CN116293810A - 燃料喷嘴和旋流器 - Google Patents

Abstract

发动机可以利用燃烧器来燃烧燃料，以驱动发动机。燃料喷嘴组件可以将燃料供应到燃烧器，用于燃料的燃烧或点火。燃料喷嘴组件可以包括旋流器和燃料喷嘴，以供应燃料和空气的混合物，用于燃烧。增加的效率和排放需求需要使用替代燃料，该替代燃料与传统燃料相比，以更高的温度且更快的燃烧速度燃烧，需要改进的燃料引入，而不出现火焰保持或回火。

Description

燃料喷嘴和旋流器

技术领域

本主题大体上涉及用于涡轮发动机的燃烧器，该燃烧器具有燃料喷嘴和旋流器中的一个或两个。

背景技术

发动机，诸如包括涡轮的涡轮发动机，通过发动机的燃烧器内的可燃燃料的燃烧被驱动。发动机利用燃料喷嘴将可燃燃料喷射到燃烧器中。旋流器提供燃料与空气混合，以便实现有效燃烧。

附图说明

在参考附图的说明书中，针对本领域普通技术人员，阐述了本公开的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，其中：

图1是根据本公开的示例性实施例的发动机的示意性横截面视图。

图2是根据本公开的示例性实施例的用于图1的发动机的燃烧器的示意性横截面视图。

图3是根据本公开的示例性实施例的包括具有分离器的旋流器和燃料喷嘴的燃料喷嘴组件的横截面视图。

图4是根据本公开的示例性实施例的包括不具有分离器的旋流器并且显示了燃料喷嘴的一部分的替代燃料喷嘴组件的横截面视图。

图5是根据本公开的示例性实施例的包括具有分离器的旋流器的另一替代燃料喷嘴组件的横截面视图。

图6是根据本公开的示例性实施例的包括旋流器的又一替代燃料喷嘴组件的横截面视图，该旋流器具有延伸到扩口锥部中的分离器。

图7是根据本公开的示例性实施例的包括旋流器的又一替代燃料喷嘴组件的横截面视图，该旋流器具有限定次级通道的分离器。

图8是根据本公开的示例性实施例的包括突起的又一替代燃料喷嘴组件的横截面视图。

图9是根据本公开的示例性实施例的除了具有分离器的旋流器之外还包括燃料喷嘴唇部的又一替代燃料喷嘴组件的横截面视图。

具体实施方式

本文公开的方面针对位于发动机部件内的燃料喷嘴和旋流器结构，并且更具体地，针对被构造成与升高的燃烧发动机温度一起使用的燃料喷嘴结构。这种燃料可以消除碳排放，但是由于较高的火焰速度和燃烧温度，会产生与火焰保持或回火(flashback)相关的挑战。现行燃烧器在使用这种燃料时包括耐用性风险。为了例释的目的，将关于用于具有燃烧器的飞行器的涡轮发动机来描述本公开。然而，将理解的是，本文公开的方面不限于此。

现在将详细参考燃料喷嘴和旋流器架构，特别是与发动机一起使用的燃料喷嘴和旋流器架构，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标号已用于指代本公开的相似或类似部分。

本文使用“示例性”一词来意指“用作示例、实例或例释”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。

术语“前”和“后”是指涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，关于涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，并且后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

如本文所用，术语“上游”是指与流体流动方向相反的方向，而术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前向”或“前”表示在某物的前面，“后向”或“后”表示某物的后面。例如，当用于流体流动时，前向/前可以表示上游，后向/后可以表示下游。

术语“流体”可以是气体或液体。术语“流体连通”意指流体能够在指定区域之间建立连接。

术语“前”和“后”是指涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，关于涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，并且后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

术语“火焰保持”涉及燃料的连续燃烧的状况，使得沿着或靠近部件，并且通常沿着或靠近如本文所述的燃料喷嘴组件的一部分，维持火焰，并且“回火”涉及燃烧火焰在上游方向上的倒退。

此外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指远离共同中心的方向。例如，在涡轮发动机的整体上下文中，径向是指沿着在发动机的中心纵向轴线和发动机外周之间延伸的射线的方向。

所有方向引用(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、前面、背面、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前、后等)仅用于标识目的，以帮助读者理解本公开，并且不造成限制，特别是关于本文描述的公开的方面的位置、方位或使用的限制。连接引用(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间结构元件以及元件之间的相对移动，除非另有指示。因此，连接引用不一定意味着两个元件直接连接并且相对于彼此固定。示例性附图仅用于例释的目的，并且在所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。

