专利名称：用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴及其制造方法
技术领域：
本发明一般地涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧系统，更
具体地讲，涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴。
背景技术：
至少一些已知的用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴组件是 由多个部件组装而成的，当这些多个部件完全组装时形成单件式的燃 料喷嘴组件。已知的多件式燃料喷嘴包括主体部分和套筒部分。因为 多个部件联接在一起，以防止流体从喷嘴组件不希望地泄漏，至少一
些已知的喷啫組件包括位于联接到一起的部件之间的多个密封件。更 具体地讲，至》、一些已知的燃料喷嘴组件使用主体-套筒密封件、水唇 密封件(water lip seal)、扩散唇密封件(diffosion lip seal)和/或活塞密封 件。不管其预期的有效性如何，当它们暴露于减速通过喷嘴组件的加 压流体时，或者当它们在燃气涡轮发动机的燃烧系统中承受高温时， 各密封件仍然是潜在的泄漏区。另外，具有多个部件的燃料喷嘴组件 通常比燃气涡轮发动机中包括较少部件的组件需要更多的时间和成 本来制造和组装。
发明内容
在一方面提供了制造燃料喷嘴的方法。该方法包括提供 整体式的材料部分，其包括第一端面、第二端面以及在其之间延伸的 主体。通路(passageway)制成沿着材料部分的中心线从第一端面向第二 端面延伸。该方法还包括在第 一端面中制造多个同心地对齐的通道以 及制造多个进口 ，该进口经由第二端面和主体的外表面中的至少一个 面向通路和多个通道之一 中的至少 一个延伸。在另一方面中提供了辅燃料喷嘴组件。该辅燃料喷嘴组 件包括喷嘴部分(其具有中心通路和各自与该中心通路同心地对齐的 多个通路)和联接到喷嘴部分上的整体式的头部。头部包括多个进口 ， 其中多个进口中的各进口与多个喷嘴通路中的至少 一个喷嘴通路流 在又 一 方面提供了用于燃气涡轮发动机中的燃烧器组 件。燃烧器组件包括燃烧区、联接在燃烧区中的主(primary)燃料喷嘴 组件和联接在燃烧区中的辅(secondary)燃料喷嘴组件。辅燃料喷嘴组 件包括喷嘴部分(其具有中心通路和与中心通路大致同心地对齐的多 个通路)和联接到喷嘴部分上的整体式的头部。头部包括多个进口，其 中多个进口中的各进口与多个喷嘴通路中的至少一个喷嘴通路流体 连通。
图1是示范性的燃气轮机燃烧系统的部分截面图。
图2是示范性的燃料喷嘴的截面图，该燃料喷嘴可用于 图1中所示的燃烧系统。图3是图2中所示的燃料喷嘴头部的平面图。
具体实施例方式图1是包括燃料喷嘴组件200的示范性的燃气涡4仑发动 才几100的部分截面图。燃气涡4仑发动才几100包括压缩沖几(未示出)、燃 烧器102和涡轮机104。在图1中只显示了涡轮机104的第一级喷嘴 106。在示范性的实施例中，涡轮机可转动地联接到带有转子(未示出) 的压缩机上，该转子通过单独的公共轴(未示出)联接到一起。在进口 空气108排放到燃烧器102中之前，压缩机将进口空气108加压，其 中进口空气108使燃烧器102冷却并为燃烧过程提供空气。更具体地 讲，引入燃烧器102中的空气108沿着通常与穿过发动机100的空气
