CN115371082A - 具有通风文丘里管的先导燃料喷嘴组件 - Google Patents

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Abstract

一种先导燃料喷嘴组件包括燃料喷嘴、旋流器和通风先导文丘里管。通风先导文丘里管具有环形壁，其中具有氧化剂流动通道。文丘里管的扩张流动表面部分在出口处具有比在文丘里管的喉部处更大的直径。多个文丘里管氧化剂出口端口穿过扩张流动表面延伸到环形壁内的氧化剂流动通道，以提供氧化剂流通过文丘里管壁进入文丘里管的混合腔和文丘里管的出口端。氧化剂出口端口围绕扩张流动表面的圆周周向地间隔开，并且可以布置成多排。氧化剂出口端口可以相对于扩张流动表面倾斜并且可以与旋流器在同向涡旋方向上周向地倾斜。

Description

具有通风文丘里管的先导燃料喷嘴组件
技术领域
本公开涉及先导燃料喷嘴组件的文丘里管。
背景技术
一些使用中的燃烧器被称为TAPS(双环形预混合旋流器)燃烧器。TAPS燃烧器包括空气和燃料在其中混合的预混合器/旋流器燃料喷嘴组件。TAPS预混合器/旋流器燃料喷嘴组件包括先导旋流器和主预混合器。先导旋流器包括文丘里管，燃料/空气混合物通过先导燃料喷嘴和周围的空气旋流器喷射到文丘里管中。燃料/空气混合物离开文丘里管进入燃烧室，在那里被点燃和燃烧。在文丘里管的出口端，通常提供隔热罩以保护燃料喷嘴组件。隔热罩面向燃烧室的后表面经受来自离开文丘里管的燃烧燃料/空气混合物的高温。
发明内容
根据一方面，本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器的先导燃料喷嘴组件。该先导燃料喷嘴组件包括先导燃料喷嘴；先导氧化剂入口，该先导氧化剂入口围绕先导燃料喷嘴设置；先导氧化剂旋流器，该先导氧化剂旋流器设置在先导氧化剂入口的下游，先导氧化剂旋流器围绕燃料喷嘴中心线轴线在先导涡旋方向上提供氧化剂的涡旋流；和通风先导文丘里管，该通风先导文丘里管设置在先导氧化剂旋流器的径向外侧并与先导氧化剂入口流体连通。通风先导文丘里管包括环形壁，该环形壁围绕燃料喷嘴中心线轴线周向地延伸，并且沿燃料喷嘴中心线轴线在纵向方向上从通风先导文丘里管的入口端延伸到通风先导文丘里管的出口。环形壁具有在环形壁内的氧化剂流动通道，该氧化剂流动通道从通风先导文丘里管的入口端延伸到邻近出口的通风先导文丘里管的出口端。氧化剂流动通道与先导氧化剂入口流体连通。
此外，根据本公开的这方面，环形壁限定内文丘里管表面，该内文丘里管表面限定穿过通风先导文丘里管的开放腔。该内文丘里管表面包括：(a)喉部区域，该喉部区域设置在通风先导文丘里管的入口端和通风先导文丘里管的出口之间，该喉部区域具有比喉部区域的下游的内文丘里管表面的剩余部分小的直径；和(b)扩张流动表面部分，该扩张流动表面部分在纵向方向上从喉部区域到通风先导文丘里管的出口设置，该扩张流动表面部分在喉部区域处具有第一直径并且在出口处具有第二直径，第二直径大于第一直径。该环形壁进一步限定多个文丘里管氧化剂出口端口，该多个文丘里管氧化剂出口端口从氧化剂流动通道延伸穿过扩张流动表面部分，该多个文丘里管氧化剂出口端口围绕燃料喷嘴中心线轴线周向地间隔开。
根据另一方面，本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的先导燃料喷嘴组件的通风先导文丘里管。该通风先导文丘里管包括：环形壁，该环形壁围绕文丘里管中心线轴线周向地延伸，并沿文丘里管中心线轴线在纵向方向上从通风先导文丘里管的入口端延伸到通风先导文丘里管的出口；和氧化剂流动通道，该氧化剂流动通道在环形壁内，该氧化剂流动通道从通风先导文丘里管的入口端延伸到邻近出口的通风先导文丘里管的出口端。氧化剂流动通道在风先导文丘里管的入口端处具有流动通道入口，内文丘里管表面限定穿过通风先导文丘里管的开放腔。内文丘里管表面包括：(a)喉部区域，该喉部区域设置在通风先导文丘里管的入口端和通风先导文丘里管的出口之间，该喉部区域具有比喉部区域的下游的内文丘里管表面的剩余部分小的直径；和(b)扩张流动表面部分，该扩张流动表面部分在纵向方向上从喉部区域到通风先导文丘里管的出口设置，该扩张流动表面部分在喉部区域处具有第一直径并且在出口处具有第二直径，第二直径大于第一直径。多个文丘里管氧化剂出口端口从氧化剂流动通道延伸穿过扩张流动表面部分，该多个文丘里管氧化剂出口端口围绕文丘里管中心线轴线周向地间隔开。
本公开的附加特征、优点和实施例通过考虑以下详细描述、附图和权利要求而被阐述或显而易见。此外，应当理解，上述概述和以下详细描述都是示例性的并且旨在提供进一步的解释，而不限制所要求保护的本公开的范围。
附图说明
前述和其他特征和优点将从以下更具体地对如附图中所示的各种示例性实施例的描述中变得显而易见，其中相似的附图标记通常表示相同、功能类似和/或结构类似的元件。
图1是根据本公开的方面的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机的示意性局部横截面侧视图。
图2是根据本公开的方面的示例性燃烧区段的局部横截面侧视图。
图3是根据本公开的方面的示例性先导燃料喷嘴组件的局部横截面侧视图。
图4是根据本公开的方面的在图3中的细节A-A处截取的图3中的燃料喷嘴的一部分的局部横截面详细侧视图。
