CN108626745A - 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包括在外表面中限定多个开口的外部主体。燃料喷嘴还包括至少部分地设置在外部主体内的主喷射环。主喷射环包括延伸到外部主体的多个开口中或者穿过其中的多个燃料柱。多个燃料柱包括LP燃料柱，LP燃料柱限定主燃料口、顶表面以及嵌接头，LP燃料柱的嵌接头在顶表面中沿相对于中心线轴线的第一方向远离主燃料口延伸。多个燃料柱还包括HP燃料柱，HP燃料柱限定主燃料口、顶表面以及嵌接头，HP燃料柱的嵌接头在顶表面f中沿相对于中心线轴线的第二方向远离主燃料口延伸，第二方向与第一方向差至少九十度。

Description

用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴

技术领域

本主题总体涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此成流连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心通常以串行流顺序包括压缩机段、燃烧段、涡轮段和排放段。在运行中，空气从风扇提供至压缩机段的入口，在这里一个或更多轴流式压缩机逐步地压缩空气，直到其到达燃烧段。燃料与压缩空气使用燃烧段内的一个或更多燃料喷嘴混合并且燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体被从燃烧段导向涡轮段。穿过涡轮段的燃烧气体的流驱动涡轮段且然后被引导穿过排放段例如引向大气。

更特别地，燃料喷嘴起作用来将液体燃料引入空气流以使得液体燃料可以雾化并且燃烧。另外，已经开发了分级的燃料喷嘴来以相对高的效率和可操作性来操作。在分级的燃料喷嘴中，燃料可以被引导穿过两个或更多离散的级，且每个级都被燃料喷嘴内单独的燃料流径定义。例如，至少某些分级的燃料喷嘴包括连续可操作的引导级以及例如以高功率水平操作的主级。

对于某些实施例，主级可包括环形主喷射环，其具有通过圆形中心体将燃料排入盘旋的混合器气流的多个燃料喷射端口。当主级没有在使用中时，可能有益的是清扫其中的至少一部分燃料，使得燃料温度不上升并且开始结焦。因此，具有使得燃料喷嘴的主级能够清扫其中至少一部分燃料的一个或更多特征的燃料喷嘴将是有用的。

发明内容

本发明的多个方面和优点将在以下说明中部分地阐述，或者可由该说明而显而易见，或者可通过实践本发明而获悉。

在本发明公开的一个示例性实施例中，提供了用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴。该燃料喷嘴限定中心线轴线并且包括通常沿着该中心线轴线延伸并限定外表面的外部主体，该外部主体在外表面中限定多个开口。燃料喷嘴也包括至少部分地设置在外部主体内的主喷射环。主喷射环包括延伸到外部主体的多个开口中或者穿过其中的多个燃料柱。多个燃料柱包括LP燃料柱，LP燃料柱限定主燃料口、顶表面以及嵌接头，LP燃料柱的嵌接头在顶表面中沿相对于中心线轴线的第一方向远离主燃料口延伸。多个燃料柱还包括HP燃料柱，HP燃料柱限定主燃料口、顶表面以及嵌接头，HP燃料柱的嵌接头在顶表面f中沿相对于中心线轴线的第二方向远离主燃料口延伸，第二方向与第一方向差至少九十度。

在某些示例性实施例中，LP燃料柱还限定在主燃料口和顶表面之间的喷洒井，其中LP燃料柱的嵌接头在顶表面中从LP燃料柱的喷洒井延伸，其中HP燃料柱也还限定在主燃料口和顶表面之间的喷洒井，并且其中HP燃料柱的嵌接头也在顶表面中从HP燃料柱的喷洒井延伸。

在某些示例性实施例中，LP燃料柱的嵌接头在顶表面中从LP燃料柱的主燃料口延伸，并且其中HP燃料柱的嵌接头也在顶表面中从HP燃料柱的主燃料口延伸。

在某些示例性实施例中，第二方向与第一方向差大约一百八十度。

在某些示例性实施例中，LP燃料柱与HP燃料柱连续布置。

在某些示例性实施例中，多个燃料柱还包括多个LP燃料柱和多个HP燃料柱。例如，在某些示例性实施例中，多个LP燃料柱与多个HP燃料柱以连续且交替的方式布置。另外或者备选地，在某些示例性实施例中，多个LP燃料柱被组合在一起，并且其中多个HP燃料柱也组合在一起。

在某些示例性实施例中，限定在 HP燃料柱的顶表面中的嵌接头是限定高度和长度的通道，并且其中高度沿着长度是大致恒定的。

在某些示例性实施例中，LP和HP燃料柱的顶表面每个通常限定泪滴形、卵形或者圆形的至少其中一种。

在某些示例性实施例中，HP燃料柱的顶表面包括窄端和宽端，并且其中窄端沿着第二方向从宽端向前定位。

在某些示例性实施例中，外部主体还限定了在外部主体上相对于中心线轴线的气流方向，并且其中第一方向大致与由该外部主体限定的气流方向对齐。

在某些示例性实施例中主喷射环包括通常绕轴向中心线延伸并且流体地连接多个燃料柱的主燃料廊。

在某些示例性实施例中，燃料柱还包括将主喷射环连接到外部主体上的悬浮结构，该悬浮结构构造成允许主喷射环相对于轴向中心线的偏转。

权利要求1的燃料喷嘴，其中由LP燃料柱限定的嵌接头限定不同于由HP燃料柱限定的嵌接头的高度、长度或两者的高度、长度或两者。

在某些示例性实施例中，由LP燃料柱限定的嵌接头限定长度对高度比值，其中由HP燃料柱限定的嵌接头类似地限定长度对高度比值，并且其中由HP燃料柱限定的嵌接头的长度对高度比值小于由LP燃料柱限定的嵌接头的长度对高度比值。例如，在某些示例性实施例中，由HP燃料柱限定的嵌接头的长度对高度比值比由LP燃料柱限定的嵌接头的长度对高度比值小至少大约百分之二十。

在本发明公开的另一个示例性实施例中，提供了用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴。燃料喷嘴限定中心线轴线并且包括总体沿着该中心线轴线延伸且限定外表面的外部主体。该外部主体在外表面中有多个开口。外部主体在外部主体上相对于中心线轴线还限定气流方向。燃料喷嘴还包括至少部分地设置在外部主体内并且包括燃料柱和主燃料廊的主喷射环。主燃料廊总体绕轴向中心线和燃料柱延伸并且远离燃料柱延伸进入或者穿过外部主体的多个开口的其中一个。燃料柱限定主燃料口、顶表面以及嵌接头，嵌接头在顶表面中沿相对于中心线轴线的第二方向远离主燃料口延伸，第二方向与气流方向差至少九十度。

在某些示例性实施例中，主喷射环的燃料柱是HP燃料柱，其中主喷射环还包括LP燃料柱，其中LP燃料柱限定主燃料口、顶表面和嵌接头，其中LP燃料柱的嵌接头在顶表面中沿相对于中心线轴线的第一方向远离主燃料口延伸，并且其中第一方向大致与由外部主体限定的气流方向对齐。

在某些示例性实施例中，LP燃料柱还限定主燃料口和顶表面之间的喷洒井，其中LP燃料柱的嵌接头在顶表面中从LP燃料柱的喷洒井延伸。

技术方案1. 一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴(100)，所述燃料喷嘴(100)限定中心线轴线(116)并且包括：

