專利名稱：用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料噴射的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大體涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體地，涉及具有改進(jìn)的液體筒的燃料噴嘴。 背景摶術(shù)混合液體燃料和空氣會(huì)影響各種各樣的發(fā)動(dòng)機(jī)(例如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī))中的發(fā)動(dòng)機(jī)性 能和排放。例如，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可采用一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴以有助于在燃燒器中混合燃料一 空氣。各個(gè)燃料噴嘴可包括液體筒，以使得能夠在燃燒器中分配和混合液體燃料和空氣。液 體筒可包括尖端部分、中間主體和構(gòu)造成以便聯(lián)接到燃料供應(yīng)、空氣供應(yīng)和水供應(yīng)上的法 蘭。不幸的是，尖端及其構(gòu)件的構(gòu)造可能會(huì)導(dǎo)致流中斷及磨損，流中斷及磨損可能需要更換 和/或維修液體筒。另外，當(dāng)流體流過中間主體的腔室時(shí)，中間主體的構(gòu)造需要在該主體的 腔室中進(jìn)行支承。中間主體可能需要關(guān)于尖端的特殊對(duì)準(zhǔn)(也是因?yàn)橹虚g主體內(nèi)的支承)， 從而增加了液體筒的復(fù)雜性。此外，法蘭可能具有多個(gè)構(gòu)件，這會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜性和成本增加。 因此，液體筒可能會(huì)由于組裝的復(fù)雜性和因不必要的磨損和破裂引起的維修而具有增加的 成本。

發(fā)明內(nèi)容
下面對(duì)在范圍方面與原本要求保護(hù)的發(fā)明相當(dāng)?shù)哪承?shí)施例進(jìn)行了概述。這些實(shí) 施例不意圖限制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍，而是相反，這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可行 形式的簡要概述。實(shí)際上，本發(fā)明可包括可能類似于或異于下面闡述的實(shí)施例的各種各樣 的形式。在第一實(shí)施例中，系統(tǒng)包括構(gòu)造成以便安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴中的液體 筒，其中液體筒包括霧化空氣尖端、同軸地設(shè)置在霧化空氣尖端內(nèi)的水尖端，以及同軸地設(shè) 置在水尖端內(nèi)的燃料尖端。液體筒還包括同軸地設(shè)置在霧化空氣尖端和水尖端之間的套 罩，其中套罩不動(dòng)地固定到霧化空氣尖端上，且燃料嵌件同軸地設(shè)置在燃料尖端內(nèi)，其中燃 料嵌件包括沿通過液體筒的流的下游軸向方向徑向地?cái)U(kuò)張的上游端部部分。在第二實(shí)施例中，系統(tǒng)包括構(gòu)造成以便安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴中的液體 筒。該液體筒包括徑向地分開液體筒的同軸管的支架(standoff)，其中支架在同軸管之間 限定了多個(gè)大小相等的通道，且支架關(guān)于液體筒的中心軸線對(duì)稱。在第三實(shí)施例中，系統(tǒng)包括端蓋和液體筒。液體筒構(gòu)造成以便安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī) 的燃料噴嘴中，其中液體筒包括構(gòu)造成以便聯(lián)接到端蓋上的一件式法蘭，其中法蘭包括水 入口、空氣入口和燃料入口。


當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得 更好理解，在附圖中，相同符號(hào)在所有圖中表示相同部件，其中圖1是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例的、具有帶有改進(jìn)的液體筒的燃料噴嘴的渦輪機(jī)
