CN115523068A - 旋流器套圈组件 - Google Patents

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金·关宇
沙伊·比尔马赫
帕鲁马鲁·乌坎蒂
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卡蒂凯扬·桑帕斯
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Abstract

一种旋流器套圈组件包括径向旋流器、套圈、燃料喷嘴和表面特征。径向旋流器包括具有初级空气通道的初级旋流器轮叶和具有次级空气通道的次级旋流器轮叶。套圈可以连接到径向旋流器。表面特征可以位于初级旋流器轮叶和/或套圈上。表面特征可以被构造为远离位于初级旋流器轮叶上游的再循环区引导气流通过初级空气通道。表面特征具有后端和远端，并且燃料喷嘴与表面特征的后端轴向对准或位于表面特征的后端的轴向下游。表面特征可以具有多个凹槽。

Description

旋流器套圈组件
技术领域
本公开涉及用于发动机的旋流器。更具体地，本公开涉及旋流器套圈组件。
背景技术
发动机的燃烧器可包括旋流器和用于使燃料喷嘴在旋流器内居中的套圈。旋流器和套圈可将空气流引入燃烧器以与来自燃料喷嘴的燃料流混合。旋流器可以是径向旋流器。旋流器可包括初级旋流器轮叶和次级旋流器轮叶。初级旋流器轮叶可包括初级空气通道并且次级旋流器轮叶可包括次级旋流器通道。空气可流过初级旋流器通道、次级旋流器通道和穿过套圈的吹扫空气通道中的每一个。空气流可与通过燃料喷嘴的燃料流混合。燃料空气混合物可以提供给燃烧器。
发明内容
根据一个实施例，一种旋流器套圈组件包括径向旋流器，该径向旋流器包括：(a)具有初级空气通道的初级旋流器轮叶；和(b)具有次级空气通道的次级旋流器轮叶；燃料喷嘴，燃料喷嘴构造成将燃料输送到燃烧器；套圈，套圈连接到径向旋流器，套圈构造成使燃料喷嘴在径向旋流器中居中；和表面特征，表面特征具有后端和远端，表面特征位于初级旋流器轮叶上并且构造成远离位于初级旋流器轮叶上游的再循环区引导气流通过初级空气通道。燃料喷嘴与表面特征的后端轴向对准或位于表面特征的后端的轴向下游。
根据一个实施例，一种旋流器套圈组件包括径向旋流器，径向旋流器包括：(a)具有初级空气通道的初级旋流器轮叶；和(b)具有次级空气通道的次级旋流器轮叶；燃料喷嘴，燃料喷嘴构造成将燃料输送到燃烧器；套圈，套圈连接到径向旋流器，套圈构造成使燃料喷嘴在径向旋流器中居中；和表面特征，表面特征包括多个凹槽，表面特征位于径向旋流器或套圈上并且构造成远离位于初级旋流器轮叶上游的再循环区引导初级气流通过初级空气通道。
考虑到以下详细描述、附图和权利要求，本公开的附加特征、优点和实施例被阐明或显而易见。此外，应当理解，本公开的前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
从以下更具体的对各种示例性实施例的描述中，上述和其他特征和优点将变得显而易见，如附图中所示，其中相同的附图标记通常表示相同、功能相似和/或结构相似的元件。
图1示出了根据本公开的实施例的沿着旋流器套圈组件的中心线截取的旋流器套圈组件的示意性横截面视图。
图2示出了根据本公开的实施例的沿着旋流器套圈组件的中心线截取的旋流器套圈组件的示意性横截面视图。
图3示出了根据本公开的实施例的沿着旋流器套圈组件的中心线截取的旋流器套圈组件的示意性横截面视图。
图4示出了根据本公开的实施例的沿着旋流器套圈组件的中心线截取的旋流器套圈组件的示意性横截面视图。
图5示出了根据本公开的实施例的旋流器套圈组件的示意性立体图。
图6示出了根据本公开的实施例的沿着旋流器套圈组件的中心线截取的图5的旋流器套圈组件的示意性横截面立体图。
图7示出了根据本公开的实施例的图5的旋流器套圈组件的示意性横截面视图。
图8示出了根据本公开的实施例的旋流器轮叶的表面的示意图。
图9示出了根据本公开的实施例的旋流器轮叶的表面的示意图。
图10示出了根据本公开的实施例的旋流器轮叶的表面的示意图。
图11示出了根据本公开的实施例的沿着旋流器套圈组件的中心线截取的旋流器套圈组件的示意性横截面视图。
图12示出了根据本公开的实施例的沿着旋流器套圈组件的中心线截取的旋流器套圈组件的示意性横截面视图。
图13示出了根据本公开的实施例的沿着旋流器套圈组件的中心线截取的旋流器套圈组件的示意性横截面视图。
具体实施方式