图5是根据本公开的另一方面的在图3中的细节A-A处截取的图3中的燃料喷嘴的一部分的局部横截面详细侧视图。
图6是根据本公开的又一方面的在图3中的细节A-A处截取的图3中的燃料喷嘴的一部分的局部横截面详细侧视图。
图7是根据本公开的方面的先导燃料喷嘴组件的从后向前看的视图。
图8是根据本公开的又一方面的示例性先导燃料喷嘴组件的局部立体横截面视图。
具体实施方式
下面详细讨论各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到可以使用其他部件和配置而不背离本公开的精神和范围。
如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以区分一个部件与另一个部件，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，“下游”是指流体流向的方向。
已知TAPS燃烧器包括燃料喷嘴组件，该燃料喷嘴组件具有先导旋流器，该先导旋流器包括文丘里管。先导旋流器将燃料/空气混合物喷射到文丘里管中，然后流入燃烧室，在燃烧室中被点燃和燃烧。在文丘里管的出口端，通常提供隔热罩以保护燃料喷嘴组件。隔热罩通常包括凸缘，其中冷却空气被提供到前表面以冷却凸缘，并且一些冷却空气也被提供到后表面。
本公开具有一种燃料喷嘴结构，其没有专用的隔热罩并且具有通风文丘里管(vented venturi)特征。更具体地，本公开提供了作为先导燃料喷嘴组件的一部分的通风文丘里管，其中通风文丘里管的布置降低了文丘里管表面上的高温。根据本公开，通风文丘里管具有在文丘里管壁内的空气流动通道和从空气流动通道穿过文丘里管的壁延伸到文丘里管的内表面的多排氧化剂出口端口。在空气流动通道内并通过氧化剂出口端口的氧化剂流向文丘里管的内表面以及向文丘里管的外端部分提供冷却空气。氧化剂出口端口围绕文丘里管内表面的圆周以及围绕文丘里管的出口端的圆周在周向方向上周向地间隔开。
现在参考附图，图1是示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10的示意性局部横截面侧视图，本文称为“发动机10”，其可结合本公开的各种实施例。尽管下文参照涡轮风扇发动机进一步描述，但本公开也适用于一般的涡轮机械，包括涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机，包括船用和工业涡轮发动机和辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有从上游端98穿过其中延伸到下游端99的纵向或轴向中心线轴线12，以供参考。通常，发动机10可包括风扇组件14和布置在风扇组件14下游的核心发动机16。
核心发动机16通常可包括限定环形入口20的基本管状外壳体18。外壳体18以串联流动关系包围或至少部分形成压缩机区段，其具有增压器或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28、低压(LP)涡轮30；和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动连接到LP压缩机22。LP转子轴36也可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以通过减速齿轮40连接到风扇轴38，例如在间接驱动或齿轮驱动配置中。在其他实施例中，尽管未示出，但发动机10还可包括中压(IP)压缩机和可随中压轴旋转的涡轮。
如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，多个风扇叶片42联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇壳体或机舱44周向地围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。在一个实施例中，机舱44可以通过多个周向地间隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于核心发动机16被支撑。此外，机舱44的至少一部分可以在核心发动机16的外部分上延伸，以便在其间限定旁通气流通道48。
图2是如图1所示的核心发动机16的示例性燃烧区段26的局部横截面侧视图。图2中的燃烧区段26被描绘为示例性双环形预混合旋流器(TAPS)型燃烧器区段。然而，本公开可以在其他燃烧器类型中实施，并且TAPS燃烧区段仅仅是示例性的。如图2所示，燃烧区段26通常可包括环形燃烧器组件50，其具有环形内衬套52、环形外衬套54、隔板壁56和圆顶组件58，共同限定燃烧室60。燃烧室60可以更具体地限定限定主燃烧区62的区域，在进一步向下游流动之前在主燃烧区62处可能发生燃料-氧化剂混合物的初始化学反应和/或燃烧气体86的再循环，其中在流向HP和LP涡轮28、30之前可能发生燃烧产物和空气的混合和/或再循环。燃烧器组件50还包括预混合器/燃料喷嘴组件，在此称为先导燃料喷嘴组件70，其具有先导燃料喷嘴部分73和主预混合器部分72。如下文将描述的，先导燃料喷嘴部分73包括先导燃喷嘴和先导空气旋流器，它们产生涡旋的先导燃料/空气混合物，其被喷射入先导文丘里管，然后进入燃烧室60，在燃烧室60中其燃烧以产生燃烧气体86。先导燃料喷嘴部分73通常在发动机10的所有操作条件下操作。主预混合器部分72具有主燃料喷嘴和主空气旋流器，它们产生被喷射入燃烧室60的主燃料/空气混合物，在燃烧室60中其被点燃和燃烧。主预混合器部分72通常在发动机10的较高功率操作下操作。
