CN102251858A - 延迟贫喷射喷射器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及延迟贫喷射喷射器。具体而言,提供了一种燃料喷射器(10),其包括外部本体(30);会聚管状本体(40),其包括会聚区段(401),在其中限定会聚环形通道(50),且设置在外部本体(30)内以在外部本体(30)的内表面与会聚管状本体(40)的外表面之间限定外部环形通道(60),这些环形通道(50,60)分别在其相应的入口处接收流体(70),以便引导流体朝其相应的出口流动;以及燃料管线(100),其用以相对于会聚管状本体(40)的圆周曲线沿大致相切的方向,至少穿过会聚管状本体(40)在会聚区段(401)处将燃料(101)输送至会聚环形通道(50)。
Description
技术领域
本文所公开的主题涉及一种具有预混喷射器的燃烧器。
背景技术
在涡轮发动机且尤其是燃气涡轮发动机中,诸如气体和压缩空气的燃料供给至燃烧器,在其中发生燃烧。由这种燃烧所产生的高温流体然后引导穿过过渡件且进入涡轮中以便产生功率和/或发电。通常,压缩空气从压缩机进给至燃烧器,并向上游朝向在其中与其它燃料相混合的头端传送。
当燃料/空气混合物燃烧时,产生诸如一氧化二氮(NOx)的一些污染物。由于通常并不希望产生NOx,故近来已尝试减少NOx的产生和排放。在一些情况下,这些尝试集中于促进空气和燃料更为完全地混合。在这些和/或其它情况下,还可采用延迟贫喷射(late leaninjection,LLI)。
LLI的目的在于通过减少燃料和空气在燃烧器内的停留时间来减少NOx的形成。这通过将一部分燃料和空气在主燃烧区下游的轴向位置处喷射到燃烧器中来实现。这样,LLI燃料和空气进行燃烧,但不会如它们以其它方式那样远地传送穿过燃烧器。因此,只要发生燃料和空气的充分混合,则LLI燃料和空气通常便不会形成如以其它方式产生的那样多的NOx。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种燃料喷射器,该燃料喷射器包括外部本体;会聚管状本体,其包括会聚区段,在其中限定会聚环形通道,且设置在外部本体内以在外部本体的内表面与会聚管状本体的外表面之间限定外部环形通道,这些环形通道分别在其相应的入口处接收流体,以便引导流体朝其相应的出口流动;以及燃料管线(line),其用以相对于会聚管状本体的圆周曲线(曲率,curvature)沿大致相切的方向至少穿过会聚管状本体在会聚区段处将流体输送至会聚环形通道。
根据本发明的另一方面,提供了一种燃料喷射器,该燃料喷射器包括外部本体;具有类似于或长于外部本体的长度的会聚管状本体,该会聚管状本体包括会聚区段,在其中限定会聚环形通道,且设置在外部本体内以在外部本体的内表面与会聚管状本体的外表面之间限定外部环形通道,这些环形通道分别在其相应的入口处接收流体,以便引导流体朝其相应的出口流动;以及燃料管线,其用以相对于会聚管状本体的圆周曲线沿大致相切的方向至少穿过会聚管状本体在会聚区段处将燃料输送至会聚环形通道。
根据本发明的又一方面,提供了一种延迟贫喷射(LLI)燃烧器,该延迟贫喷射燃烧器包括限定通道的衬套,主流从上游区段沿该通道行进,产生主流的燃烧发生在该上游区段;以及联接到上游区段下游的衬套上的燃料喷射器。该燃料喷射器包括外部本体;会聚管状本体,其包括会聚区段,在其中限定会聚环形通道,且设置在外部本体内以在外部本体的内表面与会聚管状本体的外表面之间限定外部环形通道,这些环形通道分别在其相应的入口处接收流体,以便引导流体朝其相应的出口流动,这些出口分别设置在衬套内;以及燃料管线,其用以相对于会聚管状本体的圆周曲线沿大致相切的方向至少穿过会聚管状本体在会聚区段处将流体输送至会聚环形通道。
通过结合附图的如下描述,这些及其它优点和特征将变得更为明显。
附图说明
在权利要求中具体地指出且明确地主张了视作为本发明的主题。通过结合附图的如下详细描述,本发明的前述及其它特征和优点将变得明显,在附图中:
图1为燃料喷射器的透视图;
图2为根据另一实施例的燃料喷射器的透视图;以及
图3为沿图1或图2的燃料喷射器的轴线的视图。
本详细说明通过举例的方式,参照附图阐述了本发明的实施例以及优点和特征。
零件清单
10燃料喷射器
20燃烧器衬层
21内部
25上游区段
30外部本体
31内部环形表面
32外部环形表面
40会聚管状本体
41内部环形表面
42外部环形表面
50会聚环形通道
60外部环形通道
70流体
81,80入口
91,90出口
100燃料管线
101燃料
102末端
110,111,112单独的燃料管线
401会聚区段
具体实施方式
参照图1至图3,为了提高燃烧器内或更具体而言是在延迟贫喷射(LLI)燃烧器内燃料与空气混合的程度,提供了一种燃料喷射器10,其流体地联接到燃烧器衬层20上。燃烧器衬层20形成为限定内部21,主流体流从上游区段25沿内部21行进,在LLI燃烧器的情况下,上游区段25可为燃烧区。
燃料喷射器10包括具有内部环形表面31和外部环形表面32的外部本体30、具有内部环形表面41和外部环形表面42的会聚管状本体40,以及燃料管线100。会聚管状本体40包括会聚区段401,该会聚区段401具有从其第一端至其第二端减小的截面面积,且其形成为在其中限定会聚环形通道50。会聚管状本体40设置在外部本体30内,且因此,会聚管状本体40和外部本体30共同地在外部本体30的内表面31与会聚管状本体40的外表面42之间限定外部环形通道60。
会聚环形通道50和外部环形通道60两者都在其相应的入口81和80处接收流体70,如从压缩机获取的压缩空气,以便引导该流体70朝其相应的出口91和90流动。入口81和80可彼此大致共面,或以其它方式相对于穿过燃烧器衬套20的主流设置在大致类似的径向位置处。
