CN107620983B - 燃料喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料喷嘴，所述燃料喷嘴包括中心体、套罩和导流筒，所述套罩套在中心体上，以与所述中心体之间形成环形通道，所述环形通道内设有旋流器，所述套罩上设有进气孔；所述端板设在所述套罩的第一端且套在所述中心体上，所述端板上设有与所述环形通道相连通的端部进气孔；所述导流筒位于所述环形通道内且设在所述端板和所述旋流器之间，以将所述环形通道沿该环形通道的径向分为多个子环形通道。本发明具有良好的整流效果，降低了空气的流动损失，提高了燃气轮机整机性能。

Description

燃料喷嘴

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体地涉及一种燃料喷嘴。

背景技术

燃气轮机中，空气经压气机压缩成高压空气从扩压器进入燃烧室内，在燃烧室头部折转后进入燃烧室头部的喷嘴，在喷嘴中与燃料进行混合，然后进入火焰筒内燃烧。然而，高压空气在燃烧室头部折转，会损失较大的流动压力，流动不均匀，绝大部分空气流向喷嘴的中心，喷嘴内部在径向上邻近外侧位置空气流量较低，影响喷嘴内的空气均匀性，进而影响喷嘴内部空气与燃料的混合，增加了污染物排放以及导致回火熄火等风险。

相关技术中，在喷嘴的前端设有整流孔板，整流孔板内设有导流筒，导流筒引导气流进入不同的径向通道，通过整流孔板上的孔控制进入不同径向通道内的气流量。然而，该种结构的整流效果不佳，空气流动的损失大，影响燃气轮机整机性能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明旨在提出一种燃料喷嘴，该燃料喷嘴具有良好的整流效果，从而降低空气的流动损失，提高燃气轮机整机性能。

根据本发明实施例的燃料喷嘴包括：中心体；套罩，所述套罩具有第一端和第二端，所述套罩套在所述中心体上，所述套罩与所述中心体之间形成环形通道，所述环形通道内设有旋流器，所述套罩上设有进气孔；端板，所述端板设在所述套罩的第一端且套在所述中心体上，所述端板上设有与所述环形通道相连通的端部进气孔；导流筒，所述导流筒位于所述环形通道内且设在所述端板和所述旋流器之间，以将所述环形通道沿该环形通道的径向分为多个子环形通道。

根据本发明实施例的燃料喷嘴，在套罩上设有进气孔的基础上，通过端板上的端部进气孔，增加空气流动的控制参数，提高空气流动的均匀性，通过环形通道内的导流筒，以对环形通道内的空气在径向上进行分层导流，提高整流效果，从而降低空气的流动损失，提高燃气轮机整机性能。

在一些实施例中，所述燃料喷嘴还包括导气件，所述导气件的一端与所述端板和所述套罩中的至少一个相连，所述导气件的另一端在所述套罩的径向上位于所述套罩外侧且沿从所述套罩的第一端朝向所述套罩的第二端的方向延伸。

在一些实施例中，所述导气件在所述套罩的周向上围绕整个所述套罩或围绕所述套罩的一部分。

在一些实施例中，所述端板的外周缘或外周缘的一部分上设有裙边，所述裙边构成所述导气件。

在一些实施例中，所述导气件包括平直部和弧形部，所述平直部与所述端板和所述套罩中的至少一个相连且沿所述套罩的径向向外延伸，所述弧形部与所述平直部的外端相连。

在一些实施例中，所述导气件与所述端板一体成型。

在一些实施例中，所述导气件安装在所述套罩的外周壁上且距离所述套罩的第一端的端面预定距离。

在一些实施例中，所述端板安装在所述套罩的第一端的端面上或安装在所述环形通道内且距离所述套罩的第一端的端面预定距离。

在一些实施例中，所述进气孔与所述导流筒相对。

在一些实施例中，所述导流筒为多个，多个所述导流筒依次套设且相邻两个导流筒彼此间隔开。

在一些实施例中，所述进气孔沿所述套罩的轴向均匀间隔布置成与多个所述子环形通道一一对应的多组，每一组内的所述进气孔沿所述套罩的周向均匀间隔布置成多行，每一行内的所述进气孔沿所述套罩的轴向均匀排列且彼此间隔开。

在一些实施例中，所述导流筒为两个且包括内层导流筒和套在所述内层导流筒外侧的外层导流筒，所述内层导流筒和所述外层导流筒均安装在所述套罩的内壁上且所述外层导流筒的第一端相对于所述内层导流筒沿从所述套罩的第一端向所述套罩的第二端的方向移位。

