。具體地，例如可為管狀噴嘴53的此結構可稱為阻塞流環(huán)道26的周向限定的節(jié)段。根據(jù)本發(fā)明的實施例，噴嘴53可包括與流環(huán)道26流體地連通的端口55。例如可為穿過噴嘴53的管側向形成的這些端口55可構造成接收通過流環(huán)道26被引向分級噴射器51的空氣流。關于圖7和10的實施例，第一端口55可設置在噴嘴53的后向面上，并且構造成接收經(jīng)由后環(huán)形區(qū)段流向分級噴射器的空氣。另外，第二端口55可設置在噴嘴53的前向面上，并且配置成接收經(jīng)由前環(huán)形區(qū)段流向分級噴射器的空氣。如同樣提及的那樣，并且如圖11到13中所示，燃料指引結構可包括形成在噴嘴53內(nèi)的一個或更多燃料端口56。燃料端口56可連接到形成在內(nèi)徑向壁24外側的燃料通路52上。根據(jù)優(yōu)選實施例，燃料端口56可在噴嘴53的外側端和內(nèi)側端之間側向地定位。燃料指引結構還可包括實施例，其中燃料通路52軸向地延伸穿過外徑向壁25的內(nèi)部，如圖11到13中所示。

出于描述的目的，如已提及的那樣，流環(huán)道26可被描述為包括蓋組件區(qū)段和燃燒區(qū)區(qū)段。具體地，流環(huán)道26的蓋組件區(qū)段包括在內(nèi)徑向壁24的前向室28周圍出現(xiàn)的軸向區(qū)段(即，蓋組件)，而流環(huán)道26的燃燒區(qū)區(qū)段包括出現(xiàn)在內(nèi)徑向壁24的后向室29周圍的軸向區(qū)段(即，燃燒區(qū))。根據(jù)某些優(yōu)選的實施例，頭端入口區(qū)段的開口42穿過對應于流環(huán)道26的蓋組件區(qū)段的外徑向壁25形成。開口42可包括與沖擊端口41相比在流區(qū)域中大得多的端口，沖擊端口41穿過對應于流環(huán)道26的燃燒區(qū)區(qū)段的外徑向壁25形成。如圖7到10中所示，開口42可構造成將壓縮機排放腔44流體地連接到流環(huán)道26的蓋組件區(qū)段。如已經(jīng)討論的那樣，與蓋組件30相關聯(lián)的內(nèi)徑向壁24可包括蓋入口45，蓋入口45用于將流環(huán)道26的蓋組件區(qū)段流體地連接到蓋組件30的內(nèi)部區(qū)域，其可配置成將通過蓋入口45進入的空氣引向前噴射器21的噴嘴23。如將會理解的那樣，在這種情況下，燃料指引結構可包括將前噴射器21的噴嘴23連接到燃料源上的燃料線22。

如將會理解的那樣，圖7到10的實施例的空氣指引結構可包括端口和開口之間的相對孔口或流區(qū)域尺寸設置，開口對應于后入口區(qū)段、前入口區(qū)段和頭端入口區(qū)段。根據(jù)優(yōu)選的實施例，相對孔口尺寸設置配置成用于計量前噴射器21和分級噴射器51之間的燃燒器空氣供應。根據(jù)某些實施例，燃燒器空氣供應的此計量包括將供應的至少30%引向分級噴射器51。根據(jù)其他優(yōu)選實施例，燃燒器空氣供應的至少50%被引向分級噴射器51。

現(xiàn)在參考圖11到13，根據(jù)備選實施例，后環(huán)形區(qū)段和/或前環(huán)形區(qū)段可包括熱傳遞結構，以用于增大在移動穿過環(huán)道的空氣流和內(nèi)徑向壁24的外表面之間的熱傳遞率。熱傳遞結構可包括促進湍流并且從而通過打破在冷卻劑移動穿過通道時在其中形成的熱學層而增大熱傳遞的任何類型的結構。以這種方式，新鮮的冷卻劑，即，還沒有從內(nèi)徑向壁24吸收熱量的空氣流，可被帶至與壁形成接觸，使得更大的溫度差增大熱傳遞率。熱傳遞結構也可包括增大內(nèi)徑向壁24的表面面積，并從而增大壁和移動穿過環(huán)道26的空氣流之間能量交換的速率的構造。注意圖11到13還圖示了根據(jù)優(yōu)選實施例的若干類型的分級噴射器。如圖11中所示，第一類型的分級噴射器51包括噴嘴53，其中噴射端口61定位成基本與內(nèi)徑向壁24的熱側平齊。如圖12中所示，第二類型的分級噴射器51包括位于流環(huán)道外的燃料和空氣混合室62，即，在外徑向壁25外側?；旌鲜?2可由倒圓的屏蔽壁63形成，屏蔽壁63從外徑向壁25的外表面凸出。如將會理解的那樣，混合室62可給分級噴射器51提供較大的內(nèi)部，以用于燃料和空氣在噴射到工作流體流徑中之前改善的混合。第三類型的分級噴射器51包括突出的噴嘴53，該突出的噴嘴53從內(nèi)徑向壁24的內(nèi)表面延伸，以便穿入工作流體流徑37。此類型的噴嘴53常被稱作浸入噴射器，因為它包括噴射端口，并且例如可被用來使噴射的燃料/空氣混合物更均勻地分散在工作流體流徑37內(nèi)。

如圖11中所示，根據(jù)一個優(yōu)選的實施例，熱傳遞結構包括形成在內(nèi)徑向壁24的外表面上的多個擾流器81。如將會理解的那樣，擾流器81可構造成從內(nèi)徑向壁突入流環(huán)道26的突起。如圖所示，在一個優(yōu)選實施例中，此類擾流器81可呈周向延伸的脊狀物的形式。根據(jù)其他實施例，擾流器81可構造成離散的隆起、凹陷等。擾流器81在流環(huán)道26中可定位在分級噴射器51的任一側，即，在后環(huán)形區(qū)段或前環(huán)形區(qū)段或兩者內(nèi)。根據(jù)另一實施例，如圖12中所示，熱傳遞結構可包括垂直于穿過流環(huán)道26的流的總體方向形成的一系列凹槽82。凹槽82可形成在內(nèi)徑向壁24的外表面上，并且可被包括在分級噴射器51的任一側上。其他的構造也是可能的。