外部环形通道60的出口90穿透燃烧器衬套20至进入主流中的预定深度。会聚环形通道50的出口91穿透燃烧器衬套20至至少上述出口90的进入主流中的预定深度。在一些情况下,出口91甚至穿过燃烧器衬套20进一步延伸进入主流中。即是说,会聚管状本体40可具有长度L1,该长度L1类似于或长于外部环形本体30的长度L2。
燃料管线100将燃料101如天然气、合成气体和油中的一种或多种,至少穿过会聚管状本体40在会聚区段401处输送至会聚环形通道50。燃料101沿如图3中所示的相对于会聚管状本体40的圆周曲线大致相切的方向输送。通过沿大致相切的方向输送,燃料101和流体70彼此相混合。这种混合至少部分地是由于燃料101与流体70之间所产生的剪切力而引起,这导致燃料101和流体70在会聚环形通道50内的气旋流动(或旋流)。该气旋流动的压力通过会聚管状本体40的会聚而得到保持。
在会聚环形通道50长于外部环形通道60的情况下,与从外部环形通道60在相对较高的径向位置处喷射流体70相比,流体70和燃料101的混合物可在燃烧器衬套20的相对较低的径向位置处喷射到主流中。因此,从外部环形通道60喷射的流体70可用作介于流体70/燃料101混合物与燃料喷射器10下游的燃烧器衬套20的内表面之间的阻隔层。该阻隔层可保护燃烧器衬套20的内表面免受高温流体,且在一些情况下可向下游延伸到设置成与燃烧器衬套20成流体连通的过渡件(TP)中。
燃料管线100的末端102可与会聚管状本体40的内表面41共面,使得内表面41即使在末端102处也大致平滑。
大致相切的方向可相对于穿过会聚环形通道50和外部环形通道60的流体流的主方向横向地定向。在一些实施例中,大致相切的方向定向为相对于穿过会聚环形通道50和外部环形通道60的流体流的主方向大致垂直。在其它实施例中,燃料管线100可定向为使得燃料101相对于穿过会聚环形通道50和外部环形通道60的流体流的主方向倾斜或斜向地进入会聚环形通道50。
燃料管线100可由从外部本体30的外部延伸穿过外部环形通道60并穿过会聚管状本体40的管路形成,且可包括多条单独的燃料管线110,111和112。这些单独燃料管线的数目可为两条、三条或更多,其中各条均以恒定或不规则的间距隔开。单独的燃料管线110,111和112相对于彼此横向地定向,且可为共面或交错的。单独的燃料管线110,111和1112还可为大致直的,且与燃料输送至会聚环形通道50的方向大体一致。
尽管仅结合了有限数量的实施例来详细描述本发明,但应当容易理解,本发明并不限于这些公开的实施例。确切而言,本发明可进行修改,以结合任意数目的此前并未描述但与本发明的精神和范围相匹配的变型、备选方案、替换方案或等效布置。此外,尽管已经描述了本发明的多种实施例,但应当理解,本发明的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此,本发明不应视作为由以上描述限制,而是仅由所附权利要求的范围来限制。
Claims (10)
1.一种燃料喷射器(10),包括:
外部本体(30);
会聚管状本体(40),其包括会聚区段(401),在其中限定会聚环形通道(50),且设置在所述外部本体(30)内以在所述外部本体(30)的内表面与所述会聚管状本体(40)的外表面之间限定外部环形通道(60),所述环形通道(50,60)分别在其相应的入口处接收流体(70),以便引导流体朝其相应的出口流动;以及
燃料管线(100),其用以相对于所述会聚管状本体(40)的圆周曲线沿大致相切的方向,至少穿过所述会聚管状本体(40)在所述会聚区段(401)处将燃料(101)输送至所述会聚环形通道(50)。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述流体(70)包括压缩空气。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述燃料(101)包括天然气、合成气体以及油中的至少一种或多种。
4.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述燃料(101)和所述流体(70)在所述会聚环形通道(50)内形成气旋式流动混合物。
5.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述燃料管线(100)的末端(102)与所述会聚管状本体(40)的内表面(41)共面。
6.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述大致相切的方向相对于穿过所述环形通道(50,60)的流体流的主方向横向地定向。
7.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述大致相切的方向定向为相对于穿过所述环形通道(50,60)的流体流的主方向大致垂直。
8.根据权利要求1所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述燃料管线(100)包括多条单独的燃料管线(110,111,112)。
9.根据权利要求8所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述多条单独的燃料管线中的各条均以大致恒定的间距彼此隔开。
10.根据权利要求8所述的燃料喷射器(10),其特征在于,所述多条单独的燃料管线中的各条均相对于彼此横向地定向。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20111123 |