CN115854386A - 浮动初级轮叶旋流器 - Google Patents

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CN115854386A CN202111446773.9A CN202111446773A CN115854386A CN 115854386 A CN115854386 A CN 115854386A CN 202111446773 A CN202111446773 A CN 202111446773A CN 115854386 A CN115854386 A CN 115854386A
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普拉迪普·奈克
大卫·A·林德
沙伊·比尔马赫
兰加纳萨·纳拉西姆哈·希兰森
阿乔伊·帕特雷
萨克特·辛
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General Electric Co
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Abstract

一种旋流器组件，包括具有初级旋流器连接部分的初级旋流器，用于连接燃料喷嘴到初级旋流器的燃料喷嘴连接部分，和至少部分地在纵向方向上延伸的初级氧化剂流动通道，以及具有次级旋流器连接构件的次级旋流器，其中初级旋流器连接部分和次级旋流器连接构件接合以在纵向方向上连接初级旋流器和次级旋流器，并允许初级旋流器相对于次级旋流器的径向移动。

Description

浮动初级轮叶旋流器
技术领域
本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器的旋流器组件。
背景技术
已知一些传统的燃气涡轮发动机包括富燃燃烧器，该燃烧器通常使用与燃料喷嘴集成的旋流器，以将旋流的燃料-空气混合物输送到燃烧器。径向-径向旋流器是这样的旋流器的示例，并且包括初级径向旋流器与次级径向旋流器，它们相互连接使得初级旋流器和次级旋流器在轴向方向和径向方向上都基本上连接在一起。燃料喷嘴设置在初级旋流器内并且使由燃料喷嘴喷射的燃料与由燃料喷嘴尖端处的初级旋流器径向向内旋流的空气混合。设置在初级旋流器内的燃料喷嘴通常能够相对于初级旋流器径向移动，从而导致初级旋流空气相对于由燃料喷嘴喷射的燃料产生偏移。这种偏移会导致次级旋流器的文丘里管内的燃料分布不均匀。
附图说明
从各种示例性实施例的以下描述中，本公开的特征和优点将变得显而易见，如附图所示，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是根据本公开的一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是根据本公开的一方面的示例性燃烧区段的局部横截面侧视图。
图3是根据本公开的一方面的示例性旋流器组件的局部横截面侧视图。
图4是根据本公开的一方面的示例性旋流器组件在图3的细节150处截取的局部横截面图。
图5是根据本公开的一方面的示例性旋流器组件的局部横截面俯视图。
图6是根据本公开的又一方面的旋流器组件的示例性初级旋流器的透视图。
图7是根据本公开的一方面的旋流器组件的示例性次级旋流器的透视图。
图8是根据本公开的另一方面的示例性旋流器组件在图3的细节150处截取的局部横截面图。
图9是根据本公开的又一方面的示例性旋流器组件在图3的细节150处截取的局部横截面图。
图10是根据本公开的又一方面的示例性旋流器组件在图3的细节150处截取的局部横截面图。
图11是根据本公开的又一方面的示例性旋流器组件在图3的细节150处截取的局部横截面图。
具体实施方式
通过考虑以下详细描述、附图和权利要求，本公开的特征、优点和实施例被阐明或显而易见。此外，应当理解，以下详细描述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。
下面详细讨论各种实施例。虽然讨论了特定实施例，但这仅用于说明目的。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配置。
如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开，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”是指相对于流体通道中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流出的方向，“下游”是指流体流向其的方向。