单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确指示。此外，如本文所用，术语“组”或“一组”元件可以是任意数量的元件，包括仅一个。

如本文中在整个说明书和权利要求书中所使用的近似语言被应用于修饰可以允许变化而不导致其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似”、“大体上”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指代在单个值、值的范围和/或限定值的范围的端点的1％、2％、4％、5％、10％、15％或20％的余量内。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，这种范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点能够彼此独立地组合。

燃烧器从燃料喷嘴引入燃料，燃料与旋流器提供的空气混合，然后在燃烧器内燃烧，以驱动涡轮。效率的增加和排放的减少已经驱动了使用燃烧更清洁或在较高温度下燃烧的燃料的需求。有需要在这些操作参数下改进燃烧器的耐用性，诸如改进火焰控制以防止火焰保持在燃料喷嘴和旋流器部件上。

在燃烧期间，发动机生成高的局部温度。效率和排放需求可能需要比传统燃料燃烧得更热且更快的燃料，或者减少碳排放的燃料，这需要使用具有更高燃烧温度的燃料。这种温度和燃烧速度可以比现行发动机燃料高，使得现有发动机设计可能包括在提高的效率和排放标准所需的升高温度下操作的耐用性风险。

图1是涡轮发动机10的示意图。作为非限制性示例，涡轮发动机10可以在飞行器内使用。涡轮发动机10可以至少包括压缩机区段12、燃烧区段14和涡轮区段16。驱动轴18旋转地联接压缩机区段12和涡轮区段16，使得其中一个的旋转影响另一个的旋转，并且限定涡轮发动机10的旋转轴线20。

压缩机区段12可以包括彼此串行流体联接的低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24。涡轮区段16可以包括彼此串行流体联接的LP涡轮28和HP涡轮26。驱动轴18可以将LP压缩机22、HP压缩机24、LP涡轮28和HP涡轮26可操作地联接在一起。替代地，驱动轴18可以包括LP驱动轴(未示出)和HP驱动轴(未示出)。LP驱动轴可以将LP压缩机22联接到LP涡轮28，并且HP驱动轴可以将HP压缩机24联接到HP涡轮26。LP线轴可以被限定为LP压缩机22、LP涡轮28和LP驱动轴的组合，使得LP涡轮28的旋转可以将驱动力施加到LP驱动轴，LP驱动轴进而可以使LP压缩机22旋转。HP线轴可以被限定为HP压缩机24、HP涡轮26和HP驱动轴的组合，使得HP涡轮26的旋转可以将驱动力施加到HP驱动轴，HP驱动轴进而可以使HP压缩机24旋转。

压缩机区段12可以包括多个轴向间隔开的级。每一级包括一组周向间隔开的旋转叶片和一组周向间隔开的固定轮叶。用于压缩机区段12的一级的压缩机叶片可以被安装到盘，盘被安装到驱动轴18。用于给定级的每一组叶片可以具有其自己的盘。压缩机区段12的轮叶可以被安装到壳体，壳体可以围绕涡轮发动机10周向延伸。应当理解，压缩机区段12的表示仅仅是示意性的并且可以有任何数量的级。进一步地，预期的是，在压缩机区段12内可以有任何其他数量的部件。

与压缩机区段12类似，涡轮区段16可以包括多个轴向间隔开的级，其中每一级具有一组周向间隔开的旋转叶片和一组周向间隔开的固定轮叶。用于涡轮区段16的一级的涡轮叶片可以被安装到盘，盘被安装到驱动轴18。用于给定级的每一组叶片可以具有其自己的盘。涡轮区段的轮叶可以以周向方式被安装到壳体。要注意的是，可以有任意数量的叶片、轮叶和涡轮级，因为图示的涡轮区段仅仅是示意性的表示。进一步地，预期的是，在涡轮区段16内可以有任何其他数量的部件。

燃烧区段14可以串行设置在压缩机区段12和涡轮区段16之间。燃烧区段14可以流体联接到压缩机区段12和涡轮区段16的至少一部分，使得燃烧区段14至少部分地将压缩机区段12流体联接到涡轮区段16。作为非限制性示例，燃烧区段14可以在燃烧区段14的上游端处流体联接到HP压缩机24，并且在燃烧区段14的下游端处流体联接到HP涡轮26。

