CN105229279B - 带护罩的导引液体管 - Google Patents

Abstract

一种导引液体管，其具有导引液体燃料入口、导引液体燃料管道、导引液体燃料喷嘴以及被配置成保护导引液体燃料喷嘴的护罩。在护罩保持固定到导引液体燃料管道上时，该导引液体管可被安装在燃气涡轮发动机的喷射器上和/或从燃气涡轮发动机的喷射器上拆卸掉。

Description

带护罩的导引液体管

技术领域

概括而言，本发明涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，更具体而言涉及带有可拆卸的导引液体管的燃气涡轮燃料喷射器。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括一个或多于一个的燃料喷射器，该燃料喷射器可将燃料引导到用于燃烧的燃烧器中。燃料喷射器可包括多个燃料通道或燃料流，例如主燃料流和导引燃料流。由于燃料喷射器靠近燃烧器，因此，将液体燃料提供给燃料喷射器的导引组件(称之为导引液体管)的液体燃料管在燃气涡轮发动机运行期间可经受高温。除了高温对燃料喷射器部件造成的潜在热损伤以外，持久暴露于这些高温环境下可引起导引液体管由于燃料焦化而随着时间的推移堵塞。

Eroglu的美国专利申请公开第2010/0175382号(其公开日为2010年7月15日)示出了燃气涡轮燃烧器。具体地说，Eroglu的公开内容涉及一种燃气涡轮机的燃烧器，所述燃烧器包括涡旋发生器和其下游的混合管。涡旋发生器由至少两个彼此相对的壁限定以限定锥形涡流室，涡旋发生器设置有喷嘴和孔，喷嘴被设置成喷射燃料，孔被设置成将氧化剂供给到涡流室中。燃烧器包括可沿涡旋发生器的纵轴线延伸的喷枪，被配置有用于在燃烧器内喷射燃料的侧喷嘴。侧喷嘴的轴线相对于喷枪的轴线倾斜，侧喷嘴可沿燃烧器的轴线定位。

本发明旨在克服公知问题和/或发明人所发现的问题。

发明内容

在文中公开了一种导引液体管。该导引液体管包括导引液体燃料管道、导引液体燃料入口和导引液体燃料喷嘴。导引液体燃料管道具有第一端和第二端，并被配置成通过该导引液体管引导液体燃料；该导引液体燃料入口在所述第一端处流体联接到该导引液体燃料管道上，并被配置成与导引燃料供应接口流体地联接；导引液体燃料喷嘴在所述第二端处流体联接到导引液体燃料管道上，导引液体燃料喷嘴被配置成将液体燃料喷射到燃烧室中。导引液体管还包括联接到导引液体燃料管道上的旋流器，以及联接到旋流器上的护罩，所述护罩被配置成包围导引液体燃料喷嘴。

根据一个实施例，导引液体管包括导引液体燃料管道和导引液体燃料入口。导引液体燃料管道具有第一端和第二端，并被配置成通过导引液体管引导液体燃料；导引液体燃料入口在所述第一端处流体联接到导引燃料管道上，该导引液体燃料入口被配置成与导引燃料供应接口流体联接。导引液体管还包括护罩组件。护罩组件包括管接口、管延伸部、护罩和导引液体燃料喷嘴。护罩组件在所述第二端处经由管接口被联接到导引液体燃料管道上。导引液体燃料喷嘴经由管延伸部流体地联接到导引液体燃料管道上，并被配置成将液体燃料喷射到燃烧室中。护罩被联接到管延伸部上，被配置成包围导引液体燃料喷嘴。

附图说明

图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。

图2是图1中的喷射器之一的等轴测视图。

图3是图2中的喷射器的第一部分的侧剖视图。

图4是图2中的喷射器的第二部分的侧剖视图。

图5是图3和图4中的导引液体管的等轴测视图。

图6是图4中的护罩组件的侧剖视图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器。具体地说，本发明为液体燃料管(也称为“喷枪”)提供了被屏蔽热量和气流的组合式末端。喷枪可从喷射器上拆卸掉，并且可以是导引燃料组件的部件。

图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。为了清楚且容易解释，一些表面已经被省略或放大(在该图或其他附图中)。通常，燃气涡轮发动机100包括入口110、轴120(由轴承150支撑)、压缩机200、燃烧器300、涡轮400、排气装置500和功率输出联接器600。压缩机200包括一个或多个压缩机转子组件220。燃烧器300包括燃烧器外壳310、一个或多个安装到燃烧器外壳310上的喷射器350，以及一个或多个安装在燃烧器外壳310内的燃烧室390。涡轮400包括一个或多个涡轮转子组件420。