圖13圖示了按照本發(fā)明的備選實施例的另一種類型的熱傳遞結構。如圖所示，可穿過內(nèi)徑向壁24的外表面形成微通道83。微通道83可包括淺的凹槽。根據(jù)一個實施例，凹槽如圖所示可以是封閉的。備選地，凹槽可對流通道26保持開口。如圖所示，例如每個微通道83都可構造成軸向?qū)R的淺通道，其包括通向流環(huán)道26的入口端口和出口端口，具有在兩者之間延伸的封閉的區(qū)段。微通道83還可包括在2015年11月18日提交的待決美國專利申請(序列號14/944341，檔案號282958)中公開或引用的那些微通道，該美國專利申請通過其整體引用而結合在本文中。如將會理解的那樣，在運行期間，通過沖擊端口41沖擊在外徑向壁上的空氣流可被強制進入微通道83的入口端口，使得產(chǎn)生穿過其中的空氣流。由于內(nèi)徑向壁24的更大的表面面積被暴露，且微通道83允許冷卻劑滲入內(nèi)徑向壁24的外表面，從而此空氣流引起改善的熱傳遞率。以這種方式，冷卻效果不僅僅限于內(nèi)徑向壁24的表面。如將會理解的那樣，此策略的優(yōu)點包括減少了以其他方式將會形成的急劇的溫度梯度。根據(jù)某些實施例，通過形成在內(nèi)徑向壁24內(nèi)的微通道83的集合，流環(huán)道26本身可形成并整體包含在內(nèi)徑向壁24內(nèi)。如本文所用，術語“流環(huán)道”應被理解為包括這樣的意思。

現(xiàn)在參考圖14，提供了一個備選實施例，其中流環(huán)道26內(nèi)的密封結構或者軸向隔離物85防止或者限制空氣經(jīng)過分級噴射器51的移動。如圖所示，這可用來引起穿過燃燒器的不同類型的流循環(huán)以及新的冷卻策略。如將會解釋的那樣，這產(chǎn)生了從流環(huán)道26的后環(huán)形區(qū)段到分級噴射器51的空氣流，同時流環(huán)道26的前環(huán)形區(qū)段內(nèi)的流被引向前噴射器21。如本文所用，軸向隔離物包括壁和其他密封結構以及流體密封件。另外，除非另外指出，否則此類軸向隔離物可完全或部分地密封通道。

如對于本文討論的其他示例那樣，圖14的實施例包括分級噴射系統(tǒng)50，該分級噴射系統(tǒng)50具有前噴射器21和從該前噴射器21向后軸向地隔開的分級噴射器51，分級噴射器51具有燃燒區(qū)29內(nèi)的噴射點。因而，噴射點從前噴射器21向后且在下游。相對于此噴射點，可將后環(huán)形區(qū)段限定至噴射點的后側，且可將前環(huán)形區(qū)段限定在其前側。同樣，如之前關于其他實施例所描述的，圖14的示例的空氣指引結構可包括沿著外徑向壁25形成的軸向限定的入口區(qū)段。如圖所示，這些入口區(qū)段可包括穿過外徑向壁25形成的一個或更多端口或開口，其將周圍的壓縮機排放腔44流體地連接到流環(huán)道26的對應區(qū)段。因此，可穿過對應于后環(huán)形區(qū)段的外徑向壁25限定后入口區(qū)段，并且可穿過對應于前環(huán)形區(qū)段的外徑向壁25限定前入口區(qū)段。入口區(qū)段每個都可包括多個沖擊端口41和/或開口42。

如圖14的箭頭所示，此實施例的空氣指引結構這樣構造，以指引進入后環(huán)形區(qū)段的空氣沿向前的方向穿過后入口區(qū)段并流向分級噴射器51。以這種方式，穿過從分級噴射器51向后定位的端口進入流環(huán)道26的空氣被引向分級噴射器以在其內(nèi)部攝入。但是，不同于圖7到13的實施例，與圖14相關的空氣指引結構這樣構造，以引導穿過前入口區(qū)段(即，分級噴射器的前面及其噴射點)進入的空氣沿向前的方向穿過前環(huán)形區(qū)段。以這種方式，如圖所示，穿過從分級噴射器51向前定位的端口進入流環(huán)道26的空氣被引向前噴射器21以在其內(nèi)部攝入。如將會理解的那樣——并且為了防止不必要的重復——分級噴射器51的定位可包括以上關于其他實施例已經(jīng)討論的那些位置的任何位置。還將理解的是本文討論的任何其他備選方式和特征——諸如噴射器或熱傳遞結構的類型——可以以類似的方式應用于圖14中所示的實施例，尤其是當所附權利要求的范圍允許時。

因此，圖14的實施例包括一種構造，其中在相對于分級噴射器51的后向位置進入流環(huán)道26的空氣被引向分級噴射器51以在其中使用，而在相對于分級噴射器51在前面進入流環(huán)道26的空氣被引向前噴射器21。如圖所示，這可以通過軸向隔離物85實現(xiàn)，軸向隔離物85可構造成壁、密封件等。如圖示實施例中所示，軸向隔離物85可形成為在外側端連接到外徑向壁25上且在內(nèi)側端連接到內(nèi)徑向壁24上的壁。隔離物85可圍繞流環(huán)道26的周邊延伸。如將會理解的那樣，隔離物85可這樣定位在流環(huán)道26內(nèi)，以便妨礙、限制或者完全阻止后環(huán)形區(qū)段內(nèi)的空氣流流過分級噴射器51的接近軸向位置。這就是說，軸向隔離物85可指引或引導流環(huán)道26的該區(qū)段內(nèi)的全部空氣流進入分級噴射器51。分級噴射器51的噴嘴23可包括空氣流從流環(huán)道26流出的端口55。

根據(jù)另一個實施例，如圖15中所示，空氣指引結構可包括圍繞外徑向壁25并在其外側形成的第三徑向壁86，以便在它們之間產(chǎn)生外側流環(huán)道86。如圖所示，可布置一條之字形冷卻劑流徑88，其最終將源自壓縮機排放腔44的空氣流輸送至分級噴射器51。如所指示的那樣，之字形冷卻劑流徑88可包括形成在流環(huán)道26的區(qū)段內(nèi)的上游區(qū)段91，繼之以形成在外流環(huán)道87內(nèi)的下游區(qū)段92。以這種方式，之字形冷卻劑流徑88可將向前移動穿過流環(huán)道26的流重新指引成移動穿過外流環(huán)道87的后向流。

之字形冷卻劑流徑88可包括穿過外徑向壁25形成的前端口93和后端口94。如圖所示，前端口93可將上游區(qū)段91流體地連接到之字形冷卻劑流徑88的下游區(qū)段92。后端口94可將之字形冷卻劑流徑88的下游區(qū)段92流體地連接到分級噴射器51的噴嘴53上。如進一步所示的，第三徑向壁86可形成為實心連續(xù)的結構，其封閉前端口93和后端口94兩者，并且將穿過外流環(huán)道87的流與周圍的壓縮機排放腔44中的流流體地隔離。

如將會理解的那樣，根據(jù)優(yōu)選的實施例，軸向隔離物85可形成在流環(huán)道26內(nèi)，以產(chǎn)生進入之字形冷卻劑流徑88的期望的流。軸向隔離物85可形成之字形冷卻劑流徑88的上游區(qū)段91的前端點。如將會理解的那樣，軸向隔離物85可與分級噴射器51在前地隔開。分級噴射器51可與穿過之字形冷卻劑流徑88的上游區(qū)段的流環(huán)道相交。軸向隔離物85可構造成部分或完整的隔離物，并且可包括在外徑向壁25和內(nèi)徑向壁24之間并圍繞流環(huán)道26的周邊延伸的壁或其他流體密封件，以便阻止流環(huán)道26內(nèi)的軸向流。