在包括径向-径向旋流器的富燃燃烧器中，旋流器组件具有连接在一起的初级旋流器和次级旋流器。燃料喷嘴与护套板连接，护套板又与初级旋流器连接。初级旋流器通常将旋流径向向内引入燃料喷嘴的尖端处的文丘里管的上游的初级混合区中。来自燃料喷嘴的燃料被喷射到初级混合区的旋流初级空气流中。在这个传统系统中，燃料喷嘴之间可能会相对于旋流器的初级轮叶发生径向偏移，文丘里管引入速度分布的不均匀性，这可能导致燃料分布的不均匀性。燃料分布的不均匀性会导致初级燃烧区出现高温，从而导致更高的NOx排放。此外，在使用从燃料喷嘴喷射的水来减少NOx排放的燃气涡轮中，偏移会导致水分布不均匀，从而导致一侧火焰高度熄灭，从而导致更高的CO排放和燃烧效率的降低。
本公开旨在通过限制燃料喷嘴相对于初级旋流器的径向移动来解决上述问题，而且还允许旋流器/燃料喷嘴装置的组成部分之间的径向移动。因此，本公开提供了一种旋流器组件，其中浮动初级旋流器与次级旋流器接合以允许初级旋流器和次级旋流器之间的径向移动，同时保持它们之间的轴向连接。此外，初级旋流器和燃料喷嘴被定位成使得当燃料喷嘴径向移动时，初级旋流器也随着燃料喷嘴径向移动。因此，与燃料喷嘴一起浮动的初级旋流器保持由燃料喷嘴喷射的燃料和来自初级旋流器的初级空气流之间的径向关系。此外，径向旋流器布置有流动通道，该流动通道不仅在燃料喷嘴尖端径向向内引导初级旋流空气流，还在下游方向上朝向文丘里管以一定角度径向向内引导初级空气流，该文丘里管包含在次级旋流器中。因此，本公开的旋流器组件可在文丘里管内提供更均匀的燃料分布，从而减少NOx和CO排放。
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，本文中称为“发动机10”，其可并入本公开的各种实施例。尽管下面参考管道涡轮风扇发动机进一步描述，但本公开也适用于一般涡轮机械，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，包括船舶和工业涡轮发动机和辅助动力单元。此外，本公开不限于诸如图1所示的管道风扇型涡轮发动机，而可以在无管道风扇(UDF)型涡轮发动机中实施。如图1所示，发动机10具有轴向中心轴12，其从上游端98向下游端99延伸穿过其中，以供参考。通常，发动机10可包括风扇组件14和设置在风扇组件14的下游的核心发动机16。
核心发动机16通常可以包括外壳18，外壳18限定了环形入口20。外壳18以串联流动关系包围或至少部分地形成具有增压器或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24的压缩机区段，燃烧区段26，包括高压(HP)涡轮28、低压(LP)涡轮30的涡轮区段和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到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，虽然未示出，但发动机10还可包括中压(IP)压缩机和能够与中压轴一起旋转的涡轮。
如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，这些风扇叶片联接到风扇轴38并从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇外壳或机舱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可以相对于核心发动机16由多个周向间隔开的出口导向轮叶或支柱46支撑。此外，机舱44的至少一部分可以在核心发动机16的外部延伸以在其间限定旁通气流通道48。
图2描绘了根据本公开的示例性燃烧区段26。在图2中，燃烧区段26包括旋流器组件50、燃料喷嘴组件52、圆顶组件54、燃烧衬套56和整流罩57。燃烧衬套56包括环形外衬套58和内衬套60，在其间形成燃烧室62。压力气室66形成在整流罩57内。外流动通道68形成在外壳64和环形外衬套58之间，内流动通道69形成在内壳65和环形内衬套60之间。回来参考图1，在操作中，空气73在机舱入口76处进入机舱44，并且空气73的一部分进入压缩机区段(22/24)，作为压缩机入口空气流80，在那里它被压缩。另一部分空气73进入旁通气流通道48，从而提供旁通气流78。在图2中，来自压缩机区段(22/24)的压缩空气82经由扩散器(未示出)进入燃烧区段26。一部分压缩空气82(a)进入整流罩57，到达压力气室66，而另一部分压缩空气82(b)通过外流动通道68和内流动通道69。如将要在下方描述的，压力气室66中的压缩空气82(a)通过旋流器组件50，与由燃料喷嘴组件52喷射的燃料混合并被点燃以产生燃烧产物气体86。
图3描绘了旋流器组件50的局部横截面图。旋流器组件50通常限定沿旋流器组件中心线100的纵向方向(L)，从旋流器组件中心线100向外延伸的径向方向(R)，以及围绕旋流器组件中心线100的周向方向(C)。旋流器组件50包括初级旋流器102和次级旋流器104。燃料喷嘴106设置在初级旋流器102内，并且喇叭口108连接到次级旋流器104。以允许初级旋流器102和设置在其中的燃料喷嘴106在径向方向上偏移，同时保持初级旋流器102和次级旋流器104之间在纵向方向上的紧密配合的方式，次级旋流器104适当地连接到圆顶组件54并且初级旋流器102连接到次级旋流器104。
