CN105378248B - 锥形燃气涡轮发动机液体廊道 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器的液体廊道包括廊道主体、液体廊道涡旋盘、多个雾化器入口，以及多个雾化器凸台。液体廊道涡旋盘延伸到在圆周方向上从第一端跨越到第二端的廊道主体。液体廊道涡旋盘包括锥体，其中液体廊道涡旋盘的横截面面积从第一端到第二端减少。每个雾化器入口与液体廊道涡旋盘流体连通。每个雾化器凸台与多个雾化器入口中的一个对准。

Description

锥形燃气涡轮发动机液体廊道
技术领域
本发明总体涉及燃气涡轮发动机，更具体地涉及一种带有锥形液体廊道的燃料喷射器。
背景技术
燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧室以及涡轮机部分。当加热到高于某温度，用于燃气涡轮发动机的燃料可能在包括液体廊道的燃料喷射器内焦化。
授予W.Sowa的美国专利No.6，141，954公开了一种用于工业燃气涡轮发动机的预混合燃料喷射器。预混合燃料喷射器包括轴向延伸的中心体和一对界定混合腔室的径向偏离的涡旋盘。每个涡旋盘的前端与相邻涡旋盘的后端协作以限定进气槽，用于允许初级燃烧空气流切向进入混合腔室。燃料喷射廊道沿着每个进气槽延伸，用于将初级燃料的喷流喷入进入的气流中。
本发明旨在克服发明人发现的一个或多个问题。
发明内容
公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器的液体廊道。液体廊道包括廊道主体、液体廊道涡旋盘、多个雾化器入口以及多个雾化器凸台。液体廊道涡旋盘延伸到在圆周方向上从第一端跨越到第二端的廊道主体。液体廊道涡旋盘包括锥体，其中液体廊道涡旋盘的横截面从第一端向第二端减少。每个雾化器入口与液体廊道涡旋盘流动连通。每个雾化器凸台与多个雾化器入口中的一个对准。
还公开了一种用于拆检燃气涡轮发动机喷射器的方法。所述方法包括将外预混筒从喷射器移除。所述方法还包括将内预混管从喷射器移除。移除内预混管包括移除止动环，该止动环经配置将内预混管固定到喷射器的喷射器主体。所述方法进一步包括将液态廊道组件从喷射器移除。移除液态廊道包括机械移除连接到喷射器主体的液体廊道的一些部分。所述方法还包括将新的液体廊道组件连接到喷射器主体。
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的燃料喷射器的透视图。
图3是图2的喷射器头的横截面图。
图4是图3的液体廊道组件的透视图。
图5是图4的液体廊道的平面图。
图6是图5的液体廊道的横截面图。
图7是图3的喷射器头的分解图。
图8是图2中用于拆检喷射器的方法的流程图。
具体实施方式
本文公开的系统和方法包括具有液体廊道的燃气涡轮发动机喷射器。在实施例中，液体廊道是环形环或中空圆筒，具有延伸到环形环或中空圆筒的液体廊道涡旋盘，液体廊道涡旋盘是环形沟槽。液体廊道涡旋盘为锥形，且设定尺寸以在高于预定值时保持液体燃料通过液体廊道涡旋盘的速度。在一些实施例中，液体廊道涡旋盘经配置在燃气涡轮发动机运行期间在湍流流量范围内保持燃料流量。保持更高的燃料流动速度可减少液体廊道内的停留时间，且可减少传送到燃料中的热量，降低在燃气涡轮发动机运行期间燃料的温度。降低燃料的温度可以减少或防止燃料焦化。
图1是示例性燃气涡轮发动机的示意图。为了清楚并便于说明，一些表面已经被省略或扩大(在此或其他附图中)。此外，本发明可参照前向和后向。通常，对“前”和“后”的所有参照都与初级空气(即，燃烧过程中使用的空气)的流动方向相关，除非另有说明。例如，前是相对于初级空气流的“上游”，后是相对于初级空气流的“下游”。
此外，本发明通常可参照燃气涡轮发动机的旋转的中心轴线95，中心轴线95通常由它的轴120(由多个轴承组件150支撑)的纵轴线来限定。中心轴线95可共有或共享各种其他发动机同心部件。对径向、轴向和圆周方向的所有参照和测量是指中心轴线95，除非另有说明，术语诸如“内”和“外”大致表示更小或更大的径向距离，其中，径向96可以是沿任意垂直于中心轴线95并且从中心轴线95向外辐射的方向。