在发动机10的操作期间，如图1和图2共同所示，如箭头74示意性地指示的一定体积的空气从上游端98通过机舱44和/或风扇组件14的相关入口76进入发动机10。当空气74穿过风扇叶片42时，由箭头78示意性指示的一部分空气被引导或导通到旁通气流通道48中，而由箭头80示意性指示的另一部分空气被引导或导通到LP压缩机22中。空气80随着流经LP和HP压缩机22、24流向燃烧区段26被逐渐压缩。如图2所示，现在压缩的空气，如箭头82示意性所示，流过压缩机出口导向轮叶(CEGV)64并通过预扩散器66进入燃烧区段26的扩散器腔68。
压缩空气82对扩散器腔68加压。压缩空气82的第一部分，如箭头82(a)示意性所示，从扩散器腔68流入先导燃料喷嘴组件70，在先导燃料喷嘴组件70中它与燃料预混合并从先导燃料喷嘴组件70喷射出并燃烧，从而在燃烧器组件50的主燃烧区62内产生燃烧气体，如箭头86示意性所示。通常，LP和HP压缩机22、24向扩散器腔84提供比燃烧所需更多的压缩空气。因此，压缩空气82的第二部分，如箭头82(b)示意性所示，可用于除燃烧之外的各种目的。
返回共同参考图1和2，在燃烧室60中产生的燃烧气体86从燃烧器组件50流入HP涡轮28，从而使HP转子轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。如图1所示，燃烧气体86然后被导通通过LP涡轮30，从而导致LP转子轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇轴38的旋转。燃烧气体86然后通过核心发动机16的喷射排气喷嘴区段32被排出，以在下游端99提供推进力。
图3是在图2中的细节3-3处截取的示例性先导燃料喷嘴部分73的局部横截面侧视图。简要参考图8，其中描绘了图3中所示的先导燃料喷嘴部分73的局部立体横截面视图。注意，在图2中，先导燃料喷嘴组件70包括先导燃料喷嘴部分73和附接到其上的主预混合器部分72。主预混合器部分72未在图3和7中描绘，并且仅在其中描绘了先导燃料喷嘴部分73。可以看到先导燃料喷嘴部分73包括先导氧化剂入口108和沿中心线轴线102对齐的先导燃料喷嘴100。中心线轴线102在本文中也可以称为文丘里管中心线轴线102(a)。在图3中，先导燃料喷嘴100仅被示为先导燃料喷嘴的一般表示，并且省略了已知在TAPS型先导燃料喷嘴中形成先导燃料喷嘴的内部组成部分，例如燃料管线等。
先导燃料喷嘴100被先导分离器104包围，该先导分离器104通过先导内空气通道110与先导燃料喷嘴100隔开。内空气通道涡旋轮叶106位于先导内空气通道110内。围绕先导分离器104的是通风先导文丘里管116，这将在下面更详细地描述。先导外空气通道112形成在先导分离器104和通风先导文丘里管116之间，外空气通道涡旋轮叶114设置在先导外空气通道112内。在操作中，空气82(a)进入先导氧化剂入口108，并且空气82(a)流被先导内空气通道110和先导外空气通道112之间的先导分流器104分开。通过内空气通道涡旋轮叶106和外空气通道涡旋轮叶114将涡旋引入流经先导内空气通道110和先导外部空气通道112的空气82(a)中。因此，先导分离器104、内空气通道涡旋轮叶106和外空气通道涡旋轮叶114用作先导氧化剂旋流器115。涡旋的气流与从先导燃料喷嘴100喷射的燃料118在通风先导文丘里管116的开放腔部分120中混合，以产生涡旋的燃料/空气混合物(未显示)。涡旋的燃料/空气混合物围绕开放腔部分120大体周向地(C)涡旋(即，在先导涡旋方向上涡旋)。开放腔部分120内的涡旋的燃料/空气混合物流向通风先导文丘里管116的出口122，其在燃烧室60内被点燃和燃烧。
现在将更详细地描述通风先导文丘里管116。首先要注意的是，图中所示的通风先导文丘里管116省略了一些元件，这些元件可以作为先导燃料喷嘴组件70的一部分被包括在内，这些元件对于理解先导文丘里管116来说不是必需的。特别地，虽然图3的横截面描绘了围绕文丘里管的外部分的大致实心区域(例如，区域124)，但区域124可以包括诸如主燃料回路和主空气流动通道的元件，这些元件形成主预混合器部分72的一部分。形成TAPS型预混合器的一部分的这种主燃料回路和主空气流动通道是本领域技术人员已知的。
在图3中，可以看到通风先导文丘里管116由大致环形壁128形成，该环形壁128在纵向方向(L)上沿着中心线轴线102(102(a))从入口端126延伸到出口122。通风先导文丘里管116还围绕中心线轴线102(102(a))周向地延伸。环形壁128包括在环形壁128内的氧化剂流动通道130。氧化剂流动通道130从通风先导文丘里管116的入口端126延伸到邻近出口122的通风先导文丘里管116的出口端132。也就是说，氧化剂流动通道130在倒圆出口末端部分134附近的出口122之前终止于环形壁128内。氧化剂流动通道130与先导氧化剂入口108流体连通。也就是说，通风先导文丘里管116的入口端包括流动通道入口136，来自先导氧化剂入口108的空气82(a)可以在该流动通道入口136中进入氧化剂流动通道130。