外部主体(124)，其总体沿着所述中心线轴线(116)延伸并且限定外表面(178)，所述外部主体(124)在所述外表面(178)中限定多个开口(182)；以及

主喷射环(114)，其至少部分地设置在所述外部主体(124)内，所述主喷射环(114)包括延伸到所述外部主体(124)的所述多个开口(182)中或穿过所述外部主体(124)的所述多个开口(182)的多个燃料柱(202)，所述多个燃料柱(202)包括：

LP燃料柱(202A)，其限定主燃料口(166)、顶表面(212)以及嵌接头(222)，所述LP燃料柱(202A)的所述嵌接头(222)在所述顶表面(212)中沿相对于所述中心线轴线(116)的第一方向(226)远离所述主燃料口(166)延伸；以及

HP燃料柱(202B)，其限定主燃料口(166)、顶表面(212)以及嵌接头(222)，所述HP燃料柱(202B)的所述嵌接头(222)在所述顶表面(212)f中沿相对于所述中心线轴线(116)的第二方向(228)远离所述主燃料口(166)延伸，所述第二方向(228)与所述第一方向(226)差至少九十度。

技术方案2. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述LP燃料柱(202A)还限定在所述主燃料口(166)和所述顶表面(212)之间的喷洒井(216)，其中所述LP燃料柱(202A)的所述嵌接头(222)在所述顶表面(212)中从所述LP燃料柱(202A)的所述喷洒井(216)延伸，其中所述HP燃料柱(202B)也还限定在所述主燃料口(166)和所述顶表面(212)之间的喷洒井(216)，并且其中所述HP燃料柱(202B)的所述嵌接头(222)也在所述顶表面(212)中从所述HP燃料柱(202B)的喷洒井(216)延伸。

技术方案3. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述LP燃料柱(202A)的所述嵌接头(222)在所述顶表面(212)中从所述LP燃料柱(202A)的所述主燃料口(166)延伸，并且其中所述HP燃料柱(202B)的所述嵌接头(222)也在所述顶表面(212)中从所述HP燃料柱(202B)的所述主燃料口(166)延伸。

技术方案4. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述第二方向(228)与所述第一方向(226)差大约一百八十度。

技术方案5. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述LP燃料柱(202A)与所述HP燃料柱(202B)连续地布置。

技术方案6. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述多个燃料柱(202)还包括多个LP燃料柱(202A)和多个HP燃料柱(202B)。

技术方案7. 如技术方案6所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述多个LP燃料柱(202A)与所述多个HP燃料柱(202B)以连续且交替的方式布置。

技术方案8. 如技术方案6所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述多个LP燃料柱(202A)组合在一起并且其中所述多个HP燃料柱(202B)也组合在一起。

技术方案9. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，限定在所述 HP燃料柱(202B)的所述顶表面(212)中的所述嵌接头(222)是限定高度(230)和长度(232)的通道，并且其中所述高度(230)沿着所述长度(232)是大致恒定的。

技术方案10. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述LP燃料柱(202A)和HP燃料柱(202B)的所述顶表面(212)每个通常限定泪滴形、卵形或者圆形的至少其中一种。

技术方案11. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述HP燃料柱(202B)的所述顶表面(212)包括窄端(218)和宽端(220)，并且其中所述窄端(218)沿着所述第二方向(228)从所述宽端(220)向前定位。

技术方案12. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述外部主体(124)还限定了在所述外部主体(124)上相对于所述中心线轴线(116)的气流方向，并且其中所述第一方向(226)大致与由所述外部主体(124)限定的所述气流方向对齐。

技术方案13. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述主喷射环(114)包括总体绕所述轴向中心线(12)延伸并且流体地连接多个燃料柱(202)的主燃料廊(164)。

技术方案14. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，还包括：

悬浮结构(188)，其将所述主喷射环(114)连接到所述外部主体(124)上，所述悬浮结构(188)构造成允许所述主喷射环(114)相对于所述轴向中心线(12)的偏转。

技术方案15. 如技术方案1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，由所述LP燃料柱(202A)限定的所述嵌接头(222)限定不同于由所述HP燃料柱(202B)限定的所述嵌接头(222)的高度(230)、长度(232)或两者的高度(230)、长度(232)或两者。

实施方式1. 一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴，所述燃料喷嘴限定中心线轴线并且包括：

外部主体，其总体沿着所述中心线轴线延伸并且限定外表面，所述外部主体在所述外表面中限定多个开口；以及

主喷射环，其至少部分地设置在所述外部主体内，所述主喷射环包括延伸到所述外部主体的所述多个开口中或穿过所述外部主体的所述多个开口的多个燃料柱，所述多个燃料柱包括：

LP燃料柱，其限定主燃料口、顶表面以及嵌接头，所述LP燃料柱的所述嵌接头在所述顶表面中沿相对于所述中心线轴线的第一方向远离所述主燃料口延伸；以及

HP燃料柱，其限定主燃料口、顶表面以及嵌接头，所述HP燃料柱的所述嵌接头在所述顶表面f中沿相对于所述中心线轴线的第二方向远离所述主燃料口延伸，所述第二方向与所述第一方向差至少九十度。

实施方式2. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述LP燃料柱还限定在所述主燃料口和所述顶表面之间的喷洒井，其中所述LP燃料柱的所述嵌接头在所述顶表面中从所述LP燃料柱的所述喷洒井延伸，其中所述HP燃料柱也还限定在所述主燃料口和所述顶表面之间的喷洒井，并且其中所述HP燃料柱的所述嵌接头也在所述顶表面中从所述HP燃料柱的喷洒井延伸。

实施方式3. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述LP燃料柱的所述嵌接头在所述顶表面中从所述LP燃料柱的所述主燃料口延伸，并且其中所述HP燃料柱的所述嵌接头也在所述顶表面中从所述HP燃料柱的所述主燃料口延伸。

实施方式4.如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述第二方向与所述第一方向差大约一百八十度。

实施方式5.如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述LP燃料柱与所述HP燃料柱连续地布置。

实施方式6.如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述多个燃料柱还包括多个LP燃料柱和多个HP燃料柱。

实施方式7.如实施方式6所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述多个LP燃料柱与所述多个HP燃料柱以连续且交替的方式布置。

实施方式8.如实施方式6所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述多个LP燃料柱组合在一起并且其中所述多个HP燃料柱也组合在一起。

实施方式9.如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，限定在所述 HP燃料柱的所述顶表面中的所述嵌接头是限定高度和长度的通道，并且其中所述高度沿着所述长度是大致恒定的。

实施方式10. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述LP和HP燃料柱的所述顶表面每个通常限定泪滴形、卵形或者圆形的至少其中一种。

实施方式11. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述HP燃料柱的所述顶表面包括窄端和宽端，并且其中所述窄端沿着所述第二方向从所述宽端向前定位。

实施方式12. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述外部主体还限定了在所述外部主体上相对于所述中心线轴线的气流方向，并且其中所述第一方向大致与由所述外部主体限定的所述气流方向对齐。

实施方式13. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述主喷射环包括总体绕所述轴向中心线延伸并且流体地连接多个燃料柱的主燃料廊。

实施方式14. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，还包括：

悬浮结构，其将所述主喷射环连接到所述外部主体上，所述悬浮结构构造成允许所述主喷射环相对于所述轴向中心线的偏转。

实施方式15. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，由所述LP燃料柱限定的所述嵌接头限定不同于由所述HP燃料柱限定的所述嵌接头的高度、长度或两者的高度、长度或两者。

