CN103388838B - 具有带有差异化流的多管燃料喷嘴的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有带有差异化流的多管燃料喷嘴的系统和方法。一种系统包括多管燃料喷嘴，多管燃料喷嘴具有燃料喷嘴本体和多个管。燃料喷嘴本体包括包围腔室的喷嘴壁。多个管延伸通过腔室，其中，多个管中的各个管包括空气进口部分、燃料进口部分和空气‑燃料混合物出口部分。多管燃料喷嘴还包括在多个管之间的空气进口部分的差异化构造。

Description

具有带有差异化流的多管燃料喷嘴的系统和方法

关于联邦赞助的研究和开发的声明

本发明根据美国能源部授予的合同No.DE-FC26-05NT42643在美国政府的支持下完成。美国政府对本发明具有某些权利。

技术领域

本文公开的主题涉及燃气涡轮发动机，并且更具体而言，涉及燃气涡轮发动机的喷嘴。

背景技术

燃气涡轮发动机燃烧燃料和空气的混合物，以产生热的燃烧气体，燃烧气体又驱动一个或多个涡轮级。具体而言，热的燃烧气体迫使涡轮叶片旋转，从而驱动轴，以旋转一个或多个负载，例如，发电机。燃气涡轮发动机包括燃料喷嘴，以将燃料和空气喷射到燃烧器中。在某些构造中，燃料和空气在点燃之前预先混合，以减少排放和改进燃烧。可惜，燃料和空气可能以可在燃料喷嘴上导致不均匀的温度或排放的流动态特性喷射。

发明内容

下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意图限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面所论述的实施例的各种形式。

在第一实施例中，一种系统包括多管燃料喷嘴，多管燃料喷嘴具有燃料喷嘴本体和多个管。燃料喷嘴本体包括包围腔室的喷嘴壁。多个管延伸通过腔室，其中，多个管中的各个管包括空气进口部分、燃料进口部分和空气-燃料混合物出口部分。多管燃料喷嘴还包括在多个管之间的空气进口部分的差异化构造。

在第二实施例中，一种系统包括多管燃料喷嘴，多管燃料喷嘴具有燃料喷嘴本体和多个管。燃料喷嘴本体包括包围腔室的喷嘴壁。多个管延伸通过腔室，其中，多管燃料喷嘴包括在多个管之间的空气进口部分的差异化构造。该差异化构造构造成控制多个管之间的流分配。

在第三实施例中，一种方法包括将燃料接收到多个管中，多个管延伸通过多管燃料喷嘴的本体。该方法还包括通过相应的多个空气进口部分将空气差异化地接收到多个管中，其中,多管燃料喷嘴包括在多个管之间的空气进口部分的差异化构造。该方法进一步包括从多个管输出空气-燃料混合物。

一种系统，包括：

多管燃料喷嘴，其包括：

燃料喷嘴本体，其包括包围腔室的喷嘴壁；以及

延伸通过所述腔室的多个管，其中，所述多个管中的各个管包括空气进口部分、燃料进口部分和空气-燃料混合物出口部分，其中，所述多管燃料喷嘴包括在所述多个管之间的所述空气进口部分的差异化构造。

在另一个实施例中，各个空气进口部分包括轴向空气入口，所述轴向空气入口通到所述多个管中的相应的管的上游端中。

在另一个实施例中，所述差异化构造包括在所述多个管之间的所述轴向空气入口的差异化入口形状。

在另一个实施例中，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状包括一个或多个渐缩入口形状、一个或多个弯曲入口形状或一个或多个笔直入口形状，或它们的组合。

在另一个实施例中，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状包括所述一个或多个渐缩入口形状，所述一个或多个渐缩入口形状各自具有带有不同渐缩角度的外壁。

在另一个实施例中，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状包括所述一个或多个弯曲入口形状，所述一个或多个弯曲入口形状各自具有带有不同弯曲半径的外壁。

在另一个实施例中，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状与所述多个管成整体。

在另一个实施例中，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状设置在与所述多个管分开的一个或多个结构上。

在另一个实施例中，公共板针对所述多个管具有所述轴向空气入口的所述差异化入口形状。

在另一个实施例中，各个空气进口部分包括进入所述多个管中的相应的管中的一个或多个径向空气入口。

在另一个实施例中，所述差异化构造包括在所述多个管之间的所述径向空气入口的差异化径向入口构造。

在另一个实施例中，所述径向空气入口的所述差异化径向入口构造包括一个或多个径向入口角度、一个或多个径向入口尺寸，或每个径向空气入口的一个或多个开口，或它们的组合。

在另一个实施例中，包括控制器和设置在所述多个管周围的第一空气分配腔室，其中，所述第一空气分配腔室构造成将第一空气流供应到所述径向空气入口的第一组，并且所述控制器构造成调节所述第一空气流。

在另一个实施例中，包括设置在所述多个管周围的第二空气分配腔室，其中，所述第二空气分配腔室构造成将第二空气流供应到所述径向空气入口的第二组，并且所述控制器构造成调节所述第二空气流。

在另一个实施例中，包括具有所述多管燃料喷嘴的涡轮燃烧器或涡轮发动机。

一种系统，包括：

多管燃料喷嘴，其包括：

燃料喷嘴本体，其包括包围腔室的喷嘴壁；以及

延伸通过所述腔室的多个管，其中，所述多管燃料喷嘴包括在所述多个管之间的空气进口部分的差异化构造，并且所述差异化构造构造成控制所述多个管之间的流分配。

在另一个实施例中，包括具有所述多管燃料喷嘴的涡轮燃烧器或涡轮发动机。

在另一个实施例中，所述差异化构造包括在所述多个空气进口部分之间的轴向空气入口的差异化入口形状或在所述多个空气进口部分之间的径向空气入口的差异化径向入口构造，或它们的组合。

一种方法，包括：

将燃料接收到多个管中，所述多个管延伸通过多管燃料喷嘴的本体；

通过相应的多个空气进口部分将空气差异化地接收到所述多个管中，其中，所述多管燃料喷嘴包括在所述多个管之间的所述空气进口部分的差异化构造；以及

从所述多个管输出空气-燃料混合物。

在另一个实施例中，所述差异化构造包括在所述多个空气进口部分之间的轴向空气入口的差异化入口形状，或在所述多个空气进口部分之间的径向空气入口的差异化径向入口构造，或它们的组合。

附图说明

当参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面与优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中：