下面详细讨论各种实施例。虽然讨论了特定实施例，但这只是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以使用其他部件和构造。
本公开的旋流器套圈组件可以通过在旋流器和/或套圈内提供表面特征来减少套圈气流与初级旋流器轮叶气流的相互作用。这可以减少旋流器内的流动不稳定性。此外，表面特征可以限制或防止燃料空气混合物流入在初级旋流器前向面内直径和套圈板之间形成的低速区域，从而降低自燃和火焰保持的风险。表面特征可以包括初级旋流器轮叶上的弯曲表面，该弯曲表面可以引导空气流。表面特征可以包括初级旋流器轮叶和/或套圈上的多个凹槽，多个凹槽可以引导空气流。燃料喷嘴可定位成至少与表面特征的后缘对准或可定位在表面特征的后缘的下游，以便消除旋流器内的再循环区。
图1示出了旋流器10。燃料喷嘴12可以利用套圈14在旋流器10内居中。旋流器10、燃料喷嘴12和套圈14可以形成旋流器套圈组件11。燃料喷嘴12可以向旋流器10供应燃料流。旋流器10可供应空气流以与燃料流混合，以将燃料空气混合物流提供至通道26，该通道26被提供至位于旋流器10的后侧下游的燃烧器(未示出)。旋流器10可包括初级旋流器轮叶16和次级旋流器轮叶18。初级旋流器轮叶16可包括初级空气通道20，次级旋流器轮叶18可包括次级空气通道22。套圈14可以包括多个通道24。出于本公开的目的，后向方向可被理解为在旋流器10的下游并且前向方向可被理解为在旋流器10的上游。
气流AP可以流过初级旋流器轮叶16的初级空气通道20。气流AS可流过次级旋流器轮叶18的次级空气通道22。旋流器10可以是径向-径向旋流器，因为气流AP和气流AS可以在径向方向上进入旋流器10。当气流AP和气流AS进入旋流器10并流入通道26时，弯曲唇部19可将初级空气通道20与次级空气通道22分开。弯曲唇部19可以是文丘里管或分流器。气流AF可以流过套圈14的多个通道24。通过套圈14的气流AF可以是轴向吹扫气流。
由于通过套圈14的气流AF和通过燃料喷嘴12的燃料流与通过初级旋流器轮叶16的气流AP相互作用，因此在所得流中可能存在不稳定性28。不稳定性28可能产生流动的死区，例如，与通过旋流器10和套圈14的流率相比具有非常低的流率的区。不稳定性28可产生可能固有地空气动力学不稳定的局部涡流结构。由于套圈流和初级轮叶流和几何特征的相互作用，可能在气流AP后面(例如，前方)产生再循环气泡。再循环区或气泡可能将燃料拉入再循环区，这可能导致再循环区内的燃料燃烧，从而降低燃烧器的旋流器部件的寿命。再循环区可以是初级旋流器轮叶16的出口和多个通道24的出口(例如，吹扫气流的出口)之间的区域。由于涡旋气流AP和轴向气流AF的相互作用，这种再循环区引起不稳定性。
图2示出了旋流器110和套圈114。套圈可以使燃料喷嘴112在旋流器110内居中。旋流器110、套圈114和燃料喷嘴112可以形成旋流器套圈组件111。旋流器110可供应空气流以与来自燃料喷嘴112的燃料流混合，以将燃料空气混合物流提供至通道126，该通道126被提供至位于旋流器110的后侧下游的燃烧器(未示出)。旋流器110可包括初级旋流器轮叶116和次级旋流器轮叶118。初级旋流器轮叶116可以包括初级空气通道120并且次级旋流器轮叶118可以包括次级空气通道122。唇部119可以将初级空气通道120与次级空气通道122分开。唇部119可以形成文丘里管表面，空气可以在该文丘里管表面上流动。套圈114可连接到旋流器110或与旋流器110成一体。套圈114可以包括多个通道124。多个通道124可以是轴向吹扫空气通道。可以省略多个通道124。如图1所示，气流AP和AS可以流过旋流器110，并且气流AF可以流过套圈114。
继续参考图2，初级旋流器轮叶116可包括第一内表面121和第二内表面123。初级空气通道120可以在第一内表面121和第二内表面123之间通过。初级旋流器轮叶116的第一内表面121可以是斜坡。第一内表面121可以从第一点121a到第二点121b在后向方向上径向向内和轴向弯曲。延伸穿过套圈114的多个通道124中的每一个可以在第一点121a和第二点121b之间在第一内表面121处相交并退出(exit)。第一点121a可以是表面特征125的后端并且第二点121b可以是表面特征125的远端。
初级旋流器轮叶116的第一内表面121可以是表面特征125。第二点121b可以是表面特征125的轴向最后点和表面特征125的径向最内点。即，第二点121b可以在第一点121a的轴向后方并且第二点121b可以在第一点121a的径向内侧。通过初级旋流器轮叶116的气流AP可由表面特征125引导到通道126中。表面特征125在唇部119的文丘里管表面上引导气流AP。这可以消除存在于初级旋流器轮叶116后面的再循环区。