燃气涡轮发动机100包括入口110、轴120、燃气发生器或“压缩机”200、燃烧室300、涡轮400、排气装置500以及动力输出联接器600。燃气涡轮发动机100可以具有单轴或双轴配置。
压缩机200包括压缩机转子组件210、压缩机固定叶片(“定子”)250和入口导向叶片255。压缩机转子组件210机械地联接至轴120。如图所示，压缩机转子组件210是轴流式转子组件。压缩机转子组件210包括一个或多个压缩机盘组件220。每个压缩机盘组件220都包括在圆周配备有压缩机转子桨叶的压缩机转子盘。定子250沿轴向在压缩机盘组件220中的每一个之后。在压缩机盘组件220之后的相邻定子250成对的每个压缩机盘组件220被认为是压缩机级。压缩机200包括多个压缩机级。入口导向叶片255沿轴向在压缩机级之前。
燃烧室300包括一个或多个喷射器310，并且包括一个或多个燃烧腔室390。每个喷射器310包括喷射器头320(图2和图3中示出)，该喷射器头320包括液体廊道组件340(图3和图4中示出)。在所示的燃气涡轮发动机中，每个喷射器310沿相对于中心轴线95的轴向方向穿过燃烧室箱体398的径向箱体部分399或者压缩机扩压器箱体安装进燃烧室300中。
涡轮400包括涡轮转子组件410和涡轮喷嘴450。涡轮转子组件410机械地联接至轴120。如图所示，涡轮转子组件410是轴流式转子组件。涡轮转子组件410包括一个或多个涡轮盘组件420。每个涡轮盘组件420包括在圆周配备有涡轮桨叶的涡轮盘。涡轮喷嘴450沿轴向在每个涡轮盘组件420之前。与在涡轮盘组件420之前的相邻涡轮喷嘴450配对的每个涡轮盘组件420被认为是涡轮机级。涡轮400包括多个涡轮机级。
排气装置500包括排气扩压器520和废气收集器550。
图2是图1的喷射器310的透视图。喷射器310可以包括凸缘317、喷射器头320、第一主气体管311、第二主气体管312、支撑管313、液体入口管杆314、液体入口管354(图3中示出)、导向杆316以及液体导向管组件370(图3中示出)。凸缘317可以是圆柱形盘。凸缘317包括用于将喷射器310在径向箱体部分399处固定至燃气涡轮发动机100的凸缘螺栓孔319(图1中示出)。凸缘317还可以包括手柄318。诸如气体主连接器组件和液体主连接器组件的装配件379可以附接至分配器块(其附接至凸缘317的外表面或基座表面)，例如主气体分配器块386。液体和气体燃料源可以附接至装配件379。
喷射器头320可以包括组件轴线309(图3中示出)。对喷射器头320以及喷射器头320的元件的径向、轴向和周向方向以及测量的所有参照均涉及组件轴线309，并且诸如“内”和“外”的术语通常表示距组件轴线309较小或较大的径向距离。凸缘317的中心可以偏离组件轴线309。
图3是图2的喷射器头320的横截面图。参考图2和图3，喷射器头320可以包括主体组件321、外帽315、外预混筒330、内预混管360、预混筒帽324、液体廊道组件340、流动挡板392、止动环355、液体导向管组件370以及导向罩380。主体组件321可以包括喷射器主体322和气体主罩323。喷射器主体322可以具有盘形或圆柱形的基座，其中共轴的中空圆柱形部分从基座沿向后方向延伸。中空圆柱形部分的直径可以大于基座的直径。
参考图3，喷射器主体322可以包括液体导向开口326、空气供应通道325、液体主开口327、轴环沉孔328以及止动环凹槽329。液体导向开口326可以与喷射器主体322共轴，并且可以沿轴向方向延伸穿过喷射器主体322的基座。空气供应通道325也可以沿轴向方向延伸穿过喷射器主体322的基座。空气供应通道325可以位于组件轴线309和液体导向开口326的径向外侧，并且可以位于喷射器主体322的中空圆柱形部分的内表面的径向内侧。在实施例中，喷射器主体322包括四个空气供应通道325。