实施方式16. 如实施方式1所述的燃料喷嘴，其特征在于，由所述LP燃料柱限定的所述嵌接头限定长度对高度比值，其中由所述HP燃料柱限定的所述嵌接头类似地限定长度对高度比值，并且其中由所述HP燃料柱限定的所述嵌接头的长度对高度比值小于由所述LP燃料柱限定的所述嵌接头的长度对高度比值。

实施方式17. 如实施方式16所述的燃料喷嘴，其特征在于，由所述HP燃料柱限定的所述嵌接头的长度对高度比值比由所述HP燃料柱限定的所述嵌接头的长度对高度比值小至少大约20%。

实施方式18. 一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴，所述燃料喷嘴限定中心线轴线并且包括：

外部主体，其总体沿着所述中心轴线延伸并且限定外表面，所述外部主体在所述外表面中限定多个开口，所述外部主体还在所述外部主体上相对于所述中心线轴线限定气流方向；以及

主喷射环，其至少部分地设置在所述外部主体内，并且包括燃料柱和主燃料廊，所述主燃料廊总体围绕轴向中心线延伸并且所述燃料柱远离所述燃料柱延伸到所述外部主体的多个开口的其中一个开口中或者穿过所述外部主体的多个开口的其中一个开口，所述燃料柱限定主燃料口、顶表面以及嵌接头，所述嵌接头在所述顶表面中沿相对于所述中心线轴线的第二方向远离所述主燃料口延伸，所述第二方向与所述气流方向差至少九十度。

实施方式19. 如实施方式18所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述主喷射环的燃料柱是HP燃料柱，其中所述主喷射环还包括LP燃料柱，其中所述LP燃料柱限定主燃料口、顶表面和嵌接头，其中所述LP燃料柱的嵌接头在所述顶表面中沿相对于所述中心线轴线的第一方向远离所述主燃料口延伸，并且其中所述第一方向大致与由所述外部主体限定的所述气流方向对齐。

实施方式20. 如实施方式18所述的燃料喷嘴，其特征在于，所述LP燃料柱还限定所述主燃料口和所述顶表面之间的喷洒井，其中所述LP燃料柱的嵌接头在所述顶表面中从所述LP燃料柱的喷洒井延伸。

参考以下说明和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面以及优点将变得被更好地理解。结合在此说明书中并构成说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例，并且与说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

说明书中描述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整而能够实施的公开，包括其最佳模式，其引用了附图，其中：

图1是根据本发明主题的不同实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。

图2是根据本发明公开的一个示例性实施例的燃料喷嘴的示意性横截面视图。

图3是图2的示例性燃料喷嘴的一段的近视、横截面视图。

图4是图2的示例性燃料喷嘴的一段的透视图。

图5是图2的示例性燃料喷嘴的一段的平面视图。

图6是根据本发明公开的另一个示例性实施例的燃料喷嘴的一段的透视图。

图7是根据本发明公开的一个示例性实施例的燃料喷嘴的燃料柱的透视图。

图8是图7的示例性燃料柱的侧面、横截面视图。

图9是根据本发明公开的另一个示例性实施例的燃料喷嘴的燃料柱的透视图。

图10是图9的示例性燃料柱的侧面、横截面视图。

图11是根据本发明公开的又另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

图12是根据本发明公开的一个示例性实施例用于形成图11的示例性燃料柱中的嵌接头的形成工具的侧视图。

图13是根据本发明公开的再另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

图14是根据本发明公开的一个示例性实施例用于形成图13的示例性燃料柱中的嵌接头的形成工具的侧视图。

图15是根据本发明公开的又另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

图16是根据本发明公开的再另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

图17是根据本发明公开的又另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

图18是根据本发明公开的一个示例性实施例用于形成图15到17的一个或更多示例性燃料柱中的嵌接头的形成工具的侧视图。

图19是根据本发明公开的一个示例性实施例的燃料喷嘴的燃料柱的透视图。

图20是图7的示例性燃料柱的侧面、横截面视图。

图21是根据本发明公开的另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

图22是根据本发明公开的再另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

图23是根据本发明公开的又另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

图24是根据本发明公开的再另一个示例性实施例的燃料柱的俯视图。

标号 部件

10 涡扇喷气发动机

12 纵向或轴向中心线

14 风扇段

16 核心涡轮发动机

18 外壳体

20 入口

22 低压压缩机

24 高压压缩机

26 燃烧段

28 高压涡轮

30 低压涡轮

32 喷气排放段

34 高压轴/卷筒

36 低压轴/卷筒

37 核心空气流径

38 风扇

40 叶片

42 盘

44 致动构件

46 动力齿轮箱

48 机舱

50 风扇壳体或机舱

52 出口引导导叶

54 下游段

56 外涵气流通道

58 空气

60 入口

62 空气的第一部分

64 空气的第二部分

66 燃烧气体

68 定子导叶

70 涡轮转子叶片

72 定子导叶

74 涡轮转子叶片

76 风扇喷嘴排放段

78 热气体路径

100 燃料喷嘴

102 燃料系统

104 波莉控制阀

106 引导燃料回路

108 引导器

110 主阀

112 主燃料回路

114 主喷射环

116 中心线轴线

118 分离器

120 文丘里管

122 内部主体

124 外部主体

126 整流罩

128 中心体

130 孔口42

132 计量塞44

134 中心口46

136 孔48

138 环50

140 成角度喷洒孔52

142 喷射器18

144 上游段54

146 喉部56

148 下游段58

150 导叶60

152 上游段62

154 喉部64

156 下游段66

158 旋流器导叶68

160 热屏障70

162 安装结构72

164 主燃料廊76

166 主燃料口

168 燃料廊

170 凸缘35

172 在外部主体前端处的杆

174 挡板

176 冷却孔

178 外部主体的外表面

180 辅助流径90

182 开口

184 第三空隙

186 供应槽98

188 悬浮结构138

190 内臂

192 外臂

194 U形弯曲

196 挡板

198 主喷射环的外表面

200 挡板的开口

202 燃料柱

204 挡板的前端

206 周边间隙

208 周边壁

210 侧表面

212 顶表面

214 底板

216 喷洒井

218 窄端

220 宽端

222 嵌接头

224 气流方向M与中心线之间的角度

226 第一方向

228 第二方向

230 嵌接头的高度

232 嵌接头的长度

234 喷洒井宽度

236 嵌接头宽度

238 喷洒井中心线

240 形成工具

242 切线

244 切线角。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的当前实施例，其一个或更多示例在附图中图示。详细描述使用数字和字母编号来指代图中的特征。图和描述中相同或相似的编号被用来指本发明中相同或相似的部分。

如本文中所用，术语“第一”、“ 第二”和“第三”可以可交换地使用来将一个部件与另一个相区分并且并不意图表示单个部件的位置或重要性。

术语“前”和“后”指燃气涡轮发动机内的相对位置，且前指更靠近发动机入口的位置而后指更靠近发动机喷嘴或排气的位置。

术语“上游”和“下游”指相对于流体路径中流体流的相对方向。例如，“上游”指流体从其流动的方向，而“下游”指流体流向的方向。

单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文清楚地另外指出。

大略性语言，如本文贯穿说明书和权利要求书所用，适用于修饰任何数量性表述，其可容许变化而不导致其相关的基本功能改变。因此，由诸如“大约”、“大概”和“大致”等一个或多个术语修饰的值并不限于所指定的精确的值。在至少一些实例中，大略性语言可对应于用来测量值的仪器的精度，或者用来构造或者制造部件和/或系统的方法或机械的精度。