图3示出了旋流器210和套圈214。套圈214可使燃料喷嘴212在旋流器210内居中。旋流器210、套圈214和燃料喷嘴212可以形成旋流器套圈组件211。旋流器210可供应空气流以与来自燃料喷嘴的燃料流混合，以将燃料空气混合物流提供至通道226，该通道226被提供至位于旋流器210的后侧下游的燃烧器(未示出)。旋流器210可包括初级旋流器轮叶216和次级旋流器轮叶218。初级旋流器轮叶216可以包括初级空气通道220并且次级旋流器轮叶218可以包括次级空气通道222。第一唇部219可以将初级空气通道220与次级空气通道222分开。第一唇部219可以是文丘里管或分流器。套圈214可连接到旋流器210或与旋流器210成一体。套圈214可以包括多个通道224。如图1所示，气流AS可以流过次级旋流器轮叶218并且气流AF可以流过套圈214。气流AP1和AP2可流过初级旋流器轮叶216。
继续参考图3，初级旋流器轮叶316可以包括第一内表面221和第二内表面223。初级空气通道220可以在第一内表面221和第二内表面223之间通过。初级旋流器轮叶216的第一内表面221可以是斜坡。第一内表面221可以从第一点221a(例如，后端)到第二点221b(例如，中间点)在前向方向上径向向内弯曲，并且可以从第一点221a(例如，后端)到第二点221b(例如，中间点)在前向方向上轴向向内弯曲。从第二点221b到第三点221c(例如，远端)，第一内表面221可以在后向方向上径向向内弯曲且在后向方向上轴向弯曲。延伸穿过套圈214的多个通道224中的每一个可以在第一点221a和第三点221c之间与第一内表面221相交并且可以在第一点221a和第三点221c之间退出第一内表面221。延伸穿过套圈214的多个通道224中的每一个可在第二点221b处或靠近第二点221b退出。
初级旋流器轮叶216的第一内表面221可以是表面特征225。表面特征225可以朝向燃料喷嘴(未示出)的末端逐渐扩展初级空气通道220。第三点221c可以在第一点221a的轴向前方和第二点221b的轴向后方。第三点221c可以是表面特征225的径向最内点。通过初级旋流器轮叶216的气流AP1可由表面特征225(例如，由第一内表面221)引导到通道226中。气流AP2可以以类似于或相同于流过图1的初级旋流器轮叶16的气流AP的方式进入通道226。表面特征225可以逐渐扩展到燃料喷嘴末端，这可以消除初级旋流器轮叶216后面的再循环区。表面特征225可产生沿第一内表面221扫掠或沿第一内表面221流动的流AP2以阻止燃料流进入初级旋流器轮叶216后面的再循环区并在初级旋流器轮叶216后面的再循环区内燃烧。
图4示出了旋流器310和套圈314。套圈314可以使燃料喷嘴312在旋流器310内居中。旋流器310、套圈314和燃料喷嘴312可以形成旋流器套圈组件311。旋流器310可供应空气流以与来自燃料喷嘴的燃料流混合，以将燃料空气混合物流提供至通道326，该通道326被提供至位于旋流器310的后侧下游的燃烧器(未示出)。旋流器310可包括初级旋流器轮叶316和次级旋流器轮叶318。初级旋流器轮叶316可包括初级空气通道320，次级旋流器轮叶318可包括次级空气通道322。第一唇部319可以将初级空气通道320与次级空气通道322分开。第一唇部319可以是文丘里管或分流器。套圈314可以连接到旋流器310或与旋流器310成一体。如图4所示，气流AP1和气流AP2可流过初级旋流器轮叶316，而气流AS可流过次级旋流器轮叶318。尽管未示出，与上文关于图1至图3的讨论所描述的那些相似，在套圈314中可以存在具有气流通过其中的多个通道(例如，吹扫空气通道)。或者，可以省略吹扫空气通道。
继续参考图4，初级旋流器轮叶316可包括第一内表面321和第二内表面323。初级旋流器轮叶316可包括在第一内表面321和第二内表面323之间延伸的第二唇部327。第二唇部327可以将气流AP1和气流AP2分开。初级空气通道320可被第二唇部327分隔成第一初级空气通道320a和第二初级空气通道320b。第一初级空气通道320a和第二初级空气通道320b可以在第一内表面321和第二内表面323之间通过。初级旋流器轮叶316的第一内表面321可以从第一点321a到第二点321b在后向方向上径向向内弯曲并且可以从第一点321a到第二点321b在后向方向上轴向弯曲。第二唇部327可以在后向方向上径向向内弯曲且在后向方向上轴向弯曲。第二唇部327可以以与第一内表面321相同的半径弯曲。
