預(yù)混引導(dǎo)噴嘴的制作方法
【專利摘要】一種預(yù)混引導(dǎo)噴嘴(200)包括末梢部分(220)，其具有下游表面(236)，下游表面(236)在末梢部分(220)的內(nèi)壁(224)的下游端(240)與末梢部分(220)的外壁(242)的下游端(242)之間延伸。內(nèi)壁(224)的下游端(240)終止于外壁(226)的下游端(242)的軸向上游。下游表面(236)的至少一部分為彎曲的。末梢部分(220)還包括圍繞末梢部分(220)環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管(222)。各個(gè)預(yù)混管(222)均限定穿過末梢部分(200)的預(yù)混流動(dòng)通路(228)。各個(gè)預(yù)混管(222)還包括出口(234)，其從下游表面(236)沿軸向偏移。
【專利說明】
預(yù)混引導(dǎo)噴嘴
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明大體上涉及用于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的燃料噴嘴組件。更具體而言，本發(fā)明涉及具有預(yù)混引導(dǎo)噴嘴(premix pilot nozzle)的燃料噴嘴組件。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(jī)廣泛用于工業(yè)和發(fā)電操作。燃?xì)廨啓C(jī)大體上包括串流順序的壓縮機(jī)、燃燒區(qū)段和渦輪。燃燒區(qū)段可包括多個(gè)燃燒器，其圍繞外殼環(huán)形地布置。在操作中，諸如環(huán)境空氣的工作流體在其流過壓縮機(jī)時(shí)逐漸地壓縮。壓縮工作流體的一部分從壓縮機(jī)發(fā)送至各個(gè)燃燒器，在該處，其與燃料混合且在燃燒區(qū)中焚燒以產(chǎn)生燃燒氣體。燃燒氣體沿?zé)釟怏w通路經(jīng)由渦輪發(fā)送，其中熱能和/或動(dòng)能從燃燒氣體經(jīng)由聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸上的渦輪轉(zhuǎn)子葉片獲得，因此引起轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)且產(chǎn)生功和/或推力。
[0003]—些燃燒系統(tǒng)使用多個(gè)預(yù)混類型的燃料噴嘴。例如，一些燃燒器包括中心或主預(yù)混燃料噴嘴和圍繞中心燃料噴嘴環(huán)形地布置的多個(gè)副預(yù)混燃料噴嘴。燃料噴嘴的該布置可提供燃料分級，期望的排放性能和火焰穩(wěn)定性。
[0004]燃料噴嘴中的至少一個(gè)可包括預(yù)混引導(dǎo)噴嘴。預(yù)混引導(dǎo)噴嘴可與對應(yīng)的燃料噴嘴的中心體部分同軸地對準(zhǔn)，且可設(shè)置在燃燒區(qū)上游的中心體的遠(yuǎn)端處。在特定燃燒操作模式期間，預(yù)混引導(dǎo)噴嘴可將預(yù)混燃料和空氣混合物輸送過至燃燒區(qū)來產(chǎn)生引導(dǎo)火焰。引導(dǎo)火焰大體上用于在燃燒器以某些模式操作時(shí)和/或燃燒器在各種操作模式之間過渡時(shí)確?；鹧娣€(wěn)定性。
[0005]預(yù)混引導(dǎo)噴嘴大體上包括末梢部分，其具有平的或平面的下游表面，該表面定位成鄰近燃燒區(qū)。多個(gè)燃料端口和/或空氣通路延伸穿過下游表面，且提供離開末梢部分的預(yù)混燃料和空氣的流體連通。引導(dǎo)火焰的底部位于下游表面附近或剛好其下游。結(jié)果，下游表面暴露于極高的溫度。
[0006]用于冷卻末梢部分的下游表面的一個(gè)解決方案可包括引導(dǎo)空氣穿過末梢的上游或后側(cè)或表面。用于冷卻下游表面的另一技術(shù)可包括引導(dǎo)冷卻空氣穿過大體上平面的下游表面。然而，當(dāng)冷卻空氣沖擊引導(dǎo)火焰底部處或附近的引導(dǎo)火焰時(shí)，該技術(shù)可導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定。此外或作為備選，諸如熱障涂層和/或抗氧化涂層的各種涂層可施加到下游表面上，以實(shí)現(xiàn)期望的構(gòu)件壽命，減小熱應(yīng)力，且減少下游表面上的沉積物形成。
[0007]盡管這些解決方案有效用于減少或管理引導(dǎo)預(yù)混噴嘴的末梢部分的冷卻，但減小火焰不穩(wěn)定同時(shí)將冷卻提供至末梢部分的下游端的改善的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴將是本領(lǐng)域中有用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)在以下描述中提出，或可從描述中清楚，或可通過實(shí)施本發(fā)明學(xué)習(xí)到。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為引導(dǎo)預(yù)混噴嘴。引導(dǎo)預(yù)混噴嘴包括具有下游表面的末梢部分，下游表面在末梢部分的內(nèi)壁的下游端與末梢部分的外壁的下游端之間延伸。內(nèi)壁的下游端終止于外壁的下游端的軸向上游。下游表面的至少一部分為彎曲的。末梢部分還包括圍繞末梢部分環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管。各個(gè)預(yù)混管均限定穿過末梢部分的預(yù)混流動(dòng)通路。各個(gè)預(yù)混管還包括出口，其從下游表面沿軸向偏移。