在涡轮发动机10的操作期间，环境空气或大气空气经由压缩机区段12上游的风扇(未示出)被吸入压缩机区段12，空气在压缩机区段12处被压缩，限定加压空气。然后，加压空气可以流入燃烧区段14，加压空气在燃烧区段14处与燃料混合并被点燃，从而生成燃烧气体。HP涡轮26从这些燃烧气体中提取一些功，HP涡轮26驱动HP压缩机24。燃烧气体被排出到LP涡轮28中，LP涡轮28提取附加功来驱动LP压缩机22，并且排气最终经由涡轮区段16下游的排气区段(未示出)从涡轮发动机10被排出。LP涡轮28的驱动驱动了LP线轴，以使风扇(未示出)和LP压缩机22旋转。加压空气和燃烧气体可以一起限定流过涡轮发动机10的风扇、压缩机区段12、燃烧区段14和涡轮区段16的工作气流。

图2描绘了适合用作图1的燃烧区段14的通用燃烧器36的横截面视图。燃烧器36可以包括用于向燃烧器36提供燃料的环形布置的燃料喷嘴组件38。应当理解，燃料喷嘴组件38可以如以包括多个燃料喷射器的环形布置来被组织。取决于燃烧器36所位于的发动机的类型，燃烧器36可以具有罐形、罐环形或环形布置。燃烧器36可以包括环形内燃烧器衬里40和环形外燃烧器衬里42，包括圆顶46和导流器48的圆顶组件44，它们围绕纵向轴线52共同限定燃烧室50。至少一个燃料供应部54被流体联接到燃烧室50，以向燃烧器36供应燃料。燃料供应部54可以设置在扩口锥部56上游的圆顶组件44内，以限定燃料出口58。旋流器可以设置在燃料喷嘴组件38处，以使进入空气在离开燃料供应部54的燃料附近旋流，并提供进入燃烧器36的空气和燃料的均匀混合物。

图3示出了燃料喷嘴组件130，其适合在燃烧器36中用作燃料喷嘴组件38，包括限定纵向轴线128和燃料通道126的燃料喷嘴132、旋流器134和扩口锥部136。燃料喷嘴132可以是圆柱形导管，同时可以预期到非圆柱形导管，包括在喷嘴尖端140之前的喷嘴盖138。喷嘴盖138可以包括一组开口141，一组开口141可以或可以不将旋流或切向分量给予从喷嘴尖端140排出的燃料。如图所示，开口141被切向定向，使得它们在横截面中看起来终止于盖138内，然而应该理解，开口141完全延伸通过盖138，使得燃料可以经由开口141穿过喷嘴盖138。

旋流器134围绕燃料喷嘴132被环形布置，扩口锥部136从旋流器134向后延伸。旋流器134包括围绕燃料喷嘴132处于环形布置的一组轮叶142。轮叶142将旋流作为切向或螺旋分量给予穿过旋流器134的气流。在操作中，气流在入口144处被提供给旋流器134，沿着轮叶142经过，并且被提供给旋流器径向通道146，旋流器径向通道146终止于出口148处。轮叶142将旋流给予气流，气流然后被转向并且在出口148处被排放，气流在出口148处被提供给扩口锥部136，围绕由燃料喷嘴132提供的燃料供应旋流。

旋流器134包括具有前壁152和后壁154的外壳150。中心壁156设置在前壁152和后壁154之间，并且从旋流器入口144延伸到径向通道146。轮叶142可以通过中心壁156被分成两组轮叶142a、142b，其中第一组轮叶142a被布置为在径向内通道160内的初级轮叶，并且第二组轮叶142b被布置为次级组轮叶142b。

分离器168在轮叶142的后缘处从中心壁156延伸，并且在分离器端162处终止于燃料喷嘴尖端140的后方。分离器端162可以与后壁154间隔开径向高度H，并且分离器端162可以与前壁152间隔开轴向长度L。分离器168将旋流器轴向通道146分成径向外通道158和径向内通道160，两者都排放到出口148。径向外通道158在其从径向方向转向到切向方向向后延伸时，可以被限定在分离器168和后壁154之间，其中分离器168和后壁154可以布置成彼此平行。类似地，径向内通道160在其向后延伸并且从径向方向转向到切向方向时，可以被限定在分离器168和前壁152以及燃料喷嘴132的至少一部分之间。分离器168可以从燃料喷嘴132偏离，使得两者不平行，或者分离器168从燃料喷嘴纵向轴线偏离或不平行于燃料喷嘴纵向轴线。