在这里并且贯穿说明书和权利要求书，范围极限可以进行组合和互换，使得所指的范围包括包含在其中的全部子范围，除非上下文或者语言另外表明。

现在参考附图，其中贯穿附图相同的标号指相同的元件，图1是根据本发明公开的一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更特别地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁涡扇喷气发动机10，本文称之为“涡扇发动机10”。如图1中所示，涡扇发动机10限定了轴向方向A(平行于提供用来参考的纵向中心线12延伸)，径向方向R，以及周向方向(即，围绕轴向方向A延伸的方向；未绘出)。总体而言，涡扇10包括风扇段14和设置在风扇段14下游的核心涡轮发动机16。

描绘的示例性核心涡轮发动机16通常包括限定环形入口20的大致管状的外壳体18。外壳体18以串行流的关系包围了压缩机段、燃烧段26、涡轮段和喷气排放喷嘴段32，压缩机段包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24，涡轮段包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30。高压(HP)轴或卷筒34驱动地将HP涡轮28连接到HP压缩机24上。低压(LP)轴或卷筒36驱动地将LP涡轮30连接到LP压缩机22上。压缩机段、燃烧段26、涡轮段以及喷气排放喷嘴段32一起限定穿过核心涡轮发动机16的核心空气流径37。

对于所绘的实施例，风扇段14包括可变桨距风扇38，可变桨距风扇38具有以间隔开的方式联接到盘42上的多个风扇叶片40。如图所绘，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。每个风扇叶片40都能够相对于盘42围绕俯仰轴线P旋转，因为风扇叶片40被操作地联接到合适的致动构件44上，致动构件44构造成一致地共同改变风扇叶片40的桨距。风扇叶片40，盘42以及致动构件44一起能够跨越动力齿轮箱46通过LP轴36绕纵向轴线12旋转。动力齿轮箱46包括用于将LP轴36的转速逐步减低到更加有效的旋转风扇速度的多个齿轮。

依然参考图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前机舱48覆盖，前机舱48空气动力学地形成轮廓，以促进穿过多个风扇叶片40的空气流。此外，示例性风扇段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向地包围风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应该理解的是机舱50可构造成相对于核心涡轮发动机16由多个周向地隔开的出口导叶52支撑。此外，机舱50的下游段54可在核心涡轮发动机16的外部上延伸，从而在其间限定外涵气流通道56。

在涡扇发动机10的运行期间，一定体积的空气58穿过机舱50的相关入口60和/或风扇段14进入涡扇10。当该体积的空气58穿过风扇叶片40时，如由箭头62所示的空气58的第一部分被引导或导入外涵气流通道56，而如由箭头64所示的空气58的第二部分被引导或导入LP压缩机22。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比值通常被称为涵道比。然后当第二部分空气64被导引穿过高压(HP)压缩机24并进入燃烧段26时其压力升高，在燃烧段26处该第二部分空气64与穿过一个或更多燃料喷嘴提供的燃料混合并被燃烧以提供燃烧气体66。

燃烧气体66从燃烧段26被导引穿过HP涡轮28，在那里从燃烧气体66经由连续的HP涡轮定子导叶68和HP涡轮转子叶片70的级提取一部分热能和/或动能，HP涡轮定子导叶68联接到外壳体18上，且HP涡轮转子叶片70联接到HP轴或卷筒34上，因而使得HP轴或卷筒34旋转，从而支持HP压缩机24的运行。燃烧气体66然后被导引穿过LP涡轮30，在那里从燃烧气体66经由连续的LP涡轮定子导叶72和LP涡轮转子叶片74的级提取第二部分热能和动能，LP涡轮定子导叶72联接到外壳体18上，且LP涡轮转子叶片74联接到HP轴或卷筒36上，因而使得LP轴或卷筒36旋转，从而支持LP压缩机22的运行和/或风扇38的旋转。

燃烧气体66随后被导引穿过核心涡轮发动机16的喷气排放喷嘴段32来提供推进推力。同时，在第一部分空气62被从涡扇10的风扇喷嘴排放段76排放之前，当其被导引穿过外涵气流通道56时，该第一部分空气62的压力被极大地增加，同样提供了推进推力。HP涡轮28，LP涡轮30以及喷气排放喷嘴段32至少部分地限定用于通过核心涡轮发动机16导引燃烧气体66的热气体路径78。

但是应该理解的是，图1中所绘的示例性涡扇发动机10仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，涡扇发动机10 可具有任何其他合适的构造。另外或者备选地，本发明公开的不同方面可与任何其他合适的航空燃气涡轮发动机一起使用，例如涡轴发动机、涡桨发动机、涡喷发动机等。此外，本发明公开的不同方面可进一步与任何其他陆基燃气涡轮发动机一起使用，例如发电燃气涡轮发动机，或者任何航改燃气涡轮发动机一起使用，例如航海燃气涡轮发动机。

现在参考图2，给根据本发明公开的一个示例性实施例的燃料喷嘴100提供了侧面、横截面视图。图2中所绘的示例性燃料喷嘴100可包括在以上参考图1所述的示例性燃烧段26的燃烧器组件内。但是，备选地，图2的示例性燃料喷嘴100可代替地包括在任何其他合适的燃气涡轮发动机的燃烧段26的燃烧器组件内。

图2的示例性燃料喷嘴100可配置成将液态烃燃料喷射到包括该示例性燃料喷嘴100的燃烧器组件的气流流中。燃料喷嘴100为“分级”类型，意味着其可操作以选择性地将燃料喷过两个或更多离散的级，每个级都由燃料喷嘴100内单独的燃料流径限定。每个级内的燃料流率也可以是可变的。

燃料喷嘴100连接到燃料系统102上，燃料系统102可操作以便根据操作需要以变化的流率供应液体燃料流。燃料系统102将燃料供应至引导控制阀104，引导控制阀104被联接至引导燃料导管106，引导燃料导管106又将燃料供应给燃料喷嘴100的引导器108。燃料系统102还将燃料供应至主阀110，主阀110被联接至主燃料导管112，主燃料导管106又供应燃料喷嘴100的主喷射环114。

燃料喷嘴100通常限定沿中心轴线116延伸的轴向方向A2，径向方向R2，以及周向方向C2。燃料喷嘴100的中心线轴线116通常可平行于燃料喷嘴100安装在其中的燃气涡轮发动机的纵向中心线(例如见图1的涡扇发动机10的纵向中心线12)。从中心线轴线116开始并且沿着径向方向R2继续向外，图示的燃料喷嘴100包括：引导器108、分离器118、文丘里管120、内部主体122、主喷射环114以及外部主体124。这些结构的每一个都将在下文更详细地描述。

引导器108设置在燃料喷嘴100的上游端，与中心线轴线116对齐。图示的引导器108包括总体圆柱形、轴向伸长的引导器中心体128。引导器中心体128的上游端连接到整流罩126上。引导器中心体128的下游端包括具有锥形出口的会聚-发散排放口130。

计量塞132设置在引导器中心体128的中心孔134内。计量塞132与引导器燃料导管连通。计量塞132包括使燃料流向限定在计量塞132和中心孔134之间的供给环138的传输孔136，并且还包括成角度喷洒孔140的阵列，该阵列布置成从供给环138接收燃料并使其以具有切向速度分量的盘旋图案流向排放口130。

