CN116624895A - 将燃料喷嘴吹扫流直接联接到旋流器 - Google Patents

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沙伊·比尔马赫
金关宇
萨克特·辛
帕鲁马鲁·乌坎蒂
卡蒂凯扬·桑帕斯
史蒂文·C·维塞
尼古拉斯·R·奥弗曼
迈克尔·A·本杰明
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Abstract

一种旋流器组件，包括具有带初级旋流器文丘里管的初级旋流器的旋流器、连接到初级旋流器上游的旋流器套圈板、以及设置在旋流器套圈板中的燃料喷嘴。旋流器套圈板具有环形压降腔，环形压降腔具有与旋流器流体连通的氧化剂入口孔口，以及与初级旋流器文丘里管流体连通的至少一个出口孔口。到旋流器的氧化剂的第二流引起第一压降，从旋流器到环形压降腔的氧化剂的第三流引起第二压降，并且从环形压降腔到初级旋流器文丘里管的氧化剂的第四流引起第三压降。

Description

将燃料喷嘴吹扫流直接联接到旋流器
技术领域
本公开涉及向用于燃气涡轮发动机的燃烧器中的旋流器组件的初级旋流器文丘里管提供燃料喷嘴吹扫流。
背景技术
已知一些常规燃气涡轮发动机包括富燃燃烧器，富燃燃烧器通常使用与燃料喷嘴集成的旋流器以将旋流燃料/空气混合物输送到燃烧器。径向-径向旋流器是此类旋流器的一个示例，并且包括初级径向旋流器、次级径向旋流器和围绕燃料喷嘴的旋流器套圈板。初级旋流器包括初级旋流器文丘里管，其中来自初级旋流器的初级旋流空气流与通过燃料喷嘴注入到初级旋流器文丘里管中的燃料混合。旋流器套圈板可包括吹扫孔，吹扫孔提供从压力气室到初级旋流器文丘里管的吹扫空气流。通过旋流器套圈板的吹扫流在其离开旋流器套圈板进入初级旋流器文丘里管时处于相对高的速度。
附图说明
通过以下各种示例性实施例的描述，本公开的特征和优点将显而易见，如附图中所示，其中相似的附图标记通常指示相同的、功能类似的和/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是图2的示例性燃烧区段的前部的局部横截面侧视图。
图4是根据本公开的方面的示例性燃料喷嘴组件的局部横截面侧视细节视图。
图5是根据本公开的方面的示例性旋流器组件的后视立体图。
图6是根据本公开的方面的在图4的平面6-6处截取的初级旋流器的局部横截面视图。
图7是根据本公开的方面的示例性旋流器套圈板的前视立体图。
图8是根据本公开的方面的图4的示例性旋流器套圈板的局部横截面侧视细节视图。
图9是根据本公开的方面的示例性旋流器套圈板的后视前正视图。
图10是根据本公开的另一个方面的在图4的细节200处截取的替代示例性旋流器套圈板出口孔口布置的局部横截面侧视细节视图。
图11是根据本公开的又一个方面的在图4的细节200处截取的替代示例性旋流器套圈板出口孔口布置的局部横截面侧视细节视图。
图12是根据本公开的又一个方面的用于图10的方面的旋流器套圈板和燃料喷嘴出口孔口布置的在图4的平面A-A处截取的局部横截面前视视图。
图13是根据本公开的又一个方面的用于图10的方面的旋流器套圈板和燃料喷嘴出口孔口布置的在图4的平面A-A处截取的局部横截面前视视图。
图14是根据本公开的又一个方面的用于图11的方面的旋流器套圈板和燃料喷嘴出口孔口布置的在图4的平面A-A处截取的局部横截面后视前视图。
图15是根据本公开的方面的在图4的细节202处截取的次级旋流器出口孔口布置的局部横截面侧视细节视图。
图16是根据本公开的方面的用于操作燃烧器的方法的处理步骤的流程图。
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、优点和实施例被阐述或显而易见。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。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，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。
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”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
在包括径向-径向旋流器的富燃燃烧器中，空气从燃烧器的压力气室提供到初级径向旋流器，其中当空气流过初级旋流器时，初级旋流器中的旋流轮叶在空气中引起旋流。初级旋流器还包括文丘里管和将燃料注入到文丘里管中的燃料喷嘴，在文丘里管中燃料与初级旋流器的旋流空气流混合。旋流器套圈板围绕燃料喷嘴并且可以包括吹扫孔，吹扫孔提供从压力气室到文丘里管的吹扫空气流。通过旋流器套圈板的吹扫流在其离开旋流器套圈板进入初级旋流器文丘里管时处于相对高的压力和高出口速度。来自套圈板的高速空气流直接与来自初级旋流器的旋流空气相互作用，这导致流体动力学不稳定性并在初级旋流器的流中，特别是在燃料喷嘴尖端之前引入更高的扰动。这些流体动力学不稳定性迫使燃烧器内燃料分布和热释放的不稳定性，导致文丘里管内的压力高于期望压力。
本公开解决前述问题以降低流体动力学不稳定性并且将文丘里管内的压力波动幅度保持在期望水平或低于期望水平。根据本公开，旋流器套圈板包括环形腔，环形腔具有联接到旋流器的入口部分的入口孔口和联接到旋流器文丘里管的出口孔口。包含在压力气室中的加压空气流入旋流器，在旋流器中在空气流中引起第一压降。旋流器中的一部分空气流从旋流器转移到旋流器套圈板的环形腔中。该空气流引起第二压降，使得环形腔内的空气压力小于旋流器中的空气压力。旋流器套圈板的环形腔中的空气然后流过套圈板的出口孔口进入初级旋流器文丘里管。该空气流引起第三压降，使得流入文丘里管的空气流的压力小于环形腔中的空气的压力。结果，初级旋流器文丘里管中的压力可以保持在期望水平或低于期望水平，并且可以减少初级旋流器空气流中的扰动。因此，本公开减少了在传统套圈板中出现的流体动力学不稳定性。
现在参考附图，图1是可以结合本公开的各种实施例的示例性高旁通涡轮风扇喷气发动机10(本文称为“发动机10”)的示意局部横截面侧视图。尽管下文参考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和设置在风扇组件14下游的核心发动机16。