在操作中，与第二组轮叶142b的旋流或相对较高的旋流数相反，第一组轮叶142a可以被布置成生成用于穿过旋流器134的气流的较低旋流或较低旋流数。轮叶组142a、142b之中的旋流变化可以沿着燃料喷嘴132的外直径为气流提供高轴向速度，并且在其径向外部提供较高切向旋流，以沿着扩口锥部136提供增加的流动附接，这可以减少或消除火焰保持或回火。所提供的变化可以减少或消除沿着燃料喷嘴组件130的火焰保持或回火的出现，这可以允许使用更高温度或更快燃烧的燃料，诸如氢或氢基燃料，其可以在不损害效率或者甚至还改进效率的情况下，减少或消除碳排放。在扩口锥部包括恒定或减小的横截面面积的替代示例中，预期的是，在轮叶组142a、142b之中产生的旋流是相同的，或者甚至旋流沿着径向内通道160更大。在一个示例中，初级轮叶旋流数可以在0和0.6之间，而次级轮叶旋流数可以在0.0和1.4之间，同时预期的是，用于扩口锥部出口处的流的总体或整体旋流数在0.2和1.2之间，同时预期到更宽的范围。旋流数可以被限定为旋涡流的旋流程度，在一个非限制性示例中，其可以通过等式(1)被限定

其中G_tg表示切向动量的轴向通量，G_ax是轴向动量的轴向通量，R是环的外半径或旋流器的径向距离，w和u分别表示在径向位置r处的切向和轴向速度。

另外，径向外通道158和径向内通道160可以相对于由燃料喷嘴132限定的纵向轴线以径向角度被布置，这提供了限定径向外通道158和径向内通道160的渐缩横截面面积。渐缩横截面面积提供了增加气流的速度轮廓，这可以减少或消除火焰保持或回火。

此外，当前壁152从径向转向到切向时，前壁152被成形为限定足部166。例如，足部166可以与分离器168对齐，诸如包括平行壁，同时预期到偏离。足部166终止于喷嘴尖端140的前方，这提供了从旋流器134到喷嘴尖端140处的燃料喷嘴132的阶梯式过渡，这可以提供防止在喷嘴尖端140处的火焰保持。在旋流器和燃料喷嘴之间包括吹扫流或泄漏流的燃料喷嘴组件中，足部166可以是有利的，使得吹扫流或泄漏流被径向引入足部166的内部，同时预期到任何燃料喷嘴组件。

分离器端162通过轴向长度L被布置在喷嘴尖端140的后方。分离器端162的轴向后定位提供了气流对燃料流的高速冲击，这可以减少或防止火焰保持和回火。预期的是，轴向长度L可以是负的，使得分离器端162被定位在喷嘴尖端140的前方，这可以提供在将旋流气流引入到来自燃料喷嘴132的燃料供应之前，改进速度轮廓。在一个示例中，轴向长度L可以在最小通道高度的负十倍和最小通道高度的正十倍之间，其中分离器端162限定了相对于喷嘴尖端140的初始位置。更具体地，轴向长度L在-10H到10H之间，或者分离器端162被定位在向喷嘴尖端140前方延伸的径向高度的十倍到向喷嘴尖端140后方延伸的径向高度H的十倍之间。

图4描绘了包括旋流器202和燃料喷嘴204的替代燃料喷嘴组件200的横截面。旋流器202包括围绕燃料喷嘴204周向布置的一组轮叶208。旋流器202包括前壁210和后壁212，旋流器轮叶208在前壁210和后壁212之间延伸。径向通道216延伸通过前壁210，同时预期的是，径向通道216延伸通过下游扩口锥部。在一个示例中，径向通道216可以被布置成平行于燃料喷嘴204或平行于由燃料喷嘴204限定的纵向轴线。

前壁210和后壁212限定旋流器通道218，旋流器通道218在轮叶208后方并且限定朝向燃料喷嘴204成角度的轴线220。轴线220可以被布置成从燃料喷嘴204偏离，如从纵向轴线218偏离。该偏离可以被限定为偏离角222，偏离角222可以在5度和85度之间，并且使旋流器通道218定向成具有带向内指向的径向分量的角度偏离。旋流器通道218在流动方向上限定了渐缩横截面面积，该渐缩横截面面积提供了冲击在从燃料喷嘴204排出的燃料上的径向向内的速度分量，以增加燃料喷嘴组件200的燃料的中心定位。将燃料维持在中心可以提供在燃料喷嘴204后方进一步推动的速度轮廓，这可以减少再循环并消除回火或火焰保持，同时将火焰居中定位在燃烧器内可以降低衬里温度或火焰擦洗。