[0010]本公開內(nèi)容的另一個(gè)實(shí)施例為燃料噴嘴組件。燃料噴嘴組件包括中心體，其沿燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸。中心體包括限定在其中的引導(dǎo)燃料回路和引導(dǎo)空氣回路。燃料噴嘴組件還包括預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其在中心體內(nèi)沿軸向延伸。預(yù)混引導(dǎo)噴嘴包括末梢部分。末梢部分包括下游表面，其在末梢部分的內(nèi)壁的下游端與末梢部分的外壁的下游端之間延伸。內(nèi)壁的下游端終止于外壁的下游端的軸向上游。下游表面的至少一部分為彎曲的。末梢部分還包括圍繞末梢部分環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管。各個(gè)預(yù)混管包括出口，其從下游表面沿軸向偏移。各個(gè)管均限定穿過末梢部分的預(yù)混流動(dòng)通路，其終止于下游表面的下游。
[0011]本公開內(nèi)容的另一個(gè)實(shí)施例為燃燒器。燃燒器包括端蓋和圍繞中心燃料噴嘴環(huán)形地布置的多個(gè)燃料噴嘴組件。多個(gè)燃料噴嘴組件的各個(gè)燃料噴嘴組件和中心燃料噴嘴流體地連接到端蓋上。多個(gè)燃料噴嘴組件中的至少一個(gè)燃料噴嘴組件包括中心體，其沿燃料噴嘴組件的中心線沿軸向延伸，且包括限定在其中的引導(dǎo)燃料回路和引導(dǎo)空氣回路。預(yù)混引導(dǎo)噴嘴在中心體內(nèi)沿軸向延伸。預(yù)混引導(dǎo)噴嘴包括末梢部分，其包括下游表面，下游表面在末梢部分的內(nèi)壁的下游端與末梢部分的外壁的下游端之間延伸。內(nèi)壁的下游端終止于外壁的下游端的軸向上游，且下游表面的至少一部分為彎曲的。末梢部分還包括圍繞末梢部分環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管。各個(gè)預(yù)混管包括從下游表面沿軸向偏移的出口，且其中各個(gè)管均限定穿過末梢部分的預(yù)混流動(dòng)通路，其終止于下游表面的下游。
[0012]本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，包括:具有下游表面的末梢部分，所述下游表面在所述末梢部分的內(nèi)壁的下游端與所述末梢部分的外壁的下游端之間延伸，其中所述內(nèi)壁的所述下游端終止于所述外壁的所述下游端的軸向上游，且其中所述下游表面的至少一部分為彎曲的；其中所述末梢部分還包括圍繞所述末梢部分環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管，其中各個(gè)預(yù)混管均限定穿過所述末梢部分的預(yù)混流動(dòng)通路，以及其中各個(gè)預(yù)混管均包括從所述下游表面沿軸向偏移的出口。
[0013]本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述下游表面的至少一部分在所述內(nèi)壁的所述下游端與所述外壁的所述下游端之間凹面地延伸。
[0014]本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述下游表面至少部分地圍繞所述預(yù)混管中的每一個(gè)彎曲。
[0015]本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，相鄰的預(yù)混管沿所述下游表面限定其間的冷卻流動(dòng)通道。
[0016]本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述末梢部分至少部分地限定燃料噴嘴組件的中心體內(nèi)的燃料回路，其中各個(gè)預(yù)混管與所述燃料回路流體連通。
[0017]本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，各個(gè)預(yù)混管均包括橋接部分，其連接至所述末梢部分的所述外壁。
[0018]本發(fā)明的第七技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述預(yù)混管中的至少一個(gè)終止于所述外壁的所述下游端附近。
[0019]本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述預(yù)混管中的至少一個(gè)終止于所述外壁的所述下游端的下游。
