专利名称：燃烧室喷嘴及制造燃烧室喷嘴的方法
技术领域：
本发明大体上涉及燃烧室喷嘴及制造燃烧室喷嘴的方法。
背景技术：
所属领域已知用于点燃燃料与空气的混合物，以用于产生具有高温和高压的燃烧气体的燃烧室。例如，燃气涡轮机系统、飞机发动机和许多其他基于燃烧的系统包括一个或多个燃烧室，所述燃烧室将例如空气等工作流体与燃料混合，然后点燃混合物，从而产生高温高压的燃烧气体。每个燃烧室大体包括使工作流体与燃料在燃烧之前进行混合的一个或多个喷嘴。如果燃料和空气在燃烧之前没有混合均匀，就会在燃烧室中形成局部热点 (localized hot spots)。局部热点可能会增加不期望的NOx的排放量,还会增大燃烧室内的火焰回火到喷嘴中和/或附着在喷嘴中的几率，从而损坏喷嘴。虽然使用任何燃料都会发生火焰回火和火焰附着(flame holding)的情况,但它们更容易在使用例如氢等燃烧率较高、可燃性范围较大的高反应性燃料(reactive fuel)时发生。众所周知，基于燃烧的系统的热动效率通常随运行温度，即燃烧气体温度的升高而提高。现在已有多种技术可用来提高运行温度，并最小化NOx的排放量，以及回火和火焰附着的几率。许多此类技术致力于通过减少局部热点来减少NOx的排放、和/或通过减小低流区来减少和/或防止发生回火或火焰附着。例如，通过不断改善喷嘴的设计可使燃料和空气在燃烧之前混合更均匀，从而减少或防止在燃烧室中形成局部热点。或者(或此外)， 喷嘴的设计可确保燃料和/或空气流过喷嘴的流速最小，以冷却喷嘴表面和/或防止燃烧室火焰回火到喷嘴中。但是，经过改善的喷嘴设计可能会增加制造、维护和修理的成本。例如，经过改善的包括多个燃料通道、旋流器和燃料注射器的喷嘴设计通常会增加喷嘴中钎焊(braze)接点和/或焊接(weld)点的数量。这些接点的生产成本相对较高，并且检查和修理的需求更大。因此，通过减少或消除喷嘴中的钎焊接点来改善喷嘴设计将十分有效。
发明内容
以下说明将阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或者通过实践本发明能够推导出。本发明的一项实施例是包括单片旋流器的燃烧室喷嘴。所述单片旋流器包括沿所述单片旋流器轴向延伸的中心体、所述中心体内的第一燃料通道和从所述中心体沿径向延伸的多个轮叶。所述单片旋流器进一步包括在所述中心体的至少一部分内的管道，其中所述管道在所述管道和所述中心体之间形成第二燃料通道。所述单片旋流器进一步包括在所述管道和所述中心体之间径向延伸的至少一个支撑件。所述第二燃料通道延伸穿过所述中心体和所述多个轮叶。所述燃烧室喷嘴进一步包括周向包围所述单片旋流器的至少一部分的罩体，及穿过所述罩体和所述多个轮叶进入所述中心体内的连续通道。所述罩体沿所述单片旋流器的上游轴向延伸，且沿所述单片旋流器的下游轴向延伸。所述罩体包括位于一端的钟口状开口。所述燃烧室喷嘴进一步包括连接到所述单片旋流器的上游的环形法兰。燃烧室喷嘴的另一项实施例包括单片旋流器。单片旋流器包括经配置以容纳燃料流的中心体、从中心体沿径向延伸的多个轮叶以及周向包围多个轮叶的至少一部分的罩体。所述单片旋流器进一步包括在所述中心体的至少一部分内的管道，其中所述管道在所述管道和所述中心体之间形成燃料通道。所述单片旋流器进一步包括在所述管道和所述中心体之间径向延伸的至少一个支撑件。所述单片旋流器进一步包括穿过所述中心体和所述多个轮叶的燃料通道。所述单片旋流器进一步包括穿过所述罩体、所述多个轮叶和所述中心体的连续通道。所述燃烧室喷嘴进一步包括周向包围所述单片旋流器的至少一部分且连接到所述单片旋流器的上游的环形套管，连接到所述单片旋流器的上游的环形法兰， 及连接到所述单片旋流器的下游的燃烧管。本发明的各实施例还包括一种用于制造燃烧室喷嘴的方法。所述方法包括制造具有中心体和从中心体沿径向延伸的多个轮叶的单片旋流器。 所述方法进一步包括将环形法兰连接到所述单片旋流器的上游，和周向围绕所述单片旋流器的至少一部分连接罩体。所属领域的一般技术人员可通过查看说明书的内容来更好地了解此类实施例的特征和方面，以及其他内容。