在运行中，空气作为“工作流体”进入入口110，并被压缩机200压缩。在压缩机200中，工作流体在环形气流通道中被一系列压缩机转子组件220压缩。一旦被压缩，空气就离开压缩机200，进入燃烧器300，在燃烧器中空气被扩散，并将燃料添加到燃烧器中。空气和燃料经由喷射器350被喷射到燃烧室390内并被点燃。在燃烧反应之后，通过一系列涡轮转子组件420将能量经由涡轮400从燃烧的燃料/空气混合物中提取出。废气经由排气装置500离开此系统。

被输送至燃烧器300中的燃料可包括任何已知类型的烃基液体或气体燃料。液体燃料可包括柴油、加热用油、JP5、喷气发动机燃料或煤油。在一些实施例中，液体燃料还可包括天然气液体(诸如，例如乙烷、丙烷、丁烷等)、石蜡油基燃料(如JET-A)和汽油。气体燃料可包括天然气。在一些实施例中，气体燃料还可包括可替换的气体燃料，例如，举例而言液化石油气、乙烯、填埋气、沼气、氨、生物质气、煤气、炼油厂废气等。此液体燃料和气体燃料列表并不旨在成为详尽无遗的列表，而仅是示例性的。通常，本领域已知的任何液体燃料或气体燃料可经喷射器350被输送至燃烧器300中。

类似地，一个或多于一个的上述部件(或其子部件)可以由不锈钢和/或被称为“超合金”的耐高温材料制成。超合金(或高性能合金)是一种在高温下显示出优良的机械强度和抗蠕变性，表面稳定性、耐腐蚀性以及抗氧化性良好的合金。超合金可包括诸如哈斯特洛依合金、铬镍铁合金、沃斯帕洛伊合金、雷内合金、海恩斯合金、耐热镍铬铁合金、MP98T、TMS合金及CMSX单晶合金等材料。

图2为图1中的燃气涡轮发动机的示例性的燃气涡轮喷射器的等轴测视图。如图所示，喷射器350可包括安装手柄351、安装法兰352、燃烧室接口353、外部喷射器本体354和空气供应接口，以及导引燃料组件370和主燃料组件360。安装手柄351和安装法兰352有助于将喷射器350安装到燃烧器外壳310(图1)上。

燃烧室接口353使喷射器350与燃烧室390相匹配(图1)。燃烧室接口353可包括导引燃料组件370和主燃料组件360在其与燃烧室相连接的相应连接处的一个或多于一个的部分。具体而言，燃烧室接口353可以包括集成到主燃料组件360中的套环356，套环356从而滑入燃烧室390的喷射器接口中。

外部喷射器本体354可以包括一种或多种流动体，它们在运行期间暴露于燃烧器300内的工作流体中(图1)。一种或多种流动体提供支承、保护内部元件和/或形成内部流道。一种或多种流动体可并入安装法兰352中或在安装法兰352处终止。可选地，一种或多种流动体可穿过安装法兰352，在安装法兰352之外终止。

根据一个实施例以及如图所示，外部喷射器本体354可包括导杆341、主气体管342、主液体外管343、外盖344和支承管349，这些部件中的每一个均被配置成单独支承和/或保护喷射器350的内部元件。在此，导杆341、主气体管342及主液体外管343保护内部燃料管线，而外盖344保护流动体的接口。此外，导杆341、主气体管342和/或主液体外管343可形成内部空气通道。支承管349被示出为喷射器350的头部和安装法兰352之间的支承件；然而，根据喷射器的具体设计，可用保护罩替换支承管349以全部移除另一个内部燃料管线的导引液体燃料导体。

根据可替换的实施例，外部喷射器本体354可以是被配置为共同保护喷射器350的内部元件的单个流动体。具体而言，所有的燃料和/或空气通道可共同位于单个流动体内，从而，流动体除了支承喷射器350的头部以外，还保护和支承所有燃料和空气通道。

图3和图4分别为图2中的喷射器的第一部分和第二部分的侧剖视图。具体而言，示出喷射器350为双燃料喷射器，该双燃料喷射器也被配置为将导引燃料和主燃料输送到燃烧室390(图1)中。例如，喷射器350可包括导引燃料组件370和主燃料组件360。在所示的该实施例中，导引燃料组件370和主燃料组件360可以具有大致为管状的配置，内外管绕喷射器中心轴线359同心布置。

