CN103090417B - 过渡件后架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种过渡件后架。所述过渡件后架包括：歧管，所述歧管具有容纳燃料并且形成设定燃料喷射孔的内部，所述燃料喷射孔经配置以使容纳的燃料从歧管内部朝流经所述歧管的燃烧产物的主流喷射。所述歧管包括具有向内表面的主体，所述向内表面面向所述燃烧产物的所述主流，并且所述燃料喷射孔沿所述向内表面设定。

Description

过渡件后架
技术领域
本发明涉及过渡件后架，确切地说，涉及一种涡轮机的过渡件后架，该过渡件后架以相对低的停留时间提供周向直接燃料喷射。
背景技术
燃气涡轮发动机等涡轮机一般包括对进气进行压缩的压缩机、流体连接到压缩机部分并且设置在其下游的燃烧室，以及涡轮。燃烧室具有内部，压缩气体与燃料一起在该内部中进行燃烧，并且该燃烧室包括形成为设有内部的过渡件，燃烧产物的主流穿过该过渡件的内部流向涡轮。涡轮机流体连接到燃烧室，该燃烧室位于过渡件下游，从而配置成容纳来自过渡件的内部的主流。当主流流经涡轮时，主流的能量转化成用于产生电能和/或电力的机械能。主流最终从涡轮中排出，并且部分排放到大气中。
由于压缩气体和燃料的燃烧，因此一些排放物包括污染物，例如，氮氧化物（NOX）。近来，人们已针对减少污染物的排放量做出各种努力。例如，已证实，将燃料延迟贫喷射（LLI）到燃烧室和/或过渡件中可以减少NOX的排放量。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种过渡件后架，所述过渡件后架包括歧管，所述歧管具有容纳燃料并且形成为设有燃料喷射孔的内部，所述燃料喷射孔经配置以使容纳的燃料从歧管内部朝流经所述歧管的燃烧产物的主流进行喷射。所述歧管包括具有向内表面的主体，所述向内表面面向所述燃烧产物的所述主流，并且所述燃料喷射孔沿所述向内表面设定。
根据本发明的另一方面，提供一种涡轮机，所述涡轮机包括：燃烧室部分，所述燃烧室部分具有进行燃烧的燃烧区域，并且包括设有燃烧产物的主流所流经的内部的过渡件主体；涡轮部分，所述主流从所述过渡件主体的所述内部流入所述涡轮部分；以及过渡件后架，所述过渡件后架插在所述过渡件主体的后端与所述涡轮部分之间，并且经配置以使燃料朝所述主流喷射。
根据本发明的又一方面，提供一种涡轮机，所述涡轮机包括：燃烧室部分，其具有进行燃烧的燃烧区域，所述燃烧室部分包括具有主体的过渡件，所述主体设有燃烧产物作为主流所流经的内部；涡轮部分，所述主流从所述过渡件主体的所述内部流入所述涡轮部分；以及过渡件后架，其插在所述过渡件主体与所述涡轮部分之间，所述过渡件后架包括歧管，所述歧管具有容纳燃料的内部。所述歧管形成为设有燃料喷射孔，所述燃料喷射孔经配置以使所述燃料从歧管内部朝所述主流喷射。
通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。
附图说明
所附权利要求书特别指出并明确要求本发明的权利。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：
图1是涡轮机的示意图；
图2是过渡件后架的透视图；
图3是图2所示过渡件后架的一部分的放大透视图；
图4是根据进一步实施例的过渡件后架的透视图；以及
图5是图4所示过渡件后架的一部分的放大透视图。
具体实施方式通过参考附图以实例方式介绍本发明的各实施例以及优点和特征。
元件符号列表：
参考标号 部件 参考标号 部件
10 涡轮机 11 压缩机部分
12 燃烧室部分 121 预混合区
122 燃烧区域 13 涡轮部分
14 过渡件主体 144 内部
20 过渡件后架 21 歧管
211 歧管内部 212 连接器