核心发动机16通常可以包括限定环形入口20的外壳体18。外壳体18以串行流动关系包围或至少部分地形成：压缩机区段，其具有增压或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24；燃烧器26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28、低压(LP)涡轮30；以及喷射排气喷嘴区段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，例如在间接驱动构造或齿轮传动构造中。在其他实施例中，尽管未示出，但发动机10还可以包括中压(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的外部分上方延伸，以便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器26。在图2中，燃烧器26包括旋流器组件50、燃料喷嘴组件52、圆顶组件54和外壳体64内的环形燃烧衬套56。环形燃烧衬套56包括环形外衬58和环形内衬60，在它们之间形成燃烧室62。压力气室66形成在圆顶组件54内。返回参考图1，在操作中，空气73进入机舱44，并且空气73的一部分作为压缩机入口气流80进入压缩机区段(22/24)，在此该部分空气被压缩。空气73的另一部分作为旁通气流78进入旁通气流通道48。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)进入燃烧器26。一部分空气82(a)进入圆顶组件54到压力气室66，而另一部分空气82(b)流到环形燃烧衬套56和外壳体64之间的外流动通道68。如下所述，压力气室66中的空气82(a)通过旋流器组件50以与由燃料喷嘴组件52注入的燃料混合，并被点燃以生成燃烧产物86。
参考图3和图4，图3描绘了包括旋流器组件50的燃烧器26中的燃烧器的前部的局部横截面视图，而图4描绘了旋流器组件50的局部横截面视图。在图3中，燃烧器26限定其自身的相对于发动机中心线轴线12的纵向方向L，以及相对于发动机中心线轴线12的径向方向R。旋流器组件50关于旋流器组件中心线69对称，旋流器组件中心线69在纵向方向L上延伸并垂直于径向方向R。旋流器组件50适当地连接到圆顶组件54。旋流器组件50包括旋流器51和设置在旋流器51内的燃料喷嘴90。如以下将更详细描述的，旋流器51包括：初级旋流器70，其包括初级旋流器文丘里管100；次级旋流器72；以及旋流器套圈板91。初级旋流器70包括多个初级旋流器旋流轮叶74。初级旋流器旋流轮叶74周向设置成一排，使得每个初级旋流器旋流轮叶74径向向内延伸至初级旋流器轮叶唇缘76(见图6)。初级旋流器旋流轮叶74还从初级旋流器前壁111纵向向后延伸。如以下将更详细描述的，初级旋流器70包括通过初级旋流器前壁111的多个初级旋流器氧化剂出口孔口107。初级旋流器70还包括初级旋流器文丘里管100，初级旋流器文丘里管100在纵向方向L上绕旋流器组件中心线69同心延伸。因此，初级旋流器70被构造为使来自压力气室66的加压空气82(a)的对应部分从多个初级旋流器旋流轮叶74径向向内旋流，以便生成在初级旋流器70内在初级旋流方向104上(即，绕旋流器组件中心线69顺时针，或绕旋流器组件中心线69逆时针周向)旋流的初级旋流器旋流空气流95。此外，如下文将更详细解释的，进入初级旋流器70的加压空气82(c)的第三流114通过初级旋流器氧化剂出口孔口107转移到旋流器套圈板91的环形腔110中。
次级旋流器72类似地包括次级旋流器旋流轮叶84，次级旋流器旋流轮叶84周向设置成一排，使得每个次级旋流器旋流轮叶84径向向内延伸到次级旋流器轮叶唇缘88。与初级旋流器旋流轮叶74类似，次级旋流器旋流轮叶84从次级旋流器前壁113纵向向后延伸，次级旋流器前壁113也形成初级旋流器70的初级旋流器后壁。尽管图4中未示出，但如下文将参考图15更详细描述的，次级旋流器72可包括类似于初级旋流器氧化剂出口孔口107的多个氧化剂出口孔口。因此，次级旋流器72被构造为使来自压力气室66的加压空气82(a)的另一对应部分从次级旋流器72的多个次级旋流器旋流轮叶84径向向内旋流，以便生成次级旋流器旋流空气流97。
可以看到燃料喷嘴组件52包括设置在旋流器51的旋流器套圈板91内的燃料喷嘴90。图4中所示的燃料喷嘴90仅是一般表示，并且省略了可以形成燃料喷嘴90的其他燃料喷嘴部件。燃料喷嘴90将燃料92注入初级旋流器文丘里管100的初级旋流器文丘里管区域102(图4)，在此燃料92与来自初级旋流器70的初级旋流器旋流空气流95混合以生成初级旋流器燃料-空气混合物105。文丘里管中的初级旋流器燃料-空气混合物105进一步与来自初级旋流器文丘里管100下游的次级旋流器72的次级旋流器旋流空气流97混合，以生成被注入到燃烧室62中的混合器组件燃料-空气混合物85(图2)。初级旋流器文丘里管100将从初级旋流器旋流轮叶74旋流的初级旋流器旋流空气流95与从次级旋流器旋流轮叶84旋流的次级旋流器旋流空气流97径向分离。
图5是旋流器51的后视立体图。可见旋流器51包括初级旋流器70、次级旋流器72和旋流器套圈板91。形成旋流器组件50的一部分的燃料喷嘴90未在图5中描绘。如上文关于图4描述的，旋流器套圈板91在初级旋流器前壁111的上游侧112处连接到初级旋流器70。下文将更详细地讨论旋流器套圈板91的各种结构实施例。然而，简而言之，如图4所示，旋流器套圈板91包括环形腔110(其在本文中也可以被称为“环形压降腔”)、多个后壁氧化剂入口孔口106和至少一个氧化剂出口孔口108。多个后壁氧化剂入口孔口106提供初级旋流器70(或可选地，如下面关于图15所述的次级旋流器72)和环形腔110之间的流体连通，而至少一个氧化剂出口孔口108提供环形腔110和初级旋流器70的初级旋流器文丘里管区域102之间的流体连通。
