专利名称：燃气轮机燃烧器喷射组件及燃烧器燃料混合物供给方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气轮机燃烧器喷射组件、以及燃烧器燃料混合物供给方法。更具体地，本发明涉及一种用于将气-液燃料混合物喷入飞机/航改式 (aeroderivative)发动机燃气轮机的燃烧室中的喷射组件。
背景技术：
在燃气轮机中，通过燃料喷射气-液混合组件将气-液燃料混合物供给至涡轮机燃烧室，该燃料喷射气-液混合组件包括有孔的助燃(combustion-supporting)空气入口部分；端部燃料供给管；以及圆锥形管状本体，其容纳于有孔部分内，朝着燃烧室逐渐变细，并具有延伸穿过燃烧室的轴线。圆锥形管状本体分隔开两个气-液燃料混合管道内管道，通过一圈喷嘴将液体燃料喷洒到该内管道中；以及外环形管道，通过另一圈喷嘴将液体燃料供给到该外环形管道中，所述另一圈喷嘴在离圆锥形管状体的外表面一定距离处并且定向为朝着环形管道的外壁供给液体燃料。在到达燃烧室之前，必须利用空气所产生的湍流充分地混合空气和燃料。试验表明，不能依靠另一圈喷嘴的位置和定向来在燃烧器的所有工作条件下产生期望的混合物，并且还表明，混合物根据沿着管道的气流的量和特征(例如，密度)而变化。 结果，由于从管道的一部分到另一部分是变化的，所以，被供给至燃烧室的气-液燃料混合物并不总是均勻的，由此通常导致形成烟和大量污染性燃烧产物。例如，在专利申请WO 2010/037627中描述了一种解决方案，其包括用于在基本上平行于圆锥形管状部分的外表面的母线的方向上引导液体燃料的壁，在该专利申请中，这些壁容纳在液体燃料和助燃空气被供给至其中的管道内。然而，此类的解决方案在设计上相对复杂。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种被设计为提供针对以上问题的简单、低成本的解决方案的燃气轮机燃烧器喷射组件。根据本发明，提供一种燃气轮机燃烧器喷射组件，其包括具有助燃空气入口的外本体；容纳于所述外本体中并部分地限定内管道和外环形管道的圆锥形管状部分；以及分别用于将液体燃料分别供给至所述内管道和所述外环形管道中的第一和第二供给装置；所述第二供给装置包括用于在基本上平行于所述圆锥形管状部分的外表面的母线的方向上引导相应的所述液体燃料的引导装置；并且所述组件的特征在于，所述引导装置位于所述外环形管道外侧。优选地，在以上限定的组件中，所述圆锥形管状部分具有一轴线，所述第二供给装置包括一圈管道，所述圈具有与所述圆锥形管状部分的轴线同轴的轴线；这些管道具有各自的平行于所述母线的轴线。本发明还涉及一种用于将燃料混合物供给至燃气轮机燃烧器的喷射方法。
根据本发明，提供一种利用喷射组件将燃料混合物供给至燃气轮机燃烧室的方法，该喷射组件包括空心外本体，以及容纳于所述空心外本体中并与空心外本体一起限定环形管道的圆锥形管状部分；该方法包括将一股助燃空气流以及至少一股液体燃料流供给到所述环形管道中的步骤；且其特征在于，在预定方向上导引被供给到所述环形管道中的所述液体燃料流；用所述助燃空气流拦截所述液体燃料流；并通过所述助燃空气流将该液体燃料流朝着所述圆锥形管状部分推动。以上限定的方法优选地还包括另外的步骤使所述液体燃料流与所述圆锥形管状部分的外表面相接触并且保持接触，并将液体燃料向前供给从而与所述圆锥形管状部分相接触。
将参考附图通过实例来描述本发明的非限制性实施方式，附图中图1示出了表征了根据本发明的教导的喷射组件的一个优选实施方式的燃气轮机燃烧器的一个截面，为了清楚起见，去除了一些部分；图2示出了图1的喷射组件的大比例立体图；图3示出了图1中的一细部的大比例截面；图4示出了图3中的一细部的大比例截面。
具体实施例方式图1中的标号1整体上表示燃气轮机的燃烧器，其包括燃烧室2和用于对燃烧室 2供以气-液燃料混合物的喷射组件3。如图1和图2中所示，组件3包括方便的一体式气-液燃料供给头5 ；以及支撑供给头5并与头部5 —起形成一体式本体7的一部分的臂6。头部5与轴线9同轴地从臂6伸出，并包括限定管道11的外壳或管状外本体10， 其具有与燃烧室2相连通的轴向出口 13，并通过成形开口 15a、16a的两个相邻的环15、16 在外部连通。每个开口 lfe、16a基本上是四边形的，限定针对进入管道11中的气流的引导，由垂直于轴线9的两个平行轴向壁18轴向地(即，在气-液燃料混合物流动方向上) 划界(bound)，并由两个彼此平行且与轴线9平行的切向壁19基本上周向地划界，并径向地倾斜，从而与预定直径的圆相切并与轴线9同轴，如图2所示。如图1和图3所示，管道11容纳本体20，其在纵向截面中是基本上T形的，并包括与轴线9同轴且在环15与16之间延伸的基本上板状的环形连接部分21。本体20还包括圆锥形管状部分22，其从部分21的内边缘伸出，与轴线9同轴，朝着其自由端并朝着燃烧室 2逐渐变细，并通过具有直母线M的表面23在外部划界(图3和图4)。本体20将管道11 分成与开口 1 的环15相连通的内管道沈；和外环形的、至少部分地混合的管道27，其通过表面23部分地划界且与开口 16a的环16相连通。如图1和图2所示，组件3还包括用于分别向管道沈和环形管道27供给液体燃料的两个分离的液压回路四、30。回路四包括延伸穿过臂6的管道31 ；和沿着轴线9设置的喷射器32。并且，回路30包括管道33，其出口在形成于环形连接部分21中的环形室34 的内部露出(图3和图4)。