在一些实施例中，所述环形通道包括邻近所述旋流器且径向尺寸变小的收缩部。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的燃气轮机燃烧室喷嘴的整体示意图；

图2是根据本发明的实施例的燃气轮机燃烧室喷嘴的剖面图；

附图标记：

中心体1，套罩2，第一端21，第二端22，旋流器3，进气孔4，端板5，导流筒6，外层导流筒61，内层导流筒62，导气件7，端部进气孔8，燃料通道9，安装法兰10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-2所示，根据本发明实施例的燃料喷嘴100包括：中心体1、套罩2、端板5和导流筒6。

套罩2具有第一端21(例如图2中的左端)和第二端22(例如图2中的右端)。套罩2套在中心体1上且彼此在径向上间隔开，从而在套罩2与中心体1之间形成环形通道，环形通道内设有旋流器3，套罩2上设有进气孔4。

端板5设在套罩2的第一端21且套在中心体1上，以盖住环形通道的第一端(例如图2中的左端)，换言之，端板5设置在套罩2与中心体1之间并盖住套罩2和中心体1形成的环形通道的左端，此外，端板5上设有与环形通道相连通的端部进气孔8，以便于增加空气进入的开口，从而增加空气流动的控制参数，方便调节空气流动均匀性。

导流筒6位于环形通道内且设在端板5和旋流器3之间，导流筒6套在中心体1上且分别与中心体1和套罩2沿径向(例如图2中的上下方向)间隔开，以将环形通道沿该环形通道的径向分为多个子环形通道。换言之，导流筒6与套罩2之间形成长度等于导流筒6的长度的一个子环形通道，导流筒6与中心体1之间形成长度等于导流筒6的长度的另一个子环形通道，以便从进气孔4进入的空气分别进入不同的子环形通道，从而提高空气流动的均匀性。

根据本发明实施例的燃料喷嘴，在套罩上设有进气孔的基础上，通过端板上的端部进气孔，增加空气流动的控制参数，提高空气流动的均匀性，通过环形通道内的导流筒，以对环形通道内的空气在径向上进行分层导流，提高整流效果，从而降低空气的流动损失，提高燃气轮机整机性能。

在一些实施例中，燃料喷嘴还包括导气件7，导气件7的一端与端板5和套罩2中的至少一个相连，导气件7的另一端在套罩2的径向上位于套罩2外侧且沿从套罩2的第一端21朝向套罩2的第二端22的方向延伸。换言之，导气件7的一端可以与端板5的一端相连，也可以与套罩2相连，还可以既与端板5的一端相连也与套罩2相连；导气件7的另一端在套罩2的径向上位于套罩2外侧且如图1和2所示的沿从左到右的方向延伸。可以理解的是，导气件7的一端在进气孔4的左侧，以便导引套罩2外部的空气通过进气孔4进入环形通道内。

在一些实施例中，导气件7在套罩2的周向上围绕整个套罩2或围绕套罩2的一部分。换言之，导气件7设置成围绕套罩2的一周，或者设置成围绕套罩2的周向上的一部分，可以理解的是，导气件7在套罩2的周向上的设置范围可以根据实际需要而设定。

在一些实施例中，端板5的外周缘或外周缘的一部分上设有裙边，裙边构成导气件7。换言之，端板5的上的裙边可以是一整圈也可以是半圈或是四分之一圈，本发明并不限于此，裙边的周向设置范围可以根据实际需要而定。此外，裙边的另一端在套罩2的径向上位于套罩2的外侧且沿从左到右的方向延伸以构成导气件7。

在一些实施例中，导气件7包括平直部和弧形部，平直部与端板5和套罩2中的至少一个相连且沿套罩2的径向向外延伸，弧形部与所述平直部的外端相连。换言之，弧形部的一端与平直部的外端相连，弧形部的另一端在套罩2的径向上位于套罩2外侧且沿从左到右的方向延伸。

在一些实施例中，导气件7与端板5一体成型。然而，本发明并不限于此，例如，导气件7与端板5的一端焊接或螺纹连接，或者导气件7并不与端板5相连，而是与套罩2相连。

在一些实施例中，导气件7安装在套罩2的外周壁上且距离套罩2的第一端21的端面预定距离。换言之，导气件7在套罩2的左端的具体位置并不受限制，只需要保证导气件7在进气孔4的左端即可，导气件7既可以在套罩2的左端面上也可以在左端的距离左端面具有预定距离的位置处。

在一些实施例中，端板5安装在套罩2的第一端21的端面上或安装在环形通道内且距离套罩2的第一端21的端面预定距离。换言之，端板5在套罩2的左端的具体位置并不受限制，既可以在套罩2的左端面上也可以在左端的距离左端面具有预定距离的位置处。

