专利名称：用于涡轮发动机中的燃烧器组件及其组装方法
技术领域：
本文描述的主题大体涉及涡轮发动机，并且更具体而言，涉及用于涡轮发动机中的燃烧器组件。
背景技术：
至少一些已知的燃气涡轮发动机在燃烧器组件中点燃燃料-空气混合物，以产生燃烧气体流，燃烧气体流通过热气路径被引导到涡轮。压缩空气从压缩机输送到燃烧器组件。已知的燃烧器组件包括限定燃烧区的燃烧器衬套，以及使得燃料和空气能够输送到燃烧区的多个燃料喷嘴组件。涡轮将燃烧气体流的热能转换成用来旋转涡轮轴的机械能。涡轮的输出可用来对例如发电机或泵的机器提供功率。至少一些已知的燃料喷嘴组件包括管组件或微混合器，它们使得诸如稀释剂、气体和/或空气的物质能够与燃料混合，以产生供燃烧的燃料混合物。这种燃料混合物可包括与燃料混合的氢气(H2),以产生高氢燃料混合物，高氢燃料混合物被引导到燃烧区。在燃料混合物的燃烧期间，至少一些已知的燃烧器可经历拢焰或逆燃，其中燃烧火焰向上游朝燃料喷嘴组件行进。这样的拢焰/逆燃事件可导致排放性能降低、过热，以及/或者损害燃料喷嘴组件。另外，在至少一些已知的燃烧器组件的运行期间，高氢燃料混合物的燃烧可在燃料喷嘴组件的外表面附近产生多个漩涡。这样的漩涡可提高燃烧组件内的温度，以及/或者引起尖锐音频，尖锐音频会在整个燃烧器组件和燃料喷嘴组件中引起振动。随着时间的推移，在提高的内部温度和/或这样的振动下继续运行可造成磨损，并且/或者可缩短燃烧器组件的使用寿命。
发明内容
在一方面，提供一种用于涡轮发动机的燃料喷嘴组件。该燃料喷嘴组件包括定位在由外壳限定的空气腔室内的多个燃料喷嘴。多个燃料喷嘴中的各个联接到限定燃烧室的燃烧衬套上。多个燃料喷嘴中的各个包括:壳体，其包括内表面，该内表面在其中限定冷却流体腔室和燃料腔室；以及延伸通过壳体的多个混合管。各个混合管包括内表面，该内表面限定在空气腔室和燃烧室之间延伸的流动通道。多个混合管中的至少一个混合管包括至少一个冷却流体孔口，以将冷却流体流从冷却流体腔室引导到流动通道。至少一个冷却管道联接成与冷却流体腔室处于流连通，以将冷却流体流引导到冷却流体腔室。在另一方面，提供一种用于涡轮发动机的燃烧器组件。该燃烧器组件包括:外壳，其包括空气腔室；燃烧器衬套，其定位在外壳内，并且在其中限定在燃烧室；以及包括多个燃料喷嘴的燃料喷嘴组件。多个燃料喷嘴中的各个联接到燃烧衬套上。多个燃料喷嘴中的各个包括:壳体，其包括内表面，该内表面在其中限定冷却流体腔室和燃料腔室。多个混合管联接成与空气腔室处于流连通，并且延伸通过壳体。各个混合管包括内表面，该内表面限定在空气腔室和燃烧室之间延伸的流动通道。多个混合管中的至少一个混合管包括至少一个冷却流体孔口，以将冷却流体流从冷却流体腔室引导到流动通道。冷却管道联接成与冷却流体腔室处于流连通，以将冷却流体流引导到冷却流体腔室。在又一方面，提供一种组装用于涡轮发动机的燃料喷嘴组件的方法。该方法包括在前端壁和相对的后端壁之间联接侧壁，以形成壳体，壳体具有在其中限定腔体的内表面。将内壁联接到壳体内表面上，使得在内壁和前端壁之间限定燃料腔室，以及使得在内壁和后端壁之间限定冷却流体腔室。将多个混合管联接到壳体上，使得多个混合管中的各个混合管延伸通过壳体，多个混合管中的各个包括限定流动通道的内表面。通过至少一个混合管而限定至少一个冷却流体孔口，以将冷却流体腔室联接成与混合管流动通道处于流连通。将冷却管道联接到壳体上，使得将冷却管道联接成与冷却流体腔室处于流连通。