图1是涡轮系统的实施例的框图，涡轮系统包括具有控制流分配的流控制特征的多管燃料喷嘴；

图2是具有多个多管燃料喷嘴的图1的涡轮系统的燃烧器的实施例的横截面侧视图；

图3是包括多个多管燃料喷嘴(例如，圆形)的燃烧器的实施例的正视平面图；

图4是包括多个多管燃料喷嘴(例如，截断馅饼形)的燃烧器的实施例的正视平面图；

图5是图3或4的多管燃料喷嘴的实施例的在线5-5内得到的横截面侧视图，其示出在多个管的轴向空气入口处的流控制特征(例如，空气进口部分)的差异化构造；

图6是图1-5的多管燃料喷嘴的一个管的轴向空气入口的实施例的横截面侧视图，其示出渐缩入口；

图7是图1-5的多管燃料喷嘴的一个管的轴向空气入口的实施例的横截面侧视图，其示出弯曲入口；

图8是图1-5的多管燃料喷嘴的一个管的轴向空气入口和单独的结构的实施例的横截面侧视图，其示出渐缩入口；

图9是图3或4的多管燃料喷嘴的实施例的在线5-5内得到的横截面侧视图，其示出在多个管的轴向空气入口处的流控制特征的差异化构造；

图10是图3或4的多管燃料喷嘴的实施例的在线5-5内得到的横截面侧视图，其示出多个空气分配腔室和多个管的径向空气入口；

图11是图10的多管燃料喷嘴的实施例的在线11-11内得到的横截面侧视图；

图12是图10的多管燃料喷嘴的实施例的在线11-11内得到的横截面侧视图；以及

图13是图10的多管燃料喷嘴的实施例的在线11-11内得到的横截面侧视图。

部件列表

10涡轮系统

12燃料喷嘴

14燃料

16燃烧器

18涡轮

20排气出口

22轴

24压缩机

26空气进口

28负载

30差异化空气进口部分

32空气-燃料混合物

34空气

38流动套管

40端盖

42燃料管道

44上游端部分

46下游端部分

48燃料喷嘴本体

50喷嘴壁

51腔室壁

52腔室

53燃料腔室

54燃烧区域

55空气分配腔室

56管

58箭头

60空气入口

62上游空气流路径

64轴向方向

66内部流路径

68箭头

70下游空气流路径

72轴向方向

74燃料进口部分

76燃料流路径

78帽部件

80中心燃料喷嘴

82外部燃料喷嘴

84多个排

86中心轴线

87燃料喷嘴周缘

88内周缘

90圆形喷嘴区

92非圆形周缘

94平行边

96平行边

98边

100边

102径向方向

104周向方向

106周缘

108中心部分

110中心轴线

150混合物出口部分

154管

156管

158管

160管

162排

164排

166排

168排

170轴线

172轴线

174轴线

176轴线

178径向偏移

180径向偏移

182径向偏移

184径向偏移

186箭头

187挡板

188燃料入口

190箭头

198箭头

200空气-燃料混合物轮廓

202轴向空气入口

203入口板

204渐缩入口形状

205外壁

206上游直径

208下游直径

210上游端

212深度

214角度

215轴线

216内直径

220笔直入口形状

222表面

226弯曲入口形状

228外直径

230半径

242板的深度

244管的厚度

250入口速度轮廓

260径向空气入口

262第一空气分配腔室

264第二空气分配腔室

266控制器

268阀

270径向入口角度

272组

274组

276组

278组

280直径

282直径

284直径

286直径。

具体实施方式

下面将对本发明的一个或多个具体实施例进行描述。为了致力于提供对这些实施例的简明描述，在说明书中可能不会对实际实现的所有特征进行描述。应当意识到的是，在任何这种实际实现的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多特定于实现的决策来达到开发者的具体目的，诸如服从系统相关的约束及商业相关的约束，该具体目的可随不同实现而改变。此外，应当意识到的是，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员来说，这种开发工作将不过是设计、生产和制造的例行任务。

当介绍本发明的多种实施例的要素时，冠词“一”、“该”和“所述”意于表示存在一个或多个该要素的意思。术语“包括”、“包含”和“具有”意于为包括性的，并且表示除了列出的要素之外可存在另外的要素的意思。

本文描述的用于具有差异化流的多管燃料喷嘴的系统和方法具有用于多管燃料喷嘴的各个管的各种各样的可行空气进口部分。没有本文描述的空气进口部分，空气可以不同量和/或速度进入多管燃料喷嘴的各个管的上游端。本文描述的空气进口部分可影响进入或离开各个管的空气的量和/或速度，以在多个管(例如，2至1000个管)之间提供期望的出口流(例如，均匀流)。空气进口部分可包括在多个管之中的不同的管之间的具有不同形状的轴向空气入口。例如，与具有笔直入口形状(例如，圆柱形入口形状)的轴向空气入口相比，具有渐缩入口形状(例如圆锥形和/或沉孔入口形状)的轴向空气入口可容许更多空气以更大的速度进入管。空气进口部分还可包括径向空气入口，以将空气喷射到至少一些管中，以影响从管进入燃烧区域中的空气-燃料混合物的出口流。在某些实施例中，可在运行期间动态地调节喷射的空气的量、速度和压力。各个管的径向空气入口可在尺寸、形状、数量、角度和型式方面不同。例如，用于各个管的径向空气入口可以不同型式布置，以影响离开各个管的空气的量、离开各个管的空气的速度或离开各个管的空气的量和速度两者。多个管中的各个管可具有不止一组径向空气入口，使得空气可同时喷射到一组或多组径向空气入口。空气进口部分可构造成使多管燃料喷嘴获得期望的出口流轮廓，诸如在多个管之间的均匀轮廓。

现在转到附图且首先参照图1，示出了涡轮系统10的实施例的框图。如下面详细描述的那样，公开的涡轮系统10(例如，燃气涡轮发动机)可采用具有差异化空气进口部分30的一个或多个燃料喷嘴12(例如，多管燃料喷嘴)，差异化空气进口部分30构造成影响穿过燃料喷嘴12的空气-燃料流分配。例如，某个燃料喷嘴12包括空气进口部分30的不同构造(例如，径向空气入口的渐缩轴向入口形状、弯曲轴向入口形状或笔直轴向入口形状和/或不同尺寸、数量、入口角度或型式)，该不同构造构造成影响喷射到燃烧器16中的空气-燃料混合物32的量和/或速度。例如，这些空气进口部分30可沿着多个管(例如，2至1000个预混合管)向下游引导空气通过燃料喷嘴本体(例如，燃料喷嘴头)，以与来自腔室的燃料14混合。空气-燃料混合物32可喷射通过各个燃料喷嘴12的燃烧面。因此，这些空气进口部分30可影响穿过燃料喷嘴12离开各个管的空气-燃料混合物32的品质、量和/或速度。空气进口部分30的不同构造可影响穿过燃料喷嘴12的空气-燃料混合物32的属性(包括燃料/空气比率)，以产生期望的空气-燃料混合物轮廓，诸如均匀的空气-燃料混合物轮廓或具有期望燃烧效率的另一个轮廓。减少燃料喷嘴12的管之间的空气-燃料混合物轮廓的不均匀性可减少NOx排放。另外，这些空气进口部分30可使得特定空气-燃料混合物轮廓能够使某些管富化，以用作母火，或使其它管贫化，以减少关键区中的热负载。在某些实施例中，系统10包括布置在中心燃料喷嘴12周围的多个燃料喷嘴12。这些燃料喷嘴12中的一个或多个可包括下面详细论述的空气进口部分30。

涡轮系统10可使用液体或气体燃料(诸如天然气和/或富氢合成气体)，以驱动涡轮系统10。如描绘的那样，一个或多个燃料喷嘴12吸入燃料14，混合燃料14与空气34，并且将空气-燃料混合物32以适当的比率分配到燃烧器16中，以便有最佳燃烧、排放、燃料消耗和功率输出。涡轮系统10可包括位于一个或多个燃烧器16内部的一个或多个燃料喷嘴12。空气-燃料混合物32在燃烧器16内的腔室中燃烧，从而产生热的加压排气。燃烧器16朝向排气出口20而将排气引导通过涡轮18。随着排气传送通过涡轮18，气体迫使涡轮叶片使轴22沿着涡轮系统10的轴线旋转。如示出的那样，轴22可连接到涡轮系统10的各种构件上，包括压缩机24。压缩机24还包括联接到轴22上的叶片。在轴22旋转时，压缩机24内的叶片也旋转，从而压缩从空气进口26通过压缩机24且进入燃料喷嘴12和燃烧器16中的空气34。轴22还可连接到负载28上，负载28可为运载工具或静态负载，诸如例如功率装置中的发电机或航空器上的推进器。负载28可包括能够由涡轮系统10的旋转输出提供功率的任何适当的装置。