在文中，除非另外注明，所有对“上游”和“下游”的引用是参照运行期间燃料通过喷射器350的流动方向而言的。例如，安装法兰352通常位于最“上游”处，而燃烧室接口353通常位于最“下游”处。此外，对“上游”和“下游”的引用是参照喷射器中心轴线359而言的。

如图所示，喷射器350被配置为接收压缩空气。具体而言，喷射器350可被配置为接收用于燃烧反应和用于冷却的压缩空气。喷射器350可包括被配置为接收压缩空气的任何便利的接口或多个接口。具体而言，喷射器350可包括主空气入口346，主空气入口346被配置为接收用于与主燃料组件360一起使用的压缩空气。类似地，喷射器350可包括主导引空气接口347，主导引空气接口347被配置为将主空气(即，用于燃烧反应)供应至导引燃料组件370内的主导引空气导管333。同样地，导引空气入口可以包括次级导引空气接口348，次级导引空气接口348被配置为将次级空气(即，用于诸如冷却和加压的非燃烧用途)或车间空气供应到导引燃料组件370内的次级导引空气导管334中，用于与导引燃料组件370一起使用。

根据一个实施例，主空气入口346可包括喷射器350上的多个径向开口，以及通向预混导管361的附带空气通道，径向开口位于每个旋流叶片之间。根据另一实施例，主导引空气接口347可包括外盖344上的开口，以及通向环式歧管的附带空气通道，该空气通道给主导引空气导管333供料。根据另一个实施例，次级导引空气接口348可包括气动配件，该气动配件附接到导杆341上并气动地联接到环式歧管上，该环式歧管被配置成给次级导引空气导管334供料。可选地，次级导引空气接口348可包括被附接到安装法兰352上并气动地联接到环式歧管上的气动配件，该环式歧管被配置成给次级导引空气导管334供料。

主燃料组件360可包括多个旋流叶片362、内部预混管363以及外部预混筒364。漩流叶片362被配置成接收来自于主空气入口346的主空气，并将主燃料喷射到空气流中，同时将角度分量传递给空气流(也参见图2)。内部预混管363的外壁和外部预混筒364的内壁一起形成预混导管361。预混导管361形成贫燃预混燃烧的燃烧反应的初始阶段，下文将对此进行讨论。预混导管361被配置成混合主燃料和主空气，并将它们引导到燃烧室390中。此外，内部预混管363可包括导引防撞板365。在此，导引防撞板365从内部预混管363的下游端径向向内延伸。

导引燃料组件370被示出为双燃料导引件，并可包括导引气体燃料组件371和导引液体燃料组件372。具体地说，导引气体燃料组件371被配置成将来自主导引空气导管333的压缩空气以及来自于导引燃料组件370的气体燃料喷射到燃烧室390中。类似地，导引液体燃料组件372被配置成将来自于主导引空气导管334的压缩空气以及来自于导引燃料组件370的液体燃料喷射到燃烧室390中。例如，在所示的该实施例中，导引气体燃料组件371可喷射预混气体燃料的环状流，导引液体燃料组件372可喷射液体燃料的锥形雾化喷雾。

导引气体燃料组件371可以是环形组件，该环形组件联接到喷射器350上，具有与喷射器中心轴线359同心的纵向轴线。如图所示，导引气体燃料组件371可包括导引气体护罩373、空气辅助护罩374、导引主空气末端375以及导引气体顶端378。此外，导引气体燃料组件371可共享或使用内部预混管363的内壁。

内部预混管363的内壁和导引气体护罩373的外壁一起形成主导引空气导管333。在该配置中，主导引空气导管333经由主导引空气接口347轴向地接收主空气，按照规定路线输送主空气以供下游使用，同时过渡成环形管的形状。类似地，导引气体护罩373的内壁和空气辅助护罩374的外壁形成导引气体导管332。导引气体导管332大体成形为环形导管，气体导引燃料通过该环形导管朝燃烧室390行进。

在该配置中，导引气体导管332由导引气体顶端378盖住。然而，导引气体顶端378包括导引气体喷嘴379。导引气体喷嘴379包括多个通道，这些通道被配置成将气体导引燃料引导到导引燃料组件370的导引预混区域中。

类似地，在该配置中，主导引空气导管333终止于导引主空气末端375。导引主空气末端375包括导引末端冷却喷嘴376和导引主空气喷嘴377。导引末端冷却喷嘴376包括多个通道，这些通道被配置成将加压主空气引导到导引防撞板365上。导引主空气喷嘴377包括多个通道，这些通道被配置成将加压主空气引导到导引燃料组件370的导引预混区域中。虽然各个导管、末端以及喷嘴如图所示那样定位，但应当理解的是也可使用其他定位。此外，一个或多个元件可以是组合的和/或与其他结构组合。

