CN1222660A - 平顶中心体预混合燃料喷射器及燃料与空气预混合方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃气涡轮发动机的切向入口预混合燃料喷射器10包括涡管18,混合室28,进气道36,和中心体48。成组的燃料喷孔42沿进气道纵向分布,喷孔的布置使一次燃料的喷射沿进气道的纵向是不均匀的,并可控制燃料喷射的贯穿深度与进气道高度成比例。中心体具有与喷射平面22轴向对齐的平顶54以及二次燃料释放装置。这种燃料喷射器可阻止火焰侵入混合室,有效吹出已侵入的火焰,稳定住燃烧火焰,由此改善了喷射器和燃烧室耐久性。

Description

平顶中心体预混合燃料喷射器及燃料 与空气预混合方法
本发明涉及用于燃气涡轮发动机的预混合燃料喷射器，并涉及燃料在燃烧室内燃烧之前与空气预混合的方法。具体地说，本发明涉及燃料喷射器以及燃料与空气混合的方法，它们在确保燃料喷射器和燃烧室使用寿命的同时可促成清洁的燃烧。
本专利申请所包含的内容与内样是由本人于1996年12月20日提出的同时待审的、名称为“吹出火焰型双流切向入口喷射器”的美国专利申请08/771408，以及也是由本人于1996年12月20日提出的、名称为“从双流切向入口喷射器喷射火焰的方法”的美国专利申请08/771409有关。
化石燃料的燃烧会产生包括氮氧化物(NOx)在内的多种有害污染物。对可归因于NOx的环境状况恶化现象，人们已投入了更多的关注，并因此对在化石燃料的燃烧装置中抑制NOx的形成产生了强烈的兴趣。
一个抑制NOx形成的主要策略就是燃烧一种具有理想稀混合比并充分混合的燃料-空气混合物。稀的混合比和充分地混合可使燃烧火焰始终保持较低的温度水平，这是抑制NOx产生的必要条件。一种能产生稀混合比并且能使燃料与空气充分混合的燃料喷射器是切向入口燃料喷射器。在美国专利5307643,5402633,5461865和5479773中已提供了用于燃气涡轮发动机的切向入口燃料喷射器的实例，所有上述专利都已经转让给本项申请的受让人。这些燃料喷射器都有一个混合室，其径向空间被一对有圆柱形弧面的偏置的涡管(scrolls)包围。在与涡管的前端相邻处有进气道(air admissionslots)，可引导空气切向进入混合室。沿每一气道的长度方向有一系列间隔距离相等并呈直线排列的燃料喷孔。燃料喷射器的中心体从燃料喷射器的前端向后延伸形成混合室的径向内部边界。中心体还包括将额外的燃料或燃料-空气混合物引入到混合室的装置。在发动机运行期间，空气通过进气道切向进入混合室，与此同时，等量的燃料通过每一个等距分布的燃料喷孔被喷入空气流中。燃料和空气环绕着中心体旋转并在混合室中均匀地混合。燃料-空气混合物轴向向后流动并喷射到发动机的燃烧室中，在那里混合气被点火燃烧。在混合室中燃料与空气的完全混合可以保证燃烧火焰始终处于较低的温度水平从而抑制NOx的产生。
尽管上述切向入口燃料喷射器有许多优点，但它们并非没有缺点，这些缺点使得它们在某些应用中不能令人满意。其中的一个缺点是在混合室中的混合气可能会促使燃烧火焰转移到混合室中，在那里火焰有可能很快将涡管和中心体烧坏。第二个缺点是关于火焰的空间不稳定性倾向，即使将火焰保持在混合室以外也是如此。所谓的空间不稳定性倾向具体表现在火焰位置的波动及伴随产生的低频声音(即压力)振荡。虽然这种声音振荡可能还不至于损害人们的听觉，但是它们的反复振荡特性不断作用到燃烧室上将会缩短燃烧室的使用寿命。上述燃料喷射器在稳定燃烧火焰方面是无效的，因此就可能导致燃烧室的耐久性变差。
火焰被吸进混合室的弊病有可能通过对中心体作特殊的外形轮廓设计而得到缓解，这在同样是由本人于1996年12月20日提出的美国专利申请08/771408和08/771409中已有说明。该申请所揭示的中心体具有空气动力学的外形，其结果能使得轴向混合气流有足够高的速度来抵制火焰的吸入，并能吹出(disgorge)任何已被吸入的火焰使其熄灭。遗憾的是，中心体空气动力学外形的理想特性有可能被粘附在中心体边界层上的低速流体所破坏，如果这种缓慢移动的边界层流体包括了燃料和空气的话，情况便确实如此。此外还可以肯定，中心体的外形将影响混合室内流体的流动场，从而会破坏排放到燃烧室内的燃料-空气混合物的均匀性，其结果可能会加重对燃烧火焰空间稳定性的损害并危及燃料喷射器抑制产生NOx的潜力。
我们所需要的预混合燃料喷射器应该是能抑制NOx形成的，能使得燃料喷射器以外的燃烧火焰是空间稳定的，能有效阻止火焰吸入的，以及能可靠地吹出转移到燃料喷射器内部的火焰的装置。
因此，本发明的目的就是要提供一种切向入口预混合燃料喷射器和与其相适应的燃料-空气混合方法，它们能抑制NOx的形成，能使燃烧火焰空间稳定，能阻止火焰吸入和可靠地将已被吸入的火焰吹出。
本发明的进一步的目的是要提供一种具有协调运转的物理特性的燃料喷射器，它的那些由自身特性带来的优点不至于被某些伴随而生的缺点所抵消或者被任何其他的特性所损害。
按照本发明，一种预混合燃料喷射器包括了成组地沿切向进气道长度方向排列的可用来不均匀地喷射一次燃料的喷孔，一个能吹出火焰和使火焰稳定的中心体。该中心体的特点是，它有一个与燃料喷射器的喷射平面对齐的平顶，其上还有若干将可燃流体在燃料喷射器的喷射平面上喷射到燃烧室中的释放孔。所述的可燃流体可以是二次燃料(通常为气体燃料)，也可以是二次燃料与二次空气的混合物。
在一个燃料喷射器实例中，一次燃料喷孔至少包括了两种不同级别的喷孔，每一种级别的喷孔与其他级别的喷孔的区别在于它们的燃料喷射量。这些燃料喷孔沿着进气道的长度方向分布，通常是喷孔级别大体上呈周期性的分布。在一个详细说明的实例中，选定了喷孔的级别，并对其位置作了布置，使得一次燃料不可能贯穿到粘附在中心体上的缓慢移动的边界层上。
在与燃料喷射器的喷射平面对齐的中心体的平顶上有若干用于喷射二次燃料或燃料与空气混合物的释放孔。该平顶可以稳定住在喷射平面处燃烧的火焰，并将火焰始终保持在燃料喷射器的外面，使它不大可能烧损中心体或涡管。中心体平顶的稳定能力也有助于火焰的空间稳定性从而遏制了声音振荡。一次燃料的轴向不均匀喷射可以使由形状独特的并能将火焰吹出的中心体产生的对喷入燃烧室的混合气不均匀性的干扰倾向得到补偿。因此，通过对燃料喷孔级别的合理选择及对其位置的合理布署，就增强了由平顶中心体所提供的遏制声音振荡的效果，有助于遏制NOx的形成，并通过阻止燃料贯穿到中心体的边界层上，而提高燃料喷射器的防止火焰被吸入的能力和对火焰的吹出能力。
所公布的燃料喷射器及燃料-空气混合方法的一个优点在于：由于提高了对火焰吸入的阻力和吹出火焰的能力从而提高了燃料喷射器的耐久性。另一个优点是由于抑制了声音振荡而改进了燃烧室的耐久性。
本发明的上述特征和优点及其运行机制将会通过参照附图和下面对本发明的优选实施例所作的说明而变得更加明显。
图1是本发明燃料喷射器的侧视截面图。
图2是在图1中沿2-2方向看过去的剖视图。
图3是图1所示的与切向进气道相邻的一组燃料喷孔的局部放大图。
图4是与图1相似的中心体的剖视图，区别是增加了一个用于将二次空气引入二次燃料导管的结构。
参照图1-3，一种预混合燃料喷射器10具有一个纵向延伸的燃料喷射器轴线12，包括一个前端板14和一个后端板16，以及至少两个在前后端板之间轴向延伸的具有圆柱形弧面的涡管18(scrolls)。燃料喷射器的喷射口20(discharge port)延伸并穿过后端板16，在喷射口的末端形成一个燃料喷射器的喷射平面22。喷射口20的外周通过一个带内锥面的镶套24限定，它由锁销26固定在后端板上。涡管和两端板三者构成了一个混合室28，它轴向延伸至喷射平面，在混合室中，燃料和空气在进入喷射平面22外面的燃烧室30被点燃之前就已预先混合好。