图1是示例性润轮发动机的示意图。图2是可用于图1中显示的涡轮发动机的示例性燃料喷嘴组件的截面图。图3是图2中显示的、具有简化的管布置的燃料喷嘴组件的一部分的沿着线3-3得到的截面图。图4是可用于图2中显示的燃料喷嘴组件的示例性燃料喷嘴的一部分的沿着区域4得到的放大横截面图。图5是图2中显示的燃料喷嘴组件的备选实施例的截面图。图6是图5中显示的燃料喷嘴组件的一部分的沿着线6-6得到的截面图。图7是图5中显示的燃料喷嘴的备选实施例的一部分的沿着区域7得到的放大横截面图。图8-10是可用于图5中显示的燃料喷嘴组件的燃料喷嘴的备选实施例的放大横截面图。图11是图4中显示的燃料喷嘴的一部分的沿着区域11得到的放大截面图。图12是图11中显示的燃料喷嘴的一部分的沿着线12-12得到的截面图。图13-15是图11中显示的燃料喷嘴的备选实施例的放大截面图。部件列表 10涡轮发动机 11区域
12进气区段 14压缩机区段 16燃烧器区段 18涡轮区段 20排气区段 22转子组件24轴
26中心线轴线28负载30燃烧器组件34燃料喷嘴组件36燃烧室38燃料喷嘴40燃料供应系统42冷却流体系统44外壳46室48端盖50外部部分52空气腔室54燃烧器衬套56内表面58中心线轴线60燃烧气体流径62外部喷嘴64中心喷嘴70端板72外部部分74开口76冲击板84壳体86侧壁88前端壁90后端壁92后端壁外表面94侧壁外表面96径向内表面98腔体100纵向轴线102内壁104燃料腔室106冷却流体腔室108燃料管道110内表面112燃料通道114 开口116冷却管道118冷却流体122内表面124冷却通道126 开口128混合管130中心部分132外表面134内表面136流动通道138轴线140入口开口142出口开口144 开口146空气148燃料孔口150冷却流体孔口152燃料
154燃料-空气混合物156中心线轴线157中心线轴线158边界层159冲击板
160开口
161开口162分割壁
163开口
164开口165分隔壁166室
167室
168开口
169开口
170冷却开口172组174外表面176内表面178中心线轴线 180外表面 182尖部立而 184尖部表面 186 槽口 188边界层 190通道。
具体实施例方式通过提供燃料喷嘴组件，本文描述的示例性方法和系统克服了至少一些已知的燃烧器组件的至少一些缺点，该燃料喷嘴组件包括联接到冷却流体腔室上的混合管，冷却流体腔室使得冷却流体能够被引导通过混合管，以及/或者被引导到混合管周围，进入到燃烧室中，以有利于减少拢焰/逆燃事件，以及减少NOx排放。此外，混合管包括使得燃料能够被引导到混合管中的燃料孔口，以及冷却孔口，冷却孔口在燃料孔口的下游，以使得冷却流体能够被引导到混合管中，使得在燃料混合物和混合管之间形成边界层。通过在燃料混合物的下游将冷却流体引导到混合管中，混合管有利于降低燃料喷嘴的拢焰/逆燃的可能性。另外，燃料喷嘴组件包括多个开口，该多个开口围绕混合管而定向，以使得冷却流体能够被引导到燃烧室中，以有利于减少漩涡的形成，漩涡可在燃料喷嘴组件内引起尖锐音频。通过减少这样的漩涡的形成，有利于减少不合需要的振动(振动可对燃料喷嘴组件造成损害)，使得涡轮发动机的工作效率和使用寿命得到提高。如本文所用，用语“冷却流体”表示氮、空气、燃料、惰性气体或者它们的某个组合，以及/或者使得燃料喷嘴能够如本文描述的那样起作用的任何其它流体。如本文所用，用语“上游”表示涡轮发动机的前端，并且用语“下游”表示涡轮发动机的后端。图1是示例性涡轮发动机10的示意图。涡轮发动机10包括进气区段12、在进气区段12下游的压缩机区段14、在压缩机区段14下游的燃烧器区段16、在燃烧器区段16下游的涡轮区段18，以及在涡轮区段18下游的排气区段20。