[0020]本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述末梢部分的所述內(nèi)壁至少部分地限定筒開口。
[0021 ]本發(fā)明的第十技術(shù)方案提供了一種燃料噴嘴組件，包括:沿所述燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸的中心體，所述中心體具有限定在其中的引導(dǎo)燃料回路和引導(dǎo)空氣回路;在所述中心體內(nèi)沿軸向延伸的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，所述預(yù)混引導(dǎo)噴嘴具有末梢部分，所述末梢部分包括下游表面，其在所述末梢部分的內(nèi)壁的下游端與所述末梢部分的外壁的下游端之間延伸，其中所述內(nèi)壁的所述下游端終止于所述外壁的所述下游端的軸向上游，且其中所述下游表面的至少一部分為彎曲的；其中所述末梢部分還包括圍繞所述末梢部分環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管，其中各個(gè)預(yù)混管包括從所述下游表面沿軸向偏移的出口，且其中各個(gè)管均限定穿過所述末梢部分的預(yù)混流動(dòng)通路，其終止于所述下游表面的下游。
[0022]本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，所述下游表面的至少一部分在所述內(nèi)壁的所述下游端與所述外壁的所述下游端之間凹面地延伸。
[0023]本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，所述下游表面至少部分地圍繞所述預(yù)混管中的每一個(gè)彎曲。
[0024]本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，相鄰的預(yù)混管沿所述下游表面限定其間的冷卻流動(dòng)通道。
[0025]本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，所述末梢部分至少部分地限定燃料噴嘴組件的中心體內(nèi)的燃料回路，其中各個(gè)預(yù)混管與所述燃料回路流體連通。
[0026]本發(fā)明的第十五技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，各個(gè)預(yù)混管均包括橋接部分，其連接至所述末梢部分的所述外壁。
[0027]本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，所述預(yù)混管中的至少一個(gè)終止于所述外壁的所述下游端附近。
[0028]本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，所述預(yù)混管中的至少一個(gè)終止于所述外壁的所述下游端的下游。
[0029]本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，還包括在所述中心體和所述預(yù)混引導(dǎo)噴嘴內(nèi)沿軸向延伸的筒，其中所述筒構(gòu)造成將冷卻介質(zhì)提供至所述預(yù)混引導(dǎo)噴嘴的所述末梢部分的所述下游表面。
[0030]本發(fā)明的第十九技術(shù)方案是在第十技術(shù)方案中，還包括與所述中心體同軸地對準(zhǔn)的外套筒，其中中心體和所述外套筒限定其間的環(huán)形通路，所述燃料噴嘴還包括多個(gè)旋流器導(dǎo)葉，其在所述環(huán)形通路內(nèi)在所述中心體與所述外套筒之間延伸。
[0031]本發(fā)明的第二十技術(shù)方案提供了一種燃燒器，包括:端蓋;圍繞中心燃料噴嘴環(huán)形地布置的多個(gè)燃料噴嘴，所述多個(gè)燃料噴嘴組件中的各個(gè)燃料噴組件和所述中心燃料噴嘴固定地連接至所述端蓋，其中至少一個(gè)燃料噴嘴組件包括:沿所述燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸的中心體，所述中心體具有限定在其中的引導(dǎo)燃料回路和引導(dǎo)空氣回路;在所述中心體內(nèi)沿軸向延伸的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，所述預(yù)混引導(dǎo)噴嘴具有末梢部分，所述末梢部分包括下游表面，其在所述末梢部分的內(nèi)壁的下游端與所述末梢部分的外壁的下游端之間延伸，其中所述內(nèi)壁的所述下游端終止于所述外壁的所述下游端的軸向上游，且其中所述下游表面的至少一部分為彎曲的；其中所述末梢部分還包括圍繞所述末梢部分環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管，其中各個(gè)預(yù)混管包括從所述下游表面沿軸向偏移的出口，且其中各個(gè)管均限定穿過所述末梢部分的預(yù)混流動(dòng)通路，其終止于所述下游表面的下游。