初级旋流器轮叶316的第一内表面321和第二唇部327可以一起形成表面特征325。第一内表面321和第二唇部327都可以引导气流通过初级旋流器轮叶316。即，第一内表面321可将气流AP1从旋流器入口引导至通道326。第二唇部327可以在前表面327a上引导气流AP1并且可以在后表面327b上引导气流AP朝向通道326。
第二点321b可以是第一内表面321的轴向最后和第一内表面321的径向最内点。第二唇部327的终端327c可以是第二唇部327的轴向最后点和第二唇部327的径向最内点。第二点321b可以是表面特征325的径向最内点。终端327c可以形成表面特征325的轴向最后点。即，第二点321b可以在第一点321a和第二唇部327的径向内侧。终端327c可以在第二点321b的轴向后方。表面特征325可以沿着第二内表面323引导气流AP2，第二内表面323可以是第一唇部319的文丘里管表面。表面特征325可以使气流AP1控制燃料流进入再循环区和/或向上游朝向初级旋流器轮叶316返回。第二唇部327可作为初级旋流器轮叶316上的分流器操作。第二唇部327可帮助将高旋流初级气流(例如AP2)与旨在清除(purge)燃料喷嘴末端处的燃料流的较低旋流气流(例如AP1)隔离。
图2至图4的任何旋流器都可以与三维流动路径表面结合。三维流动路径表面可存在于旋流器内和/或旋流器的出口处。三维流动路径表面可提供可消除不稳定再循环区的空气动力学流动路径。图2至图4的旋流器提供轮廓表面以消除再循环区、消除吹扫空气通道和孔、引导初级旋流器轮叶气流以扫掠吹扫空气通道的出口表面、消除不存在吹扫空气通道的再循环区，或其任何组合。
图5至图7显示了旋流器410和套圈414。套圈414可使燃料喷嘴412在旋流器410内居中。旋流器410、套圈414和燃料喷嘴412可以形成旋流器套圈组件411。旋流器410可供应空气流以与来自燃料喷嘴的燃料流混合，以将燃料空气混合物流提供至通道426，该通道426被提供至位于旋流器410的后侧下游的燃烧器(未示出)。旋流器410可包括初级旋流器轮叶416和次级旋流器轮叶418。初级旋流器轮叶416可以包括初级空气通道420并且次级旋流器轮叶418可以包括次级空气通道422。第一壁415和第一唇部419可以将初级空气通道420与次级空气通道422分开。第一唇部419可以是文丘里管或分流器。第二唇部427可以从初级旋流器轮叶416的第二壁417径向向内延伸。
套圈414可以连接到旋流器410或与旋流器410成一体。如图1所示，气流AP可以流过初级旋流器轮叶416，而气流AS可以流过次级旋流器轮叶418。尽管未示出，但在套圈414中可存在具有气流通过其中的多个通道(例如，吹扫空气通道)，类似于关于图1至图3所描述的那些。或者，可以省略吹扫空气通道。
初级旋流器轮叶416可以包括第一壁415和第二壁417，初级空气通道420在它们之间延伸。第二壁417可以包括前表面417a。前表面417a可包括其上的表面特征413。尽管示出在前表面417a上，但表面特征413可以存在于第二壁417的后表面、第一壁415的前表面、第一壁415的后表面、第三壁421的前表面、套圈414的后表面或其任何组合。表面特征413可以包括在前表面417a的平坦部分425之间的多个凹槽423。
多个凹槽423可以是旋流器410的前向面(例如，前表面417a)上的切向凹槽。多个凹槽423可以产生穿过前表面417a的切向流。这可以避免在套圈板和旋流器410的前表面417a之间形成的腔中的低速区域。通过多个凹槽423产生的流可以抑制再循环区中的不稳定流。多个凹槽423可以是关于图8至图10描述的多个凹槽423中的任何一个。
第二唇部427可以是楔形唇部。第二唇部427可以解除初级旋流器轮叶416的出口处套圈414和初级旋流器轮叶416之间的流动相互作用。这可以避免燃料空气混合物的自燃。例如，第二唇部427可以使来自套圈的气流偏转以延迟与初级气流AP的相互作用。第二唇部427的长度可以是套圈414的内直径和初级旋流器轮叶416的内直径之间的距离的百分比。
套圈414的后表面(例如，套圈板的表面)和/或前表面417a(例如，其上存在表面特征413的表面)可以包括抗磨损涂层。