如图3和图4所示，回路30还包括直校准管道36的环35，该直校准管道36延伸穿过部分21并具有平行于母线M的相应轴线36a。每个管道36具有与腔室34连通的入口 ；以及穿过离表面23—定距离处的表面37而形成的出口。表面37垂直于轴线9，划定部分21的边界，并与环16中的开口 16a的表面18共面(图4)。在使用中，管道36的环35的存在，管道36相对于圆锥形管状部分22的布置，以及，特别地，轴线36a平行于圆锥形管状部分22的母线M的事实，不仅用来朝着圆锥形管状部分22导引被供给至环形管道27中的液体燃料，而且用来在表面23上产生基本上恒定厚度的液体燃料薄膜。试验表明，液体燃料薄膜不仅提供空气和液体燃料的正确混合，而且，最重要的是，提供向燃烧室2供以完全均勻的、一致的混合物，不管由回路四和30供应的空气和/ 或燃料的量如何。相对于已知的解决方案，还通过如下方式改进了空气和液体燃料的混合 管道36的出口形成在垂直于轴线9的表面中，且最重要的是，与界定空气入口 16a的轴向表面的一部分共面。与已知的解决方案不同，进入环形管道27中的气流由此拦截从管道36 流出的液体燃料，并将其推至表面23上，与此同时，在环形管道27的内部产生涡流运动。空气所施加的推力导致环形管道27内的液体燃料的部分蒸发，且与此同时，剩余的液体燃料液滴沉积在表面23上，以形成液体燃料的薄膜，其沿着表面23前进至出口 13，在那里，由来自管道沈和27的气流所产生的强湍流帮助在薄膜到达燃烧室2之前使其雾化(atomize)。这导致污染性燃烧产物急剧减少，特别是当燃烧室2中的温度增加时。然而，明显地，在不背离在独立权利要求中限定的保护范围的前提下，可以对所述组件进行改变。特别地，引导管道并不需要与母线M完全地平行，或者，可以通过用于在基本上平行于圆锥形管状部分的外表面的母线的方向上引导液体燃料(但是仍是为了在外表面上形成液体燃料的薄膜的目的)的其他引导装置来替代。
权利要求
1.一种燃气轮机燃烧器喷射组件，包括具有助燃空气入口的外本体；容纳于所述外本体中并部分地限定一内管道和一外环形管道的圆锥形管状部分；以及用于将液体燃料分别供给至所述内管道与所述外环形管道中的第一供给装置与第二供给装置；所述第二供给装置包括用于在基本上平行于所述圆锥形管状部分的外表面的母线的方向上引导相应的所述液体燃料的引导装置；并且所述组件的特征在于，所述引导装置位于所述外环形管道外部。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述圆锥形管状部分具有一轴线，且所述第二供给装置包括一圈管道，所述圈具有与所述圆锥形管状部分的轴线同轴的轴线；这些管道具有各自的平行于所述母线的轴线。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，还包括将所述圆锥形管状部分连接至所述外本体的连接部分；所述圆锥形管状部分从所述连接部分轴向地伸出，并朝着其自己的自由端逐渐变细；并且，所述管道穿过所述连接部分形成。
4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述管道具有各自的形成于所述连接部分的与所述轴线垂直的表面中的出口。
5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述空气入口包括各自的引导部分，通过这些引导部分在垂直于所述轴线的方向上导引进入所述外环形管道中的气流。
6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，对于每个空气入口，所述弓I导部分包括两个引导表面，该两个引导表面彼此平行且与所述轴线平行，并且相对于所述圆锥形管状部分基本上切向地延伸。
7.一种用喷射组件将燃料混合物供给至燃气轮机燃烧器的方法，所述喷射组件包括 空心外本体，以及容纳于所述空心外本体中并与所述空心外本体一起限定环形管道的圆锥形管状部分；所述方法包括将一股助燃空气流以及至少一股液体燃料流供给至所述环形管道中的步骤；且其特征在于，在预定方向上导引被供给至所述环形管道中的所述液体燃料流；用所述助燃空气流拦截所述液体燃料流；并通过所述助燃空气流将液体燃料流朝着所述圆锥形管状部分推动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述液体燃料流与所述圆锥形管状部分的外表面相接触并保持这种接触，并将所述液体燃料流向前供给，以与所述圆锥形管状部分接触。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述外表面上形成液体燃料薄膜。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过在所述液体燃料薄膜的外面生成至少一个空气涡流来实现至少保持所述液体燃料流与所述外表面接触。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在基本上平行于所述圆锥形管状部分的外表面的母线的方向上引导进入所述环形管道的所述液体燃料流。
全文摘要
本发明提供了燃气轮机燃烧器喷射组件及燃烧器燃料混合物供给方法。通过喷射组件将燃料混合物供给至燃气轮机燃烧室，喷射组件具有具有助燃空气入口的外本体；容纳于外本体中并部分地限定内管道和外环形管道的圆锥形管状部分；以及用于将液体燃料分别供给至内管道和外环形管道的第一和第二供给回路；第一回路具有一圈管道，这一圈管道各自的轴线平行于圆锥形管状部分的外表面的母线。
文档编号F23D11/40GK102242931SQ20111011563
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月5日 优先权日2010年5月5日
发明者安东尼奥·佩希乌利, 法比奥·图里尼, 马尔科·莫塔 申请人:亚飞欧股份有限公司