图6是在图4的平面6-6处截取的初级旋流器的局部横截面前视图。图6的横截面取自初级旋流器70。如图6中所见，初级旋流器前壁111包括通过其中的多个初级旋流器氧化剂出口孔口107。可见初级旋流器氧化剂出口孔口107设置在两个连续的初级旋流器旋流轮叶74之间。图6描绘了八个初级旋流器氧化剂出口孔口107，其相对于旋流器组件中心线69以角度151并且相对于旋流器组件中心线69以径向距离153周向布置。虽然图6描绘了八个初级旋流器氧化剂出口孔口107，但是可以替代地包括多于或少于八个初级旋流器氧化剂出口孔口107。此外，虽然图6中的初级旋流器氧化剂出口孔口107示出为通过初级旋流器前壁111的大致圆形孔口(孔)或圆柱形孔，但可以使用其他形状来代替。返回参考图4，每个初级旋流器氧化剂出口孔口107与旋流器套圈板91的后壁氧化剂入口孔口106中的对应的相应后壁氧化剂入口孔口一起布置。相应初级旋流器氧化剂出口孔口107和相应后壁氧化剂入口孔口106布置在一起以形成套圈氧化剂入口孔口109(图4)，套圈氧化剂入口孔口109提供初级旋流器70和环形腔110之间的流体连通。也就是说，初级旋流器氧化剂出口孔口107和后壁氧化剂入口孔口106大致彼此对准以形成通过其中的流动路径(套圈氧化剂入口孔口109)。
在操作中，来自压缩机区段(22/24)的压缩空气82(a)(图2)的第一流94经由扩散器(未示出)提供给压力气室66，导致压力气室66中的加压空气82(a)被以第一压力P1加压。加压空气82(a)(本文也称为“氧化剂”)的第二流101从压力气室66流入初级旋流器70。第二流101在初级旋流器70中引起第一压降ΔP1，其中第一压降ΔP1是从第一压力P1到小于第一压力P1的第二压力P2的压力的下降。如上所述，初级旋流器旋流轮叶74在第二流101中引起旋流，以在初级旋流器文丘里管100中产生初级旋流空气流95。在本方面中，流过初级旋流器70的氧化剂(空气82(a)101)的第三流114流过多个初级旋流器氧化剂出口孔口107和多个后壁氧化剂入口孔口106(一起形成套圈氧化剂入口孔口109)，进入旋流器套圈板91的环形腔110。进入环形腔110的第三流114引起从第二压力P2到低于第二压力P2的第三压力P3的第二压降ΔP2。因此，环形腔110内的氧化剂处于压力P3。包含在环形腔110内的氧化剂的第四流116然后流过至少一个氧化剂出口孔口108，进入初级旋流器文丘里管区域102。通过至少一个氧化剂出口孔口108的氧化剂的第四流116引起从第三压力P3到低于第三压力P3的第四压力P4的第三压降ΔP3。因此，通过旋流器套圈板91的总压降ΔPTFP可以限定为ΔPTFP＝ΔP2+ΔP3，并且通过旋流器51(包括初级旋流器70和旋流器套圈板91)的总压降可以限定为ΔPT＝ΔPTFP+ΔP1。
图7是根据本公开的方面的示例性旋流器套圈板91的前视立体图。图8是如图4所示的示例性旋流器套圈板91的横截面视图。可见旋流器套圈板91包括后壁118，后壁118在径向方向R上从旋流器组件中心线69径向向外延伸，并且还绕旋流器组件中心线69周向延伸(见图9)。燃料喷嘴开口124限定为通过后壁118。如图4所示，作为旋流器组件50的一部分，燃料喷嘴90设置在旋流器套圈板91的燃料喷嘴开口124中。虽然后壁118被描述为大致圆柱形壁，但后壁118不限于圆柱形并且可以替代地是其他形状，例如正方形、矩形、六边形等。
旋流器套圈板91还包括环形锥形壁120和环形腔壁122。环形锥形壁120在燃料喷嘴开口124处从后壁118的径向向内部分128径向向外和向上游延伸，并且在燃料喷嘴开口124处从后壁118的径向向内部分128向上游延伸。环形锥形壁120还绕旋流器组件中心线69周向延伸，从而在燃料喷嘴开口124的上游端形成径向向内锥形开口。环形腔壁122连接到后壁118的径向向外部分130和环形锥形壁120的上游端132。环形腔壁122绕旋流器组件中心线69周向延伸。因此，后壁118、环形锥形壁120和环形腔壁122形成环形腔110。
多个后壁氧化剂入口孔口106形成为通过后壁118。如上所述，后壁氧化剂入口孔口106具有初级旋流器70的对应初级旋流器氧化剂出口孔口107，它们一起形成套圈氧化剂入口孔口109，套圈氧化剂入口孔口109提供初级旋流器70和环形腔110之间的流体连通。多个后壁氧化剂入口孔口106和多个初级旋流器氧化剂出口孔口107可以具有不同的形状和/或尺寸。多个后壁氧化剂入口孔口106的尺寸、形状和/或数量，多个初级旋流器氧化剂出口孔口107的尺寸、形状和/或数量，环形腔110的尺寸/形状，以及至少一个氧化剂出口孔口108的尺寸、形状和数量都可以被构造成获得期望的ΔP2、ΔP3和ΔPTFP。在一些示例性实施例中，多个后壁氧化剂入口孔口106的布置(例如，尺寸、形状和数量)，多个初级旋流器氧化剂出口孔口107的布置(例如，尺寸、形状和数量)，以及环形腔110的布置(例如，尺寸和形状)可以诸如提供ΔPTFP的百分之十和百分之九十之间的ΔP2。环形腔110的布置(例如，尺寸和形状)和至少一个氧化剂出口孔口108的布置(例如，尺寸、形状和数量)可以诸如提供构成ΔPTFP的其余部分(百分比)的ΔP3。
图7和图8中所示的后壁氧化剂入口孔口106和初级旋流器氧化剂出口孔口107被示出为大致圆形孔。然而，后壁氧化剂入口孔口106和/或初级旋流器氧化剂出口孔口107可以替代地包括其他形状的孔，例如三角形孔、梯形孔、椭圆形孔、矩形孔等。此外，相应后壁氧化剂入口孔口106和相应初级旋流器氧化剂出口孔口107的组合形成套圈氧化剂入口孔口109，其可以是直通对准的孔，或者替代地，可以是锥形的。例如，套圈氧化剂入口孔口109可以在孔口的入口侧(即，在初级旋流器前壁111的后表面115(图4))具有较小尺寸，并且在孔口的出口侧(即，在后壁118的前表面146(图8))具有较大尺寸。替代地，套圈氧化剂入口孔口109可以在入口侧具有较大尺寸并且在出口侧具有较小尺寸。
在另一方面，后壁氧化剂入口孔口106可以形成为周向延伸通过后壁118的开槽氧化剂入口孔口206(见图9)，其中每个开槽氧化剂入口孔口206的中心布置在径向距离155处。开槽氧化剂入口孔口206的高度可以与后壁氧化剂入口孔口106的尺寸(例如，直径)相同，或者如图9所示，该高度可以略大于后壁氧化剂入口孔口106。利用开槽氧化剂入口孔口206，一个开槽氧化剂入口孔口206可以与多个初级旋流器氧化剂出口孔口107一起布置，以便提供初级旋流器70和旋流器套圈板91之间的流体连通。
图9是旋流器套圈板91的后视前视图，描绘了通过后壁118的后壁氧化剂入口孔口106和至少一个氧化剂出口孔口108的布置。可以看到后壁氧化剂入口孔口106绕旋流器组件中心线69周向布置，并且可以布置在距旋流器组件中心线69的径向距离155处。此外，后壁氧化剂入口孔口106的周向间隔可以成角度157。后壁氧化剂入口孔口106的径向距离155和角度157对应于初级旋流器氧化剂出口孔口107的径向距离153和角度151(图6)。此外，虽然后壁氧化剂入口孔口106和初级旋流器氧化剂出口孔口107被示出为在径向和周向上等间隔，但后壁氧化剂入口孔口106和初级旋流器氧化剂出口孔口107中的单独后壁氧化剂入口孔口106和初级旋流器氧化剂出口孔口107之间的径向距离和角度可以被替代地改变。
