CN1670348B - 受控的压力燃料喷嘴系统 - Google Patents

Abstract

一种多级燃气轮机燃料供应系统(8)，包括多个燃料喷嘴(10)和在每个燃料喷射器(10)中的至少第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)。每个第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)包括第一和第二燃料喷射点(413和414)与至少第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)，喷嘴阀(415和416)可以操作而在不同的第一和第二开启压力(419和420)下开启并分别可控地连接在第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)上。一个单独的燃料供应歧管(409)连接在所有燃料喷嘴阀(415和416)上。一个单独的燃料信号歧管(16)可控地连接在所有第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)上。燃料喷射器(10)可以有一个阀座(43)，其中包含第一燃料喷嘴阀(415)之一和第二燃料喷嘴阀(416)之一。

Description

受控的压力燃料喷嘴系统

技术领域

本发明总的涉及燃气轮机燃烧器燃料系统，尤其涉及利用燃料分级的此种燃料系统。

背景技术

为了减少排放物，燃气轮机正在使用贫燃料燃烧的燃烧器，该燃烧器需要在一个包括发动机功率水平和环境条件的操作状态范围内接通和断开独立的燃料回路。这常称为燃料分级并需要将发动机的局部燃料/空气比保持在其NOx排放上限和其燃烧边界下限所限定的狭窄范围内。

当前的发动机使用带有将燃料送到燃料喷嘴的多个燃料供应歧管的多个单个控制的集中管理的分级的阀。每个级有一个燃料供应歧管，因此，每个燃料喷嘴有多个燃料供应连接件，一个用于每一级。为了防止焦化，燃料或者应当从没有分级的歧管排走，或者应当在未分级的歧管中连续循环。这些多歧管燃料系统很笨重而需要各种形状和尺寸的许多环路的或弯曲的燃料供应管来给有差别的分级的燃料喷嘴进料。因此需要一种带有单独一个燃料歧管的燃料系统。

带有多个集中管理的分级阀的燃料系统花费很大，而发动机设计者总是努力建造具有更好的操作性能响应的更可靠的燃料系统。集中管理的分级燃料系统在加速期间呈现速度下降，因为在此种系统中的未分级的燃料歧管必须增压而在回路中到达燃料流之前倒空的体积必须被充满。因此非常希望减小速度下降。

燃料喷射器(如燃气轮机中的)从歧管将增压燃料引导到一个或多个燃烧室。燃料喷射器也制备燃料用于在燃烧前与空气混合。每个喷射器通常有一连接到歧管的入口配具、一个连接到该配具一端处的管状延长部或杆，以及一个或多个连接到该杆另一端部处的一个或多个喷射喷嘴，后者用于将燃料引入燃烧室。一个燃料导管或通道(如管子、细管或洞状通道)通过该杆而延伸，以便将燃料从入口配具供应给喷嘴。可以提供合适的阀和/或分流器来引导和控制通过喷嘴的燃料流。这些燃料喷射器常常安置在一个均匀间隔安置的环状装置内，以便以均匀的方式将燃料分配(喷射)到燃烧室中。

发明内容

一种多级燃气轮机燃料供应系统包括多个燃料喷射器与在每个燃料喷射器中的至少第一级和第二级燃料喷射回路。每个第一级和第二级燃料喷射回路有第一和第二燃料喷射点与至少第一和第二燃料喷嘴阀，这两个喷嘴阀可以控制地分别连接到第一级和第二级燃料喷射回路上。一个燃料供应回路包括一个按燃料供应关系连接到所有燃料喷嘴阀上的单独的燃料供应歧管。第一和第二燃料喷嘴阀可以操作而在不同的第一和第二开启压力下分别开启，而所有第一和第二燃料喷嘴阀可以控制地连接到一个信号回路中的单独的燃料信号歧管上。这些燃料喷射器的一个示范的实施例有包含在燃料喷射器的阀座内的一个第一燃料喷嘴阀和一个第二燃料喷嘴阀。

该系统的示范实施例包括一个用于感知信号回路的信号压力和燃料供应回路的燃料供应压力之间的差压(DCPFN)的差压测量机构、一个与该差压测量机构成反馈信号关系的燃料控制器，以及一个用于可以控制地连接到燃料控制器的信号回路上成信号压力供应关系地控制地连接到信号回路上的压力调节器。一个燃料泵成燃料供应关第地连接到一个燃料计量阀上，该燃料计量阀按燃料供应关系连接到燃料供应歧管上，而该燃料计量阀可以控制地连接到燃料控制器上。一个第一压力输入管路从压力调节器和信号回路之间引向该差压测量机构。一个第二压力输入管路从燃料计量阀和燃料供应歧管之间的燃料供应回路中的一个点引到该差压测量机构上。该差压测量机构是一种压力换能器。

该燃料泵有一个成燃料压力供应关系地连接到该压力调节器上和同时按燃料供应关系连接到该燃料计量阀上的泵出口。一条泵旁通管路从泵出口引向通往燃料泵的泵旁通管路入口。一条信号燃料返回管路从燃料信号歧管引向通往燃料泵的信号燃料返回入口，而一个返回管路孔设置在信号燃料返回管路中。该燃料泵包括一个与主泵成下游串联流动关系的增压泵。该泵旁通管路入口设置在该增压泵和主泵之间。信号燃料返回管路在通往增压泵的增压泵入口处从燃料信号歧管引向通往燃料泵的信号燃料返回入口。

在燃料喷射器的一个实施例中，第一级燃料喷射回路的第一燃料喷射点是燃料喷射器的辅助喷嘴的燃料喷射器顶端中的顶端孔。第二级燃料喷射回路的第二燃料喷射点是燃料喷射器的主喷嘴中的喷射孔。该系统可以还包括具有在燃料喷射器中的第三燃料喷射点的第三级燃料喷射回路。这些第三燃料喷射点也可以在燃料喷射器的主喷嘴中。