如图1-2所示，在一些实施例中，进气孔4与导流筒6相对。这里，术语“相对”是指进气孔4形成在罩体2上与导流筒6对着的区域内，在燃料喷嘴100的径向投影上，进气孔4的投影位于导流筒6的投影内，例如，在图2中，当从径向看时，进气孔4在轴向上不超出导流筒6的区域，由此便于导流筒6对通过进气孔4进入环形通道内的空气在径向上进行分层导流，提高整流效果。可以理解的是，本发明并不限于此，例如，一部分进气孔4或者一个进气孔4的一部分在轴向上可以超出导流筒6。

在一些实施例中，如图1和2所示，导流筒6为多个，多个导流筒6依次套设且相邻两个导流筒6沿该导流筒6的径向彼此间隔开。换言之，多个导流筒6沿径向依次套在一起，从而环形通道的一部分(与导流筒6对应的部分)被分为多个子环形通道，即最外层的导流筒6与套罩2之间的最外子环形通道，最内层导流筒6与中心体1之间的最内子环形通道，以及相邻导流筒6之间的一个或多个中间子环形通道。由此，进一步提高整流效果。优选地，导流筒6为两个：内层导流筒62和套设在内层导流筒62上的外层导流筒61。由此，内层导流筒62与中心体1之间形成第一子环形通道、内层导流筒62与外层导流筒61之间形成第二子环形通道，外层导流筒61与套罩2之间形成第三子环形通道。当然，导流筒6的数量可以根据具体应用选择。可以理解的是，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在一些可选的实施例中，进气孔4沿套罩2的轴向均匀间隔布置成多组，且多组进气孔4与多个子环形通道一一对应，每一组内的进气孔4沿套罩2的周向均匀间隔布置成多行，每一行内的进气孔4沿套罩2的轴向均匀排列且彼此间隔开。换言之，套罩2上的进气孔4为多个密布的小孔，通过多个小孔调整进入环形通道内的空气流量；而且，每个子环形通道内均对应一组进气孔4，以使得空气通过组内的进气孔4进入对应的子环形通道内，从而方便控制进入不同子环形通道的空气流量。可以理解的是，不同组内的进气孔4的行数个数、和/或孔径可以相同，也可以不同，根据实际需要而定。

更进一步地，在设置多个导流筒6的情况下，外层的导流筒的第一端相对于与其相邻的导流筒的第一端沿从套罩2的第一端21朝向套罩2的第二端22的方向移位。优选地，在导流筒6为两个时，外层导流筒61的左端相对于内层导流筒62的左端从左向右移位，即外层导流筒61的左端位于内层导流筒62的左端的右侧。可选地，外层导流筒61和内层导流筒62均安装在套罩2的内壁上。

更进一步地，端板5上设有与环形通道连通的端部进气孔8，以便于增加空气进入的开口，从而增加空气流动的控制参数，进一步方便调节空气流动均匀性。

在一些实施例中，环形通道包括邻近旋流器3且径向尺寸变小的收缩部。换言之，环形通道在邻近旋流器3的位置其径向尺寸变小形成收缩部，通过该收缩部，可以在邻近旋流器3的位置使环形通道内的气流加速，保证环形通道在邻近旋流器3的位置的气体流量，降低回火风险。

在一些可选的实施例中，套罩2的内径在邻近旋流器3的位置向内收缩5～10mm以形成收缩部。在另一些可选的实施例中，中心体1的外径在邻近旋流器3的位置向外扩张2～6mm以形成收缩部。

在一些实施例中，中心体1的第一端(例如图2中的左端)穿过端板5从套罩2的第一端伸出，中心体1的第二端(例如图2中的右端)位于套罩2内。在另一些实施例中，中心体1内设有燃料通道9，燃料通道9内的燃料适于通过旋流器3喷入环形通道内以与环形通道内的空气混合，燃料通道9可以如图2中所示的沿中心体1的轴向延伸。在一些实施例中，中心体1的第一端设有安装法兰10，例如，图2中所示的中心体1的左端设有安装法兰10，以便于将燃料喷嘴100安装于在燃气轮机的燃烧室内。