图2是图1的燃烧器16的实施例的横截面侧视图，燃烧器16具有多个燃料喷嘴12。燃烧器16包括外部壳体或流动套管38和端盖40。多个燃料喷嘴12(例如，多管燃料喷嘴)安装在燃烧器16内。各个燃料喷嘴12包括燃料管道42，燃料管道42从喷嘴12的上游端部分44延伸到下游端部分46。各个燃料喷嘴12的下游端部分46包括燃料喷嘴本体48(例如，燃料喷嘴头)，燃料喷嘴本体48包括包围至少一个腔室52(例如，空气分配腔室、燃料腔室)的喷嘴壁50和腔室壁51。在一些实施例中，喷嘴壁50和腔室壁51可限定燃料腔室53和一个或多个空气分配腔室55。各个燃料喷嘴本体48的喷嘴壁50还构造成面向燃烧区域54。另外，各个燃料喷嘴12包括多个管56(例如，2至1000个预混合管)，多个管56通过至少一个腔室52延伸到喷嘴壁50。在某些实施例中，各个燃料喷嘴12的本体48可包括处于大体平行布置的2至1000个、10至500个、20至250个或30至100个管56。在示出的实施例中，燃料管道42在各个燃料喷嘴12的本体48的管56内的中心区域处平行于多个管56而延伸通过空气分配腔室55和燃料腔室53。

空气34(例如，压缩空气)经由一个或多个空气入口60进入流动套管38(大体由箭头58指示)，并且遵从上游空气流路径62沿轴向方向64朝向端盖40。空气然后流到内部流路径66中，如大体由箭头68所指示，并且沿着下游空气流路径70沿轴向方向72行进通过各个燃料喷嘴12的多个管56的空气进口部分30。多个管56中的各个管的空气进口部分30可包括轴向空气入口202和/或径向空气入口260，如下面参照图5-13详细描述的那样。在一些实施例中，各个空气进口部分30选择成提供期望的空气-燃料混合物给燃料喷嘴12。燃料14沿轴向方向72沿着燃料流路径76通过各个燃料管道42流向各个燃料喷嘴12的下游端部分46。燃料14然后进入各个燃料喷嘴12的燃料腔室52、53，并且与多个管56内的空气在空气进口部分30下游混合，如下面更详细地描述的那样。燃料喷嘴12以适当的比率将空气-燃料混合物32喷射到燃烧区域54中，以便有最佳燃烧、排放、燃料消耗和功率输出。

图3是包括多个燃料喷嘴12(例如，多管燃料喷嘴)的燃烧器16的实施例的正视平面图。燃烧器16包括帽部件78，帽部件78具有设置成通过其中的多个燃料喷嘴12。如示出的那样，燃烧器16包括燃料喷嘴12(例如，中心燃料喷嘴80)，燃料喷嘴12居中地位于帽部件78内，并且与燃烧器16的中心轴线110同轴。燃烧器16还包括沿周向设置在中心燃料喷嘴80周围的多个燃料喷嘴12(例如，外部燃料喷嘴82)。如示出的那样，六个外部燃料喷嘴82包围中心燃料喷嘴80。但是，在某些实施例中，燃料喷嘴12的数量以及燃料喷嘴12的布置可改变。各个燃料喷嘴12包括多个管56。如示出的那样，各个燃料喷嘴12的多个管56布置成多个排84(例如，管56的同心环)。排84具有围绕各个燃料喷嘴12的中心轴线86的同心布置，并且可沿径向方向102延伸向燃料喷嘴周缘87。在某些实施例中，排84的数量、每排84的管56的数量和多个管56的布置可改变。在某些实施例中，各个燃料喷嘴12可包括上面提到的空气进口部分30(例如，轴向空气入口和可行的径向空气入口)的至少一个差异化构造。在某些实施例中，仅中心燃料喷嘴80可包括差异化空气进口部分30。备选地，在某些实施例中，仅外部燃料喷嘴82可包括差异化空气进口部分30。在一些实施例中，中心和外部燃料喷嘴80和82两者都可包括差异化空气进口部分30。

图4是包括多个燃料喷嘴12(例如，多管燃料喷嘴)的燃烧器16的另一个实施例的正视平面图。在一些实施例中，燃烧器16可包括帽部件78。帽部件78可在方向104上沿周向设置在燃料喷嘴12周围。如示出的那样，燃烧器16可包括中心燃料喷嘴80和沿周向设置在中心燃料喷嘴80周围的多个外部燃料喷嘴82。如示出的那样，六个外部燃料喷嘴82包围中心燃料喷嘴80。但是，在某些实施例中，燃料喷嘴12的数量以及燃料喷嘴12的布置可改变。例如，外部燃料喷嘴82的数量可为1至20个、1至10个或任何其它数量。燃料喷嘴12可紧密地设置在帽部件78内。因此，帽部件78的内周缘88限定用于燃烧器16的圆形喷嘴区90。在一些实施例中，燃料喷嘴12可布置在没有帽部件78的燃烧器16内。燃料喷嘴12的喷嘴壁50包围整个圆形喷嘴区90。各个外部燃料喷嘴82包括非圆形周缘92。如示出的那样，周缘92包括具有两个大体平行边94和96的楔形形状或截断馅饼形状。边94和96为弧形形状，而边98和100为直的(例如，在径向方向102上发散)。但是，在某些实施例中，外部燃料喷嘴82的周缘92可包括其它形状，例如，具有三个边的馅饼形状。各个外部燃料喷嘴82的周缘92包括圆形喷嘴区90的区域。中心燃料喷嘴80包括周缘106(例如，圆形周缘)。在某些实施例中，周缘106可包括其它形状，例如，正方形、六边形、三角形或其它多边形。中心燃料喷嘴80的周缘106设置在圆形喷嘴区90的中心部分108处，中心部分108在燃烧器16的中心轴线110上居中。

燃料喷嘴12包括多个预混合管56。在图4中，为了清楚，预混合管56仅显示在一些燃料喷嘴12的一部分上。如示出的那样，各个燃料喷嘴12的多个管56布置成多个排84。外部燃料喷嘴82的管56的排84具有围绕燃烧器16的中心轴线110的同心布置。中心燃料喷嘴80的管56的排84还具有围绕燃烧器16的中心轴线110的同心布置。在某些实施例中，排84的数量、每排84的管56的数量和多个管56的布置可改变。燃料喷嘴12可包括在下面详细论述的空气进口部分30(例如，轴向空气入口和可能的径向空气入口)的至少一个差异化构造。在某些实施例中，仅中心燃料喷嘴80可包括差异化空气进口部分30。备选地，在某些实施例中，仅外部燃料喷嘴82可包括差异化空气进口部分30。在一些实施例中，中心燃料喷嘴80和外部燃料喷嘴82两者可包括差异化空气进口部分30。

多个管56的差异化空气进口部分30可在多个管56之间产生不同燃料/空气预混合比率。实际上，多个管56的不同燃料/空气预混合比率可在径向方向102上远离燃料喷嘴80的中心轴线86或燃烧器16的中心轴线110而改变(例如，增加或减小)。在某些实施例中，由于差异化空气进口部分30，燃料/空气预混合比率可在径向方向102上在不同的管56之间改变大约0至100%、5至50%或10至25%。例如，由于差异化空气进口部分30，燃料/空气预混合比率可在不同的管56之间增加超过大约1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%。一些管56可不包括燃料入口，因而仅空气流过管56，并且空气和燃料不发生预混合。因此，管56的燃料/空气比率为0。管56附近的区中的这个贫化燃料/空气比率可比燃烧区域54中的其它区更贫化，从而减少燃烧区域54中的热点。换句话说，差异化空气进口部分30产生阻隔(例如，贫化空气)，以减少燃烧区域54的区中的燃烧，从而提供更加受控制的热分配。因此，可减少热区，并且增加燃料喷嘴12的可操作性和耐用性。