涡轮区段18通过转子组件22联接到压缩机区段14上，转子组件22包括沿着中心线轴线26延伸的轴24。此外，涡轮区段18可旋转地联接到压缩机区段14和负载28上，诸如(但不限于)发电机和/或机械驱动应用。在该示例性实施例中，燃烧器区段16包括各自联接成与压缩机区段14处于流连通的多个燃烧器组件30。各个燃烧器组件30包括联接到燃烧室36上的燃料喷嘴组件34。在该示例性实施例中，各个燃料喷嘴组件34包括多个燃料喷嘴38，燃料喷嘴38联接到燃烧室36上，以将燃料-空气混合物输送到燃烧室36。燃料供应系统40联接到各个燃料喷嘴组件34上，以将燃料流弓I导到燃料喷嘴组件34。另外，冷却流体系统42联接到各个燃料喷嘴组件34上，以将冷却流体流引导到各个燃料喷嘴组件34。在运行期间，空气流过压缩机区段14，并且压缩空气排到燃烧器区段16中。燃烧器组件30将燃料(例如天然气和/或燃料油)喷射到空气流中，点燃燃料-空气混合物以通过燃烧使燃料-空气混合物膨胀，并且产生高温燃烧气体。燃烧气体从燃烧器组件30排向涡轮区段18，在涡轮区段18中，气体中的热能转换成机械旋转能。燃烧气体对涡轮区段18和转子组件22施加旋转能，转子组件22随后对压缩机区段14提供旋转功率。图2是示例性燃料喷嘴组件34的截面图。图3是具有简化的管布置的燃料喷嘴组件34的一部分的沿着图2中的线3-3得到的截面图。图4是沿着图2中的区域4得到的燃料喷嘴38的一部分的放大横截面图。在该示例性实施例中，燃烧器组件30包括外壳44，外壳44在其中限定室46。端盖48联接到外壳44的外部部分50上，使得空气腔室52限定在室46内。压缩机区段14(在图1中显示)联接成与室46处于流连通，以在压缩机区段14下游将压缩空气引导到空气腔室52。在该示例性实施例中，各个燃烧器组件30包括燃烧器衬套54，燃烧器衬套54定位在室46内，并且联接成通过过渡件(未显示)与涡轮区段18 (在图1中显示)处于流连通，并且与压缩机区段14处于流连通。燃烧器衬套54包括基本圆柱形的内表面56，内表面56限定沿着中心线轴线58沿轴向延伸的燃烧室36。燃烧器衬套54联接到燃料喷嘴组件34上，以使得燃料能够被引导到燃烧室36中。燃烧室36限定从燃料喷嘴组件34延伸到涡轮区段18的燃烧气体流径60。在该示例性实施例中，燃料喷嘴组件34接收来自空气腔室52的空气流，接收来自燃料供应系统40的燃料流，并且将燃料/空气的混合物引导到燃烧室36中，以产生燃烧气体。燃料喷嘴组件34包括多个燃料喷嘴38，燃料喷嘴38至少部分地定位在空气腔室52内，并且联接到燃烧器衬套54上。在该示例性实施例中，燃料喷嘴组件34包括围绕中心喷嘴64沿周向隔开的多个外部喷嘴62。中心喷嘴64沿着中心线轴线58定向。在该示例性实施例中，端板70联接到燃烧器衬套54的外部部分72上，使得燃烧室36限定在端板70和燃烧器衬套54之间。端板70包括多个开口 74，开口 74延伸通过端板70，并且各自在大小和形状上设置成接收通过其中的燃料喷嘴38。各个燃料喷嘴38定位在对应的开口 74内，使得喷嘴38联接成与燃烧室36处于流连通。在备选实施例中，燃料喷嘴组件34不包括端板70，并且燃料喷嘴34联接到邻近的燃料喷嘴34上。在该示例性实施例中，各个燃料喷嘴38包括壳体84，壳体84包括在前端壁88和相对的后端壁90之间延伸的侧壁86。后端壁90在前端壁88和燃烧室36之间，并且包括至少部分地限定燃烧室36的外表面92。侧壁86包括径向外表面94和径向内表面96。径向内表面96限定基本圆柱形的腔体98，腔体98沿着纵向轴线100在前端壁88和后端壁90之间延伸。内壁102定位在腔体98内，并且从内表面96向外延伸，使得燃料腔室104限定在内壁102和前端壁88之间，以及使得冷却流体腔室106限定在内壁102和后端壁90之间。在该示例性实施例中，内壁102定向成使得冷却流体腔室106沿着纵向轴线100在燃料腔室104的下游。备选地，内壁102可定向成使得冷却流体腔室106在燃料腔室104的上游。