本说明书的其余部分参考附图，针对所属领域一般技术人员，完整且可实现地详细披露了本发明，包括其最佳模式，其中
图I为根据本发明的一项实施例的燃烧室的简化截面示意图2为根据本发明的一项实施例的喷嘴的剖视图3为图2所不的喷嘴的平面不意图4为图2和图3所示的单片旋流器的剖视图5为根据本发明的一项替代性实施例的喷嘴的平面示意图；以及
图6为图5所示的单片旋流器的剖视图。
兀件符号列表
权利要求
1.一种燃烧室喷嘴(12)，其包括单片旋流器(34)，其中所述单片旋流器(34)包括沿所述单片旋流器(34)轴向延伸的中心体(46)；所述中心体(46)内的第一燃料通道(38);以及从所述中心体(46)沿径向延伸的多个轮叶(48)。
2.根据权利要求I所述的燃烧室喷嘴(12)，其特征在于，所述单片旋流器(34)进一步包括在所述中心体(46)的至少一部分内的管道(54)，其中所述管道(54)在所述管道(54) 和所述中心体(46)之间形成第二燃料通道(58)。
3.根据权利要求2所述的燃烧室喷嘴(12)，其特征在于，所述单片旋流器(34)进一步包括在所述管道(54)和所述中心体(46)之间径向延伸的至少一个支撑件(56)。
4.根据权利要求2至3中一项权利要求所述的燃烧室喷嘴(12)，其特征在于，所述第二燃料通道(58)延伸穿过所述中心体(46)和所述多个轮叶(48)。
5.根据前述权利要求中一项权利要求所述的燃烧室喷嘴(12)，其特征在于，进一步包括，周向包围所述单片旋流器(34)的至少一部分的罩体(50)。
6.根据权利要求5所述的燃烧室喷嘴(12)，其特征在于，进一步包括，穿过所述罩体(50)和所述多个轮叶(48)进入所述中心体(46)内的连续通道(66)。
7.根据权利要求5至6中一项权利要求所述的燃烧室喷嘴(12)，其特征在于，所述罩体(50)沿所述单片旋流器(34)的上游轴向延伸，且沿所述单片旋流器(34)的下游轴向延伸。
8.根据权利要求5至7中一项权利要求所述的燃烧室喷嘴(12)，其特征在于，所述罩体(50)包括位于一端的钟口状(42)开口。
9.根据前述权利要求中一项权利要求所述的燃烧室喷嘴(12)，其特征在于，进一步包括，连接到所述单片旋流器(34)的上游的环形法兰(30)。
10.一种制造燃烧室喷嘴(12)的方法，其包括铸造一种单片旋流器(34)，其中所述单片旋流器(34)包括中心体(46)和从所述中心体(46)沿径向延伸的多个轮叶(48)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括，将环形法兰(30)连接到所述单片旋流器(34)的上游。
12.根据权利要求10至11中一项权利要求所述的方法，其特征在于，进一步包括，周向围绕所述单片旋流器(34)的至少一部分连接罩体(50)。
全文摘要
本发明公开一种燃烧室喷嘴及制造燃烧室喷嘴的方法。所述燃烧室喷嘴包括一个单片旋流器。所述单片旋流器包括沿所述单片旋流器轴向延伸的中心体、所述中心体内的第一燃料通道和从所述中心体沿径向延伸的多个轮叶。一种用于铸造燃烧室喷嘴的方法，其包括制造具有中心体和从所述中心体沿径向延伸的多个轮叶的单片旋流器。
文档编号F23R3/38GK102607064SQ20121002566
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月17日 优先权日2011年1月19日
发明者D·M·贝利, P·B·梅尔顿, W·L·贝尔恩 申请人:通用电气公司