帶內(nèi)部隔熱罩的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于燃?xì)馕佪啺l(fā)動(dòng)機(jī)(100)的燃燒器(300)的燃料噴射器(310)。燃料噴射器(310)包括氣體外管(351)、氣體內(nèi)管(340)、液體管(370)以及隔熱罩(390)。氣體外管(351)和氣體內(nèi)管(340)形成氣體燃料環(huán)(335)。氣體內(nèi)管(340)和液體管(370)形成液體燃料環(huán)(336)。液體管(370)形成空氣腔。隔熱罩(390)在液體管(370)內(nèi)延伸從而在隔熱罩(390)和液體管(370)之間形成隔熱間隙(339)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
帶內(nèi)部隔熱罩的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地涉及帶內(nèi)部隔熱罩的燃料噴射器。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)、燃燒器，以及渦輪節(jié)段。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)使用的液體燃料當(dāng)被加熱到某些溫度以上時(shí)，可熱分解或焦化。壓縮機(jī)排出的空氣可能就高于這些溫度，并可能增加燃料噴射器中液體燃料通道的濕壁，這可能導(dǎo)致熱分解或液體燃料的焦化。
[0003]授予M.Tuttle的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)7658074號(hào)公開(kāi)了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴，燃料噴嘴包括發(fā)動(dòng)機(jī)安裝端和將空氣/燃料混合物排到燃燒器中的排放端。該燃料噴嘴包括中心體和隔熱罩。隔熱罩固定在位于中間安裝位置的中心體上，該中間安裝位置居中地位于隔熱罩的第一和第二端之間，以使隔熱罩保持與徑向相鄰部件的熱隔離，以減少熱應(yīng)力的不利影響。
[0004]本發(fā)明是為了克服由發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的或現(xiàn)有技術(shù)已知的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器的燃料噴射器的筒組件。筒組件包括氣體外管、氣體內(nèi)管、液體管及隔熱罩。氣體外管配置為從廊道部分延伸。氣體外管包括位于氣體外管端部的噴射器蓋。噴射器蓋包含包括噴射開(kāi)口。
[0006]氣體內(nèi)管穿過(guò)氣體外管延伸到噴射器蓋，形成氣體燃料環(huán)。氣體內(nèi)管包括鄰近噴射開(kāi)口的液體燃料噴射開(kāi)口。液體管在氣體內(nèi)管中延伸，在其之間形成液體燃料環(huán)。液體管包括鄰近液體燃料噴射開(kāi)口的空氣開(kāi)口。
[0007]隔熱罩包括鐘形口部分、罩圓柱形部分及支撐凸緣。鐘形口部分遠(yuǎn)離空氣開(kāi)口。鐘形口部分包括漏斗形狀。罩圓柱形部分從鄰近液體管遠(yuǎn)離空氣開(kāi)口的端部處朝向空氣開(kāi)口、在液體管內(nèi)延伸，在隔熱罩和液體管之間形成隔熱間隙。支撐凸緣從罩圓柱形部分的遠(yuǎn)離鐘形口部分的端部、在罩圓柱形部分和液體內(nèi)圓柱形部分之間延伸。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是一種示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0009]圖2是用于圖1燃燒器的燃料噴射器的透視圖。
[0010]圖3是圖2燃料噴射器的一部分的截面圖。
[0011 ]圖4是圖3隔熱罩的一個(gè)替代實(shí)施例的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法包括具有隔熱罩的燃料噴射器。在實(shí)施例中，隔熱罩包括延伸穿過(guò)液體管的第一部分的罩部分，在其之間形成空氣間隙。隔熱罩和空氣間隙可以降低液體管的徑向內(nèi)壁的濕壁溫度，這可以減少或防止液體燃料焦化。
[0013]圖1是示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的示意圖。為了清楚和便于說(shuō)明，一些表面已省去或夸大(本圖和其它附圖中)。此外，本公開(kāi)可以參考向前方向和向后方向?？傮w來(lái)說(shuō)，所有對(duì)“向前”和“向后”的參考都與主要空氣(即燃燒過(guò)程中使用的空氣)的流動(dòng)方向相關(guān)聯(lián)，除非另有規(guī)定。例如，向前是相對(duì)于主要空氣流的“上游”，而向后是相對(duì)于主氣流的“下游”。
[0014]此外，本公開(kāi)可總體參考燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸線95，中心軸線95可大體通過(guò)其軸120(由多個(gè)軸承組件150支撐)的縱向軸線限定。中心軸線95可以與各種其它發(fā)動(dòng)機(jī)同心部件共用或共享。除非另有規(guī)定，所有對(duì)于徑向、軸向和周向方向及測(cè)量的參考是指中心軸線95，而諸如“內(nèi)”和“外”等術(shù)語(yǔ)一般表示距離中心軸線95更小或更大的徑向距離，其中徑向線96可以在從中心軸線95向外垂直和輻射的任何方向上。