下面参考图1和图2描述根据本发明具体实施例的燃料喷嘴。

如图1-2所示，燃料喷嘴100包括中心体1、套罩2、端板5、导流筒6、导气件7和安装法兰10。中心体1、套罩2和导流筒6彼此同轴设置且三者的横截面均为圆环形。

套罩2具有第一端(左端)21和第二端(右端)22。套罩2套设在中心体1上，套罩2与中心体1之间形成环形通道，环形通道内设有旋流器3，套罩2上设有沿套罩2的周向均匀间隔布置的多个进气孔4，进气孔4为密布在套罩2上的小孔，且沿套罩2的轴向均匀间隔布置成三组，每一组内的进气孔沿套罩2的周向均匀间隔布置成多行，每一行内的进气孔4沿套罩2的轴向均匀排列且彼此间隔开。端板5设在套罩2的左端，用于盖住环形通道的左端，端板5的外周缘与套罩2的左端面的外周缘平齐，端板5例如焊接到套罩2的左端，端板5具有中心孔，中心体1穿过端板5的中心孔，端板5与中心体1也可以焊接。此外，端板5上设有与环形通道相连通的端部进气孔8，以便于增加空气进入的开口，从而增加空气流动的控制参数，方便调节空气流动均匀性。

导气件7沿端板5的外周缘的一部分设置，且包括平直部和弧形部，平直部从端板5的外周缘沿套罩2的径向向外延伸，弧形部的一端与平直部的外端相连，弧形部的另一端在套罩2的径向上位于套罩2外侧且沿从左到右的方向延伸。导气件7与端板5一体成型。

导流筒6为两个：内层导流筒62和套设在内层导流筒62上的外层导流筒61，外层导流筒61的左端位于内层导流筒62的左端的右侧，使得环形通道包括与三组进气孔4一一对应的三个子环形通道：内层导流筒62与中心体1之间的内层子环形通道、内层导流筒62和外层导流筒61之间的中间子环形通道和外层导流筒61和套罩2之间的外层子环形通道。可以理解的是，内层子环形通道、中间子环形通道和外层子环形通道分别对应一组进气孔4，以便不同组内的进气孔4进入不同的子环形通道内。环形通道包括邻近旋流器3且径向尺寸变小的收缩部。

中心体1的左端穿过端板5从套罩2的左端伸出，中心体1的右端位于套罩2内。中心体1内设有沿中心体1的轴向方向延伸的燃料通道9，燃料通道9内的燃料通过旋流器3喷入环形通道内以与环形通道内的空气混合。中心体1的左端设有安装法兰10，以便于燃料喷嘴安装于在燃气轮机的燃烧室内。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种燃料喷嘴，其特征在于，包括：

中心体；

套罩，所述套罩具有第一端和第二端，所述套罩套在所述中心体上，所述套罩与所述中心体之间形成环形通道，所述环形通道内设有旋流器，所述套罩上设有进气孔；

端板，所述端板设在所述套罩的第一端且套在所述中心体上，所述端板上设有与所述环形通道相连通的端部进气孔，所述端板安装在所述套罩的第一端的端面上或安装在所述环形通道内且距离所述套罩的第一端的端面预定距离，所述端板上的所述端部进气孔沿所述端板的径向间隔布置成多圈，每一圈内的所述端部进气孔沿所述端板的周向排列且彼此间隔开；

导流筒，所述导流筒位于所述环形通道内且设在所述端板和所述旋流器之间，以将所述环形通道沿该环形通道的径向分为多个子环形通道，所述导流筒为多个，多个所述导流筒依次套设且相邻两个导流筒彼此间隔开，在燃料喷嘴的径向投影上，所述进气孔的投影位于所述导流筒的投影内，所述进气孔沿所述套罩的轴向均匀间隔布置成与多个所述子环形通道一一对应的多组，每一组内的所述进气孔沿所述套罩的周向均匀间隔布置成多行，每一行内的所述进气孔沿所述套罩的轴向均匀排列且彼此间隔开；

导气件，所述导气件的一端与所述端板和所述套罩中的至少一个相连，所述导气件的另一端在所述套罩的径向上位于所述套罩外侧且沿从所述套罩的第一端朝向所述套罩的第二端的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述导气件在所述套罩的周向上围绕整个所述套罩或围绕所述套罩的一部分。

3.根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述端板的外周缘或外周缘的一部分上设有裙边，所述裙边构成所述导气件。

4.根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述导气件包括平直部和弧形部，所述平直部与所述端板和所述套罩中的至少一个相连且沿所述套罩的径向向外延伸，所述弧形部与所述平直部的外端相连。

5.根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述导气件与所述端板一体成型。

6.根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述导气件安装在所述套罩的外周壁上且距离所述套罩的第一端的端面预定距离。

7.根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述导流筒为两个且包括内层导流筒和套在所述内层导流筒外侧的外层导流筒，所述外层导流筒的第一端相对于与所述内层导流筒的第一端沿从所述套罩的第一端朝向所述套罩的第二端的方向移位。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述环形通道包括邻近所述旋流器且径向尺寸变小的收缩部。

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