[0032]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將在查閱說明書時(shí)更好認(rèn)識到此實(shí)施例及其它實(shí)施例的特征和方面。
【附圖說明】
[0033]包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員的其最佳模式的本發(fā)明的完整且開放的公開內(nèi)容在包括參照附圖的說明書的其余部分中更詳細(xì)闡釋，在附圖中:
圖1為可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)廨啓C(jī)的功能框圖；
圖2為可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性燃燒器的側(cè)視圖；
圖3為可結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的示例性燃料噴嘴組件的透視截面?zhèn)纫晥D；
圖4為如圖3中提供的燃料噴嘴組件的上游視圖；
圖5為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的如圖3和4中所示的燃料噴嘴組件的一部分的截面?zhèn)纫晥D；
圖6為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的燃料噴嘴組件的一部分的放大透視截面?zhèn)纫晥D；
圖7為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的燃料噴嘴組件的一部分的放大透視側(cè)視圖；以及
圖8為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的燃料噴嘴組件的一部分的放大側(cè)視圖。
[0034]圖解
10燃?xì)廨啓C(jī) 12入口區(qū)段 14工作流體 16壓縮機(jī) 18壓縮的工作流體 20燃料 22燃料供應(yīng)源 24燃燒器 26燃燒氣體 28渦輪 30軸
32發(fā)電機(jī)/電機(jī) 34排出氣體 36排氣區(qū)段 38排氣器 40殼42高壓倉室44端蓋46頭立而
48燃料噴嘴組件50抽取空氣源52襯套54燃燒室56熱氣體通路58流動(dòng)/沖擊套筒60環(huán)形流動(dòng)通路61-99未使用100燃料噴嘴組件102中心體104中心線106引導(dǎo)燃料回路108引導(dǎo)空氣回路110管
112上游端部分
114下游端部分
116外套筒
118環(huán)形通路
120旋流器導(dǎo)葉
121-199未使用
200預(yù)混引導(dǎo)嗔嘴
202下游端部分-預(yù)混引導(dǎo)噴嘴
204柄
206上游端部分-柄208波紋管210下游端部分-柄212膨脹套環(huán)214中心線216套筒/襯套218倉室/空隙220末梢/預(yù)混部分222預(yù)混管224內(nèi)壁-末梢部分226外壁-末梢部分228預(yù)混流動(dòng)通路230 入口 232上游壁/表面 234 出口 236下游表面/壁 238燃料端口 240下游端-內(nèi)壁 242下游端-外壁 244冷卻通道 246橋接部分 248 開口 250筒
252冷卻通路 254下游端-筒 256引導(dǎo)火焰 258底座部分 260冷卻介質(zhì) 261-299未使用。
【具體實(shí)施方式】
[0035]現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。該詳細(xì)描述使用了數(shù)字和字母標(biāo)號來表示附圖中的特征。附圖和描述中相似或類似的標(biāo)記用于表示本發(fā)明的相似或類似的部分。如本文中所使用的，用語〃第一〃、〃第二〃和〃第三〃可互換使用，以將一個(gè)構(gòu)件與另一個(gè)區(qū)分開，且不旨在表示獨(dú)立構(gòu)件的位置或重要性。用語〃上游〃和"下游"是指相對于流體通路中的流體流的相對方向。例如，"上游"是指流體流自的方向，且〃下游〃指示流體流至的方向。
[0036]各個(gè)實(shí)例通過闡釋本發(fā)明的方式提供，而不限制本發(fā)明。實(shí)際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚的是，可在本發(fā)明中制作出改型和變型，而不會(huì)脫離其范圍或精神。例如，示為或描述為一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可用于另一個(gè)實(shí)施例上以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，期望本發(fā)明覆蓋歸入所附權(quán)利要求和其等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。盡管將出于示范目的大體上在陸基發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的預(yù)混燃料噴嘴組件的背景下描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易認(rèn)識到，本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于渦輪機(jī)的任何形式或類型的燃燒器，且不限于用于陸基發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器或燃燒系統(tǒng)，除非權(quán)利要求中明確敘述。