图5显示了包括燃料喷嘴232和联接到扩口锥部236的旋流器234的另一替代燃料喷嘴组件230。旋流器234包括分离器238，分离器238终止于分离器后端240，并且将分离器内的气流分成径向外流和径向内流。虽然分离器后端240被显示在喷嘴232的后方，但是预期的是，分离器后端240与燃料喷嘴232的后尖端242轴向对齐。这种对齐可以用于提供旋流轮廓，该旋流轮廓从旋流器234的外直径沿着扩口锥部236铺设，并且沿燃料喷嘴232具有更高的速度分量，这减少或防止了燃料喷嘴组件230的火焰保持和回火。

另外，旋流器234包括局部限定内直径的足部244。足部244在燃料喷嘴尖端242之前终止，在足部244的后端处限定台阶部246，这可以减少或防止燃料喷嘴尖端242处的火焰保持，特别是在存在有与燃料喷嘴组件230一起使用或沿着燃料喷嘴232的泄漏流或吹扫流的情况下。

转向图6，显示了包括燃料喷嘴262、旋流器264和扩口锥部266的另一替代燃料喷嘴组件260。旋流器264包括将旋流器轴向通道270分成径向内通道272和径向外通道274的分离器268。分离器268在燃料喷嘴262的尖端端部276的后方延伸，在扩口锥部266内轴向延伸。分离器268可以终止于分离器端278处。分离器端278可以终止于扩口锥部266的相同轴向位置处，同时预期到在扩口锥部266的前方或后方终止。分离器268可以包括渐缩部分280和从渐缩部分280延伸的渐扩部分282。从渐缩部分280到渐扩部分282的过渡可以被定位在喷嘴尖端284的后方，同时与喷嘴尖端284对齐或在喷嘴尖端284的前方。渐缩部分280提供了用于径向内通道272内的气流的增加的速度分量，这可以减少或消除沿燃料喷嘴262的火焰保持或回火。另外，渐扩部分282提供了将燃料-空气混合物维持在燃料喷嘴组件260的中心，并且还提供了降低沿燃料喷嘴组件260下游的燃烧器衬里的温度。

在一个示例中，分离器268可以被成形为与扩口锥部互补。在另一个示例中，分离器268不需要包括渐扩部分，但是可以包括恒定横截面面积或从环绕燃料喷嘴262的分离器268延续渐缩几何形状。另外，可以在渐缩部分和渐扩部分之间实现平衡，以沿燃料喷嘴262提供增加的速度轮廓，同时提供沿扩口锥部266的旋流气流。

图7显示了包括燃料喷嘴302、旋流器304和扩口306的另一个燃料喷嘴组件300。旋流器304包括在燃料喷嘴302后方延伸的分离器308。扩口306可以被成形为限定圆柱形通道，并且可以与径向定位在扩口306内的分离器308同轴。扩口306和分离器308可以限定在分离器308内部的初级通道310，和环绕分离器308的环形次级通道312。次级通道312可以提供定位布置在初级通道310内更中心的燃料，这可以降低燃料喷嘴302下游的燃烧器衬里上的温度。燃料喷嘴302下游的初级通道310和次级通道312的平行布置提供了用于旋流气流的高轴向速度分量，这可以减少火焰保持。

图8显示了包括燃料喷嘴332、旋流器334和扩口锥部336的另一个燃料喷嘴组件330。突起338被设置在扩口锥部336上。突起338可以被定位在燃料喷嘴332的下游，并且可以终止于燃料喷嘴332的后方和径向外部。预期到替代的突起338，使得它们被定位在燃料喷嘴332的上游、下游或与燃料喷嘴332对齐，或在燃料喷嘴332后方延伸但在燃料喷嘴332内径向延伸。类似地，突起338的横截面轮廓可以是半圆形或椭圆形，同时预期到替代的几何形状，包括但不限于三角形、圆形、圆环形、弯曲形、线性形、曲线形、正方形、阶梯形、离散形、多个突起，或其组合。虽然突起338被显示为环形，但是预期到离散突起或其集合，并且具有任何布置，诸如对齐的、互补的或偏离的。

