CN111043626A - 一种喷嘴、燃烧室及燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示技术领域，公开一种喷嘴、燃烧室及燃气轮机。其中，喷嘴包括：壳体，设有燃料入口和燃料出口；导流体，至少部分设置在所述燃料出口内，且与所述燃料出口配合形成喷射开口；所述导流体可沿所述燃料出口的轴线方向移动，随着所述导流体沿轴线方向的位置变化，所述喷射开口的流通面积具有变化。上述喷嘴中，导流体与壳体的燃料出口配合围成喷射开口，且导流体可沿燃料出口的轴线方向移动，以使喷射开口的流通截面面积发生改变，即，可以通过调节导流体的轴向位置来改变喷嘴出口的流通面积，进而改变喷嘴射流速度；综上所述，上述喷嘴可以改变其出口射流速度，从而可以满足燃气轮机对于燃料的不同喷射速度的需求。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种喷嘴、燃烧室及燃气轮机。
背景技术
随着污染防治标准不断提高，燃气轮机越来越受到重视，燃气轮机的燃烧产物主要包括NOx(氮氧化物)，CO(一氧化碳)和UHC(未燃碳氢化合物)，其排放量远低于传统煤炭和燃油燃烧。根据功率范围燃气轮机可分为：微型燃气轮机、小型燃气轮机、轻型燃气轮机和重型燃气轮机。
以微型燃气轮机为例，其核心部件包括燃烧室、压气机和涡轮。燃烧室是燃气轮机的动力源，其性能好坏直接影响整个燃机的总体性能。喷嘴是燃烧室的关键部件，对组织燃烧、控制污染物起着重要作用。
喷嘴出口速度对燃料燃烧有很大影响，出口速度过大，压力损失大，易产生燃烧脉动，增加不稳定性。出口速度过小，易产生回火，使喷嘴表面积炭增多，缩短喷嘴寿命。在燃气轮机实际运行过程中有时需要不同的喷射速度来满足实际需求，通常做法是更换一个新的喷嘴，因此，燃气轮机需要配置的喷嘴数量较多(尤其是试验调试)，成本较高。
发明内容
本发明公开了一种喷嘴、燃烧室及燃气轮机，目的是提供一种可改变喷嘴出口射流速度的喷嘴，以满足燃气轮机对于喷射速度的需求。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种喷嘴，包括：
壳体，设有燃料入口和燃料出口；
导流体，至少部分设置在所述燃料出口内，且与所述燃料出口配合形成喷射开口；所述导流体可沿所述燃料出口的轴线方向移动，随着所述导流体沿轴线方向的位置变化，所述喷射开口的流通面积具有变化。
上述喷嘴中设有导流体，导流体与壳体的燃料出口配合围成喷射开口，且导流体可沿燃料出口的轴线方向移动，以使喷射开口的流通截面面积发生改变，即，可以通过调节导流体的轴向位置(沿轴线方向的位置)来改变喷嘴出口的流通面积，进而改变喷嘴射流速度；综上所述，上述喷嘴可以改变其出口射流速度，从而可以满足燃气轮机对于燃料的不同喷射速度的需求。
可选的，所述壳体内设有沿所述燃料出口的轴线方向延伸的连接杆，所述导流体套设在所述连接杆上，且可沿所述连接杆移动。
可选的，所述连接杆上设有外螺纹；所述导流体设有与所述外螺纹匹配的螺纹孔，所述导流体与所述连接杆螺纹连接。
可选的，所述燃料出口的内壁面包括锥形面。
可选的，所述导流体包括锥状部，所述锥状部较大的一端端面朝向所述燃料出口朝外的一侧；所述锥状部的外侧面与燃料出口的内壁面之间形成所述喷射开口。
可选的，所述导流体还包括设置在所述锥状部较大的一端端面上的凸台。
可选的，所述凸台上设有内六角凹槽，所述内六角凹槽面向所述燃料出口朝外的一侧。
可选的，所述凸台的外侧面包括相互平行的两个平面。
一种燃烧室，包括上述任一项所述的喷嘴。
一种燃气轮机，包括上述的燃烧室。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种喷嘴的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种喷嘴的截面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种导流体的截面示意图；