图8和图9的旋流器套圈板91还可以看出包括至少一个氧化剂出口孔口108。至少一个氧化剂出口孔口108提供环形腔110和初级旋流器文丘里管区域102之间的流体连通。在这些图中，多个氧化剂出口孔口108包括在旋流器套圈板91中。图8和图9中的多个氧化剂出口孔口108被示出为通过后壁118的大致圆柱形孔。然而，氧化剂出口孔口108不必是圆柱形孔，而是可以替代地是其他形状，例如三角形孔口、矩形孔口、梯形孔口、椭圆形孔口等。此外，类似于套圈氧化剂入口孔口109，氧化剂出口孔口108可以是锥形的。例如，氧化剂出口孔口108可以在孔口的入口端(即，后壁118的前表面146处的出口孔口的入口侧)具有较小尺寸，并且在孔口的出口端(即，后壁118的后壁下游侧136(后表面)处的出口孔口的出口侧)具有较大尺寸。替代地，氧化剂出口孔口108可以在孔口的入口端具有较大尺寸，并且在孔口的出口端具有较小尺寸。
图8中的氧化剂出口孔口108被示出为以出口孔口径向角126设置。出口孔口径向角126被示出为以径向向内角度从后壁118的前表面146延伸到后壁118的后表面136。出口孔口径向角126用于在径向向内方向上朝向燃料喷嘴90的尖端93(图4)将氧化剂流从环形腔110提供到初级旋流器文丘里管区域102中。出口孔口径向角126相对于旋流器组件中心线69示出，并且可以在从0度(即，与旋流器组件中心线69轴向平行对准的出口孔口)到70度的范围内。
再次参考图9，示出了通过后壁118的后表面136的氧化剂出口孔口108的布置。简要回顾图8，朝向图的顶部，氧化剂出口孔口108示出为相对于旋流器组件中心线69成出口孔口径向角126。图8所示的氧化剂出口孔口108在图9中由氧化剂出口孔口108(a)表示。然而，氧化剂出口孔口108还可以以出口孔口周向角138布置。也就是说，氧化剂出口孔口108可以以出口孔口径向角126和出口孔口周向角138(见例如氧化剂出口孔口108(b))对准，以便径向向内并且绕旋流器组件中心线69周向地将氧化剂流从环形腔110提供到初级旋流器文丘里管区域102。在图9中，氧化剂出口孔口108(b)的旋流方向将在绕旋流器组件中心线69的逆时针方向上。然而，出口孔口周向角138可以与图9中所示的周向角相反，以便在绕旋流器组件中心线69的顺时针方向上提供氧化剂流。无论出口孔口周向角138提供顺时针氧化剂流还是逆时针氧化剂流，该方向都可以布置成与由初级旋流器70在初级旋流器文丘里管区域102中提供的氧化剂的初级旋流方向104处于共旋流方向或与初级旋流方向104(见图4)处于反旋流方向。
图9还描绘了其中多排氧化剂出口孔口108可以包括在旋流器套圈板91中的布置。例如，氧化剂出口孔口108的第一排140和氧化剂出口孔口108的第二排144可以包括在旋流器套圈板91中。氧化剂出口孔口108的第一排140可以周向布置在距旋流器组件中心线69的径向距离142处，而氧化剂出口孔口108的第二排144可以布置在距旋流器组件中心线69不同的径向距离145处。第一排140的氧化剂出口孔口108可以周向等距地彼此间隔开角距离152。第二排144的氧化剂出口孔口108可以类似地周向等距地间隔开角距离154。当然，第一排140或第二排144的氧化剂出口孔口108不需要周向等距间隔，并且每排内的单独氧化剂出口孔口108之间可以具有不同的角距离152，并且每排内的单独氧化剂出口孔口108之间可以具有不同的角距离154。此外，第一排140的氧化剂出口孔口108可以相对于第二排144的氧化剂出口孔口108交错(即，偏移)。例如，利用连接旋流器组件中心线69和第二排144的氧化剂出口孔口108中的一个的中心(例如，氧化剂出口孔口108(a)的中心)的参考线148，第一排140的氧化剂出口孔口108可以相对于第二排144的氧化剂出口孔口108周向偏移偏移角150。
图10至图14描绘了根据本公开的方面的氧化剂出口孔口108的附加布置。图10是在图4的细节200处截取的替代布置的局部横截面视图。在图10中，氧化剂出口孔口108被示出为在燃料喷嘴开口124处通过后壁118定位。也就是说，氧化剂出口孔口108在燃料喷嘴开口124处形成在燃料喷嘴90的燃料喷嘴外表面156和旋流器套圈板91之间。图12是对于图10所示方面的在图4的平面A-A处截取的局部横截面视图。在图12中，可以看出该布置的氧化剂出口孔口108形成为矩形出口孔口，或通过旋流器套圈板91的燃料喷嘴开口124形成的槽。因此，燃料喷嘴90的燃料喷嘴外表面156限定氧化剂出口孔口108的径向内部分。当然，与上述本公开的先前方面一样，氧化剂出口孔口108不限于矩形形状，而是可以替代地实施为其他形状。此外，矩形氧化剂出口孔口108的数量、尺寸和间距可以与上述类似地变化。此外，虽然图12描绘了绕燃料喷嘴开口124周向间隔开的多个矩形出口孔口108，但在图4的平面A-A处截取的图13描绘了本公开的示例性方面，其中可以实施单个周向或环形氧化剂出口孔口208或槽，而不是多个氧化剂出口孔口108。
返回参考图10，为了提供环形腔110和氧化剂出口孔口108之间的流体连通，沟道158包括在旋流器套圈板91中，沟道158在后壁118处延伸通过环形锥形壁120的径向向内部分。沟道158的径向向内部分限定氧化剂出口孔口108的一部分。在该方面中，为了为环形锥形壁120提供支撑，并密封其中形成有沟道158的环形腔110的前侧，支撑肋160可以被包括为旋流器套圈板91的一部分。支撑肋160的内表面162形成其中形成有氧化剂出口孔口108的旋流器套圈板的燃料喷嘴开口124的一部分。支撑肋160可以形成为绕其中形成有氧化剂出口孔口108的旋流器组件中心线69的周向的环形壁的一部分。因此，对于该方面，从环形腔110到初级旋流器文丘里管区域102的氧化剂流的流动路径通过沟道158，并且然后通过氧化剂出口孔口108。同样，可以布置前述流动路径元件的尺寸、数量和布置以获得期望压降ΔP3。此外，在环形出口孔口可以被实施为氧化剂出口孔口108的图13方面中，沟道158可以构成绕燃料喷嘴开口124的整个周向的环形沟道。