在该示例性实施例中，燃料管道108联接成与燃料腔室104处于流连通，以将燃料从燃料供应系统40引导到燃料腔室104。燃料管道108在端盖48和壳体84之间延伸，并且包括内表面110，内表面110限定联接到燃料腔室104上的燃料通道112。此外，燃料管道108联接到前端壁88上，并且相对于延伸通过前端壁88的开口 114而定向成将燃料通道112联接到燃料腔室104上。多个冷却管道116在冷却流体系统42 (在图1中显示)和燃料喷嘴组件34之间延伸，以将冷却流体引导到燃料喷嘴组件34。在该示例性实施例中，各个冷却管道116联接到对应的燃料喷嘴38上，以将冷却流体流118引导到冷却流体腔室106。此外，各个冷却管道116包括限定冷却通道124的内表面122，并且各自联接到内壁102上，使得冷却通道124与冷却流体腔室106处于流连通。在该示例性实施例中，冷却管道116在燃料管道108内，并且通过燃料腔室104而延伸内壁102。冷却管道116相对于延伸通过内壁102的开口 126而定向成使得冷却通道124联接成与冷却流体腔室106处于流连通。此外，冷却管道116构造成将冷却流体118喷射到混合管128中，以有利于改进拢焰/逆燃裕度和NOx性能。另外，冷却管道116将冷却流体118的至少一部分引导向后端壁90，并且在混合管128的出口周围排出冷却流体118，以有利于后端壁90的对流冷却。在该示例性实施例中，燃料喷嘴38包括各自延伸通过壳体84的多个混合管128。混合管128定向成从燃料喷嘴组件34的中心部分130朝壳体84的外表面132向外延伸的多个排，并且围绕喷嘴中心部分130沿周向隔开。各个混合管128包括基本圆柱形的内表面134，内表面134限定在前端壁88和后端壁90之间且沿着中心线轴线138延伸的流动通道136。更具体而言，内表面134在延伸通过前端壁88的入口开口 140和延伸通过后端壁90的出口开口 142之间延伸，以将空气腔室52联接到燃烧室36上。另外，各个混合管128延伸通过限定在内壁102中的多个开口 144。流动通道136在大小和形状上设置成使得空气146能够从空气腔室52被引导到燃烧室36中。在该示例性实施例中，各个混合管128基本平行于纵向轴线100。备选地，至少一个混合管128可定向成相对于纵向轴线100倾斜。在该示例性实施例中，至少一个混合管128包括至少一个燃料孔口 148，以及限定在其中的至少一个冷却流体孔口 150。燃料孔口 148延伸通过混合管内表面134，以将燃料腔室104联接到流动通道136上。燃料孔口 148构造成使得燃料152能够从燃料腔室104被引导到流动通道136，以有利于混合燃料152与空气146而形成燃料-空气混合物154，燃料-空气混合物154被引导到燃烧室36。在该示例性实施例中，燃料孔口 148沿着定向成基本垂直于流动通道轴线138的中心线轴线156延伸。备选地，燃料孔口 148可定向成相对于流动通道轴线138倾斜。冷却流体孔口 150延伸通过混合管内表面134，以将冷却流体腔室106联接到流动通道136上。在该示例性实施例中，冷却流体孔口 150沿着定向成相对于流动通道轴线138倾斜的中心线轴线157延伸。