3系統(tǒng)的簡圖；圖2是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例的如圖1所示的渦輪機(jī)系統(tǒng)的剖面?zhèn)纫晥D；圖3是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例的如圖1所示的燃燒器的剖面?zhèn)纫晥D，其中多個(gè) 液體筒聯(lián)接到燃燒器的端蓋上；圖4是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例的如圖3所示的液體筒的透視圖；圖5是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例的如圖4所示的液體筒的截面?zhèn)纫晥D；圖6是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例的如圖4所示的液體筒的截面端視圖；以及圖7是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例的，包括空氣霧化尖端、水尖端和燃料嵌件的如 圖4所示的液體筒的尖端的詳細(xì)截面?zhèn)纫晥D。部件列表渦輪機(jī)系統(tǒng)10燃料噴嘴12燃料 供應(yīng)14燃燒器16渦輪葉片17渦輪18壓縮機(jī)葉片19排氣出口 20軸21壓縮機(jī)22進(jìn)氣口 24負(fù)載26端蓋30殼體32襯套34空心環(huán)形空間35流動(dòng)套管36過渡件38液體筒70尖端 部分72中間主體74法蘭76孔78燃料入口 80空氣入口 82水入口 84中心燃料管86燃料 腔88水管90水腔92空氣管94空氣腔96下游方向98支架100支架102腔體或通道104 中心軸線或中心點(diǎn)105外通道106霧化空氣尖端110套罩112接頭114水尖端116旋流噴 嘴孔118燃料尖端120旋流噴嘴孔122燃料嵌件124平滑的平面表面126徑向地?cái)U(kuò)張的漸 縮部分128下游圓柱形部分130孔或端口 132出口區(qū)134方向13具體實(shí)施例方式下文將對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行描述。為了致力于提供對(duì)這些實(shí)施 例的簡明描述，可能不會(huì)在說明書中描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解，在例如在任何工 程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中開發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，必須作出許多對(duì)實(shí)現(xiàn)而言特定的決定，以實(shí)現(xiàn) 開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如符合與系統(tǒng)有關(guān)及與商業(yè)有關(guān)的限制，開發(fā)人員的具體目標(biāo)可 根據(jù)不同的實(shí)現(xiàn)而彼此有所改變。而且，應(yīng)當(dāng)理解，這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，但 是盡管如此，對(duì)于具有本公開的益處的普通技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作將是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和 制造的例行任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的各實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一個(gè)”、“一種”、“該”和“所述”意圖表 示存在一個(gè)或多個(gè)該元件。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包括性的，且表示除了列 出的元件之外可存在另外的元件。如下文詳細(xì)論述，可采用用于渦輪機(jī)燃料噴嘴的液體筒的各種實(shí)施例來提高渦輪 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。液體筒可放置在渦輪機(jī)燃料噴嘴內(nèi)部，且可聯(lián)接到燃燒器的端蓋上，以使得 能夠在渦輪機(jī)系統(tǒng)內(nèi)使用液體燃料。