[0015]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100包括入口110、軸120、壓縮機(jī)200、燃燒器300、渦輪400、排氣口500，和功率輸出聯(lián)接件600。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可具有單軸或雙軸配置。
[0016]壓縮機(jī)200包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210、壓縮機(jī)固定葉輪(定子)250，以及入口導(dǎo)向葉輪255。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210機(jī)械地聯(lián)接至軸120。如圖所示，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210是軸流式轉(zhuǎn)子組件。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子組件210包括一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220。每個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子盤(pán)周向組裝有壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。定子250軸向地跟隨壓縮機(jī)盤(pán)組件220的每個(gè)。每個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220與壓縮機(jī)盤(pán)組件220之后的相鄰定子250配對(duì)，并被認(rèn)為是壓縮機(jī)級(jí)。壓縮機(jī)200包括多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)。入口導(dǎo)向葉輪255軸向地先于壓縮機(jī)級(jí)。
[0017]燃燒器300包括一個(gè)或多個(gè)燃燒器305、一個(gè)或多個(gè)燃料噴射器310，以及從燃燒器305徑向向外定位的燃燒器殼體301。每個(gè)燃料噴射器310包括鄰近于燃燒器305的筒組件330、鄰近于燃燒器殼體301的凸緣312、從凸緣312突出的裝配凸臺(tái)315，以及桿320，該桿沿與裝配凸臺(tái)315相反的方向從凸緣開(kāi)始、在裝配凸臺(tái)315和筒組件330之間延伸。
[0018]渦輪400包括渦輪轉(zhuǎn)子組件410和渦輪噴嘴450。渦輪轉(zhuǎn)子組件410機(jī)械地聯(lián)接至軸120。如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)子組件410是軸流式轉(zhuǎn)子組件。渦輪轉(zhuǎn)子組件410包括一個(gè)或多個(gè)渦輪盤(pán)組件420。每個(gè)渦輪盤(pán)組件420包括渦輪盤(pán)，渦輪盤(pán)周向組裝有渦輪葉片430。渦輪噴嘴450軸向的先于渦輪盤(pán)組件420的每個(gè)。各渦輪盤(pán)組件420與先于渦輪盤(pán)組件420的相鄰的渦輪噴嘴450配對(duì)，并被認(rèn)為是渦輪級(jí)。渦輪400包括多個(gè)渦輪級(jí)。
[0019]排氣口500包括排氣擴(kuò)散器510和排氣收集器520。功率輸出聯(lián)接件600可位于軸120的端部。
[0020]圖2是用于圖1中燃燒器300的燃料噴射器310的透視圖。參見(jiàn)圖2，裝配凸臺(tái)315、凸緣312和桿320可以是一體件。裝配凸臺(tái)315可以包括從凸緣312延伸的圓柱形或棱柱形。多個(gè)配件可以聯(lián)接到裝配凸臺(tái)315。液體燃料、氣體燃料和空氣供應(yīng)管線可以聯(lián)接到配件，以將液體燃料、氣體燃料和空氣供應(yīng)至燃料噴射器310。在圖2所示的實(shí)施例中，液體燃料配件316聯(lián)接到裝配凸臺(tái)315的側(cè)面，而氣體燃料配件317聯(lián)接到裝配凸臺(tái)315的頂表面。在示出的實(shí)施例中，配件318和319還聯(lián)接到裝配凸臺(tái)315的側(cè)面。配件318和319可用于液體或氣體引燃燃料供應(yīng)，或者可用于供應(yīng)空氣。
[0021]凸緣312可包括圓形或多邊形形狀。在圖2所示的實(shí)施例中，凸緣312包括矩形形狀。凸緣312包括多個(gè)安裝孔313。安裝孔313可用于將燃料噴射器310附于燃燒器殼體301。
[0022]圖3是圖2燃料噴射器310的一部分的截面圖。參見(jiàn)圖2和3，燃料噴射器310可包括廊道部分325。廊道部分325可包括中空?qǐng)A柱形狀，并且可以位于桿320的與凸緣312相對(duì)并遠(yuǎn)離的端部處。廊道部分325可以是一體件，并且可以與裝配凸臺(tái)315、凸緣312和桿320加工或模制在一起。
[0023]桿320可以包括桿隔熱罩324。桿隔熱罩324可包括中空?qǐng)A柱形狀，并可在桿處包括隔熱罩支撐凸緣329，隔熱罩支撐凸緣329在桿隔熱罩324的鄰近于凸緣312和廊道部分325的每個(gè)端部處從中空?qǐng)A柱形徑向向內(nèi)延伸。桿隔熱罩支撐凸緣329可以充當(dāng)平衡件或間隔件，形成桿隔熱間隙328，即桿320和桿隔熱罩324之間的環(huán)形空間。