[0037]現(xiàn)在參看附圖，其中相同的數(shù)字表示附圖各處相同元件，圖1提供了可結(jié)合本發(fā)明的各種實(shí)施例的示例性燃?xì)廨啓C(jī)10的功能框圖。如圖所示，燃?xì)廨啓C(jī)10大體上包括入口區(qū)段12，其可包括一系列過濾器、冷卻盤管、水氣分離器和/或用于凈化和以其它方式調(diào)節(jié)空氣14或進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)10的其它工作流體的其它裝置?？諝?4流至壓縮機(jī)區(qū)段，在該處，壓縮機(jī)16將動(dòng)能逐漸給予空氣14來產(chǎn)生壓縮空氣18。
[0038]壓縮空氣18與來自燃料供應(yīng)系統(tǒng)22的燃料20相混合，以在一個(gè)或更多個(gè)燃燒器24內(nèi)形成可燃混合物?？扇蓟旌衔锓贌齺懋a(chǎn)生具有高壓、高壓和高速的燃燒氣體26。燃燒氣體26流過渦輪區(qū)段的渦輪28來產(chǎn)生功。例如，渦輪28可連接到軸30上，使得渦輪28的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)16來產(chǎn)生壓縮空氣18。作為備選或此外，軸30可將渦輪28連接到發(fā)電機(jī)32上來產(chǎn)生電力。來自渦輪28的排出氣體34流過排氣區(qū)段36，其將渦輪28連接到渦輪28下游的排氣器38上。例如，排氣區(qū)段36可包括余熱回收蒸汽發(fā)生器(未示出)，以用于在排出氣體34釋放到環(huán)境之前清潔和獲取來自排出氣體34的附加熱。
[0039]燃燒器24可為本領(lǐng)域中已知的任何類型的燃燒器，且本發(fā)明不限于任何特定的燃燒器設(shè)計(jì)，除非在權(quán)利要求中明確敘述。例如，燃燒器24可為筒環(huán)形或環(huán)形燃燒器。圖2為可結(jié)合到圖1中所示的燃?xì)廨啓C(jī)10中且可結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的示例性燃燒器24的一部分的透視側(cè)視圖。
[0040]在示例性實(shí)施例中，如圖2中所示，燃燒器24至少部分由諸如壓縮機(jī)排放殼的外殼40包繞。外殼40可至少部分地限定高壓倉室42，其至少部分地包繞燃燒器24。高壓倉室42與壓縮機(jī)16(圖1)流體連通，以便從其接收壓縮空氣18。端蓋44可聯(lián)接到外殼40上。外殼40和端蓋44可至少部分地限定燃燒器24的頭端部分46。
[0041]一個(gè)或更多個(gè)燃料噴嘴組件48在頭端46內(nèi)和/或穿過頭端46從端蓋44沿軸向向下游延伸。至少一些燃料噴嘴組件48可經(jīng)由端蓋44與燃料供應(yīng)系統(tǒng)22流體連通。在特定實(shí)施例中，燃料噴組件48中的至少一個(gè)可例如經(jīng)由端蓋44與抽取空氣供應(yīng)源50流體連通。
[0042]燃燒器24還可包括一個(gè)或更多個(gè)襯套52(諸如燃燒襯套和/或過渡導(dǎo)管)，其至少部分地限定外殼40內(nèi)的燃燒室54。(多個(gè))襯套52還可至少部分地限定用于將燃燒氣體26引導(dǎo)到渦輪28中的熱氣體通路56。在特定實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)或沖擊套筒58可至少部分地包繞(多個(gè))襯套52。(多個(gè))流動(dòng)套筒58可與(多個(gè))襯套52沿徑向間隔開，以便限定環(huán)形流動(dòng)通路60以用于將壓縮空氣18的一部分朝燃燒器24的頭端部分46指引。
[0043]圖3提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例且可結(jié)合到如圖2中所示的燃燒器24的示例性預(yù)混類型的燃料噴嘴組件100的透視截面?zhèn)纫晥D。圖4提供了如圖3中所示的燃料噴嘴組件100的上游視圖。燃料噴嘴組件100可表示圖2中所示的一個(gè)、任何或所有燃料噴嘴組件48，且不限于沿端蓋44或在燃燒器24內(nèi)的任何特定地點(diǎn)或位置，除非權(quán)利要求中另外敘述。在特定實(shí)施例中，燃料噴嘴組件100可構(gòu)造為〃雙燃料〃類型的燃料噴嘴組件，結(jié)果，如本文提供的燃料噴嘴組件100可構(gòu)造或改變成依靠氣態(tài)燃料或液態(tài)燃料或兩者焚燒或操作。