初级旋流器102被视为包括初级旋流部分110，该初级旋流部分110限定其内具有多个初级旋流轮叶114的初级旋流通道112。初级旋流轮叶114将径向旋流引入通过初级旋流通道112的空气。燃料喷嘴连接部分116被布置在初级旋流部分110的径向内侧，并且被配置为与燃料喷嘴106连接。初级旋流器连接部分118被布置在初级旋流部分110的下游侧120并且具有穿过其中的初级旋流器流动开口122。初级旋流器连接部分118被配置为以允许初级旋流器102和连接到其的燃料喷嘴106在初级旋流器102和次级旋流器104之间具有径向移动(例如，在径向方向上移位或移动)，但保持初级旋流器102和次级旋流器104之间在纵向方向上的紧密配合的方式与次级旋流器104连接。下面将更详细地讨论初级旋流器连接部分118的构造。初级旋流器流动开口122允许燃料-空气混合物经过初级旋流器102到次级旋流器104的文丘里管124。燃料喷嘴连接部分116和初级旋流器连接部分118在它们之间限定初级氧化剂流动通道126，其与初级旋流通道112流体连通。初级氧化剂流动通道126可以至少部分地在纵向方向(L)上延伸。例如，将在下文描述，初级氧化剂流动通道126可具有在下游方向上纵向地引导空气流的出口，或者可具有以一定角度径向向内引导空气流以向下游且向内引导空气的出口。来自初级旋流通道112的旋流初级空气130流经初级氧化剂流动通道126，使得旋流初级空气130与由燃料喷嘴106喷射的燃料128混合。初级氧化剂流动通道126的各种构造将在下文中描述。
仍然参照图3，次级旋流器104包括次级旋流部分132，在其内限定具有多个次级旋流轮叶136的次级旋流通道134。次级旋流器104还包括在次级旋流部分132的下游在纵向方向上延伸的次级环形轴向壁138，以及布置在次级旋流部分132和次级环形轴向壁138的径向内侧的文丘里管124。次级氧化剂流动通道140限定在文丘里管124和次级旋流部分132、次级环形轴向壁138之间。次级氧化剂流动通道140提供由次级旋流部分132的次级旋流轮叶136旋流的空气流146，使其流到文丘里管124的外部并流入喇叭口108，在那里它与从文丘里管124流入喇叭口108的燃料-空气混合物混合。次级旋流器104还包括布置在次级旋流器104的上游侧144的次级旋流器连接构件142。初级旋流器102和次级旋流器104之间的连接将在下文更详细地描述。
图4是在图3的细节150处截取的局部横截面图。在图4中，初级旋流部分110被视为包括第一初级旋流部分径向壁152、在第一初级旋流部分径向壁152下游的第二初级旋流部分径向壁154，以及连接第一初级旋流部分径向壁152和第二初级旋流部分径向壁154的多个初级旋流轮叶114。第一初级旋流部分径向壁152和第二初级旋流部分径向壁154围绕旋流器组件中心线100周向延伸。多个初级旋流轮叶114围绕旋流器组件中心线100(图3)周向间隔开并布置为将旋流引入流过初级旋流通道112的空气。
燃料喷嘴连接部分116包括在燃料喷嘴开口158到第一初级旋流部分径向壁152之间径向延伸的环形燃料喷嘴壁156，并且包括相对于第一初级旋流部分径向壁152向下游延伸的燃料喷嘴壁径向内侧部分160。初级氧化剂流动通道126的初级氧化剂流动通道上游表面162由燃料喷嘴壁径向内侧部分160的径向外表面164限定。
初级旋流器连接部分118具有初级旋流器连接部分径向壁166，其具有穿过其中的初级旋流器连接部分径向壁开口177，其至少部分地限定了初级旋流器流动开口122。如图4所示，穿过初级旋流器连接部分径向壁166的初级旋流器连接部分径向壁开口177可具有锥形表面178，该锥形表面具有相对于旋流器组件中心线100在下游方向上径向向外延伸的锥形轮廓。相对于旋流器组件中心线100，锥形表面178的角度180可以在例如三十度到七十度的范围内。初级旋流器连接部分径向壁166还包括初级旋流器连接部分连接壁168，该初级旋流器连接部分连接壁168连接初级旋流器连接部分径向壁166的径向内侧部分170和第二初级旋流部分径向壁154，以在第二初级旋流部分径向壁154的下游表面173和初级旋流器连接部分径向壁166的上游表面175之间限定初级旋流器连接部分间隙172。初级旋流器连接部分连接壁168的径向内表面174限定初级氧化剂流动通道126的初级氧化剂流动通道下游表面176。
次级旋流部分132包括在次级旋流部分132的上游侧的第一次级旋流部分径向壁182，以及在次级旋流部分132的下游侧的第二次级旋流部分径向壁184。多个次级旋流器轮叶136在第一次级旋流部分径向壁182和第二次级旋流部分径向壁184之间延伸并连接。类似于初级旋流轮叶114，次级旋流器轮叶136围绕旋流器组件中心线100周向间隔开并且布置为将旋流引入流过次级旋流通道134的空气。
