CN105972643B - 用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴设备包括：环形外体，其平行于中心线轴线而延伸，其中外表面具有多个开口；主喷射环，其配置在外体的内侧且包括：周向主燃料通道；和多个主燃料孔口，各主燃料孔口与主燃料通道连通且与开口中的一个对准；文氏管，其配置在主喷射环的内侧；环形分流件，其配置在文氏管的内侧，且包括内壁和外壁和多个排放孔，该内壁和外壁与彼此间隔开，从而限定分流件腔，该多个排放孔与分流件腔连通；外旋流导叶的阵列，其在文氏管与分流件之间延伸；引导燃料喷射器，其在分流件的内侧；和内旋流导叶的阵列，其在分流件与引导燃料喷射器之间延伸。

Description

用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机燃料喷嘴，且更具体而言，涉及用于燃气涡轮发动机的分级燃料喷嘴。

背景技术

飞行器燃气涡轮发动机包括燃烧器，燃料在该燃烧器中焚烧，以将热输入发动机循环。典型的燃烧器包括一个或更多个燃料喷射器，燃料喷射器的作用是将液体燃料引入空气流射流中，以便其可雾化且焚烧。

已开发分级燃烧器在低污染、高效率、低成本、高发动机输出、和良好的发动机可操作性下操作。在分级燃烧器中，燃烧器的喷嘴能够操作以通过两个或更多个分立的级来选择地喷射燃料，各级由燃料喷嘴内的单独的燃料流动路径限定。例如，燃料喷嘴可包括连续地操作的引导级，和仅在较高的发动机功率水平下操作的主级。燃料流动速率还可在级中的各个内变化。

此类燃料喷嘴的需求是具有喷嘴构件的良好冷却且使操作的声学冲击最小化。

发明内容

该需求通过本发明来解决，本发明提供了一种燃料喷嘴，其具有带中空内部腔的分流件，且可选地包括螺旋或部分螺旋的旋流导叶，且还可选地包括具有复合角度的文氏管。

根据本发明的一个方面，用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴设备包括：环形外体，该外体平行于中心线轴线而延伸，且具有在前端与后端之间延伸的外部表面，其中，多个开口穿过外部表面；环形主喷射环，其配置在外体的内侧，主喷射环包括：主燃料通道，其沿周向方向延伸；和多个主燃料孔口，各主燃料孔口与主燃料通道连通且与外体的开口中的一个对准；环形文氏管，其配置在主喷射环的内侧；环形分流件，其配置在文氏管的内侧，分流件包括内壁和外壁和多个排放孔，该内壁和外壁在分流件的前端和后端处连结在一起，且在前端与后端之间与彼此间隔开以便限定分流件腔，该多个排放孔与分流件腔连通；外旋流导叶的阵列，其在文氏管与分流件之间延伸；引导燃料喷射器，其配置在分流件内；和内旋流导叶的阵列，其在分流件与引导燃料喷射之间延伸。

根据本发明的另一方面，文氏管以轴向顺序包括大体上圆柱形的上游区段、最小直径的喉部、和下游发散区段，其中，发散区段具有复合角度。

根据本发明的另一方面，发散区段具有上游部分和下游部分，上游部分具有第一发散角度，下游部分具有不同于第一发散角度的第二发散角度。

根据本发明的另一方面，第二发散角度小于第一发散角度。

根据本发明的另一方面，内旋流导叶构造成以便阻挡从在内旋流导叶的上游的位置到在内旋流导叶的下游的位置的轴向视线。

根据本发明的另一方面，内旋流导叶至少部分地为螺旋的。

根据本发明的另一方面，外旋流导叶构造成以便阻挡从在外旋流导叶的上游的位置到在外旋流导叶的下游的位置的轴向视线。

根据本发明的另一方面，外旋流导叶至少部分地为螺旋的。

根据本发明的另一方面，文氏管包括：引导壳体，其限定上游部分；和后热屏蔽件，其限定下游部分。

根据本发明的另一方面，后热屏蔽件包括：环形屏蔽壁，和圆锥形内表面；环形屏蔽凸缘，其从屏蔽壁的后端沿径向向外延伸；环形挡板凸缘，其包绕屏蔽壁，且配置成使得轴向间隙限定在屏蔽凸缘与挡板凸缘之间，挡板凸缘包括从其沿轴向向前延伸的径向外边沿；和多个冲击冷却孔，其穿过挡板凸缘且定向成以便朝屏蔽凸缘引导空气流。

