[发明专利]燃烧器涡旋器

说明书

本发明涉及一种燃烧器涡旋器。燃气涡轮发动机涡旋器包括管状主体，其具有前向面、后端和喉部。多个初级涡旋叶片位于后端与前向面之间。多个次级涡旋叶片位于初级涡旋叶片与后端之间。多个初级涡旋叶片和多个次级涡旋叶片构造成使得喉部流体连接至位于管状主体外部的增压室。管状箍套定位成使得其在主体的前向面处连结主体。初级涡旋叶片中的各个径向向内延伸至叶片唇部。次级涡旋叶片径向向内延伸用于使空气从那里成涡旋。该主体还包括管状文丘里管，其从初级涡旋器叶片与次级涡旋器叶片之间向后延伸用于径向分离从那里成涡旋的空气。其中，初级涡旋叶片构造成使空气沿着通路且穿过轴向向后定向的出口成涡旋。

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及其中的燃烧器。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中被加压并且在燃烧器中与燃料混合用于产生热燃烧气体，热燃烧气体向下游流过从其提取能量的涡轮级。例如，在典型的涡轮风扇燃气涡轮发动机飞行器发动机应用中，高压涡轮给压缩机提供动力并且低压涡轮通过给上游风扇提供动力产生有用功。

燃烧器性能对于燃气涡轮发动机的整体性能至关重要。压缩空气在燃烧器中与燃料混合用于产生燃料和空气混合物，其被点燃用于产生燃烧气体。

对于典型的环状燃烧器，以离散的涡旋器和协作的燃料喷射器的形式的成排的化油器被用于在燃烧之前混合燃料和空气，其中燃烧气体通过燃烧器被向下游循环用于排放至涡轮。

在第二已知设计中，成排的初级径向涡旋叶片代替初级喷射并且与次级径向涡旋叶片联合运转，即rad-rad设计，用于典型地使空气围绕所喷射的燃料反向旋转成涡旋。

rad-rad设计在性能上被认为是优越的，因为其通过消除在jet-rad设计中由离散的初级喷射引起的分离的空气流的区而消除自动点火的原因。然而，rad-rad设计需要来自燃料喷射器的大量清洗空气以在燃料和空气混合物中产生轴向动量用于在燃烧器拱顶内建立期望的再循环区。

由于燃烧器中的再循环区是整个燃烧器性能的关键因素，涡旋器的特殊设计影响燃烧器性能。

精调再循环气泡的形状可显著增强涡旋器关于混合、烟雾和动力学等方面的性能。

发明内容

本文中公开的技术有助于实现文丘里管内再循环气泡的预期形状和位置。新设计有助于实现对混合的控制、实现减少的烟雾和减少的焦化，而不使CRZ不稳定。

因此，本文中提供了一种燃气涡轮发动机涡旋器，其包括管状主体，管状主体具有前向面(forward face)、后端和喉部。多个初级涡旋叶片位于后端与前向面之间。多个次级涡旋叶片位于初级涡旋叶片与后端之间。该多个初级涡旋叶片和该多个次级涡旋叶片构造成使得喉部流体连接至位于管状主体外部的增压室(plenum)。管状箍套(ferrule)定位成使得其在主体的前向面处连结主体。初级涡旋叶片中的各个径向向内延伸至叶片唇部。次级涡旋叶片径向向内延伸用于使空气从那里成涡旋。该主体还包括管状文丘里管，其从初级涡旋叶片和次级涡旋叶片之间向后延伸用于径向分离从那里成涡旋的空气。其中，初级涡旋叶片构造成使空气沿着通路并且通过轴向向后定向的出口成涡旋，使得空气具有向后动量。

因此，提供了一种包括涡旋器的燃气涡轮发动机。涡旋器包括管状主体，其具有前向面、后端和位于前向面与后端之间的文丘里喉部。多个次级涡旋叶片位于前向面与后端之间使得该多个次级涡旋叶片径向向内延伸用于使空气从那里成涡旋。管状箍套在前向面处连结主体。多个初级涡旋叶片位于前向面与次级涡旋叶片之间，其中，各叶片轴向弯曲。初级叶片具有共同的环状初级入口，其径向面向外用于使空气径向向内成涡旋。该主体还包括管状文丘里管，其从所述初级叶片和次级叶片之间向后延伸用于径向分离从那里成涡旋的空气。初级涡旋叶片构造成使空气沿着径向定向的通路成涡旋，并且该通路弯曲以限定轴向向后定向的初级涡旋叶片出口。