CN102345869A - 具有进气罩的燃料喷嘴 - Google Patents

具有进气罩的燃料喷嘴 Download PDF

Info

Publication number
CN102345869A
CN102345869A CN2011102142516A CN201110214251A CN102345869A CN 102345869 A CN102345869 A CN 102345869A CN 2011102142516 A CN2011102142516 A CN 2011102142516A CN 201110214251 A CN201110214251 A CN 201110214251A CN 102345869 A CN102345869 A CN 102345869A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel nozzle
air
shell
fuel
induction port
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011102142516A
Other languages
English (en)
Inventor
N.G.帕萨尼亚
G.博亚德曼
D.沙马
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN102345869A publication Critical patent/CN102345869A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F23C7/004—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion using vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07001—Air swirling vanes incorporating fuel injectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

Abstract

本发明涉及具有进气罩的燃料喷嘴。一种用于涡轮发动机的燃料喷嘴包括容许来自燃料喷嘴的外部的空气流在沿着燃料喷嘴的长度的位置处进入燃料喷嘴的内部的进气罩。在进气罩中的多个进气孔口可布置成使被接纳到燃料喷嘴的内部中的空气在燃料喷嘴的内部的周围以旋转的方式旋动。如果燃料喷嘴还包括位于进气罩的上游的、也导致在燃料喷嘴内的空气在燃料喷嘴的内部的周围以旋转的方式旋动的旋流叶片，则进气罩的进气孔口优选使通过进气罩接纳的空气沿与旋流叶片所引起的旋动相反的旋转方向旋动。这有助于更好地混合在喷嘴内的空气和燃料。