[0024]燃料噴射器310包括從裝配凸臺(tái)315延伸到廊道部分325的多個(gè)通道。每個(gè)通路可以從裝配凸臺(tái)315的頂部加工或鉆孔到廊道部分325。配件，例如氣體燃料配件317或蓋323，可以放置在或插入在每個(gè)通道的位于裝配凸臺(tái)315處的端部處。如圖3所示，燃料噴射器310包括液體燃料通道321和氣體燃料通道322。液體燃料通道321流體地聯(lián)接到液體燃料配件316，并且氣體燃料通道322流體地聯(lián)接到氣體燃料配件317。其它通道，如圖2所示的帶有蓋的那些通道可以流體地聯(lián)接到配件318和319。這些通道可以向筒組件330供應(yīng)液體和氣體引燃燃料或空氣。
[0025]參照?qǐng)D3，筒組件330和廊道部分325可以共享共用軸線331。對(duì)于與筒組件330和廊道部分325相關(guān)的徑向、軸向和周向方向和測(cè)量的參考是指軸線331，并且術(shù)語(yǔ)、例如“內(nèi)”和“外”大體指示相距軸線331較小或較大的徑向距離。廊道部分325可以圍繞軸線331轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]筒組件330可以包括旋流器組件350、氣體內(nèi)管340、液體管370、入口旋流器380和隔熱罩390。旋流器組件350可以是單個(gè)一體件或者可以是多個(gè)冶金地結(jié)合在一起的多個(gè)部件，例如通過(guò)銅焊或焊接結(jié)合。旋流器組件350可以包括氣體外管351和出口旋流器360。氣體外管351可以從廊道部分325延伸。氣體外管351和廊道部分325可以冶金地結(jié)合，例如通過(guò)銅焊或焊接結(jié)合。氣體外管351可以包括錐形區(qū)域352、圓柱形區(qū)域353和噴射器蓋355。錐形區(qū)域352可以從廊道部分325軸向延伸。
[0027]錐形區(qū)域352可以從鄰近唇部354的端部到圓柱形區(qū)域353附近，以直徑由大到小逐漸變細(xì)。錐形區(qū)域352可以包括漏斗形或空心圓臺(tái)形。錐形區(qū)域352的較小直徑可以與圓柱形區(qū)域353的直徑相匹配。錐形區(qū)域352可以包括唇部354。唇部354可以從漏斗的具有較大直徑的端部延伸，并且其尺寸可以設(shè)計(jì)為裝配到廊道部分325的端部中和與其相匹配。
[0028]圓柱形區(qū)域353沿與廊道部分325和唇部354相反的方向從錐形區(qū)域352軸向地延伸。圓柱形區(qū)域353可以包括恒定的直徑并且可以是中空直圓筒體的形狀。噴射器蓋355可以定位于氣體外管351的端部，例如定位于圓柱形區(qū)域353的相對(duì)于并遠(yuǎn)離于錐形區(qū)域352的端部，并且可以遠(yuǎn)離廊道部分325定位。噴射器蓋355可以從圓柱形區(qū)域353遠(yuǎn)離錐形區(qū)域352的端部徑向地延伸。噴射器蓋355可以包括噴射開(kāi)口 357和氣體燃料噴射孔356。噴射器開(kāi)口可以是與軸線331共軸的圓形形狀。氣體燃料噴射孔356可以相對(duì)于噴射器蓋355周向地隔開(kāi)，噴射器蓋從噴射開(kāi)口 357徑向地向外定位。
[0029]出口旋流器360可以包括出口護(hù)罩361和護(hù)罩旋流器葉片362。出口護(hù)罩361可以包括護(hù)罩圓柱形部分364和護(hù)罩蓋365。護(hù)罩圓柱形部分364從圓柱形區(qū)域353徑向向外定位于鄰近噴射器蓋355的端部。護(hù)罩圓柱形部分364可以包括中空?qǐng)A柱體形狀。護(hù)罩蓋365定位于護(hù)罩圓柱形部分364的端部處，并且鄰近噴射器蓋355。護(hù)罩蓋365可以包括護(hù)罩噴射開(kāi)口367和護(hù)罩噴射孔366 ο護(hù)罩噴射開(kāi)口 367還可以是與軸線331共軸的圓形形狀，并且可以包括比噴射開(kāi)口 357的直徑更大的直徑。護(hù)罩噴射孔366可以相對(duì)于護(hù)罩蓋365周向地隔開(kāi)，并從護(hù)罩噴射開(kāi)口 367徑向地向外定位。
[0030]護(hù)罩旋流器葉片362可以在護(hù)罩圓柱形部分364和圓柱形區(qū)域353之間延伸。護(hù)罩旋流器葉片362可以將護(hù)罩圓柱形部分364和圓柱形區(qū)域353連接在一起，并且可以支撐出口旋流器360。護(hù)罩旋流器葉片362可以形成角度并配置成周向地偏轉(zhuǎn)通過(guò)護(hù)罩圓柱形部分364和圓柱形區(qū)域353之間的壓縮機(jī)排出空氣。
[0031]出口旋流器360還可以包括第二護(hù)罩368和第二旋流器葉片369。第二護(hù)罩368可以從護(hù)罩圓柱形部分364徑向向外定位于鄰近遠(yuǎn)離或相對(duì)于護(hù)罩蓋365的端部。第二護(hù)罩368可以包括中空?qǐng)A柱體形狀。第二旋流器葉片369在第二護(hù)罩368和護(hù)罩圓柱形部分364之間延伸。第二旋流器葉片369也形成角度并配置成周向地偏轉(zhuǎn)壓縮機(jī)排出空氣。