涡管18与燃料喷射器轴线12之间有均匀的空隙，每一个涡管都有一个朝向燃料喷射器轴线的径向内表面32。每一个内表面都是分别绕着位于混合室内的涡管中心线34a,34b而回转的部分回转面。这里使用的“部分回转面”一词是指将一条线绕着中心线34a和34b中的一条轴线回转不到一周所形成的表面。两条涡管中心线均与燃料喷射器轴线平行并有相等的偏距。因此，每一对相邻的涡管就形成了一条平行于燃料喷射器轴线的进气道36，它可将一次空气导入混合室中。进气道从一个涡管的锐边(sharp edge)38向相邻涡管的内表面32延伸。每一个锐边的厚度t都非常薄，从而阻止火焰与边缘接触，其通常的厚度为0.020至0.040英寸。
至少有一个(但最好是全部)涡管具有进油管40，管内有一组纵向分布的并大体上是沿径向取向的燃料喷孔42，用来将一次燃料(最好是气体燃料)喷射到正在流进混合室的一次空气流中。为了使可以利用的燃料与空气的混合时间最长，燃料喷孔应与进气道相邻。较好的是，燃料喷孔在圆周上应与对面涡管的锐边38对齐，但也可以偏转一个角度σ。偏转角σ可以是向远离混合室的方向(图2中的顺时针方向)偏转10°或者向朝着混合室的方向(图2中的逆时针方向)偏转20°。
燃料喷射器还包括一个中心体48，它从前端板向后端板延伸。中心体有一条轴线50，一个底板52，一个顶板54和一个外壳60，外壳的外表面62从底部向顶部延伸。中心体与燃料喷射器的中心线同轴，因此表面62就是混合室28的内部边界。底板52上有一系列的二次空气供给口64，每一个口64在圆周方向上都与前端板14上的通气通道66对齐，这样二次空气就能流进中心体的内部。中心体的顶板54是平的，即是一块平直的或稍带弧面的板。顶板在轴线方向上大体上与喷射平面22对齐。
中心体外壳60的外表面62包括一段从底板52向后延伸的曲面70和一段从该曲面向顶板54延伸的截头锥面72。截头锥面部分可以是如图1所示的复合锥面。截头锥的锥角θ1和镶套24的内锥角θ2应该这样选取，即使得喷射口20的环形截面积Ap在沿着向后的方向上是逐渐减小的(至少是不增加)，以避免流体与镶套24或与截锥72分离开。至于中心体表面的曲面部分最好是由一段圆弧A绕着中心体的轴线50回转而成，该圆弧与截锥72相切，圆弧的中心在截锥的外侧。
截锥72的前端与混合室28的一个内接圆C相配合，它的中心74在燃料喷射器轴线12上。然而，由于混合室的横截面并不是圆形的，因此在径向上大于截锥的曲面部分70必须进行修整以便与混合室相配合。中心体的这些部分都要插入到每一个进气道36中，这些部分将被加工以形成具有空气动力学形状的坡道76(ramps)。坡道使于中心体底板52附近流入进气道36的流体离开底板并将其引入到混合室28内的中心体曲面部分70。
一根二次燃料导管80轴向延伸穿过中心体后与若干导管82相连，每一导管与中心体顶板上的燃料释放孔84相通，以便将二次可燃流体喷进燃烧室30。可燃流体可以是液体燃料或气体燃料，在下面将要叙述的实例中，它也可以是燃料与空气的混合物。在该优选实施例中，可燃流体是气态燃料。中心体还包括二次空气管86，它环绕在燃料导管80的周围，通过通气通道66和供给口64接受连续供给的二次燃烧空气。一个或多个内部空气导管88(在圆周方向上与燃料导管82是偏置错开的)将空气管86与顶部腔体90相连。若干空气释放孔92从腔体延伸穿过平顶板，于是二次空气就能释放到燃烧室中。
在一个中心体的备选方案中(见图4)，二次燃料导管80′包括一个燃料喷枪81，它插入到芯管83中。燃料喷枪上有若干燃料输送小孔85，芯管上还有一组进气孔87，可将大部分二次空气引入到芯管的内部。由喷枪供给的燃料、由进气孔进来的空气在芯管内混合，因此从释放孔84′释放出去的可燃流体就是二次燃料与二次空气的混合物。为了冷却顶部，可让一部分二次空气流过内部空气导管88′和空气释放孔92′。
成组的一次燃料喷孔的配置应使得一次燃料的喷射沿进气道的长度L方向上是不均匀的。为了实现燃料喷射的纵向不均匀性，这些成组的燃料喷孔至少应包括两种不同的级别。每一种级别与其他级别的区别在于它们向一次燃烧空气流中喷入的一次燃料的量的不同，例如，级别可以用喷孔的流量计量横断面积来加以区分。另一种方法则是用燃料的贯穿深度来区分燃料喷孔的级别，从图3中可以很清楚地看出，径向尺寸d就是燃料通过喷孔喷入一次切向进气流中的贯穿深度。不同的贯穿深度可以通过采用不同的喷孔流量横断面积来实现，在这种情况下，流量断面积与贯穿深度这两个指标是可以互相交换的。不同的贯穿深度也可以用其他方法来实现，例如可将具有相同断面积的喷孔分别连接到具有不同压力的燃料供给源上来实现。
属于不同级别的喷孔沿着进气道36的长度L方向分布，它们喷出的一次燃料沿进气道的长度方向是不均匀的。不同级别喷孔的一种可能的分布方式是至少在进气道的一段长度上呈周期性的分布。在只采用两个级别喷孔的情况下，级别的分布在进气道的至少一个区段上可以是双极的。这里使用的“双级”一词的含义是两级分布，其中每一个喷孔不是与相同级别的喷孔相邻就是与不同级别的喷孔相邻。双极分布可以是周期性的或非周期性的。一种特殊的双极分布就是交替分布，在交替分布里每一个喷孔均与不同级别的喷孔相邻。下面将举出关于喷孔级别的周期性的，双极的和交替分布的几个特例，其中不同级别的喷孔分别用字母“A”,“B”和“C”来表示：
周期性(三级别) A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C-A-B-C；或
               A-B-C-B-A-B-C-B-A-B-C-B-A-B-C；
双极(非周期性) A-A-B-B-B-A-A-B-A-B-B-A-A-A-A；
双极(周期性)   A-A-A-B-B-B-A-A-A-B-B-B-A-A-A；
交替分布       A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A。
通过采用多级别喷孔使燃料在沿进气道36的长度方向上不均匀地喷射就能使得从燃料喷射器喷出的一次燃料-空气混合物的空间不均匀性得到校正。因此，通过沿进气道长度方向上一次燃料的不均匀喷射，就能使得某些所期望的特性例如前述中心体的火焰吹出特性以及在同时待审的专利申请08/771408和08/771,409中的某些长处得到利用，同时也能使任何伴随产生的对混合室内流体流动场的不良干扰得到改善。
在图示的燃料喷射器中，燃料喷孔的级别不是用燃料的贯穿深度来区分就是用相对应的流量计量面积来加以区分，这是因为不同的贯穿深度是通过采用具有不同横截流量面积的燃料喷孔来实现的。燃料喷孔是纵向分布的，因此沿着进气道的后区段94(即进气道与中心体截锥的至少一部分一起延伸的那一段)，燃料喷孔级别的分布大体上都是周期性的。更确切地说，图示的燃料喷射器使用了两种级别的燃料喷孔。一个为C1级，其特征是具有较小的流量计量面积和较浅的燃料贯穿深度，而另一个为C2级，其特征是具有较大的流量计量面积和较深的燃料贯穿深度。八个C1级燃料喷孔中的每一个孔喷射大约3.4％的一次燃料，而七个C2级燃料喷孔中的每一个孔喷射大约10.4％的一次燃料。此间，燃料喷孔沿进气道的后区段的级别分布是双极分布，更确切地说是属于交替分布。