相對軸向隔離物85的位置，流環(huán)道26可描述成分成后環(huán)形區(qū)段和前環(huán)形區(qū)段，后環(huán)形區(qū)段限定至軸向隔離物85的后側，而前環(huán)形區(qū)段限定至軸向隔離物85的前側?？諝庵敢Y構可包括穿過外徑向壁25形成的軸向限定的入口區(qū)段，該入口區(qū)段將壓縮機排放腔44流體地連接到流環(huán)道26的對應的軸向限定的區(qū)段上。根據(jù)優(yōu)選的實施例，這些入口區(qū)段可包括對應于后環(huán)形區(qū)段的后入口區(qū)段，以及對應于前環(huán)形區(qū)段的前入口區(qū)段。根據(jù)其他優(yōu)選的實施例，軸向隔離物85可構造成將前環(huán)形區(qū)段與后環(huán)形區(qū)段流體地密封，使得：基本上流入前環(huán)形區(qū)段的燃燒器空氣供應的全部空氣被引向前噴射器21；以及基本上流入后環(huán)形區(qū)段的燃燒器空氣供應的全部空氣被指引穿過之字形冷卻劑流徑以用于輸送到分級噴射器51。

如所示出的那樣，依據(jù)之字形冷卻劑流徑88的示例性實施例，穿過流環(huán)道26的相對于軸向隔離物85的位置向后進入的空氣流可被沿向前的方向指引。此空氣流可被允許經(jīng)過分級噴射器51的位置并繼續(xù)到達前端口93。換言之，空氣流從后環(huán)形區(qū)段向前環(huán)形區(qū)段經(jīng)過周向間隙行進，周向間隙可存在于分級噴射器51之間。此流然后可繼續(xù)流向壓縮機13的前端，直至抵達一點，在該點處之字形冷卻劑流徑88構造成使流反向大約180°。具體地，如圖所示，可使空氣流經(jīng)由之字形冷卻劑流徑88“對折”，使得其被引向分級噴射器51，以用于最終經(jīng)由后端口94輸送至該處。

根據(jù)示例性實施例，之字形冷卻劑流徑88可構造成使得穿過流環(huán)道26的空氣流被引入在外徑向壁25周圍形成的外流環(huán)道87。具體地，第三徑向壁86可形成在外徑向壁25外側并從其偏移，使得在它們之間形成第二流環(huán)道，即外流環(huán)道87。外流環(huán)道87內(nèi)的空氣流可被引向后端口94，在那里其可由分級噴射器51攝入。如本文所述，在分級噴射器51內(nèi)，空氣流可與燃料混合并且被噴入工作流體流徑37。如將會理解的那樣，分級噴射器51的類型和放置可與本文關于其他實施例已經(jīng)描述的備選方式一致。

如將會理解的那樣，圖7到15的示例性實施例提供了新穎的構造以及所引發(fā)的空氣流模式，其中燃燒器的主體的顯著部分主要地由空氣流冷卻，該空氣流最終預定用于穿過分級噴射器而不是經(jīng)由在燃燒器頭端的前噴射器噴射。假定被引向軸向分級噴射器的燃燒器空氣的持續(xù)升高的水平，本文描述的構造提供了更高的系統(tǒng)效率，諸如壓力損耗的降低以及冷卻空氣的更高效的使用。早期的噴射系統(tǒng)采用將總的空氣的相對小比例引向分級噴射器——即，大約5%到20%——的軸向分級，而更新的系統(tǒng)現(xiàn)在將多得多比例的空氣引向分級噴射器。結果，使用預定由分級噴射器噴射的空氣來冷卻限定燃燒區(qū)域的單一體或內(nèi)徑向壁的顯著部分或全部變得可能，這可以使系統(tǒng)的整體空氣動力學成為流線型。隨著對于穿過燃燒器的更大質(zhì)量空氣的要求持續(xù)攀升，如本文所描述的此類系統(tǒng)的優(yōu)點已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)是顯著的。如將會理解的那樣，在常規(guī)系統(tǒng)中，用于限定內(nèi)徑向壁的燃燒區(qū)的冷卻構造串聯(lián)地鏈接，且與之相關聯(lián)的大部分空氣流被引向燃燒器頭端和定位在其中的前噴射器。這導致由順序連接的構件損耗構成的總的系統(tǒng)壓力損耗，其導致分級噴射器接收跨越它的總系統(tǒng)壓力損耗。當燃燒器主體的冷卻從該系列構件壓力損耗(如本文所提出的那樣)顯著地去除時，總體系統(tǒng)壓力損耗可被顯著地降低，因為更多的構件壓力損耗現(xiàn)在并行地操作了。取決于操作者的傾向，本文公開的構造可使得能夠重新分配系統(tǒng)壓力損耗。這就是說，在前噴射器內(nèi)可消耗更多的壓力損耗，以改善燃料和空氣在其內(nèi)部的混合。

本發(fā)明的不同方面另外可用于減少與環(huán)道內(nèi)的沖擊冷卻相關的問題。在常規(guī)的系統(tǒng)中，如將會理解的那樣，最終被供給到前噴射器中的大部分空氣在流環(huán)道的后端處或附近進入流環(huán)道。此空氣然后被要求流過流環(huán)道的長度，或者至少其顯著部分，這導致與例如通過沿單一體的長度定位的沖擊端口剛剛進入流環(huán)道的新鮮冷卻劑的流碰撞。這導致增大了系統(tǒng)整體壓力損耗的空氣動力學的混合和動量損耗。另外，在流環(huán)道內(nèi)形成的使用過的冷卻劑的交叉流降低了剛剛到達的更新鮮的冷卻劑的效力。這是因為沖擊端口的沖擊空氣流在直接抵靠待冷卻的表面而成列(即，以大約90°的陡峭角度)時是最有效的。交叉流經(jīng)由使沖擊冷卻劑的射流在交叉流移動的方向上偏移而與沖擊冷卻劑的射流產(chǎn)生干擾，使得它們以較淺的角度撞擊內(nèi)徑向壁的外表面。依據(jù)本申請的設計，這些問題可通過降低大多數(shù)冷卻劑在到達噴射點前在流環(huán)道中行進的程度而最小化或者基本上消除。另外，依據(jù)某些優(yōu)選的實施例，對于冷卻劑流經(jīng)被噴嘴或與分級噴射器相關的其他構件部分阻塞的流環(huán)道的區(qū)段的必要性可最小化或者基本上消除。這意味著進入流環(huán)道的后向部分的冷卻劑不再必須移動通過流環(huán)道的這些區(qū)段，這些區(qū)段由于分級噴射器的相交的構件已經(jīng)被縮窄。這不僅具有消除與這些縮窄的區(qū)段相關的壓力損耗的好處，但也帶起了源自在相交結構下游形成的尾流的那些問題。這些問題包括那些與由尾流引起的對表面冷卻的中斷相關的問題，以及與前噴射器中的流中斷和不均勻下游空氣流相關的問題。如將會理解的那樣，本發(fā)明的實施例允許將增大體積的空氣輸送至分級噴射器，同時限制分級噴射器要求的必須流經(jīng)流環(huán)道內(nèi)的障礙物的空氣的體積。

