CN103925617B - 涡轮机械构件的流套 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涡轮机械构件的流套。流套包括环形本体，其包括上游壳体和下游壳体。上游壳体限定燃料供给部，并且下游壳体限定气道开口和预混通路。预混通路流体地联接于燃料供给部和气道开口，并且具有通路内部，在该通路内部中，能够分别从燃料供给部和气道开口接收的燃料和空气能够组合以形成燃料和空气混合物。
Description
技术领域
本文中公开的主题涉及涡轮机械构件的流套。
背景技术
诸如燃气涡轮发动机的涡轮机械可包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机压缩进入空气，并且燃烧器燃烧经压缩的进入空气以及燃料以生产高温流体的流体流。这些高温流体引导到涡轮，其中，高温流体的能量转换成机械能，其可用于产生功率和/或电。涡轮形成为限定环形通道，高温流体穿过该环形通道。
通常，燃烧器内发生的燃烧生产污染物和从涡轮排放到大气中的的、诸如氮氧化物(NOx)的其它不合乎需要的产物。然而，最近，着手努力减少这种污染物的生产。这些努力包括将轴向分级的燃料喷射引入在燃烧器和/或其它类型的延迟稀燃喷射(LLI)系统内。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种涡轮机械构件的流套。流套包括环形本体，其包括上游壳体和下游壳体。上游壳体限定燃料供给部，并且下游壳体限定气道开口和预混通路。预混通路流体地联接于燃料供给部和气道开口，并且具有通路内部，在该通路内部中，能够分别从燃料供给部和气道开口接收的燃料和空气能够组合以形成燃料和空气混合物。
根据本发明的另一个方面，提供一种涡轮机械构件，并且涡轮机械构件包括：第一容器，其具有限定第一内部的上游端部和限定第二内部的下游端部，燃烧在该第一内部中发生，燃烧产物流动穿过该第二内部；第二容器，其构造成绕着第一容器的下游端部布置，第二容器限定燃料供给部、气道开口和预混通路，该预混通路流体地联接于燃料供给部和气道开口，并且具有通路内部，在该通路内部中，能够分别从燃料供给部和气道开口接收的燃料和空气能够组合以形成燃料和空气混合物；以及喷射器，其联接于预混通路，并且构造成将燃料和空气混合物输送到第二内部。
根据本发明的又一个方面，提供一种涡轮机械构件，并且涡轮机械构件包括：第一容器，其具有限定第一内部的上游端部和限定第二内部的下游端部，燃烧在该第一内部中发生，燃烧产物流动穿过该第二内部；第二容器，其构造成绕着第一容器的下游端部布置，第二容器在多个周向位置处限定燃料供给部、气道开口、预混通路和在预混通路的下游端部处的室，该预混通路流体地联接于燃料供给部和气道开口，并且具有通路内部，在该通路内部中，能够分别从燃料供给部和气道开口接收的燃料和空气能够在气道开口下游组合以形成燃料和空气混合物；以及多个喷射器，多个喷射器中的每一个联接于室，并且构造成将燃料和空气混合物输送到第二内部。
这些和其他的优点和特征从结合附图进行的下列描述将变得更加显而易见。
附图说明
被认为是本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求中被特别地指出并且清楚地要求权利。本发明的前述和其他的特征和优点从结合附图进行的下列详细描述是显而易见的，在该附图中：
图1是涡轮机械构件的侧视图；以及
图2是涡轮机械构件的径向视图。
详细描述参考附图经由实例说明本发明的实施例以及优点和特征。
具体实施方式
根据方面，提供用于轴向分级或延迟稀燃喷射(LLI)系统的流套，其与微混合器喷射技术耦合以将部分或完全预混的燃料和空气混合物运送到安装有流套的喷射器。为此，燃料和空气通路的组合加工、钻孔和/或切削到流套壁中，使得流套的轴向长度从流套的外部并通过气道开口向内抽吸压缩机排出(CDC)空气。接着，该CDC空气随同燃料一起运送到喷射器，该CDC空气沿着流套的长度与该燃料混合。构造最终可导致氮氧化物(NOx)排放物的总体减少。
参考图1和图2，涡轮机械构件10设置为例如燃气涡轮发动机中的燃烧器的下游区段。涡轮机械构件10包括诸如燃烧器衬套的第一容器20、诸如燃烧器流套的第二容器30以及一个或多个喷射器40，其在轴向分级或延迟稀燃喷射(LLI)系统中安装于第二容器30。