环形壁128还限定了从文丘里管的入口端126延伸到文丘里管的出口122的内文丘里管表面138，并且内文丘里管表面138至少部分地限定穿过通风先导文丘里管116的开放腔部分120。内文丘里管表面138围绕中心线轴线102(102(a))周向地延伸。大体可以看到内文丘里管表面138(在图3中以粗体描绘以强调)包括形成先导外空气通道112的外表面的上游部分140、喉部区域142和在喉部区域142的下游的文丘里管扩张表面144。因此，喉部区域142设置在通风先导文丘里管116的入口端126和通风先导文丘里管116的出口122之间。可以看到喉部区域142具有比喉部区域下游的文丘里管扩张表面144的剩余部分小的直径117。即，可以看到文丘里管扩张表面144是随着内文丘里管表面138从喉部区域142前进到出口122而在直径上扩大的扩张流动表面部分。因此，文丘里管扩张表面144，从喉部区域142到通风先导文丘里管116的出口122，包括在喉部区域处的第一直径117和在出口122处的第二直径119，其中出口122处的第二直径119大于喉部区域142处的第一直径117。
仍然参考图3，环形壁128进一步限定了多个氧化剂出口端口146。氧化剂出口端口146从氧化剂流动通道130延伸通过文丘里管扩张表面144。因此，氧化剂出口端口146是孔，该孔允许流过环形壁中的氧化剂流动通道130的空气82(a)流过该孔并进入开放腔部分120。氧化剂出口端口146将在下面更详细地描述，但是可以容易地看出，多个氧化剂出口端口146围绕中心线轴线102(120(a))在周向方向(C)上周向地间隔开。
图4至图6是在图3中看到的细节A-A处的放大视图。参考图4，可以看到文丘里管扩张表面144具有从喉部区域142延伸到出口122的大致弯曲的轮廓形状。替代地，文丘里管扩张表面144可以是从喉部区域142延伸到出口122的大致锥形部分(即，锥形表面)。单个锥形文丘里管扩张表面144的半角148可以具有从十五度到四十度的范围。当然，本发明不限于上述范围，也可以替代地实施其他半角。
图5描绘了示例性文丘里管扩张表面144，其为双重倾斜的表面。也就是说，文丘里管扩张表面144的第一锥形表面150可以是沿第一锥形表面150从喉部区域142延伸到断点158的大致锥形表面。第一锥形表面150可以具有第一锥形半角154。文丘里管扩张表面144的第二锥形表面152也可以是从断点158延伸到出口122的大致锥形表面。第二锥形表面152可以具有第二锥形半角156。在一个方面，第一锥形半角的范围可以从十五到三十度，而第二锥形半角的范围可以从三十到四十度。在另一方面，第一锥形半角的范围可以从三十到四十度，而第二锥形半角的范围可以从十五到三十度。当然，本公开不限于上述范围，也可以替代地实施其他半角。此外，本公开的扩张表面不限于只有两个锥形表面，也可以替代地实施其他布置。例如，第一锥形表面150可以被实施到断点158，并且弯曲的表面被实施在断点的下游。替代地，可以实施弯曲的表面来代替第一锥形表面150到断点158，然后从断点158到出口122可以包括第二锥形表面152。此外，本公开不限于将文丘里管扩张表面144分成两部分，而是可以实施多于两部分。例如，可以实施三个锥形表面部分，其中两个分离的断点将存在于锥形表面之间。
图6是在图3中的细节A-A处截取的放大视图，描绘了如图3中看到的文丘里管氧化剂出口端口146的布置。图6是上面关于图5描述的双重倾斜的文丘里管扩张表面144的描绘。因此，将描述氧化剂出口端口146相对于双重倾斜的扩张表面的布置。可以看到第一锥形表面150包括氧化剂出口端口162和182(对应于图3中的氧化剂出口端口146)。氧化剂出口端口162和182中的每个从氧化剂流动通道130延伸穿过第一锥形表面150。在本公开的通风文丘里管中，多个氧化剂出口端口162围绕第一锥形表面150的圆周布置，并且多个氧化剂出口端口182围绕第一锥形表面150的圆周布置。(参见例如图7和8)。围绕第一锥形表面150的圆周布置的多个氧化剂出口端口162可以被称为第一排氧化剂出口端口，并且围绕第一锥形表面150的圆周布置的多个氧化剂出口端口182可以是称为第二排氧化剂出口端口。共同地，第一和第二排氧化剂出口端口162、182可以被称为第一组氧化剂出口端口。在图6中，可以看到第一排194(见图7)氧化剂出口端口162布置在距中心线轴线102(102(a))的径向距离178处，而可以看到第二排196(见图7)氧化剂出口端口182布置在与径向距离178不同的径向距离180处。
可以看到氧化剂出口端口162在纵向方向(L)上相对于第一锥形表面150以角度184对齐。可以看到氧化剂出口端口182在纵向方向(L)上相对于第一锥形表面150以角度166对齐。角度184和166可以相同，或者它们可以彼此不同。在本公开的一些方面，角度184和166可以具有从十二度到三十度的范围。当然，本公开不限于上述范围，并且角度184和166也可以代替地以其他角度布置。