液体主开口327可以位于组件轴线309和空气供应通道325的径向外侧，并且可以位于喷射器主体322的中空圆柱形部分的内表面的径向内侧。轴环沉孔328与液体主开口327共轴，并且从基座的后侧沿向前方向部分地延伸进入喷射器主体322的基座。
止动环凹槽329是可以位于喷射器主体322的中空圆柱形部分的后端处的环状凹槽。止动环凹槽329可以带有螺纹或者可以包括配置成保持止动环355就位的唇状物或者环状突出部。
再次参考图2和图3，气体主罩323可以具有中空圆柱形并且可以具有围绕喷射器组件轴线309的“C”形、“U”形或“J”形横截面。气体主罩323可以包括燃料输送凸台308。燃料输送凸台308可以是从气体主罩323的中空圆柱形部分的径向内部延伸的加厚部分或凸台结构。燃料输送凸台308可以形成为包括燃料输送通道。“C”形、“U”形或“J”形的一端可以在喷射器主体322的中空圆柱形部分的径向最外部处或附近附接至喷射器主体322的中空圆柱形部分，而“C”形、“U”形或“J”形的另一端可以在基座的径向最外部分处或附近附接至喷射器主体322的基座。气体主罩323至喷射器主体322的“U”形或“J”形的连接可以形成在气体主罩323与喷射器主体322之间的环状腔室。喷射器主体322和气体主罩323可以被铜焊或焊接到一起。
外帽315可以是在气体主罩323的径向外表面处附接至主体组件321的拱形帽。外帽315可以包括多个孔和通路。
再次参考图2，第一主气体管311和第二主气体管312可以沿轴向方向从气体主连接器组件(未示出)和凸缘317延伸至燃料输送凸台308(图3中示出)。第一主气体管311和第二主气体管312可以与主气体罩和流动输送孔流动连通。
支撑管313可以连接至凸缘317和主体组件321的气体主罩323。支撑管313可以从凸缘317相对于喷射器组件轴线309轴向和径向向内延伸至主体组件321。
液体入口管杆314和导向杆316可均在轴向方向从凸缘317延伸至喷射器头320。液体入口管杆314可以是圆形管，并且可以附接至气体主罩323。液体入口管杆314可以在靠近或邻近于气体主罩323支撑管313连接至气体主罩323处附接至气体主罩323。导向杆316可以附接至并且可以部分地插入喷射器主体322的液体导向开口326中。液体入口管杆314可以被焊接或铜焊至气体主罩323，并且导向杆316可以被焊接或铜焊至喷射器主体322。
液体入口管354可以从液体主连接器和凸缘317轴向延伸穿过液体入口管杆314至喷射器主体322，并且穿过喷射器主体322的液体主开口327。
图4是图3的液体廊道组件的透视图。参考图3和图4，液体廊道组件340可以包括轴环353、廊道盖342、液体廊道341、雾化器351和时钟状销352。液体入口管354可以连接至廊道盖342。轴环353可以位于邻近廊道盖342处并围绕附接或连接至廊道盖342的液体入口管354的端部。轴环353还可以位于轴环沉孔328内。
图5是图4中的液体廊道341的平面图。参考图4和图5，液体廊道341包括廊道主体350和液体廊道涡旋盘343。液体廊道341还可以包括配合表面356、雾化器入口344、雾化器凸台347以及时钟状销凸台348。廊道主体350可以是与液体廊道组件340和喷射器组件轴线309共轴的环形环或中空圆柱体。参考图5，配合表面356可以是廊道主体350的前表面。配合表面356可以面向轴向。液体廊道341形成为包括液体廊道涡旋盘343，环形通道围绕配合表面356从第一端345跨越到第二端346并且延伸进入廊道主体350中。在一个实施例中，液体廊道涡旋盘343跨过廊道主体350的圆周的93％。在另一个实施例中，液体廊道涡旋盘343跨过廊道主体350的90％至95％之间的圆周。