第一容器20具有上游端部21和下游端部22。上游端部21形成为限定位于其中的第一内部210，诸如燃料和空气的可燃物质的燃烧在第一内部210中发生。下游端部22形成为限定在第一内部210下游的第二内部220，燃烧产物作为主要流朝向过渡件和/或涡轮区段流动穿过第二内部220。第二容器30构造成至少绕着第一容器20的下游端部220布置成限定在第一容器20的外表面与第二容器30的内表面之间的环形空间31。环形空间31可形成为限定用于流体的流路径，该流体作为冲击或冷却流从过渡件50朝向第一容器20的上游端部21移动。附加的流体/空气还可以以其它方式进入环形空间31。
第二容器30在一个或多个周向位置61处限定一个或多个微混合喷射系统60，一个或多个周向位置61可以以一致或不一致的间隔配置。在一个或多个周向位置61中的每一个处的一个或多个微混合喷射系统60中的每一个限定成包括至少一个燃料供给部70、至少一个气道开口80、至少一个预混通路90和至少一个室100。对于每个微混合喷射系统60，至少一个预混通路90流体地联接于至少一个燃料供给部70和至少一个气道开口80，并且具有通路内部91，在通路内部91中，能够分别从至少一个燃料供给部70和至少一个气道开口80接收的、燃料和诸如压缩机排出(CDC)空气的空气能够组合以形成燃料和空气混合物。至少一个室100限定在至少一个预混通路90的下游端部处或其附近。
一个或多个喷射器40均分别布置在对应的一个或多个周向位置61处。利用这种构造，多个喷射器40均可联接于室100中的对应一个，并且可构造成从第二容器30径向向内延伸以横过环形空间31并将燃料和空气混合物从第二容器30朝向第一容器20的第二内部220输送，使得燃料和空气混合物可喷射到燃烧产物的主要流并与其混合，该燃烧产物的主要流朝向过渡件和/或涡轮区段流动。
根据实施例，第二容器30可包括环形本体32。环形本体32可包括可焊接或另外紧固在一起的上游壳体321和下游壳体322。上游壳体321形成为在一个或多个周向位置61中的每一个处限定一至三个或更多个燃料供给部70。下游壳体322相似地形成为在一个或多个周向位置61中的每一个处限定一对气道开口80、一对预混通路90和室100。第二容器30可进一步包括歧管33，其绕着上游壳体321布置，并且形成为限定燃料入口330和内部，燃料供应源可设置到该内部中。
如图2所示，一对预混通路90可以以在它们之间的周向距离周向地布置成彼此相邻，该周向距离与多个喷射器40中的对应一个的直径相似。一对预混通路90中的每一个沿着下游壳体322的长度大致平行地且在轴向下游方向上延伸。一对气道开口80中的每一个限定在预混通路90中的对应一个的上游端部处或其附近，并且具有例如带有长度的细长形状，该长度与相关的预混通路90的宽度大致相似。燃料供给部70中的主要燃料供给部可布置成在周向位置处沿着上游壳体321的长度在轴向下游方向上从歧管33延伸，该周向位置大体位于预混通路90之间。流体联接件71从燃料供给部70的下游端部在气道开口80下游横向地延伸到预混通路90。附加的燃料供给部70可随同附加的流体联接件71一起布置成邻近燃料供给部70中的主要燃料供给部。以该方式，至少一至三个燃料供给部（多个）70可设置用于多个喷射器40中的每一个。
在涡轮机械构件10的操作中，燃料可经由歧管33的燃料入口330供给到燃料供给部70。接着，燃料通过燃料供给部70向下游轴向地输送到预混通路90。在预混通路90内，燃料与经由气道开口80进入预混通路90的CDC空气混合。接着，产生的燃料和空气混合物沿着预混通路90向下游轴向地输送到室100，燃料和空气混合物在室100处传送到多个喷射器40中。接着，多个喷射器40将燃料和空气混合物喷射到第二内部220和燃烧产物的主要流中。
虽然仅连同有限数量的实施例详细地描述本发明，但是应当容易理解，本发明不受限于这种公开的实施例。相反地，本发明可修改成并入迄今为止未描述但是与本发明的精神和范围相称的、任何数量的变化、改变、替换或等同配置。另外，虽然描述本发明的各种实施例，但是将理解，本发明的方面可仅包括描述的实施例中的一些。因此，本发明将不看作是被前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