现在参照图5至图7描述初级旋流器102和次级旋流器104之间的示例性连接。图5是类似于图3的旋流器组件50的局部横截面图，但旋流器组件50围绕旋流器组件中心线100旋转90度。图6是初级旋流器102的下游侧的透视图，图7是次级旋流器104的上游侧的透视图。在图5和图6中，初级旋流器连接部分118被示出为构造初级旋流器连接部分径向壁166，其基本为围绕旋流器组件中心线100周向延伸的环形壁，其中初级旋流器连接部分间隙172设置在初级旋流器连接部分径向壁166和第二初级旋流部分径向壁154之间。当然，初级旋流器连接部分径向壁166不需要围绕旋流器组件中心线100延伸完整的三百六十度，而可以实施其他布置，只要初级旋流器连接部分径向壁166的至少一部分与次级旋流器连接构件142接合。
参考图5和图7，如上所述，次级旋流器连接构件142设置在次级旋流器104的上游侧144。如图7所示的一方面，次级旋流器连接构件142被示出为包括多个支座192和连接到多个支座192的保持构件194。保持部件194被构造成安装在初级旋流器连接部分118内的初级旋流器连接部分间隙172内。支座192的高度196可以略大于初级旋流器连接部分径向壁166的厚度198，以便将初级旋流器连接部分径向壁166的下游表面188与第一次级旋流部分径向壁182的上游表面190接合，以在下游表面188和上游表面190之间提供紧密配合，但仍足够松以允许初级旋流器102相对于次级旋流器104径向偏移。此外，从旋流器组件中心线100到初级旋流器连接部分径向壁166的径向外表面202的距离206以及从旋流器组件中心线100到支座192的内表面200的距离208，可被配置成在内表面200和径向外表面202之间形成间隙204，以允许初级旋流器102相对于次级旋流器104径向移动。间隙204的尺寸可以设置为使得支座192的内表面200充当径向止动件，从而限制初级旋流器102相对于次级旋流器104的径向偏移量。
参考图4和图8描述初级氧化剂流动通道126的各种布置。再次参考图4，可见初级氧化剂流动通道126包括入口端210和出口端212。可见初级氧化剂流动通道126的入口端210朝向旋流器组件中心线100径向向内延伸，并且初级氧化剂流动通道126的出口端212在纵向方向上向下游延伸，并且相对于径向方向(R)和旋流器组件中心线100径向向内成角度216。在一些方面，角度216的范围可从五十度到一百五十度。在角度216为九十度的情况下，初级氧化剂流动通道126的出口端212在纵向方向上(例如，平行于旋流器组件中心线100)向下游延伸。如图4所示，燃料喷嘴106的燃料喷嘴尖端240在初级旋流通道112的纵向方向沿下游对齐，并且初级氧化剂流动通道126的出口端212与燃料喷嘴尖端240大致对齐。这种布置使来自初级旋流通道112的初级旋流空气流设置为更靠近燃料喷嘴尖端240，燃料128在燃料喷嘴尖端240处被喷射。此外，由于燃料喷嘴106与初级旋流器102一起移动，可以在初级旋流器102内获得更均匀的旋流燃料-空气混合物。因此，可以减少导致燃料分布不均匀的文丘里管内速度分布的不均匀性。此外，还可以减少或消除初级燃烧区中可能导致更高NOx排放的高温区。此外，如果水从燃料喷嘴喷射以减少NOx，导致一侧火焰高度熄灭从而导致更高的CO排放和更少的燃烧效率的水分布的不均匀性将降低。
在图4所示的一方面，初级氧化剂流动通道上游表面162可形成为具有凹的弯曲轮廓，而初级氧化剂流动通道下游表面176可形成为具有凸的弯曲轮廓。可替代地，初级氧化剂流动通道下游表面176的锥形表面218可形成为锥形表面，并且初级氧化剂流动通道上游表面162的锥形表面220可形成为锥形表面。在一方面，初级氧化剂流动通道126的高度214可以在初级氧化剂流动通道126的整个长度上具有恒定的高度。在另一方面，初级氧化剂流动通道上游表面162和初级氧化剂流动通道下游表面176可相对于彼此具有恒定区域。可替代地，初级氧化剂流动通道上游表面162和初级氧化剂流动通道下游表面176可以彼此具有发散区域，或者可以彼此具有收敛区域。
图8描绘了根据本公开的另一方面的初级氧化剂流动通道的布置。在图8的布置中，可见燃料喷嘴壁径向内侧部分160的下游端222在上游方向上被截断，以限定相对于旋流器组件中心线100(图5)径向向外延伸的截断的下游端表面224。此外，虽然图4的布置可以描绘锥形表面178和锥形表面218形成顶点226，如图8所示，但是顶点226可以被截断，使得初级旋流器连接部分118的径向内侧表面228形成水平表面，该表面相对于旋流器组件中心线100在纵向方向上延伸。