图6是图5的液体廊道341的横截面图。在图5和图6所示的实施例中，液体廊道涡旋盘343从第一端345至第二端346逐渐变窄，其中液体廊道涡旋盘343的横截面面积从第一端345至第二端346减小。液体廊道涡旋盘343包括从第一端345至第二端346的恒定锥体。在其他实施例中，液体廊道涡旋盘343可以包括锥形部分和具有恒定横截面面积的部分。锥度还可以随着液体廊道涡旋盘343的横截面面积变得更小而改变。
液体廊道涡旋盘343的横截面可以被细分成深度和宽度。深度为液体廊道涡旋盘343延伸进入廊道主体350的轴向高度，并且宽度为液体廊道涡旋盘343跨越廊道主体350的径向长度。在所示的实施例中，液体廊道涡旋盘的深度从第一端345至第二端346减小，这减小了液体廊道涡旋盘343的横截面面积以形成锥体。在其他实施例中，液体廊道涡旋盘343的宽度从第一端345至第二端346减小以形成锥体。在其他的实施例中，液体廊道涡旋盘343的深度和宽度两者从第一端345至第二端346减小以形成锥体。
在图6所示的实施例中，液体廊道涡旋盘343的截面是扩展的半圆形或具有在端部处的半圆的矩形。还可以使用诸如矩形、正方形和圆形的其他横截面形状。矩形和正方形截面的边缘可以被倒圆。
再次参考图4，在所示的实施例中，六个雾化器凸台347在轴向向后方向中(与配合表面356相对的方向)从与配合表面356相对的廊道主体350的径向表面延伸出。可以设定每个雾化器凸台347的尺寸以容纳一个雾化器351。每个雾化器凸台347可以具有比廊道主体350的径向厚度更小直径的中空圆柱形。雾化器凸台347可以被等间隔地布置在液体廊道341周围，其中相邻雾化器凸台347之间为60度。在其他实施例中，可以使用不同数量的雾化器凸台347。也可以使用不同形状、尺寸和间隔。
在所示的实施例中，时钟状销凸台348在轴向向后方向中在两个雾化器凸台347之间从与配合表面356相对的径向表面延伸出。时钟状销凸台348可以成形类似于雾化器凸台347，并且可以被设定尺寸以容纳时钟状销352。时钟状销352可以具有圆柱形。时钟状销352可以有助于在喷射器头320内对准内预混管360。
参考图4至图6，雾化器入口344可以从液体廊道涡旋盘343轴向延伸穿过中空圆柱形形状的液体廊道341。每个雾化器入口344可以与雾化器凸台347对准。每个雾化器入口344与液体廊道涡旋盘343以及雾化器351流动连通。随着液体廊道涡旋盘343的深度从第一端345至第二端346减小，雾化器入口344的对应长度可以更长。
在所示的实施例中，液体廊道341包括围绕液体廊道341等间隔布置的六个雾化器入口344，其中相邻雾化器入口344之间为60度。在其他实施例中，可以使用不同数量的雾化器351。也可以使用不同形状、尺寸和间隔。每个雾化器351被安装在雾化器凸台347内，并且可以被焊接或铜焊至雾化器凸台347。
参考图5，液体廊道341可以包括传热减少槽382。在图5所示的实施例中，传热减少槽382围绕廊道主体350的一部分周向跨越，该廊道主体350的一部分不包括液体廊道涡旋盘343。传热减少槽382可以在邻近第二端346处开始，并且可以在邻近第一端345处结束。
参考图3，廊道盖342可以是具有围绕液体廊道组件340的轴线(其与喷射器组件轴线309共轴)旋转的“C”或“U”形横截面的环形环或中空圆柱体。廊道盖342可以包括从环形环或中空圆柱形形状的廊道盖342向前轴向延伸的液体入口管凸台349。液体入口管354可以延伸进入液体入口管凸台349。轴环353可以径向地围绕液体入口管凸台349布置。
廊道盖342可以被设定尺寸以装配在液体廊道341的外圆周表面与内圆周表面上。配合表面356可以接触廊道盖342的内表面并且可以形成与廊道盖342的密封。廊道盖342可以在液体廊道341的外圆周表面与内圆周表面处被铜焊或焊接至液体廊道341。
参考图3，流动挡板392可以包括从液体廊道341径向向内布置的轴向部分以及从液体廊道341与内预混管360之间轴向布置的轴向部分延伸出的径向部分。