現(xiàn)在總體參考圖16到22，示出了本發(fā)明的另外的實施例，其中一部分燃燒器空氣供應在被引向分級噴射器51用于噴射到工作流體中之前，首先作為冷卻劑循環(huán)穿過渦輪12內(nèi)的定子葉片17。如將會理解的那樣，當前實施例的系統(tǒng)和構件可包括與以上描述的那些的若干相似之處。例如，工作流體流徑37可穿過燃氣渦輪機10的燃燒器13和渦輪12區(qū)段限定。與圖5中所示的構造類似，工作流體流徑37可沿縱向中心軸線57從由燃燒器13中的前噴射器21限定的前端向后延伸，穿過燃燒器13在該處過渡至渦輪12的界面，且然后穿過渦輪12到達在其中限定的后端。(注意“界面”術語旨在包括這樣的構造，其中在發(fā)動機的燃燒器13和渦輪12區(qū)段之間形成無縫過渡，即，其中燃燒器13和渦輪12跨越整體的單一體連接。)另外，壓縮機排放腔44可圍繞工作流體流徑37形成，以用于接收由壓縮機11輸送到那里的燃燒器空氣供應。燃氣渦輪機可包括分級噴射系統(tǒng)50，其包括前噴射器21和與其軸向向后隔開的分級噴射器51。如以下更詳細地討論的那樣，該系統(tǒng)還可包括：用于在前噴射器21和分級噴射器51之間分配燃燒器燃料供應的燃料指引結構；以及用于在前噴射器21和分級噴射器51之間分配燃燒器空氣供應的空氣指引結構。

進一步參考圖16到22，空氣指引結構可包括一個或更多冷卻劑流徑101，其每個都提供一個指向性的、連續(xù)的流體通路，來自壓縮機排放腔44的冷卻劑穿過該流體通路被發(fā)送以最終輸送至分級噴射器51。具體地，冷卻劑流徑101可包括將冷卻劑指引穿過定子葉片17的內(nèi)部的區(qū)段。然后，在經(jīng)過定子葉片17后，冷卻劑流徑101可將冷卻劑指引至分級噴射器51，在這里冷卻劑與燃料混合并被噴入工作流體流徑37。根據(jù)優(yōu)選的實施例，冷卻劑流徑101通?？砂ㄈ肟趨^(qū)段103，冷卻回路104以及出口區(qū)段105。如以下將更詳細討論的那樣，入口區(qū)段103可包括上游端口，其流體地聯(lián)接到壓縮機排放腔44上，以及下游端口，其可穿過定子葉片17中的一個的內(nèi)側壁或外側壁形成。出口區(qū)段105可包括下游端口，其流體地聯(lián)接到分級噴射器51上，以及上游端口，其也穿過定子葉片17中的一個的內(nèi)側壁或外側壁形成。冷卻回路104可為延伸穿過定子葉片17中的一個的內(nèi)部的冷卻通道。冷卻回路104可包括上游端，其連接到入口區(qū)段103的下游端口上，以及下游端，其連接到出口區(qū)段105的上游端口上。

如所討論的那樣，渦輪12可包括若干級葉片，其每個級都可包括一排定子葉片17，繼之以一排轉子葉片。一排定子葉片17可包括圍繞渦輪轉子盤周向地隔開的多個定子葉片17。如圖所示，每個定子葉片17都可包括跨越工作流體流徑37延伸的翼型件113。翼型件113是定子葉片17的一部分，其構造成與穿過渦輪12的工作流體的流相互作用。定子葉片17可包括在翼型件113側翼并將其固定到渦輪13內(nèi)的固定結構上的側壁。具體地，翼型件113可連接到內(nèi)側壁和外側壁上，內(nèi)側壁在安裝后，可使得限定工作流體流徑37的內(nèi)邊界，外側壁在安裝后，可使得限定工作流體流徑37的外邊界。如將會理解的那樣，翼型件113、內(nèi)側壁以及外側壁可為定子葉片17的一體形成的構件。出于描述的目的，定子葉片17的軸向?qū)挾认薅橐硇图?13的前緣114和后緣115之間的軸向距離。另外，如本文中所用，最前一排定子葉片17代表定位成最靠近渦輪12的前端的那排定子葉片17，即，最靠近燃燒器13和渦輪12之間的界面。

如現(xiàn)在所呈現(xiàn)的，繼續(xù)參考圖16到22，可圍繞穿過燃燒器13和渦輪12兩者的區(qū)段的工作流體流徑37形成流環(huán)道26。在燃燒器13內(nèi)，流環(huán)道26可以以如上已經(jīng)討論的方式構造。如圖所示，由于圖中提供的橫截面視圖的特性，因而形成在渦輪12內(nèi)的流環(huán)道26的部分可顯得相似地構造。但是，如將會理解的那樣，由于燃燒器13和渦輪12中工作流體流徑37的不同的構造，渦輪12內(nèi)的流環(huán)道26可具有在燃燒器11內(nèi)的區(qū)段中找不到的某些特性。這些特性將在下面限定。

雖然作為一個初始問題，但應該理解的是通常引用“流環(huán)道”可指形成在燃燒器13的工作流體流徑37周圍的流環(huán)道或者渦輪12的工作流體流徑37周圍的流環(huán)道或者兩者。當做這樣的通常引用時，流環(huán)道26將被描述為限定在流徑壁108和環(huán)道壁109之間，如貫穿若干附圖所示。因此，穿過燃燒器13和/或渦輪12的工作流體流徑37可通常指由流徑壁108限定，而流環(huán)道26可通常描述為被限定在流徑壁108和環(huán)道壁109之間。另外，如本文中所用，流徑壁108可被描述為具有相反的熱側和冷側，其中熱側為面向工作流體流徑37(并且熱的燃燒氣體包含在其中)的側面，而冷側為面向流環(huán)道26(且相對較冷的空氣流包含在其中)的一側。因此，總體上，環(huán)道壁109可被描述為包圍流徑壁108的冷側并從其偏移，使得流環(huán)道26形成在其間。