附图说明

图1是只有一个单独的燃料供应歧管和一个单独的燃料信号歧管的多级燃气轮机燃料供应系统的示意图；

图2是只有一个单独的燃料供应歧管和一个单独的燃料信号歧管的三级燃气轮机燃料供应系统的示意图；

图3是带有只有一个单独的燃料供应歧管的双二级燃料喷射器的燃气轮机燃料供应系统的示意图；

图4是带有只有一个单独的燃料供应歧管的双三级燃料喷射器的燃气轮机动机燃料供应系统的示意图；

图5是一种具有三级燃料喷射器的示范实施例的燃气轮机燃烧器的截面图；

图6是具有图5中所示的燃料喷嘴组件的燃料喷射器的放大截面图；

图7是图6中所示的燃料喷嘴组件的放大截面图；

图8是图6中所示的燃料喷射器的透视图；

图9是通过图6中所示的9-9截取的燃料带的截面图；

图10是一个用于形成图5中例示的燃料带的板的顶视图；

图11是图5中所示的燃料喷射器的燃料回路的示意图；

图12是具有图11中所示的燃料回路的燃料带的透视图；

图13～16是例示一种与仅仅一个单独的燃料供应歧管和仅仅一个单独的燃料信号歧管一起使用的两阀三级燃气轮机燃料供应系统的操作的两个阀的示意图。

具体实施方式

图1示意表示一种多级燃气轮机燃料供应系统8的示范实施例，该系统向多个燃料喷射器10的每一个的第一级和第二级燃料喷射回路411和412供应燃料。第一级和第二级燃料喷射回路411和412的每一个具有第一和第二燃料喷射点413和414。第一和第二燃料喷嘴阀415和416分别可控地连接在第一级和第二级燃料喷射回路411和412上。燃料供应回路431包括单独一个燃料供应歧管409，后者以燃料供应关系连接在所有燃料喷嘴阀415和416上。第一第二燃料喷嘴阀415和416分别在不同的第一和第二开启压力419和420下可以操作而开启，如用代表不同的开启压力的不同箭头长度所示。所有第一和第二燃料喷嘴阀415和416均可控地连接在信号回路433中的单独一个燃料信号歧管16上。

图1中表示的燃料喷射器10的一个更特殊的示范实施例包括第一级燃料喷射回路411的第一燃料喷射点413，它是图5和图7中例示的燃料喷射器10的辅助喷嘴58的燃料喷射器顶端57中的顶孔55。第二级燃料喷射回路412的第二燃料喷射点414是图5和图7中例示的燃料喷射器10的主喷嘴59中的喷射孔106。系统9可以包括具有如图2中所示的燃料喷射器10中的第三燃料喷射点462的第三级燃料喷射回路460。具有第三开启压力482的第三燃料喷嘴阀480处在第三级燃料喷射回路460中。该系统在燃料喷射器10中可以有多于三级的燃料喷射回路460和多于三级的燃料喷射点462。

示于图1和图2中的系统8的示范实施例还包括一个差压测量机构418，用于感知信号回路433的信号压力417和燃料供应回路431的燃料供应压力之间的差压DCPEN。与差压测量机构418成反馈信号关系的燃料控制器421控制一个可控地连接在燃料控制器421上的压力调节器422。通过控制压力调节器422，燃料控制器421控制和调节通过信号回路433的压力，从而控制从信号回路433中的单独的燃料信号歧管16送往燃料喷嘴阀的开启压力。第一燃料喷嘴阀415开启，而当信号回路433中的压力等于或超过第一开启压力419时继续开启。第二燃料喷嘴阀416开启，而当信号回路433中的压力等于或超过第二开启压力420时继续开启。这就不需要用于每级的每个喷射器的多条燃料和信号管路。

燃料泵441按燃料供应关系连接到燃料计量阀437上，而燃料计量阀437按燃料供应关系连接到燃料供应歧管409上。燃料计量阀437可控地连接在燃料控制器421上。第一压力输入管路435从压力调节器422和信号回路433之间引向差压测量机构418。第二压力输入管路从燃料计量阀437和燃料供应歧管409之间的燃料供应回路431中的一个点引向差压测量机构418。差压测量机构418通常是一个压力换能器。该压力换能器可以是机械的或电的。

燃料泵441有一泵输出443，后者成燃料压力供应关系地连接到压力调节器422上，也按燃料供应关系连接到燃料计量阀437上。压力调节器422也通过压力调节返回管路450成燃料压力下降关系地连接到通住增压泵451的增压泵输入452上，以便在瞬时状态或操作期间使用。压力调节器422是一个三向伺服器而当其设定在关闭或断路位置时它可以操作而开启压力调节返回管路452。注意：关闭或断路位置并不完全断开通向燃料信号歧路16的流动。泵旁通管路439从泵出口443引向通往燃料泵441的泵旁通管路入440并在其中有一旁路阀445。信号燃料返回管路447从燃料信号歧管16引向通往燃料泵441的信号燃料返回入口442。返回管路孔449设置在信号燃料返回管路447中。返回管路孔449允许燃料在信号歧管409中保持流动并避免在喷嘴中焦化而在发动机操作期间降低跨越压力调节器422的压力增益。燃料泵441包括一个在主泵453上游并与主泵串连流动的增压泵451。泵旁通管路入口440设置在增压泵451和主泵453之间。信号燃料返回管路447在通往增压泵451的增压泵入口452处从燃料信号歧管16引向通往燃料泵441的信号燃料返回入口442。