可以看到第二锥形表面152包括氧化剂出口端口164和172(同样，对应于图3的氧化剂出口端口146)。氧化剂出口端口164和172中的每个从氧化剂流动通道130延伸穿过第二锥形表面152。在本公开的通风文丘里管中，多个氧化剂出口端口164围绕第二锥形表面的圆周布置，并且多个氧化剂出口端口172围绕第二锥形表面152的圆周布置。(参见例如图7和图8)。围绕第二锥形表面152的圆周布置的多个氧化剂出口端口164可以被称为第三排氧化剂出口端口，并且围绕第二锥形表面152的圆周布置的多个氧化剂出口端口172可以被称为第四排氧化剂出口端口。共同地，第三和第四排氧化剂出口端口164、172可以被称为第二组氧化剂出口端口。在图6中，可以看到第三排氧化剂出口端口164布置在距中心线轴线102(102(a))的径向距离176处，而可以看到第四排氧化剂出口端口172布置在不同于径向距离176的径向距离174处。
可以看到氧化剂出口端口164在纵向方向(L)上相对于第二锥形表面152以角度168对齐。可以看到氧化剂出口端口172在纵向方向(L)上相对于第二锥形表面152以角度186对齐。角度168和186可以相同，或者它们可以彼此不同。在本公开的一些方面，角度168和186可以具有从十二度到三十度的范围。当然，本公开不限于上述范围，也可以替代地实施其他角度。
虽然前面的描述是参考围绕环形壁的第一锥形表面150的圆周的两排氧化剂出口端口162、182，以及围绕环形壁的第二锥形表面152的圆周的两排氧化剂出口端口164、172进行的，总共四排，但本公开不限于四排氧化剂出口端口。更具体地，氧化剂出口端口的排数可以在从三排到八排氧化剂出口端口的范围内。在图6中，其中描绘的横截面视图包括在第一锥形表面150和第二锥形表面152上的总共七排氧化剂出口端口。然而，排数不限于前述，并且可以基于要实现的期望冷却效果来选择排数。
在图6中，可以看到倒圆出口末端部分134包括末端氧化剂出口端口160。末端氧化剂出口端口160从氧化剂流动通道130延伸穿过倒圆出口末端部分134。可以看到末端氧化剂出口端口160是相对于中心线轴线102(102(a))以角度190对齐，其中角度190径向向外且向后延伸。类似于氧化剂出口端口164、172，末端氧化剂出口端口的角度190可以在十二到三十度的范围内。当然，本公开不限于在倒圆出口末端部分134处的单个末端氧化剂出口端口160，并且如图6所示，可以包括第二末端氧化剂出口端口170。取决于要实现的冷却效果，还可以包括额外的末端氧化剂出口端口。当然，本公开不限于上述范围，角度190也可以代替地以其他角度布置。
参考图7，末端氧化剂出口端口160围绕倒圆出口末端部分134的圆周周向地间隔开。末端氧化剂出口端口160的周向间距188可以基于末端氧化剂出口端口160的尺寸。例如，周向间距188可以是从末端氧化剂出口端口160的直径的两倍，到末端氧化剂出口端口160的直径的六倍。这里，末端氧化剂出口端口160的直径可以是从0.02英寸到0.038英寸(或大约0.50毫米到0.965毫米)。前述间距和出口端口直径尺寸也可适用于穿过第一锥形表面150和第二锥形表面152的氧化剂出口端口162、164、172、182。例如，如图7所示，第二排196出口端口可具有间距198，其范围为从出口端口的直径的两倍到出口端口的直径的六倍。当然，出口端口的间距和尺寸不限于上述，也可以根据要实现的冷却效果，替代实施其他间距或端口尺寸。
先导氧化剂出口端口(例如，氧化剂出口端口162、164、172、182等)也可以相对于周向方向(C)成角度布置，以便在文丘里管内提供空气的涡旋。例如，先导氧化剂出口端口可以以同向涡旋周向角度192布置，以便提供相对于先导涡旋方向在同向涡旋方向上的空气流。在一方面，同向涡旋周向角度192可以在从零到六十度的范围内。当然，同向涡旋周向角度192不限于上述范围，而是可以基于期望的涡旋效果替代地实施其他角度。此外，虽然图7描绘了最靠近中心线轴线102的一排氧化剂出口端口的单个同向涡旋周向角度92，但布置在最内排外侧的成排的氧化剂出口端口也可以在同向涡旋方向上倾斜。
上述通风文丘里管提供了文丘里管的出口端的额外冷却以及氧化剂气体与文丘里管内的燃料/空气混合物的进一步混合。
虽然前面的描述大体上涉及燃气涡轮发动机，但是可以容易地理解，燃气涡轮发动机可以在各种环境中实施。例如，发动机可以在飞行器中实施，但也可以在非飞行器应用中实施，例如发电站、海洋应用或石油和天然气生产应用。因此，本公开不限于在飞行器中使用。
本公开的其他方面由以下条项的主题提供。
一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器的先导燃料喷嘴组件，该先导燃料喷嘴组件包括：先导燃料喷嘴；先导氧化剂入口，该先导氧化剂入口围绕先导燃料喷嘴设置；先导氧化剂旋流器，该先导氧化剂旋流器设置在先导氧化剂入口的下游，该先导氧化剂旋流器围绕燃料喷嘴中心线轴线在先导涡旋方向上提供氧化剂的涡旋流；和通风先导文丘里管，该通风先导文丘里管设置在先导氧化剂旋流器的径向外侧并与先导氧化剂入口流体连通，其中，通风先导文丘里管包括环形壁，该环形壁围绕燃料喷嘴中心线轴线周向地延伸，并且沿燃料喷嘴中心线轴线在纵向方向上从通风先导文丘里管的入口端延伸到通风先导文丘里管的出口，其中，该环形壁包括在环形壁内的氧化剂流动通道，该氧化剂流动通道从通风先导文丘里管的入口端延伸到邻近出口的通风先导文丘里管的出口端，并且该氧化剂流动通道与先导氧化剂入口流体连通，其中，环形壁限定内文丘里管表面，该内文丘里管表面限定穿过通风先导文丘里管的开放腔，该内文丘里管表面包括：(a)喉部区域，该喉部区域设置在通风先导文丘里管的入口端和通风先导文丘里管的出口之间，该喉部区域具有比喉部区域的下游的内文丘里管表面的剩余部分小的直径；和(b)扩张流动表面部分，该扩张流动表面部分在纵向方向上从喉部区域到通风先导文丘里管的出口设置，该扩张流动表面部分在喉部区域处具有第一直径并且在出口处具有第二直径，第二直径大于第一直径，其中，环形壁进一步限定多个文丘里管氧化剂出口端口，该多个文丘里管氧化剂出口端口从氧化剂流动通道延伸穿过扩张流动表面部分，该多个文丘里管氧化剂出口端口围绕燃料喷嘴中心线轴线周向地间隔开。