流相反的方向流动。在示范性的实施例中，燃气涡轮发动才几100包括 绕着发动机壳体(未示出)周向地间隔开的多个燃烧器102。更具体地 讲，在示范性的实施例中，燃烧器102是(例如，但不限于)环管型燃 烧器(can-annular combustor)。 在示范性的实施例中，发动机100包括过渡管110，该过 渡管110在各燃烧器102的出口端112与涡轮机104的进口端114之 间延伸，以将燃烧气体116引入涡轮机104中。另外，在示范性的实 施例中，各燃烧器102包括大致为圓柱形的燃烧器壳体118。燃烧器 壳体118使用(例如，但不限于)螺栓(未示出)、机械紧固件(未示出)、 焊接和/或任何其它合适的联接措施(该联接措施使发动机100能够起 到本文所述的作用)联接到发动机壳体上。在示范性的实施例中，燃烧 器壳体118的前端联:接到端盖组件122上。端盖组件122包括(例如) 供应管路，歧管，用于将气体燃料、液体燃料、空气和/或水引入燃烧 器的阀门，和/或使发动机100能够起到本文所述作用的任何其它部 件。 在示范性的实施例中，大致为圆柱形的流套筒124耳关才妄 在燃烧器壳体118中，使得套筒124与壳体118大致同心地对齐。燃 烧器耐火层(combustion liner)126联接成与流套筒124大致同心地对 齐。更具体地讲，燃烧器耐火层126在后端128处联接到过渡管110 上，而在前端130处联接到燃烧器耐火层盖组件132上。流套筒124 在后裤134处联接到耐火层126的外壁136上，而在前端138处联接 到燃烧器壳体118上。备选地，套筒124可使用任何其它合适的联接 组件(该联接组件使发动机100能够起到本文所述的作用)联接到壳体 118和/或耐火层126上。在示范性的实施例中，气道140限定在耐火 层126与流套筒124之间。流套筒124包括限定在其中的多个孔隙142, 它们使压缩空气108能够从压缩机进入气道140中。在示范性的实施 例中，空气108沿着与,人压缩^L流向端盖组件122的核心流(core flow)(未示出)的方向相反的方向流动。
燃烧器耐火层126包括主燃烧区144、文丘里(venturi)喉 管区*146和辅燃烧区148。更具体地讲，主燃烧区144在辅燃烧区148 的上游，而主燃烧区144和辅燃烧区148^L文丘里喉管区146隔开。 文丘里喉管区146具有通常比燃烧区144和148各自的直径D！和D2 更窄的直径Dv。更具体地讲，喉管区146包括收敛的壁150和发散的 壁152，其中收敛的壁150从直径D"斩缩到直径Dv，而发散的壁152 从直径Dv加宽到直径D2。这样，文丘里喉管区146起到空气动力分 离器或隔离器的作用，以便于减少从辅燃烧区148到主燃烧区144的 逆燃(flashback)。在示范性的实施例中，主燃烧区144包括穿过其限 定的多个孔隙154，它们使空气108能够从气道140进入主燃烧区144 中。另外，在示范性的实施例中，燃烧器102还包括多个火 花塞(未示出)和多个联焰管(cross-fire tubes)(未示出)。火花塞和联焰管 经由限定在主燃烧区144中的耐火层126中的开口(未示出)延伸。火 花塞和联焰管点燃各燃烧器102中的燃料和空气，以产生燃烧气116。 在示范性的实施例中，至少一个辅燃料喷嘴组件200联 接到端盖组件122上。更具体地讲，在示范性的实施例中，燃烧器102 包括一个辅燃料喷嘴组件200和多个主燃料喷嘴组件156。更具体地 讲，在示范性的实施例中，主燃料喷嘴组件156绕着燃烧器102的中 心线158布置成通常的圆形排列，并且辅燃料喷嘴组件200的中心线 202(显示在图2中)大致与燃烧器的中心线158对齐。备选地，主燃料 喷嘴组件156可布置成非圆形的排列。在备选实施例中，燃烧器102 可包括多于或少于一个辅燃料喷嘴组件200。尽管本文只描述了主燃 料喷嘴组件156和辅燃料喷嘴组件200，然而，在燃烧器102中可包 括多于或少'于两种类型的喷嘴组件，或任何其它类型的燃料喷嘴。在 示范性的实施例中，辅喷嘴组件200包括管组件160，其基本上包围 着辅喷嘴组件200经由主燃烧区144延伸的部分。
主喷嘴组件156部分地延伸到主燃烧区144中，而辅喷
