[发明专利]燃料喷嘴和制造燃料喷嘴的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及燃气涡轮发动机，更具体地涉及一种用于燃气涡 轮发动机的燃料喷嘴和一种制造燃料喷嘴的方法。

背景技术

至少一些燃气涡轮发动机在燃烧器中点燃燃料-空气混合物，并且 产生经由热气通道引导至涡轮的燃烧气体流。压缩空气由压缩机引导 至燃烧器。燃烧器组件典型地具有促进燃料和空气输送至燃烧器的燃 烧区域的燃料喷嘴。涡轮将燃烧气体流的热能转换为转动涡轮轴的机 械能。涡轮的输出可用于给例如发电机或泵的机器供应动力。

至少一些已知的燃料喷嘴包括旋流器组件和联接到旋流器组件 上的多个叶片。在制造期间，制造盖并将盖附在燃料喷嘴组件上，使 得盖大体上外接叶片。这样，盖的内表面和旋流器组件的外表面限定 流动通道，该流动通道用于接收被引导穿过燃料喷嘴的气流。

在运转期间，典型地燃料被引导穿过形成在旋流器组件内的多个 通道并穿过限定在各相应叶片的至少一侧中的多个开口。已知的叶片 还可包括利用铸造或制造工艺形成在叶片内的空腔，使得被引导穿过 旋流器组件通道的燃料被排出进入叶片空腔。此外，各叶片均包括多 个开口，通常称为注气孔(gas injection hole)，其穿过叶片侧壁，使得 开口在与叶片侧壁的表面垂直的方向之上，从而使被引导进叶片空腔 的燃料能够穿过叶片侧壁从叶片空腔中排出，并且能够与沿下游方向 前进的气流相混合。

为了制造已知的燃料喷嘴，通常利用型芯形成空腔，因而增加了 铸造工艺的复杂性并且增加了铸造燃料喷嘴所需的时间。此外，已知 的铸模内的型芯可在叶片内移动，导致注气孔的壁厚和长度直径比 (L/D)发生变化。这种变化导致气流发生变化，这对燃烧的可操作性是 有害的。

此外，由于燃料喷嘴叶片外接燃料喷嘴本体，故限制了相邻叶片 之间的间隔。这样，形成穿过叶片的侧面并进入叶片空腔的孔需要使 用特殊设计的夹具，其构造成相对叶片的端面成直角地形成孔。此外， 夹具的尺寸必须设置成使夹具能够插入在相邻叶片之间以执行操作。 在制造期间，需要安装在该紧密间隔中的夹具可能“卷入”叶片的侧面， 导致正在形成的孔的直径发生更大的变化，这也是燃烧的可操作性所 不希望的特性。因此，制造已知的叶片以包括空腔并然后形成穿过叶 片的侧面并进入叶片空腔的开口是相对困难的且耗时的过程，因而增 加了燃料喷嘴的总成本。

发明内容

在一个方面，提供了一种制造燃料喷嘴组件的方法。该方法包括 制造旋流器组件，该旋流器组件包括径向内表面、径向外表面、由径 向内表面至少部分地限定的第一流动通道，和从旋流器组件的径向外 表面上径向向外延伸的多个大体上实心的叶片，其中各叶片均包括在 前缘处和轴向间隔开的后缘处连接在一起的第一侧壁和第二侧壁；该 方法还包括在各相应叶片中形成多个开口，其中各叶片开口限定从叶 片前缘延伸到第一流动通道的第二流动通道。

在另一个方面，提供了一种燃料喷嘴组件。该燃料喷嘴组件包括 旋流器组件，该旋流器组件包括径向内表面和径向外表面，以及联接 到旋流器组件的径向外表面上的多个叶片。各叶片均包括第一侧壁和 第二侧壁，该第一侧壁和第二侧壁在前缘处和轴向间隔开的后缘处连 接，多个开口穿过各相应叶片形成。各开口从前缘延伸到通道，以限 定从通道延伸到前缘的流动通道。

在又一个方面，提供了一种燃气涡轮发动机。该发动机包括压缩 机和与压缩机流动连通的燃烧器。该燃烧器包括燃料喷嘴组件，该燃 料喷嘴组件包括旋流器组件，该旋流器组件包括径向内表面和径向外 表面，以及联接到旋流器组件的径向外表面上的多个叶片。各叶片均 包括第一侧壁和第二侧壁，该第一侧壁和第二侧壁在前缘处和轴向间 隔开的后缘处连接，多个开口穿过各相应叶片形成。各开口从前缘延 伸到第一流动通道，以限定从通道延伸到前缘的流动通道。

附图说明

图1是示范性燃气涡轮发动机的示意图；

图2是可与图1中所示的燃气涡轮发动机一起使用的示范性燃烧 器的截面示意图；

图3是可与图2中所示的燃烧器一起使用的示范性燃料喷嘴组件 的截面示意图；

图4是将罩移开的图3中所示的燃料喷嘴组件的一部分的透视 图；

图5是可与图3和图4中所示的燃料喷嘴一起使用的示范性旋流 器叶片的截面图；和