环形分离器118包围引导喷射器108。其沿轴向顺序包括：总体圆柱形的上游段144，具有最小直径的喉部146，以及下游发散段148。另外，内部空气旋流器包括内部旋流导叶150的径向阵列，该径向阵列在引导器中心体128和分离器118的上游段144之间延伸。内部旋流导叶150成形并定向成向经过内部空气旋流器的空气流引起旋流。

环形文丘里管120包围分离器118。其沿轴向顺序包括：总体圆柱形的上游段152，具有最小直径的喉部154，以及下游发散段156。限定外部空气旋流器的外部旋流导叶158的径向阵列在分离器118和文丘里管120之间延伸。外部旋流导叶158、分离器118和内部旋流导叶150物理地支撑引导器108。外部旋流导叶158成形并定向成向经过外部空气旋流器的空气流引起旋流。文丘里管120的孔口限定穿过燃料喷嘴100的用于引导空气流的流径，总体标示为“P”。成环形、径向延伸的板的形式的热屏障160可设置在发散段156的后端处。已知类型的热屏障涂层(TBC)(未示出)可涂覆在热屏障160和/或发散段156的表面上。

内部主体122可连接在整流罩126上并且充当主喷射环114和静止安装结构例如燃料喷嘴杆之间的机械连接的一部分，静止安装结构的一部分示出为项目162。

用于所绘实施例的主喷射环114是呈环状的并且包围内部主体122。更具体地，主喷射环114总体围绕中心线轴线116延伸(即，沿周向方向C2)。其通过以下参考图3更详细描述的悬浮结构188连接到内部主体122和外部主体124上。

现在也参考图3，提供了示例性主喷射环114的近视视图，主喷射环114包括主燃料廊164(有时也称作主燃料管)。主燃料廊164被联接到主燃料导管112上并且由其供应燃料(见图2)。形成在主燃料环114中的主燃料口166的径向阵列与主燃料廊164连通。在发动机运行期间，燃料通过主燃料口166排出。一个或更多引导燃料廊168紧密靠近主燃料廊164穿过主喷射环114。在发动机运行期间，燃料可持续地循环通过引导燃料廊168以冷却主燃料环114并防止主燃料廊164和主燃料口166的结焦。

对于所绘实施例外部主体124形状上总体是环状的并且总体限定了燃料喷嘴100的外部范围。因此，主喷射环114被至少部分地设置在外部主体124内，更确切地说被大致设置在外部主体124内，和文丘里管120以及引导器108一样。在图示的示例中，内部主体122的后端被径向延伸的凸缘170连接到外部主体124上。在组装时外部主体124的前端连接到杆162上(见图2)。外部主体124的后端可包括环形、径向延伸的挡板174，挡板174结合了指向热屏障160的冷却孔176。在前端和后端之间延伸的是总体圆柱形的外表面178。在运行中，外表面178限定气流方向，总体标示为“M”的混合器气流沿着该气流方向并且流过外表面178。因此，如以下将更详细地描述的那样，混合器气流总体围绕外部主体124的外表面178沿着混合器气流方向M盘旋。

图2的示例性外部主体124另外限定与文丘里管120和内部主体122配合的辅助流径180。穿过此辅助流径180的空气穿过冷却孔176排出。

此外，依然参考图2和图3，外部主体124在外部主体124的外表面178中另外限定了多个开口182。每个主燃料口166都与其中一个开口182对齐。另外，对于图2和图3的实施例，多个开口182布置成环形阵列，它们沿着燃料喷嘴100的周向方向C2大致均匀地隔开。如以下描述的，燃料柱202延伸到这些开口182中或者穿过它们。尤其是，燃料柱202至少部分地限定从主燃料廊164延伸的主燃料口166。对于所绘实施例，主燃料口166沿着其长度限定了大致恒定的直径。

外部主体124和内部主体122配合限定被保护免受周围、外部气流影响的环形第三空间或空隙184。主喷射环114被包含在此空隙184中。在燃料喷嘴100内，为末梢空气流提供了流径来与空隙184连通并给空隙184供应所需的最小流来维持开口182附近位置处外部压力之上的小压力裕度。在图示示例中，此流由相对小的供应槽186提供。

燃料喷嘴100及其组成部件可由一种或多种金属合金构成。合适的合金的非限制性示例包括镍基和钴基合金。

燃料喷嘴100或其部分的全部或部分可为单个单一的、整块的或者单体部件的一部分，并且可使用包括逐层构造或增量制造的制造工艺制造(如与常规加工工艺的材料去除相反)。这种工艺可称作“快速制造工艺”和/或“增量制造工艺”，且术语“增量制造工艺”在本文用来总称此类工艺。增量制造工艺包括但不限于：直接金属激光熔化(DMLM),激光净成形制造(LNSM)，电子束烧结，选择性激光烧结(SLS)，3D打印诸如通过喷墨打印或者激光打印，光固化立体造型(SLA)，电子束熔化成型(EBM)，激光工程化净成形(LENS)，以及直接金属沉积(DMD)。

主喷射环114通过悬浮结构188被附接到内部主体122上并附接到外部主体124上。悬浮结构188包括从凸缘170向前总体沿轴向方向A2延伸的环形内臂190。内臂190径向地经过主喷射环114的内侧。在截面视图中，内臂190是弯曲的向内凸起，并且与主喷射环114的内表面148的凸状弯曲间隔开且总体平行。环形外臂192从主喷射环114轴向向前延伸。U型弯曲194沿着轴向方向A2在主喷射环114的向前位置与内臂190和外臂192互相连接。挡板196也总体沿轴向方向A2从凸缘170向前延伸。挡板196在主喷射环114和外部主体124之间径向地经过主喷射环114的外侧。在截面视图中，挡板196是弯曲的向外凸起，并且与主喷射环114的外表面198的凸状弯曲间隔开且总体平行。挡板196包括燃料柱202(以下更详细地描述)穿过其中的开口200，且挡板的前端204在开口200的前面被连接到外部主体124。

悬浮结构188在大致刚性地沿轴向方向A2和周向方向C2定位主喷射环114同时允许沿径向方向R2受控偏转方面是有效的。这是通过悬浮结构188的元件的尺寸、形状和定向来实现的。特别是，U型弯曲194的内臂190和外臂192构造成充当沿径向方向R2的弹簧元件。实际上，主喷射环114大致具有一个运动自由度(“1-DOF”)。

但是，应该理解的是，以上描述的燃料喷嘴100仅仅是作为示例，并且在其他示例性实施例中燃料喷嘴100可具有任何其他合适的构造，并且可以以任何其他合适的方式形成。例如，在其他示例性实施例中，主喷射环114可相反地以任何其他合适的方式安装在外部主体124上。

依然参考图2和图3，主喷射环114、主燃料口166以及开口182可构造成在主燃料口166处穿过围绕燃料柱202限定的周边间隙206提供受控的辅助清扫空气路径以及空气辅助。开口182沿径向方向R2相对于中心线轴线116定向，且每个燃料柱202都与其中一个开口182对齐并且定位成与相关开口182配合而限定周边间隙206。围绕燃料柱202的这些小的受控的间隙206允许最少的清扫空气流过以保护内部末梢空间或空隙96免受燃料进入。

