CN101576270B - 用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴和用于制造该喷嘴的方法 - Google Patents

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CN101576270B CN200910140838XA CN200910140838A CN101576270B CN 101576270 B CN101576270 B CN 101576270B CN 200910140838X A CN200910140838X A CN 200910140838XA CN 200910140838 A CN200910140838 A CN 200910140838A CN 101576270 B CN101576270 B CN 101576270B
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Abstract

本发明涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴和用于制造该喷嘴的方法，具体而言，提供了一种辅助燃料喷嘴组件。该辅助燃料喷嘴组件包括：喷嘴部分(204)，其包括限定在辅助燃料喷嘴组件的中心轴线(201)周围的燃料通道(260)；以及至少一个插塞(300)，其自所述喷嘴部分径向向外地延伸；至少一个插塞的第一插塞的纵向轴线(302)与辅助燃料喷嘴组件的中心轴线相交，以限定第一平面(304)；该第一插塞限定具有与第一插塞纵向轴线交叉的中心线(308)的第一开口(306)；所述第一开口相对于第一平面成第一角度倾斜地定向，并且构造成沿相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线倾斜的方向排出燃料，以促进燃料混合。

Description

用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴和用于制造该喷嘴的方法
技术领域
本公开的领域一般地涉及用于燃气涡轮发动机的燃烧系统，更具体地，涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴。
背景技术
传统的燃气涡轮发动机包括辅助燃料喷嘴组件，该喷嘴组件引导燃料进入燃烧气体流，该燃烧气体流沿辅助燃料喷嘴以顺流向下的方向移动通过燃烧器组件。某些辅助燃料喷嘴组件包括燃料插塞(peg)，该燃料插塞延伸进入燃烧气体流以便于将燃料导入燃烧气体流。在这些传统的辅助燃料喷嘴组件中，燃料插塞形成朝下游方向定向的开口，以便于在燃烧气体通过燃料插塞时使燃料与燃烧气体流混合。由于燃料被导入燃烧气体流，燃料被燃烧气体携带。然而，在某些传统的燃气涡轮发动机中，燃料不会在整个燃烧气体上分散，而是作为燃烧气体内的单独的流而流动。
发明内容
在一个方面，提供一种用于制造燃料喷嘴组件的方法。该方法包括提供喷嘴部分，该喷嘴部分包括限定在燃料喷嘴组件的中心轴线周围的燃料通道。第一插塞的纵向轴线定向成与燃料喷嘴组件的中心轴线相交，以便限定第一平面。第一插塞限定第一开口，该开口具有与第一插塞纵向轴线交叉的中心线，并且倾斜地相对于第一平面定向。第一插塞与燃料通道以流连通的形式联接，使得第一插塞自喷嘴部分径向地向外延伸，并且使得第一开口构造成以相对燃料喷嘴组件中心轴线倾斜的方向引导燃料流动，以便促进燃料混合。
在另一方面，提供辅助燃料喷嘴组件。该辅助燃料喷嘴组件包括喷嘴部分，该喷嘴部分包括限定在辅助燃料喷嘴组件的中心轴线周围的燃料通道。至少一个插塞自喷嘴部分径向向外延伸。至少一个插塞的第一插塞的纵向轴线与辅助燃料喷嘴组件的中心轴线相交，以便限定第一平面。第一插塞限定具有与第一插塞纵向轴线交叉的中心线的第一开口。该第一开口相对于第一平面在第一角度处倾斜地定向，并且构造成沿相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线倾斜的方向从那里排出燃料，以促进燃料混合。