燃料喷孔级别的合理选择和合理分布不仅改善了燃料-空气混合物从燃料喷射器喷出时的空间均匀性，而且可以阻止一次燃料贯穿到粘附在中心体上的流体边界层上。阻止燃料贯穿到缓慢移动的边界层上可以改善燃料喷射器抵抗火焰吸入的能力以及有利于吹出已被吸入的火焰的能力。通常，燃料喷孔的最大贯穿深度应该尽量的浅，以避免一次燃料贯穿到粘附在中心体上的流体边界层上。一次燃料最有可能贯穿到沿中心体曲面部分70的边界层上，而不是沿截锥部分72的边界层，这是因为曲面部分在径向上距燃料喷孔更近。因此，沿着进气道的前区段96(即进气道上与中心体的曲面部分70一起纵向延伸的那一部分)布置具有最大流量计量面积和最深贯穿深度的燃料喷孔的方案应当排除。因此，对于图示的双级的实施例，只是将属于截面积小和贯穿深度浅的C1级燃料喷孔布置在进气道36的前区段96内。
为了实现流体的完全混合和防止燃料贯穿到中心体的边界层上，一次燃料的贯穿深度d至少应为进气道高度H的30％但不要超过80％，而更可取的是至少为进气道高度的40％但不超过70％。如果燃料的贯穿深度集中在气道高度的45％至60％的范围内，虽然从燃料喷射器喷出的燃料-空气混合物均匀性的角度来看是可以接受的，但不是最佳的。因此，推荐采用的燃料最少贯穿深度至少应为气道高度的40％但不得超过45％，而推荐采用的燃料最大贯穿深度至少应为气道高度的60％但不得超过70％。
运行时，一次燃烧空气从燃气涡轮发动机的压缩机经过进气道36进入混合室28。一次燃料沿进气道长度方向经燃料喷孔42不均匀地喷出并开始与一次燃烧空气混合。最邻近中心体底板52的混合气由坡道76引导到燃料喷射器混合室28内的中心体的曲面部分70。该曲面部分有一个光滑的过渡表面，它可将切向进入的混合气再纵向导向截锥72。由于涡管18的特殊形状，使一次燃料-空气混合物成为一种绕着中心体48旋绕(swirls)的环形流，因此，随着环形流向燃料喷射器的喷射口20的方向轴向地推进，燃料和空气就继续不断地混合。由于中心体的特殊形状，它能使环形混合气流保持足够高的轴向速度，从而可阻止燃烧室火焰进入到混合室28中与中心体的外表面62接触。
同时，在图1的实例中，由燃料导管80提供的二次燃料通过中心体平顶板54上的燃料释放孔84从燃料喷射器排出。从发动机的压缩机来的空气经过通道66和空气供给口64进入二次空气管86。二次空气通过中心体平顶板54上的空气释放孔92从燃料喷射器排出。在图4的替代方案中，当二次空气通过进气孔87进入芯管83时，二次燃料便从燃料喷枪81进入到二次燃料导管80′的芯管部分83。燃料和空气在芯管83内混合后形成的混合气便从释放孔84′排出。一部分二次空气流过内部空气导管88′和空气释放孔92′用来冷却顶部。在两种实例方案中，中心体的顶部都是平的，能够稳定住火焰。经过平顶上的通孔导入燃料和空气有助于顶部对火焰的稳定作用。由于平顶54与燃料喷射器的喷射平面22在纵向大体上是对齐的，燃烧发生在喷射平面以外，其最大优点就是火焰在喷射平面处已被稳定住而不会串入燃料喷射器内部，否则火焰会将燃料喷射器很快烧坏。被稳定住的火焰的空间稳定性可大大改善燃烧室的声音特性。
本发明通过显著地增加燃料-空气混合物绕中心体旋绕的轴向速度及确保燃料不进入缓慢移动的中心体边界层来提高中心体的使用寿命。由曲面部分70引起的轴向速度的增加可以阻止通过进气道36进入混合室28的空气在最邻近中心体底板52位置处以小的或无轴向速度回流的现象，而由截锥部分72引起的轴向速度的增加则可以使环形混合气流保持有不让火焰接触到中心体48的轴向流速，并且在该状态如果有火焰确实接触到中心体，也能将该火焰吹出。对火焰的吹出能力和阻止火焰被吸入的能力可以通过选择和布置燃料喷孔级别而阻止燃料贯穿到中心体的边界层上来得到增强。
燃料喷射器寿命的改进还可归因于中心体平顶54与喷射平面22纵向对齐以及通过平顶上的燃料释放孔将燃料喷射到燃烧室内的结构。中心体平顶作为一个表面可以稳定住火焰，因此燃烧只发生在燃料喷射器的外部而不是内部。中心体平顶通过将火焰稳定在顶部而减小燃烧室的声音振荡来提高燃烧室的耐久性。燃烧室的耐久性还通过一次燃料的纵向不均匀喷射而得到提高，因为这种不均匀的喷射改善了通过燃料喷射器的喷射孔喷出的燃料-空气混合物的均匀性，因此有助于火焰的稳定和减小声音振荡。
虽然通过一个具体的实例对本发明作了展示和说明，但对于熟悉本项技术的专业人员来说应该理解的是，在不违背权利要求书所限定的本发明的基本精神和范围的情况下，对形式和细节可以作出各种不同的改变。

Claims (35)

1．一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面；
至少有两个圆柱形弧面涡管，其在前端板和后端板之间轴向延伸并与两端板一起构成混合室，每一个涡管所限定的曲面都是绕各自中心线的部分回转面，两条涡管的中心线都与纵向延伸的燃料喷射器轴线平行并有相等的偏距，因此每一对相邻的涡管就构成了平行于轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流导入混合室，至少在一个涡管内含有一组纵向分布的燃料喷孔，用来将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中；以及
中心体，它有一条纵向延伸的中心体轴线，一个底板，一个平顶板和一个从底板纵向延伸到顶板的具有径向外表面的外壳，中心体与燃料喷射器中心线共轴，并限定了混合室的径向内部边界，顶板与喷射平面沿轴向基本对齐，中心体内有一条燃料导管，它至少与顶板内的一个燃料释放孔相连通，以便将可燃烧的流体喷入燃烧室。
2．一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面；
至少有两个圆柱形弧面涡管，在前端板和后端板之间轴向延伸并与两端板一起构成混合室，每一个涡管所限定的曲面都是绕各自中心线的部分回转面，两条涡管的中心线都与纵向延伸的燃料喷射器轴线平行并有相等的偏距，因此每一对相邻的涡管就构成了平行于轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流导入混合室，至少在一个涡管内含有一组纵向分布的燃料喷孔，用来将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中，燃料喷孔的配置应能使得在沿进气道的长度方向上的一次燃料的喷射是不均匀的；以及
中心体，它有一个带径向外表面的纵向延伸的外壳，中心体与燃料喷射器中心线共轴，并限定了混合室的径向内部边界。
3．一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面；
至少有两个圆柱形弧面涡管，在前端板和后端板之间轴向延伸，并与两端板一起构成混合室，每一个涡管所限定的曲面都是绕各自中心线的部分回转面，两条涡管的中心线都与纵向延伸的燃料喷射器轴线平行并有相等的偏距，因此每一对相邻的涡管就构成了平行于轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流导入混合室，至少在一个涡管内含有一组纵向分布的燃料喷孔，用来将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中，燃料喷孔的配置应能使得在沿进气道的长度方向上的一次燃料的喷射是不均匀的；以及
中心体，它有一条纵向延伸的中心体轴线，一个底板，一个平顶板和一个从底板纵向延伸到顶板的具有径向外表面的外壳，中心体与燃料喷射器中心线共轴，并限定了混合室的径向内部边界，顶板与喷射平面在轴向基本对齐，中心体内有一条燃料导管，它至少与顶板内的一个燃料释放孔相连通，以便将可燃烧的流体喷入燃烧室。
4．一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器装置，包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面；