在发动机运行期间，外部主体124暴露于高温空气流，并且因此经历相对明显的热膨胀和收缩，同时主喷射环114被液体燃料流持续地冷却并且保持相对稳定。悬浮结构188的效果是允许外部主体124相对于主喷射环114和中心线轴线116的热生长，同时维持上述周边间隙206的尺寸，从而维持清扫流的效力。

另外，如以上简要提及的，主喷射环114包括多个抬高的燃料柱202，燃料柱202沿着径向方向R2从主喷射环114的主燃料廊164向外延伸进入或者穿过外部主体124的多个开口182。燃料柱202包括限定侧表面210的周边壁208。另外，燃料柱202限定远端、顶表面212，从顶表面212凹下的面向径向的底板214，以及它们之间的喷洒井216。喷洒井216与相应的主燃料口166流体地连接以由其接收燃料流。另外，如所示出的那样主燃料廊164总体围绕中心线轴线116延伸(例如沿周向方向C2)，从而流体地连接燃料柱202的阵列，或者更特别地，流体地与每个主燃料口166以及相应燃料柱202的喷洒井216连接。因此，将会理解的是每个主燃料口166都延伸穿过相应燃料柱202的底板214以便流体地将相应燃料柱202的喷洒井216与相应的主燃料口166连接。

现在参考图4和图5，提供了图2和图3的示例性燃料喷嘴100的一部分的另外的视图。图4提供了示例性燃料喷嘴100的透视图，且图5提供了示例性燃料喷嘴100的一部分的俯视平面图。

如图所绘，开口182限定大致与相应燃料柱202的顶表面212形状相似的形状。另外，对于所绘实施例，多个燃料柱202的顶表面212每个都通常限定泪滴形、卵形、圆形或椭圆形的至少其中一种。更具体地，在图示的示例中多个燃料柱202的顶表面212每个都是“泪滴形”，具有两个凸出弯曲的末端，且一个末端具有大于另一端的宽度(例如较大的最大曲率半径)。因此，每个燃料柱202的顶表面212都包括窄端218(即，具有较小宽度的末端)和宽端220(即，具有较大宽度的末端)。

燃料柱202的伸长的形状提供了表面区域，使得一个或更多燃料柱202的顶端212可以构造成结合斜坡形的“嵌接头”222。嵌接头222可布置成在其他的主燃料口166之间(例如相邻的主燃料口166)产生局部静态压力差。主燃料口166之间的这些局部静态压力差可用来在仅导焰运行期间将停滞的主燃料从主喷射环114清扫掉以便避免主回路结焦。

嵌接头222的定向决定了发动机运行期间在相关主燃料口166处存在的静态空气压力。沿着由外部主体124限定的气流方向M流动的混合器空气呈现“旋流”，就是说，其速度相对于中心线轴线116具有轴向和周向分量。更具体地，对于所绘的示例性实施例，气流方向M与中心线轴线116限定大于零度且小于大约七十五度的角度224。更具体地，对于所绘的示例性实施例，气流方向M和中心线轴线116之间的角度224在大约十五度和大约六十度之间，例如在大约三十度和大约四十五度之间。然而，尤其是，在其他示例性实施例中，混合器空气可沿其他方向流动/盘旋，使得限定在气流方向M和中心线轴线116之间的角度224与以上限定的角度是相反的(即，为其负值)。备选地，在又其他的实施例中，混合器空气可与中心线轴线116限定大致等于零的角度224，使得混合器空气总体沿中心线轴线116流动。

为了实现上述清扫功能，喷洒井216可布置成使得发动机运行期间不同的主燃料口166暴露于不同的静态压力。例如，所绘的示例性燃料喷嘴100，且更特别地，所绘的示例性主喷射环114包括LP燃料柱202A，以及HP燃料柱202B。LP燃料柱202A通常构造成产生“低静态压力”(即，相对于混合器气流中的主流静态压力减小的静态压力)且HP燃料柱202B通常构造成产生“高静态压力”(即，相对于混合器气流中的主流静态压力升高的静态压力)。LP燃料柱202A和HP燃料柱202B的每一个都限定喷洒井216、顶表面212和嵌接头222。LP燃料柱202A的嵌接头222在顶表面212中从喷洒井216沿相对于中心线轴线116的第一方向226延伸。对比之下，HP燃料柱202B的嵌接头222在顶表面212中从喷洒井216沿相对于中心线轴线116的第二方向228延伸。第二方向228与第一方向226相差至少大约九十度，且第一方向226与由外部主体124限定的气流方向M大致对齐。更具体地，对于所绘实施例，第二方向228与第一方向226相差大约一百八十度，使得HP燃料柱202B的嵌接头222相对于气流方向M向上游延伸。

因此，LP燃料柱202A的嵌接头222通常可称作“下游”嵌接头，而HP燃料柱202B的嵌接头222通常可称作“上游”嵌接头。另外，如所讨论的那样，LP和HP燃料柱202A，202B的顶表面212每个通常都限定包括窄端218和宽端220的泪滴形。对于HP燃料柱202B的顶表面212，窄端218沿着第二方向228从宽端220向前定位(即，相对于气流方向M的上游)，并且相似地，对于LP燃料柱202A，窄端218沿着第一方向226从宽端220向前定位(即，相对于气流方向M的下游)。然而，尤其是，在其他示例性实施例中，嵌接头202可具有任何其他合适的形状，和/或HP燃料柱202B可以以任何其他合适的方式定向。

对于所绘实施例，LP燃料柱202A与HP燃料柱202B连续地布置。更特别地，对于所绘的示例性燃料喷嘴100，燃料柱202 的阵列还包括多个LP燃料柱202A和多个HP燃料柱202B。对于所绘实施例，多个LP燃料柱202A的每一个都以与另一个大致相同的方式构造，并且另外，多个HP燃料柱202B的每一个也都以与另一个大致相同的方式构造。特别参考图4的实施例，多个LP燃料柱202A与多个HP燃料柱202B以连续且交错的方式布置(即，以如下模式布置：LP燃料柱202A，HP燃料柱202B，LP燃料柱202A，HP燃料柱202B等)。

然而，应该理解的是，在其他示例性实施例中，多个LP燃料柱202A和HP燃料柱202B将可代替地以任何其他合适的方式布置。例如，现在主要参考图6，其提供了根据本发明公开的另一个示例性实施例的燃料喷嘴100的一段的透视图，多个LP燃料柱202A被组合在一起且多个HP燃料柱202B也被组合在一起。更具体地，对于图6的示例性实施例，多个LP燃料柱202A的每一个都连续地布置且多个HP燃料柱202B的每一个也都连续地布置，与LP燃料柱202A分开。然而，在再其他示例性实施例中，多个LP燃料柱202A和HP燃料柱202B可以以任何其他合适的方式布置。另外，对于所绘的示例性实施例，主喷射环114包括相等数量的LP燃料柱202A和HP燃料柱202B。然而，在其他示例性实施例中，主喷射环114可具有LP燃料柱202A对HP燃料柱202B的任何其他合适的比值。此外，在再其他示例性实施例中，主喷射环114可包括在顶表面中没有限定嵌接头222的一个或更多燃料柱202。

现在参考图7和图8，提供了根据本发明公开的一个示例性实施例的包括嵌接头222的燃料柱202。图7和图8的示例性燃料柱202和嵌接头222被描述为HP燃料柱202B和嵌接头222(然而，可理解的是，在其他实施例中，所描绘的燃料柱202和嵌接头222可代替地是LP燃料柱202A和嵌接头222)。