突起338可以为流提供文丘里管或减小的横截面，这可以用于控制由在燃料喷嘴组件330操作期间产生的中心再循环气泡所生成的流的停滞点的位置。定位或控制停滞点的位置的能力可以提供维持集中火焰，这可以提供减少或消除火焰保持或回火，并降低下游燃烧器衬里上的温度。

图9提供了包括燃料喷嘴362、旋流器364和扩口锥部366的另一个燃料喷嘴组件360。旋流器364包括限定径向内通道370和径向外通道372的分离器368。燃料喷嘴362终止于喷嘴尖端374处。喷嘴尖端374可以渐缩，限定沿喷嘴尖端374减小的横截面面积，这可以使从燃料喷嘴362排出的燃料流加速。

喷嘴尖端374可以以恒定率渐缩，限定用于喷嘴尖端374的轮廓的线性壁，如图9所示，同时预期到非恒定率，这将限定曲线轮廓。喷嘴尖端374的内部表面376可以被布置成平行于分离器368的内部表面378，这可以减少内通道370和外通道372内的内部流之间的剪应力。替代地，内部表面376可以从平行略微偏离，诸如+/-5度。替代地，内表面376、378可以相对于彼此以角度布置，使得径向内通道370限定在流动方向上延伸的渐缩、恒定或渐扩的横截面面积。

横截面面积的变化可用于限定空气和燃料供应的速度轮廓，以减少或消除火焰保持或回火，以及降低诸如沿扩口锥部366和燃烧衬里的其他局部温度。这些益处允许使用更高温度或更快燃烧的燃料，诸如氢或氢混合物，这可以用全氢燃料来提供效率和碳排放消除，或通过使用氢燃料混合物来提供减少。

应当理解，本文使用的示例不受所示的具体限制，并且本领域技术人员应当理解，来自一个或多个示例的方面可以与来自其他示例的一个或多个方面混合，以限定可以与所示示例不同的示例。

该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本公开的可专利范围由权利要求所限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在处于权利要求的范围内。

进一步的方面由以下条款的主题提供：一种涡轮发动机，包括：处于串行流动布置的压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段，所述燃烧器区段包括燃料喷嘴组件，所述燃料喷嘴组件包括：燃料喷嘴，所述燃料喷嘴限定纵向轴线，包括终止于喷嘴尖端处的燃料通道；和旋流器，所述旋流器限定旋流器通道，围绕所述燃料喷嘴设置，所述旋流器包括：前壁，与所述前壁间隔开的后壁，设置在所述前壁和所述后壁之间的中心壁，在所述前壁和所述中心壁之间延伸的第一组轮叶，和在所述中心壁和所述后壁之间延伸的第二组轮叶，其中所述第一组轮叶被构造成将比由所述第二组轮叶给予的切向旋流小的切向旋流给予穿过所述旋流器的流。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，进一步包括分离器，所述分离器从所述中心壁延伸，将所述旋流器通道分成径向内通道和径向外通道。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述分离器终止于所述喷嘴尖端的后方。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，进一步包括从所述旋流器延伸的扩口锥部，其中所述分离器至少部分地在所述扩口锥部内延伸。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中设置在所述扩口锥部内的所述分离器与所述扩口锥部同轴。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述喷嘴尖端限定渐缩横截面。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述径向内通道在所述前壁和在所述流动方向上延伸的所述分离器之间限定减小距离。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述径向外通道在所述后壁和在所述流动方向上延伸的所述分离器之间限定恒定距离。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述前壁进一步包括足部。