图8至图10示出了表面特征413的前表面417a上的多个凹槽423和平坦部分425的各种取向。如图8所示，多个凹槽423可以是切向凹槽。即，多个凹槽423可以在切线方向上从第二壁417的径向内表面417b延伸到径向外表面417c。考虑多个凹槽423的其他角度。如图9所示，多个凹槽423可以是径向延伸的凹槽。即，多个凹槽423可以在径向方向上从第二壁417的径向内表面417b延伸到径向外表面417c。如图10所示，多个凹槽423可以是切向凹槽并且可以包括在第二壁417的径向内表面417b和多个凹槽423开始的径向内表面417d之间的环形间隙430。如图8所示，多个凹槽423可以延伸到径向外表面417c。
图8至10中的多个凹槽423在形状上可以是半圆形的，但是也可以想到其他形状。可以选择多个凹槽423的数量以保持期望的或预定的流率。随着多个凹槽423的数量增加，多个凹槽423中的每一个的宽度可以减小以保持流率，反之亦然。因此，多个凹槽423的数量和多个凹槽423中每一个的宽度与穿过表面特征413的流率直接相关。
图11示出了旋流器510和套圈514。为清楚起见，省略了燃料喷嘴。然而，燃料喷嘴可以与图1所示的燃料喷嘴12相同或相似。旋流器510、燃料喷嘴和套圈514可以形成旋流器套圈组件511。旋流器510可供应空气流以与来自燃料喷嘴的燃料流混合，以将燃料空气混合物流提供至通道526，该通道526被提供至位于旋流器510的后侧下游的燃烧器(未示出)。旋流器510可包括初级旋流器轮叶516和次级旋流器轮叶518。初级旋流器轮叶516可以包括初级空气通道520并且次级旋流器轮叶518可以包括次级空气通道522。第一壁515和第一唇部519可将初级空气通道520与次级空气通道522分开。第一唇部519可以是文丘里管或分流器。
套圈514可以连接到旋流器510或与旋流器510成一体。如图1所示，气流AP可以流过初级旋流器轮叶516，而气流AS可以流过次级旋流器轮叶518。尽管未示出，但在套圈514中可存在具有气流通过其中的多个通道(例如，吹扫空气通道)，类似于上文关于图1至图3所描述的那些。或者，可以省略吹扫空气通道。
初级旋流器轮叶516可包括第一壁515和第二壁517，初级空气通道520在它们之间延伸。第二壁517可以包括前表面517a。前表面517a可以在其上包括表面特征513。尽管示出在前表面517a上，但表面特征513可存在于第二壁517的后表面、第一壁515的前表面、第一壁515的后表面、第三壁521的前表面、套圈514的后表面或其任何组合。表面特征513可以包括在前表面517a的平坦部分525之间的多个凹槽523。表面特征513可以以关于图8至10描述的任何方式布置。套圈514的后表面(例如，套圈板的表面)和/或前表面517a(例如，其上存在表面特征513的表面)可以包括抗磨损涂层。可以省略从初级旋流器轮叶516延伸的唇部(例如，第二唇部427)。
图12示出了旋流器610和套圈614。燃料喷嘴612可以利用套圈614在旋流器610内居中。旋流器610、燃料喷嘴和套圈614可以形成旋流器套圈组件611。旋流器610可供应空气流以与来自燃料喷嘴612的燃料流混合，以将燃料空气混合物流提供至通道626，该通道626被提供至位于旋流器610的后侧下游的燃烧器(未示出)。旋流器610可包括初级旋流器轮叶616和次级旋流器轮叶618。初级旋流器轮叶616和次级旋流器轮叶618可包括如本文先前所述的第一唇部、空气通道和气流。套圈614的后表面614a可设有表面特征613。表面特征613可以是关于图8至10描述的任何表面特征。套圈614的后表面614a(例如，套圈板的后表面和表面特征613所在的表面)和/或初级旋流器轮叶616的前表面。尽管未示出，套圈614可包括用于向通道626提供吹扫气流的多个通道，例如关于图1至图3描述的那些。
图13示出了旋流器710和套圈714。燃料喷嘴712可以利用套圈714在旋流器710内居中。旋流器710、燃料喷嘴712和套圈714可以形成旋流器套圈组件711。旋流器710可供应空气流以与来自燃料喷嘴712的燃料流混合，以将燃料空气混合物流提供至通道726，该通道726被提供至位于旋流器710的后侧下游的燃烧器(未示出)。旋流器710可包括初级旋流器轮叶716和次级旋流器轮叶718。初级旋流器轮叶716和次级旋流器轮叶718可包括如本文先前所述的第一唇部、空气通道和气流。