如所绘出的那样，嵌接头222通常限定高度230和长度232。嵌接头222在喷洒井216处限定最大高度230。嵌接头222的长度232沿平行于第二方向228的方向延伸，逐渐延伸(对于所绘实施例具有恒定斜率)至在远端处为零的最小高度230(即，与顶表面212平齐；图7)。另外，示例性喷洒井216限定最大宽度234且嵌接头222类似地限定最大宽度236(例如，在平行于顶表面212的平面中)。对于所绘的实施例，嵌接头222的最大宽度236大致等于示例性喷洒井216的最大宽度234。

特别参考图8，嵌接头222的长度232指的是在喷洒井216的中心线238处开始并终结于嵌接头222变得与顶表面212平齐处的嵌接头222的总长度232。另外，嵌接头222的高度230指的是嵌接头222的最大高度230。对于所绘实施例，长度232通常会大于大约四十千分之一英寸(“密耳”)并且小于大约三百密耳。例如，在某些示例性实施例中，长度232通常可大于大约五十密耳并且小于大约两百五十密耳，比方说大于大约七十五密耳并且小于大约两百密耳。另外，嵌接头222的高度230通常可大于大约五密耳并且小于大约五十密耳。例如，在某些示例性实施例中，嵌接头222的高度230通常可大于大约十密耳并且小于大约四十密耳，比方说大于大约十五密耳并且小于大约三十密耳。

如所指出的那样，对于所绘实施例，燃料柱202构造成HP燃料柱202B，使得嵌接头222构造成上游嵌接头222。因此，在至少某些示例性实施例中，嵌接头222可将长度232对高度230的比值限定在大约一点五(1.5)和大约五之间，比方说大约二和大约四之间。然而，在其他示例性实施例中，所绘的燃料柱202可代替地构造成LP燃料柱202A，使得嵌接头222被构造成下游嵌接头222。对于这样的示例性实施例，嵌接头222可将长度232对高度230的比值限定在大约四和大约九之间，比方说在大约五和大约八之间。因此，对于某些示例性燃料喷嘴100上游嵌接头222可限定小于下游嵌接头222的长度232对高度230比值的长度232对高度230比值(比方说小至少大约百分之二十，比方说小至少大约百分之三十，比方说小至少大约百分之四十，比方说小至少大约百分之五十)。

尤其是，在其他示例性实施例中，LP燃料柱202A和/或HP燃料柱202B中的一个或更多可在相应的顶表面212中限定任何其他合适的嵌接头222。例如，现在参考图9和图10,提供了根据本发明公开的另一个示例性实施例的HP燃料柱202B。图9和图10中所绘的HP燃料柱202B可以以与一个或更多上述示例性HP燃料柱202B大致相同的方式构造。例如，所绘示例性HP燃料柱202B限定顶表面212和喷洒井216，顶表面212又限定包括窄端218和宽端220的泪滴形。另外，示例性HP燃料柱202B在顶表面212中限定从喷洒井216沿第二方向228延伸的嵌接头222。

然而，对于图9和图10中所绘的示例性HP燃料柱202B，顶表面212的窄端218代替地沿着第二方向228被定位在顶表面212的宽端220的下游(即，以与例如图4和图5中所绘的LP燃料柱202A一样的方式定向)。因此，燃料柱202B不具有基板面(real estate)来具有平缓的嵌接头222，比方说之前描绘的一个或更多嵌接头222。所绘的HP燃料柱202B的示例性嵌接头222被代替构造成限定高度230和长度232的通道。对于所绘实施例，高度230沿着长度232大致恒定。在某些示例性实施例中，嵌接头222的高度230通常可大于大约五密耳并且小于大约五十密耳。

然而，尤其是，在其他实施例中，嵌接头222可具有延伸穿过燃料柱202的外边缘的任何其他合适的形状(例如，不一致的高度230和/或宽度)。另外，在其他示例性实施例中，向燃料柱202的窄端218延伸的一个或更多示例性嵌接头222依然可以延伸穿过燃料柱202的外边缘(例如，以如图9和图10中那样相同的方式嵌接头222构造成通道)。

另外，现在总体参考图11到图18，提供了HP燃料柱202B和嵌接头222的各种其他实施例以及用来形成这种嵌接头222的示例性工具。图11到图18中所绘的HP燃料柱202B和嵌接头222可以以与一个或更多上述示例性HP燃料柱202B大致相同的方式构造。另外，一个或更多LP燃料柱202A可具有相似的构造。

首先参考图11和图12，示例性嵌接头222是圆柱形嵌接头222，使用圆柱形形成工具240形成。形成工具240可具有钻头，或者用来从燃料柱202去除材料的任何其他合适的工具。例如，在其他实施例中，形成工具240可为用来在实体模型中定义这些形状的虚拟工具，用来与增量或者其他先进制造方法一起使用。对于这种示例性实施例，嵌接头222的最大宽度236可大致等于燃料柱202的喷洒井216的最大宽度234。另外，嵌接头222可限定大致直的斜坡，该斜坡从限定其最大高度的点到限定其最小高度的点。

参考图13和图14，示例性嵌接头222使用截头圆锥形形成工具240形成。对于这样一个示例性实施例，嵌接头222在其浅端的宽度236可比在用圆柱形形成工具240形成时宽，比方说图12的示例性圆柱形形成工具240。

现在参考图15到图18，提供了使用椭圆体形成工具240(图18)形成的三个示例性嵌接头222(图15到图17)。对于这种示例性实施例，改变椭圆体形成工具240的尺寸允许变更嵌接头222的最大宽度236。例如，在图15的实施例中，嵌接头222的最大宽度236大致等于喷洒井216的最大宽度234。比较起来，对于图16和图17的示例性实施例，嵌接头222每个都限定大于喷洒井216的最大宽度234的最大宽度236。此外，图16和图17的示例性实施例另外在喷洒井216处限定切线242。对于所绘实施例，图16和图17的嵌接头222的切线242每个都与第二方向228限定大于零度的角度244。例如，图16的示例性嵌接头222的切线242可与第二方向228限定至少大约十五度的角度244，且图17的示例性嵌接头222的切线242可与第二方向228限定至少大约三十度的角度244，比方说与第二方向228至少大约四十五度的角度244。

此外，在再其他示例性实施例中，LP燃料柱202A和/或HP燃料柱202B中的一个或更多可具有任何其他合适的构造，并且可限定任何其他合适的嵌接头222。例如，现在参考图19和图20,提供了根据本发明公开的另一个示例性实施例的HP燃料柱202B。图19和图20中所绘的HP燃料柱202B可以以与一个或更多上述示例性HP燃料柱202B大致相同的方式构造。例如，所绘示例性HP燃料柱202B限定顶表面212和主燃料口166，顶表面212又限定包括窄端218和宽端220的泪滴形。顶表面212的窄端218沿着第二方向228定位在顶表面212的宽端220的上游。另外，示例性HP燃料柱202B在顶表面212中限定沿第二方向228远离主燃料口166延伸的嵌接头222。

然而，对于图19和图20中所绘的示例性HP燃料柱202B，HP燃料柱202B不限定喷洒井(例如见以上实施例中所绘的喷洒井216)，并且代替地，主燃料口166一直延伸直至HP燃料柱202B的顶表面212。因此，对于所绘实施例，HP燃料柱202B的嵌接头222从HP燃料柱202B的主燃料口166在顶表面212中延伸。另外，对于这种实施例，嵌接头222的长度232指的是在主燃料口166的中心线239处开始并终结于嵌接头222变得与顶表面212平齐处的嵌接头222的总长度232。