嘴组件200经由主燃烧区延伸到喉管区146的后部162中。这样，从 主喷嘴组件156中喷射的燃料(未示出)基本上在主燃烧区144中燃烧， 而从辅喷嘴组件200中喷射的燃料(未示出)基本上在辅燃烧区148中 燃烧。在示范性的实施例中，燃烧器102联接到燃料供应源(未 示出)上，该燃料供应源用于经由燃料喷嘴组件156和/或200给燃烧 器102供应燃料。例如，引燃料(pilot foel)(未示出)和/或主燃料(未示 出)可经由喷嘴組件156和/或200供应。在示范性的实施例中，引燃 料和主燃料均通过控制给喷嘴组件156和200的燃料输送而经由主喷 嘴组件156和辅喷嘴组件200两者来供应，这在下面更详细地介绍。 如本文所用，"引燃料"是指用作引导火焰的少量的燃料，而"主燃 料，，是指用来产生大部分燃烧气116的燃料。燃料可以是天然气、石 油制品、煤、生物质和/或其它固态、液态和/或气态形式的燃料，这 些燃料使发动机100能够起到本文所述的作用。通过控制流经喷嘴组 件156和/或200的燃料，可将燃烧器102中的火焰(未示出)调节到预 定的形状、长度和/或强度，以影响排放和/或燃烧器102的功率输出。
在运行中，空气108经由进口(未示出)进入发动机100。 空气108在压缩机中压缩，且压缩空气108从压缩机中排向燃烧器 102。空气108经由孔隙142进入燃烧器102，并经由气道140导向端 盖组件122。流经气道140的空气108在燃烧器进口末端164处被迫 使反转其流向，并被导入燃烧区144和/或148和/或穿过喉管区146。 燃料经由端盖组件122和喷嘴组件156和/或200供入燃烧器102。当 控制系统(未示出)开始燃气涡轮发动机100的启动程序时实现最初的 点火，并且一旦形成连续的火焰，火花塞即从主燃烧区144中收回。 在耐火层'126的后端128处，热的燃烧气116经由过渡管110和涡4仑 机喷嘴106导向涡轮机104。图2是示范性的辅燃料喷嘴组件200的截面图，该辅燃 料喷嘴组件200可用于燃烧器102(显示在图1中)。图3是可用于辅燃
料喷嘴组件200的头部300的端^L图。 在示范性的实施例中，燃料喷嘴组件200包括头部300 和喷嘴部分204。头部300使喷嘴组件200能够联接在燃烧器102中。 例如，在一个实施例中，头部300联接到端盖组件122(显示在图1中) 上，并用多个机械紧固件168(显示在图1中)固定到其上，使得头部 300在燃烧器102之外，而喷嘴部分204经由端盖组件122延伸。在 示范性的实施例中，头部300包括周向地间隔开的多个开口 302，它 们的尺寸各设置成在其中容纳穿过其的机械紧固件。尽管在图3中只 显示.了三个紧固件开口 302,但是例如，头部300可包括任意数目的 开口 302，它们使燃料喷嘴组件200能够固定在燃烧器102中并起到 本文所述的作用。此外，虽然各开口 302的内表面304显示为基本上 平滑，但是开口 302可以带有螺紋。另外，虽然各开口 302显示为大 致平行于喷嘴组件200的中心线202延伸，但是开口 302可具有任意 的取向，该取向使辅燃料喷嘴200能够起到本文所述的作用。备选地， 头部300不限于只使用机械紧固件168联接到燃烧器102上，而是可 使用任意使喷嘴组件200能够起到本文所述的作用的联接方式联接到 燃烧器102上。 在示范性的实施例中，头部300大致为圆柱形，并包括 基本上平坦的第一端面306、相对的基本上平坦的第二端面308和在 两者之间延伸的大致为圆柱形的主体310。另外，在示范性的实施例 中，头部300具有长度L和半径Ri。备选地，头部300可成形为具 有任何其它合适的形状，该形状使喷嘴组件200和/或燃烧器102能够 起到本文所述的纟,用。此外，在示范性的实施例中，头部300仅由单 个连续的主体310构成。更具体地讲，头部300由单件完整的材料形 成，如在下面更详细地介绍。 在示范性的实施例中，头部300包括中心通路314和同 心地对齐的多个通道316,318和320。更具体地讲，中心通路314沿 着中心线202从第一端面306向第二端面308延伸，并具有半径R2。