图4为本发明实施例提供的一种导流体的仰视结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种喷嘴在不同喷射速度状态下的结构对比示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一方面，如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种喷嘴，包括：
壳体1，设有燃料入口和燃料出口；
导流体2，至少部分设置在所述燃料出口内，且与所述燃料出口配合形成喷射开口3，所述导流体2可沿所述燃料出口的轴线o方向移动；随着所述导流体2沿轴线o方向的位置变化，所述喷射开口3的流通面积具有变化。‘流通面积’也可以称之为‘流通截面面积’，具体指喷射开口3垂直于射流喷射方向的截面面积。
上述喷嘴中设有导流体2，导流体2与壳体1的燃料出口配合围成喷射开口3，且导流体2可沿燃料出口的轴线o方向移动，以使喷射开口3的流通截面面积发生改变，即，可以通过调节导流体2的轴向位置(沿轴线o方向的位置)来改变喷嘴出口的流通面积，进而改变喷嘴射流速度；综上所述，上述喷嘴可以改变其出口射流速度，从而可以满足燃气轮机对于燃料的不同喷射速度的需求。
一种具体的实施例中，如图1和图2所示，所述壳体1内设有沿所述燃料出口的轴线o方向延伸的连接杆4，所述导流体2套设在所述连接杆4上，且可沿所述连接杆4移动。
示例性的，如图1和图3所示，所述连接杆4上设有外螺纹41；所述导流体2设有与所述外螺纹41匹配的螺纹孔21，所述导流体2与所述连接杆4螺纹连接。进而，通过旋转导流体2，即可以使导流体2沿连接杆4移动，从而实现对导流体2轴向位置的调节。
示例性的，如图1和图2所示，连接杆4一端可以和喷嘴的壳体1固定在一起，另一端延伸至靠近燃料出口的位置处并设有外螺纹41。具体的，壳体1内设有燃料通道11，燃料入口和燃料出口分别位于通道11的两端，通道11中间具有垂直拐角，连接杆4的一端延伸至垂直拐角处并与通道11内壁固定连接。
示例性的，导流体2与连接杆4之间可以过盈配合，也可间隙配合外加螺母固定，能起到固定作用即可，具体方式不在此重点讨论。
一种具体的实施例中，如图1和图2所示，所述燃料出口的内壁面包括锥形面110。当导流体2沿锥形面110的中心轴(即轴线o)方向移动时，即导流体2的轴向位置改变时，导流体2与锥形面110之间的间隙也会发生变化，从而导致环形的喷射开口3的流通面积发生改变，进而改变喷嘴射流速度。示例性的，上述锥形面为圆锥面。
一种具体的实施例中，如图3所示，所述导流体2可以包括锥状部22；‘锥状部’，是指结构部从一端至另一端形体逐渐变窄；具体的，锥状部22的端面和/或与延伸方向垂直的截面的形状并不限定，既可以是圆形，也可以是方形或者多边形；锥状部22的外侧面形状也不限定，既可以为圆弧面，也可以为阶梯面。示例性的，本发明实施例的导流体中，锥状部22的截面为圆形，外侧面为圆锥面。示例性的，锥状部22的外侧面220可与燃料出口的锥形面110相匹配。
具体的，如图1、图2和图3所示，所述锥状部22较大的一端端面朝向所述燃料出口朝外的一侧(即朝向壳体1外一侧)，较小的一端端面朝向所述燃料出口的朝内的一侧(即朝向内部通道11的一侧)；所述锥状部22的外侧面220与所述燃料出口的锥形面110之间形成环形的喷射开口3。
具体的，燃料出口的锥形面110与锥状部22的外侧面220之间围成环形的喷射开口3，随着导流体2的轴向位置改变，燃料出口的锥形面110与锥状部22的外侧面220之间的间隙逐渐发生变化，导致环形的喷射开口3的流通面积发生改变，进而改变喷嘴射流速度。
进一步的，如图1、图2和图3所示，导流体2还可以包括柱状部23，柱状部23与锥状部22较小的一端端面相连，靠近通道11的内部；柱状部23和锥状部22中设有相互连通的螺纹孔21。