图3和图4中示意表示一种多级燃气轮机控制的压力燃料供应系统8，该系统有两组或多组多个分级燃料喷射器10。图示的系统8用于分别向第一组和第二组多个406和408的燃料喷射器10的每组的第一级和第二级燃料喷射回路411和412提供燃料。第一组和第二组多个(或者更多组，如果这样提供)的每一组可以随其它组接通而接通或断开。这可以用于圆周形分级。图3中例示的系统8用于一个双二级系统，而图4中例示的系统8用于一个双三级系统。用于双二级系统和双三级系统两者的燃料供应回路431包括一个单独的燃料供应歧管409，该歧管409按燃料供应关系连接到所有用于如图3和图4中所示的第一组和第二组多个406和408的燃料喷射器10两者的第一和第二燃料喷射点413和414的燃料喷嘴阀415和416上。第一组多个406的燃料喷射器10与第二组多个408的燃料喷射器10成叉指式，使得沿圆周相邻的燃料喷射器10来自不同的第一组和第二组多个406和408的燃料喷射器10中的一个。

第一和第二燃料喷嘴阀415和416可以分别在不同的第一和第二开启压力419和420下操作而开启，如图3中所示的代表双二级系统中不同的开启压力的不同的箭头长度所示。第一和第二燃料喷嘴阀415和416的开启压力对于第一组和第二组多个406和408的燃料喷射器10可以相同或不同。或者是，第一和第二燃料喷嘴阀415和416的接通和断开的预定时间对于第一组和第二组多个406和408可以是相同的或不同的。

用于第一组多个406的燃料喷射器10的第一和第二燃料喷嘴阀415和416分别控制地按燃料供应关系连接到第一组多个406的燃料喷射器10中的第一和第二燃料喷射点413和414上。第一组多个406的燃料喷射器10的第一和第二燃料喷嘴阀415和416可控地连接到用于第一组多个406的燃料喷射器10的第一信号回路464中的第一燃料信号歧管456上。第二组多个408的燃料喷射器10的第一和第二燃料喷嘴阀415和416分别控制地按燃料供应关系连接到第二组多个408的燃料喷射器10中的第一和第二燃料喷射点413和414上。用于第二组多个408的燃料喷射器10的第一和第二燃料喷嘴阀415和416可控地连接到第二组多个408的燃料喷射器10的第二信号回路478中的第二燃料信号歧管458上。燃料泵441按燃料供应关系连接到燃料计量阀437上，后者按燃料供应关系连接到燃料供应歧管409上。该实施例的燃料计量阀437位于燃料控制器421内并由其控制。燃料控制器421也包括和控制泵旁通管路439中的旁路阀445，泵旁通管路439从泵出口443引向通往燃料泵441的泵旁通管路入口440。第一和第二信号燃料返回管路347和348分别从第一和第二燃料信号歧管456和458引向通往燃料泵441的信号燃料返回管路442。第一和第二返回管路孔349和350分别设置在第一和第二信号燃料返回管路347和348内。

图3和图4中表示的系统8还包括一个用于感知第一信号回路464的第一信号压力472和燃料供应回路431的燃料供应压力427之间的第一差压DCPFN1的第一差压测量机构468。第二差压测量机构470用于感知第二信号回路478的第二信号压力474和燃料供应回路431的燃料供应压力427之间的第二差压DCPFN2。燃料喷嘴控制器423与第一和第二差压测量机构468和470成反馈信号关系，并分别控制第一和第二压力调节器492和494，后两者可控地整体组合于燃料喷嘴控制器423中。燃料喷嘴控制器423通过控制第一和第二压力调节器492和494而控制和调节通过第一和第二信号回路464和478的压力，并因而控制送往燃料喷嘴阀以突破其开启知关闭的压力。第一燃料喷嘴阀415开启，并当信号回路433中的压力等于或超过第一开启压力419时继续开启。第二燃料喷嘴阀416开启，并当信号回路433中的压力等于或超过第二开启压力420时保持开启。图4中例示的系统8包括第三级燃料喷射回路460，后者具有在燃料喷射器10中的第三燃料喷射点462。具有第三开启压力482的第三燃料喷嘴阀480处在第三级燃料喷射回路460中。该系统在燃料喷射器10中可以有多于三级的燃料喷射回路460和多于三次的燃料喷射点462。

图5中示出燃烧室15的一个示范实施例，该燃烧室15包括一个分别由沿径向的内外环形衬底22和20之间限定的燃烧区18。内外衬底22和20位于环形燃烧室外壳26的沿径向向内，外壳26沿圆周围绕内外衬底22和20而延伸。燃烧室15还包括一个安装在内外衬底22和20上游的环形穹顶34。穹顶34限定燃烧区18的上游端部36，而多个混合器组件40(仅示出一个)围绕穹顶34沿圆周间隔开。每个混合器组件40帮助分别支承一个燃料喷射器10的辅助喷嘴58和主喷嘴59。混合器组件40与辅助喷嘴和主喷嘴一起将燃料和空气的混合物输送到燃烧区18。每个混合器组件40有一喷嘴轴管路52，辅助喷嘴58和主喷嘴59围绕该轴管路52成圆圈。

图5中例示的示范的燃料喷射器10有三个燃料阀插孔19，后者设计用于容纳燃料喷射器10的阀座43内的第一、第二、第三燃料喷嘴阀415、416、480。图5、6、7中更明确地例示第一级、第二级、第三级燃料喷射回路411、412、460，分别作为用于辅助喷嘴58的辅助燃料回路288与用于燃料喷射器10的主喷嘴59的主喷嘴第一和第二燃料回路280和282。第一、第二和第三燃料喷嘴阀415、416和480(未示于图5、6、7中)将燃料从单独的燃料供应歧管409分别可控地供应到辅助燃料回路288、主喷嘴第一燃料回路280和主喷嘴第二燃料回路282。第一级燃料喷射回路411的第一燃料喷射点413是燃料喷射器10的辅助喷嘴58的一个燃料喷射器顶端57中的顶孔55。第二和第三燃料喷射点414和462是燃料喷射器10的主喷嘴59中的主喷嘴第一和第二燃料回路280和282中的喷射孔106。