导引液体燃料组件372可以是大致为圆柱形的组件，该圆柱形组件联接到喷射器350上，具有与喷射器中心轴线359同心的纵向轴线。如图所示，导引液体燃料组件372可包括导引液体管380和空气辅助护罩374。在此，导引液体燃料组件372与导引气体燃料组件371共享空气辅助护罩374，使用空气辅助护罩374的内壁。具体地说，导引液体管380可定位在空气辅助护罩374内，从而在导引液体管380和空气辅助罩374的内壁之间形成主导引空气导管334的一部分。

通过导引液体管380被输送到导引燃料组件370的液体燃料可在导引液体管380的下游端处通过导引液体燃料喷嘴389被喷射到燃烧室390中。来自主导引空气导管334的压缩空气(次级空气或车间空气)也可与燃料喷雾并排地被喷射到燃烧室390中。该液体燃料喷雾和压缩空气燃烧以在燃烧室390中形成扩散火焰。

空气辅助护罩374可在一端气动地联接到导杆341上，在另一端气动地联接到导引气体顶端378上。此外，一端可包括固定接头(例如，铜焊接头、螺纹接头等等)，而另一端可包括动态接头(例如，滑动接头)，该动态接头被配置成在运行期间允许空气辅助护罩374和导引气体顶端378之间在一定范围内的相对运动，或者允许在导引燃料组件370中或周围的任何其他动态变化(例如，热膨胀/收缩)。此外，空气辅助护罩374可被配置成转换导杆341下游的有效流动区域。例如，空气辅助护罩374可以是大致为管状的结构，包括具有第一直径的上游部分和具有第二(例如，更小的)直径的下游部分，从而影响次级导引空气导管334在空气辅助护罩374中的有效流动区域。

图5是图3和图4中的导引液体管的等轴测视图。导引液体管380可以是细长组件，该组件可拆卸地联接到喷射器350上，具有与喷射器中心轴线359同心的纵向轴线。导引液体管380包括导引液体燃料入口381、导引液体燃料管道382、管道支承件383以及护罩组件384。例如，导引液体管380可被插入导杆341中(以及可从该导杆上拆卸掉)，可通过导引液体燃料入口381被联接到导杆341上。导引液体管380被配置成通过导引液体燃料喷嘴389将燃料从喷射器350外部输送到导引燃料组件370中。

导引液体燃料入口381可包括连接到外部燃料供应源上的任何便利接口或配件。具体地说，导引液体燃料入口381被配置成形成与导引燃料供应接口和导引液体燃料管道382联接的流体联接件。此外，导引液体燃料入口381可被配置成可拆卸地联接到喷射器350上。例如，导引液体燃料入口381可包括标准的液体燃料闷头配件，该闷头配件旋紧到或以其他方式紧固到安装法兰352上。此外，例如，导引液体燃料入口381可由NITRONIC 60不锈钢或者任何其他合适材料制成。

液体燃料管道382可包括任何合适的燃料管道(例如标准的液体燃料管件)，被配置成在导引液体燃料入口381和导引液体燃料喷嘴389之间输送燃料。导引液体燃料管道382可由等级为316L的不锈钢或者任何其他合适的材料制成。根据一个实施例，导引液体燃料管道382可被分段成包括两个或多个连结部段。例如，如图所示，导引液体燃料管道382可具有第一、第二以及第三部段，第一部段最靠近导引液体燃料入口381。此外，不同的部段可由不同的材料制成。例如，导引液体燃料管道382的第一和第二部段可由等级为316L的不锈钢或任何其他合适的材料制成，而第三部段可由625合金或任何其他合适的耐热材料制成。

管道支承件383可包括任何合适的支座或固定的间隔器，该支座或固定的间隔器被配置成在操作期间在喷射器350的通道内支承导引液体燃料管道382，同时允许次级导引空气通过。具体地说，导引液体管380可定位在导杆341、空气辅助护罩374以及护罩组件384内，从而在导引液体燃料管道382的外部和导杆341、空气辅助护罩374以及护罩组件384的内部之间形成次级导引空气导管334。因此，管道支承件383被配置成定位导引液体燃料管道382(和延伸部)并且提供用于次级导引空气导管334的流动通道。例如，管道支承件383可被形成为径向上为堞形的环形件(或“星形环”)，该环形件在管道支承件383的外周缘处与空气辅助护罩374的内壁可滑动地相互配合，在管道支承件383的内周缘处与导引液体燃料管道382固定地相互配合。此外，管道支承件383可由NITRONIC 60不锈钢或任何其他合适的材料制成。