在另一方面，提供用于燃气涡轮发动机的燃烧器组件。该燃烧器组件包括限定主燃烧区域和辅助燃烧区域的燃烧器衬里。该燃烧器衬里构造成引导燃烧气体流大体上向顺流方向流动。主燃料喷嘴组件延伸进入主燃烧区域。辅助燃料喷嘴组件延伸通过主燃烧区域并且进入辅助燃烧区域。辅助燃料喷嘴组件包括喷嘴部分，该喷嘴部分包括限定在辅助燃料喷嘴组件的中心轴线周围的燃料通道。至少一个插塞自喷嘴部分径向地向外延伸。至少一个插塞的第一插塞的纵向轴线与辅助燃料喷嘴组件中心轴线相交，以便限定第一平面。第一插塞限定具有与第一插塞纵向轴线交叉的中心线的第一开口。该第一开口相对于第一平面在第一角度处倾斜地定向。第一开口构造成沿相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线倾斜的方向从那里排出燃料，以促进燃料混合和/或混合物的旋转。
附图说明
图1是示例性燃气涡轮机燃烧系统的局部横断面图；
图2是示例性燃料喷嘴组件的横断面图，该燃料喷嘴组件可用于图1中所示的燃气涡轮机燃烧系统；
图3是图2中所示的示例性燃料喷嘴组件的局部视图。
部件列表
  100   燃气涡轮发动机
  102   燃烧器
  104   涡轮
  106   涡轮喷嘴
  108   空气
  110   过渡管
  112   出口端
  114   入口端
  116   燃烧气体
  118   燃烧器外壳
  120   前端
  122   端盖组件
  124   流衬套
  126   燃烧器衬里
  128   后端
  130   前端
  132   燃烧器衬里盖组件
  134   后端
  136   外壁
  138   前端
  140   空气通道
  142   孔
  144   主燃烧区
  146   文氏管喉部区
  148   辅助燃烧区
  150   会聚壁
  152   发散壁
  154   孔
  156   主燃料喷嘴组件
  158   中心线
  160   管组件
  162   后部分
  164   燃烧器入口端
  168   机械紧固件
  200   辅助燃料喷嘴组件
  201   喷嘴组件中心轴线
  202   头部
  204   喷嘴部分
  205   周向隔开的开口
  206   内表面
  207   第一端面
  208   第二端面
  210   主体
  214   头部中心通道
  216   第一导槽
  218   第二导槽
  220   第三导槽
  222   第一隔壁
  224   第二隔壁
  226   第三隔壁
  228   第一径向进口
  230   第三径向进口
  232   径向端口
  234   径向端口
  240   轴向进口
  242   轴向进口
  244   轴向进口
  250   第一管
  252   第二管
  254   第三管
  256   第四管
  260   第一通道
  262   第二通道
  264   第三通道
  266   通道
  270   喷嘴中心通道
  273   内表面
  274   径向外表面
  280   尖端部分
  282   管延伸部
  284   外部尖端
  286   内部尖端
  288   联接环
  290   第一突出部
  292   第二突出部
  294   中心开口
  300   插塞
  302   纵向轴线
  304   第一平面
  306   第一开口
  308   中心线
  310   箭头
  312   箭头
  314   第二开口
  316   第三开口
  320   插塞
  322   纵向轴线
  324   第二平面
  326   第一开口
  328   中心线
  334   第二开口
  336   第三开口
具体实施方式
图1是示例性燃气涡轮发动机100的局部横断面图，该发动机100包括辅助燃料喷嘴组件200。燃气涡轮发动机100包括压缩机(未示出)、燃烧器102和涡轮104。在图1中仅示出了涡轮104的第一级喷嘴106。在示例性实施例中，涡轮可旋转地联接到具有转子(未示出)的压缩机上，转子和压缩机经由单一的共同轴(未示出)联接在一起。在进气108排放到燃烧器102之前压缩机给进气108加压，其中进气冷却燃烧器102并为燃烧过程提供空气。更具体地，引导到燃烧器102的空气108一般地以与空气流相反的方向流过燃气涡轮发动机100。在该示例性实施例中，燃气涡轮发动机100包括多个燃烧器102，这些燃烧器被发动机机壳(未示出)周向地隔开。在一个实施例中，燃烧器102是筒环形燃烧器。