根据本发明的另一方面，屏蔽壁具有形成在其中的沉孔。

根据本发明的另一方面，沉孔的径向内表面限定凸出弯曲的平台。

根据本发明的另一方面，屏蔽凸缘包括由环形外面界定的相反的间隔开的前面和后面，且其中，凸出半径形成在前面和外面的相交处。

根据本发明的另一方面，一排冷却孔配置在径向外边沿与挡板凸缘之间的接合处，冷却孔定向成朝屏蔽凸缘的径向外缘引导冷却空气。

根据本发明的另一方面，挡板凸缘中的至少一排冷却孔定向成垂直于屏蔽凸缘的前面引导冷却空气。

根据本发明的另一方面，后热屏蔽件包括配置在挡板内的内屏蔽件；内屏蔽件限定屏蔽壁和屏蔽凸缘；且挡板包括：挡板凸缘；环形径向内边沿，其在挡板凸缘的径向内范围处沿轴向向前延伸，且接触内屏蔽件；和外边沿，其从挡板凸缘的径向外范围处沿轴向向前延伸。

根据本发明的另一方面，内屏蔽件和挡板冶金地结合到彼此。

根据本发明的另一方面，内屏蔽件包括接触挡板的平台阵列，平台具有形成在其中的槽道的径向阵列。

根据本发明的另一方面，挡板包括与槽道连通的多个给送孔。

根据本发明的另一方面，槽道弯曲，以便排放具有切向速度分量的空气。

根据本发明的另一方面，槽道具有从槽道的上游端到槽道的下游端增大的流动面积。

根据本发明的另一方面，排放孔相对于中心线轴线成锐角地对准。

根据本发明的另一方面，该设备还包括：燃料系统，其能够操作成在变化的流动速率下供应液体燃料流；引导燃料导管，其联接在燃料系统与引导燃料喷射器之间；和主燃料导管，其联接在燃料系统与主喷射环之间。

一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴设备，包括：

环形外体，所述外体平行于中心线轴线而延伸，且具有在前端与后端之间延伸的外部表面，其中，多个开口穿过所述外部表面；

环形主喷射环，其配置在所述外体的内侧，所述主喷射环包括：

主燃料通道，其沿周向方向延伸；和

多个主燃料孔口，各主燃料孔口与所述主燃料通道连通且与所述外体的开口中的一个对准；

环形文氏管，其配置在所述主喷射环的内侧；

环形分流件，其配置在所述文氏管的内侧，所述分流件包括内壁和外壁和多个排放孔，所述内壁和外壁在所述分流件的前端和后端处连结在一起，且在所述前端与后端之间与彼此间隔开以便限定分流件腔，所述多个排放孔与所述分流件腔连通；