冷却流体孔口 150在大小和形状上设置成将冷却流体118排到流动通道136中，以有利于在混合管内表面134和燃料-空气混合物154之间形成边界层158，以及有利于减少混合管128内的拢焰/逆燃事件。在该示例性实施例中，冷却流体孔口 150相对于流动通道轴线158定向成使得冷却流体118倾斜地排向出口开口 142。备选地，冷却流体孔口 150可定向成相对于流动通道轴线158基本垂直。在另一个实施例中，冷却流体孔口 150可定向成将冷却流体118排向入口开口 140。图5是燃料喷嘴组件34的备选实施例的截面图。图6是燃料喷嘴组件34的一部分的沿着线6-6得到的截面图。图7是燃料喷嘴38的一部分的沿着图5中显示的区域7得到的放大横截面图。图5-7中显示的相同构件标有图2-4中使用的相同的参考标号。在备选实施例中，冲击板159联接到端板70上，并且向外与端板70隔开一距离，使得室160限定在端板70和冲击板159之间。侧壁外表面94联接到端板70和冲击板159上，使得室160限定在外表面94、冲击板159和端板70之间。侧壁86包括至少一个开口 161，开口161延伸通过侧壁外表面94，以使冷却流体腔室106与室160联接。冷却管道116联接到侧壁外表面94上，并且相对于开口 161定向成将冷却通道124联接成与冷却流体腔室106处于流连通。更具体而言，冷却管道116联接到冲击板159上，使得冷却通道124与室160处于流连通。开口 161在大小和形状上设置成使得冷却流体能够从冷却通道124被引导到冷却流体腔室106。另外，冷却管道116定向成将冷却流体118引导向端板70，以有利于端板70的对流冷却。另外，各个冷却管道116联接到冷却歧管162上，冷却歧管162包括对应于各个冷却管道116的多个阀(未显示)，以使得冷却流体能够选择性地被引导到各个冷却管道116。图8-10是燃料喷嘴38的备选实施例的放大横截面图。在图8_10中显示的相同构件标有图7中使用的相同的参考标号。参照图8,在另一个实施例中,冲击板159包括多个冲击开口 163，冲击开口 163各自在大小和形状上设置成使得来自空气腔室52的空气能够被引导到室160中，以有利于端板70的冲击冷却。另外，端板70包括多个流出开口 164，流出开口 164延伸通过端板70，并且各自在大小和形状上设置成使得空气能够从室160被引导到燃烧室36中，以有利于冷却端板70。分隔壁165在冷却管道116和端板70之间延伸，以隔离冷却通道124与室160。分隔壁165在大小和形状上设置成通过开口 161将冷却流体118从冷却通道124引导到冷却流体腔室106。参照图9和10，在备选实施例中，分割壁166联接到冷却管道116上，使得分割壁166至少部分地限定冷却通道124。分割壁166定位在冷却管道116和壳体84之间，使得室167限定在分割壁166和侧壁外表面94之间。分割壁166包括至少一个开口 168，开口168延伸通过分割壁166，以将冷却通道124联接成与室167处于流连通，使得冷却流体118从冷却通道124引导出，通过室167，并且到达冷却流体腔室106。另外，在一个实施例中，分隔壁165包括至少一个开口 169，以将冷却通道124联接成与室160处于流连通。在这种实施例中，冲击板159和端板70分别可不包括开口 163和164。图11是燃料喷嘴38的一部分的沿着图4中显示区域11得到的放大截面图。图12是图11中显示的燃料喷嘴38的一部分的沿着线12-12得到的截面图。在图11和12中显示的相同构件标有图2-4中使用的相同的参考标号。在该示例性实施例中,后端壁90包括多个冷却开口 170，冷却开口 170延伸通过后端壁90，以使得冷却流体118能够从冷却流体腔室106被引导到燃烧室36中。