[发明专利]燃料喷嘴组件

说明书

本发明涉及燃料喷嘴组件。大体上提供了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。中心体定位在外套筒的径向内侧。中心体包括外环形壁，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同方向的纵向方向延伸。外套筒进一步包括从外环形壁的下游端延伸的第一径向壁。中心体限定在其径向内侧的气室。外环形壁和外套筒一起限定在其之间沿着纵向方向延伸的第一燃料空气混合通路。燃料喷射器设置在气室中。燃料喷射器包括与燃料喷嘴中心线同方向延伸的管状外壁。

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，燃料喷嘴的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了解。

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，该外套筒围绕燃料喷嘴中心线而沿周向延伸并且沿着与燃料喷嘴中心线同方向的纵向方向延伸。外套筒相对于燃料喷嘴中心线而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。中心体定位在外套筒的径向内侧。中心体包括外环形壁，该外环形壁围绕燃料喷嘴中心线而沿周向延伸并且沿着与燃料喷嘴中心线同方向的纵向方向延伸。外套筒进一步包括从外环形壁的下游端延伸的第一径向壁。中心体限定在其径向内侧的气室。外环形壁和外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在外环形壁与外套筒之间沿着纵向方向延伸。燃料喷射器设置在气室中。燃料喷射器包括与燃料喷嘴中心线同方向而延伸的管状外壁。外壁在其内限定第二燃料空气混合通路。第二燃料空气混合通路延伸通过中心体的第一径向壁。

在多种实施例中，两个或更多个燃料喷射器会聚到单个燃料-空气出口开口。在一个实施例中，两个或更多个燃料喷射器各自限定参考燃料喷射器中心线，其中各个燃料喷射器延伸成以便将各个燃料喷射器的各个燃料喷射器中心线相对于彼此而以非平行的角度设置。

在另外的多种实施例中，燃料喷嘴限定通过第一径向壁的凹槽。凹槽相对于燃料喷嘴而朝向上游方向突出到第一径向壁中。在一个实施例中，凹槽相对于燃料喷嘴中心线轴线而沿周向延伸到第一径向壁中。在另一实施例中，凹槽至少部分地沿着从燃料喷嘴中心线延伸的径向方向延伸到第一径向壁中。在另外的另一实施例中，燃料-空气出口开口被限定在凹槽处，使得燃料-空气出口开口凹进到第一径向壁中。

在一个实施例中，第一燃料空气混合通路在外套筒与中心体之间围绕燃料喷嘴中心线而沿周向延伸。

在另一实施例中，燃料喷嘴包括设置在气室中的多个燃料喷射器。各个燃料喷射器限定第二燃料空气混合通路，该第二燃料空气混合通路延伸通过中心体的第一径向壁以与燃烧室成流体连通。

在又一实施例中，燃料喷射器设置成与燃料喷嘴中心线同心。

在另外的另一实施例中，燃料喷嘴包括相对于燃料喷嘴中心线而以周向布置设置在气室中的多个燃料喷射器。