[0044]如圖3中所示，燃料噴嘴組件100大體上包括中心體102。中心體102沿燃料噴嘴組件100的中心線104軸向地延伸。引導(dǎo)燃料回路106限定在中心體102內(nèi)。引導(dǎo)空氣回路或通路108也限定在中心體102內(nèi)。在特定實(shí)施例中，引導(dǎo)燃料回路106與燃料供應(yīng)系統(tǒng)22(圖2)流體連通。在特定實(shí)施例中，引導(dǎo)空氣回路108可與燃燒器的頭端46(圖2)和/或抽取空氣供應(yīng)源50(圖2)中的至少一者流體連通。如圖3中所示，中心體102大體上為環(huán)形，且可由單個(gè)管110或連結(jié)在一起來形成單個(gè)或連續(xù)的中心體102的多個(gè)管110組成。中心體102大體上包括上游端部112，其與下游端部114沿軸向間隔開。
[0045]在特定實(shí)施例中，如圖3和4中所示，燃料噴嘴組件100可包括外套筒116。外套筒116基本與中心體102同軸對準(zhǔn)且沿徑向間隔開，以便在其間限定環(huán)形通路118。多個(gè)旋流器導(dǎo)葉120可從中心體102沿徑向向外延伸至外套筒116。旋流器導(dǎo)葉120可構(gòu)造成將圍繞中心線104的成角旋流給予在燃燒器24的操作期間流過環(huán)形通路118的壓縮空氣18的一部分。
[0046]在某些操作模式中，來自高壓倉室42的壓縮空氣18的一部分進(jìn)入燃料噴嘴組件100的環(huán)形通路118，在該處，旋流器導(dǎo)葉120在壓縮空氣18流過環(huán)形通路118時(shí)將成角旋流給予壓縮空氣18。諸如天然氣的氣態(tài)燃料噴射到壓縮空氣18的流中。氣態(tài)燃料在反應(yīng)區(qū)54(圖2)上游的環(huán)形通路118中與壓縮空氣18混合。預(yù)混燃料和空氣流出環(huán)形通路118，進(jìn)入反應(yīng)區(qū)54，且燃燒以提供燃燒氣體26。
[0047]在各種實(shí)施例中，如圖3和4中所示，燃料噴嘴組件100包括預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200，其在中心體102內(nèi)基本沿軸向延伸。圖5提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的可結(jié)合到燃料噴嘴組件100(圖3)和/或如圖2中所示的燃燒器24的示例性預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200的下游端部202的放大截面?zhèn)纫晥D。如圖3和5中所示，預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200可包括環(huán)形柄(annular stem)204。如圖3中所示，柄204的第一或上游端部分206可構(gòu)造成或形成為與端蓋44(圖2)對接和/或連接。柄204可至少部分地限定引導(dǎo)燃料通路106和/或引導(dǎo)空氣通路108。
[0048]如圖5中所示，預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200可包括環(huán)形波紋管208，其在一端處聯(lián)接到柄204的下游端部210上。在特定構(gòu)造中，波紋管208可在第二端處聯(lián)接到流膨脹套環(huán)212上。柄204、波紋管208和流膨脹套環(huán)212可相對于預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200的軸向中心線214同軸對準(zhǔn)。預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200還可包括環(huán)形套筒或襯套216，其沿周向包繞波紋管208。在一個(gè)實(shí)施例中，襯套216可形成波紋208與襯套216之間的倉室或空隙218。襯套216可固定地接合，或可與柄204和/或流膨脹套環(huán)212可滑動(dòng)地接合，因此允許柄204與膨脹套環(huán)212之間的熱膨脹。
[0049]在各種實(shí)施例中，如圖3，4和5中所示，預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200包括末梢部分220。在特定實(shí)施例中，末梢部分220聯(lián)接和/或安裝在中心體102的下游端部分114內(nèi)。末梢部分220可基本為環(huán)形，且可從流膨脹套環(huán)212相對于中心線214沿軸向向下游延伸。在特定實(shí)施例中，末梢部分220與柄204、波紋管208和流膨脹套環(huán)212中的一個(gè)或更多個(gè)同軸地對準(zhǔn)。柄204、波紋管208、流膨脹套環(huán)212和末梢部分220中的各個(gè)均可至少部分地限定穿過中心體102(圖3)的引導(dǎo)空氣回路108。