在该示例性实施例中，燃气涡轮发动机100包括过渡管道110，该管道在各燃烧器102的出口端112和涡轮104的入口端114之间延伸，以把燃烧气体116引入涡轮104。此外，在该示例性实施例中，各燃烧器102包括大体上呈圆柱形的燃烧器壳118。燃烧器壳118使用螺栓(未示出)、机械紧固件(未示出)、焊接和/或任何其它合适的使燃气涡轮发动机100能起本文所描述功能的联接手段联接到发动机机壳上。在该示例性实施例中，燃烧器壳118的前端120联接到端盖组件122上。端盖组件122包括输送管、歧管和用于引导气体燃料、液体燃料、空气和/或水到燃烧器的阀，和/或任何其它使燃气涡轮发动机100能起本文所描述功能的部件。
在该示例性实施例中，大体上圆柱形的流衬套124联接在燃烧器壳118内，以便流衬套124大体上与燃烧器壳118同中心地对齐。燃烧器衬里126大体上同中心地联接在流衬套124内。更具体地，燃烧器衬里126在后端128处联接到过渡管110上，并且在前端130处联接到燃烧器衬里盖组件132上。流衬套124在后端134处联接到燃烧器衬里126的外壁136上，并且在前端138处联接到燃烧器壳118上。备选地，流衬套124可使用任何合适的使燃气涡轮发动机100能起本文所描述功能的联接组件联接到壳118和/或燃烧器衬里126上。在该示例性实施例中，气路140限定在燃烧器衬里126和流衬套124之间。流衬套124包括多个限定在其内的孔142，该孔使来自压缩机的压缩空气108能够进入气路140。在该示例性实施例中，空气108以与芯流(core flow)(未示出)方向相反的方向自压缩机流向端盖组件122。
燃烧器衬里126限定主燃烧区域144、文氏管喉部区146和辅助燃烧区域148。更具体地，主燃烧区域144位于辅助燃烧区域148的上游。主燃烧区域144和辅助燃烧区域148被文氏管喉部区146隔开。文氏管喉部区146具有通常比各个燃烧区域144和148的直径D1和D2更窄的直径Dv。更具体地，喉部区146包括会聚壁150和发散壁152。会聚壁150从直径D1到Dv逐渐变细，并且发散壁152从Dv到D2变宽。同样，文氏管喉部区146起到空气动力学分离器或隔离器的作用，以便于减少从辅助燃烧区域148到主燃烧区域144的回烧(lashback)。在该示例性实施例中，主燃烧区域144包括贯穿其中限定的多个孔154，这些孔154使空气108能够从气路140进入主燃烧区域144。
此外，在该示例性实施例中，燃烧器102也包括多个火花塞(未示出)和多个交叉火管(未示出)。火花塞和交叉火管延伸通过限定在主燃烧区域144内的燃烧器衬里126内的端口(未示出)。火花塞和交叉火管引燃各燃烧器102内的燃料和空气以产生燃烧气体116。
在该示例性实施例中，至少一个辅助燃料喷嘴组件200联接到端盖装置122上。更具体地，在该示例性实施例中，燃烧器102包括一个辅助燃料喷嘴组件200和多个主燃料喷嘴组件156。更具体地，在该示例性实施例中，主燃料喷嘴组件156围绕燃烧器102的中心线158布置成大体上圆形的阵列，并且辅助燃料喷嘴组件200的中心轴线201(在图2中示出)大体上与燃烧器中心线158对齐。备选地，主燃料喷嘴组件156可布置成非圆形阵列。在一个备选实施例中，燃烧器102可包括多于或少于一个辅助燃料喷嘴组件200。虽然，在本文中仅描述了主燃料喷嘴组件156和辅助燃料喷嘴组件200，但在燃烧器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。在该示例性实施例中，辅助燃料喷嘴组件200包括管组件160，该管组件160大体上包围延伸通过主燃烧区域144的辅助燃料喷嘴组件200的一部分。
主燃料喷嘴组件156部分地延伸进入主燃烧区域144，并且辅助燃料喷嘴组件200延伸通过主燃烧区域进入喉部区146的后部分162。同样，从主燃料喷嘴组件156注入的燃料(未示出)大体上在主燃烧区域144内燃烧，并且从辅助燃料喷嘴组件200注入的燃料(未示出)大体上在辅助燃烧区域148内燃烧。