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，扩张流动表面部分包括围绕燃料喷嘴中心线轴线周向地延伸的弯曲表面。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，扩张流动表面部分包括围绕燃料喷嘴中心线轴线周向地延伸的锥形表面。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，扩张流动表面部分包括第一锥形部分和第二锥形部分，该第一锥形部分在纵向方向上从喉部区域延伸到喉部区域和出口之间的断点，该第二锥形部分从断点延伸到出口。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，第一锥形部分相对于燃料喷嘴中心线轴线具有第一锥形半角，该第一锥形半角在从十五到三十度的范围内，并且第二锥形部分相对于燃料喷嘴中心线轴线具有第二锥形半角，该第二锥形半角在从三十到四十度的范围内。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，第一锥形部分相对于燃料喷嘴中心线轴线具有第一锥形半角，该第一锥形半角在从三十到四十度的范围内，并且第二锥形部分相对于燃料喷嘴中心线轴线具有第二锥形半角，该第二锥形半角在十五到三十度的范围内。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，出口包括倒圆出口末端部分，并且其中，通风先导文丘里管限定围绕倒圆出口末端部分的圆周的多个末端氧化剂出口端口，并且多个末端氧化剂出口端口从氧化剂流动通道的出口端延伸穿过倒圆出口末端部分。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，多个末端氧化剂出口端口中的每个末端氧化剂出口端口以相对于燃料喷嘴中心线轴线径向向外延伸的角度布置。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，多个文丘里管氧化剂出口端口围绕扩张流动表面部分的圆周布置成多排，该多排中的每排设置在距燃料喷嘴中心线轴线不同的径向距离处。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，包括多排的排的数量在从三排到八排的范围内。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，多个文丘里管氧化剂出口端口包括穿过第一锥形部分设置的第一组文丘里管氧化剂出口端口和穿过第二锥形部分设置的第二组文丘里管氧化剂出口端口。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，第一组文丘里管氧化剂出口端口围绕第一锥形部分的圆周布置成多排，第一组文丘里管氧化剂出口端口的多排中的每排设置在距燃料喷嘴中心线轴线不同的径向距离处，其中，第二组文丘里管氧化剂出口端口围绕第二锥形部分的圆周布置成多排，第二组文丘里管氧化剂出口端口的多排中的每排设置在距燃料喷嘴中心线轴线不同的径向距离处。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，第一组文丘里管氧化剂出口端口中的每个文丘里管氧化剂出口端口在纵向方向上相对于第一锥形部分以第一角度布置，并且其中，第二组文丘里管氧化剂出口端口中的每个文丘里管氧化剂出口端口在纵向方向上相对于第二锥形部分以第二角度布置。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，第一角度具有从十二到三十度的范围，并且第二角度具有从十二到三十度的范围。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，多个文丘里管氧化剂出口端口围绕扩张流动表面部分周向地布置成排，并且其中，排中的每个文丘里管氧化剂出口端口之间的在周向上的间距在从文丘里管氧化剂出口端口的直径的两倍到文丘里管氧化剂出口端口的直径的六倍的范围内。
根据前述任一条项所述的先导燃料喷嘴组件，其中，多个文丘里管氧化剂出口端口相对于围绕燃料喷嘴中心线轴线的周向方向以同向涡旋周向角度布置，该同向涡旋周向角度在从零到六十度的范围内，并且该同向涡旋周向角度在与先导氧化剂旋流器的先导涡旋方向相同的方向上。
本公开的进一步方面由以下进一步条项的主题提供。