Description

具有进气罩的燃料喷嘴
技术领域
本发明涉及具有进气罩的燃料喷嘴。
背景技术
在动力发生工业中使用的涡轮发动机典型地使用在涡轮的压缩机区段的外部的周围布置成同心环的多个燃烧器。在各个燃烧器内，多个燃料喷嘴将燃料输送到压缩空气流中。空气-燃料混合物然后在燃烧器中被点燃，并且热的燃烧气体被引导到发动机的涡轮区段。
在许多燃料喷嘴中，压缩空气沿着喷嘴主体的内部向下移动，并且燃料在空气处于喷嘴的内部时被添加到空气中。一些燃料喷嘴还包括布置在喷嘴主体的内部的旋流叶片。旋流叶片使沿着燃料喷嘴的内部的长度向下传送的空气在喷嘴的内部的周围以旋转的方式旋动。此旋动运动有助于混合燃料和空气，并且此混合或预混合有助于防止不合乎需要的燃烧副产物(例如NOX)的产生。
发明内容
在第一方面，本发明可体现在一种用于涡轮发动机的燃烧器的燃料喷嘴中，其包括外壳，以及沿着外壳的长度位于中间点处的进气罩。进气罩包括允许沿着外壳的外部传送的空气进入外壳的内部的多个进气孔口。
在另一方面，本发明可体现在一种用于涡轮发动机的燃烧器的燃料喷嘴中，其包括外壳、大致位于外壳的中心处的内部燃料通路，以及位于在内部燃料通路的外表面和外壳的内表面之间的环形空间中的多个旋流叶片。旋流叶片使沿着环形空间向下传送的空气在环形空间的周围沿第一旋转方向旋动。燃料喷嘴还包括沿着外壳的长度位于中间点处的进气罩，其中，进气罩包括允许沿着外壳的外部传送的空气在旋流叶片的下游的位置处进入环形空间的多个进气孔口。
附图说明
图1是燃料喷嘴的一部分的纵截面图；
图2是在图1中示出的燃料喷嘴的横截面图；
图3是在图1中示出的燃料喷嘴的一部分的局部截面图；
图4是示出了用于燃料喷嘴的进气罩插件的截面图。
部件列表：
100燃料喷嘴
102外壳
102a上游端
102b下游端
104内部燃料通路
106中心燃料通路
110旋流叶片
112 燃料输送孔口
113环形空间
120进气罩
121内侧
122进气孔口
124环形通路
125下游端
126/129湍流诱生凸起
127外壁
127外部壁
130环形空间
130纵向轴线
132参考标号
132/135线。
具体实施方式
图1描绘了可在涡轮发动机的燃烧器中使用的典型的燃料喷嘴的下游部分。这种燃料喷嘴可包括位于在图1中描绘的元件的上游的额外的结构。
燃料喷嘴包括外壳102和内部燃料通路104。燃料喷嘴还包括沿着内部燃料通路104的中心向下延伸的中心燃料通路106。环形空间113形成于内部燃料通路104的外表面和外壳102的内表面之间。压缩空气将通过此环形空间113向下流动，并且在离开喷嘴之前与燃料混合。
多个旋流叶片110在环形空间113内沿径向从内部燃料通路的外表面延伸到邻近外壳102的内表面的位置处。旋流叶片的上游端平行于燃料喷嘴的纵向轴线而延伸。但是，旋流叶片的下游端弯曲，以使沿着环形空间向下流动的空气在环形空间113的周围以旋转的方式旋动。
还在图2中示出的横截面图中描绘了旋流叶片110。图2更好地示出了旋流叶片110的下游端如何弯曲而在沿着喷嘴的长度向下流动的空气中引起旋动运动。
多个燃料输送孔口112可形成于旋流叶片110中。燃料将通过燃料输送孔口112喷到沿着燃料喷嘴100的外壳102内的环形空间113向下传送的空气流中。另外或备选地，燃料可通过不同的结构输送到空气流中。由旋流叶片110的弯曲的端部引起的旋动运动有助于混合空气和燃料(在其沿着燃料喷嘴的长度向下运动时)。
燃料喷嘴还包括进气罩120，进气罩120包括位于进气罩120的上游侧上的多个进气孔口122。沿着外壳102的外部向下传送的空气将进入进气孔口122，并且空气然后被接收在进气罩120内的环形通路124中。空气然后将通过环形通路124被引导到位于旋流叶片110的下游的环形空间130中。
通过进气孔口122和环形通路124进入喷嘴的内部的环形空间130的空气然后将与在旋流叶片110的下游的环形空间130的周围旋动的燃料-空气混合物混合。燃料-空气混合物然后将行进到燃料喷嘴的下游端125，燃料-空气混合物将在该处离开燃料喷嘴。离开燃料喷嘴的燃料-空气混合物然后在涡轮发动机的燃烧器内被点燃。
在图3中示出了在燃料喷嘴上的进气罩的一部分的放大截面图。在进气罩的一些实施例中，进气孔口122相对于燃料喷嘴的纵向轴线以一定角延伸。因此，传送通过进气孔口122的空气将以一定角进入环形空间124，这使在环形通路124内的空气在内部的周围以旋转的方式旋动。此旋动的空气流然后将进入在旋流叶片的下游的环形空间130，同时其仍然以旋转的方式旋动。
在图3中，进气孔口122中的一个的纵向轴线用参考标号130来标示。平行于燃料喷嘴的中心纵向轴线的线用参考标号132来标示。纵向轴线130和平行于燃料喷嘴的纵向轴线的线132两者均位于与刚好在进气孔口122之上的位置处和进气罩120的外圆柱表面相切的平面相平行的平面中。如在图3中示出的那样，角θ2形成于进气孔口122的纵向轴线130和平行于燃料喷嘴的纵向轴线的线132之间。
角θ2相对小，则进入环形通路124的空气将仅旋动小的量。当角θ2变得更大时，将导致进入环形通路124的空气在环形通路124的周围以更大的旋转速度旋动。
图3还示出了环形通路124的壁相对于燃料喷嘴的纵向轴线向内成角度。如在图3中所示，环形通路124的外壁127的内表面相对于平行于燃料喷嘴的中心纵向轴线的线135形成角θ1。因此，传送通过环形通路124的空气被向下引导到位于旋流叶片110的下游的环形空间130中。角θ1提供的微小的会聚会增加燃料-空气混合物的轴向性，这有助于避免刚好在旋流叶片110的下游的关于拢焰的问题。
通过进气罩进入燃料喷嘴的空气在燃料喷嘴的内部的周围沿与已经传送经过旋流叶片110的空气的旋动方向相反的旋转方向旋动是合乎需要的。使通过进气罩进入燃料喷嘴的空气流沿与已经在燃料喷嘴的内部的周围旋动的空气-燃料混合物相反的旋转方向旋动，有助于导致在喷嘴内的空气和燃料有更好的混合。而且空气和燃料的更好的混合会导致不合乎需要的燃烧副产物(例如NOX)的减少。
如上面所提到的那样，图2描绘了从燃料喷嘴的上游端看到的燃料喷嘴的横截面图。因此，沿着燃料喷嘴的长度向下传送的空气将传送到在图2中示出的页面的平面中。由于旋流叶片110弯曲的方式的原因，传送穿过旋流叶片110的空气将沿逆时针方向(从燃料喷嘴的上游端看)旋动。
因此，进气罩120的进气孔口122导致通过进气罩120进入的空气沿为顺时针方向(从燃料喷嘴的上游端看)的旋转方向旋动是合乎需要的。使通过进气罩进入燃料喷嘴的空气沿与由旋流叶片110引起的旋动方向相反的顺时针方向旋动，有助于更好地混合在燃料喷嘴内的燃料和空气。而且，在两个空气流之间的纵向速度差会在两个空气流之间产生剪流层，这也会增强空气和燃料的混合。
在一些实施例中，进气罩可构造成插入燃料喷嘴的长度的插件。图4示出了这种实施例。如在图4中所示，进气罩120实际上是插入燃料喷嘴的上游端102a和燃料喷嘴的下游端102b之间的插件。
如在图4中所示，多个进气孔口122容许沿着燃料喷嘴的上游端102a的外部向下传送的空气进入环形通路124中。进气孔122相对于燃料喷嘴的纵向轴线成角度。因此，进入环形通路124的空气往往会在进气罩的内部的周围以旋转的方式旋动。
在一些实施例中，还可将多个湍流诱生凸起126定位在环形通路124的表面上。一些湍流诱生凸起126可位于环形通路124的内侧121的表面上。还可将湍流诱生凸起129定位在环形通路124的外部壁127的表面上。湍流诱生凸起引起的湍流将进一步帮助混合在喷嘴内的空气和燃料。
在一些实施例中，湍流诱生凸起将在环形通路124的壁中的一个或两者的周围布置成同心环。在其它实施例中，湍流诱生凸起可以其它类型的型式定位在环形通路的壁上。湍流诱生凸起还可以有助于保持传送通过环形通路124的空气的旋动运动的型式定位。而且，湍流诱生凸起还可具有有助于保持传送通过环形通路124的空气的旋动运动的形状。
提供进气孔口122还可对燃烧器动态特性有有益的作用。在燃烧器的首端内的空间可用作吸收容积。通过选择性地改变进气孔口122的数量、位置和孔口大小，人们可使所选择的不合乎需要的振动频率被吸收。改变进气孔口122的数量、位置和孔口大小允许人们以某些具体的频率为对象来吸收。
虽然已经结合目前被看作是最实用和优选的实施例的内容来描述本发明，但是将理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (10)