22 燃料喷射孔 30 主体
301，302 侧壁 303，304 径向壁
31 向内表面 40 前部延伸法兰
50 后部延伸法兰 60 支撑支柱
70 喷射器头部 71 额外歧管
711 额外歧管内部 80 空气喷射孔
81 向内表面 90 头部燃料喷射孔
具体实施方式
参阅图1，提供一种涡轮机10，例如，燃气涡轮发动机。涡轮机10包括对进气进行压缩的压缩机部分11、流体连接到压缩机部分11并且设置在其下游的燃烧室部分12，以及涡轮部分13。燃烧室部分12具有：预混合区121，在该预混合区中，由压缩机部分11进行压缩的气体与燃料混合以形成燃料/空气混合物；以及燃烧区域122，在该燃烧区域中，燃料/空气混合物进行燃烧。燃烧室部分12还包括形成为设有内部144的过渡件主体14，燃烧产物的主流穿过该过渡件主体流向涡轮部分13。涡轮部分13在一个位置处流体连接到燃烧室部分12，以使涡轮部分13设置在过渡件主体14下游。由此，涡轮部分13配置成容纳来自过渡件主体14的内部144的主流。
涡轮机10进一步包括过渡件后架20，该过渡件后架可以通过铸造工艺或者其他加工方式形成。过渡件后架20设置在过渡件主体14的后端，并且流体插入过渡件主体14的多个上游部分与涡轮部分13之间。根据各个实施例，过渡件后架20经配置以使燃料朝主流喷射，这样，喷射的燃料在燃烧室部分12中具有1到3微秒或者2微秒或2微秒以下的停留时间。燃料通过根据已知结构和配置的单独燃料回路和歧管供应到过渡件后架20。
参阅图2和图3，过渡件后架20包括具有歧管内部211的歧管21。歧管内部211容纳将要朝穿过燃烧室部分12的主流喷射的燃料。歧管21形成为设有燃料喷射孔22，该燃料喷射孔经配置以使来自歧管内部211的燃料朝主流喷射。歧管21包括通常具有四侧的主体30，该主体具有沿面向主流的所有四侧延伸的向内表面31。至少在四侧中的一个或多个侧上沿向内表面设定燃料喷射孔22。
根据各个实施例，涡轮机10具有筒环形（can-annular）配置。在此情况下，例如，主体30可以具有曲线梯形形状，如图2（或图4）中所示。该示例性曲线梯形形状的特征在于，侧壁301、302彼此相对并且大体平直。内部径向壁和外部径向壁303、304在侧壁301、302之间延伸，并且类似地彼此相对。内部径向壁和外部径向壁303、304具有与筒环形配置的整体径向曲率对应的曲率。
过渡件后架20进一步包括在相反轴向上从主体30延伸的前部延伸法兰40与后部延伸法兰50中的至少一者以及支撑支柱60。前部延伸法兰40经配置以使主体30与过渡件主体14的多个上游部分流体连接。类似地，后部延伸法兰50经配置以使主体30与涡轮部分13流体连接。在主体30流体连接到过渡件主体14的多个上游部分以及涡轮部分13的情况下，燃烧产物的主流可以从燃烧室部分12平稳地流向涡轮部分13。支撑支柱60均连接到主体30，并且经配置以相对于过渡件主体14和涡轮部分13支撑性地定位过渡件后架20。
参阅图4和5，过渡件后架20可以包括至少一个或多个喷射器头部70。每个喷射器头部70可以包括具有额外歧管内部711的额外歧管71，该额外歧管内部通过连接器212流体连接到歧管内部211，以便可向每个额外歧管71提供来自歧管内部211的燃料。每个喷射器头部70的额外歧管71形成为设有具有向内表面81的空气喷射孔80以及头部燃料喷射孔90。例如，空气喷射孔80经配置以使压缩机排出（CDC）空气能够输送到来自过渡件主体14的外部的主流。头部燃料喷射孔90设置成围绕空气喷射孔80的向内表面81排列，并且经配置以将燃料从额外歧管内部711喷射到头部燃料喷射孔90。
当示例性CDC空气流经空气喷射孔80时，空气流从额外歧管内部711夹带（entrain）燃料流以使其穿过头部燃料喷射孔90，并且可以增加燃料喷射穿过头部燃料喷射孔90的效率。