同样在图4的细节200处截取的图11描绘了根据本公开的方面的氧化剂出口孔口的另一种布置。图11的方面有点类似于图10的方面，因为它包括沟道158和支撑肋160，但是氧化剂出口孔口108没有形成为在燃料喷嘴外表面156处通过后壁118。相反，燃料喷嘴90包括形成在燃料喷嘴的径向外部分中的燃料喷嘴腔164和燃料喷嘴氧化剂出口孔口166。燃料喷嘴氧化剂出口孔口166提供燃料喷嘴腔164和初级旋流器文丘里管区域102之间的流体连通。如在图4的平面A-A处截取的图14中所见，多个燃料喷嘴腔164和对应燃料喷嘴氧化剂出口孔口166可以绕燃料喷嘴90的周向提供。替代地，类似于图13中所示的布置，燃料喷嘴腔164和/或燃料喷嘴氧化剂出口孔口166可以形成为绕燃料喷嘴90的整个周向的环形燃料喷嘴腔和环形出口孔口。在这种情况下，沟道158也可以绕燃料喷嘴开口124的整个周向形成。因此，图11中的氧化剂流从环形腔110通过沟道158进入燃料喷嘴腔164，然后通过燃料喷嘴氧化剂出口孔口166离开进入初级旋流器文丘里管区域102。这些元件一起形成氧化剂出口孔口。
在图4的细节202处截取的图15描绘了与套圈氧化剂入口孔口109有关的本公开的另一方面。在先前讨论的方面中，初级旋流器70包括初级旋流器氧化剂出口孔口107，初级旋流器氧化剂出口孔口107与后壁氧化剂入口孔口106一起形成套圈氧化剂入口孔口109，套圈氧化剂入口孔口109提供初级旋流器70和环形腔110之间的流体连通。氧化剂的第三流114从初级旋流器70通过套圈氧化剂入口孔口109到环形腔110。在图15的方面中，氧化剂的第三流114从次级旋流器72而不是从初级旋流器70提供到环形腔110。因此，如图15所示，也形成初级旋流器70的后壁的次级旋流器前壁113包括通过其中的多个次级旋流器氧化剂出口孔口117。多个流管119提供在初级旋流器70内，以便将次级旋流器氧化剂出口孔口117与初级旋流器氧化剂出口孔口107连接。因此，在该方面中，相应次级旋流器氧化剂出口孔口117、流管119、初级旋流器氧化剂出口孔口107和后壁氧化剂入口孔口106一起形成套圈氧化剂入口孔口109。
在操作中，该方面类似于上面的方面，其中通过初级旋流器提供氧化剂。更具体地，来自压力气室66的氧化剂的第二流103被提供给次级旋流器72，在那里产生第一压降ΔP1。第三流114从次级旋流器72通过套圈氧化剂入口孔口109(现在由117、119、107和106组成)发生，在那里产生第二压降ΔP2。产生第三压降ΔP3的其余第四流116与上述方面相同。
当然，本公开不仅限于其中套圈氧化剂入口孔口109如图4所示(即，从初级旋流器流向环形腔)或其中套圈氧化剂入口孔口109如图15所示(即从次级旋流器流向环形腔)的方面。相反，两个方面的组合可以在同一旋流器组件中实施。例如，如图6所示，当提供八个初级旋流器氧化剂出口孔口107时，其中四个可以实施图4的套圈氧化剂入口孔口109布置，而其中的另外四个可以实施图15的套圈氧化剂入口孔口109布置。
本公开的另一方面涉及操作燃气涡轮发动机的燃烧器的方法。图16描绘了本公开的该方面的方法的处理步骤的流程图。在步骤1600中，提供燃烧器26。燃烧器包括各种部件，例如i)压力气室66和ii)旋流器组件50，旋流器组件50包括：a)旋流器51，其具有带初级旋流器文丘里管100的初级旋流器70和次级旋流器72；b)旋流器套圈板91，其连接到初级旋流器70并且包括延伸通过其中的燃料喷嘴开口124和环形压降腔110。环形压降腔110具有多个后壁氧化剂入口孔口106，并且初级旋流器70具有多个初级旋流器氧化剂出口孔口107，它们一起形成多个套圈氧化剂入口孔口109，每个套圈氧化剂入口孔口109都与初级旋流器70流体连通。替代地，次级旋流器可以包括次级旋流器氧化剂出口孔口117，并且流管119可以包括在初级旋流器中，以形成与次级旋流器72流体连通的套圈氧化剂入口孔口109。环形压降腔110还包括与初级旋流器文丘里管区域102流体连通的至少一个氧化剂出口孔口108。旋流器组件50还包括设置在旋流器套圈板91的燃料喷嘴开口124中的燃料喷嘴90。任何前述燃烧器部件的结构和布置可以是上文关于图1至15描述的任何结构和布置。
一旦提供了根据本公开的燃烧器26，就进行用于操作燃烧器的其余操作处理。可以容易地理解，该方法的以下处理是经由发动机10的操作进行的。在步骤1601中，将氧化剂的第一流94(图2)提供给压力气室66，其中氧化剂的第一流94具有第一压力P1。上面描述了这个处理，其中在操作中，发动机10吸入空气73，并且空气73的一部分作为压缩机入口空气流80进入压缩机区段，在压缩机区段中压缩机入口空气流80被压缩，然后，压缩空气82经由扩散器(未示出)提供给燃烧器26，其中一部分空气82(a)作为第一流94进入压力气室66。
接下来，在步骤1602中，氧化剂的第二流101(或103)从压力气室66提供到旋流器51。在流通过初级旋流器70的方面中，步骤1602的第二流是第二流101。在流通过次级旋流器72的方面中，步骤1602的第二流是第二流103。在步骤1603中，将从压力P1到压力P2的第一压降ΔP1引入到氧化剂的第二流101中(或引入到氧化剂的第二流103中)。然后，在步骤1604中，氧化剂的第三流114经由多个套圈氧化剂入口孔口109从旋流器50(即，从初级旋流器70或从次级旋流器72)提供到旋流器套圈板91的环形压降腔110。在步骤1605中，在通过套圈氧化剂入口孔口109到环形压降腔110的氧化剂的第三流114中引起第二压降ΔP2，其中第二压降是从第二压力P2到低于第二压力的第三压力P3。
在步骤1606中，氧化剂的第四流116经由旋流器套圈板91的至少一个氧化剂出口孔口108从环形压降腔110提供到初级旋流器文丘里管区域102。在通过旋流器套圈板91的至少一个出口孔口的氧化剂的第四流116中引起从第三压力P3到低于第三压力的第四压力P4的第三压降ΔP3(步骤1607)。第二压降ΔP2和第三压降ΔP3形成通过旋流器套圈板91的总压降ΔPTFP。第二压降ΔP2可以提供总压降ΔPTFP的百分之十和百分之九十之间，而第三压降ΔP3可以提供总压降ΔPTFP的其余部分。
接着，在步骤1608中，进入初级旋流器文丘里管区域102的氧化剂的第四流116与来自初级旋流器70的旋流氧化剂流混合。燃料92还通过燃料喷嘴90注入到初级旋流器文丘里管100的初级旋流器文丘里管区域102中。燃料92与氧化剂的第四流116和来自初级旋流器70的旋流氧化剂流混合，以生成初级旋流器燃料-空气混合物。初级旋流器燃料-空气混合物通过初级旋流器文丘里管100朝向旋流器组件的下游端99行进。然后，初级旋流器燃料-空气混合物在初级旋流器文丘里管100下游的火炬锥中与来自次级旋流器72的旋流氧化剂混合，以生成旋流器组件燃料-空气混合物(步骤1609)。然后，旋流器组件燃料-空气混合物在燃烧室62中被点燃，以形成燃烧产物86(步骤1610)。