Claims (14)
1.一种涡轮机械构件的流套，所述流套包括：
环形本体，其包括上游壳体和下游壳体；
所述上游壳体限定三个燃料供给部；并且
所述下游壳体限定气道开口、一对预混通路和室，所述气道开口中的至少一个气道开口流体连通地连接到所述预混通路中的每个预混通路；
其中，所述预混通路流体地联接于所述三个燃料供给部和所述气道开口，并且所述每个预混通路具有通路内部，在所述通路内部中，能够分别从所述燃料供给部和所述气道开口接收的燃料和空气能够组合以形成燃料和空气混合物；其中，所述室界定于所述预混通路的下游端或者其附近，且所述预混通路与所述燃料供给部中的至少一个通过流体联接件进行流体连通。
2.根据权利要求1所述的流套，其特征在于，所述上游壳体和所述下游壳体在多个周向位置处分别对应地限定所述燃料供给部、所述气道开口和所述预混通路。
3.根据权利要求1所述的流套，其特征在于，从所述气道开口提供的所述空气包括压缩机排出空气。
4.根据权利要求1所述的流套，其特征在于，所述下游壳体限定具有细长形状的所述气道开口，每个所述预混通路的宽度与所述气道开口的长度大致相似。
5.根据权利要求1所述的流套，其特征在于，进一步包括歧管，其绕着所述上游壳体布置成限定联接于所述燃料供给部的燃料入口。
6.根据权利要求1所述的流套，其特征在于，所述下游壳体焊接于所述上游壳体。
7.一种涡轮机械构件，其包括：
第一容器，其具有限定第一内部的上游端部和限定第二内部的下游端部，燃烧在所述第一内部中发生，燃烧产物流动穿过所述第二内部；
第二容器，其构造成绕着所述第一容器的下游端部布置；
其中，所述第二容器限定三个燃料供给部、气道开口、一对预混通路和室，所述预混通路流体地联接于所述燃料供给部和所述气道开口，并且每个所述预混通路具有通路内部，在所述通路内部中，能够分别从所述燃料供给部和所述气道开口接收的燃料和空气能够组合以形成燃料和空气混合物；其中，所述室界定于所述预混通路的下游端或者其附近，且所述预混通路与所述燃料供给部中的至少一个通过流体联接件进行流体连通；以及
喷射器，其联接到所述室从而与所述预混通路流体连通，并且构造成将所述燃料和空气混合物输送到所述第二内部。
8.根据权利要求7所述的涡轮机械构件，其特征在于，所述第一容器和所述第二容器限定被所述喷射器横过的、在其间的环形空间。
9.根据权利要求7所述的涡轮机械构件，其特征在于，所述喷射器在数量上为多个，所述多个喷射器绕着所述第二内部排列。
10.根据权利要求7所述的涡轮机械构件，其特征在于，从所述气道开口提供的所述空气包括压缩机排出空气。
11.根据权利要求7所述的涡轮机械构件，其特征在于，所述气道开口限定有细长形状，每个所述预混通路的宽度与所述气道开口的长度大致相似。
12.根据权利要求7所述的涡轮机械构件，其特征在于，所述第二容器包括：
下游壳体，所述气道开口和所述预混通路限定在所述下游壳体中；
上游壳体，所述燃料供给部限定在所述上游壳体中；以及
歧管，其绕着所述上游壳体布置成限定联接于所述燃料供给部的燃料入口。
13.根据权利要求12所述的涡轮机械构件，其特征在于，所述下游壳体焊接于所述上游壳体。
14.一种涡轮机械构件，其包括：
第一容器，其具有限定第一内部的上游端部和限定第二内部的下游端部，燃烧在所述第一内部中发生，燃烧产物流动穿过所述第二内部；
第二容器，其构造成绕着所述第一容器的下游端部布置，
所述第二容器在多个周向位置处限定：
三个燃料供给部，
气道开口，
一对预混通路，其流体地联接于所述燃料供给部和所述气道开口，并且具有通路内部，在所述通路内部中，能够分别从所述燃料供给部和所述气道开口接收的燃料和空气能够在所述气道开口下游组合以形成燃料和空气混合物，其中所述预混通路与所述燃料供给部通过流体联接件进行流体连通；和
室，其位于所述预混通路的下游端部处或者其附近；以及
多个喷射器，所述多个喷射器中的每一个联接于所述室，并且构造成将来自所述预混通路的所述燃料和空气混合物输送到所述第二内部。
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