如图4和5所示，并且根据各个实施例，两个喷射器头部70可以设在主体30的外部径向壁304处，而一个喷射器头部70可以设在主体30的内部径向壁303处。但应了解，此配置仅为示例性，实际可以设有更多或更少的喷射器头部70。此外，喷射器头部70可以设在后部延伸法兰50上或前部延伸法兰40上。
根据本说明书中描述的各个实施例，喷射到主流中的燃料可以包括针对轴向分级燃料喷射系统和/或延迟贫喷射（LLI）系统选择的燃料类型。已证实，当LLI燃料在燃烧系统中具有给定停留时间（即5微秒的停留时间）时，此类LLI系统在减少氮氧化物（NOX）的排放量方面较为有益。在燃料由过渡件后架20喷射到主流中时，如本说明书所述，燃料的停留时间可以减少到约1到3微秒的范围内。
尽管仅结合有限数量的实施例来详细描述本发明，但应易于理解，本发明并不限于所披露的此类实施例。相反，本发明可经修改以涵盖所有之前并未介绍、但与本发明的精神和范围相符合的任意数目的变化、更改、替换或等效布置。此外，尽管已描述本发明的各个实施例，但应理解，本发明的各方面可仅包括所述实施例中的一些实施例。因此，本发明不应视为受前述说明限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (11)

1.一种过渡件后架，包括：
歧管，所述歧管具有容纳燃料并且形成设定燃料喷射孔的内部，所述燃料喷射孔经配置以使容纳的燃料从歧管内部朝流经所述歧管的燃烧产物的主流喷射，
所述歧管包括具有向内表面的主体，所述向内表面面向所述燃烧产物的所述主流，并且所述燃料喷射孔沿所述向内表面设定；
其中所述歧管包括：喷射器头部，所述喷射器头部流体连接到所述歧管内部；空气喷射孔；以及头部燃料喷射孔，所述头部燃料喷射孔围绕所述空气喷射孔的向内表面排列。
2.根据权利要求1所述的过渡件后架，其中所述主体具有曲线梯形形状。
3.根据权利要求1所述的过渡件后架，进一步包括在相反轴向上从所述主体延伸的前部法兰和后部法兰。
4.根据权利要求1所述的过渡件后架，进一步包括支撑支柱，所述支撑支柱连接到所述主体以支撑性地定位所述过渡件后架。
5.一种涡轮机，包括：
燃烧室部分，所述燃烧室部分具有用于燃烧的燃烧区域，并且包括设定燃烧产物的主流所流经的内部的过渡件主体；
涡轮部分，所述主流从所述过渡件主体的所述内部流入所述涡轮部分；以及
过渡件后架，所述过渡件后架插在所述过渡件主体的后端与所述涡轮部分之间，并且过渡件后架经配置以使燃料朝所述主流喷射；
其中，所述过渡件后架包括设定容纳燃料的内部的歧管，所述歧管包括：喷射器头部，所述喷射器头部流体连接到所述歧管内部；空气喷射孔；以及头部燃料喷射孔，所述头部燃料喷射孔围绕所述空气喷射孔的向内表面排列。
6.根据权利要求5所述的涡轮机，所述歧管形成用于设定燃料喷射孔，所述燃料喷射孔经配置以使所述燃料朝所述主流喷射。
7.根据权利要求6所述的涡轮机，其中所述歧管包括主体，所述主体具有面向所述主流的向内表面。
8.根据权利要求7所述的涡轮机，其中所述燃料喷射孔沿所述向内表面设定。
9.根据权利要求7所述的涡轮机，其中所述主体具有曲线梯形形状。
10.根据权利要求7所述的涡轮机，其中所述过渡件后架进一步包括在相反轴向上从所述主体延伸的前部法兰和后部法兰，所述前部法兰和所述后部法兰经配置以使所述主体分别与所述过渡件主体和所述涡轮部分流体连接。
11.根据权利要求7所述的涡轮机，其中所述过渡件后架进一步包括支撑支柱，所述支撑支柱连接到所述主体以相对于所述过渡件主体和所述涡轮部分支撑性地定位所述过渡件后架。
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