[0032]氣體內(nèi)管340包括中間廊道部分341、過(guò)渡部分342和氣體內(nèi)圓柱形部分343。中間廊道部分341、過(guò)渡部分342和氣體內(nèi)圓柱形部分343均可以與軸線331同軸。中間廊道部分341可以定位于廊道部分325內(nèi)，并且可以從廊道部分325徑向向內(nèi)定位。中間廊道部分341可以包括中空?qǐng)A柱體形狀。中間廊道部分341還可以包括第一突起347、第二突起348和液體燃料入口 344。第一突起347可以從該中空?qǐng)A柱體形狀延伸并與桿320交界。第二突起348可以從中空?qǐng)A柱體形狀徑向延伸并可定位于或鄰近于過(guò)渡部分342處。第二突起348可以與廊道部分325接觸并可將氣體內(nèi)管340保持就位。第二突起348還可以與廊道突起326接觸，以將中間廊道部分341定位在廊道部分325內(nèi)。
[0033]液體燃料入口344與液體燃料通道321對(duì)準(zhǔn)并流體連通。液體燃料入口 344可以延伸通過(guò)中空?qǐng)A柱體形狀的中間廊道部分341和第一突起347。第一突起347可以與桿320交界并且可以在液體燃料入口 344和液體燃料通道321的連通點(diǎn)處與桿320形成密封。
[0034]過(guò)渡部分342從中間廊道部分341延伸，并且在中間廊道部分341和氣體內(nèi)圓柱形部分343之間位于廊道部分325內(nèi)。過(guò)渡部分342可以沿軸向方向延伸，并且可以從廊道部分325徑向向內(nèi)定位。過(guò)渡部分342配置成使氣體內(nèi)管340的直徑從中間廊道部分341和氣體內(nèi)圓柱形部分343開(kāi)始減少。過(guò)渡部分342可以包括漏斗的形狀，例如空心圓臺(tái)(中空的截頭圓錐體形狀)，其位于中間廊道部分341處具有較大直徑，而位于氣體內(nèi)圓柱形部分343處具有較小直徑。過(guò)渡部分342和廊道部分325可以配置成形成氣體廊道327，其與氣體燃料通道322相鄰并流體連通。
[0035]氣體內(nèi)圓柱形部分343從過(guò)渡部分342的具有較小直徑的端部延伸，該端部遠(yuǎn)離中間廊道部分341從過(guò)渡部分342延伸的位置。氣體內(nèi)圓柱形部分343可以沿軸向方向延伸。氣體內(nèi)圓柱形部分343包括中空?qǐng)A柱體形狀，并且穿過(guò)氣體外管351延伸到噴射器蓋355，從而在其間形成氣體燃料環(huán)335。氣體內(nèi)圓柱形部分343可以從氣體外管351徑向向內(nèi)定位。氣體內(nèi)圓柱形部分343可以包括液體燃料錐形部分346。液體燃料錐形部分346可以配置成減少氣體內(nèi)圓柱形部分343靠近或鄰近液體燃料噴射開(kāi)口 345的內(nèi)徑。該液體燃料噴射開(kāi)口 345可以從噴射開(kāi)口 357徑向向內(nèi)定位于噴射開(kāi)口 357附近，并且在氣體內(nèi)圓柱形部分343的端部處遠(yuǎn)離過(guò)渡部分342。
[0036]液體管370可以定位于氣體內(nèi)管340內(nèi)，并且可以從氣體內(nèi)管340徑向向內(nèi)定位。液體管370包括內(nèi)廊道部分371、內(nèi)過(guò)渡部分372和液體內(nèi)圓柱形部分373。內(nèi)廊道部分371、內(nèi)過(guò)渡部分372和液體內(nèi)圓柱形部分373均可以與軸線331同軸。內(nèi)廊道部分371可以定位于中間廊道部分341內(nèi)，并且可以從中間廊道部分341徑向向內(nèi)定位。內(nèi)廊道部分371和中間廊道部分341可以在其之間形成液體廊道337。該液體廊道337與液體燃料入口 344和液體燃料通道321流體連通。內(nèi)廊道部分371可以包括端部377和內(nèi)廊道圓柱形部分378。端部377可以是具有二維形狀的旋轉(zhuǎn)實(shí)體，以限定從其旋轉(zhuǎn)軸線隔開(kāi)并且圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)從而形成沉孔376的旋轉(zhuǎn)實(shí)體。該旋轉(zhuǎn)實(shí)體可以是與圓臺(tái)組合的圓柱體，該圓臺(tái)具有貫穿其中的孔。端部377可以位于液體管370的端部，從液體管370的端部徑向向內(nèi)定位，并且可以與中間廊道部分341遠(yuǎn)離過(guò)渡部分342的端部接觸并交界，從而形成密封。端部377可以配置成將液體燃料從徑向方向改向?yàn)檩S向方向。內(nèi)廊道圓柱形部分378可以從具有中空?qǐng)A柱體形狀的端部377軸向延伸。內(nèi)廊道圓柱形部分378的內(nèi)半徑可以小于端部377的內(nèi)半徑。內(nèi)廊道圓柱形部分378的近端可以形成旋流器沉孔376的徑向表面。旋流器沉孔376可以是內(nèi)廊道部分371中的沉孔，該內(nèi)廊道部分配置成與入口旋流器交界。
[0037]內(nèi)過(guò)渡部分372可以呈截頭圓錐形，其具有穿過(guò)其中的孔。內(nèi)過(guò)渡部分372可以從內(nèi)廊道部分371延伸，并可以軸向地位于內(nèi)廊道部分371和液體內(nèi)圓柱形部分373之間。內(nèi)過(guò)渡部分372的外徑從內(nèi)廊道部分371至液體內(nèi)圓柱形部分373減小。
[0038]液體內(nèi)圓柱形部分373從內(nèi)過(guò)渡部分372延伸，并可以沿軸向方向延伸。液體內(nèi)圓柱形部分373可以在氣體內(nèi)圓柱形部分343內(nèi)延伸，從而在其之間形成液體燃料環(huán)336，并可以從氣體內(nèi)圓柱形部分343徑向向內(nèi)定位。該液體燃料環(huán)336可以與液體廊道337流體連通。液體內(nèi)圓柱形部分373包括空氣開(kāi)口 379?？諝忾_(kāi)口 379遠(yuǎn)離內(nèi)過(guò)渡部分372定位并鄰近于液體燃料噴射開(kāi)口 345。