至少有两个圆柱形弧面涡管，在前端板和后端板之间轴向延伸并与两端板一起构成混合室，每一个涡管所限定的曲面都是绕各自中心线的部分回转面，两条涡管的中心线都与纵向延伸的燃料喷射器轴线平行并有相等的偏距，因此每一对相邻的涡管就构成了平行于轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流导入混合室，至少在一个涡管内含有一组纵向分布的燃料喷孔，用来将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中；以及
中心体，它有一条纵向延伸的中心体轴线，一个底板，一个平顶板和一个从底板纵向延伸到顶板的具有径向外表面的外壳，外壳表面包括一个从底板向后延伸的曲面部分和一个从曲面部分向后朝着顶板延伸的截头锥面部分，中心体与燃料喷射器中心线共轴，并限定了混合室的径向内部边界，顶板与喷射平面沿轴向基本对齐，中心体内有一条燃料导管，它至少与顶板内的一个燃料释放孔相连通，以便将可燃烧的流体喷入燃烧室。
5．一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面；
至少有两个圆柱形弧面涡管，在前端板和后端板之间轴向延伸，并与两端板一起构成混合室，每一个涡管所限定的曲面都是绕各自中心线的部分回转面，两条涡管的中心线都与纵向延伸的燃料喷射器轴线平行并有相等的偏距，因此每一对相邻的涡管就构成了平行于轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流导入混合室，至少在一个涡管内含有一组纵向分布的燃料喷孔，用来将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中，燃料喷孔的配置应能使得在沿进气道的长度方向上一次燃料的喷射是不均匀的；以及
中心体，它有一条纵向延伸的中心体轴线，一个底板，一个平顶板和一个从底板纵向延伸到顶板的具有径向外表面的外壳，外壳表面包括一个从底板向后延伸的曲面部分和一个从曲面部分向后朝着顶板延伸的截头锥面部分，中心体与燃料喷射器中心线共轴，并限定了混合室的径向内部边界。
6．一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面。
至少有两个圆柱形弧面涡管，在前端板和后端板之间轴向延伸，并与两端板一起构成混合室，每一个涡管所限定的曲面都是绕各自中心线的部分回转面，两条涡管的中心线都与纵向延伸的燃料喷射器轴线平行并有相等的偏距，因此每一对相邻的涡管就构成了一条平行于轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流导入混合室，至少在一个涡管内含有一组纵向分布的燃料喷孔，用来将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中，燃料喷孔的配置应能使得在沿进气道的长度方向上的一次燃料的喷射是不均匀的；以及
中心体，它有一条纵向延伸的中心体轴线，一个底板，一个平顶板和一个从底板纵向延伸到顶板的具有径向外表面的外壳，外壳表面包括一个从底板向后延伸的曲面部分和一个从曲面部分向后朝着顶板延伸的截头锥面部分，中心体与燃料喷射器中心线共轴，并限定了混合室的径向内部边界，顶板与喷射平面沿轴向基本对齐，中心体内有一条燃料导管，它至少与顶板内的一个燃料释放孔相连通，以便将可燃烧的流体喷入燃烧室。
7．按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔与进气道相邻。
8．按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，可燃的流体是一种气体燃料。
9．按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，该燃料喷射器包括可让二次燃烧空气流过中心体内部的二次空气管，以及在中心体顶板内至少有一个可将二次燃烧空气释放到燃烧室中的空气释放孔。
10．按照权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述燃料喷射器包括可让二次燃烧空气流过中心体内部的二次空气导管以及可将二次空气引入燃料导管的装置，因此可燃烧的流体是二次燃料与二次空气的混合物。
11．按照权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔组与进气道相邻，其中至少包括两个不同级别的燃料喷孔，每一个级别与其他级别的区别在于其向一次燃烧空气流中所能喷入的燃料量，燃料喷孔沿进气道的长度方向分布，在进气道长度的至少一个区段内燃料喷孔级别的分布大体上是周期性的。
12．按照权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔组与进气道相邻，其中包括两个不同级别的燃料喷孔，每一个级别与其他级别的区别在于其向一次燃烧空气流中所能喷入的燃料量，燃料喷孔沿进气道的长度方向分布，在进气道长度的至少一个区段内燃料喷孔级别的分布是双极的。
13．按照权利要求12所述的燃料喷射器，其特征在于，在进气道长度的至少一个区段内燃料喷孔级别的分布是交替的。
14．按照权利要求11,12或13所述的燃料喷射器，其特征在于，每一个燃料喷孔有一个液流计量面积，燃料喷孔的级别就用计量面积来区分。
15．按照权利要求11,12或13所述的燃料喷射器，其特征在于，在一次燃料通过每一个燃料喷孔向一次空气流中喷射时都有一个燃料贯穿深度，燃料喷孔的级别就用贯穿深度来区分。
16．按照权利要求15所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔组的最小燃料贯穿深度至少应是进气道高度的30％，而更为可取的至少是40％；最大贯穿深度应不大于进气道高度的80％，而更为可取的是不大于70％。
17．按照权利要求15所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔组的最小燃料贯穿深度至少应是进气道高度的40％，但不得超过45％；最大贯穿深度至少应是进气道高度的60％，但不得超过70％。
18．按照权利要求5所述的燃料喷射器，其特征在于，进气道有一个与中心体的曲面部分一同纵向延伸的前区段和一个与中心体的截锥部分一同纵向延伸的后区段，燃料喷孔组与进气道相邻且至少包括两个级别的燃料喷孔，各级别间的区别在于燃料喷孔的液流计量面积，各燃料喷孔沿纵向分布，而燃料喷孔级别的分布沿进气道的后区段大体上是呈周期性的，其中属于具有最大计量面积级别的燃料喷孔则应分布在进气道前区段以外的地方。
19．按照权利要求5所述的燃料喷射器，其特征在于，进气道有一个与中心体的曲面部分一同纵向延伸的前区段和一个与中心体的截锥部分一同纵向延伸的后区段，燃料喷孔组与进气道相邻且包括两个级别的燃料喷孔，其中一个级别具有较小的液流计量面积而另一个级别具有较大的计量面积，喷孔级别的轴向分布沿进气道的后区段是双极的，而沿进气道的前区段只分布有属于较小面积级别的喷孔。
20．按照权利要求19所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔级别沿进气道后区段的分布是交替的。