根据前述条款中任一项所述的涡轮发动机，其中所述喷嘴尖端定位在所述足部的后方。

一种燃料喷嘴组件，包括：燃料喷嘴，所述燃料喷嘴限定纵向轴线，包括燃料通道并且终止于喷嘴尖端处；和环绕所述燃料喷嘴的环形旋流器，所述旋流器限定旋流器通道和通过所述旋流器通道的流动方向，所述旋流器包括：前壁，与所述前壁间隔开的后壁，设置在所述前壁和所述后壁之间的中心壁，和在所述前壁和所述中心壁之间延伸的第一组轮叶，和在所述中心壁和所述后壁之间延伸的第二组轮叶，其中所述第一组轮叶被构造成将比由所述第二组轮叶给予的切向旋流小的切向旋流给予穿过所述旋流器的流。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述一组轮叶下游的所述旋流器通道限定旋流器通道轴线，所述旋流器通道轴线从所述纵向轴线通过偏离角偏离。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述前壁进一步包括足部，其中所述足部限定所述纵向轴线的所述偏离角。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述偏离角在5度和85度之间。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述前壁终止于足部处，并且其中所述足部终止于所述喷嘴尖端的前方。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，进一步包括设置在所述燃料喷嘴和所述足部之间的径向通道。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，进一步包括从所述旋流器延伸的扩口锥部，其中所述扩口锥部包括突起。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述旋流器进一步包括分离器，所述分离器将所述旋流器通道分成径向内通道和径向外通道。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述分离器布置成平行于所述后壁的至少一部分。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述分离器从所述燃料喷嘴偏离。

一种燃料喷嘴组件，包括：燃料喷嘴，所述燃料喷嘴限定纵向轴线，包括燃料通道并且终止于喷嘴尖端处；和环绕所述燃料喷嘴的环形旋流器，所述旋流器限定旋流器通道和通过所述旋流器通道的流动方向，所述旋流器包括：前壁，与所述前壁间隔开的后壁，和在所述前壁和所述后壁之间延伸的一组轮叶，其中在所述一组轮叶下游的所述旋流器通道限定旋流器通道轴线，所述旋流器通道轴线从所述纵向轴线通过偏离角偏离。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述偏离角在5度和85度之间。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述前壁终止于足部处，并且其中所述足部终止于所述喷嘴尖端的前方。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，进一步包括设置在所述燃料喷嘴和所述足部之间的径向通道。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，进一步包括从所述旋流器延伸的扩口锥部，其中所述扩口锥部包括突起。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述旋流器进一步包括分离器，所述分离器将所述旋流器通道分成径向内通道和径向外通道。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述分离器布置成平行于所述后壁的至少一部分。

根据前述条款中任一项所述的燃料喷嘴组件，其中所述分离器从所述燃料喷嘴偏离。

一种在用于燃气涡轮发动机的燃烧器中混合燃料和空气的方法，所述方法包括：将燃料供应喷射到燃烧器中，以形成燃料流；用具有第一旋流数的第一旋流空气流包围所述燃料流的至少一部分；和用具有第二旋流数的第二旋流空气流包围所述第一旋流空气流的至少一部分，所述第二旋流数大于所述第一旋流数。

根据前述条款中任一项所述的方法，其中所述旋流方向对于所述第一旋流空气流和所述第二旋流空气流是相同的。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机，其特征在于，包括：

处于串行流动布置的压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段，所述燃烧器区段包括燃料喷嘴组件，所述燃料喷嘴组件包括：

燃料喷嘴，所述燃料喷嘴限定纵向轴线，包括终止于喷嘴尖端处的燃料通道；和

旋流器，所述旋流器限定旋流器通道，围绕所述燃料喷嘴设置，所述旋流器包括：

前壁，

与所述前壁间隔开的后壁，

设置在所述前壁和所述后壁之间的中心壁，

在所述前壁和所述中心壁之间延伸的第一组轮叶，和

在所述中心壁和所述后壁之间延伸的第二组轮叶，

其中所述第一组轮叶将比由所述第二组轮叶给予的切向旋流小的切向旋流给予穿过所述旋流器的流。

2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，进一步包括分离器，所述分离器从所述中心壁延伸，将所述旋流器通道分成径向内通道和径向外通道。

3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述分离器终止于所述喷嘴尖端的后方。

4.根据权利要求2-3中任一项所述的涡轮发动机，其特征在于，进一步包括从所述旋流器延伸的扩口锥部，其中所述分离器至少部分地在所述扩口锥部内延伸。

5.根据权利要求4所述的涡轮发动机，其特征在于，其中设置在所述扩口锥部内的所述分离器与所述扩口锥部同轴。

6.根据权利要求2-3中任一项所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述喷嘴尖端限定渐缩横截面。

7.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述径向内通道在所述前壁和在所述流动方向上延伸的所述分离器之间限定减小距离。

8.根据权利要求6所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述径向外通道在所述后壁和在所述流动方向上延伸的所述分离器之间限定恒定距离。

9.根据权利要求2-3中任一项所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述前壁进一步包括足部。

10.根据权利要求9所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述喷嘴尖端定位在所述足部的后方。

Images