[0039]內(nèi)廊道部分371、內(nèi)過(guò)渡部分372和液體內(nèi)圓柱形部分373形成延伸穿過(guò)液體管370的空氣腔338?？諝馇?38可以與軸線331同軸。
[0040]液體管370還可以包括液體燃料旋流器葉片374和容納部分375。液體燃料旋流器葉片374可以從液體內(nèi)圓柱形部分373徑向向外延伸，并可軸向地與液體燃料錐形部分346對(duì)準(zhǔn)和接觸。容納部分375可以是從液體內(nèi)圓柱形部分373徑向向內(nèi)延伸的突起。容納部分375可以包括中空?qǐng)A柱形狀，其內(nèi)徑小于液體內(nèi)圓柱形部分373的內(nèi)徑。在一個(gè)實(shí)施例中，容納部分375位于距離空氣開(kāi)口 379的液體管370長(zhǎng)度的三分之一內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，容納部分375距離空氣開(kāi)口 379位于液體管370長(zhǎng)度的四分之一內(nèi)。在又一個(gè)實(shí)施例中，容納部分375位于液體管370長(zhǎng)度的大約四分之一處。在又一個(gè)實(shí)施例中，容納部分375在液體管370端部處鄰近于空氣開(kāi)口 379。容納部分375可以是液體管370剩余部分的一體件，例如集成到液體內(nèi)圓柱形部分373，并可以加工成液體內(nèi)圓柱形部分373的一部分。
[0041 ] 入口旋流器380可以包括入口蓋381、基部382和入口旋流器葉片383。入口蓋381可以包括盤(pán)形狀，并可與軸線331同軸?；?82還可與軸線331同軸?；?82可以包括盤(pán)部分
386、旋流器桿385和鐘形部分384。盤(pán)部分386與入口蓋381隔開(kāi)。盤(pán)部分386可以部分地插入到廊道部分325的遠(yuǎn)離旋流器組件350的端部中，同時(shí)盤(pán)部分386的一部分插入廊道部分325的中空?qǐng)A柱形狀的端部。盤(pán)部分386可以包括環(huán)形盤(pán)形狀。旋流器桿385可以包括與軸線331同軸的中空?qǐng)A柱形狀。旋流器桿385與盤(pán)部分386間隔開(kāi)，并可配置成部分地插入旋流器沉孔376。
[0042]鐘形部分384可以從盤(pán)部分386延伸至旋流器桿385。鐘形部分384可以從盤(pán)部分386的環(huán)形形狀的內(nèi)徑延伸，并可以從盤(pán)部分386的環(huán)形盤(pán)形狀曲線或過(guò)渡為旋流器桿385的中空?qǐng)A柱形狀。鐘形部分384的形狀可以包括漏斗形狀，例如雙曲線漏斗、鐘形或偽球面的一段或圓臺(tái)部。
[0043]入口旋流器葉片383在入口蓋381和盤(pán)部分386之間延伸。入口旋流器葉片383可以形成角度并配置成將壓縮機(jī)排出的空氣旋轉(zhuǎn)和引導(dǎo)入空氣腔338。入口旋流器380可以包括桿孔387。桿孔387可以徑向延伸穿過(guò)旋流器桿385，并可以位于或緊鄰鐘形部分384。入口旋流器380可以包括一個(gè)或多個(gè)桿孔387。在所示的實(shí)施例中，入口旋流器380包括四個(gè)桿孔
387。
[0044]隔熱罩390包括鐘形口部分391、罩圓柱形部分392和支撐凸緣393。鐘形口部分391、罩圓柱形部分392和支撐凸緣393可以與軸線331同軸。鐘形口部分391可以包括漏斗的形狀，例如雙曲線漏斗、鐘形或偽球面的一段或圓臺(tái)部。鐘形口部分391被配置成插入并裝配到鐘形部分384內(nèi)。
[0045]罩圓柱形部分392可以從鄰近液體管370的遠(yuǎn)離空氣開(kāi)口 379的端部朝向空氣開(kāi)口379延伸，進(jìn)入液體內(nèi)圓柱形部分373內(nèi)，并可以從液體內(nèi)圓柱形部分373軸向向內(nèi)定位，從而在其之間形成隔熱間隙339。隔熱間隙339可以是隔熱罩390和液體管370之間的環(huán)形空間。在一個(gè)實(shí)施例中，隔熱罩390延伸入液體管370內(nèi)直到液體管370的四分之三長(zhǎng)度處。在另一個(gè)實(shí)施例中，隔熱罩390延伸入液體管370直到液體管370的二分之一至四分之三長(zhǎng)度處。在又一個(gè)實(shí)施例中，隔熱罩390延伸入液體管370直到液體管370的三分之二長(zhǎng)度處。在又另一個(gè)實(shí)施例中，隔熱罩390延伸入液體管370直到液體管370的至少二分之一長(zhǎng)度處。在任何一個(gè)包括容納部分375的實(shí)施例中，容納部分375定位成比罩圓柱形部分392的遠(yuǎn)離鐘形口部分391的端部更靠近空氣開(kāi)口 379，并且隔熱罩390可以延伸到容納部分375。在圖3所示的實(shí)施例中，罩圓柱形部分392從鐘形口部分391延伸。罩圓柱形部分392可以沿軸向方向延伸。
[0046]隔熱罩390包括至少一個(gè)支撐凸緣393。每個(gè)支撐凸緣393在罩圓柱形部分392和液體內(nèi)圓柱形部分373之間延伸。每個(gè)支撐凸緣393可以是具有中空?qǐng)A柱形狀的凸緣。圖3所示的實(shí)施例包括一個(gè)支撐凸緣393，支撐凸緣393從罩圓柱形部分392的遠(yuǎn)離鐘形口部分391的端部徑向向外延伸，并在罩圓柱形部分392和液體內(nèi)圓柱形部分373之間延伸。在其它實(shí)施例中，多個(gè)支撐凸緣393可以從罩圓柱形部分392徑向向外延伸，并且可沿罩圓柱形部分392均勻地間隔開(kāi)。一個(gè)或多個(gè)支撐凸緣393可以徑向定位在罩圓柱形部分392和液體內(nèi)圓柱形部分373之間，并且軸向定位在鐘形口部分391和支撐凸緣393之間，該支撐凸緣從罩圓柱形部分392徑向向外延伸。支撐凸緣393的間距可配置成滿足隔熱罩390和液體管370的熱膨脹。