外旋流导叶的阵列，其在所述文氏管与所述分流件之间延伸；

引导燃料喷射器，其配置在所述分流件内；和

内旋流导叶的阵列，其在所述分流件与所述引导燃料喷射器之间延伸。

优选地，所述文氏管以轴向顺序包括大体上圆柱形的上游区段、最小直径的喉部、和下游发散区段，其中，所述发散区段具有复合角度。

优选地，所述发散区段具有上游部分和下游部分，所述上游部分具有第一发散角度，所述下游部分具有不同于所述第一发散角度的第二发散角度。

优选地，所述第二发散角度小于所述第一发散角度。

优选地，所述内旋流导叶构造成以便阻挡从在所述内旋流导叶的上游的位置到在所述内旋流导叶的下游的位置的轴向视线。

优选地，所述内旋流导叶至少部分地为螺旋的。

优选地，所述外旋流导叶构造成以便阻挡从在所述外旋流导叶的上游的位置到在所述外旋流导叶的下游的位置的轴向视线。

优选地，所述外旋流导叶至少部分地为螺旋的。

优选地，所述文氏管包括：

引导壳体，其限定所述上游部分；和

后热屏蔽件，其限定所述下游部分。

优选地，所述后热屏蔽件包括：

环形屏蔽壁，和圆锥形内表面；

环形屏蔽凸缘，其从所述屏蔽壁的后端沿径向向外延伸；

环形挡板凸缘，其包绕所述屏蔽壁，且配置成使得轴向间隙限定在所述屏蔽凸缘与所述挡板凸缘之间，所述挡板凸缘包括从其沿轴向向前延伸的径向外边沿；和

多个冲击冷却孔，其穿过所述挡板凸缘且定向成以便朝所述屏蔽凸缘引导空气流。

优选地，所述屏蔽壁具有形成在其中的沉孔。

优选地，所述沉孔的径向内表面限定凸出弯曲的平台。

优选地，所述屏蔽凸缘包括由环形外面界定的相反的间隔开的前面和后面，且其中，凸出半径形成在所述前面与所述外面的相交处。

优选地，一排冷却孔配置在所述径向外边沿与所述挡板凸缘之间的接合处，所述冷却孔定向成朝所述屏蔽凸缘的径向外缘引导冷却空气。

优选地，所述挡板凸缘中的至少一排冷却孔定向成垂直于所述屏蔽凸缘的前面引导冷却空气。

优选地：

所述后热屏蔽件包括配置在挡板内的内屏蔽件；

所述内屏蔽件限定所述屏蔽壁和所述屏蔽凸缘；且

所述挡板包括：

所述挡板凸缘；

环形径向内边沿，其在所述挡板凸缘的径向内范围处沿轴向向前延伸，且接触所述内屏蔽件；和

所述外边沿，其在所述挡板凸缘的径向外范围处沿轴向向前延伸。

优选地，所述内屏蔽件和所述挡板冶金地结合到彼此。

优选地，所述内屏蔽件包括接触所述挡板的平台阵列，所述平台具有形成在其中的槽道的径向阵列。

优选地，所述挡板包括与所述槽道连通的多个给送孔。

优选地，所述槽道弯曲，以便排放具有切向速度分量的空气。

优选地，所述槽道具有从所述槽道的上游端到所述槽道的下游端增大的流动面积。

优选地，还包括：

燃料系统，其能够操作以在变化的流动速率下供应液体燃料流；

引导燃料导管，其联接在所述燃料系统与所述引导燃料喷射器之间；和

主燃料导管，其联接在所述燃料系统与所述主喷射环之间。

附图说明

可通过参照结合附图作出的以下描述来最佳地理解本发明，在附图中：

图1为根据本发明的方面构造的燃气涡轮发动机燃料喷嘴的示意截面图；

图2为沿图1的2-2线截取的视图；

图3为图1的喷嘴的内旋流导叶的局部断面侧视图；

图4为图1的一部分的放大视图；

图5为图1中看到的热屏蔽件的一部分的透视图；且

图6为图1的热屏蔽件的另一部分的透视图。

部件列表

θ1 第一发散角度

θ2 第二发散角度

10 燃料喷嘴

12 燃料系统

14 引导控制阀

16 引导燃料导管

18 引导燃料喷射器

20 主控制阀

22 主燃料导管

24 主喷射环

26 中心线轴线

28 分流件

30 引导壳体

32 外体

34 后热屏蔽件

36 整流罩

38 引导中心体

40 排放孔口

42 计量塞

44 传递孔

46 给送环带

48 计量孔

50 上游区段

52 喉部

54 发散区段

56 内壁

58 外壁

60 前端

62 后端

64 分流件腔

66 排放孔

68 内旋流导叶

70 内屏蔽件

72 挡板

90 文氏管

92 圆柱形上游区段

94 喉部

96 发散区段

96A 上游部分

96B 下游部分

98 外旋流导叶

100 主燃料通道

102 主燃料孔口

104 引导燃料通道

106 前端

108 后端

110 外部表面

112 副流动路径

116 窗口

117 环形内体

118 供应孔

200 屏蔽壁

202 圆锥形内表面

204 屏蔽凸缘

206 前面

208 径向外面

210 后面

212 沉孔

214 平台

216 凸出半径

218 热障涂层

220 平台

222 槽道

224 挡板凸缘

226 径向内边沿

228 内表面

230 径向外边沿

232 前表面

234 面

236 给送孔

238 孔

240 孔

242 径向外表面

244 焊缝。

具体实施方式

参看附图，在附图中，贯穿各种视图，相同的参考标号表示相同的元件，图1和4绘出了构造成将液体烃燃料喷射到燃气涡轮发动机燃烧器(未示出)的空气流射流中的类型的示范燃料喷嘴10。燃料喷嘴10为“分级”类型，这意味着其能够操作以通过两个或更多个离散的级来选择性地喷射燃料，各级由燃料喷嘴10内的单独的燃料流动路径限定。燃料流动速率还可在级中的各个内是可变的。