图13～16中示意地表示一种两阀三级燃气轮机燃料供应系统8的操作。第一和第二燃料喷嘴阀415和416分别用于将燃料可控地供应到辅助喷嘴58的燃料喷射器顶端57中的顶孔55和燃料喷射器10的主要喷射器59中的喷射孔106。第二燃料喷嘴阀416包括一个可以按燃料供应关系连接到主要燃料出口孔506上的主要燃料入口孔502和一个可以按燃料供应关系连接到补充辅助出口孔504上的补充辅助入口孔500。一个可以滑动地设置在第二燃料喷嘴阀416内的第二卷筒508包括围绕第二卷筒508的上下周边通道509和511。

单独的燃料供应歧管409按燃料供应关系连接到主要燃料入口孔502和补充辅助入口孔500上。主要燃料入口孔502可以通过围绕第二卷筒508的下周边通道511而按燃料供应关系连接到主要燃料出口孔506上。补充辅助入口孔500可以通过围绕第二卷筒508的上周边通道509而按燃料供应关系连接到补充辅助出口孔504上。补充辅助入口孔500提供一个在第二阀416上的辅助反向运动，以减少流向第一阀并随后流向辅助喷嘴58的燃料流。第二卷筒508由第二弹簧507偏压并通过信号回路433的信号压力417和燃料供应回路431的燃料供应压力427之间的差压DCPFN而移动。

一个具有第三周边通道513的第一卷筒514可以滑动地设置在第一燃料喷嘴阀415中。第一燃料喷嘴阀415包括一个可以通过第三周边通道513而按燃料供应关系连接到导向燃料出口孔512上。单独的燃料供应歧管409和第二阀416的补充辅助出口孔504按燃料供应关系连接到辅助燃料入口孔510上。第一卷筒514由第一弹簧517偏压并通过信号回路433的信号压力417和燃料供应回路431的燃料供应压力427之间的差压DCPFN而移动。第一弹簧517和第二弹簧507有不同的阻力，因此，提供用于第一和第二燃料喷嘴阀415和416的不同的开启压力。

图13表示处于断开位置的第一和第二燃料喷嘴阀415和416两者，对于它们，信号回路433的信号压力417和燃料供应回路431的燃料供应压力427之间的差压DCPFN等于零。第一燃料喷嘴阀415和燃料信号歧管16之间的信号回路433中的反向运动孔524防止信号回路433和燃料信号歧管16中的冲击或不需要的高压振荡。第二燃料喷嘴阀416中的第二卷筒508阻塞通过主燃料入口孔502而到达主喷嘴59的燃料流。第一燃料喷嘴阀415中的第一卷筒514阻塞通过辅助燃料入口孔510而到达辅助喷嘴58的燃料流。

图14表示设定用于没有通往主喷嘴59的主喷嘴燃料流和一个通往辅助喷嘴58的相当高的或完全的辅助燃料流的第一和第二燃料喷嘴阀415和416。第二卷筒508安置在第二燃料喷嘴阀416中，以阻塞通过主要燃料入口孔502而到达主喷嘴59的燃料流。第二卷筒508的这个位置允许燃料流通过补充辅助入口孔500、通过周边通道509、围绕第二卷筒508而通往补充辅助出口孔504并通往辅助喷嘴58。第一燃料喷嘴阀415中的第一卷筒514安置成允许燃料流直接从单独燃料信号歧管16通过反向运动孔524和从补充辅助出口孔504通过辅助燃料入口孔510而到达辅助喷嘴58。这种操作方式或操作级提供完全的燃料流通过辅助喷嘴58而没有燃料流通过主喷嘴59。

图15表示设定用于通往主喷嘴59的完全的主喷嘴燃料流和一个通往辅助喷嘴58的相当高的辅助燃料流的第一和第二燃料喷嘴阀415和416。第二卷筒508安置在第二燃料喷嘴阀416中，以允许燃料流通过主要燃料入口孔502而到达主喷嘴59并通过补充辅助入口孔500、通过周边通道509、围绕第二卷筒508而通往补充辅助出口孔504和通往辅助喷嘴58。第一燃料喷嘴阀415中的第一卷筒514安置成允许燃料流直接从单独的燃料信号歧管16通过反向运动孔524和从补充的辅助出口孔504通过辅助燃料入口孔510而到达辅助喷嘴58。这种操作方式或操作级提供通过辅助喷嘴58的完全燃料流和通过主喷嘴59的完全燃料流。

图16表示设定用于通往主喷嘴59的完全的主喷嘴燃料流和一个通往辅助喷嘴58的相当低的或部分的辅助燃料流。该方式也称为辅助反向运动。第二卷筒508安置在第二燃料流喷嘴阀416中，以允许燃料流通过主要燃料入口孔502而到达主喷嘴59上。第二卷筒508也安置在第二燃料喷嘴阀416中，以阻塞燃料流动通过补充辅助入口孔500而到达补充辅助出口孔504上和最终通往辅助喷嘴58。第一燃料喷嘴阀415中的第一卷筒514安置成允许燃料流直接从单独的燃料信号歧管16通过反向运动孔524和通过辅助燃料入口孔510而到达辅助喷嘴58。因此，辅助喷嘴58不会得到该系统8能够得到的最可能完全的燃料流。

