喷燃器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种喷燃器。喷燃器(1)包括涡流室(2)。涡流室(2)具有限定中心轴线(5)的大致圆锥形形状。涡流室(2)由多个壁元件(7)限定。壁元件(7)的压力侧(18)、吸入侧(19)和后缘(20)处的喷嘴(12)的组合放置用于燃料喷射。壁元件(7)限定彼此之间的槽(8)。槽(8)在连续平面(11、11’)中沿轴向具有不同的宽度(W)，其中，所述平面(11、11’)垂直于中心轴线(5)。
【专利说明】喷燃器【技术领域】
[0001]本公开涉及喷燃器。
[0002]特别地，喷燃器是预混合喷燃器(即，布置成生成预混合火焰的喷燃器)；例如，该预混合喷燃器可在燃气涡轮中使用。
【背景技术】
[0003]从现有技术中已知的预混合喷燃器具有涡流室和用于将燃料引导到涡流室中的喷枪。
[0004]常规的涡流室可由扇形板限定，该扇形板彼此侧面相连接，以便限定具有圆锥形形状的涡流室。
[0005]另外，在相邻的扇形板之间，具有沿涡流器的轴向跨度的恒定宽度的槽限定用于将氧化剂(诸如空气)引导到涡流室中。换言之，这些槽在连续平面中沿轴向具有恒定宽度，其中，这些平面垂直于喷燃器的中心轴线。
[0006]靠近槽，还设置用于燃料供应的供应管(典型地设置有喷嘴)。
[0007]这些预混合喷燃器被证实具有良好的性能，无论如何，涡流室中形成的氧化剂与燃料的混合物在一些条件下可不为最佳的。
[0008]混合优化在预混合喷燃器中为非常重要的，这是因为其影响燃烧室中发生的燃烧的质量，该燃烧室典型地连接在喷燃器的下游(相对于燃烧气体流)。
【发明内容】
[0009]本公开的方面包括提供一种喷燃器，其具有改进的氧化剂(诸如空气)与燃料(液体燃料或气体燃料)的混合。
[0010]这些和另外的方面通过提供根据所附权利要求的喷燃器来获得。
[0011]优选地，根据本公开，可提供一种喷燃器，其具有受控制的排出流和改进的氧化剂与燃料的混合。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]另外的特征和优点将从经由附图中的非限制性实例说明的、喷燃器的优选而非排他的实施例的描述为更加显而易见的，其中:
[0013]图la、lb是本发明的实施例中的喷燃器的示意图；
[0014]图2示出了壁元件处的燃料喷嘴；
[0015]图3是通过图1a的线II1-1II的截面图；
[0016]图4和图5示出了壁元件和由它们限定的槽的两个不同实施例；
[0017]图6a、6b、6c以放大图示出了图1的通路24的细节；以及
[0018]图7是通过图1的线VI1-VII的截面图。
[0019]部件列表[0020]I喷燃器
[0021]2涡流室
[0022]3 喷枪
[0023]5中心轴线
[0024]7壁元件
[0025]8 槽
[0026]11、11，平面
[0027]12 喷嘴
[0028]13供应回路
[0029]15收集器
[0030]16 间隙
[0031]18压力侧
[0032]19吸入侧
[0033]20 后缘
[0034]22过渡元件
[0035]23混合管
[0036]23a燃烧室
[0037]24 通路
[0038]25 内侧
[0039]26夕卜侧
[0040]28 入口
[0041]29 出口
[0042]30 气室
[0043]31径向间隙
[0044]32间隔件
[0045]O重叠部
[0046]W 宽度。
【具体实施方式】
[0047]参照附图，示出喷燃器I (优选为混合喷燃器)，其包括涡流室2和涡流室2中的喷枪3。喷枪3在图1a中示出为延伸超过涡流室2，但是在不同实施例中，喷枪可比涡流室的轴向长度短，并且因此，喷枪3上的端部可收容在涡流室2中。
[0048]涡流室2具有大致锥形形状，并且限定中心轴线5。
[0049]涡流室2由多个壁元件7限定，多个壁元件7彼此侧面相连接，并且在彼此之间限定槽8。这可在图1b的示意性透视图中看到。
[0050]根据本发明，槽8在垂直于中心轴线5的连续平面11、11’中沿轴向具有不同的宽度W。这意味着它们沿涡流室的轴向跨度具有变化的宽度，轴向由中心轴线5限定。
[0051]沿涡流器的跨度的槽宽度变化的特征限定成使得能够控制穿过涡流器槽的气流分布，并获得规定的排出流特征。[0052]如可在图4中看到的，壁元件7限定压力侧18、吸入侧19和后缘20。壁元件7中的至少一些包括喷嘴12 (图4、图5)，喷嘴12位于压力侧18和/或吸入侧19和/或后缘20处。
[0053]优选地，壁元件7为翼型元件，其可在壁元件7的后缘与另一个壁元件7的前缘之间具有重叠部O (见图3)，或者没有该重叠部O。
[0054]另外，壁元件7中的至少一些具有用于燃料喷射的喷嘴12和用于喷嘴12的供应回路13(见图2、图4、图5)。喷嘴12连接于供应回路13。在优选实施例中，位于壁元件7的一侧的喷嘴的供应回路13连接于分离的供应回路而非位于壁元件的另一侧的喷嘴。供应回路13可具有绝热的插入件(在需要时)。
[0055]喷燃器I还具有连接于供应回路13的收集器15 (见图1a)。
[0056]收集器15具有环形形状，并且位于涡流室2的较小端部处。