燃料喷嘴10连接到已知类型的燃料系统12，能够操作以根据操作需要而在变化的流动速率下供应液体燃料流。燃料系统将燃料供应至引导控制阀14，该引导控制阀14联接到引导燃料导管16，引导燃料导管16又将燃料供应至燃料喷嘴10的引导燃料喷射器18。燃料系统12还将燃料供应至主控制阀20，主控制阀20联接到主燃料导管22，主燃料导管22又对燃料喷嘴10的主喷射环24进行供应。

出于描述的目的，将参照燃料喷嘴10的中心线轴线26，该中心线轴线26大体上平行于其中将使用燃料喷嘴10的发动机(未示出)的中心线轴线。从中心线轴线26开始且沿径向向外行进，例示的燃料喷嘴10的主构件为：引导燃料喷射器18、分流件28、引导壳体30、主喷射环24、外体32、和后热屏蔽件34。将详细地描述这些结构中的各个。

引导燃料喷射器18配置在燃料喷嘴10的上游端处，与中心线轴线26对准且由整流罩36包绕。

例示的引导燃料喷射器18包括大体上圆柱形的轴向伸长的引导中心体38。引导中心体38的上游端连接到整流罩36。引导中心体38的下游端包括具有圆锥形出口的收敛-发散排放孔口40。

计量塞42配置在引导中心体38内。计量塞42与引导燃料导管16连通。计量塞42包括使燃料流至包绕计量塞42的给送环带46的传递孔44，且还包括成角度的计量孔48的阵列，计量孔48的阵列布置成从给送环带46接收燃料且将其在具有切向速度分量的情况下以旋流模式分配到在排放孔口40正上游的旋回室中。

其他类型的引导喷射器可与燃料喷嘴10一起使用。例如，具有两个分开的燃料流回路的引导喷射器(称为“双孔口”设计)在本领域中是已知的。

环形分流件28包绕引导燃料喷射器18。其以轴向顺序包括：大体上圆柱形的上游区段50、最小直径的喉部52，和下游发散区段54。分流件28分别包括内壁和外壁56和58。它们在分流件28的前端和后端60、62处连结在一起，且在前端和后端60、62之间与彼此间隔开，以便限定分流件腔64。多个排放孔66在后端62附近配置在分流件28中，且与分流件腔64和后端62连通。排放孔66可沿轴向对准，或可相对于中心线轴线26成锐角地对准。在例示的实例中，排放孔66相对于中心线轴线26成锐角地对准，以便在从其排放的空气中给予切向分量(即，旋流)。提供静压或总压(未示出)的上游给送源对分流件腔64供应空气。

对分流件28提供吹扫流提供了用于使热从分流件28传递走的机构。分流件腔64和排放孔66的布置有效地吹扫分流件腔64，且避免其中的空气再循环，而不影响穿过引导燃料喷射器18的空气流。排放孔66上游的分流件腔64的扩大的容积和形状还提供用于捕集夹带在空气流中的灰尘的器件。

内空气旋流器包括内旋流导叶68的径向阵列，内旋流导叶68在引导中心体38与分流件28的上游区段50之间延伸。内旋流导叶68定形且定向为将旋流引入行进穿过内空气旋流器的空气流中，其中“旋流”是指具有轴向和切向速度分量二者的流。

内旋流导叶68可构造成使得它们阻挡从内旋流导叶68上游的位置“U”到内旋流导叶68的下游位置“D”的轴向视线。换言之，置于引导中心体38与分流件28之间且定向成平行于中心线轴线26的任何任意直线将不得不行进穿过内旋流导叶68中的一个的结构。如图2和3中所见，内旋流导叶68可具有螺旋或部分螺旋的形状。

内旋流导叶68的螺旋形状减小阻力(drag)，同时与非螺旋导叶相比维持或增大旋流。内旋流导叶的形状也增大阻抗，以改善声学，且防止燃烧器气体动态模式向上游移动。

环形引导壳体30包绕分流件28，且限定大体上标为“P”的穿过燃料喷嘴10的用于引导空气流的流动路径。

后热屏蔽件34联接到引导壳体30的后端且联接到外体32。后热屏蔽件34包括内屏蔽件70，内屏蔽件70例如通过冶金结合(如硬焊)连接到挡板72。

内屏蔽件70(见图4)包括环形屏蔽壁200，环形屏蔽壁200包括圆锥形内表面202。环形屏蔽凸缘204从屏蔽壁200的后端沿径向向外延伸，且包括前面206、径向外面208、和后面210。

