[发明专利]辅助火炬点火

说明书

火炬点火器(200)包括辅助燃料喷射器(204)；点火源(206)；以及承载辅助燃料喷射器和点火源的点火器主体(202)。点火器主体(202)包括辅助燃烧腔室(210)，该辅助燃烧腔室具有从第一端壁轴向延伸至第二端壁的侧壁，该侧壁在第一端壁和第二端壁之间限定了内腔。点火器主体(202)还包括位于内腔中的预混合杯(244)，该预混合杯包括径向围绕辅助燃料喷射器的圆柱形壁和辅助空气入口，预混合杯的圆柱形壁相对于辅助燃烧腔室的第一端壁轴向向外突出穿过内腔的一部分，以划分圆柱形壁径向内侧的预混合区和圆柱形壁径向外侧的再循环区。

优先权要求

本申请要求2017年7月7日提交的美国专利申请No.15/643,736的优先权，由此其全部内容以引用的方式并入到本文中。

技术领域

本说明书总体上涉及用于燃气轮机发动机的燃烧器组件，其并入了辅助火炬点火系统以促进主燃烧腔室中的点火。

背景技术

燃气轮机发动机是用于许多高功率应用的内燃发动机的优选类别。从根本上说，燃气轮机发动机的特征在于上游旋转压缩机联接到下游涡轮，并且通常由下游涡轮驱动，燃烧腔室位于两个旋转部件之间。火炬点火器是一种可用于点燃燃气轮机发动机的主燃烧器的装置。在一些应用中，火炬点火器具有优于常规火花点火器的优点，因为它可以向主燃烧器提供更大量的能量释放，并且从而能够以更可靠的方式点燃发动机。为实现这一点，火炬点火器需要一个辅助燃料和空气源，以及一个点火源。辅助空气流通常从发动机压缩机下游的增压室或从外部压缩空气源获得；辅助燃料从燃料计量单元或歧管或从独立的燃料源获得。操作火炬点火器的空气流量要求在不同条件下可能不同，但通常明显低于主燃烧器的空气流量要求。在典型的发动机上，很像常规的火花点火器，可以有两个或更多的火炬点火器来实现冗余。

发明内容

在一方面，燃气轮机燃烧器组件包括:与主燃料喷射器和主空气入口流体连通的主燃烧腔室；和联接到主燃烧腔室的火炬点火器。火炬点火器包括:辅助燃料喷射器；点火源；以及承载辅助燃料喷射器和点火源的点火器主体。点火器主体包括辅助燃烧腔室，该辅助燃烧腔室具有从第一端壁轴向延伸到第二端壁的侧壁，该侧壁在第一端壁和第二端壁之间限定了内腔。点火器主体还包括位于内腔中的预混合杯，预混合杯包括径向围绕辅助燃料喷射器的圆柱形壁和辅助空气入口，预混合杯的圆柱形壁相对于辅助燃烧腔室的第一端壁轴向向外突出穿过内腔的一部分，以划分圆柱形壁径向内侧的预混合区和圆柱形壁径向外侧的再循环区，点火源位于辅助燃烧腔室的侧壁上靠近再循环区的位置。

在一些示例中，火炬点火器还包括与辅助燃料喷射器的喷嘴孔口流体连通的辅助燃料源，该辅助燃料源被配置成提供加压燃料流以通过辅助燃料喷射器喷射到辅助燃烧腔室中；和被配置为将加压燃料流的至少一部分返回到主发动机燃料歧管的旁通管线。

在一些示例中，辅助燃烧腔室基本上是圆柱形的，侧壁具有恒定直径的圆形横截面，并且第一端壁和第二端壁基本上是平面的。

在一些示例中，第二端壁限定了通向与主燃烧腔室流体连通的出口管的流体出口。在一些示例中，点火器主体还包括围绕辅助燃烧腔室的至少一部分的外壳，该外壳包括与出口管同轴对准的流体入口。在一些示例中，点火器主体包括形成在壳的内表面与辅助燃烧腔室的外表面之间的流体环状空间，该环状空间引导流体从流体入口跨辅助燃烧腔室的外表面流向第一端壁。

在一些示例中，辅助燃烧腔室的第二端壁限定了通向与主燃烧腔室流体连通的出口管的流体出口。在一些示例中，出口管的至少一部分包括稀释孔的分布图案，稀释孔中每一个被配置成引导流体与通过出口管离开辅助燃烧腔室的加热气体交错流动。

在一些示例中，点火器主体还包括位于预混合杯进入口处的流体旋流器。在一些示例中，流体旋流器包括轴向流体旋流器，该轴向流体旋流器包括围绕辅助燃料喷射器的出口的旋流开口的周向图案。