根据一个实施例，管道支承件383可被配置成导引液体燃料管道382的两个部段之间的配件或接头。例如，如图所示，两个部段可被插入管道支承件383的相对侧上的对准槽中，被铜焊或以其他方式连结在一起，形成单一元件。此外，管道支承件383可包括不同的槽，使得能连结具有不同外径的管。

根据另一个实施例，管道支承件383可包括沿导引液体燃料管道382分布的两个或多个支座。例如，如图所示，在导引液体燃料管道372具有第一、第二和第三部段的情况下，管道支承件383可包括第一和第二管道支承件383，其中，第一管道支承件383连结导引液体燃料管道382的第一和第二部段，第二管道支承件383连结导引液体燃料管道382的第二和第三部段。可选地，一个或多个支座可基于导引液体管380的模态响应定位，和/或增加一个或多个支座以改变导引液体管380的模态响应。

图6是图4中的护罩组件的侧剖视图。护罩组件384可包括护罩384、漩流器386以及管接口387。护罩组件384还可包括位于护罩385内的管道支承件383。护罩组件384经由管接口387联接到导引液体燃料管道382上，护罩385联接到漩流器386上。

导引液体管380可在安装之前被预先校准。具体地说，护罩组件384可包围导引液体燃料喷嘴389，使得在导引液体管380被安装到气体涡轮发动机100和/或喷射器350上之前先限定在导引液体管380的出口处的预定有效流动区域。此外，护罩组件384被配置成作为导引液体管380的部件被安装到喷射器350上或者从喷射器350上拆卸掉，同时喷射器350保持被安装在燃烧器300中。此外，护罩组件384可由合金625或者任何其他合适的耐热材料制成。

护罩385可包括被配置成用管道输送次级导引空气、封装漩流器386和保护导引液体燃料喷嘴389的任何合适构件。具体地说，护罩385与次级导引空气导管334的上游部分相接，轴向向下游延伸至超出导引液体燃料喷嘴389，从而使次级导引空气导管334完整。此外，护罩385在主导引空气喷嘴377下游延伸到导引预混区域中，从而在操作期间保护导引液体燃料喷嘴389以免受到离开导引主空气喷嘴377的加压主空气的撞击。

根据一个实施例，护罩385可具有大体为管状的形状，尤其包围导引液体燃料喷嘴389。例如，护罩385可大体形成圆管，但包括锥形排气末端。此外，例如，护罩385可包括具有第一直径的上游部分和具有第二(例如，更小)直径的下游部分。此外，护罩385的横截面在中间部分具有变化。例如，护罩385的横截面(例如，直径、形状等等)在每个接口处(例如，在漩流器386处、在空气辅助护罩374处，等等)发生改变。此外，每个中间变化部分之间的横截面过渡遵循梯级线性过渡或遵循曲线。

根据一个实施例，护罩385可具有轴向长度，向上游延伸至漩流器386但并不超出漩流器386。根据另一实施例，护罩385可向上游延伸至空气辅助护罩374，与该空气辅助护罩374相接。根据另一实施例，护罩385可向上游延伸，越过空气辅助护罩374的下游端。例如，在空气辅助护罩374包括与导引气体顶端378连接的动态接头的情况下，护罩385可向上游延伸，充分叠盖住动态接头，以在运行期间在整个相对运动范围内或者任何动态变化范围内轴向地叠盖住空气辅助护罩374和导引气体顶端378之间的接头接口345。此外，例如，护罩385可向上游延伸完全越过空气辅助护罩374和导引气体顶端378之间的接口(例如，到达空气辅助护罩374内的有效流动区域中的过渡段)。

根据一个实施例，护罩385轴向向下游延伸超出导引液体燃料喷嘴389，或者换言之，导引液体燃料喷嘴389被凹入护罩385内。具体地说，护罩385可在导引液体燃料喷嘴389和最大延伸部之间与它们齐平地延伸。例如，最大延伸部可到达燃烧室390。此外，例如，最大延伸部可设置在雾化液体燃料的离开导引液体燃料喷嘴的排出锥形体不会撞击在护罩385上的位置处。此外，例如，最大延伸部可设置在与导引液体燃料管道382同心的60度圆锥处，该圆锥的顶点设置在导引液体燃料喷嘴389不与护罩385相交或不将与护罩385相交的位置处。