虽然前面的描述大体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(例如发电站、海洋应用、或石油和天然气生产应用)中实施。因此，本公开不限于在飞行器中使用。
本公开的进一步方面由以下条项的主题提供。
一种燃烧器的旋流器组件，所述旋流器组件限定通过其中的旋流器组件中心线，所述旋流器组件包括：旋流器，所述旋流器包括(a)初级旋流器和(b)次级旋流器，所述初级旋流器包括(i)初级旋流器文丘里管，(ii)初级旋流器前壁，所述初级旋流器前壁从所述旋流器组件中心线径向向外并绕所述旋流器组件中心线周向延伸，以及(iii)延伸通过所述初级旋流器前壁的多个初级旋流器氧化剂出口孔口；旋流器套圈板，所述旋流器套圈板连接到所述初级旋流器前壁的上游侧，并且包括沿所述旋流器组件中心线延伸通过其中的燃料喷嘴开口；以及燃料喷嘴，所述燃料喷嘴设置在所述旋流器套圈板的所述燃料喷嘴开口中，所述旋流器套圈板包括：(a)后壁，所述后壁从所述燃料喷嘴开口径向向外延伸并且包括延伸通过所述后壁的多个后壁氧化剂入口孔口；(b)环形锥形壁，所述环形锥形壁在所述燃料喷嘴开口处从所述后壁的径向向内部分延伸，并且从所述后壁向上游径向向外延伸；以及(c)环形腔壁，所述环形腔壁连接所述后壁的径向向外部分和所述环形锥形壁的上游端，环形腔形成在所述后壁、所述环形锥形壁和所述环形腔壁之间，其中所述多个初级旋流器氧化剂出口孔口中的相应初级旋流器氧化剂出口孔口布置成与所述多个后壁氧化剂入口孔口中的对应的相应后壁氧化剂入口孔口流体连通，以限定多个套圈氧化剂入口孔口中的相应套圈氧化剂入口孔口，其中所述多个套圈氧化剂入口孔口中的每一个套圈氧化剂入口孔口提供所述旋流器组件和所述旋流器套圈板的所述环形腔之间的流体连通，其中所述旋流器套圈板包括提供所述环形腔和所述初级旋流器文丘里管之间的流体连通的至少一个氧化剂出口孔口，其中第一流被提供给所述旋流器组件上游侧的压力气室，从所述压力气室提供到所述旋流器组件中的所述氧化剂的第二流引起从所述压力气室的第一压力到低于所述第一压力的第二压力的第一压降，其中通过所述多个套圈氧化剂入口孔口从所述旋流器组件进入所述环形腔的所述氧化剂的第三流引起从所述第二压力到低于所述第二压力的第三压力的第二压降，并且其中通过所述至少一个氧化剂出口孔口从所述环形腔进入所述初级旋流器文丘里管的所述氧化剂的第四流引起从所述第三压力到低于所述第二压力的第四压力的第三压降。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括多个氧化剂出口孔口，所述多个氧化剂出口孔口相对于所述旋流器组件中心线布置成轴向通过所述后壁。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括多个氧化剂出口孔口，所述多个氧化剂出口孔口相对于所述旋流器组件中心线布置成从所述后壁的上游侧以径向向内角度通过所述后壁到所述后壁的下游侧，以便将所述氧化剂的第四流引导通过其中朝向所述燃料喷嘴的尖端。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述多个氧化剂出口孔口进一步在与所述初级旋流器的旋流方向的共旋流方向上以一定角度周向布置。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述第二压降包括通过所述旋流器套圈板的总压降的百分之十和百分之九十之间，并且所述第三压降包括通过所述旋流器套圈板的所述总压降的其余部分。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括多个氧化剂出口孔口，每个氧化剂出口孔口限定为邻近所述燃料喷嘴，其中所述燃料喷嘴的外表面限定每个氧化剂出口孔口的一部分。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括多个氧化剂出口孔口，其中所述燃料喷嘴包括所述燃料喷嘴的径向外部分上的多个燃料喷嘴腔，所述多个燃料喷嘴腔中的每一个燃料喷嘴腔经由所述多个氧化剂出口孔口中的相应氧化剂出口孔口与所述环形腔流体连通，并且其中每个燃料喷嘴腔包括燃料喷嘴氧化剂出口孔口，所述燃料喷嘴氧化剂出口孔口提供所述燃料喷嘴腔和所述初级旋流器文丘里管之间的流体连通。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括限定成通过所述旋流器套圈板的所述燃料喷嘴开口的环形沟道，并且其中所述燃料喷嘴包括(i)所述燃料喷嘴的径向外部分中的环形燃料喷嘴腔，所述环形燃料喷嘴腔经由所述环形沟道与所述环形腔流体连通，以及(ii)至少一个燃料喷嘴氧化剂出口孔口，所述至少一个燃料喷嘴氧化剂出口孔口提供所述环形燃料喷嘴腔和所述初级旋流器文丘里管之间的流体连通。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个燃料喷嘴氧化剂出口孔口包括环形出口孔口。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括周向布置成通过所述后壁的多排氧化剂出口孔口，所述多排中的每一排布置成距所述旋流器组件中心线不同的径向距离。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括圆形孔口、矩形孔口、三角形孔口和梯形孔口中的任一种。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述至少一个氧化剂出口孔口从所述后壁的前表面处的第一尺寸到所述后壁的后表面处的第二尺寸成锥形，所述第一尺寸不同于所述第二尺寸。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述初级旋流器进一步包括绕所述旋流器组件中心线周向间隔开的多个初级旋流器旋流轮叶，并且其中所述多个初级旋流器氧化剂出口孔口中的每一个初级旋流器氧化剂出口孔口都通过所述初级旋流器、设置在所述多个旋流轮叶中的两个连续的初级旋流器旋流轮叶之间。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述次级旋流器包括(i)次级旋流器前壁，所述次级旋流器前壁从所述旋流器组件中心线径向向外并绕所述旋流器组件中心线周向延伸，所述次级旋流器前壁还限定初级旋流器后壁，以及(ii)多个次级旋流器氧化剂出口孔口，所述多个次级旋流器氧化剂出口孔口延伸通过所述次级旋流器前壁，其中所述旋流器组件进一步包括多个流管，所述多个流管中的每一个流管将所述次级旋流器氧化剂出口孔口中的相应一个次级旋流器氧化剂出口孔口与所述初级旋流器氧化剂出口孔口中的相应一个初级旋流器氧化剂出口孔口连接，其中所述流管进一步限定所述套圈氧化剂入口孔口，并且其中进入所述旋流器的所述氧化剂的第二流是进入所述次级旋流器的入口部分的氧化剂的流。