一种用于燃气涡轮发动机的先导燃料喷嘴组件的通风先导文丘里管，该通风先导文丘里管包括：环形壁，该环形壁围绕文丘里管中心线轴线周向地延伸，并且沿文丘里管中心线轴线在纵向方向上从通风先导文丘里管的入口端延伸到通风先导文丘里管的出口；氧化剂流动通道，该氧化剂流动通道在环形壁内，该氧化剂流动通道从通风先导文丘里管的入口端延伸到邻近出口的通风先导文丘里管的出口端，该氧化剂流动通道在通风先导文丘里管的入口端处具有流动通道入口；内文丘里管表面，该内文丘里管表面限定穿过通风先导文丘里管的开放腔，该内文丘里管表面包括：(a)喉部区域，该喉部区域设置在通风先导文丘里管的入口端和通风先导文丘里管的出口之间，该喉部区域具有比喉部区域的下游的内文丘里管表面的剩余部分小的直径；和(b)扩张流动表面部分，该扩张流动表面部分在纵向方向上从喉部区域到通风先导文丘里管的出口设置，该扩张流动表面部分在喉部区域处具有第一直径并且在出口处具有第二直径，第二直径大于第一直径；以及多个文丘里管氧化剂出口端口，该多个文丘里管氧化剂出口端口从氧化剂流动通道延伸穿过扩张流动表面部分，该多个文丘里管氧化剂出口端口围绕文丘里管中心线轴线周向地间隔开。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，扩张流动表面部分包括围绕文丘里管中心线轴线周向地延伸的弯曲表面。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，扩张流动表面部分包括围绕文丘里管中心线轴线周向地延伸的锥形表面。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，扩张流动表面部分包括第一锥形部分和第二锥形部分，该第一锥形部分在纵向方向上从喉部区域延伸到喉部区域和出口之间的断点，该第二锥形部分从断点延伸到出口。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，第一锥形部分相对于文丘里管中心线轴线具有第一锥形半角，该第一锥形半角在从十五到三十度的范围内，并且第二锥形部分相对于文丘里管中心线轴线具有第二锥形半角，该第二锥形半角在从三十到四十度的范围内。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，第一锥形部分相对于文丘里管中心线轴线具有第一锥形半角，该第一锥形半角在从三十到四十度的范围内，并且第二锥形部分相对于文丘里管中心线轴线具有第二锥形半角，该第二锥形半角在从十五到三十度的范围内。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，出口包括倒圆出口末端部分，并且其中，通风先导文丘里管限定围绕倒圆出口末端部分的圆周的多个末端氧化剂出口端口，并且多个末端氧化剂出口端口从氧化剂流动通道的出口端延伸穿过倒圆出口末端部分。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，多个末端氧化剂出口端口中的每个末端氧化剂出口端口以相对于燃料喷嘴中心线轴线径向向外延伸的角度布置。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，多个文丘里管氧化剂出口端口围绕扩张流动表面部分的圆周布置成多排，该多排中的每排设置在距文丘里管中心线轴线不同的径向距离处。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，包括多排的排的数量在从三排到八排的范围内。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，多个文丘里管氧化剂出口端口包括穿过第一锥形部分设置的第一组文丘里管氧化剂出口端口和穿过第二锥形部分设置的第二组文丘里管氧化剂出口端口。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，第一组文丘里管氧化剂出口端口围绕第一锥形部分的圆周布置成多排，第一组文丘里管氧化剂出口端口的多排中的每排设置在距文丘里管中心线轴线不同的径向距离处，并且其中，第二组文丘里管氧化剂出口端口围绕第二锥形部分的圆周布置成多排，第二组文丘里管氧化剂出口端口的多排中的每排设置在距文丘里管中心线轴线不同的径向距离处。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，第一组文丘里管氧化剂出口端口中的每个文丘里管氧化剂出口端口在纵向方向上相对于第一锥形部分以第一角度布置，并且其中，第二组文丘里管氧化剂出口端口中的每个文丘里管氧化剂出口端口在纵向方向上相对于第二锥形部分以第二角度布置。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，第一角度具有从十二到三十度的范围，并且第二角度具有从十二到三十度的范围。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，多个文丘里管氧化剂出口端口围绕扩张流动表面部分周向地布置成排，并且其中，排中的每个文丘里管氧化剂出口端口之间的在周向上的间距在从文丘里管氧化剂出口端口的直径的两倍到文丘里管氧化剂出口端口的直径的六倍的范围内。
根据前述任一条项所述的通风先导文丘里管，其中，多个文丘里管氧化剂出口端口相对于围绕文丘里管中心线轴线的周向方向以同向涡旋周向角度布置，该同向涡旋周向角度在从零到六十度的范围内。
尽管前面的描述针对本公开的一些示例性实施例，但是应当注意，其他变化和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且可以在不背离本公开的精神或范围的情况下进。此外，结合本公开的一个实施例描述的特征可以结合其他实施例使用，即使上面没有明确说明。