[0057]在另一个实施例中，收集器15具有连接于分离的供应回路13的分离且隔离的室。
[0058]根据图la，收集器15具有大于喷枪直径的直径，使得间隙16限定在涡流室2的顶端的区域处。空气可通过该间隙16 (在设置时)进入涡流室2。
[0059]喷燃器I还具有涡流室2的较大端部处的过渡元件22。另外，混合管23连接于过渡元件22。接着，混合管23连接于燃烧室23a，其中，喷燃器中形成的混合物的燃烧发生(图1a)。
[0060]通路24设置在过渡元件22与混合管23之间。通路24的细节在图6a、6b、6c和图7中示出。
[0061]通路24使混合管23的内侧25连接于外侧26。
[0062]例如，通路的入口 28面向混合管23和涡流室2的外侧26，而通路24的出口 29面向混合管23的内侧25。
[0063]通路24优选地布置成排放大致平行于混合管表面的流；这抵消回火，这是因为最大的回火风险在靠近混合管表面的区域处发生。
[0064]过渡元件22具有面向涡流室2的较大端部和面向混合管23的较小端部。混合管23可为燃烧室前面板的集成部分，或者为预组装有燃烧室前面板的分离元件。
[0065]在描述的布置中，当插入涡流器时，利用以上描述的滑动接合件组装涡流器和混合管，从而使发动机中的喷燃器的组装和拆卸变得容易。
[0066]在优选实施例中，通路24具有超过由于热膨胀而产生的混合管和涡流器的轴向移动的轴向长度。参考图6a、图6b，通过通路24排放的流由通路24的径向宽度31控制。描述的布置确保经过通路24的清洗流的控制。
[0067]在可选实施例中(见图6c和图7)，在通路24中，间隔件32包括在混合管和/或涡流器的表面上，以避免两个部件的偏心，同时仍允许滑动和空气通过。这些间隔件32可在轴向上对齐或倾斜，以便控制清洗流的涡流，例如优化回火性能。
[0068]喷燃器的操作从该描述和说明是显而易见的，并且大致如下。
[0069]当安装在例如燃气涡轮中时，喷燃器I收容在气室30中，气室30在操作期间容纳高压空气。
[0070]来自气室的空气经过槽8并且进入涡流室2。
[0071 ] 因为壁元件7成形为类似翼型件，并且槽8在垂直于中心轴线的连续平面11、11’中沿轴向具有不同的宽度，所以穿过槽8的空气流的特性可在槽8内的给定轴向且径向等同的位置处被控制。例如，可根据涡流室2内存在的条件来调节空气速度。这允许涡流室2内的混合的优化和/或燃烧室23a的入口处的流场的优化。
[0072]另外，在较大表面上面喷射燃料的喷嘴12进一步有助于混合。来自压力侧18、吸入侧19和后缘20的喷射喷嘴12的组合容许根据从变化的槽宽度获得的空气流分布来以规定的方式控制燃料分布。
[0073]因此，本公开的喷燃器I的操作为更有效的，并且允许更低的脉动、CO和NOx生成。
[0074]当然，描述的特征可彼此独立地设置。
[0075]在实践中，可根据要求和现有技术随意地选择使用的材料和尺寸。
【权利要求】
1.一种喷燃器(I)，其包括涡流室(2)，其中: 所述涡流室(2)具有限定中心轴线(5)的大致圆锥形形状， 所述涡流室(2)由多个壁元件(7)限定， 所述壁元件(7)限定压力侧(18)、吸入侧(19)和后缘(20)，其中，所述壁元件(7)中的至少一些包括用于燃料喷射的喷嘴(12)，所述喷嘴(12)位于所述压力侧(18)、所述吸入侧(19)、所述后缘(20)或这些位置的任何组合处， 所述壁元件(7)限定彼此之间的槽(8)， 其特征在于，所述槽(8)在连续平面(11、11’)中沿轴向具有不同的宽度(W)，其中，所述平面(11、11’ )垂直于所述中心轴线(5)。
2.根据权利要求1所述的喷燃器(I)，其特征在于，所述壁元件(7)为翼型元件。
3.根据权利要求1所述的喷燃器(I)，其特征在于，具有所述涡流室(2)的更大端部处的过渡元件(22)和混合管(23)，所述混合管(23)连接于所述过渡元件(22)，以单独的元件制造，并且接着连接在一起，其中，至少一个通路(24)设置在所述过渡元件(22)与所述混合管(23)之间，并且所述通路(24)的入口(28)面向所述混合管(23)和所述涡流室(2)的外侧(26)，而所述通路(24)的出口 (29)面向所述混合管(23)的内侧(25)。
4.根据权利要求3所述的喷燃器(I)，其特征在于，所述通路(24)布置成大致平行于所述混合管(23)的表面使流排放穿过其，其中，所述通路(24)的出口(29)的轴向位置和所述通路(24)的径向间隙(31)为固定的，以确保在所有操作条件下穿过所述通路(24)的受控制流。
5.根据权利要求4所述的喷燃器(1)，其特征在于，间隔件(32)在所述通路(24)中布置在所述混合管(23)和/或所述过渡元件(22)的表面上，以避免两个部件的偏心，同时仍允许滑动和空气通过。
6.根据权利要求5所述的喷燃器(I)，其特征在于，所述间隔件(32)为轴向倾斜的，以便控制清洗流的涡流达到期望值。
【文档编号】F23R3/02GK103776058SQ201310692756
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2012年10月22日
【发明者】F·M·根恩, M·里伊科, S·伯內罗, B·派科特, E·弗雷塔格 申请人:阿尔斯通技术有限公司