图5和图6中表示的燃料喷射器10的示范实施例有一燃料喷嘴组件12(可以使用多于一个的沿径向隔开的喷嘴组件)，组件12分别包括辅助喷嘴58和主喷嘴59，用于引导燃料进入燃气轮机的燃烧室的燃烧区。燃料喷射器10包括一个喷嘴架或法兰30，该法兰30适合于固定和密封在燃烧室外壳26上。空心杆32与法兰30成整体或固定在法兰30上(例如通过钎焊或焊接)并支承燃料喷嘴组件12和混合器组件40。

参照图6和图8，空心杆32有一设置在室39的开口上端部上面或其中的入口组件41，该组件41例如通过钎焊而与法兰30成整体或固定在法兰30上。入口组件41是带有从阀座43下垂的空心杆32的阀座43的一部分。阀座43包括一个单独的燃料供应连接器484，用于将该单独的燃料供应歧管409连接在第一、第二和第三燃料喷嘴阀415、416和480上。阀座43还包括一个单独的燃料信号连接器486，用于将该单独的燃料信号歧管16连接在第一、第二和第三燃料喷嘴阀415、416和480上，它们示意地例示于图2～11中。

入口组件41可以操作而分别接受从燃料供应歧管409和燃料信号歧管16来的用于燃烧的燃料和用于开启喷嘴阀的信号压力。第一、第二和第三燃料喷嘴阀415、416和480控制通过主喷嘴第一和第二燃料回路280和282的燃料流，以便送料给引向喷嘴孔106的主喷嘴燃料回路102。第二级燃料喷射回路412的第二燃料喷射点414是如示于图6和图7中的燃料喷射器10的辅助喷嘴58的燃料喷嘴器尖端57中的尖端孔55。

喷嘴组件12分别包括辅助喷嘴58和主喷嘴59。通常，辅助喷嘴58和主喷嘴59是在正常和极端功率状况下使用的，而只有辅助喷嘴是在起动和部分功率操作期间使用的。一个具有至少一根细长馈送带62的可以弯曲的燃料喷射器导管60用于从入口组件41向喷嘴组件12提供燃料。馈送带62是一根用能暴露于燃烧室中的燃烧温度而不受坏影响的材料制成的可以弯曲的馈送带。

参照图9和图10，馈送带62有一对结合在一起的沿长度延伸的第一板76和第二板78。这两块板76和78中的每一块有单独一排孔80，由沿宽度隔开而沿长度延伸的平行的槽84构成。这些板结合在一起，使得在每个板中的对置的槽84对准而形成通过馈送带62的内燃料流通道90，通道90从馈送带62的入口端部66通到出口端部69。辅助喷嘴延伸部54从主喷嘴59向后延伸并通过辅助输送管56流体连通地连接在辅助喷嘴58的燃料喷射器尖端57上，如图6和图7中进一步例示的。燃料喷射器尖端57有一尖端孔55，该孔是辅助燃料回路288的燃料喷射点。辅助燃料回路288、主喷嘴第一燃料回路280和主喷嘴第二燃料回路282是由通过馈送带62的内燃料流通道90形成的。馈送带62送料给主喷嘴59和辅助喷嘴58，如图6和图7中所示。

参照图6，馈送带62在入口端部66和出口端部69之间有一基本上直的沿径向延伸的中部部分64。燃料喷射器导管60的直头部104沿横向延伸(沿轴向向后方向)离开中部部分64的出口端部69并引向固定而防止偏转的环形主喷嘴59。入口端部66固定在阀座43中。头部104大体上平行于喷嘴轴管路52并引向主喷嘴59。馈送带62有一细长的基本上平面的形状，带有基本上平行的第一第二侧表面70和71及一个如示于图9中的矩形截面形状74。

参照图6和图12，馈送带62的入口端部66处的入口63分别与入口组件41中的第一和第二燃料入口46和47成流体流动连通或与它们流体连接，以便将燃料引入主喷嘴燃料回路102和辅助燃料回路288。入口孔馈送通往喷嘴组件12中的辅助喷嘴58和主喷嘴59的馈送带62中的多个内燃料流通道90，也为喷嘴组件中的热控制提供冷却回路。喷嘴组件12的头部104从馈送带62接受燃料并将燃料送往主喷嘴59，并在那里合并而通过主喷嘴燃料回路102送往辅助喷嘴58，如图11和图12中所示。

馈送带62，主喷嘴59及其间的头部104是从沿长度延伸的第一板76和第二板78整体构成的。主喷嘴59和头部104可以看作馈送带62的部件。主喷嘴燃料回路102的燃料流通道90通过馈送带62、头部104和主喷嘴59行走。主喷嘴燃料回路102的燃料通道90引向喷嘴孔106并通过辅助喷嘴延伸部54，后者可以操作而流体连接到辅助输送管56上，以便给辅助喷嘴58送料，如图5、图6和图12中所示。主喷嘴燃料回路102的燃料流通道90的平行槽84是蚀刻在如图9和图10中例示的第一板76和第二板78的相邻表面210中。

参照图9～12，主喷嘴第一和第二燃料回路280和282每个分别包括主喷嘴59中的顺时针和逆时针延伸的环形支脚284和286。喷射孔106从环形支脚284和286延伸通过第一板76和第二板78中的一个或两者。喷射孔106沿径向向外延伸通过主喷嘴59的第一板76，该板是第一板76和第二板78中的沿径向在外的一个。顺时针和逆时针延伸的环形支脚284和286分别具有平行的第一波纹290和第二波纹292。喷射孔106安置在第一波纹290和第二波纹292中的交替的波纹中，从而基本上沿圆300而圆形地对准。第一和第二燃料喷嘴阀415和416控制通往主喷嘴59中的主喷嘴第一和第二燃料回路280和282中的顺时针和逆时针延伸的环形支脚284和286。因此，第一波纹290和第二波纹292之一中的喷射孔106可以中断，而第一波纹290和第二波纹292之另一中的喷射孔106可以仍然喷射燃料，使得只有围绕圆300的喷射孔106中的每另一或交替的一个供应燃料用于燃烧。主喷嘴燃料回路102也包括一个给辅助喷嘴延伸部54进料的环形辅助燃料回路288。环形辅助燃料回路288分别包括主喷嘴59中的顺时针和逆时针延伸的环形辅助支脚294和296。有关喷嘴组件和结合的板之间的燃料回路的信息，可参见美国专利No.6,321,541。