在该示例性实施例中，燃烧器102联接到用于通过燃料喷嘴组件156和/或200将燃料供给燃烧器102的燃料供给(未示出)。例如，引燃燃料(未示出)和/或主燃料(未示出)可通过燃料喷嘴组件156和/或200供应。在该示例性实施例中，通过控制传送到主燃料喷嘴组件156和辅助燃料喷嘴组件200的燃料(如下文更详细地描述)，引燃燃料和主燃料都通过主燃料喷嘴组件156和辅助燃料喷嘴组件200供应。本文使用的“引燃燃料”指少量的用作引燃火焰的燃料，而“主燃料”指用于产生大多数燃烧气体116的燃料。燃料可能是天然气、石油产品、煤、生物燃料(biomass)和/或任何其它的呈固体、液体和/或气体形式的使燃气涡轮发动机100能够起本文所描述功能的燃料。通过控制燃料流过燃料喷嘴组件156和/或200，燃烧器102内的火焰(未示出)可调节成预定形状、长度和/或强度以达成排放和/或燃烧器102的输出功率。
在运行中，空气108通过进口(未示出)进入燃气涡轮发动机100。空气108在压缩机中被压缩，并且压缩空气108从压缩机向燃烧器102排放。空气108通过孔142进入燃烧器102，并且通过气路140导向端盖组件122。流经气路140的空气108在燃烧器入口端164处被迫反转它的流向，并且导入燃烧区域144和/或148和/或流过喉部区146。燃料通过端盖组件122和燃料喷嘴组件156和/或200供应到燃烧器102中。当控制系统(未示出)开始燃气涡轮发动机100的启动顺序时，首先实现点火，并且在一个实施例中，一旦火焰已经持续地建立，火花塞就从主燃烧区域144缩回。在另一个实施例中，燃烧区域144内的内压增大以推动或促使火花塞进入缩回位置。在一个备选实施例中，火花塞固定在主燃烧区域144内，因此是不缩回的。在燃烧器衬里126的后端128处，热的燃烧气体116经过渡管道110和涡轮机喷嘴106导向涡轮104。
图2是示例性的可与燃烧器102(图1所示)一起使用的辅助燃料喷嘴组件200的横断面图。图3是在图1中示出的辅助燃料喷嘴组件200的部分A的局部剖视图。
在该示例性实施例中，辅助燃料喷嘴组件200包括在下面更详细描述的头部202和喷嘴部分204。头部202使辅助燃料喷嘴组件200能够联接在燃烧器102内。例如，在一个实施例中，头部202联接到端盖组件122(图1中所示)上，并使用多个机械紧固件168(图1中所示)紧固在那儿，使得头部202在燃烧器102的外部并且喷嘴部分204延伸通过端盖组件122。在该示例性实施例中，头部202包括多个周向隔开的开口205，各开口大小设置成容纳通过其中的机械紧固件。头部202可包括任何合适数量的开口205，以使辅助燃料喷嘴组件200能紧固在燃烧器102内并起本文所描述的作用。此外，虽然各开口205的内表面206示出为大体上光滑的，但开口205可以是带螺纹的。另外，虽然各开口205被示出为大体上平行于辅助燃料喷嘴组件200的中心轴线201而延伸，但开口205可具有使辅助燃料喷嘴组件200起本文所描述的功能的任何定向。备选地，头部202不限制于仅使用机械紧固件168联接到燃烧器102上，而是可以使用任何使辅助燃料喷嘴组件200能够起本文所描述功能的联接手段而联接到燃烧器102上。
在该示例性实施例中，头部202大体上是圆柱形的，并且包括第一大体上平的端面207、对立的第二大体上平的端面208和在它们之间延伸的大体上圆柱形的主体210。
在该示例性实施例中，头部202包括中心通道214和多个同中心排列的导槽216、218和220。更具体地，中心通道214沿中心轴线201自第一端面207延伸到第二端面208。此外，在该示例性实施例中，各导槽216、218和220部分地自第二端面208向第一端面207延伸，如下文更详细地描述。
在该示例性实施例中，头部202内的多个同中心排列的槽隔壁222、224和226限定中心通道214、导槽216、218和220。更具体地，在该示例性实施例中，中心通道214被第一隔壁222限定，第一导槽216限定在第一隔壁222和第二隔壁224之间，第二导槽218限定在第二隔壁224和第三隔壁226之间，并且第三导槽220限定在第三隔壁226和主体210之间。
在该示例性实施例中，头部202也包括多个径向进口。第一径向进口228延伸通过主体210到中心通道214，第二径向进口(未示出)延伸通过主体210到第一导槽216，第三径向进口230延伸通过主体210到第二导槽218，并且第四径向进口(未示出)延伸通过主体210到第三导槽220。虽然在该示例性实施例中，仅一个径向进口与相应的中心通道214或导槽216、218或220成流连通，但在备选实施例中，多于一个径向进口可与中心通道214或相应的导槽216、218或220成流连通。