初级旋流器102的附加特征现在将参考图9和图10进行描述。在图9中，可见初级旋流器连接部分118包括多个初级吹扫孔口230。初级吹扫孔口230可以从初级旋流器连接部分间隙172延伸穿过锥形表面178，并且可以与锥形表面178相切地延伸。也就是说，初级吹扫孔口230可以布置为提供来自初级旋流器连接部分间隙172的空气流，该空气流围绕锥形表面178周向流动，与锥形表面178相切。图10描绘了根据本公开的另一方面的初级吹扫孔口238的布置。在图10中，初级旋流器连接部分径向壁166包括锥形表面178中的环形凹部232，其部分地在锥形表面178和初级旋流器连接部分径向壁166的径向外端236之间延伸。初级吹扫孔口238可延伸通过初级旋流器连接部分径向壁166至环形凹部232，以便提供从初级旋流器连接部分间隙172到环形凹部232的吹扫空气流。类似于图9的初级吹扫孔口230，初级吹扫孔口238可以切向地布置成围绕环形凹部232的圆周提供吹扫空气的切向流。可以基于初级吹扫孔口238的尺寸设置环形凹部232的深度234并且从环形凹部232提供空气流的所需量。
图11描绘了根据本公开的旋流器组件50的另一方面。在图11中，初级旋流器102可对应于上述任一方面，并且主要区别在于次级旋流器104的布置。在图11中，可见次级旋流器104包括连接到次级旋流器104的上游表面190的中间旋流器242。可见中间旋流器242可以包括中间旋流器径向壁244，其是围绕旋流器组件中心线100(图5)周向延伸的环形壁，并包括穿过其中的中间旋流器径向壁开口250，使得中间旋流器242与文丘里管124流体连通。可以类似于初级旋流轮叶114的多个中间旋流轮叶246设置在中间旋流器径向壁244和第一次级旋流部分径向壁182之间，形成穿过其中的中间旋流器流动通道252。中间旋流轮叶246将旋流引入穿过中间旋流器流动通道252的空气流，从而在文丘里管124的上游端处的中间旋流器径向壁开口250内沿周向提供旋流的空气流。中间旋流轮叶246的旋流方向可以与初级旋流轮叶114的旋流方向相同。虽然图11中未示出，但是次级旋流器连接构件142设置在中间旋流器径向壁244的中间旋流器径向壁上游表面248处。在图11的方面的次级旋流器连接构件142可以与以上关于图3和图4描述的方面相同。
在图11的方面包括中间旋流器242，以使燃料与来自初级氧化剂流动通道126的初级旋流空气流254和来自中间旋流器242的中间旋流空气流256更好地混合的情况下，当燃料喷嘴106安装在初级旋流器102中时，燃料喷嘴106可以进一步向下游偏移。例如，燃料喷嘴106可以进一步向下游偏移，使得燃料喷嘴尖端240与中间旋流器径向壁上游表面248大致对齐。
虽然前面的描述大体上涉及燃气涡轮发动机，但可以容易地理解，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、船舶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。
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
一种用于燃气涡轮发动机的旋流器组件，所述旋流器组件包括：初级旋流器，所述初级旋流器包括：(a)初级旋流部分，所述初级旋流部分限定初级旋流通道，所述初级旋流通道内具有多个初级旋流轮叶，(b)燃料喷嘴连接部分，所述燃料喷嘴连接部分布置在所述初级旋流部分的径向内侧并且具有穿过其中的燃料喷嘴开口，所述燃料喷嘴开口构造成与燃料喷嘴接合，以及(c)初级旋流器连接部分，所述初级旋流器连接部分布置在初级旋流部分的下游侧并且具有穿过其中的初级旋流器流动开口，所述燃料喷嘴连接部分和所述初级旋流器连接部分在其间限定初级氧化剂流动通道，所述初级氧化剂流动通道与所述初级旋流通道流体连通，所述初级氧化剂流动通道至少部分地在纵向方向上延伸；和次级旋流器，所述次级旋流器包括(a)文丘里管，和(b)次级旋流器连接构件，所述次级旋流器连接构件布置在所述次级旋流器的上游侧，其中所述初级旋流器连接部分和所述次级旋流器连接构件接合，以在纵向方向上接合所述初级旋流器和所述次级旋流器，并且允许所述初级旋流器相对于所述次级旋流器的径向移动。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述旋流器组件限定穿过其中的旋流器组件中心线、沿所述旋流器组件中心线的纵向方向、从所述旋流器组件中心线向外延伸的径向方向和围绕所述旋流器组件中心线的周向方向，并且所述次级旋流器进一步包括(c)次级旋流部分，所述次级旋流部分限定次级旋流通道，所述次级旋流通道内具有多个次级旋流轮叶，以及(d)次级环形轴向壁，所述次级环形轴向壁在所述次级旋流部分的下游在所述纵向方向上延伸，所述文丘里管布置在所述次级旋流部分和所述次级环形轴向壁的径向内侧，次级氧化剂流动通道限定在所述文丘里管、所述次级旋流部分和所述次级环形轴向壁之间。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中，初级氧化剂流动通道在初级氧化剂流动通道的入口端处径向向内延伸，并且在所述初级氧化剂流动通道的出口端处在所述纵向方向上向下游延伸。