沉孔212部分地穿过屏蔽壁200的前端而延伸。在例示的实例中，沉孔212的径向内表面形成为凸出弯曲的圆角(fillet)或平台(land)214。

凸出半径216形成在屏蔽凸缘204的前面206和径向外面208的相交处。已知类型的热障涂层218的层可结合到屏蔽凸缘204的后面210，以对燃料喷嘴10提供附加的热保护。

如图5中最佳可见的，屏蔽凸缘204包括从其沿轴向向前延伸的平台220的阵列或排。平台220在侧立面视图中为“L”形。多个槽道222限定在平台220之间。槽道222沿大体上径向的方向延伸。如图所示，槽道222可远离纯径向方向弯曲，以便排放具有切向速度分量的空气，且可构造为扩散通路，其具有从它们的内端或上游端到它们的外端或下游端增大的流动面积。

挡板72包括环形的大体上沿径向延伸的挡板凸缘224。环形径向内边沿226在挡板凸缘224的径向内范围处沿轴向向前延伸，且包括平面内表面228，平面内表面228构造成用于冶金结合到内屏蔽件70。如下文更详细地描述的，环形径向外边沿230在挡板凸缘224的径向外范围处沿轴向向前延伸，且包括平面前表面232，平面前表面232构造成用于冶金结合到燃料喷嘴外体32。

内边沿226和挡板凸缘224符合且密封平台220的面234，从而有效地封闭槽道222的周边。多个给送孔236在挡板凸缘224和内边沿226的相交处延伸穿过挡板72。各给送孔236与槽道222中的一个连通。

如图4和6中所见，挡板凸缘224包括多个冷却孔，该多个冷却孔构造成具有以下目的：实现屏蔽凸缘204的全部范围上的均匀的金属温度分布且因此实现最小的感生应力场，以便使该构件的可靠性和寿命最大化。对于各特定应用，冷却孔的数目和位置将变化。在例示的特定实例中，挡板凸缘224从最内径向位置到最外径向位置包括冷却孔的两个环形阵列或环形排。

第一排孔238定位且定向成将冷却流成90度地引导到屏蔽凸缘204的前面206上，以提供屏蔽凸缘204的大部分上的冷却覆盖。它们平行于中心线轴线26而延伸。

第二排孔240在径向外边沿230的附近定位在挡板凸缘224的最外直径附近。该排孔240相对于中心线轴线26成锐角向外定向(即，出口位于比入口高的半径处)，以便缓和通过板之间的间隙离开的冲击冷却流，以便减小其对局部混合器流场的影响；且形成沿半径216和前面206的在屏蔽凸缘204的外缘上的膜冷却空气的循环，且有助于该冷却空气流在屏蔽凸缘204的后面210上在其外径附近的再循环，而非允许相对热的燃烧产物从燃烧区向上游再循环到该位置中。

后热屏蔽件34可如下地安装。后热屏蔽件34的沉孔212可使用滑动配合而安装到引导壳体30的后端，其中平台214接触引导壳体30的径向外表面242。

在滑动配合完成之后，环形挡板凸缘224的径向外边沿230可焊接或以其他方式冶金地结合到在焊缝244处例示的外体32的后端108。典型的焊剂过程(例如，TIG焊接或自动MIG焊接，它们为熔焊类型)涉及焊炬、电极、或在围绕焊缝244周围的路径中移动的其他热源。

焊接过程在围绕两个匹配构件的焊接区中周向地施加不均匀的热。这对于焊接过程而言是正常的。与非均匀加热(沿垂直于连结平面的方向)相关的收缩可在焊接完成时导致后热屏蔽件34沿侧向旋转或使引导壳体30扭曲。滑动接头内的轴向结合可取决于匹配特征之间的重叠长度和相对径向公差而发生。凸出平台214的形状使结合发生的可能性最小化，从而降低最终匹配接头的端部间隙中的失准或不一致的可能性。