轉回燃燒器13和渦輪12內(nèi)工作流體流徑37和流環(huán)道26之間的不同，以下術語將用來辨別按照普通渦輪發(fā)動機構造對于每一個特定的特征。如將會理解的那樣，此普通構造包括多個圓柱形的燃燒器13，其每一個都連接到穿過渦輪12形成的環(huán)形地成形的工作流體流徑37的環(huán)形節(jié)段上。在燃燒器13內(nèi)，這意味著概述性的術語“流徑壁”和“環(huán)道壁”可理解為代表之前在本文中被分別稱作“內(nèi)徑向壁”和“外徑向壁”的特征。然而，在渦輪12內(nèi)，這些概述性的術語——即，“流徑壁”和“環(huán)道壁”——可能被進一步細化，使得可標識環(huán)形地成形的流徑特別固有的區(qū)域。因此，出于描述的目的，渦輪12內(nèi)的“流徑壁108”可描述為具有內(nèi)流徑壁108a和外流徑壁108b，如若干附圖中所標識的那樣。因此，如將會理解的那樣，內(nèi)流徑壁108a限定工作流體流徑37的內(nèi)邊界，而外流徑壁108b限定工作流體流徑37的外邊界。類似地，穿過渦輪12的流環(huán)道26可包括圍繞內(nèi)流徑壁108a和外流徑壁108b兩者的冷側形成的流環(huán)道。因此，如圖16到22中所示，渦輪12內(nèi)的流環(huán)道26可更特別地描述為包括內(nèi)流環(huán)道26a和外流環(huán)道26b。為了形成內(nèi)流環(huán)道26a和外流環(huán)道26b，渦輪12內(nèi)的環(huán)道壁109可更特別地被描述成具有內(nèi)環(huán)道壁109a和外環(huán)道壁109b。給定這些符號表示，如將會理解的那樣，內(nèi)環(huán)道壁109a可從內(nèi)流徑壁108a的冷側偏移，使得內(nèi)流環(huán)道26a限定在其間。并且，對于工作流體流徑37的另一側，外環(huán)道壁109b從外流徑壁108b的冷側偏移，使得外流環(huán)道26b限定在其間。

另外，應該理解的是存在許多可能的構造，通過這些構造流環(huán)道26可形成在渦輪12內(nèi)，以便實現(xiàn)本文所述的功能性。除非另外限制，否則此類備選布置應被認為包括在所附權利要求書的范圍內(nèi)。就是說，本文所使用的非限制性語言應被理解為覆蓋任何此類構造，壓縮的空氣通過此類構造可源自壓縮機排放腔44并且然后沿著渦輪12的工作流體流徑37的外部輸送到特定的位置，以用于滿足本文所述的功能。如還將理解的那樣，定子葉片17可包括內(nèi)側壁和外側壁，它們附接到工作流體流徑37內(nèi)的翼型件113上并將翼型件113固定。內(nèi)側壁和外側壁可構造成分別限定工作流體流徑37的內(nèi)邊界和外邊界的軸向區(qū)段。由于這個，內(nèi)側壁和外側壁可被認為分別是內(nèi)流徑壁108a和外流徑壁108b的構件。

另外，根據(jù)備選實施例，燃燒器13也可被構造成環(huán)形燃燒器。在這種情況下，燃燒器13可包括連接到渦輪12的環(huán)形地成形的流徑上的連續(xù)的環(huán)形地成形的流徑。將會理解的是，燃燒器13之后將可以以如圖6和7中對于渦輪12所示的相同的方式包括內(nèi)側流徑壁108a和外側流徑壁108b。應該理解的是，雖然本文提供的某些示例討論了罐－環(huán)狀構造，提供的圖示以及所附權利要求書包括了可能的燃燒器構造(即，環(huán)形或罐－環(huán)形)中的任一個，除非另外指出。

本討論的實施例通?？砂ㄅc以上所述的那些中的任一個一致的分級噴射系統(tǒng)50。就是說圖16到22的分級噴射系統(tǒng)50可包括關于前述附圖已經(jīng)討論的那些實施例的任何實施例。因此，例如，分級噴射系統(tǒng)50可包括前噴射器21和從前噴射器21軸向地向后隔開的一個或更多分級噴射器51。另外，分級噴射器51可構造成與流環(huán)道26相交，以便獲得工作流體流徑37內(nèi)的噴射點。出于描述的目的，相對于噴射點的軸向位置，可對噴射點的前側限定前環(huán)形區(qū)段，而對噴射點的后側限定后環(huán)形區(qū)段。分級噴射器51可包括軸向隔離物85，軸向隔離物85可構造成軸向地分隔流環(huán)道26。根據(jù)某些實施例，如之前所述，軸向隔離物85可定位在流環(huán)道26中，以便與分級噴射器51軸向地一致或者靠近分級噴射器51。軸向隔離物111可構造成使前環(huán)形區(qū)段與后環(huán)形區(qū)段流體地密封。此密封布置可形成為使得進入前環(huán)形區(qū)段的全部或基本上全部燃燒器空氣供應被引向前噴射器21，而進入后環(huán)形區(qū)段的全部或基本上全部燃燒器空氣供應被引向分級噴射器51。如以下更詳細地討論的那樣，分級噴射器51可定位在燃燒器13或渦輪12內(nèi)。

現(xiàn)在特別注意圖16和18，提供的本發(fā)明的實施例包括冷卻回路104，冷卻回路104具有在定子葉片17的翼型件113內(nèi)的環(huán)形構造。如圖所示，這些示例性實施例中的空氣指引結構包括冷卻劑流徑101，冷卻劑流徑101具有入口區(qū)段103，冷卻回路104，以及出口區(qū)段105，該空氣指引結構可根據(jù)圖16和17中提供的備選布置構造。

根據(jù)一種備選形式，如圖16中所示，冷卻回路104從與內(nèi)流環(huán)道26a的連接處延伸并且返回到該連接處。如將會理解的那樣，在這些連接之間，冷卻回路104可形成定子葉片17的翼型件113內(nèi)的冷卻通道。更具體地，如圖所示，入口區(qū)段103可包括：流體地聯(lián)接到壓縮機排放腔44上的上游端口；以及穿過翼型件113的內(nèi)側壁或者更通常地，穿過內(nèi)流徑壁108a形成的下游端口。如進一步圖示的，出口區(qū)段105可包括：流體地聯(lián)接到分級噴射器51上的下游端口；以及穿過翼型件113的內(nèi)側壁或者更通常地，穿過內(nèi)流徑壁108a形成的上游端口。冷卻回路104可構造成沿著依照冷卻要求選擇的期望路徑延伸穿過翼型件113的內(nèi)部，同時將入口區(qū)段103流體地連接到出口區(qū)段105上。因此，冷卻回路104可包括上游端，其連接到入口區(qū)段103的下游端口上，以及下游端，其連接到出口區(qū)段105的上游端口上。根據(jù)優(yōu)選的實施例，冷卻回路104具有蜿蜒的構造，以便增強翼型件113內(nèi)的冷卻效率。

根據(jù)另一備選形式，如圖17中所示，冷卻回路104從與外流環(huán)道26b的連接處延伸并且返回到該連接處。如將會理解的那樣，在這些連接之間，冷卻回路104可形成定子葉片17的翼型件113內(nèi)的冷卻通道。更具體地，如圖所示，入口區(qū)段103可包括：流體地聯(lián)接到壓縮機排放腔44上的上游端口；以及穿過翼型件113的外側壁或者更通常地，穿過外流徑壁108b形成的下游端口。如進一步圖示的，出口區(qū)段105可包括：流體地聯(lián)接到分級噴射器51上的下游端口；以及穿過翼型件113的外側壁或者更通常地，穿過外流徑壁108b形成的上游端口。冷卻回路104可構造成沿著依照冷卻要求選擇的期望路徑延伸穿過翼型件113的內(nèi)部，同時將入口區(qū)段103流體地連接到出口區(qū)段105上。因此，冷卻回路104可包括上游端，其連接到入口區(qū)段103的下游端口上，以及下游端，其連接到出口區(qū)段105的上游端口上。冷卻回路104可包括蜿蜒的構造，以便增強翼型件113內(nèi)的冷卻效率。