内预混管360可以包括过渡端361、中间管362、尖端363和预混管内表面365。在图3所示的实施例中，过渡端361为包括环形盘部分367和从环形盘部分367朝向轴向向后方向弯曲的重定向部分368的双曲型漏斗。在其他实施例中，重定向部分可以由围绕内预混管360的轴线旋转的各种截面形状形成，其从环形盘部分367径向向内且轴向延伸以开始从径向方向过渡至轴向方向。
过渡端361可以包括外圆柱形部分375、止动唇364、时钟状孔369和清除通道366。外圆柱形部分375可以沿与尖端363相对的方向从环形盘部分367的径向外部轴向向前延伸。外圆柱形部分375可以具有直中空圆柱形状。止动唇364可以从外圆柱形部分径向向外延伸。在所示出的实施例中，止动唇364还轴向向前延伸。时钟状孔369被设定尺寸以容纳时钟状销352并且在装配时与时钟状销352对准。过渡端361可以包括围绕时钟状孔369的加厚部分或凸台部分。
过渡端361被配置成包括清除通道366。清除通道366可以延伸穿过重定向部分368。清除通道366被配置成沿着预混管内表面365引导空气。在所示出的实施例中，过渡端361包括围绕过渡端361以30度等间隔布置的12个清除通道366，该12个清除通道366轴向延伸穿过过渡端361。在其他实施例中，可以使用不同数量的清除通道366。清除通道366被设定尺寸并且被配置成使得穿过清除通道366没有压降或压降最小。也可以使用不同形状、尺寸、间隔和配置。
中间管362可以被焊接或铜焊至过渡端361的后端。在图3所示的实施例中，中间管362继续为过渡端361的双曲型漏斗形状。在其他实施例中，中间管362可以为截头锥体、漏斗或可以由具有围绕内预混管360的轴线旋转的弯曲外表面和内表面的截面形成。
尖端363可以被焊接或铜焊至中间管362的后端。在图3所示的实施例中，尖端363包括弯曲部分357、圆柱形部分358和尖端面359。弯曲部分357可以继续为过渡端361和中间管362的双曲型漏斗形状，并且从弯曲的中间管过渡至中空直圆柱体。圆柱形部分358可以是从弯曲部分357向后延伸的中空直圆柱体。尖端面359从圆柱形部分358的后端径向向内延伸，并且可以形成环形盘，其后端为过渡端361的远端的圆柱形部分358的轴向端。
预混管内表面365为内预混管360的外表面的至少一部分。预混管内表面365为围绕内预混管360的轴线的旋转表面，其从径向或环形环表面过渡至周向或圆柱形表面。在所示出的实施例中，预混管内表面365为双曲型漏斗或伪球面的一部分。在其他实施例中，径向表面可以过渡至具有直线段或围绕内预混管360的轴线旋转的曲线的组合的圆柱形表面。
在图3所示的实施例中，止动环355为环形环。止动环355被设定尺寸以安装在止动环凹槽329内。在所示的实施例中，止动环355和止动环凹槽329具有螺纹以将止动环355固定至喷射器主体322。其他保持或锁定机构可以用于将止动环355固定至喷射器主体322。止动环355被配置成在喷射器头320内固定、保持、锁定内预混管360。在所示的实施例中，止动环355轴向向后并且与止动唇364径向对准，以将内预混管360固定至喷射器主体322。
液体导向管组件370可以从导向连接器轴向延伸穿过导向杆316并且穿过喷射器头320。液体导向管组件370可以与喷射器组件轴线309共轴。导向罩380可以从液体导向管组件370的一部分径向向外布置并且从内预混管360径向向内布置。导向罩380可以从喷射器主体322向后延伸。
外预混筒330可包括筒331、筒端332，以及预混管外表面339。筒331可包括主体部分337、筒部分338及叶片333。主体部分337可具有环形盘的形状。筒部分338可从主体部分337轴向向后延伸。在图3所示的实施例中，筒部分338从主体部分337的尾部和径向内部延伸。筒部分338可具有中空圆筒或圆柱管的形状。中空圆筒或圆柱管的形状可以是锥形的。锥形筒可为中空的圆台。中空圆筒或圆柱管的形状可以是锥形的。锥形筒可为中空的圆台。叶片333可从主体部分337轴向向前延伸。在图3所示的实施例中，叶片333为楔形，所述楔形顶端被截断或去除。叶片333可包括配置为将空气导向并且涡旋进入预混管内的其他形状。每个叶片333可包括向内表面387和通气通道334。向内表面387为叶片333的端部处的表面并且为叶片333的径向内表面。向内表面387可以为圆周表面。通气通道334可延伸穿过每个叶片333，且在向内表面387处离开叶片333。