另外，在示范性的实施例中，通道316,318和320各自部分地从第二 端面308朝向第一端面306延伸，如在下面更详细地介绍。在示范性 的实施例中，第一通道316具有内径R3、外径R4,并延伸从第二端 面308量起的深度Dr，第二通道318具有内径Rs、外径R6,并延伸 从第二端面308量起的深度D2;而第三通道320具有内径R7、外径 R8，并延伸从第二端面308量起的深度D3。由于通道316,318和320 的取向，第一通道316具有宽度Wl5其大约等于内径R3与外径R4 之间的差值；第二通道318具有宽度W2，其大约等于内径Rs与外径 R6之间的差值；而第三通道320具有宽度W3，其大约等于内径R7与 外径Rs之间的差值。在示范性的实施例中，深度03深于深度02，并 且深度D2深于深度D,。另外，在示范性的实施例中，半径的尺寸设
置成使得R2 < R3 < R4 < R5 < Re < R7 < R8 < Ri。 在示范性的实施例中，在头部300中同心地对齐的多个 通道隔板壁322,324和326限定了通道316,318和/或320和/或中心通 路314。更具体地讲，在示范性的实施例中，中心通路314由第一隔 板壁322限定，第一通道316限定在第一隔板壁322与第二隔板壁324 之间，第二通道318限定在第二隔板壁324与第三隔板壁326之间， 而第三通道320限定在第三隔^1壁326与主体310之间。第 一隔板壁 322具有厚度T!，第二隔板壁324具有厚度T2，而第三隔板壁326具
有厚度T3。在示范性的实施例中，壁厚度T!，T2和T3大约彼此相等。
备选地，厚度Ti,T2和/或T3可不相等。 在示范性的实施例中，头部300还包括多个径向进口 328, 330, 332和334。第一径向进口 328经由主体310延伸到中心通路314, 第二径向进口 330经由主体310延伸到第一通道316，第三径向进口 332经由主体310延伸到第二通道318,而第四径向进口 334经由主 体310延伸到第三通道320。这样，第一径向进口 328的长度Lu大约 等于半径R,与半径Rs之间的差值，第二径向进口 330的长度L12大约 等于半径R,与半径R6之间的差值，第三径向进口 332的长度L13大约 等于半径R,与半径R4之间的差值，而第四径向进口 334的长度L" 大约等于半径R,与半径R2之间的差值。尽管在示范性的实施例中只 有一个径向进口 328， 330, 332和/或334与通道316,318和/或320和/ 或中心通路314流体连通，但是备选地，各通道316,318和/或320和 /或中心通路314可包括多于一个相应的径向进口 。 在示范性的实施例中，各径向进口 328,330,332和334沿 着其相应的进口长度Ln, Ll2， L^和/或LM具有大致恒定的直径d,，d2, (13和(14。备选地，各径向进口 328，330,332和334可形成为非圆形的 ;晴截面形状和/或变化的直径。更具体地讲，径向进口 328， 330， 332和 334可构造成任意合适的形状和/或取向，它们使燃烧器102和/或辅燃 料喷嘴组件200能够起到本文所述的作用。另外，在示范性的实施例 中，第一径向进口 328包括第一径向开口 336，第二径向进口 330包 括第二径向开口 338，第三径向进口 332包括第三径向开口 340，而 第四径向进口 334包括第四径向开口 342。各开口 336， 338, 340和/或 342可以是渐缩的开口(诸如举例来说开口 338)，可以是直开口(诸如 举例来说开口 342),和/或偏置的开口(诸如举例来说开口 336和/或 340)。备选地，开口 336, 338, 340和/或342可构造成任意合适的形状 和/或取向，它们使燃烧器102和/或辅燃料喷嘴组件200能够起到本 文所述的作用。 在示范性的实施例中，头部300还包括多个轴向进口 344， 346和348。虽然只描述了三个轴向进口 344，346和348,然而，头部 300可包括任意数目的轴向开口 ，它们使辅燃料喷嘴组件200能够起 到本文所述的作用。为了示范性的目的，在图3中只描述和显示了轴 向开口 344，但是应当理解，轴向进口 346和/或348具有基本上类似 于轴向进口 344的如本文所述的描述和功能。在示范性的实施例中， 轴向进口 344经由径向进口 328,人第一端面306向径向进口 332延伸。 在示范性的实施例中，虽然轴向进口 344经由径向进口 328延伸，然 而，轴向进口 344可从第一端面306向任意的径向进口 328,330,332
