[发明专利]用于喷射燃料的系统及方法

说明书

关于联邦政府资助研究和开发的声明

本发明根据能源部给予的合同号DE-FC26-05NT42643由政府资助作出。政府对本发明拥有一定权利。

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及具有用以减小燃烧动态特性(dynamics)的振幅和改善耐用性、可操作性和可靠性的特征的燃料喷嘴组件。

背景技术

燃气涡轮发动机燃烧燃料和空气的混合物以产生热燃烧气体，继而该热燃烧气体又驱动一个或多个涡轮。具体而言，热燃烧气体推动涡轮叶片旋转，从而驱动轴以旋转一个或多个负载，例如发电机。燃气涡轮发动机包括燃料喷嘴组件，例如具有多个燃料喷嘴，以将燃料和空气喷射到燃烧器中。在某些燃烧器中，燃烧过程可产生较大振幅的压力振荡(例如，振荡燃烧)，该压力振荡由相邻燃料喷嘴的火焰和声波之间的耦合造成的热释放中的振荡而驱动。这些较大压力振荡可引发操作限制且最终导致燃烧器硬件损坏。

发明内容

在范围上与初始要求得到专利保护的本发明相当的一些实施例在下文中进行了概述。这些实施例并非意图限制要求得到专利保护的本发明的范围，而是这些实施例仅意图提供对本发明可能形式的简要概括。实际上，本发明可包含与下文阐述的实施例相似或不同的多种形式。

根据第一实施例，一种系统包括交错的多喷嘴组件。交错的多喷嘴组件包括具有第一轴线和延伸至第一下游端部的第一流动通路的第一燃料喷嘴，其中第一燃料喷嘴在第一下游端部处具有第一非圆形周缘。交错的多喷嘴组件还包括具有第二轴线和延伸至第二下游端部的第二流动通路的第二燃料喷嘴，其中第一下游端部和第二下游端部相对于第一轴线和第二轴线沿轴向彼此偏离。交错的多喷嘴组件还包括帽盖部件，该帽盖部件沿周向围绕至少第一燃料喷嘴和第二燃料喷嘴设置以组装交错的多喷嘴组件。

根据第二实施例，一种系统包括涡轮喷嘴组件。涡轮喷嘴组件包括第一燃料喷嘴，该第一燃料喷嘴包括第一轴线和延伸至第一下游端部的第一组多个预混管，其中第一燃料喷嘴在第一下游端部处具有第一截断饼形周缘。涡轮喷嘴组件还包括第二燃料喷嘴，该第二燃料喷嘴具有第二轴线和延伸至第二下游端部的第二组多个预混管，其中第一下游端部和第二下游端部相对于第一轴线和第二轴线沿轴向彼此偏离。

根据第三实施例，一种方法包括经由第一燃料喷嘴将燃料和空气导送至第一下游端部，其中第一燃料喷嘴在第一下游端部处具有第一非圆形周缘。该方法还包括经由第二燃料喷嘴将燃料和空气导送至第二下游端部，其中第一下游端部和第二下游端部交错以减小燃烧动态特性的振幅。

附图说明

当参照附图阅读如下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，所有附图中相似的标号表示相似的零件，在附图中：

图1为具有喷嘴组件的涡轮系统的实施例的框图，该喷嘴组件具有用以减小燃烧动态特性方面的振幅和改善耐用性、可操作性和可靠性的特征；

图2为具有喷嘴组件的图1中的燃烧器的实施例的截面侧视图；

图3为在图2中的线3-3内截取的喷嘴组件的燃料喷嘴的实施例的截面侧视图；

图4为图2中的喷嘴组件的实施例的正视平面图；

图5为具有喷嘴组件的图1中的燃烧器的实施例的截面侧视图；

图6为具有喷嘴组件的图1中的燃烧器的实施例的截面侧视图；以及

图7为具有喷嘴组件的图1中的燃烧器的实施例的截面侧视图。

零件清单

10涡轮系统

12燃料喷嘴

14供给燃料

16燃烧器

18涡轮

20排气出口

22轴

24压缩机

26空气进入口(intake)

28负载

36喷嘴组件

38流动套筒

40端盖

42帽盖部件

44燃料导管

46上游端部

48下游端部

50燃料室

52预混管

54外燃料喷嘴

56外燃料喷嘴

58中心燃料喷嘴

60轴线

62轴线

64轴线

66流动通路

68流动通路

70流动通路

72下游端部

74下游端部