参照图11和图12，馈送带62的长度下面的内燃料流通道90用于向主喷嘴燃料回路102输送燃料。进入辅助和主喷嘴58和59内的馈送带62和头部104中的每个内燃料流通过90的燃料受第一、第二和第三燃料喷嘴阀415、416和480的控制。喷嘴组件12的头部104接受从馈送带62来的燃料并将该燃料传送到主喷嘴59。主喷嘴59是环形的并具有圆筒状或圆筒构形。

参照图9和图10，板76和78中的喷嘴装置的流动通道、孔和各种部件可以以任何合适的方式如利用蚀刻和更明确地利用化学蚀刻来形成。这些板的化学蚀刻对该技术的专利人员应当是已知的，并例如在美国专利No.5,435,884中描述。这些板的蚀刻可以形成非常精细的边界十分明确的复杂的孔和通道，它们允许在馈送带62和主喷嘴59内提供多个燃料回路，而同时为这些部件保持一个小的截面。板76和78可以用一种结合工艺如钎焊或扩散结合法面对面地结合在一起。此种结合工艺对于该技术的专业人员是熟知的，它们能在各种板之间提供非常牢固的连接。扩散结合法特别有用，因为该法能在相邻层之间形成边界交叉(原子相互交换)。

参照图5和图7，每个混合器组件40包括一个辅助混合器142、一个主要混合器144和一个延伸其间的中心体143。中心体143形成一个室150，该室与辅助混合器142成流体连通并在其下游。辅助喷嘴58由室150内的中心体143支承。辅助喷嘴58设计成将下游的燃料液滴喷入室150中。主要混合器144包括置于主要径向旋流器182上游的主要轴向旋流器180，径向旋流器182置于喷射孔106的上游。辅助混合器142包括一对同心地安装的辅助旋流器160。辅助旋流器160例示为轴向旋流器并包括一个内辅助旋流器162和一个外辅助旋流器164。内辅助旋流器162为环形而围绕辅助喷嘴58沿圆周设置。内外辅助旋流器162和164每个分别包括多个内外辅助旋流叶片166和168，安置在辅助喷嘴58的上游。

更详细地参照图7，环形辅助分隔器沿径向设置在内外辅助旋流器162和164之前并从旋流量162和164向下游延伸。辅助分隔器170设计成将行经内辅助旋流器162的辅助混合器空气流154与流经外辅助旋流器164的空气流分开。分隔器170有一个收敛-发散的内表面174，该内表面在发动机低功率操作期间提供一个燃料薄膜表面。分隔器170也减小流经辅助混合器142的辅助混合器空气流154的径向速度，以允许热气体再循环。内辅助旋流器叶片166可以设置成使流径其间的空气发生旋流，旋流的方向与流径外辅助旋流器叶片168的方向相同，或者旋流的方向沿一个第一周边方向，该方向与外辅助旋流器叶片168使流径其间的空气发生旋流的第二周边方向相反。

更详细地参照图5，主要混合器144包括一个形成环形空腔192的环形主喷嘴外壳190。主混合器144是一个相对于辅助混合器142同心地对准地并围绕辅助混合器142沿周边延伸的径向流入混合器。主要混合器144产生一个沿喷嘴外壳190发生旋流的主要混合器空气流156。环形主喷嘴59沿周边设置在辅助混合器142和主要混合器144之间。更确切地说，主喷嘴59围绕辅助混合器142沿周边延伸，并沿径向安置在中心体143之外和喷嘴外壳190的环形空腔192之内。

更详细地参照图7，喷嘴外壳190包括喷射井220，燃料通过喷射井220从主喷嘴59的喷射孔106喷入主要混合器空气流156。环形径向内外热屏蔽194和196沿径向安置在主喷嘴59和喷嘴外壳190的外环形喷嘴壁172之间。内外热屏蔽194和196分别包括径向内外壁202和204，其间有一个360度的环形间隙200。内外热屏蔽194和196每个包括多个与喷射孔106和喷射井220对准的孔206。内外热屏蔽194和196以合适的方式如焊接或钎焊固定在杆32上。

主喷嘴59和喷射孔106将燃料沿径向向外通过内外热屏蔽194和196中的孔206喷入空腔192。一个环形滑动结合密封件208设置在内热屏蔽194中每组与每个喷射孔106对准的孔206中，以防止交叉流过环形间隙200。环形滑动结合密封件208可以利用钎焊或其它方法附接在内热屏蔽194的内壁202上。

参见2002年6月4日申请的题为“使燃料带分层的燃料喷射器”的美国专利申请书顺序号No.10/161,911；2003年4月24日申请的题为“带有不对称旋风器的差压诱生冲洗燃料喷射器”的美国专利申请书No.10/422,265；以及2003年1月31日申请的题为“冷却冲洗的燃料喷射器”的美国专利申请书No.10/356,009，作为喷嘴组件和结合板之间燃料回路的背景信息。

虽然本文已描述了被认为是本发明的优选的和示范的实施例，但业内人士显然能够从本文的说明进行本发明的其它修改，因此，希望在所附权利要求书中确保所有此类修改落入本发明的真正精神实质和范围内。