如圖所示，圖16和17的實施例可包括位于流環(huán)道26內(nèi)的軸向隔離物111。如將會理解的那樣，冷卻劑流徑101的入口區(qū)段103和出口區(qū)段105可包括流環(huán)道26的鄰近軸向區(qū)段，它們定位在軸向隔離物111的兩側。根據(jù)優(yōu)選的實施例，軸向隔離物111可構造成將鄰近的軸向區(qū)段中的每一個與彼此流體地密封。假定此構造，則冷卻劑流徑101的入口區(qū)段103可描述成位于軸向隔離物111的后側，而冷卻劑流徑101的出口區(qū)段105可描述成位于軸向隔離物111的前側。盡管其他的構造也是可能的，但軸向隔離物111可定位在限定于定子葉片17的前緣114和后緣115之間的軸向范圍內(nèi)。

如圖16和17中進一步圖示的那樣，冷卻劑流徑101的入口區(qū)段103的上游端口可包括穿過環(huán)道壁109的對應區(qū)段形成的開口，以用于允許一部分燃燒器空氣供應進入入口區(qū)段103。這些開口可構造成穿過環(huán)道壁109形成的沖擊端口41。因此，根據(jù)優(yōu)選的實施例，冷卻劑流徑101的入口區(qū)段103的上游端口可包括穿過環(huán)道壁109形成的多個沖擊端口41。如以下更多討論的那樣，開口或沖擊端口41可用于計量到分級噴射器51的空氣流以及冷卻系統(tǒng)的構件。如以下提供的那樣，也可包括表面端口和連接器通道。另外，如所指示的那樣，此類沖擊端口41不包括在冷卻劑流徑101的出口區(qū)段105中。最終，如將會理解的那樣，圖16和17的示例的分級噴射系統(tǒng)可包括本文討論的任何備選實施例和構件，包括那些與分級噴射器51的數(shù)量、類型、構造、位置等相關的備選實施例和構件，以及燃料的類型和空氣指引結構。

在圖18中，定子葉片17的側壁117在圖示中被更特別地著重指出，以便描述一個備選實施例，其中冷卻回路104主要穿過定子葉片17的側壁117形成。根據(jù)此備選方式，如圖所示，冷卻回路104從與外流環(huán)道26b的連接處延伸并返回該連接處，同時在兩者之間形成定子葉片17的側壁117內(nèi)的冷卻回路104。如將會理解的那樣，冷卻回路104顯示為在外側壁117中，但是同樣也可形成在內(nèi)側壁117中。如同圖16和17的實施例一樣，入口區(qū)段103可包括：流體地聯(lián)接到壓縮機排放腔44上的上游端口，以及形成在翼型件113的側壁117中的下游端口。出口區(qū)段105可包括：流體地聯(lián)接到分級噴射器51上的下游端口，以及形成在翼型件113的側壁117中的上游端口。冷卻回路104可構造成沿著依照其中的冷卻要求選擇的期望路徑延伸穿過側壁117的內(nèi)部，同時將入口區(qū)段103流體地連接到出口區(qū)段105上。因此，冷卻回路104可包括上游端，其連接到入口區(qū)段103的下游端口上，以及下游端，其連接到出口區(qū)段105的上游端口上。雖然并未示出，但冷卻回路104可包括蜿蜒的構造，以便增強翼型件113內(nèi)的冷卻效率。如圖所示，圖18的實施例可包括定位在流環(huán)道26內(nèi)的軸向隔離物111，以便將期望的冷卻劑流指引穿過冷卻回路104。

現(xiàn)在特別注意圖19和20，提供的本發(fā)明的實施例包括冷卻回路104，冷卻回路104徑向地跨越定子葉片17的翼型件113延伸。如圖所示，這些實施例中的空氣指引結構也可包括冷卻劑流徑101，冷卻劑流徑101具有入口區(qū)段103，冷卻回路104，以及出口區(qū)段105，該空氣指引結構可根據(jù)圖18和19中提供的備選布置來構造。

根據(jù)一個備選形式，如圖19中所示，冷卻回路104從與內(nèi)流環(huán)道26a的上游連接處向與外流環(huán)道26b的下游連接處延伸。如將會理解的那樣，在這些連接之間，冷卻回路104可形成定子葉片17的翼型件113內(nèi)的冷卻通道。更具體地，如圖所示，入口區(qū)段103可包括：流體地聯(lián)接到壓縮機排放腔44上的上游端口；以及穿過翼型件113的內(nèi)側壁或者更通常地，穿過內(nèi)流徑壁108a形成的下游端口。如進一步圖示的，出口區(qū)段105可包括：流體地聯(lián)接到分級噴射器51上的下游端口；以及穿過翼型件113的外側壁或者更通常地，穿過外流徑壁108b形成的上游端口。冷卻回路104可構造成沿著依照冷卻要求選擇的期望路徑延伸穿過翼型件113的內(nèi)部，同時將入口區(qū)段103流體地連接到出口區(qū)段105上。因此，冷卻回路104可包括上游端，其連接到入口區(qū)段103的下游端口上，以及下游端，其連接到出口區(qū)段105的上游端口上。冷卻回路104可包括蜿蜒的構造，以便增強翼型件113內(nèi)的冷卻效率。

根據(jù)另一個備選形式，如圖20中所示，冷卻回路104從與外流環(huán)道26b的上游連接處向與內(nèi)流環(huán)道26a的下游連接處延伸。如將會理解的那樣，在這些連接之間，冷卻回路104可形成定子葉片17的翼型件113內(nèi)的冷卻通道。更具體地，如圖所示，入口區(qū)段103可包括：流體地聯(lián)接到壓縮機排放腔44上的上游端口；以及穿過翼型件113的外側壁或者更通常地，穿過外流徑壁108b形成的下游端口。如進一步圖示的，出口區(qū)段105可包括：流體地聯(lián)接到分級噴射器51上的下游端口；以及穿過翼型件113的內(nèi)側壁或者更通常地，穿過內(nèi)流徑壁108a形成的上游端口。冷卻回路104可構造成沿著依照冷卻要求選擇的期望路徑延伸穿過翼型件113的內(nèi)部，同時將入口區(qū)段103流體地連接到出口區(qū)段105上。因此，冷卻回路104可包括上游端，其連接到入口區(qū)段103的下游端口上，以及下游端，其連接到出口區(qū)段105的上游端口上。冷卻回路104可包括蜿蜒的構造，以便增強翼型件113內(nèi)的冷卻效率。

根據(jù)優(yōu)選的實施例，如圖19和20中圖示的那樣，冷卻劑流徑101的入口區(qū)段103和出口區(qū)段105可定位成使得每個都軸向地重疊限定在定子葉片17的翼型件113的前緣114和后緣115之間的軸向范圍。根據(jù)其他優(yōu)選備選形式，入口區(qū)段103和出口區(qū)段105可定位成以便彼此軸向地重疊。冷卻劑流徑101的入口區(qū)段103和出口區(qū)段105兩者都可構造成限定這樣的軸向范圍，該軸向范圍在其中完全地包括限定在翼型件113的前緣114和后緣115之間的軸向范圍。