和/或334延伸，且经由或不经由另 一个径h进口 328,330,332和/或334 延伸，使得辅燃料喷嘴组件200能够起到本X所迷的作用。
在示范性的实施例中，轴向进口 34、具有大致恒定的直 径ds。备选地，轴向进口 344可具有非圓形的4黄截面^状和/或可变讦匕 的直径。另外，在示范性的实施例中，轴向进口 344包括新缩的开口 350。备选地，开口 350可具有任意合适的形状，该形状使燃跌器102 和/或辅燃料喷嘴组件200能够起到本文所述的作用。 在示范性的实施例中，通过例如将喷嘴部分204焊接到 头部300上可使喷嘴部分204联接到头部300上。在示范性的实施例 中，喷嘴部分204具有长度Ln和外径Ru。虽然在示范性的实施例中 喷嘴部分204为圆柱形，然而，喷嘴部分204可以是任意合适的形状， 该形状使辅燃料喷嘴组件200能够起到本文所述的作用。 在示范性的实施例中，喷嘴部分204包括大致同心地只寸 齐的多个管206,208,210和212。管206,208,210和212相对于彼此定 向成使得基本上同心的多个通路214,216,218和220限定在喷嘴部分 204中。更具体地讲，在示范性的实施例中，中心通路214限定在第 一管206中，第一通路216限定在第一管206与第二管208之间，第 二通路218限定在第二管208与第三管210之间，而第三通路220限 定在第三管210与第四管2U0之间。尽管示范性的实施例包括四个 同心地对齐的管206,208,210和212，喷嘴部分204可包括任意数目的 管206,208,2i0和212,它们使辅燃料喷嘴组件200和/或燃烧器102 能够起到本文所述的作用。在示范性的实施例中，管206，208,210和
220的数目等于头部通道316,318和320以及头部中心通路314的数 目。 . 在示范性的实施例中，通路216,18和/或220与通道 316,318和/或320大致同心地对齐。另外，喷p觜中心通路214与头部 中心通^各314大致同心地对齐。这样，第一管206与头部第一隔才反壁
322大致对齐，第二管208与头部第二隔板壁324大致对齐，而第三 管210与头部第三隔板壁326大致对齐。在示范性的实施例中，第四 管212对齐成使得第四管212的内表面222与头部通道320的径向外 表面352大致对齐。另外，在示范性的实施例中，第一管206具有厚 度Tu,其大约等于第一隔板壁的厚度T,,第二管208具有厚度T,2, 其大约等于第二隔板壁的厚度T2，而第三管210具有厚度T,3，其大 约等于第三隔板壁的厚度T3。这样，第一喷嘴通路216具有宽度Wu， 其大约等于第一通道宽度W,，第二喷嘴通路218具有宽度W,2，其大 约等于第二通道宽度W2，第三喷嘴通路220具有宽度Wn,其大约等 于第三通道宽度W3，而喷嘴中心通路214具有半径1112,其大约等于 主体中心通路的半径R2。 在示范性的实施例中，喷嘴部分204包括联接到管 206,208, 210和/或212上的末端部分224。更具体地讲，在示范性的 实施例中，末端部分224使用例如焊接的工艺方法联接到管206,208， 210和/或212上。在示范性的实施例中，末端部分224包括管的延伸 部分226、外末端228和内末端230。备选地，末端部分224可具有 任意合适的构造，该构造使辅燃料喷嘴组件200能够起到本文所述的 作用。