例如，液體筒的實(shí)施例可包括改進(jìn)的尖端部分，其中套 罩不動(dòng)地固定到霧化空氣尖端上，以降低回流和磨損。另外，尖端部分包括構(gòu)造成以便改進(jìn) 通過燃料尖端的燃料流量的燃料尖端嵌件。特別地，燃料尖端嵌件沿下游方向徑向地?cái)U(kuò)張， 從而使得燃料能夠流暢地流動(dòng)通過液體筒。在一個(gè)實(shí)施例中，液體筒在中間主體中包括構(gòu) 造成以便提高液體筒的剛性且降低液體筒的復(fù)雜性的支架或隔件。例如，支架可具有關(guān)于 中間主體的軸線對(duì)稱的正方形截面。支架建立了使水和/或空氣能夠流到液體筒尖端部分 的四個(gè)大小相等的通道。另外，支架使中間主體能夠連接到尖端部分上，而與支架的旋轉(zhuǎn)定 向無關(guān)，從而簡化了液體筒的制造。在某些實(shí)施例中，液體筒包括單件式法蘭，單件式法蘭 包括空氣入口、水入口和燃料入口。單件式法蘭可由鑄造合金制成，從而簡化了制造過程且降低了單獨(dú)的構(gòu)件的成本。另外，單件式法蘭通過減少法蘭內(nèi)的構(gòu)件而提高了耐用性。所 公開的實(shí)施例針對(duì)液體筒提高了性能和耐用性，同時(shí)降低了復(fù)雜性和制造成本。圖1是根據(jù)本技術(shù)的某些實(shí)施例的渦輪機(jī)系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的簡圖。如下面 詳細(xì)論述的，所公開的實(shí)施例采用具有設(shè)計(jì)成以便提高渦輪機(jī)系統(tǒng)10的性能和耐用性的 改進(jìn)的液體筒的燃料噴嘴12。渦輪機(jī)系統(tǒng)10可使用液體和/或氣體燃料(，例如天然氣和 /或基于石油的液體燃料，例如石腦油、石油餾出物或生物燃料)來使渦輪機(jī)系統(tǒng)10運(yùn)轉(zhuǎn)。 如圖所描繪，燃料噴嘴12吸入燃料供應(yīng)14，使燃料與空氣混合，且將空氣一燃料混合物分 配到燃燒器16中?？諝庖蝗剂匣旌衔镌谌紵?6內(nèi)的腔室中燃燒，從而產(chǎn)生熱的加壓廢 氣。燃燒器16朝向排氣出口 20將廢氣引導(dǎo)通過渦輪18。當(dāng)廢氣穿過渦輪18時(shí)，氣體強(qiáng)制 渦輪葉片使沿著系統(tǒng)10的軸線的軸21旋轉(zhuǎn)。如圖所示，軸21連接到渦輪機(jī)10的各種構(gòu) 件上，包括壓縮機(jī)22。壓縮機(jī)22也包括聯(lián)接到軸21上的葉片。因此，壓縮機(jī)22內(nèi)的葉片 隨著軸21旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，從而通過壓縮機(jī)22將來自進(jìn)氣口 24的空氣壓縮進(jìn)入燃料噴嘴12 和/或燃燒器16中。軸21還聯(lián)接到負(fù)載26上，負(fù)載26可為運(yùn)載工具或固定負(fù)載，例如發(fā) 電站中的發(fā)電機(jī)或航空器上的推進(jìn)器。負(fù)載26可為由渦輪機(jī)系統(tǒng)10的旋轉(zhuǎn)輸出供以動(dòng)力 的任何適當(dāng)?shù)难b置。如在下面詳細(xì)描述的，燃料噴嘴12可包括構(gòu)造成使得能夠使用液體燃 料來對(duì)渦輪機(jī)系統(tǒng)10供以動(dòng)力的液體筒。進(jìn)一步，液體筒包括對(duì)尖端部分、中間主體中的 支架以及法蘭的改進(jìn)，這些改進(jìn)降低了復(fù)雜性，提高了性能，降低了成本且簡化了制造。圖2是渦輪機(jī)系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的剖面?zhèn)纫晥D。渦輪機(jī)系統(tǒng)10包括根據(jù)所公 開的實(shí)施例的獨(dú)特的方面的、位于一個(gè)或多個(gè)燃燒器16內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴12。在 一個(gè)實(shí)施例中，六個(gè)或不止六個(gè)燃料噴嘴12可以以環(huán)形或其它布置附連到各個(gè)燃燒器16 的基部上。此外，渦輪機(jī)系統(tǒng)10可包括成環(huán)形布置的多個(gè)燃燒器16 (例如4、6、8、12個(gè))。 空氣通過進(jìn)氣口 24進(jìn)入渦輪機(jī)系統(tǒng)10，且在壓縮機(jī)22中被加壓。然后燃料噴嘴12可使 壓縮空氣與燃料混合，以在燃燒器16中燃燒。