21．按照权利要求5所述的燃料喷射器，其特征在于，通过每一个燃料喷孔喷出的一次燃料在一次燃烧空气流中具有一定的贯穿深度，进气道有一个与中心体的曲面部分一同纵向延伸的前区段和一个与中心体的截锥部分一同纵向延伸的后区段，燃料喷孔组与进气道相邻并至少包括两个级别的喷孔，级别由各喷孔的不同的燃料贯穿深度来相互区分，喷孔级别在进气管后区段沿纵向大体呈周期性分布，而属于具有最深贯穿深度级别的燃料喷孔应分布在进气道前区段以外的地方。
22．按照权利要求5所述的燃料喷射器，其特征在于，通过每一个燃料喷孔喷出的一次燃料在一次燃烧空气流中具有一定的贯穿深度，进气道有一个与中心体的曲面部分一同纵向延伸的前区段和一个与中心体的截锥部分一同纵向延伸的后区段，燃料喷孔组与进气道相邻并包括两个级别的喷孔，其中一个级别具有浅的燃料贯穿深度，另一个级别具有深的贯穿深度，喷孔级别沿着进气道的后区段的纵向分布是双极的，只有属于浅贯穿深度级别的燃料喷孔被分布在进气道的前区段上。
23．按照权利要求22所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔级别沿进气道后区段是交替分布的。
24．按照权利要求21,22或23所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔组的最小燃料贯穿深度至少应是进气道高度的30％，而更为可取的至少是40％，最大贯穿深度应不大于进气道高度的80％，而更可取的是不大于70％。
25．按照权利要求21,22或23所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔组的最小燃料贯穿深度至少应是进气道高度的40％，但不得超过45％；最大贯穿深度至少应是进气道高度的60％，但不得超过70％。
26．按照权利要求5,21,22或23所述的燃料喷射器，其特征在于，燃料喷孔组的最大燃料贯穿深度应足够的浅，以避免一次燃料贯穿到粘附在中心体上的流体边界层内。
27．按照权利要求4,5或6所述的燃料喷射器，其特征在于，中心体外壳表面的曲面部分是一段圆弧绕着喷射器中心线回转而形成的回转面的一部分，该圆弧与外壳表面的截锥部分相切，其圆弧中心在截锥部分的径向外侧。
28．一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器，包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面；
至少有两个圆柱形弧面涡管，在前端板和后端板之间轴向延伸，并与两端板一起构成混合室，每一个涡管所限定的曲面都是绕各自中心线的部分回转面，两条涡管的中心线都与纵向延伸的燃料喷射器轴线平行并有相等的偏距，因此每一对相邻的涡管就构成了平行于轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流导入混合室，至少在一个涡管内含有一组纵向分布的与进气道相邻的燃料喷孔，用来将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中；
中心体，它有一条纵向延伸的中心体轴线，一个底板，一个平顶板和一个从底板纵向延伸到顶板的具有径向外表面的外壳，外壳表面包括一个从底板向后延伸的曲面部分和一个从曲面部分向后朝着顶板延伸的截头锥面部分，中心体与燃料喷射器中心线共轴，并限定了混合室的径向内部边界，顶板与喷射平面沿轴向基本对齐，中心体内有一条燃料导管，它至少与顶板内的一个燃料释放孔相连通，以便将可燃烧流体喷入燃烧室，燃料喷射器还包括一个用来将二次燃烧空气引入到中心体内部的二次空气管，以及在中心体顶板内至少包括一个用来将二次燃烧空气释放到燃烧室中的空气释放孔。
其中，进气道有一个与中心体的曲面部分一同纵向延伸的前区段和一个与中心体的截锥部分一同纵向延伸的后区段，在燃料喷孔组中有一些燃料喷孔具有小的液流计量面积，其它一些燃料喷孔具有大的液流计量面积，大、小面积的喷孔交替地沿进气道的后区段分布，而沿进气道的前区段分布的只能是小面积的喷孔。
29．一种用于在燃气涡轮发动机中燃烧燃料的方法，包括：
提供一种有纵向延伸轴线的燃料喷射器，该喷射器包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面；
至少有两个圆柱形弧面涡管，在前端板和后端板之间轴向延伸，并与两端板一起构成混合室，每一对相邻涡管限定了平行于燃料喷射器轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流引入到混合室中，至少有一个涡管包含了将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中的装置；以及
中心体，它有一条纵向延伸的中心体轴线，一个底板，一个顶板和一个从底板纵向延伸到顶板的具有径向外表面的外壳，中心体与燃料喷射器的中心线共轴，并确定了混合室的径向内部边界；
将一次燃烧空气通过进气道切向导入混合室中；
在导入一次空气的同时将一次燃料喷入一次空气；
在一次空气和一次燃料流向喷射平面时，使一次空气和一次燃料绕着中心体旋绕；以及
大致在喷射平面燃烧一次燃料且其火焰被稳定在那里。
30．按照权利要求29所述的方法，其特征在于，在喷射平面处火焰被稳定住，其中至少部分是通过将可燃流体导入中心体并将其大致于喷射平面处喷射到燃烧室内而使可燃流体与一次燃料燃烧来实现的。
31．按照权利要求29所述的方法，其特征在于，使一次空气和一次燃料旋绕的步骤包括在一定的轴向速度下将一次空气和一次燃料导向喷射平面，以消除火焰在混合室中的残留。
32．一种用于在燃气涡轮发动机中燃烧燃料的方法，包括：
提供一种有纵向延伸轴线的燃料喷射器，所述喷射器包括：
一个前端板和一个与前端板有一段轴向间距的后端板，后端板上延伸有燃料喷射器的喷射口，喷射口有一个末端，它限定了燃料喷射器的喷射平面；
至少有两个圆柱形弧面涡管，在前端板和后端板之间轴向延伸，并与两端板一起构成混合室，每一对相邻涡管限定了平行于燃料喷射器轴线的进气道，用来将一次燃烧空气流引入到混合室中，至少有一个涡管包含了将一次燃料喷射到一次燃烧空气流中的装置；以及
中心体，它有一条纵向延伸的中心体轴线，一个底板，一个顶板和一个从底板纵向延伸到顶板的具有径向外表面的外壳，中心体与燃料喷射器的中心线共轴，并确定了混合室的径向内部边界；
将一次燃烧空气通过进气道切向导入混合室中；
在导入一次空气的同时，沿着进气道的长度方向将一次燃料不均匀地喷入一次空气中；
在一次空气和一次燃料流向喷射平面时，使一次空气和一次燃料绕着中心体旋绕；以及
在喷射平面之后燃烧一次燃料。
33．按照权利要求32所述的方法，其特征在于，一次燃料燃烧时火焰大致稳定在喷射平面处。
34．按照权利要求32所述的方法，其特征在于，将一次空气和一次燃料旋绕的步骤包括在一定的轴向速度下将一次空气和一次燃料导向喷射平面，以避免火焰残留在混合室中。
35．按照权利要求32所述的方法，其特征在于，将一次空气和一次燃料旋绕的步骤包括在一定的轴向速度下将一次空气和一次燃料导向喷射平面，以避免火焰残留在混合室中，并且，其中在喷射平面处一次燃料燃烧时火焰大致被稳定在那里。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103375818A (zh) * 2012-04-30 2013-10-30 通用电气公司 燃烧喷嘴及其相关方法
CN104246371A (zh) * 2012-03-29 2014-12-24 埃克森美孚上游研究公司 涡轮机燃烧器组装件
CN108019779A (zh) * 2016-11-04 2018-05-11 通用电气公司 多点喷射微型混合燃料喷嘴组件