套圈714可以包括多个通道724，用于向通道726提供吹扫气流AF。多个通道724中的每一个可包括轴向部分724a和倾斜部分724b。轴向部分724a可以在大致轴向方向上从套圈714的前侧延伸穿过套圈714到套圈714的后侧。倾斜部分724b可以从轴向部分724a的出口径向向内延伸。倾斜部分724b可以限定在唇部727的倾斜表面727a和燃料喷嘴712的外表面712a之间。倾斜部分724b可以以切向方式定向。因此，通过套圈714的气流AF可以在入口处具有轴向方向并且在出口处具有切向或径向(或其他成角度)方向(例如，通过倾斜部分724b)。这可以减少轴向套圈流对初级旋流器轮叶流的直接流影响。即，唇部727可以使来自套圈714的多个通道724的气流偏转以延迟与通过初级旋流器轮叶716的初级气流的相互作用。
尽管未示出，但表面特征可存在于初级旋流器轮叶的壁的前表面、初级旋流器轮叶的壁的后表面、次级旋流器轮叶的壁的前表面、次级旋流器轮叶的壁的后表面、套圈的后表面或它们的任何组合。表面特征可以以图8至10中描述的任何方式布置。或者，可以省略表面特征。
图5至13的旋流器套圈组件可包括在旋流器的前向面上的切向凹槽和唇部，以解除初级旋流器轮叶流出口处套圈和初级旋流器轮叶流之间的流相互作用。图5至图13的旋流器套圈组件可包括在旋流器的前向面上的切向凹槽并且还可包括在旋流器前向面的内直径上的楔形唇部特征。这可以避免或防止在套圈板和旋流器前向面(例如前表面417a)之间形成的腔中产生低速区域。这可以降低自燃风险。
图5至13的旋流器套圈组件可以包括在旋流器前向面的内直径上的楔形唇部特征，其可以避免套圈板后向面和旋流器前向面内直径之间的低速区域，从而避免在低速区域夹带燃料空气混合物，以避免自燃和火焰保持。
图5至13的旋流器套圈组件可设置有一个或多个凹槽。凹槽可以位于套圈板的后向面上，可以独立地位于旋流器上而不包括楔形唇部，可以是径向的，可以直接切过旋流器的前向面，可以在套圈板的出口和旋流器的前向面处形成腔，使得流通过环隙流出，或它们的任何组合。一个或多个凹槽可以是任何形状。一个或多个凹槽可以在入口处具有径向流动方向并且可以随着流离开进入文丘里管区域而改变为切向方向。一个或多个凹槽可位于套圈板的内直径上，使得来自套圈的轴向流(例如，吹扫空气流)可被引导远离初级旋流器轮叶空气流。
图5至13的旋流器套圈组件可包括旋流器前向面上的楔形唇部和轴向套圈流的组合。这可能会使来自轴向套圈的流偏转至文丘里管的中心。图5至13的旋流器套圈组件可包括在套圈板的后表面和/或旋流器的前向面的面上的突起。这可以允许旋流器的前向面和套圈板的后向面之间的正向流动。
本公开的旋流器可以是径向-径向(例如，rad-rad)旋流器。即，气流可在径向方向上进入初级旋流器轮叶和次级旋流器轮叶并离开初级旋流器轮叶和次级旋流器轮叶。可与径向-径向旋流器结合提供轴向气流吹扫系统(例如，通过套圈中的轴向通道)。
在本公开的旋流器套圈组件中，燃料喷嘴可以在表面特征的后端的下游。即，燃料喷嘴的远侧的最后表面可以位于表面特征的后端的相同轴向位置或(例如，后方的)下游轴向位置。
本公开的任何表面特征和/或表面特征存在于其上的表面可以包括抗磨损涂层。可以在套圈板(例如，套圈板的后向面或前向面)和/或旋流器前向面上提供抗磨损涂层。抗磨损涂层可以提高套圈的寿命和/或提高套圈、旋流器和/或套圈旋流器组件的寿命。
与没有所述表面特征的旋流器相比，本公开的旋流器套圈组件可以通过在旋流器和/或套圈内提供表面特征来减少套圈气流与初级旋流器轮叶气流的相互作用。这可以减少旋流器文丘里管区域内的流动不稳定性。此外，表面特征可以限制或防止燃料空气混合物流入在初级旋流器前向面内直径和套圈板之间形成的低速区域，从而降低自燃和火焰保持的风险。
本公开的进一步方面由以下条项的主题提供。
一种旋流器套圈组件，包括：径向旋流器，所述径向旋流器包括：(a)具有初级空气通道的初级旋流器轮叶；和(b)具有次级空气通道的次级旋流器轮叶；燃料喷嘴，所述燃料喷嘴构造成将燃料输送到燃烧器；套圈，所述套圈连接到所述径向旋流器，所述套圈构造成使所述燃料喷嘴在所述径向旋流器中居中；和表面特征，所述表面特征具有后端和远端，所述表面特征位于所述初级旋流器轮叶上并且构造成远离位于所述初级旋流器轮叶上游的再循环区引导气流通过所述初级空气通道，其中，所述燃料喷嘴与所述表面特征的所述后端轴向对准或位于所述表面特征的所述后端的轴向下游。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，进一步包括所述表面特征上的抗磨损涂层。