[0050]在各種實(shí)施例中，如圖5中所示，末梢部分220包括圍繞或包圍中心線214環(huán)形地布置的多個(gè)預(yù)混管222。預(yù)混管222可沿徑向限定或設(shè)置在末梢部分220的內(nèi)壁224與外壁226之間。各個(gè)預(yù)混管222相對于中心線214基本沿軸向延伸。各個(gè)預(yù)混管222均限定穿過預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200的末梢部分220的預(yù)混流動(dòng)通路228。
[0051]如圖5中所示，各個(gè)預(yù)混管222包括沿末梢部分220的上游壁或表面232限定的入口230，以及沿軸向偏離末梢部分220的下游表面或壁236的出口 234。各個(gè)預(yù)混管222的入口230與引導(dǎo)空氣回路108流體連通。各個(gè)預(yù)混管222的出口 234提供對應(yīng)的預(yù)混流動(dòng)通路228與燃燒室或反應(yīng)區(qū)54(圖2)之間的流體連通。在特定實(shí)施例中，如圖5中所示，預(yù)混管222中的各個(gè)或至少一些包括一個(gè)或更多個(gè)燃料端口 238，其提供引導(dǎo)燃料回路106與對應(yīng)的預(yù)混流動(dòng)通路228之間的流體連通。
[0052]圖6為根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200的末梢部分220的一部分的透視圖。如圖5和6中所示，內(nèi)壁224的下游端240相對于中心線214終止于外壁226的下游端242的軸向上游。
[0053]在各種實(shí)施例中，如圖6中所不，末梢部分220的下游表面236在末梢部分220的內(nèi)壁224的下游端240與末梢部分220的外壁226的下游端242之間延沿徑向、沿軸向和沿周向延伸。如圖6中所示，末梢部分220的下游表面236的至少一部分基本為彎曲的，且/或具有彎曲截面輪廓。
[0054]在各種實(shí)施例中，如圖5和6中所示，各個(gè)預(yù)混管222終止于內(nèi)壁224的下游端240的軸向下游。以此方式，各個(gè)預(yù)混管222的出口 234沿軸向偏離內(nèi)壁224的下游表面236和下游端240。在如圖6中所示的特定實(shí)施例中，預(yù)混管222中的至少一個(gè)基本終止于外壁226的下游端242的公共徑向平面附近或內(nèi)。在備選實(shí)施例中，如圖7中所示，預(yù)混管222中的至少一個(gè)終止于相對于中心線214的外壁226的下游端242的軸向下游的點(diǎn)處。
[0055]圖8提供了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200的一部分的透視圖。在各種實(shí)施例中，如圖6和8中所示，下游表面236的至少一部分在內(nèi)壁224的下游端240與外壁226的下游端242之間凹面地延伸。在特定實(shí)施例中，下游表面236的至少一部分圍繞預(yù)混管222彎曲，且/或形成至少部分地圍繞預(yù)混管222的混合物。在特定實(shí)施例中，如圖6和8中所示，相鄰的預(yù)混管222可沿下游表面236限定其間的冷卻流動(dòng)通道244。在特定實(shí)施例中，如圖6中所示，預(yù)混管中的至少一個(gè)包括橋接部分246，其在對應(yīng)的預(yù)混管222與末梢部分220的外壁226之間延伸。
[0056]在各種實(shí)施例中，如圖5和6共同所示，末梢部分220的內(nèi)壁224限定開口248。如圖3中所示，開口 248可尺寸確定或構(gòu)造成收納筒(Cartridge)250。筒250可包括僅氣體筒、空氣吹掃筒、液體燃料筒等。如圖6中所示，筒250可包括和/或限定一個(gè)或更多個(gè)冷卻通路或孔252，其限定在筒250的下游端254處或附近。筒250可構(gòu)造成在冷卻介質(zhì)流過筒250時(shí)將旋流給予冷卻介質(zhì)。
[0057]在燃燒器24的引導(dǎo)預(yù)混操作中，引導(dǎo)燃料供應(yīng)至引導(dǎo)燃料回路106，且引導(dǎo)空氣供應(yīng)至引導(dǎo)空氣回路108。引導(dǎo)空氣經(jīng)由入口 230流入預(yù)混流動(dòng)通路228中。引導(dǎo)燃料經(jīng)由燃料端口 238噴射到預(yù)混流動(dòng)通路228中。引導(dǎo)燃料和引導(dǎo)空氣在預(yù)混流動(dòng)通路228內(nèi)混合，且預(yù)混燃料空氣混合物從預(yù)混管222的出口 234朝燃燒區(qū)54流動(dòng)。如圖5中所示，預(yù)混燃料空氣混合物點(diǎn)燃，以便在各個(gè)預(yù)混管222出口 234處提供引導(dǎo)火焰256。
[0058]如圖5中所示，引導(dǎo)火焰256的底座部分258位于或鄰近各個(gè)預(yù)混管222的出口 234。諸如壓縮空氣(如圖6和8中的箭頭260指出的空氣)的冷卻介質(zhì)供應(yīng)至筒250。冷卻介質(zhì)260從冷卻通路252沿預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200的末梢部分220的下游表面236流動(dòng)，因此將冷卻或膜冷卻提供至下游表面和/或預(yù)混管222。冷卻介質(zhì)260然后可流出下游表面236，且由從燃料噴嘴組件100的環(huán)形通路118流出的燃料和空氣混合物帶走。