采用如焊接或钎焊的金属连接工艺，筒端332可在筒部分338的后端处与筒331连接。筒端332可具有与筒部分338的形状类似的中空圆筒或圆柱管的形状。预混筒盖324可在筒端332的外表面处焊接或铜焊至筒端332的后端。预混筒盖324可具有围绕喷射器组件轴线309的“C”形、“U”形或“J”形横截面。预混筒盖324可与筒端332一起形成空气袋或通道。
预混管外表面339可包括筒331及筒端332的径向内圆周表面。当安装至喷射器头320内时，预混管外表面339可从预混管内表面365径向向外定位。
图7是图3的喷射器头320的分解图。参考图3和图7，外预混筒330可采用螺栓389和锁定板388固定至主体组件321上。内预混管360可通过止动环355固定至主体组件321上。在一些实施例中，止动环355旋拧至主体组件321上。
上述部件中的一个或多个(或其子组件)可由不锈钢和/或已知为“超级合金”的耐高温材料制成。超级合金或高性能合金是呈现出优良的机械强度和高温下的耐蠕变性、良好的表面稳定性以及耐腐蚀性和抗氧化性的合金。超级合金可包括诸如HASTELLOY、INCONEL、WASPALOY、RENE合金、HAYNES合金、INCOLOY、MP98T、TMS合金，及CMSX单晶合金的材料。
工业实用性
燃气涡轮发动机可适用于多种工业应用，诸如石油和天然气工业(包括石油和天然气的传输、收集、储存、收回和提升)、发电工业、热电联供、航空业及其他运输工业的各个方面。
参考图1，气体(典型地为空气10)作为“工作流体”进入入口110，并被压缩机200压缩。在压缩机200内，工作流体通过一系列的压缩机盘组件220在环形流动路径115内被压缩。特别地，空气10在编号的“级”中被压缩，所述级与每个压缩机盘组件220相关联。例如，“第4级空气”可与在下游或者沿从从入口110朝废气口500的“后”方的第4个压缩机盘组件220相关联。同样，每个涡轮盘组件420可与已编号的级相关联。
一旦已压缩的空气10离开压缩机200，其就进入燃烧室300并在燃烧室300内扩散，并且向燃烧室300加入燃料。空气10和燃料通过喷射器310喷射进入燃烧腔室390内并燃烧。通过一系列涡轮盘组件420的每一级经由涡轮400从燃烧反应提取能量。然后废气90可在废气扩散器520内扩散，废气90被收集并再次引导。废气90经由废气收集器550离开系统，且可进一步被处理(如，减少有害排放、和/或回收来自废气90的热量)。
参考图4至图6，在燃气涡轮发动机100的液体燃料操作过程中，燃料从液体入口管354进入液体廊道涡旋盘343的第一端345。燃料沿液体廊道涡旋盘343从第一端345引导至第二端346，其中部分燃料通过每个雾化器入口344引导。随着燃料穿过液体廊道涡旋盘343，燃料的温度可升高。这种温度的升高可由燃料与液体廊道组件340之间的热传递导致。燃料加热至特定温度以上时，可能导致燃料在液体廊道涡旋盘343内焦化。例如，温度高于204摄氏度(400华氏度)可导致一些液体燃料焦化。
液体廊道涡旋盘343渐细可增加燃料通过液体廊道涡旋盘343的速度，这可减少燃料在液体廊道涡旋盘343内的停留时间。减少燃料的停留时间可导致燃料温度较低。
液体廊道涡旋盘343可配置为保持液体廊道涡旋盘343内湍流流量范围内的燃料流速。在一个实施例中，在公称日在15.5摄氏度(60华氏度)下燃料流速为至少2.4米/秒(8英尺/秒)。在另一实施例中，在公称日在15.5摄氏度(60华氏度)下燃料流速在2.4米/秒(8英尺/秒)与3.4米/秒(11英尺/秒)之间。在又一实施例中，对于燃气涡轮发动机100的环境工作范围在-40摄氏度(-40华氏度)与49摄氏度(120华氏度)之间，燃料流速在2.4米/秒(6英尺/秒)与3.4米/秒(13.5英尺/秒)之间。液体廊道涡旋盘343还可配置为保持在液体廊道涡旋盘343内的湍流流量范围内的雷诺数。在一个实施例中，雷诺数为至少2000。在另一实施例中，雷诺数在2000与6230之间。