根据任何前述条项所述的旋流器组件，其中所述多个后壁氧化剂入口孔口中的每一个后壁氧化剂入口孔口包括绕所述旋流器组件中心线周向延伸通过所述后壁的开槽氧化剂入口孔口，并且其中所述多个开槽氧化剂入口孔口中的一个开槽氧化剂入口孔口与所述初级旋流器的所述多个初级旋流器氧化剂出口孔口中的多于一个初级旋流器氧化剂出口孔口一起布置。
一种操作燃气涡轮的燃烧器的方法，所述燃烧器包括(a)压力气室和(b)旋流器组件，所述旋流器组件包括(i)旋流器，所述旋流器具有带初级旋流器文丘里管的初级旋流器和次级旋流器，(ii)旋流器套圈板，所述旋流器套圈板连接到所述初级旋流器的上游侧，并且包括延伸通过其中的燃料喷嘴开口和环形压降腔，所述环形压降腔具有与所述旋流器组件流体连通的多个氧化剂入口孔口，以及与所述初级旋流器文丘里管流体连通的至少一个出口孔口，以及(iii)燃料喷嘴，所述燃料喷嘴设置在所述旋流器套圈板的所述燃料喷嘴开口中，所述方法包括：将氧化剂的第一流提供到所述压力气室，所述氧化剂的第一流具有第一压力；将所述氧化剂的第二流从所述压力气室提供到所述旋流器组件，所述氧化剂的第二流引起从所述第一压力到低于所述第一压力的第二压力的第一压降；经由所述环形压降腔的所述多个氧化剂入口孔口将所述氧化剂的第三流从所述旋流器组件提供到所述旋流器套圈板的所述环形压降腔，所述氧化剂的第二流在所述环形压降腔中的所述氧化剂的流中引起从所述第二压力到低于所述第二压力的第三压力的第二压降；以及经由所述旋流器套圈板的所述至少一个出口孔口将所述氧化剂的第四流从所述环形压降腔提供到所述初级旋流器文丘里管，所述氧化剂的第四流在所述氧化剂的流中引起从所述第三压力到低于所述第三压力的第四压力的第三压降。
根据任何前述条项所述的方法，其中所述初级旋流器包括初级旋流器前壁，所述初级旋流器前壁具有通过其中的多个初级旋流器氧化剂出口孔口，其中所述多个初级旋流器氧化剂出口孔口中的相应初级旋流器氧化剂出口孔口与所述环形压降腔的多个氧化剂入口孔口中的相应氧化剂入口孔口流体连通，从而限定多个套圈氧化剂入口孔口，并且其中进入所述旋流器组件的所述氧化剂的第二流是进入所述初级旋流器的所述氧化剂的流，并且所述氧化剂的第三流是经由所述多个套圈氧化剂入口孔口从所述初级旋流器到所述环形压降腔的所述氧化剂的流。
根据任何前述条项所述的方法，其中所述初级旋流器包括初级旋流器前壁，所述初级旋流器前壁具有通过其中的多个初级旋流器氧化剂出口孔口，其中所述多个初级旋流器氧化剂出口孔口中的相应初级旋流器氧化剂出口孔口与所述环形压降腔的所述多个氧化剂入口孔口中的相应氧化剂入口孔口流体连通，从而限定多个套圈氧化剂入口孔口，其中所述次级旋流器在所述初级旋流器的下游，并且包括通过所述次级旋流器的前壁的多个次级旋流器氧化剂出口孔口，其中所述旋流器组件进一步包括多个流管，所述多个流管中的每个相应流管将所述多个初级旋流器氧化剂出口孔口中的相应一个初级旋流器氧化剂出口孔口与所述多个次级旋流器氧化剂出口孔口中的相应一个次级旋流器氧化剂出口孔口连接，从而进一步限定所述多个套圈氧化剂入口孔口并提供所述次级旋流器和所述环形压降腔之间的流体连通，并且其中进入所述旋流器组件的所述氧化剂的第二流是进入所述次级旋流器的所述氧化剂的流，并且所述氧化剂的第三流是经由所述多个套圈氧化剂入口孔口从所述次级旋流器到所述环形压降腔的所述氧化剂的流。
根据任何前述条项所述的方法，其中所述至少一个出口孔口包括布置成通过所述旋流器套圈板的后壁的多个出口孔口，并且所述氧化剂的第四流由所述多个出口孔口径向向内引向所述燃料喷嘴的尖端。
根据任何前述条项所述的方法，其中所述第二压降包括通过所述旋流器套圈板的总压降的百分之十和百分之九十之间，并且所述第三压降包括通过所述旋流器套圈板的所述总压降的其余部分。
根据任何前述条项所述的方法，其中所述至少一个出口孔口包括多个出口孔口，每个出口孔口限定在所述旋流器套圈板的所述燃料喷嘴开口处，并且其中所述燃料喷嘴的外表面形成每个所述出口孔口的径向向内部分。
尽管前面的描述是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，并且可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下进行。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)

1.一种燃烧器的旋流器组件，其特征在于，所述旋流器组件限定通过其中的旋流器组件中心线，所述旋流器组件包括：
旋流器，所述旋流器包括(a)初级旋流器和(b)次级旋流器，所述初级旋流器包括(i)初级旋流器文丘里管，和(ii)初级旋流器前壁，所述初级旋流器前壁从所述旋流器组件中心线径向向外并绕所述旋流器组件中心线周向延伸，以及(iii)多个初级旋流器氧化剂出口孔口，所述多个初级旋流器氧化剂出口孔口延伸通过所述初级旋流器前壁；
旋流器套圈板，所述旋流器套圈板连接到所述初级旋流器前壁的上游侧，并且包括沿所述旋流器组件中心线延伸通过其中的燃料喷嘴开口；以及
燃料喷嘴，所述燃料喷嘴设置在所述旋流器套圈板的所述燃料喷嘴开口中，
所述旋流器套圈板包括：
(a)后壁，所述后壁从所述燃料喷嘴开口径向向外延伸并且包括延伸通过所述后壁的多个后壁氧化剂入口孔口；
(b)环形锥形壁，所述环形锥形壁在所述燃料喷嘴开口处从所述后壁的径向向内部分延伸，并且从所述后壁向上游径向向外延伸；以及
(c)环形腔壁，所述环形腔壁连接所述后壁的径向向外部分和所述环形锥形壁的上游端，环形腔形成在所述后壁、所述环形锥形壁和所述环形腔壁之间，
其中所述多个初级旋流器氧化剂出口孔口中的相应初级旋流器氧化剂出口孔口布置成与所述多个后壁氧化剂入口孔口中的对应的相应后壁氧化剂入口孔口流体连通，以限定多个套圈氧化剂入口孔口中的相应套圈氧化剂入口孔口，