此外，在其它实施例中，差异化空气进口部分30可影响离开各个管56的空气-燃料混合物的速度。如下面描述的那样，差异化空气进口部分30可减小离开在燃料喷嘴12的中心轴线86附近或在燃烧器16的中心轴线110附近的管的空气-燃料混合物32的速度。更具体而言，差异化空气进口部分30可产生喷射到燃烧器16中的空气-燃料混合物32的基本均匀的离开速度轮廓。

图5示出图3或4的一个燃料喷嘴的实施例在线5-5内得到的横截面侧视图。各个燃料喷嘴12可包括空气进口部分30的差异化构造，以影响传送通过各个管56的空气的量和/或速度，并且可能影响空气-燃料混合物32的品质。空气进口部分的差异化构造可包括在多个管56之间的轴向空气入口202的差异化入口形状。例如，空气进口部分30的某个差异化构造可减少在各个燃料喷嘴12的燃烧面处的热的燃烧产物的低速区域或再循环区。另一个差异化构造可使各个燃料喷嘴12的某个管56贫化或富化。下面论述的空气进口部分30不限于它们的相应的实施例，而是可以组合的方式用来改进燃料喷嘴12的可操作性和耐用性。

如上面论述，各个燃料喷嘴12(例如，多管燃料喷嘴)包括燃料管道42、联接到燃料管道42上的燃料腔室52、53，以及通过燃料腔室52、53延伸到下游端部分46的多个管56(例如，154、156、158和160)。示出的管154、156、158和160可各自表示沿周向方向104围绕燃料喷嘴12的中心轴线86而设置的管56的同心排84(即162、164、166和168)。例如，管56的各个排162、164、166和168可表示成环形布置或圆形型式或任何其它适当的构造的多个管56(例如，2至50个管56)。管56在下面的描述还可适用于它们的相应的排84。换句话说，管56(例如，管154、156、158和160)的任何论述意图包括相应的排162、164、166和168(例如，每排多个管)。各个管56包括相对于燃料喷嘴12的中心轴线86以径向偏移(即178、180、182和184)设置的轴线(即170、172、174和176)。例如，管154、156、158和160分别包括轴线170、172、174和176。在示出的实施例中，这些轴线170、172、174和176彼此平行。但是，在其它实施例中，轴线170、172、174和176可为不平行的(例如汇聚或发散)。径向偏移178、180、182和184在径向方向102上远离燃料喷嘴12的中心轴线86而增加。因此，管160的径向偏移184大于相应的管154、156和158的径向偏移178、180和182。类似地，管158的径向偏移182大于相应的管154和156的径向偏移178和180，而管156的径向偏移180大于管154的径向偏移178。在示出的实施例中，管56之间的径向间隔大体恒定。但是，其它实施例可在径向方向102上具有管56的不均匀径向间隔(例如，不断增加或不断减小)。如示出的那样，燃料喷嘴12包括四个排162、164、166和168。如下面描述的那样，这些管154、156、158和160(以及它们相应的排162、164、166和168)可在结构上不同(例如，差异化空气进口部分30)，以提供差异化空气-燃料混合物流分配。进一步在某些实施例中，排84的数量、每排84的管56的数量和多个管56的布置可改变。例如，排84的数量的范围可为2至10个或更多，而每排84的管56的数量的范围可为3至500个、5至250个或10至100个。

如前面提到的，空气沿着下游空气流路径70沿轴向方向72流过空气进口部分30进入燃料喷嘴12的多个管56中。在一些实施例中，各个空气进口部分30可具有通到燃料喷嘴12的管56的上游端210中的轴向空气入口202。各个排84的空气进口部分30可改变，以容许期望的量和速度的空气34进入管56和与燃料14混合，在燃烧器16的燃烧区域54中形成期望的空气-燃料混合物轮廓200。在实施例中，随着径向偏移的增加，空气进口部分30容许更大的量和/或速度的下游空气流70进入管56，因而由于差异化空气进口部分30，在燃料喷嘴12的周缘87附近的管56可比在燃料喷嘴12的中心轴线86附近的管56具有更大的空气流。在另一个实施例中，随着径向偏移的增加，在中心轴线86附近的空气进口部分30容许更少量和/或速度的空气进入管56。

燃料14可沿轴向方向72沿着燃料流路径76通过各个燃料管道42流向各个燃料喷嘴12的喷嘴壁50附近的下游端46。燃料14可然后进入燃料腔室52、53和转向多个管56，如箭头186大体所指示的那样。在某些实施例中，燃料喷嘴12可包括挡板187，以将燃料流引导到燃料腔室53内。燃料14流向多个管56的燃料进口部分74的燃料入口188，如箭头190大体指示的那样，绕过穿过燃料腔室53的管56，并且在多个管56内与空气34混合。燃料喷嘴12以适当的比率将空气-燃料混合物32从管56的空气-燃料混合物出口部分150喷射(如大体由箭头198指示)到燃烧区域54中，以便有最佳的燃烧、排放、燃料消耗和功率输出。喷射到燃烧区域54中的空气-燃料混合物32产生空气-燃料混合物轮廓200。空气-燃料混合物轮廓200的特征可在于诸如燃料/空气比率、混合品质、速度、质量流量、再循环区和停滞区的属性。各个管56的空气进口部分30可影响空气-燃料混合物轮廓200的属性。例如，空气进口部分30可在不同的管56之间改变，以控制轮廓200，例如，增加轮廓200在多个管56之间的均匀性。

在一些实施例中，燃料喷嘴12可具有空气进口部分30的差异化构造，该差异化构造构造成控制多个管56之间的流分配。空气进口部分30的轴向空气入口202可在管56之间改变，如图5中显示的那样。各个管56的轴向空气入口202可由入口板203、相应的管56或两者限定。在实施例中，各个管56或管56的排84具有入口板203，入口板203限定相应的管56的轴向空气入口202的至少一部分。在另一个实施例中，公共入口板203限定燃料喷嘴12的所有管56或多个燃料喷嘴12的所有管56的轴向空气入口202的至少一部分。入口板203可与管56成整体，固定地联接到管56上或可移除地联接到管56上。更换入口板203可同时改变多个管56的轴向空气入口202的构造，从而允许较快地改变空气-燃料混合物轮廓200。

如图5中显示，入口板203可提供在管202之间的轴向空气入口202的差异化构造，如下面详细论述的那样。例如，最内部管154具有基本平行于其相应的轴线170的笔直(例如，圆柱形)入口形状220。管156和158具有不同渐缩(例如沉孔式和/或圆锥形)入口形状204，如下面详细描述的那样。管160具有弯曲(例如钟或号角)入口形状226，如下面详细描述的那样。在实施例中，与周缘87相比，不均匀下游空气流70可在燃料喷嘴12的中心轴线86附近具有更大的流率。但是，随着径向偏移178、180、182和184增加，上面描述的管154、156、158和160的轴向空气入口202的差异化构造可越来越多地容许额外的下游空气流70传送通过管56，从而导致有均匀空气-燃料混合物轮廓200。