如圖19和20中進一步圖示的那樣，冷卻劑流徑101的入口區(qū)段103的上游端口可包括穿過環(huán)道壁109的對應區(qū)段形成的開口，以用于允許一部分燃燒器空氣供應進入入口區(qū)段103。這些開口可構造成穿過環(huán)道壁109形成的沖擊端口41。因此，根據(jù)優(yōu)選的實施例，冷卻劑流徑101的入口區(qū)段103的上游端口可包括穿過環(huán)道壁109形成的多個沖擊端口41。如以下更多討論的那樣，開口或沖擊端口41可用于計量到分級噴射器51的空氣流以及冷卻系統(tǒng)的構件。如以下提供的那樣，也可包括表面端口和連接器通道。另外，如所指示的那樣，此類沖擊端口41不包括在冷卻劑流徑101的出口區(qū)段105中。最終，如將會理解的那樣，圖18和19的示例的分級噴射系統(tǒng)可包括本文討論的任何備選實施例和構件，包括那些與分級噴射器51的數(shù)量、類型、構造、位置等相關的備選實施例和構件，以及燃料的類型和空氣指引結構。

現(xiàn)在特別注意圖21和22，示出了本發(fā)明的實施例，其中形成了多個冷卻劑流徑101，以便產(chǎn)生定子葉片17的翼型件113內(nèi)的十字形構造。在這些示例中，如將會理解的那樣，空氣指引結構可包括冷卻劑流徑101中的至少兩個，其每個都具有入口區(qū)段103、冷卻回路104和出口區(qū)段105。如以下更多描述的那樣，出于描述目的，冷卻流徑101可包括冷卻回路104，冷卻回路104構造成當每一個都在內(nèi)環(huán)道和外環(huán)道之間沿相反的方向徑向延伸時在翼型件113內(nèi)十字交叉。

根據(jù)優(yōu)選的實施例，空氣指引結構可包括第一冷卻劑流徑101a和第二冷卻劑流徑101b。第一冷卻劑流徑101a可包括：入口區(qū)段103，其具有流體地聯(lián)接到壓縮機排放腔44上的上游端口和穿過翼型件113的內(nèi)側壁，或者更通常地，穿過內(nèi)流徑壁108a形成的下游端口；出口區(qū)段105，其包括流體地聯(lián)接到分級噴射器51上的下游端口和穿過外側壁，或者更通常地，穿過外流徑壁108b形成的上游端口；以及冷卻回路104，其延伸穿過定子葉片17的翼型件113的內(nèi)部，并且將入口區(qū)段103連接到出口區(qū)段105上。冷卻回路104可構造成沿著依照冷卻要求選擇的期望路徑延伸穿過翼型件113的內(nèi)部，同時將入口區(qū)段103流體地連接到出口區(qū)段105上。因此，冷卻回路104可包括上游端，其連接到入口區(qū)段103的下游端口上，以及下游端，其連接到出口區(qū)段105的上游端口上。

如圖所示，第二冷卻劑流徑101b可構造成跨越翼型件113沿相反的方向承載冷卻劑。因此，第二冷卻劑流徑101b可包括：入口區(qū)段103，其具有流體地聯(lián)接到壓縮機排放腔44上的上游端口和穿過翼型件113的外側壁，或者更通常地，穿過外流徑壁108b形成的下游端口；出口區(qū)段105，其包括流體地聯(lián)接到分級噴射器51上的下游端口和穿過內(nèi)側壁，或者更通常地，穿過內(nèi)流徑壁108a形成的上游端口；以及冷卻回路104，其延伸穿過定子葉片17的翼型件113的內(nèi)部，并且將入口區(qū)段103連接到出口區(qū)段105上。冷卻回路104可構造成沿著依照冷卻要求選擇的期望路徑延伸穿過翼型件113的內(nèi)部，同時將入口區(qū)段103流體地連接到出口區(qū)段105上。因此，冷卻回路104可包括上游端，其連接到入口區(qū)段103的下游端口上，以及下游端，其連接到出口區(qū)段105的上游端口上。

如圖所示，在第一和第二流環(huán)道26a，26b的每一個中均可包括軸向隔離物111。如將會理解的那樣，第一冷卻劑流徑101a的入口區(qū)段103以及第二冷卻劑流徑101b的出口區(qū)段105可構造成流環(huán)道26的相鄰軸向區(qū)段，它們定位成位于它們內(nèi)的軸向隔離物111的兩側。根據(jù)優(yōu)選的實施例，軸向隔離物111構造成將鄰近的軸向區(qū)段中的每一個與彼此流體地密封。類似地，第二冷卻劑流徑101b的入口區(qū)段103以及第一冷卻劑流徑101a的出口區(qū)段105可形成為流環(huán)道26的相鄰軸向區(qū)段，它們定位成位于它們內(nèi)的軸向隔離物111的兩側。軸向隔離物111也可構造成將鄰近的軸向區(qū)段中的每一個與彼此流體地密封。假定此構造，則第一冷卻劑流徑101a和第二冷卻劑流徑101b的入口區(qū)段103可描述成位于軸向隔離物111的后側，而第一冷卻劑流徑101a和第二冷卻劑流徑101b的出口區(qū)段105可描述成位于軸向隔離物111的前側。盡管其他的構造也是可能的，但軸向隔離物111可定位在限定于定子葉片17的前緣114和后緣115之間的軸向范圍內(nèi)。如將會理解的那樣，前述構造導致第一冷卻劑流徑101a的入口區(qū)段103的下游端口和第二冷卻劑流徑101b的出口區(qū)段105的上游端口各自都穿過內(nèi)側壁(或者更通常地，內(nèi)流徑壁108a)形成，而第二冷卻劑流徑101b的入口區(qū)段103的下游端口和第一冷卻劑流徑101a的出口區(qū)段105的上游端口各自都穿過外側壁(或者更通常地，內(nèi)流徑壁108a)形成。

第一冷卻劑流徑101a和第二冷卻劑流徑101b的入口區(qū)段103的上游端口可包括穿過環(huán)道壁109的對應區(qū)段形成的開口，以用于允許一部分燃燒器空氣供應進入入口區(qū)段103。如圖所示，這些開口可構造成穿過環(huán)道壁109形成的沖擊端口41。因此，根據(jù)優(yōu)選的實施例，第一冷卻劑流徑101a和第二冷卻劑流徑101b的入口區(qū)段103的上游端口可包括分別穿過內(nèi)環(huán)道壁109a和外環(huán)道壁109b形成的多個沖擊端口41。如將會理解的那樣，這樣的沖擊端口41可構造成用于沖擊來自壓縮機排放腔44的空氣流，并且使得到的空氣射流抵靠內(nèi)流徑壁108a和外流徑壁108b的冷側成列，從而在運行期間對它主動冷卻。如將會理解的那樣，上游端口的開口可構造成用來計量被引向一個或更多分級噴射器51的燃燒器空氣供應的部分。此分配可相對于否則將被引向前噴射器21的燃燒器空氣供應的剩余部分而做出。根據(jù)某些實施例，燃燒器空氣供應的計量包括將其至少20%引向分級噴射器51。根據(jù)其他的優(yōu)選實施例，燃燒器空氣供應的至少40%被引向分級噴射器51。