Claims (10)

1.一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，所述先导燃料喷嘴组件包括：
先导燃料喷嘴；
先导氧化剂入口，所述先导氧化剂入口围绕所述先导燃料喷嘴设置；
先导氧化剂旋流器，所述先导氧化剂旋流器设置在所述先导氧化剂入口的下游，所述先导氧化剂旋流器围绕燃料喷嘴中心线轴线在先导涡旋方向上提供氧化剂的涡旋流；和
通风先导文丘里管，所述通风先导文丘里管设置在所述先导氧化剂旋流器的径向外侧并与所述先导氧化剂入口流体连通，其中，所述通风先导文丘里管包括环形壁，所述环形壁围绕所述燃料喷嘴中心线轴线周向地延伸，并且沿所述燃料喷嘴中心线轴线在纵向方向上从所述通风先导文丘里管的入口端延伸到所述通风先导文丘里管的出口，其中，所述环形壁包括在所述环形壁内的氧化剂流动通道，所述氧化剂流动通道从所述通风先导文丘里管的所述入口端延伸到邻近所述出口的所述通风先导文丘里管的出口端，并且所述氧化剂流动通道与所述先导氧化剂入口流体连通，其中，所述环形壁限定内文丘里管表面，所述内文丘里管表面限定穿过所述通风先导文丘里管的开放腔，所述内文丘里管表面包括：
(a)喉部区域，所述喉部区域设置在所述通风先导文丘里管的所述入口端和所述通风先导文丘里管的所述出口之间，所述喉部区域具有比所述喉部区域的下游的所述内文丘里管表面的剩余部分小的直径；和
(b)扩张流动表面部分，所述扩张流动表面部分在所述纵向方向上从所述喉部区域到所述通风先导文丘里管的所述出口设置，所述扩张流动表面部分在所述喉部区域处具有第一直径并且在所述出口处具有第二直径，所述第二直径大于所述第一直径，
其中，所述环形壁进一步限定多个文丘里管氧化剂出口端口，所述多个文丘里管氧化剂出口端口从所述氧化剂流动通道延伸穿过所述扩张流动表面部分，所述多个文丘里管氧化剂出口端口围绕所述燃料喷嘴中心线轴线周向地间隔开。
2.根据权利要求1所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，所述扩张流动表面部分包括围绕所述燃料喷嘴中心线轴线周向地延伸的弯曲表面或锥形表面中的任一种。
3.根据权利要求1所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，所述出口包括倒圆出口末端部分，并且其中，所述通风先导文丘里管限定围绕所述倒圆出口末端部分的圆周的多个末端氧化剂出口端口，并且所述多个末端氧化剂出口端口从所述氧化剂流动通道的所述出口端延伸穿过所述倒圆出口末端部分，并且
其中，所述多个末端氧化剂出口端口中的每个末端氧化剂出口端口以相对于所述燃料喷嘴中心线轴线径向向外延伸的角度布置。
4.根据权利要求1所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，所述多个文丘里管氧化剂出口端口围绕所述扩张流动表面部分周向地布置成排，并且
其中，所述排中的每个所述文丘里管氧化剂出口端口之间的在周向上的间距在从所述文丘里管氧化剂出口端口的直径的两倍到所述文丘里管氧化剂出口端口的所述直径的六倍的范围内。
5.根据权利要求1所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，所述多个文丘里管氧化剂出口端口相对于围绕所述燃料喷嘴中心线轴线的周向方向以同向涡旋周向角度布置，所述同向涡旋周向角度在从零到六十度的范围内，并且所述同向涡旋周向角度在与所述先导氧化剂旋流器的所述先导涡旋方向相同的方向上。
6.根据权利要求1所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，所述多个文丘里管氧化剂出口端口围绕所述扩张流动表面部分的圆周布置成多排，所述多排中的每排设置在距所述燃料喷嘴中心线轴线不同的径向距离处。
7.根据权利要求6所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，包括所述多排的排的数量在从三排到八排的范围内。
8.根据权利要求1所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，所述扩张流动表面部分包括第一锥形部分和第二锥形部分，所述第一锥形部分在所述纵向方向上从所述喉部区域延伸到所述喉部区域和所述出口之间的断点，所述第二锥形部分从所述断点延伸到所述出口。
9.根据权利要求8所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，所述第一锥形部分相对于所述燃料喷嘴中心线轴线具有第一锥形半角，所述第一锥形半角在从十五到三十度的范围内，并且所述第二锥形部分相对于所述燃料喷嘴中心线轴线具有第二锥形半角，所述第二锥形半角在从三十到四十度的范围内。
10.根据权利要求8所述的先导燃料喷嘴组件，其特征在于，其中，所述第一锥形部分相对于所述燃料喷嘴中心线轴线具有第一锥形半角，所述第一锥形半角在从三十到四十度的范围内，并且所述第二锥形部分相对于所述燃料喷嘴中心线轴线具有第二锥形半角，所述第二锥形半角在从十五到三十度范围内。
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