图6是图5的一个管56的空气进口部分30和相应的轴向空气入口202的实施例的在线6-6内得到的横截面侧视图。图6示出具有渐缩入口形状204的轴向空气入口202，渐缩入口形状204在直径方面上从上游直径206逐渐变成(例如，减小)下游直径208(例如，上游直径206大于下游直径208)。例如，渐缩入口形状204可包括通到管56中的渐缩环形外壁205，诸如圆锥形表面205。轴向空气入口202的渐缩入口形状204可与管56的上游端210成整体，固定地联接到上游端210上或可移除地联接到上游端210上。例如，燃料喷嘴12可包括具有用于多个(例如，所有)管56的轴向空气入口202的入口板203，其中，轴向空气入口202可在不同的入口202(例如，管56)之间具有差异化入口形状。在这种实施例中，入口板203可联接到管56的上游端210上。

渐缩入口形状24可具有深度212和相对于管56的轴线215的角度214。在图6中显示的一些实施例中，渐缩入口形状204的下游直径208大致等于管56的内直径216。在其它实施例中，渐缩入口形状204的下游直径208大于管56的内直径216。在这个实施例中，渐缩入口形状204可为沉孔。渐缩入口形状204可在不同的入口202(和管56)之间具有不同深度212、直径206和208和/或角度214。例如，深度212、直径206和208和/或角度214可在不同的入口(和管56)之间改变大约0至100%、1至50%、2至25%或3至10%。在一些实施例中，角度214可为大约0至90度、1至80度、2至70度、3至60度或4至50度。例如，角度214可为大约5至60度、10至45度或15至30度。

图7是图5的一个管56的空气进口部分30和相应的轴向空气入口202的另一个实施例的在线6-6内得到的横截面侧视图。图7示出轴向空气入口202具有弯曲入口形状226。各个轴向空气入口202可具有相同或差异化入口形状。弯曲入口形状226在直径方面从上游直径228逐渐变成(例如，减小)下游直径216。弯曲入口形状226可成形为类似钟、号角或隆凸(torus)的环形部分，诸如围绕轴线215而旋转的椭圆。弯曲入口形状226的实施例可限定为具有环形外壁205，环形外壁205在与管56的轴线215的角度214方面从大体垂直逐渐减小至大体平行(例如，从切向于入口板203的表面222减小到切向于管内直径216)。这个实施例的弯曲入口形状226可具有带有椭圆形或抛物线形的轴向空气入口202的多个半径230。在一些实施例中，弯曲入口形状226可具有带有图7中示出的四分之一圆轮廓的单个半径230。轴向空气入口202的弯曲入口形状226可与管56的上游端210成整体，固定地联接到管56的上游端210上或可移除地联接到管56的上游端210上，如上面参照渐缩入口形状204所描述的那样。例如，弯曲入口形状226可整体地或部分地在入口板203中。包括弯曲入口形状226的轴向空气入口202可在燃料喷嘴12的管56之间改变，以提供空气进口部分30的差异化构造和影响空气-燃料混合物轮廓200。

弯曲入口形状226可在不同的入口202(和管56)之间具有不同深度212、外直径228和/或半径230。深度212、外直径228和/或半径230可在不同的入口202(和管56)之间改变大约0至100%、1至50%、20至25%或3至10%。与具有大约等于内直径216的外直径228的轴向空气入口202或具有较浅的深度212的轴向空气入口202相比，具有与内直径216相比更大的外直径228的轴向空气入口202和/或具有较大深度212的轴向空气入口202可容许更多的下游空气流70传送到相应的管56的上游端210中。

图8是图5的一个管56的空气进口部分30和相应的轴向空气入口202的另一个实施例的在线6-6内得到的横截面侧视图。图8示出在入口板203中设置在管56的上游端210处的轴向空气入口202。在这个实施例中，空气进口部分30包括沿着管56和入口板203延伸的渐缩入口形状204。在其它实施例中，空气进口部分30可包括沿着管56和入口板203延伸的弯曲入口形状226(见图7)。在一些实施例中，轴向空气入口202可在入口板203中完全为圆柱形，而轴向空气入口202在管56的上游端210处具有渐缩入口形状204或弯曲入口形状226。在其它实施例中，轴向空气入口202可在管56的上游端210处完全为圆柱形，而入口板203具有渐缩入口渐缩入口形状204或弯曲入口形状226。入口板203可具有用于燃料喷嘴12的一个或多个管56的轴向空气入口202。轴向空气入口202(例如，渐缩入口形状204)可完全设置在入口板203的深度242(或厚度)内，或在入口板203的深度242和管56的厚度244两者内，如图8中示出的那样。入口板203可包括渐缩入口形状204、弯曲入口形状226或笔直入口形状220，或它们的组合。如上面描述的那样，在一些实施例中，各个轴向空气入口202和相应的管56可具有单独的入口板203。在其它实施例中，燃料喷嘴12的所有或小部分(例如，一排)管56可具有公共入口板203。因而，轴向空气入口202的差异化入口形状可设置在多个管56的一个或多个结构(例如，公共板203)上。

图9示出在多管燃料喷嘴12的多个管56之间的空气进口部分30(特别是轴向空气入口202)的差异化构造的横截面。图9示出下游空气流路径70引向用于多管燃料喷嘴12的多个管56的空气进口部分30的轴向空气入口202。下游空气流路径70具有入口速度轮廓250，其可受许多因素影响，这包括燃烧器16的上游端部分44或下游端部分46内的障碍(例如，燃料管道42、支承件和各种阻碍、拐角或流向的变化)、进入燃烧器16(例如，流动套管38，端盖40)中的压缩空气34的入口点60、内部流路径66内的扩散空间、重力、摩擦或其它因素，或它们的组合。入口速度轮廓250影响进入燃烧区域54的空气-燃料混合物32的空气-燃料混合物轮廓200的离开速度。在某些实施例中，进入燃烧区域54的空气-燃料混合物轮廓200的均匀离开速度可导致燃料喷嘴12的喷嘴壁50上的均匀温度、在某个管56上的减小的热负载、均匀的燃烧或减少的排放(例如，NOx、CO、CO₂)，或它们的组合。在一些实施例中，某些管56的空气-燃料混合物32可由相应的轴向空气入口202富化，以用作燃烧区域54中的母火。在其它实施例中，其它管56的空气-燃料混合物32可由相应的轴向空气入口202贫化，以减小燃烧器16的关键区中的热负载。

入口速度轮廓250可基本类似于空气-燃料混合物轮廓200的离开速度，除非空气进口部分30影响下游空气路径70和喷嘴壁50之间的空气流。空气进口部分30可增加传送到相应的管56中的下游空气路径70的压降和量，以减小离开该管56的空气-燃料混合物32的离开速度和量。例如，与具有窄上游直径206、浅和/或窄角度渐缩形状204、小半径230或笔直入口形状220的空气进口部分30相比，具有较大上游直径206、深和/或宽角度渐缩形状204或大半径230的空气进口部分30可更多地影响传送到相应的管56的下游空气流路径70的压降和量。窄上游直径206、浅渐缩形状204、小半径230或笔直入口形状220可增加传送通过相应的管56的空气34的压降和减小量，从而导致进入燃烧区域54的空气-燃料混合物32的速度和量的减小。照这样，空气进口部分30的差异化构造(例如，在不同的管56之间)可影响进入燃烧区域54的空气-燃料混合物轮廓200的离开速度。