[0047]容納部分375可以與罩圓柱形部分392和/或支撐凸緣393徑向?qū)?zhǔn)。容納部分375可以配置成防止罩圓柱形部分392或支撐凸緣393的折斷部件離開(kāi)燃料噴射器310并進(jìn)入燃燒器305。
[0048]圖4是圖3隔熱罩390的替代實(shí)施例的剖面圖。參照?qǐng)D4，隔熱罩390可以包括加厚部分395。在圖4所示的實(shí)施例中，加厚部分395從鐘形口部分391延伸。加厚部分395沿軸向方向延伸。加厚部分395可以包括比罩圓柱形部分392的厚度在徑向上較厚的中空?qǐng)A筒。加厚部分395的外表面可以逐漸變小成罩圓柱形部分392。在這個(gè)實(shí)施例中，罩圓柱形部分392從加厚部分395延伸。
[0049]鐘形口部分391可以包括有助于在液體管370和入口旋流器380中對(duì)準(zhǔn)和安裝隔熱罩390的對(duì)準(zhǔn)特征件396。隔熱罩390還可以包括隔熱孔398。
[0050]每個(gè)燃料噴射器310的各種部件和子部件，例如廊道部分325、旋流器組件350、氣體內(nèi)管340、液體管370、入口旋流器380和隔熱罩390，可以通過(guò)壓配合或過(guò)盈配合進(jìn)行連接，或可以進(jìn)行冶金結(jié)合。冶金結(jié)合可以包括焊接或釬焊。
[0051]—個(gè)或多個(gè)上述部件(或它們的子部件)可以由不銹鋼或被稱(chēng)為超級(jí)合金的耐用高溫材料制成。超級(jí)合金或高性能合金是那些高溫下展示出優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度和抗蠕變性，具有好的表面穩(wěn)定性和耐腐蝕性和抗氧化性的合金。超級(jí)合金可以包括諸如以下材料:哈氏合金、合金X、絡(luò)鎳鐵合金、鎳基高溫合金、雷內(nèi)合金、海恩斯合金、合金188、合金230、耐熱絡(luò)鎳鐵合金、MP 98T、TMS合金和CMSX單晶合金。
[0052]工業(yè)實(shí)用性
[0053]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可適用于任何數(shù)量的工業(yè)應(yīng)用，例如石油天然氣工業(yè)的各個(gè)方面(包括石油和天然氣的傳輸、采集、存儲(chǔ)、回收和吊裝)、發(fā)電工業(yè)、熱電聯(lián)產(chǎn)、航天工業(yè)和其它運(yùn)輸工業(yè)。
[0054]參照?qǐng)D1，氣體(通常是空氣10)作為“工作流體”進(jìn)入該入口110，并通過(guò)該壓縮機(jī)200進(jìn)行壓縮。該壓縮機(jī)200中，該工作流體在環(huán)形流動(dòng)路徑115內(nèi)被一系列壓縮機(jī)盤(pán)組件220壓縮。特別是，對(duì)該空氣10進(jìn)行分級(jí)壓縮，這些分級(jí)與每個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220相關(guān)聯(lián)。例如，“第四級(jí)空氣”可以與下游或“后方向”的第四個(gè)壓縮機(jī)盤(pán)組件220相關(guān)聯(lián)，從入口 110流入排氣口 500。同樣地，每個(gè)渦輪盤(pán)組件420也可以與分級(jí)相關(guān)聯(lián)。
[0055]一旦壓縮空氣10離開(kāi)壓縮機(jī)200，便進(jìn)入燃燒器300，在燃燒器300中，壓縮空氣擴(kuò)散且添加燃料。空氣1和燃料經(jīng)由燃料噴射器310噴射進(jìn)燃燒器305中且燃燒。通過(guò)一系列渦輪機(jī)盤(pán)組件420的每一級(jí)經(jīng)由渦輪400從燃燒反應(yīng)中吸取能量。然后排氣90可在排氣擴(kuò)散器510中擴(kuò)散、收集且重新引導(dǎo)。排氣90經(jīng)由排氣收集器520離開(kāi)系統(tǒng)且可進(jìn)一步進(jìn)行處理(例如，以降低有害排放，和/或回收來(lái)自排氣90的熱量)。
[0056]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可配置成基于多種類(lèi)型燃料進(jìn)行操作。參照?qǐng)D2和圖3，燃料噴射器310可為雙燃料噴射器，允許基于氣體燃料或液體燃料進(jìn)行操作。當(dāng)基于氣體燃料操作時(shí)，氣體燃料經(jīng)由氣體燃料配件317供應(yīng)至氣體燃料通道322。氣體燃料引導(dǎo)進(jìn)入氣體廊道327，其中氣體燃料相對(duì)于軸線331軸向地引導(dǎo)進(jìn)入并通過(guò)氣體燃料環(huán)335。氣體燃料通過(guò)氣體燃料噴射孔356離開(kāi)氣體燃料環(huán)335。隨著氣體燃料離開(kāi)氣體燃料噴射孔356，氣體燃料與壓縮機(jī)排放空氣相混合，通過(guò)氣體腔室338和出口旋流器360然后在燃燒器305中燃燒。