在该示例性实施例中，各径向进口例如第一径向进口228和/或第三径向进口230沿它们各自的入口长度具有大体上不变的直径。备选地，各径向进口可形成有非环形横断面形状和/或变化的直径。更具体地，径向进口可构造成任何合适的形状和/或定向，使燃烧器102和/或辅助燃料喷嘴组件200能够起本文所描述的功能。此外，在该示例性实施例中，第一径向进口228包括相应的径向端口232，并且第三径向进口230包括相应的径向端口234。各端口232和/或234可以是渐缩口、直口或偏置口。备选地，端口232和/或234可构造成任何合适的形状和/或定向，以使燃烧器102和/或辅助燃料喷嘴组件200能够起本文所描述的功能。
在该示例性实施例中，头部202也包括多个轴向进口240、242和244。虽然仅描述了三个轴向进口240、242和244，但头部202可包括任何数量的使辅助燃料喷嘴组件200能够起本文所描述的功能的轴向进口。在该示例性实施例中，轴向进口240自第一端面204延伸通过径向进口228至径向进口230。虽然，在该示例性实施例中，轴向进口240延伸通过径向进口228，轴向进口240可自第一端面204延伸至任一径向进口，延伸通过或不延伸通过另一个径向进口，以使辅助燃料喷嘴组件200能够起本文所描述的功能。
在该示例性实施例中，轴向进口240、242和/或244具有大体上不变的直径。备选地，轴向进口240、242和/或244可具有非环形横断面形状和/或可变直径。此外，在该示例性实施例中，轴向进口240、242和/或244包括渐缩口。备选地，端口可具有任何合适的形状以使燃烧器102和/或辅助燃料喷嘴组件200能够起本文所描述的功能。
在该示例性实施例中，喷嘴部分204联接到头部202上，例如通过将喷嘴部分204焊接到头部202上。虽然在该示例性实施例中，喷嘴部分204是圆柱形的，但喷嘴部分204可以是任何合适的形状，以使辅助燃料喷嘴组件200能够起本文所描述的功能。
在该示例性实施例中，喷嘴部分204包括多个大体上同中心排列的管250、252、254和256。管250、252、254和256相对于彼此定向成使得多个大体上同中心的通道260、262、264和266限定在喷嘴部分204内。更具体地，在该示例性实施例中，中心通道270限定在第一管250内，第一通道260限定在第一管250和第二管252之间，第二通道262限定在第二管252和第三管254之间，并且第三通道264限定在第三管254和第四管256之间。虽然在该示例性实施例中包括四个同中心排列的管250、252、254和256，但喷嘴部分204可包括任何数量的管，以使辅助燃料喷嘴组件200和/或燃烧器102能够起本文所描述的功能。在该示例性实施例中，管的数量使得管所限定的通道数目等于头部导槽和头部中心通道的数目。
在该示例性实施例中，导槽216、218和220分别与通道260、262和264大体上同中心地排列。此外，喷嘴中心通道270排列成大体上与头部中心通道214同中心。同样，第一管250大体上与头部第一隔墙222对齐，第二管252大体上与头部第二隔墙224对齐，并且第三管254大体上与头部第三隔墙226对齐。在该示例性实施例中，第四管256排列成使得第四管256的内表面273大体上与头部通道220的径向外表面274对齐。
在该示例性实施例中，喷嘴部分204包括联接到管250、252、254和/或256上的尖端部分280。更具体地，在该示例性实施例中，尖端部分280使用例如焊接方法联接到管250、252、254和/或256上。在该示例性实施例中，尖端部分280包括管延伸部282、外部尖端284和内部尖端286。备选地，尖端部分280可具有任何合适的使辅助燃料喷嘴组件200能够起如本文所描述功能的构造。在该示例性实施例中，管延伸部282使用例如联接圈288联接到第三管254和第四管256上。联接圈288有利于密封第三通道264，使得在第三通道264内流动的流体(未示出)不通过尖端部分280排放。备选地，第三通道264通过尖端部分280成流连通。
在该示例性实施例中，内部尖端286包括第一突出部290和第二突出部292。内部尖端286进一步限定中心开口294和多个出口孔(未示出)。内部尖端286各自使用第一突出部290和第二突出部292联接到第一管250和第二管252上。同样，在该示例性实施例中，在中心通道214和/或中心通道270内流动的流体(未示出)通过中心开口294和/或出口孔排放，并且在第一通道260内流动的流体(未示出)通过出口孔排放。此外，在该示例性实施例中，外部尖端284包括多个外部孔(未示出)，并且联接到内部尖端286和管延伸部282上。同样，在第二通道262内流动的流体(未示出)通过限定在外部尖端284和/或内部尖端226内的出口孔排放。