在示范性的实施例中，管的延伸部分226使用例如联接环232 联接到第三管210和第四管212上。联接环232促进密封第三通路220, 使得在第三通路220中流动的流体(未示出)不经由末端部分224排出。 备选地，第三通路220联接成经由末端部分224成流体连通。 在示范性的实施例中，内末端230包括第一凸出部分 234、第二凸出部分236、中心开口 238和多个出口孔隙(未示出)。内 末端230分别使用第 一 凸出部分234和第二凸出部分236联接到第一 管206和第二管208上。这样，在示范性的实施例中，在中心通路214 和/或314中流动的流体(未示出)经由中心开口 238和/或出口孔隙排 出，而在第一通路216中流动的流体(未示出)经由出口孔隙排出。另 外，在示范性的实施例中，外末端228包括多个出口孔隙(未示出)，
并联接到内末端230和管的延伸部分226上。这样，在第二通路218 中流动的流体(未示出)经由限定在外末端238和/或内末端230中的出 口孔隙排出。 在示范性的实施例中，喷嘴部分204还包括从第四管212 上径向地向外延伸的栓形物(peg)240(本文中也称为"叶片")。备选地， 栓形物240可从喷嘴部分204倾斜地延伸。另外，虽然图2中只显示 了2个栓形物240，然而，喷嘴部分204可包括多于或少于2个栓形 物240。在示范性的实施例中，栓形物240位于第三通路220的下游 端242靠近联接环232的位置处。备选地， 一个或多个栓形物240可 位于相对于第三通路220的其它位置上。在示范性的实施例中，栓形 物240各包括多个出口孔隙(未示出)，使得在第三通路220中流动的 流体(未示出)经由栓形物的出口孔隙排出。 在示范性的实施例中，头部300由单件材料(未示出)形 成，例如但不限于棒料、实心金属棒和/或任何其它合适的整体式的材 料。另外，在示范性的实施例中，用来形成头部300的材料形状大致 为圓柱形，尽管取决于燃烧器102的构造可使用具有其它形状的材料 来制造头部300。更具体地讲，在示范性的实施例中，用来制造头部 300的材料部分包括基本上平坦的两个相对的表面，使得头部300包 括基本上平坦的第一端面306、基本上平坦的第二端面308和基本上 为圆柱形的主体310。 在示范性的实施例中，头部300使用例如深钻孔制成。 备选地，头部300可使用任何其它合适的制造技术制成，该制造技术 使辅燃料喷嘴组件200能够起到本文所述的作用。在示范性的实施例 中，中心通路31'4形成为大致沿着中心线202经由 一个端面306或308 到另一个端面306或308。另外，在示范性的实施例中，各开口 302 和/或通路314通过经由主体310从一个端面306或308到另 一个端面 306或308的单次机加工操作制成。
在示范性的实施例中，通道316,318和/或320各自被加
工到第二端面308中。这样，隔板壁322,324和326被限定在主体310 中通道316,318和320和/或中心通路314之间。可以理解，通道316,318 和/或320可被加工到第一端面306中，使得当通道316,318和/或320 限定在第一端面306中时，喷嘴部分204联接到第一端面306上。另 外，在示范性的实施例中，各进口 328，330，332，334,344,346和/或348 以及相应的开口 336,338,340,342和/或350形成于第一端面306和/或 主体310中。更具体地讲，各进口 328,330,332，334,344,346和/或348 以及相应的开口 336,338,340,342和/或350可利用延伸到通道316,318 和/或320,中心通路314和/或另一个进口 328,330，332，334,344，346和/ 或348的单次切削而形成。备选地，各进口 328,330，332，334，344,346 和/或348可利用一次切削形成，而各相应的开口 336,338,340,342和/ 或350可利用第二次切削形成。