123102-部件清单

8      燃气轮机燃料供应系统      64     中间部分

10     燃料喷射器                66     入口端部

12     燃料喷嘴组件              69     出口端部

15     燃烧器                    70     第一侧表面

16     单独的燃料信号歧管        71     第二侧表面

18     燃烧区                    74     矩形截面形状

19     燃料阀插座                76     第一板

20     外衬里                    78     第二板

22     内衬里                    80     单独排孔

26     燃烧箱                    84     槽

30     法兰                      90     内燃料流通道

32     空心杆                    102    主喷嘴燃料回路

34     环形穹顶                  104    直头部

36     上游端部                  106    喷射孔

39     室                        142    辅助混合器

40     混合器组件                143    中心体

41     入口组件                  144    主要混合器

43     阀座                      150    室    

46     第一燃料入口孔            154    辅助混合器空气流

47     第二燃料入口孔            156    主要混合器空气流

52     喷嘴轴管路                160    辅助旋流器

54     辅助喷嘴延伸部            162    内辅助旋流器

55     顶孔                      164    外辅助旋流器

56    辅助输送管                 166    内辅助旋流叶片

57     燃料喷射器顶端            168    外辅助旋流叶片

58     辅助喷嘴                  170    环形辅助分隔器

59     主喷嘴                    172    喷嘴壁

60     可以弯曲的燃料喷射器导管  174    内表面

62     馈送带                    180    主要轴向旋流器

63     入口                      182    主要径向旋流器

190    环形主喷嘴外壳            415    第一燃料喷嘴阀

192    环形空腔                  416    第二燃料喷嘴阀

194    内热屏蔽                  417    信号压力

196    外热屏蔽                  418    压差测量机构

200    环形间隙                  419    第一开启压力

202    内壁                      420    第二开启压力

204    外壁                      421    燃料控制器

206    孔                        422    压力调节器

208    环形滑动结合密封件        423    燃料喷嘴控制器

210    相邻表面                  427    燃料供应压力

220    喷射井                    431    燃料供应回路

280    主喷嘴第一燃料回路        433    信号回路

282    主喷嘴第二燃料回路        435    第一压力输入管路

284    顺时针延伸的环形支脚      436    第二压力输入管路

286    逆时针延伸的环形支脚      437    燃料计量阀

288    辅助燃料回路              439    泵旁通管路

290    第一波纹                  440    泵旁通管路入口

292    第二波纹                  441    燃料泵

294    顺时针延伸的环形辅助支脚  442    信号燃料返回入口

296    逆时针延伸的环形辅助支脚  443    泵出口

300    圆                        445    旁路阀

347    第一信号燃料返回管路      447    返回管路

348    第二信号燃料返回管路      449    返回管路孔

349    第一返回管路孔            450    压力调节器返回管路

350    第二返回管路孔            451    增压泵

406    第一组多个                452    增压泵入口

408    第二组多个                453    主泵

409    单独的燃料供应歧管        456    第一燃料信号歧管

411    第一级燃料喷射回路        458    第二燃料信号歧管

412    第二级燃料喷射回路        460    第三级燃料喷射回路

413    第一燃料喷射点            462    第三燃料喷射点

414    第二燃料喷射点            464    第一信号回路

468    第一差压测量机构

470    第二差压测量机构

472    第一信号压力

474    第二信号压力

478    第二信号回路

480    第三燃料喷嘴阀

482    第三开启压力

484    燃料信号连接器

486    燃料供应连接器

492    第一压力调节器

494    第二压力调节器

500    补充辅助入口孔

502    主要燃料入口孔

504    补充辅助出口孔

506    主要燃料出口孔

507    第二弹簧

508    第二卷筒

509    上周边通道

510    辅助燃料入口孔

511    下周边通道

512    辅助燃料出口孔

513    第三周边通道

514    第一卷筒

517    第一弹簧

524    反向运动孔

Claims (10)

1.一种多级燃气轮机燃料供应系统(8)，包括：

多个燃料喷射器(10)；

每个燃料喷射器(10)中的至少第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)；

每个第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)，具有第一和第二燃料喷射点(413和414)；

分别可控地连接于该第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)上的至少第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)；

一个燃料供应回路(431)，包括一个按燃料供应关系连接到所有燃料喷嘴阀(415和416)上的单独的燃料供应歧管(409)；

该第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)可以操作而分别在不同的第一和第二开启压力(419和420)下开启；以及

所有第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)可控地连接到信号回路(433)中的单独燃料信号歧管(16)。

2.一种如权利要求1中所述的系统(8)，其特征在于还包括每个燃料喷射器(10)有一个阀座(43)，阀座(43)包含第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)中的每一个和一个在连接到燃料供应歧管(409)的每个阀座(43)中的单独燃料供应连接器(484)以及一个在连接到该单独燃料信号歧管(16)的每个阀座(43)中的单独燃料信号连接器(486)。