例如，燃料噴嘴12可以以適于進(jìn)行最優(yōu)的燃 燒、排放、燃料消耗和動(dòng)力輸出的比率將燃燒一空氣混合物噴射到燃燒器中。燃燒會(huì)產(chǎn)生熱 的加壓廢氣，然后該加壓廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪18內(nèi)的葉片，以使軸21旋轉(zhuǎn)，并且從而驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī) 22和負(fù)載26。如圖所描繪，渦輪葉片17的旋轉(zhuǎn)會(huì)使軸21旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)22內(nèi)的葉 片19吸入空氣，且對(duì)空氣加壓。因此，由燃料噴嘴12適當(dāng)?shù)鼗旌虾筒贾每諝夂腿剂狭鲗?duì)于 改進(jìn)渦輪機(jī)系統(tǒng)10的排放性能來說是重要的。如在下面描述，燃料噴嘴12包括液體筒，液 體筒包括對(duì)尖端部分、中間主體中的支架以及法蘭的改進(jìn)，這些改進(jìn)降低了復(fù)雜性、提高了 性能、降低了成本且簡化了制造。例如，液體筒可在中間主體中包括構(gòu)造成以便提高液體筒 的剛性且降低液體筒的復(fù)雜性的支架。支架可關(guān)于中間主體的軸線對(duì)稱，且可包括用于空 氣和/或水沿下游方向流動(dòng)的多個(gè)大小相等的通道。特別地，支架增強(qiáng)了對(duì)液體筒的支承， 且在定向方面相對(duì)于液體筒的其它構(gòu)件獨(dú)立，從而降低了制造復(fù)雜性和成本。圖3中示出了如圖2所示的燃燒器16的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)視圖。在該圖中，多個(gè) 燃料噴嘴12附連到燃燒器16的基部附近的端蓋30上。在一個(gè)實(shí)施例中，六個(gè)燃料噴嘴12 附連到端蓋30上。壓縮空氣和燃料被引導(dǎo)通過端蓋30而到達(dá)各個(gè)燃料噴嘴12，燃料噴嘴 12將空氣一燃料混合物分配到燃燒器16中。燃燒器16包括大體由殼體32、襯套34和流 動(dòng)套管36限定的腔室。在某些實(shí)施例中，流動(dòng)套管36和襯套34彼此同軸，以限定空心環(huán) 形空間35。來自壓縮機(jī)22的空氣可通過流動(dòng)套管36中的穿孔進(jìn)入空心環(huán)形空間35，且然后向上游朝向端蓋30和燃料噴嘴12流動(dòng)，以在該空氣通過燃料噴嘴12進(jìn)入燃燒區(qū)中之前 對(duì)襯套34提供冷卻。殼體32、襯套34和流動(dòng)套管36的設(shè)計(jì)提供了空氣一燃料混合物沿 下游方向通過過渡件38(例如會(huì)聚部分)朝向渦輪18的最優(yōu)流動(dòng)。例如，燃料噴嘴12可 通過襯套34將加壓空氣一燃料混合物分配到燃燒器16中，該混合物在燃燒器16中進(jìn)行燃 燒。所產(chǎn)生的廢氣流動(dòng)通過過渡件38到達(dá)渦輪18，從而使得渦輪18的葉片與軸21 —起旋 轉(zhuǎn)。在理想的燃燒過程中，空氣一燃料混合物在燃燒器16內(nèi)、燃料噴嘴12的下游燃燒。燃 料噴嘴12還各自包括液體筒70。液體筒70可位于燃料噴嘴12內(nèi)，且可包括對(duì)于尖端部分 構(gòu)件的改進(jìn)設(shè)計(jì)。另外，液體筒70在中間主體中包括設(shè)計(jì)成以便在燃燒器生產(chǎn)期間提高剛 性及降低復(fù)雜性的支架。液體筒70還包括構(gòu)造成以便將液體筒70聯(lián)接到端蓋30上的、由 一個(gè)零件構(gòu)成的簡化法蘭。圖4是包括使得能夠提高耐用性及降低成本的改進(jìn)的液體筒70的一個(gè)實(shí)施例的 透視圖。如圖所描繪，液體筒70包括尖端部分72，尖端部分72包括設(shè)計(jì)成以便減少停機(jī)時(shí) 間且提高液體筒70的性能的若干構(gòu)件和材料。如在下面詳細(xì)描述的，改進(jìn)的尖端部分72 可包含鈷基合金，例如鈷一鉻合金或鈷合金L605，以及可抵抗過度磨損、過度發(fā)熱及其它維 修問題的元素。另外，改進(jìn)的尖端部分72還可設(shè)計(jì)成以便阻止不必要的空氣流，以及改進(jìn) 通過尖端部分72的燃料流量，從而提高液體筒70的性能。液體筒70還包括中間主體74， 中間主體74可使水、空氣和燃料能夠流到渦輪機(jī)燃燒器。在一個(gè)實(shí)施例中，中間主體74可 在該主體及其腔體中包括支承件，以提高結(jié)構(gòu)剛性并抵抗變形。