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级氧化剂流动通道在所述初级氧化剂流动通道的入口端处径向向内延伸，并且在所述初级氧化剂流动通道的出口端处在所述纵向方向上相对于所述径向方向以一定角度径向向内延伸。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述角度在所述径向方向和所述纵向方向之间具有从五十度到一百五十度的范围。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级旋流器连接部分的所述初级旋流器流动开口与所述次级旋流器的所述文丘里管流体连通。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述燃料喷嘴连接部分构造成与所述燃料喷嘴连接，使得所述燃料喷嘴的尖端布置在所述初级旋流部分的所述初级旋流通道的下游。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级旋流部分包括：(i)第一初级旋流部分径向壁，(ii)第二初级旋流部分径向壁，所述第二初级旋流部分径向壁在所述第一初级旋流部分径向壁的下游，和(iii)所述初级旋流轮叶，所述初级旋流轮叶连接所述第一初级旋流部分径向壁和所述第二初级旋流部分径向壁，所述燃料喷嘴连接部分包括环形燃料喷嘴壁，所述环形燃料喷嘴壁在所述燃料喷嘴开口到所述第一初级旋流部分径向壁之间径向延伸，并且包括燃料喷嘴壁径向内侧部分，所述燃料喷嘴壁径向内侧部分相对于所述第一初级旋流部分径向壁向下游延伸，所述初级氧化剂流动通道的初级氧化剂流动通道上游表面由所述燃料喷嘴壁径向内侧部分的径向外表面限定，并且所述初级旋流器连接部分包括初级旋流器连接部分径向壁，所述初级旋流器连接部分径向壁具有穿过其中的所述初级旋流器流动开口，并且包括连接壁，所述连接壁连接所述初级旋流器连接部分径向壁的径向内侧部分和所述第二初级旋流部分径向壁，以便限定所述第二初级旋流部分径向壁和所述初级旋流器连接部分径向壁之间的初级旋流器连接部分间隙，所述连接壁的径向内表面限定所述初级氧化剂流动通道的初级氧化剂流动通道下游表面。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述次级旋流部分包括次级旋流器的上游侧的第一次级旋流部分径向壁，所述次级旋流器连接构件布置在所述第一次级旋流部分径向壁的上游表面上并构造成接合所述初级旋流器连接部分径向壁，以便将所述初级旋流器连接部分径向壁的下游表面与所述第一次级旋流部分径向壁的上游表面接合。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级氧化剂流动通道在所述初级氧化剂流动通道上游表面和所述初级氧化剂流动通道下游表面之间具有恒定的高度。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级氧化剂流动通道上游表面和所述初级氧化剂流动通道下游表面相对于彼此具有恒定的区域。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级氧化剂流动通道上游表面和所述初级氧化剂流动通道下游表面相对于彼此具有发散区域，或者相对于彼此具有收敛区域。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述燃料喷嘴壁径向内侧部分的下游端包括相对于所述旋流器组件中心线径向向外延伸的截断的下游端表面，并且所述初级旋流器连接部分的连接壁具有相对于所述旋流器组件中心线在所述纵向方向上延伸的内表面。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级旋流器连接部分间隙限定在所述初级旋流器连接部分径向壁的上游表面和所述第二初级旋流部分径向壁的下游表面之间，并且所述次级旋流器连接构件包括设置在所述初级旋流器连接部分间隙中的多个保持构件。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级氧化剂流动通道上游表面具有凹的弯曲轮廓，并且所述初级氧化剂流动通道下游表面具有凸的弯曲轮廓。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级氧化剂流动通道上游表面在所述初级氧化剂流动通道的出口端处具有锥形轮廓，并且所述初级氧化剂流动通道下游表面在所述初级氧化剂流动通道的出口端处具有锥形轮廓。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级旋流器连接部分径向壁包括穿过其中的初级旋流器连接部分径向壁开口，所述初级旋流器连接部分径向壁开口部分地限定所述初级旋流器流动开口，所述初级旋流器连接部分径向壁开口限定在下游方向上相对于所述旋流器组件中心线径向向外延伸的锥形表面。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级旋流器连接部分径向壁包括所述锥形表面和所述初级旋流器连接部分径向壁的径向外端之间部分地延伸的环形凹部，并且所述初级旋流器连接部分包括延伸穿过所述初级旋流器连接部分径向壁到所述环形凹部的多个初级吹扫孔口。