在该示例性实施例中，喷嘴部分204还包括至少一个燃料插塞或自第四管256径向向外延伸的柱300(本文中指“叶片”)。如图2中所示，各插塞300通过第四管256与喷嘴部分204成燃料流连通。备选地，插塞300可自喷嘴204倾斜地延伸。此外，虽然在图2中仅示出了两个插塞300，但喷嘴部分204可包括多于或少于两个插塞300。在该示例性实施例中，插塞300置于邻近联接圈288的第三通道264的下游端302处。备选地，一个或多个插塞300可置于任何相对于第三通道264合适的位置。
进一步参考图3，在该示例性实施例中，各插塞例如插塞300和320限定至少一个出口孔或开口，该出口孔或开口构造成使在第三通道264内流动的流体通过开口，并将燃料导入燃烧气体流以促进燃料混合。如图3中所示，各插塞300限定沿插塞300的长度的纵向轴线302，该纵向轴线302与辅助燃料喷嘴组件中心轴线201相交以限定第一平面304。在一个特定实施例中，插塞300的纵向轴线302定向成与辅助燃料喷嘴组件中心轴线201正交。插塞300限定第一开口306，第一开口306限定与插塞300的纵向轴线302相交的中心线308，并且中心线308相对第一平面304偏移(例如倾斜地定向)第一角度α。在一个特定的实施例中，第一开口306的中心线308定向成正交于纵向轴线302。第一开口306定向成使得中心线308相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线201成大约5°到135°的第一角度α，或更具体地，相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线201成大约5°到90°的第一角度α，或在特定的实施例中，相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线201成大约30°到大约60°的第一角度α。第一开口306构造成引导燃料流沿图3中的箭头310所示方向偏移，例如相对于中心轴线201倾斜地定向，并且进入燃烧气体流和/或以大体上顺流的方向(在图3中以箭头312表示)流过燃烧器衬里126的空气，以促进燃料混合。
如图3中所示，插塞300限定一个或多个额外开口，例如第二开口314相对第一平面304以第二角度β偏置，例如倾斜地定向，和/或第三开口316相对第一平面304以第三角度γ偏置，例如倾斜地定向。在一个实施例中，如图3中所示，第二角度β小于第一角度α，而第三角度γ大于第一角度α。对于本领域技术人员显而易见并由本文所提供的教导引导的是，第一开口306可相对于第一平面304以任何合适的第一角度α偏置，例如倾斜地定向，第二开口314可相对于第一平面304以任何合适的第二角度β偏置，例如倾地斜定向，和/或第三开口316可相对于第一平面304以任何合适的第三角度γ偏置，例如倾斜地定向。此外，在某些实施例中，第二角度β和/或第三角度γ可小于、大于或等于第一角度α。另外地或备选地，第二开口314和第三开口316可相对于第一开口306以相等的角度或不同的角度偏移，例如倾斜地定向。
在一个实施例中，与插塞300相同或不同的附加插塞320限定沿插塞320长度的纵向轴线322，该纵向轴线322与辅助燃料喷嘴组件中心轴线201相交以限定第二平面324。在一个特定实施例中，插塞320的纵向轴线322定向成与辅助燃料喷嘴组件中心轴线201正交。插塞320限定第一开口326，该开口限定与插塞320纵向轴线322相交的中心线328，并且插塞320相对第二平面324以第一角度α偏移，例如倾斜地定向。在一个特定的实施例中，第一开口326的中心线328定向成与纵向轴线322正交。第一开口326以大约5°到大约135°的第一角度α定向，使得中心线328相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线201成大约5°到大约135°的第一角度α，或更具体地，相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线201成大约5°到大约90°的第一角度α，或在特定实施例中，相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线201成大约30°到大约60°的第一角度α。第一开口326构造成引导燃料流相对于中心轴线201以一定方向偏移，例如倾斜地定向，并且进入燃烧气体流和/或以大体上顺流的方向(在图3中以箭头312表示)流过燃烧器衬里126的空气，以促进燃料混合。