根據(jù)一個備選實施例，如圖21中所示，一個或更多表面端口118可穿過定子葉片17的翼型件113的外表面形成。在這種情況下，可提供連接器通道119，其從冷卻回路104分支并且將表面端口流體地聯(lián)接到連接器通道中的一個上。如將會理解的那樣，可以這樣做來對翼型件113提供表面冷卻(即，膜冷卻)，以及經(jīng)由連接器通道119的對流冷卻，連接器通道119可構造成延伸穿過沒有被冷卻回路104覆蓋的翼型件113的內(nèi)部區(qū)域。

根據(jù)優(yōu)選的實施例，沖擊端口41不包括在冷卻劑流徑101的出口區(qū)段105中。具體地，環(huán)道壁109可構造成將冷卻劑流徑101的出口區(qū)段105與在其外部的任何流(例如，壓縮機排放腔44內(nèi)的壓縮的空氣的流)流體地屏蔽或隔離開。如將會理解的那樣，可以這樣做使得到出口區(qū)段105的空氣的供應首先被迫使穿過冷卻劑流徑101a，101b的入口區(qū)段103以及冷卻回路104。因此，對應于第一冷卻劑流徑101a的出口區(qū)段105的外環(huán)道壁109b可包括分離結構(即，構造成實心壁)，分離結構將移動穿過它的流與壓縮機排放腔44中的流流體地隔離。同樣，對應于第二冷卻劑流徑101b的出口區(qū)段105的內(nèi)環(huán)道壁109a可包括分離結構，分離結構將移動穿過它的流與壓縮機排放腔44中的流流體地隔離。

如圖22中所示，分級噴射系統(tǒng)50可包括多于一個分級噴射器51。這些分級噴射器可位于燃燒器13中，或者如圖所示，多個分級噴射器51可包括位于渦輪12中的第一和第二分級噴射器51。在后一種情況下，第一分級噴射器51穿過外流徑壁108b形成且經(jīng)由第一冷卻劑流徑101a供應空氣，而第二分級噴射器穿過內(nèi)流徑壁108a形成且經(jīng)由第二冷卻劑流徑101b供應空氣。根據(jù)示例性實施例，分級噴射器51可包括噴嘴53，噴嘴53延伸穿過或跨越流環(huán)道26，即，在流環(huán)道壁109和流徑壁108之間。在這種情況下，第一冷卻劑流徑101a的出口區(qū)段105的下游端口可包括第一分級噴射器51的噴嘴53中的開口，而第二冷卻劑流徑101b的出口區(qū)段105的下游端口可包括第二分級噴射器51的噴嘴53中的開口。

再次總體參考圖16到22，分級噴射器51可包括適于本文所述的功能的任何類型的常規(guī)燃料/空氣噴射器。根據(jù)某些優(yōu)選的實施例，分級噴射器51可為包括位于流環(huán)道26外部的混合室62的噴射器。圖12中示出了這種類型噴射器的一個示例。備選地，分級噴射器51可為浸入型噴射器，如圖13中所示。在此情況下，噴嘴53從流徑壁108突出到工作流體流徑37中。根據(jù)其他的實施例，分級噴射器51可包括噴嘴53，噴嘴53具有與流徑壁108的熱側平齊定位的噴射端口61。圖11中示出了這種類型噴射器的一個示例。更一般地，分級噴射器51可包括噴嘴53，噴嘴53包括多個燃料端口56?？砂ㄈ剂贤?2，其將燃料端口56連接到靠近燃燒器13的前端定位的燃料源上。如已經(jīng)討論的那樣，燃料通路52可軸向地延伸穿過流徑壁108的內(nèi)部。如圖20中所示，燃料通路52也可形成在流徑壁108外側。

當前實施例的分級噴射器51可沿著工作流體流徑37內(nèi)的一系列位置定位。這些位置可包括本文已經(jīng)討論的任何位置，包括關于圖2到15討論的那些。根據(jù)某些優(yōu)選的實施例，分級噴射器51可相對于定子葉片17軸向地向前隔開預定的距離。分級噴射器51相對于定子葉片17向前隔開的預定的距離可基于預期運行狀態(tài)期間與由分級噴射器51噴射的燃料在到達定子葉片17之前優(yōu)選在工作流體流徑37中駐留的最小時間相關的駐留標準。當分級噴射器51位于渦輪12內(nèi)時，其可穿過定子葉片17的內(nèi)側壁和外側壁的一個或兩者而形成。如將會理解的那樣，在這種情況下，內(nèi)側壁和外側壁可為與翼型件113一體形成的構件。為了獲得分級噴射器51相對于定子葉片17必要的向前的間隔，噴射器穿過其形成的側壁沿向前的方向可以是伸長的。根據(jù)某些實施例，定子葉片17的伸長的側壁可延伸至燃燒器13和渦輪12之間的界面。如圖20中所示，分級噴射器51也可整體結合到后框架20中。當分級噴射器51定位在燃燒器13內(nèi)時，某些優(yōu)選的實施例包括將分級噴射器51大約定位在中間基準平面和后基準平面的中間。

如將會理解的那樣，當前討論的實施例的一個有利的方面是冷卻最前一排定子葉片17所需的大部分空氣流不再繞過燃燒。典型地相當大的此空氣流通常穿過定子葉片17循環(huán)且然后被排入穿過工作流體流徑37的熱氣體的流，從而將其稀釋。這負面地影響了發(fā)動機的性能。如將會理解的那樣，如果此空氣流可以通過用作到分級噴射器51的輸入而被減少或者替代，則燃氣渦輪機10可保持輸出和效率，同時允許燃燒器13在更低的溫度下運行，這產(chǎn)生了較少的nox。另外，既然這也可以允許發(fā)動機通常在相同的負載水平下更冷地運行，在其建造中就可以使用較便宜的材料。另外，如將會理解的那樣，與圖16到22相關的系統(tǒng)也使得能夠在降低整體系統(tǒng)壓力損耗方面實現(xiàn)相同的好處，如以上關于圖7到15的實施例所討論的那樣。

本領域普通技術人員將會理解的是，以上關于若干示例性實施例所描述的許多變化的特征和構造可進一步選擇性地應用，以形成本發(fā)明其他可能的實施例。出于簡短的目的，并且考慮了本領域普通技術人員的能力，并沒有詳細提供或者討論全部可能的迭代，盡管由所附若干權利要求所包含的全部實施例的組合和可能的實施例或者其他都意在為本申請的一部分。另外，由本發(fā)明的若干示例性實施例的以上描述，本領域技術人員將會認知到改善、變化和改型。在本領域技術內(nèi)的此類改善、變化和改型也意在由所述權利要求所覆蓋。另外，應該顯而易見的是前述僅涉及所描述的本申請的實施例，且在此可做出眾多變化和改型而不背離如由首府權利要求書及其等價物所限定的本申請的精神和范圍。