1.  一种用于涡轮发动机的燃烧器的燃料喷嘴，包括：
外壳；
沿着所述外壳的长度位于中间点处的进气罩，其中，所述进气罩包括允许沿着所述外壳的外部传送的空气进入所述外壳的内部的多个进气孔口。
2. 根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于，多个旋流叶片位于所述外壳的内部，并且其中，所述旋流叶片使沿着所述外壳的所述内部向下传送的空气在所述外壳的所述内部的周围沿第一旋转方向旋动。
3. 根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述进气孔口使通过所述进气孔口进入所述外壳的所述内部的空气在所述外壳的所述内部的周围旋动。
4. 根据权利要求2所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述进气孔口使通过所述进气孔口进入所述外壳的所述内部的空气在所述外壳的所述内部的周围沿第二旋转方向旋动，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反。
5. 根据权利要求4所述的燃料喷嘴，其特征在于，在紧邻所述进气孔口的位置处大致与所述进气罩的外圆柱表面相切的平面内，各个进气孔口的纵向轴线相对于所述燃料喷嘴的纵向轴线以一定角延伸。
6. 根据权利要求5所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述角介于10°和60°之间。
7. 根据权利要求5所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述角为约45°。
8. 根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述进气孔口使通过所述进气孔口进入所述外壳的所述内部的空气在所述外壳的所述内部的周围沿旋转方向旋动。
9. 根据权利要求8所述的燃料喷嘴，其特征在于，在紧邻所述进气孔口的位置处大致与所述进气罩的外圆柱表面相切的平面内，各个进气孔口的纵向轴线相对于所述燃料喷嘴的纵向轴线以一定角延伸。
10. 根据权利要求9所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述角介于10°和60°之间。
CN2011102142516A 2010-07-29 2011-07-29 具有进气罩的燃料喷嘴 Pending CN102345869A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/845986 2010-07-29
US12/845,986 US20120023951A1 (en) 2010-07-29 2010-07-29 Fuel nozzle with air admission shroud

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102345869A true CN102345869A (zh) 2012-02-08

Family

ID=45471218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011102142516A Pending CN102345869A (zh) 2010-07-29 2011-07-29 具有进气罩的燃料喷嘴