冷却开口 170围绕混合管128沿周向隔开。更具体而言，燃料喷嘴组件34包括围绕至少一个混合管128的外表面174沿周向隔开的至少一组172冷却开口 170。在一个实施例中，燃料喷嘴组件34包括各自相对于对应的混合管128定向的多组172冷却开口 170。各个冷却开口 170在大小和形状上设置成将冷却流体118排向燃烧室36，以使得能够调节端壁外表面92下游的燃烧流动态特性，使得通过开口 170和出口开口 142的燃料和空气进行二次混合，以有利于改进燃料和空气混合，以及有利于减小在燃烧器组件30的运行期间产生的尖锐音频噪声的幅度。在该示例性实施例中，各个冷却开口 170包括内表面176，内表面176沿着定向成基本平行于混合管轴线138的中心线轴线178延伸。备选地，各个冷却开口 170可定向成相对于混合管轴线138倾斜。在一个实施例中，各个冷却开口 170定向成使得冷却流体118排向混合管流动通道136。在另一个实施例中，各个冷却开口 170定向成使得冷却流体118远离混合管128而排出。图13-15是备选燃料喷嘴180的放大截面图。在图13_15中显示的相同构件标有图11中使用的相同的参考标号。参照图13，在备选实施例中，混合管128包括从后端壁外表面92向外且向燃烧室36延伸一距离181的内表面134。混合管128还包括尖部端182，尖部端182包括在内表面134和外表面174之间延伸的尖部表面184。在该示例性实施例中，尖部表面184相对于后端壁外表面92定向成第一倾斜角度α 。各个冷却开口 170定向成大致等于第一倾斜角度α I的第二倾斜角度α 2，使得各个冷却通道沿着尖部表面184且朝向流动通道136排出冷却流体。参照图14，在另一个实施例中，混合管128包括至少一个槽口 186，槽口 186沿着混合管外表面174而限定，以将冷却流体腔室106联接成与燃烧室36处于流连通。槽口186在大小和形状上设置成将冷却流体118从冷却流体腔室106排到燃烧室36，以有利于在混合管外表面174周围且穿过后端壁90形成射流层188，以调节端壁外表面92下游的燃烧流动态特性，使得通过槽口 186和出口开口 142的燃料和空气进行二次混合，以有利于改进燃料和空气混合，以及减小在燃烧器组件30的运行期间产生的尖锐音频噪声的幅度。在一个实施例中，槽口 186定向成基本平行于流动通道136。备选地，槽口 186可定向成相对于流动通道136倾斜，使得槽口 186从外表面174延伸向内表面134。另外，在一个实施例中，混合管128包括围绕外表面174沿周向定向的多个槽口 186。在另一个实施例中，混合管128从端壁外表面92向外延伸，如图13中显不的那样。参照图15，在一个实施例中，混合管128包括从外表面174延伸向混合管内表面122的至少一个通道190。通道190延伸通过尖部表面184，以将冷却流体腔室106联接成与燃烧室36处于流连通。通道190在大小和形状上设置成使得冷却流体能够从来自冷却流体腔室106的冷却流体118被引导到燃烧室36，以有利于通过通道190和出口开口 142的燃料和空气进行二次混合。