尽管后热屏蔽件34已经示为且描述为两件，但还可能的是，内屏蔽件70和挡板72可作为一件来制作。

引导壳体30和后热屏蔽件34共同地限定文氏管90，文氏管90以轴向顺序包括：大体上圆柱形的上游区段92、最小直径的喉部94、和下游发散区段96。发散区段96具有上游部分96A和下游部分96B，其中两个部分96A、96B之间的中断限定在引导壳体30与后热屏蔽件34之间的接头处。上游部分的第一发散角度θ1(相对于中心线轴线26测量)出于空气动力原因而选择。下游部分96B的第二发散角度θ2出于其他原因而选择，且不同于发散角度θ1。在例示的实例中，第二发散角度θ2小于第一发散角度θ1，但该关系可相反。文氏管90因此作为整体可称为具有复合的角度。与现有技术文氏管不同，复合角度的使用允许在燃料喷嘴10后端处按照要求设置第二发散角度θ2时保留燃料喷嘴10的前部分的空气动力特性和期望的空气流动模式。

备选地，引导壳体30和后热屏蔽件34(且因此文氏管90)可形成为单个一体式构件。

限定外空气旋流器的外旋流导叶98的径向阵列在分流件28与引导壳体30之间延伸。外旋流导叶98、分流件28和内旋流导叶68物理地支承引导燃料喷射器18。外旋流导叶98定形且定向成将旋流引入行进穿过外空气旋流器的空气流中。

外旋流导叶98可构造成使得它们阻挡从内旋流导叶68上游的位置“U”到外旋流导叶98下游的位置“D”的轴向视线。换言之，置于分流件28与引导壳体30之间且定向为平行于中心线轴线26的任何任意线将不得不行进穿过外旋流导叶98中的一个的结构。如图2中所见，外旋流导叶98可具有螺旋或部分螺旋的形状。

为环形形式的主喷射环24包括主燃料通道100，主燃料通道100联接到主燃料导管22且由主燃料导管22供应燃料。形成在主喷射环24中的主燃料孔口102的径向阵列与主燃料通道100连通。在发动机操作期间，燃料通过主燃料孔口102排出。一个或更多个引导燃料通道104紧邻主燃料通道100延伸穿过主喷射环24。在发动机操作期间，燃料不断地循环穿过引导燃料通道104，以冷却主喷射环24且防止主燃料通道100和主燃料孔口102的积焦。

环形外体32包绕主喷射环24、文氏管90和引导燃料喷射器18，且限定燃料喷嘴10的外范围。外体32的前端106在组装时连结到柄35，且外体32的后端108连结到如上所述的后热屏蔽件34。大体上圆柱形的外部表面110在前端和后端106、108之间延伸，其在操作中暴露于大体上表示为“M”的混合器空气流。外体32限定副流动路径112(与文氏管90且与沿径向设置在主喷射环24与文氏管90之间的环形内体117协作)。副流动路径112穿过在内旋流导叶68的上游形成在引导壳体90中的一个或更多个窗口116而被供应空气流。行进穿过该副流动路径112的空气对后热屏蔽件34的孔236、238、240进行供应。

外体32包括开口114的环形阵列。主燃料孔口102中的各个与开口114中的一个对准。在燃料喷嘴10内提供用于末梢空气射流的流动路径，以提供在开口114附近的位置处维持高于外部压力的小压力裕度所需的最小流量。在例示的实例中，该流由与副流动路径112连通的内体117中的小供应孔118提供。

燃料喷嘴10及其组成构件可由一种或更多种金属合金构成。适合的合金的非限制性实例包括镍基和钴基合金。

燃料喷嘴10或其部分的所有或部分可为单个整体一件式或单块构件的一部分，且可使用涉及逐层构造或添加制造(与如常规加工过程一样的材料移除相反)的制造过程来制造。此种过程可称为“快速制造过程”和/或“添加制造过程”，其中用语“添加制造过程”为在本文中大体上表示此种过程的用语。添加制造过程包括但不限于：直接金属激光熔化(DMLM)、激光净形制造(LNSM)、电子束烧结、选择性激光烧结(SLS)、3D打印如通过喷墨和激光打印、光固化立体造型术(SLA: Sterolithography)。电子束熔化(EBM)、激光工程净形(LENS)、和直接金属沉积(DMD)。

上述燃料喷嘴与现有技术相比具有若干利益。其提供了用于分流件的有效冷却的手段，且具有良好的空气动力和声学特性。分析已显示，当与燃料喷嘴组合地使用时，中空分流件、螺旋形旋流导叶、和复合角度文氏管是特别有益的。