示出在图9中的实施例显示在燃料喷嘴12的周缘87附近的具有较小速度的下游空气流路径70。为了产生空气-燃料混合物轮廓200的均匀离开速度，与周缘87附近的管56相比，轴向空气入口202的差异化构造可更多地减小离开燃料喷嘴12的中心轴线86附近的管56的空气-燃料混合物32的离开速度。例如，在示出的实施例中，在中心轴线86附近的管56的第一排162的轴向空气入口202可具有笔直入口形状220(例如，圆柱形入口形状)。管56的第二排164可具有类似于沉孔的渐缩入口形状204(例如，一个或多个圆锥形入口形状)，管56的第三排166可具有深的渐缩入口形状204，而第四排168可具有带有大半径230的弯曲入口形状226。轴向空气入口202的各种构造可用于多个管56，以影响从空气-燃料混合物出口部分150进入燃烧区域54的空气-燃料混合物轮廓200的离开速度。

添加给下游空气流70以形成空气-燃料混合物32的燃料14可通过燃料入口188喷射到管56的燃料进口部分74中。在显示在图9中的实施例中，燃料14可基本垂直于轴向方向72而进入燃料喷嘴12的燃料腔室53。如上面论述，在一些实施例中，燃料14从轴向方向72进入燃料腔室53。燃料腔室53可由燃料喷嘴12的喷嘴壁50、腔室壁51和周缘87限定。在一些实施例中，燃料腔室53可通过燃料入口188在流体方面连接到燃料喷嘴12的各个管56上。备选地，在其它实施例中，燃料腔室53可在流体方面连接仅一些管56(例如，一排或多排)。此外，在一些实施例中，基本相同量的燃料14喷射到各个管56中。在其它实施例中，可不同地调节喷射到各个管56中的燃料14的量。

在某些实施例中，空气进口部分30可包括径向空气入口260，以影响空气-燃料混合物轮廓200的离开速度。如图10中示出的那样，来自一个或多个空气分配腔室55的空气可通过径向空气入口260喷射到多个管56中。在一些实施例中，空气分配腔室55可通过径向空气入口260(例如，第二空气分配腔室264)与各个管56在流体方面连接。在其它实施例中，空气分配腔室55可在流体方面连接仅一些管56(例如，第一空气分配腔室262)。通过径向空气入口260而喷射到管56的空气进口部分30中的空气34可使传送通过管56的空气流70有额外的压降，并且减小离开那个管56的空气-燃料混合物出口部分150进入燃烧区域54中的空气-燃料混合物32的离开速度。在一些实施例中，喷射到空气进口部分30中的空气34可增加离开管56的空气的量，这可影响空气-燃料混合物32的燃料/空气比率。通过径向空气入口260喷射的空气34可影响空气-燃料混合物轮廓200的离开速度和空气-燃料混合物32的成分，这类似于上面论述的轴向空气入口202。燃料14可通过燃料入口188喷射到管56的燃料进口部分74中，基本如上面参照图9描述的那样。

在一些实施例中，各个管56的径向空气入口260可在空气进口部分30中设置在轴向空气入口202和燃料进口部分74的燃料入口188之间。在这个实施例中，至少一个空气分配腔室262可在燃料腔室53的上游设置在燃料喷嘴12内。一个或多个腔室壁51可使空气分配腔室262与其它空气分配腔室264、燃料腔室53和/或其它燃料喷嘴12分开。在其它实施例中，至少一个空气分配腔室262可设置在燃料腔室53和燃烧区域54之间。在一些实施例中，空气34可从各个燃料喷嘴12的周缘87进入至少一个空气分配腔室262。例如，空气34可从流动套管38附近的上游空气流路径62(图2)进入空气分配腔室262、264。在一些实施例中，空气可从压缩机24的级、独立压缩机、压力容器或另一个源进入空气分配腔室262、264。与借助于下游空气流70流过管56的空气相比，通过径向空气入口260喷射到管56中的空气可处于更高压力。

在一些实施例中，可动态调节进入各个燃料喷嘴12的一个或多个空气分配腔室262、264的空气的量、压力和速度。例如，可调节供应到空气分配腔室262、264的空气34，以增加压力和/或速度，并且因而增加各个管56的压降，各个管56通过径向空气入口260与空气分配腔室262、264在流体方面连接。在其它实施例中，可调节供应到空气分配腔室262的空气的量，以影响空气-燃料混合物32的属性，包括燃料/空气比率。例如，在开始，可通过径向空气入口260供应较少空气，以使空气-燃料混合物32富化，而在运行期间，可通过径向空气入口260供应更多空气，以使空气-燃料混合物32贫化。通过操作阀268或其它流调整装置，动态调节可通过控制器266、操作员，或它们的组合进行。在一些实施例中，控制器266和/或操作员可切断对一个或多个空气分配腔室262、264的空气供应一段时间，因而没有空气喷射通过径向空气入口260。

径向空气入口260的各个构造(包括数量、型式、尺寸、形状和径向入口角度270)可影响空气-燃料混合物32和空气-燃料混合物轮廓200的离开速度，如下面详细描述的那样。例如，径向空气入口260的差异化径向入口构造可包括一个或多个径向入口角度、一个或多个径向入口尺寸或每个径向空气入口的一个或多个开口，或它们的组合，以影响空气-燃料混合物轮廓200。在一些实施例中，空气34可被引导到第一空气分配腔室262，以将第一空气流供应到燃料喷嘴12的第一组径向空气入口260，以对空气-燃料混合物轮廓200和空气-燃料混合物32的离开速度产生第一作用。在一些实施例中，如示出在图10中的那样，空气34可被引导到第二空气分配腔室264，以将第二空气流供应到燃料喷嘴12的第二组径向空气入口260，以对空气-燃料混合物轮廓200和空气-燃料混合物32的离开速度产生第二作用。如上面论述，控制器266和/或操作员可动态地调节供应到各个空气分配腔室262、264的空气34，以增加或减小喷射的空气34对空气-燃料混合物轮廓200的作用。在一些实施例中，空气34可一次供应到腔室262、264两者。例如，当空气34仅供应到第一腔室时，用于第一空气分配腔室262的径向空气入口260的第一构造的可产生第一作用，而当空气34仅供应到第二腔室时，用于第二空气分配腔室264的径向空气入口260的第二构造可产生第二作用。供应到第一空气分配腔室262和第二空气分配腔室264两者的空气34可对空气-燃料混合物轮廓200和空气-燃料混合物32的离开速度产生第三作用。此外，各个燃料喷嘴12可包括可被供应空气34的不止一个空气分配腔室，诸如2、3、4、5、6、7、8、9或10个空气分配腔室，以对空气-燃料混合物轮廓200和空气-燃料混合物32的离开速度产生多个作用。

空气可通过各种类型的径向空气入口260喷射到管56中。如示出在图10中的那样，径向空气入口260可将空气以一个或多个径向入口角度270喷射到管56中。这样的径向入口角度270可相对于各个管56的轴线170、172、174、176介于大约0°至180°之间。在某些实施例中，用于管56的径向入口角度270可相对于管56的轴线170、172、174和176为大约5°、10°、20°、30°、45°、60°、70°、90°、110°、120°、135°、150°、160°、170°或175°。径向入口角度270可影响流过管56的空气的压降和速度。例如，与大约90°的径向入口角度270相比，小于90°的径向入口角度270(至少部分地抵消通过管56的流)可更多地减小管56中的空气的压力和速度。此外，管56可具有径向空气入口260的差异化构造，以影响空气-燃料混合物轮廓200的离开速度。照这样，空气进口部分30的差异化构造可影响进入燃烧区域54的空气-燃料混合物轮廓200的离开速度。在实施例中，对于对应于管56的各个排(例如，162、164、166和168)的各个管56，管56可具有差异化径向入口角度270。在另一个实施例中，各个管56的径向入口角度270可从排162逐渐增加到排168。在一些实施例中，在中心轴线86附近的管56可具有小于90°的径向入口角度270，以进一步减小在中心轴线86附近的空气-燃料混合物轮廓200的离开速度，以产生更均匀的空气-燃料混合物轮廓200，如显示在图10中的那样。例如，排162、164、166和168相对于中心轴线86向外的径向入口角度270可分别为15°、45°、90°和135°。排162、164、166和168的径向入口角度的其它示例分别包括但不限于30°、60°、90°和120°或45°、45°、90°和90°。在一些实施例中，各个径向空气入口的径向入口角度270为90°。