选择冷却流体孔口 150的大小、形状和定向，以有利于将冷却流体引导到混合管128中，以有利于减少拢焰/逆燃事件，以及有利于混合燃料/空气混合物与冷却流体。另夕卜，选择冷却开口 170、槽口 186和通道190的大小、形状和定向，以有利于穿过后端壁90且在燃烧室36内形成射流层，以调节燃烧流动态特性，以及有利于减小在燃料喷嘴组件34内引起不合需要的振动的尖锐音频的幅度。通过提供燃料喷嘴组件，上面描述的设备和方法克服了已知的燃烧器组件的至少一些缺点，该燃料喷嘴组件包括混合管，混合管联接到冷却流体腔室上，使得冷却流体可被引导到混合管中，以有利于在燃料/空气混合物和混合管之间形成边界层，以减少不合需要的拢焰/逆燃事件。此外，混合管包括使得燃料能够被引导到混合管中的燃料孔口，以及冷却孔口，冷却孔口在燃料孔口下游，以使得冷却流体能够被引导到混合管中，使得在燃料混合物和混合管之间形成边界层。通过在燃料混合物下游将冷却流体引导到混合管中，混合管有利于降低燃料喷嘴的工作温度。另外，燃料喷嘴组件包括围绕混合管而定向的多个开口，以使得冷却流体能够被引导到燃烧室中，以产生燃料/空气混合物与冷却流体的二次混合，以减少NOx的形成，以及有利于减少漩涡的形成，漩涡在燃料喷嘴组件内可引起尖锐音频。通过减少这样的漩涡的形成，有利于减少可对燃料喷嘴组件造成损害的不合需要的振动，使得涡轮发动机的工作效率和使用寿命得到提高。在上面详细描述了用于涡轮发动机中的燃烧器组件及其组装方法的示例性实施例。方法和设备不限于本文描述的具体实施例，而是相反，系统的构件和/或方法的步骤可独立地并且与本文描述的其它构件和/或步骤分开来使用。例如，方法和设备也可与其它燃烧系统和方法结合起来使用，并且不限于仅用本文描述的涡轮发动机组件来实践。相反，可结合许多其它燃烧系统应用来实施和利用示例性实施例。虽然可能在一些图中显示了本发明的多种实施例的具体特征，而未在其它图中显示，但这仅是为了方便。此外，在以上描述中对“一个实施例”的参照不意图解释为排除也结合了所叙述的特征的另外的实施例的存在。根据本发明的原理，图的任何特征可结合任何其它图的任何特征来参照和/或声明。本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种用于涡轮发动机(10)的燃料喷嘴组件(34)，所述燃料喷嘴组件包括: 多个燃料喷嘴(38)，其定位在由外壳(44)限定的空气腔室内，所述多个燃料喷嘴中的各个联接到限定燃烧室的燃烧衬套(54)上，所述多个燃料喷嘴中的各个包括: 壳体(84)，其包括内表面(96)，该内表面(96)在其中限定冷却流体腔室(106)和燃料腔室(104);以及 延伸通过所述壳体的多个混合管(128)，其中，所述混合管中的各个包括内表面(134)，该内表面(134)限定在所述空气腔室和所述燃烧室之间延伸的流动通道(136)，所述多个混合管中的至少一个混合管包括至少一个冷却流体孔口(150)，以将冷却流体流从所述冷却流体腔室引导到所述流动通道；以及 至少一个冷却管道(116)，其联接成与所述冷却流体腔室处于流连通，以将冷却流体流引导到所述冷却流体腔室。
2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件(34)，其特征在于，所述至少一个混合管(128)包括用于将燃料流从所述燃料腔室(104)引导到所述流动通道(136)的至少一个燃料孔口(148)。
3.根据权利要求1所述的燃料喷嘴组件(34)，其特征在于，所述壳体(84)进一步包括: 侧壁(86)，其包括在前端壁(88)和相对的后端壁(90)之间延伸的内表面(96);以及内壁(102)，其从所述侧壁内表面向内延伸，使得所述燃料腔室(104)限定在所述内壁和所述前端壁之间，以及使得所述冷却流体腔室(106)限定在所述内壁和所述后端壁之间。
4.根据权利要求3所述的燃料喷嘴组件(34)，其特征在于，所述内壁(102)包括延伸通过所述内壁的开口(126)，所述冷却管道(116)联接到所述内壁上，使得所述内壁开口将所述冷却管道联接成与所述冷却流体腔室(106)处于流连通。
