[发明专利]火炬式点火器

说明书

一种燃气涡轮机燃烧器组件，其包括与主燃料喷射器和主空气入口流体连通的主燃烧室。火炬式点火器由主燃烧室承载，且包括辅助燃烧室壳体，其包括混合室和在混合室下游收缩的喉部区域。包括环绕辅助燃料喷射器的出口的多个旋流开口的空气旋流器靠近混合室联接到辅助燃烧室。点火源突出到辅助燃烧室的混合室中。

要求优先权

本申请要求2014年8月18日提交的美国专利申请No.62/038,708的优先权，该申请的全部内容通过引用合并在本文中。

技术领域

本说明书大体涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件，其包含辅助火炬式点火系统以便于在主燃烧室中点火。

背景技术

对于许多高功率应用来说，燃气涡轮发动机是优选的内燃机种类。从根本上，燃气涡轮发动机特征在于联接到下游涡轮机的上游旋转压缩机和在其间的燃烧室。火炬式点火器是可用于点燃燃气涡轮发动机的主燃烧器的设备。在一些应用中，火炬式点火器相比常规的火花式点火器具有优势，这是因为火炬式点火器能够提供到主燃烧器的更大量的能量释放，且因此能够以更可靠的方式点燃发动机。为了实现这一点，火炬式点火器需要辅助的燃料和空气源，以及点火源。辅助空气流通常从发动机压缩机下游的压室获得；且辅助燃料从燃料计量单元或歧管获得。操作火炬式点火器的空气流要求可在不同条件下变化，但是通常小于主燃烧器的空气流要求。在典型的发动机上，像常规的火花式点火器那样，可以有两个火炬式点火器以备不时之需。

附图说明

图1是示例燃气涡轮发动机的半部、侧横截面视图。

图2A是第一示例火炬式点火器系统的半部、侧横截面视图。

图2B是在图2A中示出的火炬式点火器系统的径向空气旋流器的透视图。

图2C是图示通过操作在图2A中示出的火炬式点火器系统而实现的速度流场的图表。

图3A是第二示例火炬式点火器系统的半部、侧横截面视图。

图3B是在图3A中示出的火炬式点火器系统的轴向空气旋流器的透视图。

图3C是图示通过操作在图3A中示出的火炬式点火器系统而实现的速度流场的图表。

图4是包括联接到燃料喷射器的冷却空气子系统的火炬式点火器系统的半部、侧横截面视图。

图5是包括联接到燃料喷射器的冷却空气子系统的火炬式点火器系统的半部、侧横截面视图。

具体实施方式

在燃气涡轮发动机中，火炬式点火器点燃由发动机的燃烧器中的燃烧器喷嘴释放的燃料以产生加热的燃烧产物。加热的燃烧产物继而通过发动机的涡轮机膨胀以产生转矩。在更低的空气压降（ΔP）下（尤其在冷环境条件下），在主燃烧器喷嘴周围的可靠的点火和火焰传播可要求提供到操作包线的最小水平的能量。为了跨宽范围的操作条件提供能量，期望火炬式点火器系统的高品质的火焰稳定性/操作性。在特定方面，本公开涉及火炬式点火器系统，其例如通过合并径向和/或轴向空气旋流器部件而供应高能量，所述径向和/或轴向空气旋流器部件设计为在辅助燃烧室中产生强烈的再循环区域。在一些实施方式中，实现紊流和旋流部件的优化，以维持火炬式点火器火焰而不必保持点火源打开。在一些实施方式中，根据本公开的一个或多个实施例的火炬式点火器能够在火炬式燃烧器中提供由旋流稳定的燃烧增强的高能量释放，由此改善寒冷天气燃烧器熄火性能，且跨宽范围的操作条件提供可靠的再点火能力。在一些实施方式中，根据一个或多个实施例的火炬式点火器可在火炬式燃烧器内部提供近化学计量燃烧过程。这种燃烧过程可产生更高的燃气温度和痕量化学活性物质，其对于在主燃烧室（例如，燃烧器拱顶（dome）106）中的点火来说是有益的。通过近化学计量燃烧过程实现的潜在的益处是在主燃烧室内改善的火焰传播和在燃烧器启动期间更少的排烟。