其中所述多个套圈氧化剂入口孔口中的每一个套圈氧化剂入口孔口提供所述旋流器和所述旋流器套圈板的所述环形腔之间的流体连通，
其中所述旋流器套圈板包括至少一个氧化剂出口孔口，所述至少一个氧化剂出口孔口提供所述环形腔和所述初级旋流器文丘里管之间的流体连通，
其中氧化剂的第一流被提供给所述旋流器组件上游侧的压力气室，
从所述压力气室提供到所述旋流器中的所述氧化剂的第二流引起从所述压力气室的第一压力到低于所述第一压力的第二压力的第一压降，
其中通过所述多个套圈氧化剂入口孔口从所述旋流器进入所述环形腔的所述氧化剂的第三流引起从所述第二压力到低于所述第二压力的第三压力的第二压降，并且
其中通过所述至少一个氧化剂出口孔口从所述环形腔进入所述初级旋流器文丘里管的所述氧化剂的第四流引起从所述第三压力到低于所述第三压力的第四压力的第三压降。
2.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括多个氧化剂出口孔口，所述多个氧化剂出口孔口相对于所述旋流器组件中心线布置成轴向通过所述后壁。
3.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括多个氧化剂出口孔口，所述多个氧化剂出口孔口相对于所述旋流器组件中心线布置成从所述后壁的上游侧以径向向内角度通过所述后壁到所述后壁的下游侧，以便将所述氧化剂的第四流引导通过其中朝向所述燃料喷嘴的尖端。
4.根据权利要求3所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述多个氧化剂出口孔口进一步在与所述初级旋流器的旋流方向的共旋流方向上以一定角度周向布置。
5.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述第二压降包括通过所述旋流器套圈板的总压降的百分之十和百分之九十之间，并且所述第三压降包括通过所述旋流器套圈板的所述总压降的其余部分。
6.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括多个氧化剂出口孔口，每个氧化剂出口孔口限定为邻近所述燃料喷嘴，其中所述燃料喷嘴的外表面限定每个氧化剂出口孔口的一部分。
7.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括多个氧化剂出口孔口，
其中所述燃料喷嘴包括所述燃料喷嘴的径向外部分上的多个燃料喷嘴腔，所述多个燃料喷嘴腔中的每一个燃料喷嘴腔经由所述多个氧化剂出口孔口中的相应氧化剂出口孔口与所述环形腔流体连通，并且
其中每个燃料喷嘴腔包括燃料喷嘴氧化剂出口孔口，所述燃料喷嘴氧化剂出口孔口提供所述燃料喷嘴腔和所述初级旋流器文丘里管之间的流体连通。
8.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括限定成通过所述旋流器套圈板的所述燃料喷嘴开口的环形沟道，并且
其中所述燃料喷嘴包括(i)所述燃料喷嘴的径向外部分中的环形燃料喷嘴腔，所述环形燃料喷嘴腔经由所述环形沟道与所述环形腔流体连通，以及(ii)至少一个燃料喷嘴氧化剂出口孔口，所述至少一个燃料喷嘴氧化剂出口孔口提供所述环形燃料喷嘴腔和所述初级旋流器文丘里管之间的流体连通。
9.根据权利要求8所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述至少一个燃料喷嘴氧化剂出口孔口包括环形出口孔口。
10.根据权利要求1所述的旋流器组件，其特征在于，其中所述至少一个氧化剂出口孔口包括周向布置成通过所述后壁的多排氧化剂出口孔口，所述多排中的每一排布置成距所述旋流器组件中心线不同的径向距离。
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FR2753779B1 (fr) 1996-09-26 1998-10-16 Systeme d'injection aerodynamique d'un melange air carburant
US6834505B2 (en) 2002-10-07 2004-12-28 General Electric Company Hybrid swirler
US7104066B2 (en) 2003-08-19 2006-09-12 General Electric Company Combuster swirler assembly
US7013649B2 (en) 2004-05-25 2006-03-21 General Electric Company Gas turbine engine combustor mixer
FR2901349B1 (fr) 2006-05-19 2008-09-05 Snecma Sa Chambre de combustion d'une turbomachine
FR2903173B1 (fr) 2006-06-29 2008-08-29 Snecma Sa Dispositif d'injection d'un melange d'air et de carburant, chambre de combustion et turbomachine munies d'un tel dispositif
CN105716113B (zh) 2016-02-06 2019-03-12 中国科学院工程热物理研究所 双旋预混燃烧器
EP3239613A1 (en) 2016-04-29 2017-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Burner component, burner, and methods of manufacturing or operating of these for dual fuel operation
US10801726B2 (en) 2017-09-21 2020-10-13 General Electric Company Combustor mixer purge cooling structure
US11226101B2 (en) * 2019-02-01 2022-01-18 General Electric Company Combustor swirler

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