根据所示出的实施例，护罩组件384可以是整体元件，该整体元件在导引液体燃料入口381远侧附接到导引液体燃料管道382的端部上。具体地说，护罩组件384还可包括管延伸部388和导引液体燃料喷嘴389。管延伸部388是类似于导引液体燃料管道382的流体管道，在管接口387和导引液体燃料喷嘴389之间延伸。在该实施例中，管接口387可将管延伸部388流体地联接和附接到导引液体燃料管道382的端部上。此外，漩流器386可被联接到管延伸部388上，并且将护罩385联接到管延伸部388上。

根据另一实施例，护罩组件384可附接到导引液体燃料管道382的外壁上。具体地说，管接口387可包括漩流器386的内周缘，从而管接口387被固定到导引液体燃料管道382上。在该实施例中，导引液体燃料管道382可包括和/或形成导引液体燃料喷嘴389。

漩流器386包括任何合适的构件，该构件被配置成在运行期间将旋转运动分量传递给穿过护罩385的次级导引空气。具体地说，漩流器386包括伸入次级导引空气导管334的涡旋部件，被配置成使加压的次级导引流旋动。此外，涡旋部件可在护罩385和导引液体燃料管道382和/或管延伸部388之间径向延伸。例如，旋流器386可包括作为涡旋部件的螺旋槽，该螺旋槽伸入次级导引空气导管334中。此外，例如，旋流器386可包括多个作为涡旋部件的倾斜叶片，它们伸入次级导引空气导管334中。此外，例如，涡旋部件可被配置成在运行期间，将15度的旋转、30度的旋转、或15度至30度的旋转传递给沿导引液体燃料管道382外部流动的次级导引空气。

根据一个实施例，旋流器386可包括涡旋部件的环形阵列。例如，如图所示，涡流器386可包括三个螺旋槽，这些螺旋槽在垂直于导引液体燃料管道382的平面上对准。此外，旋流器386可包括多个环形阵列，这些环形阵列沿导引液体燃料管道382和/或管延伸部388轴向分布。例如，旋流器386可在沿导引液体燃料管道382的不同轴向位置处包括两组涡旋部件。具体地说，旋流器386可包括涡旋部件的至少两个环形阵列，该涡旋结构的至少两个环形阵列可隔开以将用于护罩385的结构基部提供给导引液体燃料管道382和/或管延伸部388。因此，根据一个实施例，所示的管道支承件383可替代地被第二旋流器386取代。

此外，涡旋部件的每个环形阵列可被配置成用于不同的流动效应。例如，倾斜叶片的每个环形阵列可相对于空气流具有不同的攻角，或者螺旋槽的每个环形阵列可具有不同的螺距。此外，例如，如图所示，在存在涡旋部件的两个环形阵列的情况下，上游阵列可具有比下游阵列更大的直径。

工业实用性

概括而言，本发明适用于燃气涡轮燃料喷射器以及具有燃料喷射器的燃气涡轮发动机。所描述的实施例并不局限于与特定类型的燃气涡轮发动机结合使用，而是可应用于固定的或运动的燃气涡轮发动机或者它们的任何变形形式中。燃气涡轮发动机可适于许多工业应用，因此，其部件可适于许多工业应用，这些工业应用例如是石油和天然气工业的各个方面(包括石油和天然气的传输、采集、储存、回收和升举)、发电工业、航空航天和运输工业，但是并不局限于此，上面仅列举了一些例子。

概括而言，本文公开的带护罩的导引燃料管的实施例可应用于燃气涡轮发动机的使用、操作、维护、维修以及改进，并且可用于提高性能和效率、减少维护和维修和/或降低成本。此外，本文公开的带护罩的导引燃料管的实施例可应用于燃气涡轮发电机的寿命的任何阶段，从设计到成型和首次制造，直到寿命终结。因此，作为预防措施或甚至响应于偶发事件，带护罩的导引燃料管可用作已有的燃气轮机发动机的改型件或增强件。当本文所公开的带护罩的导引燃料管可被安装在具有相同接口从而能与早期类型的喷射器互换的喷射器中时，这尤为如此。

在该实施例中，喷射器被配置成用于干式低排放——即不将水添加到燃烧反应中。具体地说，主燃料组件360被配置成用于其主燃料的贫燃预混燃烧。贫燃预混燃烧可用于降低氮氧化物(NOx)排放。在贫燃预混喷射器中，燃料和空气在燃烧室上游的初始阶段被充分混合，从而产生均匀的、稀薄的、未燃烧的燃料/空气混合物，然后该混合物被喷射到燃烧室中。此外，主燃料组件可被配置成对液体和/或气体燃料进行操作。

