[发明专利]环形同心燃料喷嘴组件

说明书

本发明涉及环形同心燃料喷嘴组件。大体上提供了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴。燃料喷嘴包括外套筒，其围绕燃料喷嘴中心线沿周向延伸并沿着与燃料喷嘴中心线基本上同方向的纵向方向延伸。外套筒相对于燃料喷嘴中心线以周向布置限定通过外套筒的多个第一沿径向定向的空气入口端口。燃料喷嘴进一步包括定位在外套筒的径向内侧的中心体。中心体沿着与燃料喷嘴中心线基本上同方向的纵向方向延伸，并且其中中心体与燃料喷嘴中心线和外套筒同心。中心体相对于燃料喷嘴中心线以周向布置限定通过中心体的多个第二沿径向定向的空气入口端口。中心体进一步在直接邻近于燃烧室的下游端处相对于燃料喷嘴中心线限定环形中心体凹槽或凹陷部。

技术领域

本主题大体上涉及燃气涡轮发动机燃烧组件。更特别地，本主题涉及一种用于燃气涡轮发动机燃烧器的预混合燃料喷嘴组件。

背景技术

飞行器和工业燃气涡轮发动机包括燃烧器，燃料在燃烧器中燃烧以将能量输入到发动机循环。典型的燃烧器结合一个或多个燃料喷嘴，其功能是将液态或气态燃料引入到空气流中，使得燃料可雾化并燃烧。一般的燃气涡轮发动机燃烧设计标准包括优化燃料和空气的混合和燃烧以产生高能燃烧，同时使诸如一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物和未燃烃的排放物最少，以及使部分地由于燃烧期间的压力振荡而引起的燃烧音(tone)最小。另外，一般的燃气涡轮发动机燃烧设计必须在全功率状况以及部分功率状况下产生燃气涡轮发动机的可操作性，而不会产生不合期望的排放物输出或压力振荡。

因此，存在对于如下的燃料喷嘴或燃烧组件的需要：该燃料喷嘴或燃烧组件可在全功率和部分功率状况下产生高能燃烧同时使排放物最少并使燃烧不稳定性最小。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本发明而认识到。

本公开的方面涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴。燃料喷嘴包括外套筒，该外套筒围绕燃料喷嘴中心线沿周向延伸，并且沿着与燃料喷嘴中心线基本上同方向的纵向方向延伸。外套筒相对于燃料喷嘴中心线以周向布置限定通过外套筒的多个第一沿径向定向的空气入口端口。燃料喷嘴进一步包括定位在外套筒的径向内侧的中心体。中心体沿着与燃料喷嘴中心线基本上同方向的纵向方向延伸，并且其中中心体与燃料喷嘴中心线和外套筒同心。中心体相对于燃料喷嘴中心线以周向布置限定通过中心体的多个第二沿径向定向的空气入口端口。中心体进一步在直接邻近于燃烧室的下游端处相对于燃料喷嘴中心线限定环形中心体凹槽或凹陷部。燃料喷嘴进一步包括内套筒，该内套筒围绕燃料喷嘴中心线沿周向延伸并且沿着与燃料喷嘴中心线基本上同方向的纵向方向延伸。内套筒沿径向定位在外套筒与中心体之间。内套筒进一步在直接邻近于燃烧室的下游端处相对于燃料喷嘴中心线限定环形内套筒凹陷部。外套筒和内套筒一起限定第一燃料空气混合通路，该第一燃料空气混合通路沿径向在外套筒与内套筒之间，并且基本上沿着纵向方向延伸以与燃烧室成直接流体连通。内套筒和中心体一起进一步限定第二燃料空气混合通路，该第二燃料空气混合通路沿径向在内套筒与中心体之间，并且基本上沿着纵向方向延伸以与燃烧室成直接流体连通。

在一个实施例中，第一燃料空气混合通路在外套筒与内套筒之间围绕燃料喷嘴中心线沿周向延伸。

在另一实施例中，第二燃料空气混合通路在内套筒与中心体之间围绕燃料喷嘴中心线沿周向延伸。

在多种实施例中，外套筒、内套筒和中心体一起相对于燃料喷嘴中心线成同心布置。在一个实施例中，第一燃料空气混合通路和第二燃料空气混合通路相对于燃料喷嘴中心线成同心布置。