[0057]當(dāng)基于液體燃料操作時(shí)，液體燃料經(jīng)由液體燃料配件316供應(yīng)至液體燃料通道321。液體燃料引導(dǎo)通過(guò)液體燃料入口 344且進(jìn)入液體廊道337，其中液體燃料相對(duì)于軸線331軸向地引導(dǎo)進(jìn)入且通過(guò)液體燃料環(huán)336。液體燃料在離開(kāi)液體燃料環(huán)336之前，可通過(guò)液體燃料旋流器葉片374周向地旋流或改向。在液體燃料操作過(guò)程中，空氣可引導(dǎo)通過(guò)氣體燃料通道322、氣體廊道327以及氣體燃料環(huán)335，隨著空氣離開(kāi)氣體燃料環(huán)335，其可與液體燃料相混合。引導(dǎo)通過(guò)氣體燃料通道322、氣體廊道327以及氣體燃料環(huán)335的空氣可能比壓縮機(jī)排放空氣稍冷。
[0058]在氣體燃料操作和液體燃料操作二者過(guò)程中，壓縮機(jī)排放空氣引導(dǎo)進(jìn)入入口旋流器380且通過(guò)空氣腔室338。旋流的壓縮機(jī)排放空氣離開(kāi)空氣腔室338且在燃燒之前與液體燃料或氣體燃料相混合。
[0059]液體燃料當(dāng)經(jīng)受高溫時(shí)可熱分解。壓縮機(jī)排放空氣的溫度可高于熱分解(通常稱(chēng)為液體燃料焦化溫度)。旋流壓縮機(jī)排放空氣可以以相對(duì)高的速度行進(jìn)通過(guò)空氣腔室338，且可使得液體管370中的溫度尤其是液體管370的液體濕壁溫度上升至熱分解溫度之上，這可導(dǎo)致液體燃料的熱分解或焦化，以及液體燃料環(huán)336中碳/焦炭沉淀的堆積。這種堆積可能阻塞液體燃料環(huán)336，導(dǎo)致操作問(wèn)題以及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的停機(jī)。
[0060]在液體管370內(nèi)延伸的隔熱罩390形成液體管370和隔熱罩390之間的隔熱間隙339。隔熱間隙339可隔絕且可減少?gòu)男鲏嚎s機(jī)排放空氣傳遞至液體濕壁的熱量。所傳遞熱量的減少可使得液體濕壁的溫度降低至低于熱分解溫度的溫度，且可防止或減少液體燃料焦化。
[0061]在液體管370內(nèi)延伸短于液體管370全長(zhǎng)的隔熱罩390可提供所需的熱量傳遞的減少，同時(shí)限制隔熱罩390所需的材料量。
[0062]隨著時(shí)間的流逝，隔熱罩390可能退化。這種退化可能導(dǎo)致一部分隔熱罩松脫。這種故障可能會(huì)損壞下游部件，諸如燃燒器305。容納部分375從液體內(nèi)圓柱形部分373徑向向內(nèi)突出，且與可能會(huì)脫離的隔熱罩390的部分(諸如罩圓柱形部分392和支撐凸緣393)徑向?qū)?zhǔn)。容納部分375和罩圓柱形部分392及支撐凸緣393的徑向?qū)?zhǔn)可阻擋隔熱罩390的任何松脫塊越過(guò)容納部分375，且可防止對(duì)下游部件造成損壞。
[0063]前面的【具體實(shí)施方式】本質(zhì)上僅僅是示例性的，并非意圖限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和用途。所述實(shí)施例并不僅限于與特定類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合使用。因此，盡管為了便于解釋?zhuān)景l(fā)明描繪且描述了特定的燃料噴射器，應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射器可以各種其它配置實(shí)施，可與各種其它類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用，且可用于其它類(lèi)型的機(jī)器。另外，并非意圖受到前述背景或【具體實(shí)施方式】所體現(xiàn)的任何原理的限制。還可以理解的是，說(shuō)明可包括夸大的尺寸以更好地說(shuō)明所示出的參考項(xiàng)，且不認(rèn)為是限制的，除非明確這樣指出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的燃燒器(300)的燃料噴射器(310)的筒組件(330)，所述筒組件(330)包括: 氣體外管(351)，其配置成從廊道部分(325)延伸，所述氣體外管(351)在所述氣體外管(351)的端部處包括噴射器蓋(355)，所述噴射器蓋(355)包括噴射開(kāi)口(357); 氣體內(nèi)管(340)，其延伸通過(guò)所述氣體外管(351)至所述噴射器蓋(355)，形成氣體燃料環(huán)(335)，所述氣體內(nèi)管(340)包括靠近所述噴射開(kāi)口(357)的液體燃料噴射開(kāi)口(345); 液體管(370)，其在所述氣體內(nèi)管(340)內(nèi)延伸在其間形成液體燃料環(huán)(336)，所述液體管(370)包括鄰近所述液體燃料噴射開(kāi)口(345)的空氣開(kāi)口(379);及 隔熱罩(390)，其包括 鐘形口部分(391)，其遠(yuǎn)離所述空氣開(kāi)口(379)，所述鐘形口部分(391)包括漏斗形狀， 罩圓柱形部分(392)，其從鄰近所述液體管(370)的遠(yuǎn)離所述空氣開(kāi)口(379)的所述端部朝向所述空氣開(kāi)口(379)且在所述液體管(370)內(nèi)延伸從而在所述隔熱罩(390)和所述液體管(370)之間形成隔熱間隙(339)，以及 