如在下面詳細(xì)描述，中間主 體74可包括設(shè)計(jì)成以便支承中間主體74從而提高其結(jié)構(gòu)剛性的支架。液體筒70還包括 法蘭76，法蘭76可通過孔78螺栓連接到燃燒器端蓋30上。另外，法蘭76具有用于各種流 體的入口，包括燃料入口 80、空氣入口 82和水入口 84。法蘭76的設(shè)計(jì)使其可例如通過對(duì) 鋼或金屬合金或其它耐用材料進(jìn)行鑄造來形成為一個(gè)零件。法蘭76的一件式結(jié)構(gòu)通過減 少構(gòu)成該法蘭的構(gòu)件的數(shù)量而使得能夠降低法蘭76的復(fù)雜性，從而降低制造成本、磨損和 破裂以及制造復(fù)雜性。在另一個(gè)實(shí)施例中，法蘭76和液體筒70可鑄造成為單個(gè)零件，從而 進(jìn)一步降低復(fù)雜性和成本。另外，中間主體74中的支架和尖端部分74的構(gòu)件的設(shè)計(jì)可提 高液體筒70的性能和耐用性。圖5是液體筒70的一個(gè)實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D。液體筒70的詳細(xì)截面圖示出了液 體筒70內(nèi)的腔體和結(jié)構(gòu)。中心燃料管86可位于液體筒70內(nèi)，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)燃料從燃 料入口 80到尖端部件72的流體連通。例如，燃料入口 80可通過軟管或管道聯(lián)接到液體燃 料供應(yīng)(例如燃料箱)上。另外，可通過任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)(包括螺紋聯(lián)接、焊接、釬焊或其 它適當(dāng)?shù)姆缆┞?lián)接)來進(jìn)行從燃料軟管到燃料入口 80的聯(lián)接。液體燃料從燃料入口 80流 動(dòng)通過燃料管86內(nèi)的燃料腔88會(huì)為燃燒器供應(yīng)待與空氣和水混合以進(jìn)行燃燒、從而驅(qū)動(dòng) 渦輪葉片的燃料。
類似地，水管90可位于燃料管86外面且與其同心。另外，位于水管90和燃料管 86之間的水腔92使得能夠?qū)崿F(xiàn)水從水入口 84到尖端部分72的流體連通。另外，水從尖端 部分72噴射到燃燒區(qū)中，以為燃燒流體增加質(zhì)量，從而使得整體的燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力增大。如 在下面詳細(xì)論述，水腔92可具有支架100，支架100位于中間主體74中心、燃料管86和水 管90的壁之間，以提高液體筒70的結(jié)構(gòu)剛性。另外，空氣管94可位于水管90外面且與其同心。空氣腔96可位于空氣管94和水管90之間，從而使得能夠?qū)崿F(xiàn)空氣從空氣入口 82到尖端部分72的流體連通，以便注射到燃燒區(qū)中。另外，空氣腔96可具有居中地位于中間主體74內(nèi)的支架102或其它結(jié)構(gòu)支 承件，該支架102或其它結(jié)構(gòu)支承件構(gòu)造成以便在空氣管94和水管90的壁之間提供結(jié)構(gòu) 剛性和加強(qiáng)。如圖所描繪，空氣、水和燃料可沿下游方向98朝向尖端部分72流動(dòng)，以便通過燃 料噴嘴12噴射到渦輪機(jī)的燃燒器16中，從而使得能夠進(jìn)行燃燒，以驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10。如 圖所示，由于管86、90和94的同軸或同心布置，所以空氣流、水流和燃料流彼此大體同軸 或同心。同樣，支架100和102在相同的軸向位置處或在不同的軸向位置處彼此同軸或同 心。支架100和102提高了液體筒70的剛性，且還降低了筒響應(yīng)于力的共振和/或彎曲。 特別地，支架100和102提高了管組件(86、90和94)硬度，且改變了液體筒70組件的頻率 響應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，支架100和102使液體筒共振頻率與主機(jī)器轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)頻率偏移開。 因此，支架100和102提高了液體筒70的耐用性和性能。支架100和102也可稱為隔件， 其中支架或隔件為液體筒70提供結(jié)構(gòu)支承，同時(shí)使流體能夠傳送通過筒的腔室。