如图3中所示，插塞320限定一个或多个附加开口，例如第二开口334相对第二平面324以第二角度β偏移，例如倾斜地定向，和/或第三开口336相对第二平面324以第三角度γ偏移，例如倾斜地定向。在一个实施例中，第二角度β小于第一角度α，而第三角度γ大于第一角度α。对于本领域技术人员显而易见并由本文所提供的教导引导的是，第一开口326相对于第二平面324可以以任何合适的第一角度α偏移，例如倾斜地定向，第二开口334相对于第二平面324可以以任何合适的第二角度β偏移，例如倾斜地定向，和/或第三开口336相对于第二平面324可以以任何合适的第三角度γ偏移，例如倾斜地定向。此外，在某些实施例中，第二角度β和/或第三角度γ可小于、大于或等于第一角度α。另外地或备选地，第二开口334和第三开口336可相对于第一开口326以相等的角度或不同的角度偏置，例如倾斜地定向。
在该示例性实施例中，使用合适的方法，包括而不限于焊接方法，将喷嘴部分204联接到头部202上。更具体地，各管250、252、254和/或256联接到头部202上，使得喷嘴通道260、262、264和270与协同的头部导槽216、218、220和头部中心通道214大体上对齐，如上面所述的那样。在该示例性实施例中，尖端部分280焊接到管250、252、254和/或256上，使得喷嘴部分204构造成上文所描述的那样。更具体地，在该示例性实施例中，管延伸部282使用例如联接圈288焊接到管254和256上，使用相应的突出部292和290将内部尖端286焊接到第二管252和第一管250上，并且外部尖端284被焊接到内部尖端286上。备选地，可使用任何其它合适的使辅助燃料喷嘴组件200能够起本文所描述功能的制造技术制造喷嘴部分204。
在一个实施例中，提供了一种制造辅助燃料喷嘴组件的方法。喷嘴部分包括限定在辅助燃料喷嘴组件的中心轴线周围的燃料通道。该喷嘴部分构造成供应燃料。第一插塞的纵向轴线定向成与辅助燃料喷嘴组件中心轴线相交以限定第一平面。在一个实施例中，第一插塞的纵向轴线定向与辅助燃料喷嘴组件中心轴线正交。第一插塞限定第一开口，第一开口具有与第一插塞纵向轴线相交的中心线，并且相对于第一平面倾斜地定向。在一个实施例中，第一开口中心线定向成与第一插塞纵向轴线正交。第一开口相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线以大约5°到大约135°的第一角度定向，或更具体地，相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线成大约5°到大约90°的第一角度，或在特定的实施例中，相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线成大约30°到大约60°的第一角度。第一插塞以流连通形式与燃料通道联接。第一插塞自喷嘴部分径向向外地延伸，该喷嘴部分具有第一开口，该第一开口构造成沿相对于辅助燃料喷嘴组件中心轴线偏移的方向引导燃料流，以便促进燃料混合。头部联接到喷嘴部分上。该头部包括多个进口，其中多个进口中的各进口与多个喷嘴通道中的至少一个喷嘴通道成流连通。
在实施例中，第一插塞包括附加开口，例如第二开口，限定在第一插塞中的第二开口中心线相对于第一平面以不同于第一角度的第二角度倾斜地定向。在实施例中包括不止一个插塞，例如第一插塞和第二插塞，第二插塞与第一插塞相同或不同，第二插塞的纵向轴线定向成与辅助燃料喷嘴组件中心轴线相交以限定第二平面。第二插塞限定第一开口，该第一开口具有与第二插塞纵向轴线相交的中心线，并且相对于第二平面以第一角度倾斜地定向。第二插塞的第二开口以不同于或等于第一角度的第二角度倾斜地定向。
上文所描述的辅助燃料喷嘴组件包括燃料插塞，燃料插塞被定向，以优化来自辅助燃料喷嘴的燃料和空气的分散和旋涡，从而提高燃料雾化和/或燃料混合。更具体地，燃料插塞的定向促进燃料与空气流通过辅助燃料喷嘴组件混合，并且通过燃烧器组件将混合的燃料引入燃烧气体流。混合的燃料被导入或喷进燃烧气体流，而不是与传统的辅助燃料喷嘴组件一样直接倾入燃烧气体流。结果，本文所描述的辅助燃料喷嘴组件通过增强置于中心体盖中的涡旋式喷嘴上游产生的旋涡有利于提供较好的燃料喷雾式旋涡。此外，上文所描述的辅助燃料喷嘴组件具有简单的构造，容易制造并且可对于传统的燃烧器组件进行改装。