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20120023951A1 (zh)
JP (1) JP2012032143A (zh)
CN (1) CN102345869A (zh)
CH (1) CH703514A2 (zh)
DE (1) DE102011051957A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114636168A (zh) * 2022-03-15 2022-06-17 西北工业大学 一种含湍流发生结构的新型空气旋流器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8418469B2 (en) * 2010-09-27 2013-04-16 General Electric Company Fuel nozzle assembly for gas turbine system
US9759426B2 (en) * 2014-07-31 2017-09-12 General Electric Company Combustor nozzles in gas turbine engines
PT110115B (pt) * 2017-05-31 2024-09-11 Bosch Termotecnologia S A Dispositivo de mistura.
CN112963863A (zh) * 2021-04-07 2021-06-15 西北工业大学 内置双油路及气路的新型整流支板结构
CN117046339B (zh) * 2023-10-13 2023-12-15 山西和运能源服务有限公司 煤矿高低负压瓦斯智能混合利用装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4584834A (en) * 1982-07-06 1986-04-29 General Electric Company Gas turbine engine carburetor
CN1076013A (zh) * 1991-12-30 1993-09-08 通用电气公司 火焰稳定扩张型中心体杯套
US5274995A (en) * 1992-04-27 1994-01-04 General Electric Company Apparatus and method for atomizing water in a combustor dome assembly
US5592819A (en) * 1994-03-10 1997-01-14 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation S.N.E.C.M.A. Pre-mixing injection system for a turbojet engine
US20010023590A1 (en) * 1997-09-10 2001-09-27 Shigemi Mandai Three-dimensional swirler in a gas turbine combustor
US20030089112A1 (en) * 2000-09-29 2003-05-15 General Electric Company Multiple injector combustor
US20060174625A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Siemens Westinghouse Power Corp. Can-annular turbine combustors comprising swirler assembly and base plate arrangements, and combinations

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5675971A (en) * 1996-01-02 1997-10-14 General Electric Company Dual fuel mixer for gas turbine combustor
US7000403B2 (en) * 2004-03-12 2006-02-21 Power Systems Mfg., Llc Primary fuel nozzle having dual fuel capability
FR2911667B1 (fr) * 2007-01-23 2009-10-02 Snecma Sa Systeme d'injection de carburant a double injecteur.
FR2925145B1 (fr) * 2007-12-14 2010-01-15 Snecma Chambre de combustion de turbomachine
US8365535B2 (en) * 2009-02-09 2013-02-05 General Electric Company Fuel nozzle with multiple fuel passages within a radial swirler

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4584834A (en) * 1982-07-06 1986-04-29 General Electric Company Gas turbine engine carburetor
CN1076013A (zh) * 1991-12-30 1993-09-08 通用电气公司 火焰稳定扩张型中心体杯套
US5274995A (en) * 1992-04-27 1994-01-04 General Electric Company Apparatus and method for atomizing water in a combustor dome assembly
US5592819A (en) * 1994-03-10 1997-01-14 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation S.N.E.C.M.A. Pre-mixing injection system for a turbojet engine
US20010023590A1 (en) * 1997-09-10 2001-09-27 Shigemi Mandai Three-dimensional swirler in a gas turbine combustor
US6502399B2 (en) * 1997-09-10 2003-01-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Three-dimensional swirler in a gas turbine combustor
US20030089112A1 (en) * 2000-09-29 2003-05-15 General Electric Company Multiple injector combustor
US20060174625A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Siemens Westinghouse Power Corp. Can-annular turbine combustors comprising swirler assembly and base plate arrangements, and combinations

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114636168A (zh) * 2022-03-15 2022-06-17 西北工业大学 一种含湍流发生结构的新型空气旋流器

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012032143A (ja) 2012-02-16
CH703514A2 (de) 2012-01-31
US20120023951A1 (en) 2012-02-02
DE102011051957A1 (de) 2012-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103080653B (zh) 燃气涡轮燃烧器及燃气涡轮
US8646277B2 (en) Combustor liner for a turbine engine with venturi and air deflector
CN102345869A (zh) 具有进气罩的燃料喷嘴
EP2660520B1 (en) Fuel/air premixing system for turbine engine
US8646276B2 (en) Combustor assembly for a turbine engine with enhanced cooling
JP5947515B2 (ja) 渦発生装置を有する混合管要素を備えたターボ機械
JP4902208B2 (ja) 燃焼器用ベンチュリ
CN103210257B (zh) 喷嘴及燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮
RU2632073C2 (ru) Узел впрыска топлива и установка, содержащая узел впрыска топлива
JP6995696B2 (ja) 燃料噴射装置及びガスタービン
JP6196868B2 (ja) 燃料ノズルとその組立方法
JP6086860B2 (ja) ノズル、燃焼器、及びガスタービン
US20120031098A1 (en) Fuel nozzle with central body cooling system
US9194587B2 (en) Gas turbine combustion chamber
CN101668989B (zh) 旋流器
JP6193551B2 (ja) ターボファンエンジンミキサ組立体
JP5998041B2 (ja) ターボ機械構成要素の流れスリーブ
JP2013148341A (ja) 燃料ノズル
CN102563649A (zh) 关于燃气涡轮发动机中的燃烧器冷却和操作的系统与装置
EP1952061B1 (en) An annular burner assembly
KR101898403B1 (ko) 연소기, 가스 터빈
JP5821545B2 (ja) バーナ及び燃焼器
JP2001153362A (ja) ガスタービン燃焼器
JP2010281516A (ja) ガスタービン燃焼器

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: 20120208