另外，将会理解的是HP燃料柱202B的主燃料口166限定最大宽度235。对于所绘实施例，最大宽度235沿着主燃料口166的长度或者不如说沿着主燃料口166的中心线239是大致恒定的。

尤其是，对于图19和图20中所绘的实施例，HP燃料柱202B的嵌接头222包括限定角度246的底壁。角度246相对于平行于HP燃料柱202B的顶表面212的平面限定。角度246可在大约负45度(-45°)和45度之间。例如，角度246可在大约零度和大约45度之间。

另外，尽管图19和图20中绘制了HP燃料柱202B，但是在其他示例性实施例中，一个或更多LP燃料柱202A可以以大致相同的方式构造。此外，在其他实施例中，图19和图20中所绘的HP燃料柱202B的多个方面可以与以上例如图2到图18中所述的HP燃料柱202B的多个方面结合。

另外，现在参考图21到图24，提供了HP燃料柱202B的附加的示例性实施例。图21到图24的每一个都提供了示例性HP燃料柱202B的顶端视图。然而，尽管每个实施例都描述为HP燃料柱202B，但是在其他实施例中，来自图21到图24中所绘示例性燃料柱的不同方面可另外地或者备选地结合到LP燃料柱202A中。

图21到图24中所绘的每个示例性HP燃料柱202B通常限定主燃料口166、顶表面212和嵌接头222。参考图21和图22，嵌接头222每个都限定最大宽度236，并且类似地，主燃料口166限定最大宽度235(即，考虑到所绘示例性主燃料口166是圆柱形，为最大直径)。对于所绘实施例，嵌接头222的最大宽度236每个都大于主燃料口166的相应的最大宽度235。例如，在某些实施例中，最大宽度236可为主燃料口166的最大宽度235的至少大约两倍大，比方说至少大约五倍大，比方说直至主燃料口166的最大宽度235的大约十倍大。另外，对于图21和图22的实施例，嵌接头222每个都进一步限定嵌接头宽度角248。嵌接头宽度角248可大于或等于零度并小于360°。例如，在某些实施例中，嵌接头宽度角248可大于零度并小于大约180°，比方说大于零度并小于大约100°。

尤其是，对于图21的实施例，嵌接头222从主燃料口166向HP燃料柱202B的窄端218延伸。对比之下，对于图22的实施例，嵌接头222从主燃料口166向HP燃料柱202B的宽端220延伸。

现在参考图23和图24的示例性实施例，与图21和图22中所绘的发散嵌接头相比，嵌接头222每个都构造成会聚嵌接头。更特别地，图23和图24的示例性嵌接头222每个都限定嵌接头锥角250。嵌接头锥角250可大于零度并小于180°。例如，在某些示例性实施例中，嵌接头锥角可大于15°并小于大约150°，比方说小于大约100°，比方说小于大约90°。图23和图24的示例性嵌接头222每个还限定长度232。图23和图24的示例性嵌接头222的长度232可大于或等于主燃料口166的宽度235，并小于主燃料口166的宽度235的大约十倍。例如，在某些示例性实施例中，图23和图24的示例性嵌接头222的长度232可大于或等于主燃料口166的宽度235，并小于主燃料口166的宽度235的大约五倍。

如将会理解的那样，包含包括主喷射环的燃料喷嘴，主喷射环具有延伸到具有上游嵌接头的燃料喷嘴的外部主体中的相应开口中或穿过其中的一个或更多燃料柱，结合延伸到具有下游嵌接头的燃料喷嘴的外部主体中的相应开口或穿过其中的一个或更多燃料柱，可提供更大的压力差以提供期望的燃料清扫。这种构造因而可以导致更少的燃料结焦，并且因此可增加燃料喷嘴的使用寿命。

此书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且也使得任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统以及执行任何所结合的方法。本发明可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。此类其他示例如果包括不异于权利要求的字面语言的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性区别的等同结构元件，则此类其他示例意在落入权利要求的范围内。

Claims (10)

1. 一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴(100)，所述燃料喷嘴(100)限定中心线轴线(116)并且包括：

外部主体(124)，其总体沿着所述中心线轴线(116)延伸并且限定外表面(178)，所述外部主体(124)在所述外表面(178)中限定多个开口(182)；以及

主喷射环(114)，其至少部分地设置在所述外部主体(124)内，所述主喷射环(114)包括延伸到所述外部主体(124)的所述多个开口(182)中或穿过所述外部主体(124)的所述多个开口(182)的多个燃料柱(202)，所述多个燃料柱(202)包括：

LP燃料柱(202A)，其限定主燃料口(166)、顶表面(212)以及嵌接头(222)，所述LP燃料柱(202A)的所述嵌接头(222)在所述顶表面(212)中沿相对于所述中心线轴线(116)的第一方向(226)远离所述主燃料口(166)延伸；以及

HP燃料柱(202B)，其限定主燃料口(166)、顶表面(212)以及嵌接头(222)，所述HP燃料柱(202B)的所述嵌接头(222)在所述顶表面(212)f中沿相对于所述中心线轴线(116)的第二方向(228)远离所述主燃料口(166)延伸，所述第二方向(228)与所述第一方向(226)差至少九十度。

2.如权利要求1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述LP燃料柱(202A)还限定在所述主燃料口(166)和所述顶表面(212)之间的喷洒井(216)，其中所述LP燃料柱(202A)的所述嵌接头(222)在所述顶表面(212)中从所述LP燃料柱(202A)的所述喷洒井(216)延伸，其中所述HP燃料柱(202B)也还限定在所述主燃料口(166)和所述顶表面(212)之间的喷洒井(216)，并且其中所述HP燃料柱(202B)的所述嵌接头(222)也在所述顶表面(212)中从所述HP燃料柱(202B)的喷洒井(216)延伸。

3.如权利要求1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述LP燃料柱(202A)的所述嵌接头(222)在所述顶表面(212)中从所述LP燃料柱(202A)的所述主燃料口(166)延伸，并且其中所述HP燃料柱(202B)的所述嵌接头(222)也在所述顶表面(212)中从所述HP燃料柱(202B)的所述主燃料口(166)延伸。

4.如权利要求1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述第二方向(228)与所述第一方向(226)差大约一百八十度。

5.如权利要求1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述LP燃料柱(202A)与所述HP燃料柱(202B)连续地布置。

6.如权利要求1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述多个燃料柱(202)还包括多个LP燃料柱(202A)和多个HP燃料柱(202B)。

7.如权利要求6所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述多个LP燃料柱(202A)与所述多个HP燃料柱(202B)以连续且交替的方式布置。

8.如权利要求6所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述多个LP燃料柱(202A)组合在一起并且其中所述多个HP燃料柱(202B)也组合在一起。

9. 如权利要求1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，限定在所述 HP燃料柱(202B)的所述顶表面(212)中的所述嵌接头(222)是限定高度(230)和长度(232)的通道，并且其中所述高度(230)沿着所述长度(232)是大致恒定的。

10.如权利要求1所述的燃料喷嘴(100)，其特征在于，所述LP燃料柱(202A)和HP燃料柱(202B)的所述顶表面(212)每个通常限定泪滴形、卵形或者圆形的至少其中一种。