5.根据权利要求3所述的燃料喷嘴组件(34)，其特征在于，所述侧壁(86)包括延伸通过所述侧壁内表面(96)的至少一个开口(161)，所述冷却管道(116)联接到所述侧壁上，使得所述至少一个侧壁开口将所述冷却管道联接成与所述冷却流体腔室(106)处于流连通。
6.根据权利要求5所述的燃料喷嘴组件(34)，其特征在于，所述燃料喷嘴组件(34)进一步包括: 联接到所述侧壁(86)的外表面(94)上的端板(70);以及 冲击板(159)，其联接到所述侧壁外表面上，并且从所述端板向外隔开，使得第一室限定在所述端板和所述冲击板之间，所述冷却管道(116)联接到所述冲击板上，以将冷却流体流引导到所述第一室和所述冷却流体腔室(106)。
7.根据权利要求6所述的燃料喷嘴组件(34)，其特征在于，所述燃料喷嘴组件(34)进一步包括联接在所述冷却管道(116)和所述端板(70)之间的分隔壁(165)，以隔离所述冷却管道与所述第一室。
8.根据权利要求7所述的燃料喷嘴组件(34)，其特征在于，所述分隔壁(165)包括延伸通过所述分隔壁的至少一个开口(169)，以将所述冷却管道(116)联接成与所述多个燃料喷嘴(38)处于流连通。
9.一种用于涡轮发动机(30)的燃烧器组件(30)，所述燃烧器组件包括:包括空气腔室的外壳(44)； 燃烧器衬套(54)，其定位所述外壳内，并且在其中限定燃烧室；以及包括多个燃料喷嘴(38)的燃料喷嘴组件(34)，所述多个燃料喷嘴中的各个联接到所述燃烧衬套上，所述多个燃料喷嘴中的各个包括: 壳体(84)，其包括前端壁(88)和后端壁(90)，以及在所述前端壁和所述后端壁之间延伸的侧壁(86)，所述侧壁包括内表面(96)，该内表面(96)在其中限定冷却流体腔室(106)和燃料腔室(104)； 多个混合管(128)，其联接成与所述空气腔室处于流连通，并且延伸通过所述壳体，其中，所述混合管中的各个包括内表面(134)，该内表面(134)限定在所述空气腔室和所述燃烧室之间延伸的流动通道(136)，所述多个混合管中的至少一个混合管包括至少一个冷却流体孔口(150)，以将冷却流体流从所述冷却流体腔室引导到所述流动通道；以及 冷却管道(116)，其联接成与所述冷却流体腔室处于流连通，以将冷却流体流引导到所述冷却流体腔室。
10.根据权利要求9所述的燃烧器组件(30)，其特征在于，所述壳体侧壁(86)包括延伸通过所述侧壁内表面(96)的至少一个开口(161)，所述冷却管道(116)联接到所述侧壁上，使得所述至少一个 侧壁开口将所述冷却管道联接成与所述冷却流体腔室(106)处于流连通。
全文摘要
本发明涉及用于涡轮发动机中的燃烧器组件及其组装方法。本文描述一种用于涡轮发动机(10)的燃料喷嘴组件(34)。燃料喷嘴组件包括定位在由外壳(44)限定的空气腔室内的多个燃料喷嘴(38)。多个燃料喷嘴中的各个联接到限定燃烧室的燃烧衬套(54)上。多个燃料喷嘴中的各个包括壳体(84)，其包括内表面(96)，该内表面在其中限定冷却流体腔室(106)和燃料腔室(104)；及延伸通过壳体的多个混合管(128)。各个混合管包括内表面(134)，其限定在空气腔室和燃烧室之间延伸的流动通道(136)。多个混合管中的至少一个混合管包括至少一个冷却流体孔口(150)，以将冷却流体流从冷却流体腔室引导到流动通道。
文档编号F23R3/28GK103185353SQ20121043181
公开日2013年7月3日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年1月3日
发明者严钟昊, T.E.约翰逊 申请人:通用电气公司