根据任何在前条项的旋流器组件，其中所述初级旋流器连接部分包括从所述初级旋流器连接部分间隙延伸穿过所述初级旋流器连接部分径向壁开口的所述锥形表面的多个初级吹扫孔口，并且所述多个初级吹扫孔口布置成围绕所述初级旋流器连接部分径向壁的所述锥形表面的圆周提供氧化剂的切向流。
根据其中所述次级旋流器还包括设置在所述次级旋流部分的上游表面上的中间旋流器，所述中间旋流器与所述文丘里管流体连通，并且所述次级旋流器连接构件布置在所述中间旋流器的上游表面上，并且所述初级旋流器至少部分地在纵向方向上提供来自所述初级氧化剂流动通道的氧化剂的初级流，并且所述中间旋流器在所述径向方向上径向向内提供氧化剂流。
尽管前述描述针对本公开的一些示例性实施例，但是其他变型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，结合本公开的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)

1.一种用于燃气涡轮发动机的旋流器组件，其特征在于，所述旋流器组件包括：
初级旋流器，所述初级旋流器包括：(a)初级旋流部分，所述初级旋流部分限定初级旋流通道，所述初级旋流通道内具有多个初级旋流轮叶，(b)燃料喷嘴连接部分，所述燃料喷嘴连接部分布置在所述初级旋流部分的径向内侧并且具有穿过其中的燃料喷嘴开口，所述燃料喷嘴开口构造成与燃料喷嘴接合，以及(c)初级旋流器连接部分，所述初级旋流器连接部分布置在所述初级旋流部分的下游侧并且具有穿过其中的初级旋流器流动开口，所述燃料喷嘴连接部分和所述初级旋流器连接部分在其间限定初级氧化剂流动通道，所述初级氧化剂流动通道与所述初级旋流通道流体连通，所述初级氧化剂流动通道至少部分地在纵向方向上延伸；和
次级旋流器，所述次级旋流器包括(a)文丘里管和(b)次级旋流器连接构件，所述次级旋流器连接构件布置在所述次级旋流器的上游侧，
其中所述初级旋流器连接部分和所述次级旋流器连接构件接合，以在所述纵向方向上接合所述初级旋流器和所述次级旋流器，并且允许所述初级旋流器相对于所述次级旋流器的径向移动。
2.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述旋流器组件限定穿过其中的旋流器组件中心线、沿所述旋流器组件中心线的所述纵向方向、从所述旋流器组件中心线向外延伸的径向方向和围绕所述旋流器组件中心线的周向方向，并且
所述次级旋流器进一步包括(c)次级旋流部分，所述次级旋流部分限定次级旋流通道，所述次级旋流通道内具有多个次级旋流轮叶，以及(d)次级环形轴向壁，所述次级环形轴向壁在所述次级旋流部分的下游在所述纵向方向上延伸，所述文丘里管布置在所述次级旋流部分和所述次级环形轴向壁的径向内侧，次级氧化剂流动通道限定在所述文丘里管、所述次级旋流部分和所述次级环形轴向壁之间。
3.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述初级氧化剂流动通道在所述初级氧化剂流动通道的入口端处径向向内延伸，并且在所述初级氧化剂流动通道的出口端处在所述纵向方向上向下游延伸。
4.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述初级氧化剂流动通道在所述初级氧化剂流动通道的入口端处径向向内延伸，并且在所述初级氧化剂流动通道的出口端处在所述纵向方向上相对于所述径向方向以一定角度径向向内延伸。
5.根据权利要求4所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述角度在所述径向方向和所述纵向方向之间具有从五十度到一百五十度的范围。
6.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述初级旋流器连接部分的所述初级旋流器流动开口与所述次级旋流器的所述文丘里管流体连通。
7.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述燃料喷嘴连接部分构造成与所述燃料喷嘴连接，使得所述燃料喷嘴的尖端布置在所述初级旋流部分的所述初级旋流通道的下游。
8.根据权利要求2所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述初级旋流部分包括：(i)第一初级旋流部分径向壁，(ii)第二初级旋流部分径向壁，所述第二初级旋流部分径向壁在所述第一初级旋流部分径向壁的下游，和(iii)所述初级旋流轮叶，所述初级旋流轮叶连接所述第一初级旋流部分径向壁和所述第二初级旋流部分径向壁，