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其中，所述表面特征是从所述表面特征的所述后端到所述远端在后向方向上径向向内弯曲且在后向方向上轴向弯曲的斜坡。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，所述套圈包括多个吹扫空气通道，所述多个吹扫空气通道中的每一个构造成在所述后端和所述远端之间与所述表面特征相交。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，进一步包括具有文丘里管表面的唇部，所述唇部在所述初级空气通道和所述次级空气通道之间延伸，其中所述表面特征构造成引导所述气流通过所述初级空气通道朝向所述文丘里管表面。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其中所述表面特征是斜坡，所述斜坡从所述表面特征的所述后端到中间点在前向方向上径向向内弯曲且在所述前向方向上轴向弯曲，并且从所述中间点到所述远端在后向方向上径向向内弯曲且在所述后向方向上轴向弯曲。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，所述套圈包括多个吹扫空气通道，所述多个吹扫空气通道中的每一个构造成在所述后端和所述远端之间与所述表面特征相交。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其中所述表面特征是第一唇部，所述第一唇部在所述初级旋流器轮叶内延伸并且从所述表面特征的所述后端到所述表面特征的所述远端在后向方向上径向向内弯曲且在所述后向方向上轴向弯曲，并且其中所述初级旋流器轮叶包括斜坡表面。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，进一步包括具有文丘里管表面的第二唇部，所述第二唇部在所述初级旋流器轮叶和所述次级旋流器轮叶之间延伸，其中所述第一唇部将通过所述初级旋流器轮叶的所述气流分成沿所述初级旋流器轮叶的所述斜坡表面引导的第一气流和沿所述文丘里管表面引导的第二气流。
一种旋流器套圈组件，包括：径向旋流器，所述径向旋流器包括：(a)具有初级空气通道的初级旋流器轮叶；和(b)具有次级空气通道的次级旋流器轮叶；燃料喷嘴，所述燃料喷嘴构造成将燃料输送到燃烧器；套圈，所述套圈连接到所述径向旋流器，所述套圈构造成使所述燃料喷嘴在所述径向旋流器中居中；和表面特征，所述表面特征包括多个凹槽，所述表面特征位于所述径向旋流器或所述套圈上并且构造成远离位于所述初级旋流器轮叶上游的再循环区引导初级气流通过所述初级空气通道。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，进一步包括具有文丘里管表面的唇部，所述唇部在所述初级旋流器轮叶和所述次级旋流器轮叶之间延伸。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，其中所述多个凹槽在径向方向上定向。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，所述套圈具有后表面，所述表面特征位于所述后表面上。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，其中所述多个凹槽在切向方向上定向。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，所述初级旋流器轮叶具有第一壁和第二壁，所述初级空气通道在所述第一壁和所述第二壁之间延伸，其中所述表面特征位于所述第二壁的前表面上，所述表面特征进一步包括在所述第二壁的第一径向内表面和所述多个凹槽开始的第二径向内表面之间的环形间隙。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，所述初级旋流器轮叶具有第一壁和第二壁，所述初级空气通道在所述第一壁和所述第二壁之间延伸，其中所述表面特征位于所述第二壁的前表面上。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，进一步包括从所述第二壁延伸的唇部，其中所述唇部构造成将来自所述套圈的气流偏转远离所述初级气流。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，所述唇部从第二壁内直径径向向内延伸并且终止于套圈内直径的径向外侧。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，进一步包括多个吹扫空气通道，其中所述多个吹扫空气通道中的每个吹扫空气通道包括限定在所述套圈中的轴向部分和限定在所述唇部和所述燃料喷嘴的外表面之间的切向部分。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，进一步包括从所述初级旋流器轮叶延伸的唇部，其中所述唇部构造成将来自所述套圈的气流偏转远离所述初级气流。