CN110914595A (zh) * 2017-07-19 2020-03-24 三菱重工业株式会社 燃烧器以及燃气轮机

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6176087B1 (en) * 1997-12-15 2001-01-23 United Technologies Corporation Bluff body premixing fuel injector and method for premixing fuel and air
US6141954A (en) * 1998-05-18 2000-11-07 United Technologies Corporation Premixing fuel injector with improved flame disgorgement capacity
GB0111788D0 (en) 2001-05-15 2001-07-04 Rolls Royce Plc A combustion chamber
JP2003074853A (ja) * 2001-08-28 2003-03-12 Honda Motor Co Ltd ガスタービン・エンジンの燃焼器
JP2003074854A (ja) * 2001-08-28 2003-03-12 Honda Motor Co Ltd ガスタービン・エンジンの燃焼器
US6702571B2 (en) * 2001-09-05 2004-03-09 Gas Technology Institute Flex-flame burner and self-optimizing combustion system
WO2003098110A1 (de) * 2002-05-16 2003-11-27 Alstom Technology Ltd Vormischbrenner
GB0220338D0 (en) * 2002-09-02 2002-10-09 Secretary Trade Ind Brit Production of variable concentration fluid mixtures
DE10247955A1 (de) * 2002-10-12 2004-05-13 Alstom (Switzerland) Ltd. Brenner
US7181915B2 (en) * 2002-12-31 2007-02-27 General Electric Company High temperature centerbody for temperature reduction by optical reflection and process for manufacturing
CA2537949C (en) * 2003-09-05 2011-01-11 Delavan Inc. Device for stabilizing combustion in gas turbine engines
WO2005095863A1 (de) * 2004-03-31 2005-10-13 Alstom Technology Ltd Brenner
US7097448B2 (en) * 2004-05-07 2006-08-29 Peter Chesney Vortex type gas lamp
DE502006007733D1 (de) * 2005-03-09 2010-10-07 Alstom Technology Ltd Vormischbrenner zum erzeugen eines zündfähigen brennstoff-luftgemisches
DE502006007811D1 (de) * 2005-06-17 2010-10-21 Alstom Technology Ltd Brenner zur vormischartigen Verbrennung
US7377112B2 (en) * 2005-06-22 2008-05-27 United Technologies Corporation Fuel deoxygenation for improved combustion performance
WO2007051705A1 (de) * 2005-11-04 2007-05-10 Alstom Technology Ltd Brennstofflanze
EP1821035A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-22 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine burner and method of mixing fuel and air in a swirling area of a gas turbine burner
US20070204624A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-06 Smith Kenneth O Fuel injector for a turbine engine
EP1843098A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine combustor
CN100443806C (zh) * 2006-05-16 2008-12-17 北京航空航天大学 切向驻涡燃烧室
WO2008097320A2 (en) * 2006-06-01 2008-08-14 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Premixing injector for gas turbine engines
EP1867925A1 (en) 2006-06-12 2007-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Burner
US7827797B2 (en) * 2006-09-05 2010-11-09 General Electric Company Injection assembly for a combustor
US8528337B2 (en) * 2008-01-22 2013-09-10 General Electric Company Lobe nozzles for fuel and air injection
US8413446B2 (en) * 2008-12-10 2013-04-09 Caterpillar Inc. Fuel injector arrangement having porous premixing chamber
EP2236932A1 (de) 2009-03-17 2010-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines Brenners und Brenner, insbesondere für eine Gasturbine
US8910481B2 (en) * 2009-05-15 2014-12-16 United Technologies Corporation Advanced quench pattern combustor