图11-13是燃料喷嘴12的在图10的线11-11内得到的横截面侧视图，其示出影响喷射到多个管56中的空气的各种特征。如示出在图11-13中，各个管56包括一组径向空气入口260。管154、156、158和160包括径向空气入口260的组272、274、276和278。在某些实施例中，径向空气入口260的组272、274、276和278可包括彼此不同的形状(例如，直线、键孔等)或布置(例如，不同型式、分布、位置等)。例如，如示出在图11中，各个管56上的径向空气入口260沿径向在径向方向102上在相同轴向位置上对准。在某些实施例中，各个管56上的径向空气入口260还可在轴向方向72上接连地彼此对准，或沿径向和沿轴向彼此对准(见图12和13)。

如示出在图11中，径向空气入口260的组272、274、276和278相对于彼此具有不同尺寸。各组272、274、276和278内的径向空气入口260的尺寸从管154逐渐减小到管160，并且因而，在径向方向102上从中心轴线86向外逐渐减小。例如，管156上的径向空气入口260的组274的尺寸小于管154上的径向空气入口260的组272的尺寸，管158上的径向空气入口260的组276的尺寸小于管156上的径向空气入口260的组274的尺寸，而管160上的径向空气入口260的组278的尺寸小于管158上的径向空气入口260的组276的尺寸。例如，径向空气入口260的直径可在径向方向102上在不同的管56之间改变(例如，减小)到大约0.1至20倍、0.1至10倍或0.1至5倍。在一些实施例中，径向空气入口260的直径的范围可为大约0.015英寸到0.04英寸。例如，径向空气入口直径可为大约0.015、0.020、0.023、0.025、0.030和0.040英寸或在它们之间的任何距离。由于径向空气入口尺寸不断减小，燃料/空气预混合比率可在径向方向102上从管154增加到管160。由于管56上的径向空气入口260的不断减小的尺寸，各个管内的空气流可在径向方向102上减小。对于沿径向方向102从燃料喷嘴12的中心轴线86向外较贫化的燃料流和/或朝向燃料喷嘴12的中心轴线86较富化的燃料流，径向空气入口260的变化的尺寸可显著减少在燃料喷嘴12的燃烧喷嘴壁50上的热的燃烧产物的再循环区域。因而，径向空气入口260的变化的尺寸有助于减少热点，以增加燃料喷嘴12的可操作性和耐用性。在某些实施例中，仅组272内的径向空气入口260的尺寸不同，而其它组274、276和278的径向空气入口260的尺寸相同。在其它实施例中，两个组272和274的径向空气入口260的尺寸彼此不同，并且不同于其它组276和278，而组276和278的径向空气入口260的尺寸相同。

如示出在图12中，径向空气入口260的组272、274、276和278包括不同数量的径向空气入口260。在一些实施例中，管56或管56的排84可不具有任何径向空气入口260。如示出的那样，各组272、274、276和278具有在径向方向102上改变(例如，减少)的不同数量的径向空气入口260。例如，管156比管154(例如，总共8个)具有更少数量的径向空气入口260(例如，总共6个)，管158比管156(例如，总共6个)具有更少数量的径向空气入口260(例如，总共4个)，而管160比管158(例如，总共4个)具有更少数量的径向空气入口260(例如，总共2个)。在各个组272、274、276和278内的径向空气入口260的数量从管154减少到管160，并且因而在径向方向102上从中心轴线86向外减少，以在径向方向102上改变燃料/空气比率。例如，径向空气入口260的数量可在径向方向102上在不同的管56之间改变(例如，减小)大约0至50%、0至20%或0至10%。例如，径向空气入口260的数量可在径向方向102上在不同的管56之间改变(例如，减小)至少1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个或任何其它数量。与周缘87附近的管56相比，在各个管56上在径向方向102上减少数量的径向空气入口260可更多地减小在喷嘴12的中心轴线86附近的管56的空气流的速度，从而产生空气-燃料混合物轮廓200的更均匀的离开速度。在另一个实施例中，径向空气入口260的数量可在径向方向102上从燃烧器16的中心轴线增加或减小，从而产生空气-燃料混合物轮廓200的更均匀的离开速度。对于在燃料喷嘴12上的更均匀的空气-燃料混合物轮廓200，径向空气入口260的变化的数量可显著减少燃料喷嘴12的喷嘴壁50上的再循环，因而更好地使热分配在喷嘴壁50上。因而，变化的数量的径向空气入口260有助于减少热点，以增加燃料喷嘴12的可操作性和耐用性。在某些实施例中，不同尺寸和数量(例如，不断减小)的径向空气入口260可在径向方向102上设置在管56上。在一些实施例中，组272内的径向空气入口260的数量不同，而其它组274、276和278的径向空气入口260的数量相同。在其它实施例中，两个组272和274的径向空气入口260的数量彼此不同，并且与其它组276和278不同，而组276和278的径向空气入口260的数量相同。

图13示出多个管56的另一个实施例。如示出的那样，管56上的径向空气入口260的各个组272、274、276和278具有不同数量的径向空气入口260，以影响空气-燃料混合物轮廓200的离开速度，如上面描述的那样。另外，多个管56可具有不同直径。实际上，示出在图13中的多个管56具有在径向方向102上远离中心轴线86或从中心轴线86向外而不断减小的直径。管154、156、158和160分别具有直径280、282、284和286。管直径280、282、284和286的范围可为大约0.05英寸至0.3英寸。例如，管直径280、282、284和286可为大约0.05、0.1。0.15、0.20、0.25或0.30英寸或它们之间的任何距离。管直径280、282、284和286在径向方向102上从管280减小到管286。例如，管156的直径282相对于管154的直径280减小，管158的直径284相对于管156的直径282减小，而管160的直径286相对于管158的直径284减小。在某些实施例中，管56的直径可在径向方向102上在不同的管56之间改变(例如，减小)到大约0.1至10倍、0.1至5倍或0.5至2倍。在某些实施例中，等量空气可流过各个管56，并且因而不断减小的直径可导致在径向方向102上在不同的管56之间有不断增加的流速度。在其它实施例中，管56的不断减小直径可导致在径向方向102上在不同的管56之间有不断减小的流率。另外，径向空气入口260的数量在径向方向102上在不同的管56之间改变(例如，减小)。因而，在示出的实施例中，径向空气入口260的不同管直径和不同数量的组合用作流控制特征，以产生均匀空气-燃料混合物轮廓200，减少低速区域或减少再循环，从而减少燃料喷嘴12的拢焰、逆燃、热点和损害的可能性。在一些实施例中，流控制特征可包括管56的不同直径、径向空气入口260的不同数量、径向空气入口260的不同尺寸或任何它们的组合。在某些实施例中，多个管56的不同管直径可在径向方向102上远离燃料喷嘴12的中心轴线86而仅改变到管56(例如，管154)的第一排162或最多改变到管56(例如，管156)的第二排164。在一些实施例中，组272内的径向空气入口260的数量不同，而其它组274、276和278的径向空气入口260的数量相同。在其它实施例中，两个组272和274的径向空气入口260的数量彼此不同，并且与其它组276和278不同，而组276和278的径向空气入口260的数量相同。