根据任何在前条项所述的旋流器套圈组件，其特征在于，进一步包括多个吹扫空气通道，其中所述多个吹扫空气通道中的每个吹扫空气通道包括限定在所述套圈中的轴向部分和限定在所述唇部和所述燃料喷嘴的外表面之间的切向部分或径向部分。
尽管前述描述是针对优选实施例的，但应注意，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，并且可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下做出。此外，结合一个实施例描述的特征可以与其他实施例结合使用，即使上面没有明确说明。

Claims (10)

1.一种旋流器套圈组件，其特征在于，包括：
径向旋流器，所述径向旋流器包括：
(a)具有初级空气通道的初级旋流器轮叶；和
(b)具有次级空气通道的次级旋流器轮叶；
燃料喷嘴，所述燃料喷嘴构造成将燃料输送到燃烧器；
套圈，所述套圈连接到所述径向旋流器，所述套圈构造成使所述燃料喷嘴在所述径向旋流器中居中；和
表面特征，所述表面特征具有后端和远端，所述表面特征位于所述初级旋流器轮叶上并且构造成远离位于所述初级旋流器轮叶上游的再循环区引导气流通过所述初级空气通道，
其中，所述燃料喷嘴与所述表面特征的所述后端轴向对准或位于所述表面特征的所述后端的轴向下游。
2.根据权利要求1所述的旋流器套圈组件，其特征在于，其中所述表面特征是从所述表面特征的所述后端到所述远端在后向方向上径向向内弯曲且在所述后向方向上轴向弯曲的斜坡。
3.根据权利要求2所述的旋流器套圈组件，其特征在于，所述套圈包括多个吹扫空气通道，所述多个吹扫空气通道中的每一个构造成在所述后端和所述远端之间与所述表面特征相交。
4.根据权利要求2所述的旋流器套圈组件，其特征在于，进一步包括具有文丘里管表面的唇部，所述唇部在所述初级空气通道和所述次级空气通道之间延伸，其中所述表面特征构造成引导所述气流通过所述初级空气通道朝向所述文丘里管表面。
5.根据权利要求1所述的旋流器套圈组件，其特征在于，其中所述表面特征是斜坡，所述斜坡从所述表面特征的所述后端到中间点在前向方向上径向向内弯曲且在所述前向方向上轴向弯曲，并且从所述中间点到所述远端在后向方向上径向向内弯曲且在所述后向方向上轴向弯曲。
6.根据权利要求5所述的旋流器套圈组件，其特征在于，所述套圈包括多个吹扫空气通道，所述多个吹扫空气通道中的每一个构造成在所述后端和所述远端之间与所述表面特征相交。
7.根据权利要求1所述的旋流器套圈组件，其特征在于，其中所述表面特征是第一唇部，所述第一唇部在所述初级旋流器轮叶内延伸并且从所述表面特征的所述后端到所述表面特征的所述远端在后向方向上径向向内弯曲且在所述后向方向上轴向弯曲，并且其中所述初级旋流器轮叶包括斜坡表面。
8.根据权利要求7所述的旋流器套圈组件，其特征在于，进一步包括具有文丘里管表面的第二唇部，所述第二唇部在所述初级旋流器轮叶和所述次级旋流器轮叶之间延伸，其中所述第一唇部将通过所述初级旋流器轮叶的所述气流分成沿所述初级旋流器轮叶的所述斜坡表面引导的第一气流和沿所述文丘里管表面引导的第二气流。
9.一种旋流器套圈组件，其特征在于，包括：
径向旋流器，所述径向旋流器包括：
(a)具有初级空气通道的初级旋流器轮叶；和
(b)具有次级空气通道的次级旋流器轮叶；
燃料喷嘴，所述燃料喷嘴构造成将燃料输送到燃烧器；
套圈，所述套圈连接到所述径向旋流器，所述套圈构造成使所述燃料喷嘴在所述径向旋流器中居中；和
表面特征，所述表面特征包括多个凹槽，所述表面特征位于所述径向旋流器或所述套圈上并且构造成远离位于所述初级旋流器轮叶上游的再循环区引导初级气流通过所述初级空气通道。
10.根据权利要求9所述的旋流器套圈组件，其特征在于，进一步包括具有文丘里管表面的唇部，所述唇部在所述初级旋流器轮叶和所述次级旋流器轮叶之间延伸。
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