通过液体廊道涡旋盘343将燃料流保持在湍流范围内可以增加传热系数，并可以减少燃料的最大温度和该液体廊道涡旋盘343的最大壁温。这些温度降低可以预防或减少液体廊道涡旋盘343内的燃料焦化。在一些实施例中，液体廊道涡旋盘343内的燃料温度保持在204摄氏度(400华氏度)以下。在一些实施例中，液体廊道涡旋盘343内的燃料温度保持在177摄氏度(350华氏度)以下。
在喷射器310的寿命期间，可以将其拆修。喷射头320的组件包括外预混筒330、内预混管360，并且液体廊道涡旋盘343需要修复或更换。参考图7，通过移除螺栓389将包括叶片333的外预混筒330从喷射头320移除。在移除外预混筒330后，通过移除止动环355移除内预混管360。移除外预混筒330和内预混管360使得能接近液体廊道组件340，允许修复或更换该液体廊道组件340。也需要移除流动遮蔽件392以接近液体廊道组件340。
参考图3，液体廊道组件340可焊接或铜焊到喷射器主体322。在实施例中，轴环353铜焊入轴环沉孔328。通过加工焊接或铜焊入喷射器主体322的液体廊道组件340的部分将该液体廊道组件340从喷射头320移除。提供具有叶片333的可移动的外预混筒、可移除的内预混管360，并且靠近液体廊道组件340可以降低检修成本并且可以增加喷射器310的寿命。
在燃气涡轮发动机100的操作期间，外预混筒330的筒端332和内预混管360的顶端363邻近燃烧腔室390并暴露于高温下。筒端332和顶端363可能比外预混筒330和内预混管360的其它部分需要更快更换。更换筒端332或顶端363可以降低喷射器310的修理和检修成本。
图8是用于检修喷射器310的方法的流程图。该方法在步骤810包括从喷射器310移除外预混筒330。步骤810包括移除将外预混筒330固定到喷射器主体322的螺栓389。步骤810后，紧接着在步骤820将内预混管360从喷射器310移除。步骤820包括移除止动环355。移除止动环355可以包括从喷射器主体322拧松止动环355。
步骤820后，紧接着在步骤830的将液体廊道组件340从喷射器310移除。移除液体廊道组件340包括加工该液体廊道组件340的部分，该液体廊道组件340由金属接合工艺接合到喷射器主体322；这可以包括加工轴环353。步骤830后，紧接着通过在步骤840使用金属接合方法将新型液体廊道组件340接合到喷射器主体322。在一个实施例中，铜焊是使用的金属接合方法。将新型液体廊道组件340接合到喷射器主体322可以包括将新型轴环353和接合在轴环沉孔328的喷射器主体322。
前述的详细描述在本质上仅仅是示例性的，并非意图限制本发明或本发明的应用和用途。所述实施例并不仅限于与一个特定类型的燃气涡轮发动机结合使用。因此，为了便于说明，尽管将本发明示出并描述为特定液体廊道，应该理解，该液体廊道可以根据本发明在各种其他配置中实施，也可以与各种其它类型的燃气涡轮发动机和液体廊道组件一起使用，并且可以在其他类型的机器中使用。另外，不希望受到存在于前述背景或详述中的任何理论上的限制。还应当理解，该说明可以包括放大的尺寸以更好地说明所示的参考文献，并且不考虑限制，除非明确声明如此。

Claims (9)

1.一种用于燃气涡轮发动机(100)的燃料喷射器(310)的液体廊道组件(340)，其包括：
廊道主体(350)；
液体廊道涡旋盘(343)，其延伸到所述廊道主体(350)中并在圆周方向上从第一端(345)跨越到第二端(346)，所述液体廊道涡旋盘(343)为锥体，其中所述液体廊道涡旋盘(343)的横截面面积从所述第一端(345)到所述第二端(346)减小；
多个雾化器入口(344)，每个雾化器入口(344)与所述液体廊道涡旋盘(343)流动连通；