所述燃料喷嘴连接部分包括环形燃料喷嘴壁，所述环形燃料喷嘴壁在所述燃料喷嘴开口到所述第一初级旋流部分径向壁之间径向延伸，并且包括燃料喷嘴壁径向内侧部分，所述燃料喷嘴壁径向内侧部分相对于所述第一初级旋流部分径向壁向下游延伸，所述初级氧化剂流动通道的初级氧化剂流动通道上游表面由所述燃料喷嘴壁径向内侧部分的径向外表面限定，并且
所述初级旋流器连接部分包括初级旋流器连接部分径向壁，所述初级旋流器连接部分径向壁具有穿过其中的所述初级旋流器流动开口并且包括连接壁，所述连接壁连接所述初级旋流器连接部分径向壁的径向内侧部分和所述第二初级旋流部分径向壁，以便限定所述第二初级旋流部分径向壁和所述初级旋流器连接部分径向壁之间的初级旋流器连接部分间隙，所述连接壁的径向内表面限定所述初级氧化剂流动通道的初级氧化剂流动通道下游表面。
9.根据权利要求8所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述次级旋流部分包括所述次级旋流器的上游侧的第一次级旋流部分径向壁，所述次级旋流器连接构件布置在所述第一次级旋流部分径向壁的上游表面上并构造成接合所述初级旋流器连接部分径向壁，以便将所述初级旋流器连接部分径向壁的下游表面与所述第一次级旋流部分径向壁的所述上游表面接合。
10.根据权利要求8所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述初级氧化剂流动通道在所述初级氧化剂流动通道上游表面和所述初级氧化剂流动通道下游表面之间具有恒定的高度。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11920792B1 (en) * 2023-03-13 2024-03-05 Rtx Corporation Cooling turbine engine fuel-air mixer with steam
US12072100B1 (en) * 2023-11-07 2024-08-27 General Electric Company Combustor for a gas turbine engine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4070826A (en) * 1975-12-24 1978-01-31 General Electric Company Low pressure fuel injection system
US5197290A (en) * 1990-03-26 1993-03-30 Fuel Systems Textron Inc. Variable area combustor air swirler
US5117637A (en) * 1990-08-02 1992-06-02 General Electric Company Combustor dome assembly
US5117624A (en) * 1990-09-17 1992-06-02 General Electric Company Fuel injector nozzle support
KR100254274B1 (ko) * 1997-12-26 2000-05-01 유무성 가스터빈의 연소기
US6571559B1 (en) * 1998-04-03 2003-06-03 General Electric Company Anti-carboning fuel-air mixer for a gas turbine engine combustor
FR2827367B1 (fr) * 2001-07-16 2003-10-17 Snecma Moteurs Systeme d'injection aeromecanique a vrille primaire anti-retour
US7334410B2 (en) * 2004-04-07 2008-02-26 United Technologies Corporation Swirler
US7131273B2 (en) * 2004-12-17 2006-11-07 General Electric Company Gas turbine engine carburetor with flat retainer connecting primary and secondary swirlers
US8099960B2 (en) * 2006-11-17 2012-01-24 General Electric Company Triple counter rotating swirler and method of use
JP5772245B2 (ja) * 2011-06-03 2015-09-02 川崎重工業株式会社 燃料噴射装置

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