辅助燃料喷嘴组件的示例性实施例和用于制造辅助燃料喷嘴组件的方法已在上文进行详细地描述。该组件和方法不限于本文所描述的特定实施例，相反地，组件的部件和/或方法的步骤可与本文所描述的其它部件和/或步骤独立且分离地使用。此外，所描述的组件部件和/或方法步骤也可以其它组件和/或方法限定或者与其它组件和/或方法联合使用，并且不限于仅实践本文所描述的组件和方法。
书面描述使用了示例以公开本发明，包括最佳模式，并且也使本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明的专利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。如果这些其它示例具有与权利要求的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性不同的等价的结构元件，则这些其它示例在权利要求的范围内。
尽管已经根据不同的特定实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会意识到，在权利要求的精神和范围内，本发明可以以变型实施。

Claims (9)

1.一种辅助燃料喷嘴组件，包括：
喷嘴部分，其包括限定在该辅助燃料喷嘴组件的中心轴线周围的燃料通道；以及
至少一个插塞，其自所述喷嘴部分径向向外地延伸；所述至少一个插塞的第一插塞的纵向轴线与该辅助燃料喷嘴组件中心轴线相交，以限定第一平面；所述第一插塞限定具有与该第一插塞纵向轴线交叉的中心线的第一开口；所述第一开口的中心线相对于该第一平面在第一角度处倾斜地定向，并且构造成沿相对于该辅助燃料喷嘴组件中心轴线倾斜的方向从该处排出燃料，以促进燃料混合，所述第一插塞还限定第二开口，所述第二开口具有相对于第一平面在不同于该第一角度的第二角度处定向的中心线。
2.根据权利要求1所述的辅助燃料喷嘴组件，其特征在于，所述第一插塞的纵向轴线定向成正交于该辅助燃料喷嘴组件的中心轴线。
3.根据权利要求1所述的辅助燃料喷嘴组件，其特征在于，该第一开口中心线定向成正交于该第一插塞纵向轴线。
4.根据权利要求1所述的辅助燃料喷嘴组件，其特征在于，所述第一开口定向成使得该中心线相对于该辅助燃料喷嘴组件的中心轴线在大约5°到135°的第一角度处。
5.根据权利要求1所述的辅助燃料喷嘴组件，其特征在于，所述第一开口定向成使得该中心线相对于该辅助燃料喷嘴组件的中心轴线在大约5°到90°的第一角度处。
6.根据权利要求1所述的辅助燃料喷嘴组件，其特征在于，所述第一开口定向成使得该中心线相对于该辅助燃料喷嘴组件的中心轴线在大约30°到大约60°的第一角度处。
7.根据权利要求1所述的辅助燃料喷嘴组件，其特征在于，所述辅助燃料喷嘴组件还包括所述至少一个插塞的第二插塞，所述第二插塞的纵向轴线与该辅助燃料喷嘴组件中心轴线相交以限定第二平面，所述第二插塞限定具有与该第二插塞纵向轴线相交的中心线的第一开口，所述第二插塞第一开口的中心线相对于第二平面在第一角度处倾斜地定向。
8.根据权利要求7所述的辅助燃料喷嘴组件，其特征在于，所述第二角度小于所述第一角度。
9.一种用于与燃气涡轮发动机一起使用的燃烧器组件，所述燃烧器组件包括：
限定主燃烧区域和辅助燃烧区域的燃烧器衬里，所述燃烧器衬里构造成大体上沿顺流方向引导燃烧气体的流；
主燃料喷嘴组件，其延伸进入所述主燃烧区域；以及
辅助燃料喷嘴组件，其延伸通过所述主燃烧区域，并且进入所述辅助燃烧区域，所述辅助燃料喷嘴组件包括：
喷嘴部分，其包括限定在该辅助燃料喷嘴组件的中心轴线周围的燃料通道；以及
至少一个插塞，其自所述喷嘴部分径向向外地延伸，所述至少一个插塞的第一插塞的纵向轴线与该辅助燃料喷嘴组件中心轴线相交，以限定第一平面；所述第一插塞限定具有与第一插塞纵向轴线交叉的中心线的第一开口；所述第一开口的中心线相对于第一平面在第一角度处倾斜地定向；所述第一开口构造成沿相对于该辅助燃料喷嘴组件中心轴线倾斜的方向排出燃料，以促进燃料混合，所述第一插塞还限定第二开口，所述第二开口具有相对于第一平面在不同于该第一角度的第二角度处定向的中心线。
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