支撐凸緣(393)，其從所述罩圓柱形部分(392)的遠(yuǎn)離所述鐘形口部分(391)的所述端部、在所述罩圓柱形部分(392)和所述液體管(370)之間延伸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒組件(330)，其中所述罩圓柱形部分(392)從所述鐘形口部分(391)延伸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒組件(330)，其中所述隔熱罩(390)進(jìn)一步包括從所述鐘形口部分(391)延伸的加厚部分(395)，所述加厚部分(395)包括比所述罩圓柱形部分(392)更厚的中空?qǐng)A柱形狀，且所述罩圓柱形部分(392)從所述加厚部分(395)延伸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒組件(330)，其中所述罩圓柱形部分(392)在所述液體管(370)內(nèi)延伸多達(dá)所述液體管(370)長(zhǎng)度的四分之三。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的筒組件(330)，其中所述罩圓柱形部分(392)在所述液體管(370)內(nèi)延伸至少所述液體管(370)長(zhǎng)度的一半。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒組件(330)，其中所述液體管(370)進(jìn)一步包括 液體內(nèi)圓柱形部分(373)，其在具有中空?qǐng)A柱形狀的所述氣體內(nèi)管(340)內(nèi)延伸，及 容納部分(375)，其從所述液體內(nèi)圓柱形部分(373)向內(nèi)突出，所述容納部分(375)比所述罩圓柱形部分(392)的遠(yuǎn)離所述鐘形口部分(391)的所述端部軸向上更靠近于所述空氣開(kāi)口(379)07.根據(jù)權(quán)利要求6所述的筒組件(330)，其中所述容納部分(375)距離所述空氣開(kāi)口(379)位于所述液體管(370)長(zhǎng)度的三分之一內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的筒組件(330)，其中所述容納部分(375)為所述液體內(nèi)圓柱形部分(373)的一體件。9.一種包括權(quán)利要求1所述的筒組件(330)的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的燃燒器(300)的雙燃料噴射器(310)，所述雙燃料噴射器(310)進(jìn)一步包括: 包括安裝孔的凸緣(312); 從所述凸緣(312)突出的裝配凸臺(tái)(315); 桿(320)，其在與所述裝配凸臺(tái)(315)相反的方向上從所述凸緣(312)延伸； 其中所述廊道部分(325)位于所述桿(320)的遠(yuǎn)離所述凸緣(312)的端部處，所述廊道部分(325)包括第一中空?qǐng)A柱形狀； 液體燃料通道(321)，其通過(guò)所述桿(320)從所述裝配凸臺(tái)(315)延伸至所述廊道部分(325); 氣體燃料通道(322)。其通過(guò)所述桿(320)從所述裝配凸臺(tái)(315)延伸至所述廊道部分(325);及 入口旋流器(380)，所述入口旋流器(380)包括 基部，其包括 盤(pán)部分(386)，其部分插入到所述廊道部分(325)，所述盤(pán)部分(386)包括環(huán)形盤(pán)形狀， 旋流器桿(385)，其部分插入到沉孔且與所述盤(pán)部分(386)間隔開(kāi)，所述旋流器桿(385)包括第二中空?qǐng)A柱形狀，及 鐘形部分(384)，其從所述盤(pán)部分(386)延伸至所述旋流器桿(385)，所述鐘形部分(384)包括第二漏斗形狀，其中所述鐘形口部分(391)位于所述鐘形部分(384)內(nèi)， 入口蓋(381)，其中包括與所述盤(pán)部分(386)間隔開(kāi)的盤(pán)形狀，及 入口旋流器葉片(383)，其在所述入口蓋(381)和所述盤(pán)部分(386)之間延伸。10.—種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其包括如權(quán)利要求9所述的雙燃料噴射器(310)。
【文檔編號(hào)】F02C7/22GK106068372SQ201580010880
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2015年2月23日 公開(kāi)號(hào)201580010880.3, CN 106068372 A, CN 106068372A, CN 201580010880, CN-A-106068372, CN106068372 A, CN106068372A, CN201580010880, CN201580010880.3, PCT/2015/17054, PCT/US/15/017054, PCT/US/15/17054, PCT/US/2015/017054, PCT/US/2015/17054, PCT/US15/017054, PCT/US15/17054, PCT/US15017054, PCT/US1517054, PCT/US2015/017054, PCT/US2015/17054, PCT/US2015017054, PCT/US201517054
【發(fā)明人】R·V·班得瑞, J·S·派珀, S·M·林德納, A·P·帕塔基斯, P·J·杰拉
【申請(qǐng)人】索拉透平公司