公开的实施例的技术效果包括对燃料喷嘴12(例如，多管燃料喷嘴)提供差异化空气进口部分30。空气进口部分(例如，轴向空气入口202和/或径向空气入口260)30可沿径向方向102远离燃料喷嘴12的中心轴线86向上改变到燃料喷嘴12中的管56的某个排84或沿径向方向102远离燃烧器16的中心轴线110而改变。具体而言，空气进口部分30可使空气-燃料混合物32更贫化或在管56和火焰支架提供更少的接触。例如，空气进口部分30可包括差异化轴向空气入口202和差异化径向空气入口260。这些空气进口部分30可显著影响空气-燃料混合物轮廓200的属性，诸如速度，因而减少热点，以增加燃料喷嘴12的可操作性和耐用性，以及减少排放(例如，NOx排放)。

在多个管56之间的空气进口部分30的差异化构造可包括组合各种轴向空气入口202(例如，渐缩、弯曲和/或笔直)与各种径向空气入口260(例如，一个或多个径向入口角度、一个或多个径向入口尺寸和/或每个径向空气入口的一个或多个开口)。例如图10(如上面论述)示出空气进口部分30的差异化构造，使得管56的各个排 (例如，162、164、166和168)具有空气进口部分30的不同组合，以产生空气-燃料混合物轮廓200的均匀离开速度，而不管是否有不均匀入口速度轮廓250。在这个实施例中，管56的内部排162具有笔直入口形状220和以小(例如，15°)径向入口角度270定向的成一组的两个径向空气入口260。管56的第二排164具有仅在入口板203中具有渐缩入口形状204且在管56中具有笔直入口形状220的轴向空气入口202、具有垂直径向入口角度270的成第一组的两个径向空气入口260，以及具有45°径向入口角度270的第二组径向空气入口260。管56的第三排166具有通过入口板203和管56的渐缩入口形状204、具有垂直径向入口角度270的成第一组的四个径向空气入口260和具有垂直径向入口角度270的成第二组的两个径向空气入口260。管56的第四排168具有通过入口板203和管56的弯曲入口形状226，以及具有两个径向空气入口260的两组径向空气入口260，径向空气入口260各自以大(例如，135°)径向入口角度270通到管56中。在其它实施例中，空气进口部分30可针对各个管至少部分地基于其在燃烧器16内的位置而改变。例如，对于其中喷嘴12和/或管56未沿径向布置或布置成排162的燃烧器16，空气进口部分30可至少部分地基于燃烧器16内的喷嘴12和/或管56的设置(例如，中心位置、外部位置、侧向位置或竖向位置)。构想到空气进口部分的其它差异化构造，这可包括上面描述的轴向空气入口、径向空气入口、入口板和空气分配腔室的各种其它组合。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的可取得专利的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。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (17)

1.一种系统，包括：

多管燃料喷嘴，其包括：

燃料喷嘴本体，其包括包围燃料腔室的喷嘴壁，其中所述燃料腔室与燃料管道流体连通；以及

延伸通过所述燃料腔室的多个管，其中，所述多个管中的各个管包括空气进口部分、燃料进口部分和空气-燃料混合物出口部分，其中，所述燃料进口部分设置在所述空气进口部分下游、并且流体连通到所述燃料腔室，所述多管燃料喷嘴包括在所述多个管之间的所述空气进口部分的差异化构造；

其中，每个所述空气进口部分包括轴向空气入口，所述轴向空气入口通到所述多个管中的相应的管的上游端中，其中所述差异化构造包括所述多个管的所述轴向空气入口的差异化入口形状，其中所述轴向空气入口的所述差异化入口形状包括以下项中的至少两项：渐缩的入口形状、弯曲的入口形状和笔直入口形状。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状包括所述渐缩入口形状，所述渐缩入口形状各自具有带有不同渐缩角度的外壁。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状包括所述弯曲入口形状，所述弯曲入口形状各自具有带有不同弯曲半径的外壁。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状与所述多个管成整体。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴向空气入口的所述差异化入口形状设置在与所述多个管分开的一个或多个结构上。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多管燃料喷嘴还包括公共板，所述公共板针对所述多个管具有所述轴向空气入口的所述差异化入口形状。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，各个空气进口部分包括进入所述多个管中的相应的管中的多个径向空气入口。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述差异化构造包括在所述多个管之间的所述径向空气入口的差异化径向入口构造。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述径向空气入口的所述差异化径向入口构造包括径向入口角度、径向入口尺寸，或每个径向空气入口的一个或多个开口，或它们的组合。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，包括控制器和设置在所述多个管周围的第一空气分配腔室，其中，所述第一空气分配腔室构造成将第一空气流供应到所述径向空气入口的第一组，并且所述控制器构造成调节所述第一空气流。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，包括设置在所述多个管周围的第二空气分配腔室，其中，所述第二空气分配腔室构造成将第二空气流供应到所述径向空气入口的第二组，并且所述控制器构造成调节所述第二空气流。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括具有所述多管燃料喷嘴的涡轮燃烧器或涡轮发动机。

13.一种系统，包括：

多管燃料喷嘴，其包括：

燃料喷嘴本体，其包括包围燃料腔室的喷嘴壁，其中所述燃料腔室与燃料管道流体连通；以及

延伸通过所述燃料腔室的多个管，其中，所述多管燃料喷嘴包括在所述多个管之间的空气进口部分的差异化构造，并且所述差异化构造构造成控制所述多个管之间的流分配；其中，每个所述空气进口部分包括轴向空气入口，所述轴向空气入口通到所述多个管中的相应的管的上游端中，其中所述差异化构造包括所述多个管的所述轴向空气入口的差异化入口形状，其中所述轴向空气入口的所述差异化入口形状包括以下项中的至少两项：渐缩的入口形状、弯曲的入口形状和笔直入口形状；其中，每个所述轴向空气入口设置在各个相应管的燃料入口的上游处，并且每个燃料入口与所述燃料腔室流体连通。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，包括具有所述多管燃料喷嘴的涡轮燃烧器或涡轮发动机。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述差异化构造包括在所述多个空气进口部分之间的径向空气入口的差异化径向入口构造，或所述轴向空气入口的所述差异化入口形状和所述径向空气入口的差异化径向入口构造的组合。

16.一种方法，包括：

将燃料接收到相应多个管的相应多个燃料入口部分中，所述多个管延伸通过设于多管燃料喷嘴的本体内的燃料腔室；

通过相应的多个空气进口部分将空气差异化地接收到所述多个管中；其中，所述多个空气进口部分设置在所述多个燃料入口部分的相应燃料入口部分的上游，所述多个燃料入口部分与所述燃料腔室流体连通；其中，所述多管燃料喷嘴包括在所述多个管之间的所述空气进口部分的差异化构造，其中每个所述空气进口部分包括轴向空气入口，所述轴向空气入口通到所述多个管中的相应的管的上游端中，其中所述差异化构造包括所述多个管的所述轴向空气入口的差异化入口形状，其中所述轴向空气入口的所述差异化入口形状包括以下项中的至少两项：渐缩的入口形状、弯曲的入口形状和笔直入口形状；以及

从所述多个管输出空气-燃料混合物。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述差异化构造包括在所述多个空气进口部分之间的径向空气入口的差异化径向入口构造，或所述轴向空气入口的所述差异化入口形状和所述径向空气入口的差异化径向入口构造的组合。