此外，导引燃料组件被配置成例如通过扩散火焰单独地燃烧导引燃料。扩散火焰是燃料和空气在燃烧室中混合并同时燃烧时产生的火焰，而非是在初始阶段预混时形成的。扩散火焰可以具有比预混火焰更高的火焰温度，可用作局部热火焰以稳定燃烧过程并防止贫油熄火。此外，导引燃料组件可被配置成在对液体和/或气体燃料进行操作。

在使用中，带护罩的导引液体管可被配置成在护罩或护罩组件被附接时，可滑动地被安装到喷射器中。具体地说，导引液体管(“喷枪”)可滑入喷射器的流动体，例如导杆中(或从中拆除)，并且被锁定到合适位置上(或被解锁)。在这种配置中，导引液体管可在安装之前被预先校准。具体地说，护罩或护罩组件可被预先配置，以在安装之后和在操作期间设定或限定离开导引液体燃料组件的有效流动区域或流动剖面。例如，不是安装喷枪和对喷射器进行调整，而是在校准台或校准装置上设定和/或确定有效流动区域或流动剖面，原因在于，存在护罩且护罩可被固定，从而压缩空气的出口可存在且可被固定。换言之，利用带护罩的导引液体管，在其安装之前就基本上存在边界条件。

这有利于平衡从多个喷射器流出的压缩空气。具体地说，具有多个喷射器的燃烧器可为多个喷射器供应来自于单个空气源的压缩空气。此外，空气供应装置可在导引液体燃料组件的出口处具有在边界条件范围内适用的有限压头。例如，最后阶段的空气可被冷却并且作为二次空气被供应。

在一个或多个喷射器与其他喷射器不平衡的情况下，可能影响可利用的压缩空气的“池”，从而影响可用于其他喷射器的压缩空气。通过在安装之前预校准导引液体管，发明人已经在平衡从多个喷射器流出的压缩空气的方面找到了改进。例如，包括所公开的带护罩的导引液体管的喷射器可相对于额定流量具有2％至5％的安装公差。此外，例如，使用喷射器(其包括所公开的带护罩的导引液体管)的燃烧器可在喷射器之间具有2％至5％的流动变化。

在运行中，带护罩的导引液体管可以保护导引液体燃料组件使其与导引气体燃料组件隔开。具体而言，护罩可以保护导引液体燃料组件和导引气体燃料组件使它们避开离开主导引空气导管的热压缩空气。例如，护罩可被定位成拦截离开主导引空气喷嘴的压缩空气流以免受到直接或间接撞击。如上面所讨论，导引液体燃料喷嘴可以是显著凹陷的(被燃料喷射锥形体限制)。有利的是，屏蔽结构与冷却的压缩的次级空气相结合可以显著降低传递给导引液体燃料管道的热传递并抑制焦化。

在运行中，带护罩的导引液体管也可有助于密封次级导引空气导管使其与导引空气导管隔开。如上所述，护罩可向上游延伸，例如在空气辅助护罩和导引气体顶端之间的连接接口处叠盖住动态接头，足以在操作期间在任何动态变化范围内继续叠盖。这样叠盖住被动态连接的部件的接口是有利的，原因在于这样可在相邻流之间产生更曲折的路径，可提高动态接头的密封效果。

前面详细描述的内容本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。所述的实施例并不局限于与特定类型的燃气涡轮发动机结合使用。因此，尽管为了便于说明而将本实施例示出和描述为被实施在固定燃气涡轮发动机中，但是应该意识到，其可被实施在各种其他类型的燃气涡轮发动机和各种其他的系统和环境中。另外，并不旨在受前面的任何部分中出现的任何理论限制。还应当理解，图示内容可以包括放大的尺寸和图解表示，以更好地图示说明所示的被提及到的元素，并不被认为是限制性的，除非另外如此明确声明。

Claims (9)