前文已描述了用于燃气涡轮发动机燃料喷嘴的燃料喷嘴。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合方式来组合，除了其中此种特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合之外。

本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的各特征可由用于相同、等同或类似目的的备选特征替换，除非明确地另外指出。因此，除非另外明确地指出，则公开的各个特征仅为等同或类似特征的普通系列的一个实例。

本发明不限于前述实施例的细节。本发明延伸到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的任何新颖的特征或任何新颖的特征组合，或延伸至这样公开的任何方法或过程的任何新颖的步骤或任何新颖的步骤组合。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴设备，包括：

环形外体(32)，所述外体(32)平行于中心线轴线而延伸，且具有在前端与后端之间延伸的外部表面，其中，多个开口(114)穿过所述外部表面；

环形主喷射环(24)，其配置在所述外体(32)的内侧，所述主喷射环(24)包括：

主燃料通道(100)，其沿周向方向延伸；和

多个主燃料孔口(102)，各主燃料孔口与所述主燃料通道(100)连通且与所述外体(32)的开口(114)中的一个对准；

环形文氏管(90)，其配置在所述主喷射环(24)的内侧；

环形分流件(28)，其配置在所述文氏管(90)的内侧，所述分流件(28)包括内壁和外壁和多个排放孔(66)，所述内壁和外壁在所述分流件(28)的前端和后端处连结在一起，且在所述前端与后端之间与彼此间隔开以便限定分流件腔(64)，所述多个排放孔(66)与所述分流件腔(64)连通；

外旋流导叶(98)的阵列，其在所述文氏管(90)与所述分流件(28)之间延伸；

引导燃料喷射器(18)，其配置在所述分流件(28)内；和

内旋流导叶(68)的阵列，其在所述分流件(28)与所述引导燃料喷射器(18)之间延伸；

其中所述多个排放孔相对于所述中心线轴线成锐角地对准并邻近来自于所述外旋流导叶的出口流和来自于所述内旋流导叶的出口流，以便在从所述多个排放孔排放的空气中给予切向分量。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述文氏管以轴向顺序包括：圆柱形的上游区段、较所述上游区段直径减小的喉部、和下游发散区段，所述发散区段(96)具有上游部分(96A)和下游部分(96B)，所述上游部分(96A)具有第一发散角度，所述下游部分(96B)具有不同于所述第一发散角度的第二发散角度。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述内旋流导叶或外旋流导叶中的至少一者构造成以便阻挡从在旋流导叶的上游的位置到在旋流导叶的下游的位置的轴向视线。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述文氏管(90)包括：

引导壳体(30)，其限定所述上游部分(96A)；和

后热屏蔽件(34)，其限定所述下游部分(96B)。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述后热屏蔽件(34)包括：

环形屏蔽壁(200)，和圆锥形内表面；

环形屏蔽凸缘(204)，其从所述屏蔽壁(200)的后端沿径向向外延伸；

环形挡板凸缘(224)，其包绕所述屏蔽壁(200)，且配置成使得轴向间隙限定在所述屏蔽凸缘(204)与所述挡板凸缘(224)之间，所述挡板凸缘(224)包括从其沿轴向向前延伸的径向外边沿(230)；和

多个冲击冷却孔(236、238)，其穿过所述挡板凸缘(224)且定向成以便朝所述屏蔽凸缘(204)引导空气流。

6.根据权利要求5所述的设备，其中：

所述后热屏蔽件(34)包括配置在挡板内(72)的内屏蔽件(70)；

所述内屏蔽件(70)限定所述屏蔽壁(200)和所述屏蔽凸缘(204)；且

所述挡板(72)包括：

所述挡板凸缘(224)；

环形径向内边沿(226)，其在所述挡板凸缘(224)的径向内范围处沿轴向向前延伸，且接触所述内屏蔽件(70)；和

所述外边沿(230)，其在所述挡板凸缘(224)的径向外范围处沿轴向向前延伸。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述内屏蔽件(70)包括接触所述挡板(72)的平台(220)阵列，所述平台(220)具有形成在其中的槽道(222)的径向阵列。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述挡板包括与所述槽道(222)连通的多个给送孔。

9.根据权利要求7所述的设备，其中，所述槽道(222)弯曲，以便排放具有切向速度分量的空气。

10.根据权利要求7所述的设备，其中，所述槽道(222)具有从所述槽道(222)的上游端到所述槽道(222)的下游端增大的流动面积。