在示范性的实施例中，各进口 328,330，332，334，344,346和/或348以及相应的开口 336,338,340,342和 /或350的位置根据燃烧器102的构造进行选择。 在示范性的实施例中，喷嘴部分204使用(例如但不限于 使用)焊接的工艺方法联接到头部300上。更具体地讲，在示范性的实 施例中，各管206,208,210和/或212联接到头部300上，使得喷嘴通 路214,216,218和/或220与头部通道316,318和/或320和/或头部中心 通路314如前所述大致对齐。在示范性的实施例中，末端部分224焊 接到管206，208,210和/或212上，使得喷嘴部分204构造成如上所述。 更具体地讲，在示范性的实施例中，管的延伸部分226使用例如联接 环232焊接到管212和210上，内末端230使用相应的凸出部分236 和234焊接到第二管208和第一管206上，而外末端228焊接到内末 端230上。备选地，喷嘴部分204可使用任何其它合适的制造技术制 成，该制造技术使辅燃料喷嘴组件200能够起到本文所述的作用。
''
在示范性的实施例中，辅燃料喷嘴组件200 ^f吏用例如经 由紧固件开口 302插入的机械紧固件(未示出)联接到燃烧器的端盖组 件122上。'辅燃料喷嘴组件200联接成与燃料供应源流体连通。在示
范性的实施例中，主燃料经由通道320和通路220供给燃烧器102, 而亏1燃料经由通道316和通路216供给燃烧器102。通道318和中心 通路314以及相应的喷嘴通路218和214构造成在给燃烧器102供应 引燃料与供应主燃料之间转换。这样，通道318和中心通路314以及 相应的喷嘴通路218和214可称为"转换"通道。在示范性的实施例 中，通过使用通道320和通路220以及转换通道214，314,218和318, 主燃料可经由末端部分224和/或栓形物240喷射到燃烧器102中，并 且更具体地讲，喷射到辅燃烧区148中。在示范性的实施例中，喷嘴 通路214,216,218和/或220、喷嘴末端部分224和/或喷嘴栓形物240 的构造根据预定的引燃料流和/或主燃料流进行选择。例如，预定的燃 料流可通过经由任意的喷嘴通路214，216，218和/或220、喷嘴末端部 分224和/或喷嘴栓形物240的具有预定尺寸的机加工孔(未示出)来获
^曰付。
组件，该头部与已知的头部组件相比需要较少的部件。更具体地讲， 由于上述辅燃料喷嘴组件的制造使用整体式的主体部分，所以喷嘴组 件的制造与已知的在燃料喷嘴头部包括多个部件的燃料喷嘴组件的 制造相比在成本和时间上更高效。更具体地讲，本发明的整体式的头 部便于消除已知的头部组件所包括的多个密封件。例如，本发明便于 消除已知的头部组件中典型地需要的主体与套筒之间的密封件、水唇 密封件、扩散唇密封件和多个活塞密封件。这样就消除了这种密封件 可能形成的多个潜在的泄漏区。另外，与已知的包括多个部件的燃料 喷嘴组件相比，整体式的头部通过减少燃料喷嘴组件中部件和焊缝的 数目，.便于降低燃料喷嘴组件成本。
〖0039]另外，上述燃料喷嘴组件和制造方法通过减少头部中部 件的.数目便于提高燃料喷嘴组件可靠性。更具体地讲，由于本发明的 整体式的头部只包括一个部件，即头部本身，所以燃料喷嘴组件与已
可能磨损的部件。另外，上述燃料喷嘴组件可基于燃烧器以任意合适 的构造制造。更具体地讲，限定在头部中的进口、开口、通路和/或通 道可基于燃烧器的构造以任意的取向和/或在任意的位置上制造。这 样，与已知的包括多部件头部组件的燃料喷嘴组件相比，本发明的燃 料喷嘴组件使改型的燃料喷嘴能够进入燃烧器中。此外，上述辅燃料喷嘴可用来控制和操作多燃料流道， 以促进控制排放、火焰形状、动态特性和/或其它燃烧特性。经由喷嘴 的多个通路使对于多路径和/或对于多燃烧器的功率、排放和/或控制 循环的独立的燃料流控制成为可能。与不包括可独立控制的多燃料流 通路的燃料喷嘴相比，这种独立的流控制便于对燃料分配提供更多的 控制。