1.一种用在燃气涡轮发动机(100)中的导引液体管(380)，所述导引液体管(380)包括：

导引液体燃料管道(382)，其具有第一端和与第一端相对的第二端，所述导引液体燃料管道(382)被配置成通过所述导引液体管(380)引导液体燃料；

导引液体燃料入口(381)，其在所述第一端处流体地联接到所述导引液体燃料管道(382)上，所述导引液体燃料入口(381)被配置成与导引燃料供应接口流体地联接；

护罩组件(384)，该护罩组件包括：

管接口(387)；

导引液体燃料喷嘴(389)；

在所述管接口(387)与所述导引液体燃料喷嘴(389)之间延伸的管延伸部(388)；

护罩(385)，该护罩(385)被配置成包围所述导引液体燃料喷嘴(389)和所述管延伸部(388)，且该管延伸部形成喷射器(350)的次级导引空气导管(334)的一部分；

管道支承件(383)，该管道支承件自所述管延伸部(388)延伸至所述护罩(385)并将该护罩连接至所述管延伸部(388)，从而形成整体元件；和

旋流器(386)，该旋流器自所述管延伸部(388)延伸至所述护罩(385)，用以在邻近所述导引液体燃料喷嘴(389)处将该护罩连接至该管延伸部(388)，其中，该旋流器(386)形成所述整体元件的一部分，且该旋流器能够旋动通过所述护罩组件(384)的压缩空气；以及

其中，所述管道支承件(383)位于所述旋流器(386)与所述管接口(387)之间；

其中，所述护罩(385)包括包围所述管道支承件(383)的上游部分、包围所述旋流器(386)的下游部分以及从所述上游部分过渡到所述下游部分的中间部分，并且所述上游部分包括具有第一直径的第一管状形状，所述下游部分包括具有比所述第一直径小的第二直径的第二管状形状；

其中，所述护罩组件(384)在所述第二端处借由所述管接口(387)联接至所述导引液体燃料管道(382)，且所述导引液体燃料喷嘴(389)借由所述管延伸部(388)流体联接至所述导引液体燃料管道(382)。

2.根据权利要求1所述的导引液体管(380)，其中，所述管道支承件(383)被配置成在喷射器(350)的通道内支承所述导引液体燃料管道(382)，还被配置成允许沿所述导引液体燃料管道(382)的外部流动以在操作期间通过所述管道支承件(383)。

3.根据权利要求2所述的导引液体管(380)，其中，所述导引液体燃料管道(382)被分段成多个连结部段，所述的多个连结部段中的至少两个经由所述管道支承件(383)流体地联接。

4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的导引液体管(380)，其中，所述导引液体燃料喷嘴(389)被凹入到所述护罩(385)内。

5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的导引液体管(380)，所述导引液体燃料喷嘴(389)被凹入到所述护罩(385)内，使得60度的排出锥形体不与所述护罩(385)相交。

6.根据前述权利要求1-3中任一项所述的导引液体管(380)，其中，所述导引液体管(380)被配置成安装在所述燃气涡轮发动机(100)中，还被配置成可从所述燃气涡轮发动机(100)上拆卸掉。

7.根据前述权利要求1-3中任一项所述的导引液体管(380)，其中，所述旋流器(386)在沿所述导引液体燃料管道(382)的不同轴向位置处包括隔开的至少两组涡旋部件，以给所述导引液体燃料管道(382)提供用于所述护罩(385)的结构基部。

8.一种用于燃气涡轮发动机(100)的喷射器(350)，其包括根据前述任一项权利要求所述的导引液体管(380)，所述喷射器(350)还包括：导引气体燃料组件(371)，其包括：

导引气体导管(332)，其被配置成在操作期间用导管输送气体导引燃料，

导引气体顶端(378)，其包括导引气体喷嘴(379)，所述导引气体顶端(378)被配置成盖住所述导引气体导管(332)，所述导引气体喷嘴(379)被配置成将所述气体导引燃料引导到所述喷射器(350)的导引预混区域中，

主导引空气导管(333)，其被配置成用导管输送压缩空气，和

导引主空气喷嘴(377)，其被配置成将压缩空气引导到导引预混区域中；和

导引液体燃料组件(372)，其包括空气辅助护罩(374)，所述空气辅助护罩(374)被配置成用导管输送被压缩的次级空气；并且

其中，所述导引液体管(380)的所述护罩(385)被进一步配置成在操作期间保护所述导引液体燃料喷嘴(389)以免受到离开所述导引主空气喷嘴(377)的压缩空气的撞击。

9.根据权利要求8所述的喷射器(350)，其中，所述空气辅助护罩(374)和所述导引气体顶端(378)相互动态地连结，在操作期间允许一定范围内的相对运动；和

其中，所述护罩(385)被进一步配置成在整个相对运动范围内叠盖住所述空气辅助护罩(374)和所述导引气体顶端(378)之间的连接接口(345)。