从所述廊道主体(350)延伸的多个雾化器凸台(347)，每个雾化器凸台(347)与多个雾化器入口(344)中的一个对准；以及
具有中空圆柱形形状的廊道盖(342)，其具有C形横截面，配置成装配到所述廊道主体(350)的外圆周表面的一部分和所述廊道主体(350)的内圆周表面的一部分上方，其中所述廊道主体的配合表面(356)接触所述廊道盖(342)的内表面，所述廊道盖(342)包含：
在所述液体廊道组件(340)的轴线的轴向方向上从所述廊道盖(342)延伸的液体入口管凸台(349)，所述液体入口管凸台(349)与所述液体廊道涡旋盘(343)的所述第一端(345)对准。
2.根据权利要求1所述的液体廊道组件(340)，其中，所述液体廊道涡旋盘(343)为从所述第一端(345)至所述第二端(346)的恒定锥体。
3.根据权利要求1所述的液体廊道组件(340)，其中，所述液体廊道涡旋盘(343)呈逐渐变细的锥形以将从所述第一端(345)至所述第二端(346)穿过所述液体廊道涡旋盘(343)的燃料流动率保持在湍流范围内。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的液体廊道组件(340)，其中，所述廊道主体(350)为中空圆柱形形状，并且所述液体廊道涡旋盘(343)跨越在所述廊道主体(350)的圆周的90％至95％之间。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的液体廊道组件(340)，其中，所述液体廊道涡旋盘(343)的深度从所述第一端(345)至所述第二端(346)减小。
6.一种用于燃气涡轮发动机(100)的燃料喷射器(310)，所述燃料喷射器(310)进一步包括：
根据前述权利要求1至5中任一项所述的液体廊道组件(340)；
外预混筒(330)，其包括
主体部分(337)，
从所述主体部分(337)延伸出的筒部分(338)，以及
在与所述筒部分(338)相反的方向上从所述主体部分(337)延伸的多个叶片(333)；
内预混管(360)，其从所述外预混筒(330)径向向内定位，所述内预混管(360)包括
止动唇(364)；以及
止动环(355)，其定位成邻近所述止动唇(364)且经配置将所述内预混管(360)固定到所述燃料喷射器(310)的喷射器主体(322)。
7.一种用于拆检燃气涡轮发动机的燃料喷射器(310)的方法，其包括：
将外预混筒(330)从所述燃料喷射器(310)移除；
将内预混管(360)从所述燃料喷射器(310)移除，移除所述内预混管(360)包括移除经配置将所述内预混管(360)固定到所述燃料喷射器(310)的喷射器主体(322)的止动环(355)；
将液体廊道组件(340)从所述燃料喷射器(310)移除，移除所述液体廊道组件(340)包括机械移除连接到所述喷射器主体的液体廊道组件(340)的一些部分；以及
将新的液体廊道组件(340)连接到所述喷射器主体(322)，
其中，所述液体廊道组件(340)为根据权利要求1-5中任一项所述的液体廊道组件。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，机械移除连接到所述喷射器主体(322)的液体廊道组件(340)的一些部分包括机械移除所述液体廊道组件(340)的轴环(353)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述液体廊道组件(340)包括液体廊道涡旋盘(343)，所述液体廊道涡旋盘(343)在圆周方向上围绕所述液体廊道组件(340)从第一端(345)延伸到第二端(346)，所述液体廊道涡旋盘(343)为锥体，其中所述液体廊道涡旋盘(343)的横截面面积从所述第一端(345)到所述第二端(346)减少。
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