行了详细的描述。燃料喷嘴组件并不限于本文所描述的具体实施例， 而是相反，燃料喷嘴组件的部件可与本文所描述的其它部件分开及独 立地加以利用。例如，头部还可与其它燃烧系统和燃料喷嘴组件一起
使用，并且并不限于仅与本文所描述的燃烧系统一起实施。相反，本 发明可与许多其它燃料燃烧应用 一起实施并加以利用。
尽管本发明就各种具体的实施例进行了描述，但是，本
领域的技术人员可以认识到，本发明可在权利要求的精神和范围内以
变更进行实施。
权利要求
1.一种辅燃料喷嘴组件(200)，包括喷嘴部分(204)，其包括中心通路(214)和各自与所述中心通路同心地对齐的多个通路(216，218，220)；以及联接到所述喷嘴部分上的整体式的头部(300)，所述头部包括多个进口(328，330，332，334)，其中，所述多个进口中的各进口与所述多个喷嘴通路中的至少一个喷嘴通路流体连通。
2. 根据权利要求1所述的辅燃料喷嘴组件(200)，其特征在于， 所述喷嘴部分(204)还包括从其向外延伸的至少 一个栓形物(240)。
3. 根据权利要求1所述的辅燃料喷嘴组件(200),其特征在于， 所述多个头部进口定向为大致平行于经由所述头部(300)延伸的中心 线(202)。
4. 根据权利要求1所述的辅燃料喷嘴组件(200),其特征在于， 所述整体式的头部还包括限定在第 一端面(306)中的多个通道 (314,316,318)，所述多个通道相对于彼此大致同心地对齐。
5. 根据权利要求4所述的辅燃料喷嘴组件(200)，其特征在于， 所述多个通道(314,316,318)中的各通道与所述多个喷嘴部分的通3各 (216,218，220)中的 一个通路大致同心地对齐。
6. 根据权利要求4所述的辅燃料喷嘴组件(200),其特征在于，一个进口流体连通。
7. 根据权利要求4所述的辅燃料喷嘴组件(200)，其特征在于， 所述头部(300)还包括>(人所述第 一端面(306)向第二端面(308)延伸的中 心通路 (314)，'所述中心通路相对于所述多个通道(314,316,318)大致同 心地对齐。
8. —种用于燃气涡轮发动机(100)的燃烧器(102)组件，所述燃烧 器组件包括 燃烧区(144);联接在所述燃烧区中的主燃料喷嘴组件(156);以及 联接在所述燃烧区中的辅燃料喷嘴组件(200)，所述辅燃料喷嘴组 件包括喷嘴部分(204)，其包括中心通路(314)和与所述中心通路大致同心 地对齐的多个通路(216，218，220);以及联接到所述喷嘴部分上的整体式的头部(300)，所述头部包括多个 进口 (328,330,332,334),其中，所述多个进口中的各进口与所述多个喷 嘴通路中的至少一个喷嘴通路流体连通。
9. 根据权利要求8所述的燃烧器组件(102)，其特征在于，所述 辅燃料喷嘴组件的出口在所述主燃料喷嘴组件(156)的出口(112)的下 游。
10. 根据权利要求8所述的燃烧器组件(102),其特征在于，所述 燃烧器组件(102)还包括多个所述主燃料喷嘴组件(156)。
全文摘要
本发明公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴及其制造方法，具体而言，本发明提供了辅燃料喷嘴(200)组件。辅燃料喷嘴(200)包括喷嘴部分(204)，该喷嘴部分(204)又包括中心通路(314)和各自与中心通路大致同心地对齐的多个通路(216，218，220)，以及联接到喷嘴部分上的整体式的头部(300)，该头部包括多个进口(328，330，332，334)，其中多个进口中的各进口与多个喷嘴通路中的至少一个喷嘴通路流体连通。
文档编号F23R3/28GK101354141SQ20081013379
公开日2009年1月28日 申请日期2008年7月24日 优先权日2007年7月26日
发明者C·R·尼伯格二世, W·K·赫斯勒 申请人:通用电气公司