CA2786597A1 (en) 2010-01-06 2011-07-14 The Outdoor Greatroom Company LLLP Fire container assembly
US8545213B2 (en) * 2010-03-09 2013-10-01 Air Products And Chemicals, Inc. Reformer and method of operating the reformer
EP2383515B1 (de) * 2010-04-28 2013-06-19 Siemens Aktiengesellschaft Brennersystem zur Dämpfung eines solchen Brennersystems
US8545215B2 (en) 2010-05-17 2013-10-01 General Electric Company Late lean injection injector
US8863525B2 (en) 2011-01-03 2014-10-21 General Electric Company Combustor with fuel staggering for flame holding mitigation
CN102072494B (zh) * 2011-02-27 2013-06-05 江西中船航海仪器有限公司 一种燃烧器
CN102733998A (zh) * 2011-04-01 2012-10-17 淄博淄柴新能源有限公司 燃气发动机进气混合装置
US8950189B2 (en) 2011-06-28 2015-02-10 United Technologies Corporation Gas turbine engine staged fuel injection using adjacent bluff body and swirler fuel injectors
EP2725302A1 (en) * 2012-10-25 2014-04-30 Alstom Technology Ltd Reheat burner arrangement
JP5980186B2 (ja) * 2013-09-26 2016-08-31 三菱重工業株式会社 バーナー、および、石炭改質プラント
US9593848B2 (en) 2014-06-09 2017-03-14 Zeeco, Inc. Non-symmetrical low NOx burner apparatus and method
RU2635958C1 (ru) * 2016-06-09 2017-11-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) Вихревая горелка для газовой турбины
KR101889542B1 (ko) * 2017-04-18 2018-08-17 두산중공업 주식회사 연소기 노즐 조립체 및 이를 포함하는 가스터빈
CN111386428B (zh) * 2017-11-20 2022-11-01 约翰·尊科股份有限公司 辐射壁燃烧器
US20190301408A1 (en) 2018-04-02 2019-10-03 Caterpillar Inc. Combustion system for an internal combustion engine
US10739007B2 (en) * 2018-05-09 2020-08-11 Power Systems Mfg., Llc Flamesheet diffusion cartridge
RU189000U1 (ru) * 2018-10-09 2019-05-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1" (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) Центробежная форсунка
RU188999U1 (ru) * 2018-10-09 2019-05-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1" (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) Многотопливная форсунка
US10895384B2 (en) * 2018-11-29 2021-01-19 General Electric Company Premixed fuel nozzle
US11506390B2 (en) 2019-12-06 2022-11-22 Raytheon Technologies Corporation Multi-fuel bluff-body piloted high-shear injector and method of using same
US11725818B2 (en) 2019-12-06 2023-08-15 Raytheon Technologies Corporation Bluff-body piloted high-shear injector and method of using same
US12098678B2 (en) 2020-01-08 2024-09-24 Rtx Corporation Method of using a primary fuel to pilot liquid fueled combustors
CN112684099B (zh) * 2020-12-18 2022-09-09 郑州大学 一种组装式湍流火焰熄灭装置
EP4271939A1 (en) * 2021-02-23 2023-11-08 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Premixer injector in gas turbine engine

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57207711A (en) 1981-06-15 1982-12-20 Hitachi Ltd Premixture and revolving burner
US4426841A (en) 1981-07-02 1984-01-24 General Motors Corporation Gas turbine combustor assembly
GB2175684B (en) 1985-04-26 1989-12-28 Nippon Kokan Kk Burner
DE3662462D1 (en) 1985-07-30 1989-04-20 Bbc Brown Boveri & Cie Dual combustor
FR2592321A1 (fr) 1986-01-02 1987-07-03 Rhone Poulenc Chim Base Procede d'obtention d'une phase gazeuse a temperature elevee, et dispositif pour mettre en oeuvre le procede. application au traitement des phases liquides ou gazeuses, chargees ou non de solides, et solides pulverisables.