[0059]預(yù)混引導(dǎo)噴嘴200的下游表面236的彎曲或凹面形狀保持冷卻介質(zhì)260的膜牢固地附接到下游表面236上，且還可允許沿下游表面236的冷卻介質(zhì)的更厚的膜。限定在相鄰的預(yù)混管222之間的冷卻通道244在預(yù)混管的下游端之間和/或周圍發(fā)送冷卻介質(zhì)，因此向其提供冷卻。
[0060]通過使預(yù)混管出口 234從內(nèi)壁224的下游表面236和/或下游端240沿軸向偏移，弓丨導(dǎo)火焰256的底部部分258升離冷卻介質(zhì)260的膜。結(jié)果，冷卻介質(zhì)260不會(huì)與引導(dǎo)火焰256的底部部分258沖擊或交叉，因此對引導(dǎo)火焰256的反應(yīng)率和引導(dǎo)火焰穩(wěn)定性具有極小或零凈效果。
[0061]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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，包括: 具有下游表面的末梢部分，所述下游表面在所述末梢部分的內(nèi)壁的下游端與所述末梢部分的外壁的下游端之間延伸，其中所述內(nèi)壁的所述下游端終止于所述外壁的所述下游端的軸向上游，且其中所述下游表面的至少一部分為彎曲的； 其中所述末梢部分還包括圍繞所述末梢部分環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管，其中各個(gè)預(yù)混管均限定穿過所述末梢部分的預(yù)混流動(dòng)通路，以及其中各個(gè)預(yù)混管均包括從所述下游表面沿軸向偏移的出口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其特征在于，所述下游表面的至少一部分在所述內(nèi)壁的所述下游端與所述外壁的所述下游端之間凹面地延伸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其特征在于，所述下游表面至少部分地圍繞所述預(yù)混管中的每一個(gè)彎曲。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其特征在于，相鄰的預(yù)混管沿所述下游表面限定其間的冷卻流動(dòng)通道。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其特征在于，所述末梢部分至少部分地限定燃料噴嘴組件的中心體內(nèi)的燃料回路，其中各個(gè)預(yù)混管與所述燃料回路流體連通。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其特征在于，各個(gè)預(yù)混管均包括橋接部分，其連接至所述末梢部分的所述外壁。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其特征在于，所述預(yù)混管中的至少一個(gè)終止于所述外壁的所述下游端附近。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其特征在于，所述預(yù)混管中的至少一個(gè)終止于所述外壁的所述下游端的下游。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，其特征在于，所述末梢部分的所述內(nèi)壁至少部分地限定筒開口。10.一種燃料噴嘴組件，包括: 沿所述燃料噴嘴組件的中心線軸向地延伸的中心體，所述中心體具有限定在其中的引導(dǎo)燃料回路和引導(dǎo)空氣回路； 在所述中心體內(nèi)沿軸向延伸的預(yù)混引導(dǎo)噴嘴，所述預(yù)混引導(dǎo)噴嘴具有末梢部分，所述末梢部分包括下游表面，其在所述末梢部分的內(nèi)壁的下游端與所述末梢部分的外壁的下游端之間延伸，其中所述內(nèi)壁的所述下游端終止于所述外壁的所述下游端的軸向上游，且其中所述下游表面的至少一部分為彎曲的； 其中所述末梢部分還包括圍繞所述末梢部分環(huán)形地布置的多個(gè)沿軸向延伸的預(yù)混管，其中各個(gè)預(yù)混管包括從所述下游表面沿軸向偏移的出口，且其中各個(gè)管均限定穿過所述末梢部分的預(yù)混流動(dòng)通路，其終止于所述下游表面的下游。
【文檔編號】F23R3/38GK106066048SQ201610249613
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月21日 公開號201610249613.8, CN 106066048 A, CN 106066048A, CN 201610249613, CN-A-106066048, CN106066048 A, CN106066048A, CN201610249613, CN201610249613.8
【發(fā)明人】J.T.斯圖爾特
【申請人】通用電氣公司