一种具体的实施例中，如图3和图4所示，所述导流体2还可以包括设置在所述锥状部22较大的一端端面上的凸台24。该凸台24的设置，可以便于采用工具调节导流体2的轴向位置。
示例性的，如图3和图4所示，所述凸台24可以设有内六角凹槽241，内六角凹槽241面向所述燃料出口的外侧(即朝向壳体1外一侧)。进而，可以采用内六角扳手旋转导流体2，从而实现对导流体2的轴向位置进行调节。可选的，内六角凹槽241的底部可以与锥状部22中的螺纹孔21相互连通。
示例性的，如图3和图4所示，所述凸台24的外侧面可以包括相互平行的两个平面242。进而，可以采用呆扳手旋转导流体2，从而实现对导流体2的轴向位置进行调节。
当然，凸台的具体设置并不限于上述实施例，其它便于采用工具操作的结构设计也属于本发明实施例的保护范围。
具体的，如图1和图2所示，经过压缩的气体燃料由壳体1的燃料入口流入，流经壳体1内的通道11至燃料出口喷出，此过程中气体的流通面积可以逐渐减小；示例性的，可以将燃料入口一端的流通面积设置为大于燃料出口一端的流通面积，具体可以为2倍以上。如图5所示，示例性的，在正常工况下，喷嘴内的导流体2与壳体1的燃料出口的相对位置可以如图5(a)所示；若需要提高喷嘴出口速度，可以旋转导流体2，使其向连接杆4的固定端移动(朝通道11内部移动)，以使环形喷射开口3的流通面积减小，如图5(b)所示。若需要减小喷嘴出口速度，可以旋转导流体2，使其向远离连接杆4固定端的方向移动(朝壳体1外部移动)，以使环形喷射开口3的流通面积增大，如图5(c)所示。
第二方面，本发明实施例还提供一种燃烧室，该燃烧室包括上述任一实施例所述的喷嘴。
第三方面，本发明实施例还提供一种燃气轮机，该燃气轮机包括上述的燃烧室。
示例性的，该燃气轮机还可以包括压气机、涡轮等结构。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种喷嘴，其特征在于，包括：
壳体，设有燃料入口和燃料出口；
导流体，至少部分设置在所述燃料出口内，且与所述燃料出口配合形成喷射开口；所述导流体可沿所述燃料出口的轴线方向移动，随着所述导流体沿轴线方向的位置变化，所述喷射开口的流通面积具有变化。
2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述壳体内设有沿所述燃料出口的轴线方向延伸的连接杆，所述导流体套设在所述连接杆上，且可沿所述连接杆移动。
3.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述连接杆上设有外螺纹；所述导流体设有与所述外螺纹匹配的螺纹孔，所述导流体与所述连接杆螺纹连接。
4.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述燃料出口的内壁面包括锥形面。
5.如权利要求1-4任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述导流体包括锥状部，所述锥状部较大的一端端面朝向所述燃料出口朝外的一侧；所述锥状部的外侧面与燃料出口的内壁面之间形成所述喷射开口。
6.如权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述导流体还包括设置在所述锥状部较大的一端端面上的凸台。
7.如权利要求6所述的喷嘴，其特征在于，所述凸台上设有内六角凹槽，所述内六角凹槽面向所述燃料出口朝外的一侧。
8.如权利要求6所述的喷嘴，其特征在于，所述凸台的外侧面包括相互平行的两个平面。
9.一种燃烧室，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的喷嘴。
10.一种燃气轮机，其特征在于，包括权利要求9所述的燃烧室。
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