CH674561A5 (zh) 1987-12-21 1990-06-15 Bbc Brown Boveri & Cie
DE59000422D1 (de) 1989-04-20 1992-12-10 Asea Brown Boveri Brennkammeranordnung.
CH680084A5 (zh) 1989-06-06 1992-06-15 Asea Brown Boveri
CH680467A5 (zh) 1989-12-22 1992-08-31 Asea Brown Boveri
US5307634A (en) 1992-02-26 1994-05-03 United Technologies Corporation Premix gas nozzle
DE59209209D1 (de) 1992-10-16 1998-04-02 Asea Brown Boveri Gasbetriebener Vormischbrenner
DE4304213A1 (de) 1993-02-12 1994-08-18 Abb Research Ltd Brenner zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, einer Brennkammer einer Gasturbogruppe oder Feuerungsanlage
US5307643A (en) 1993-04-21 1994-05-03 Mechanical Ingenuity Corp. Method and apparatus for controlling refrigerant gas in a low pressure refrigeration system
JP3335713B2 (ja) * 1993-06-28 2002-10-21 株式会社東芝 ガスタービン燃焼器
US5467926A (en) * 1994-02-10 1995-11-21 Solar Turbines Incorporated Injector having low tip temperature
US5461865A (en) 1994-02-24 1995-10-31 United Technologies Corporation Tangential entry fuel nozzle
US5564271A (en) 1994-06-24 1996-10-15 United Technologies Corporation Pressure vessel fuel nozzle support for an industrial gas turbine engine
US5613363A (en) 1994-09-26 1997-03-25 General Electric Company Air fuel mixer for gas turbine combustor
US5479773A (en) 1994-10-13 1996-01-02 United Technologies Corporation Tangential air entry fuel nozzle
DE4445279A1 (de) * 1994-12-19 1996-06-20 Abb Management Ag Einspritzdüse
US5671597A (en) * 1994-12-22 1997-09-30 United Technologies Corporation Low nox fuel nozzle assembly
DE4446945B4 (de) * 1994-12-28 2005-03-17 Alstom Gasbetriebener Vormischbrenner
DE19516798A1 (de) * 1995-05-08 1996-11-14 Abb Management Ag Vormischbrenner mit axialer oder radialer Luftzuströmung
DE19545309A1 (de) * 1995-12-05 1997-06-12 Asea Brown Boveri Vormischbrenner
EP0849530A3 (en) 1996-12-20 1999-06-09 United Technologies Corporation Fuel nozzles and centerbodies therefor
US5899076A (en) * 1996-12-20 1999-05-04 United Technologies Corporation Flame disgorging two stream tangential entry nozzle
US5865609A (en) * 1996-12-20 1999-02-02 United Technologies Corporation Method of combustion with low acoustics
US5791562A (en) 1996-12-20 1998-08-11 United Technologies Corporation Conical centerbody for a two stream tangential entry nozzle
US5887795A (en) * 1996-12-20 1999-03-30 United Technologies Corporation Premix fuel injector with low acoustics
US5896739A (en) * 1996-12-20 1999-04-27 United Technologies Corporation Method of disgorging flames from a two stream tangential entry nozzle
US6176087B1 (en) * 1997-12-15 2001-01-23 United Technologies Corporation Bluff body premixing fuel injector and method for premixing fuel and air

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104246371A (zh) * 2012-03-29 2014-12-24 埃克森美孚上游研究公司 涡轮机燃烧器组装件
CN104246371B (zh) * 2012-03-29 2016-06-15 埃克森美孚上游研究公司 涡轮机燃烧器组装件
CN103375818A (zh) * 2012-04-30 2013-10-30 通用电气公司 燃烧喷嘴及其相关方法
CN108019779A (zh) * 2016-11-04 2018-05-11 通用电气公司 多点喷射微型混合燃料喷嘴组件
CN108019779B (zh) * 2016-11-04 2020-08-07 通用电气公司 多点喷射微型混合燃料喷嘴组件
US11156361B2 (en) 2016-11-04 2021-10-26 General Electric Company Multi-point injection mini mixing fuel nozzle assembly
CN110914595A (zh) * 2017-07-19 2020-03-24 三菱重工业株式会社 燃烧器以及燃气轮机

Also Published As

Publication number Publication date
EP1340942B1 (en) 2005-11-16
EP0924463A3 (en) 1999-12-08
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EP0924463A2 (en) 1999-06-23
DE69832427D1 (de) 2005-12-22
US6513329B1 (en) 2003-02-04
EP0924463B1 (en) 2004-03-03
CN1129733C (zh) 2003-12-03
CA2255549C (en) 2007-04-10
CA2255549A1 (en) 1999-06-15
DE69832427T2 (de) 2006-07-27
RU2215243C2 (ru) 2003-10-27

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