3.一种如权利要求1中所述的系统(8)，其特征在于还包括：

一个差压测量机构(418)，用于感知信号回路(433)的信号压力(417)和燃料供应回路(431)的燃料供应压力(427)之间的差压(DCPFN)；

一个与差压测量机构(418)成反馈信号关系的燃料控制器(421)；以及

一个信号回路(433)的压力调节器(422)，该信号回路(433)可控地连接到计算机燃料控制器(421)并按信号压力供应关系控制地连接到信号回路(433)。

4.一种如权利要求3中所述的系统(8)，其特征在于还包括：

一个按燃料供应关系连接到燃料计量阀(437)的燃料泵(441)；

该燃料计量阀(437)按燃料供应关系连接到燃料供应歧管(409)上；

该燃料计量阀(437)可控地连接到计算机燃料控制器(421)上；

一个从压力调节器(422)和信号回路(433)之间引向压差测量机构(418)的第一压力输入管路(435)；

一个从燃料计量阀(437)和燃料供应歧管(409)之间的燃料供应回路(431)中的一个点引向差压测量机构(418)的第二压力输入管路(436)；

一个燃料泵(441)的泵出口(443)；

该泵出口(443)按燃料压力供应关系连接到压力调节器(422)上；

该泵出口(443)按燃料供应关系连接到燃料计量阀(437)上；

一条从泵出口(443)引向通往燃料泵(441)的泵旁通管路入口(440)的泵旁通管路(439)；

一条从燃料信号歧管(16)引向通往燃料泵(441)的信号燃料返回入口(442)的信号燃料返回管路(447)；以及

一个在信号燃料返回管路(447)中的返回管路孔(449)。

5.一种如权利要求1中所述的系统(8)，其特征在于，第一级燃料喷射回路(411)的第一喷射点(413)是燃料喷射器(10)的辅助喷嘴(58)的燃料喷射器顶端(57)中的顶孔(55)，而第二级燃料喷射回路(412)的第二燃料喷射点(414)处在燃料喷射器(10)的主喷嘴(59)中。

6.一种如权利要求1中所述的系统(8)，其特征在于还包括第三级燃料喷射回路(460)，该回路具有处在燃料喷嘴(10)的主喷嘴(59)中的第三燃料喷射点(462)。

7.一种如权利要求1中所述的系统(8)，其特征在于还包括：

燃料喷射器(10)的辅助喷嘴(58)，包括呈辅助喷嘴(58)的燃料喷射器顶端(57)中的顶孔(55)形式的第一级燃料喷射回路(411)的第一喷射点(413)；

燃料喷射器(10)的主喷嘴(59)，包括成主喷嘴(59)的喷射孔(106)形式的第二级燃料喷射回路(412)的第二燃料喷射点(414)；以及

第二燃料喷嘴阀(416)，也按燃料供应关系可控地连接到第一燃料喷射阀(415)上。

8.一种如权利要求7中所述的系统(8)，其特征在于还包括：

一个第二卷筒(508)，可以滑动地设置在第二燃料喷射阀(416)中，并包括围绕第二卷筒(508)的上下周边通道(509和511)；

一个按燃料供应关系通过下周边通道(511)可连接到主燃料出口孔(506)的第二燃料喷嘴阀(416)中的主燃料入口孔(502)；

一个按燃料供应关系通过上周边通道(509)可连接到补充辅助出口孔(504)的补充辅助入口孔(500)；

该单独的燃料信号歧管(16)按燃料供应关系连接到主燃料入口孔(502)和补充辅助入口孔(500)上；

一个第一卷筒(514)，可以滑动地设置在第一燃料喷嘴阀(415)中，并包括一个围绕第一卷筒(514)的第三周边通道(513)；

第一燃料喷嘴阀(415)中的辅助燃料入口孔(510)，按燃料供应关系通过第三周边通道(513)可连接到辅助燃料出口孔(512)上；

单独的燃料信号歧管(409)和第二阀(416)的补充辅助出口孔(504)，按燃料供应关系连接到辅助燃料入口孔(510)上；

一个第二弹簧(507)，偏压第二燃料喷嘴阀(416)内的第二卷筒(508)；

一个第一弹簧(517)，偏压第一燃料喷嘴阀(415)内的第一卷筒(514)；以及

第一和第二卷筒(514和508)可以利用分别跨越第一和第二卷筒(514和508)的信号回路(433)的信号压力(417)和燃料供应回路(431)的燃料供应压力(427)之间的差压(DCPFN)可操作地移动。

9.一种多级燃气轮机燃料供应系统(8)，包括：

至少两组多个(406和408)燃料喷射器(10)；

每组多个(406和408)燃料喷射器(10)包括：

在每个燃料喷射器(10)中的至少第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)；

每个第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)具有第一和第二燃料喷射点(413和414)；

至少第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)分别可以控制地连接到第一级和第二级燃料喷射回路(411和412)上；

一燃料供应回路(431)，包括一个按燃料供应关系连接到每一组多个(406和408)中的所有燃料喷嘴阀(415和416)上的单独燃料供应歧管(409)；

第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)可以操作而分别在不同的第一和第二开启压力(419和420)下开启；

第一组多个(406)燃料喷射器(10)的第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)可控地连接到用于第一组多个(406)的燃料喷射器(10)的第一信号回路(464)中的第一燃料信号歧管(456)上；以及

第二组多个(408)燃料喷射器(10)的第一和第二燃料喷嘴阀(415和416)控制地连接到第二组多个(408)的燃料喷射器(10)的第二信号回路(478)中的第二燃料信号歧管(458)上。

10.一种多级燃气轮机燃料供应系统(8)，包括：

多个燃料喷射器(10)；

在每个燃料喷射器(10)中的第一级、第二级和第三级燃料喷射回路(411、412和460)；

每个第一级、第二级和第三级燃料喷射回路(411、412和460)具有第一、第二和第三燃料喷射点(413、414和462)；

第一、第二和第三燃料喷嘴阀(415、416和480)分别可控地连接到第一级、第二级和第三级燃料喷射回路(411、412和460)上；

一燃料供应回路(431)，包括一个按燃料供应关系连接到所有第一、第二和第三燃料喷嘴阀(415、416和480)上的单独燃料供应歧管(409)；

第一、第二和第三燃料喷嘴阀(415、416和480)可以操作，分别在不同的第一、第二和第三开启的压力(419、420和482)下开启；以及

所有第一、第二和第三燃料喷嘴阀(415、416和480)可控地连接到信号回路(433)中的单独的燃料信号歧管(16)上。

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