在一個(gè)實(shí) 施例中，內(nèi)支架100和外支架102位于中間主體74的中間附近的相同軸向位置處，以改進(jìn) 液體筒70的腔體內(nèi)的支承。在其它實(shí)施例中，支架100和102可位于多個(gè)軸向位置處，其 中支架100和102的軸向定位是相同的或不同的。例如，液體筒70可包括在相等地隔開的 軸向位置處隔開的1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)支架100和102。支架的數(shù)量、大小和定位 可取決于液體筒70的長度和支架本身，以及操作條件。如圖所描繪，液體筒70的長度可比 其它筒的長度相對(duì)更短，并且因此可僅包括一個(gè)支架100和一個(gè)支架102。支架100和102 可在管94和90內(nèi)對(duì)準(zhǔn)(如圖所描繪)或不同地定向。另外，中間主體74的設(shè)計(jì)使得能夠 提高液體筒70的剛性，從而提高耐用性和性能。圖6是中間主體74的截面端視圖。內(nèi)支架100位于燃料管86和水管90之間。如 圖所描繪，內(nèi)支架100是正方形的，且關(guān)于中間主體74的中心軸線或中心點(diǎn)105對(duì)稱。外 支架102位于空氣管94和水管90之間。外支架102也是正方形的，且關(guān)于中心點(diǎn)105對(duì) 稱。如圖所描繪，內(nèi)支架100使水能夠流動(dòng)通過腔體或通道104。在一個(gè)實(shí)例中，通道104 的大小全部相等，且也關(guān)于所示截面的中心點(diǎn)105對(duì)稱。另外，外通道106使空氣能夠朝向 液體筒70的尖端部分72流動(dòng)。另外，腔體或通道106的大小相等，且關(guān)于中間主體74截 面的中心點(diǎn)105對(duì)稱。如圖所描繪，內(nèi)支架100和外支架102可對(duì)準(zhǔn)，其中各個(gè)支架的正方 形的邊是平行的。在一些實(shí)施例中，內(nèi)支架100和外支架102可為不同的形狀，包括簡單的多邊形、 三角形、五角形、六角形，或構(gòu)造成以便支承中間主體74內(nèi)的腔體的其它幾何形狀。支架 100和102可具有相同或不同的形狀，例如正方形和三角形、正方形和五角形、正方形和六 角形、五角形和三角形、五角形和六角形等。另外，內(nèi)支架100和外支架102在其它實(shí)施例 中可以不對(duì)準(zhǔn)。內(nèi)支架100和外支架102的對(duì)稱構(gòu)造使中間主體74能夠在定向上獨(dú)立于鄰近的 液體筒70構(gòu)件(包括尖端部分72)。中間主體74可在定向上相對(duì)于其圍繞中心軸線或中 心點(diǎn)105的旋轉(zhuǎn)定向獨(dú)立。特別地，內(nèi)支架100和外支架102使中間主體74能夠以任何旋 轉(zhuǎn)定向連接到尖端部分72上，而與支架關(guān)于液體筒70內(nèi)的流和腔體對(duì)準(zhǔn)無關(guān)。因?yàn)樵诙?向上獨(dú)立的支架，由支架100和102建立的流動(dòng)腔的對(duì)稱性使用戶能夠?qū)⒁后w筒組裝到鄰近構(gòu)件上，例如尖端72和法蘭76上，而與液體筒70的旋轉(zhuǎn)定向無關(guān)。特別地，由于支架的對(duì)稱性，通過管道的流場不受支架100和102的位置的影響。在包括一個(gè)槽口或與一個(gè) 槽口對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)支架的非對(duì)稱的實(shí)施例中，流體可建立需要朝尖端的出口流漩渦定向的流 向。對(duì)稱的支架100和102不會(huì)產(chǎn)生流旋轉(zhuǎn)，且從而不會(huì)對(duì)出口處的流產(chǎn)生影響。在一些 實(shí)施例中，支架100和/或102可限定流道關(guān)于中心點(diǎn)105的非對(duì)稱布置。在這種實(shí)施例 中，中間主體74可以不在定向方面獨(dú)立于鄰近的液體筒構(gòu)件。例如，支架100和102可與 單個(gè)流動(dòng)通道成C形，由此需要相對(duì)于尖端部分72對(duì)準(zhǔn)，從而進(jìn)一步使組裝和制造復(fù)雜化。圖7是包括設(shè)計(jì)和材料上的改進(jìn)以提高耐用性和性能的尖端部分72的詳細(xì)截面 側(cè)視圖。尖端部分72包括霧化空氣尖端110，霧化空氣尖端110為尖端部分72的外部。套 罩112位于霧化空氣尖端110內(nèi)部且與其同心。另外，套罩112通過接頭114不動(dòng)地固定 到霧化空氣尖端110上。接頭114可通過足以阻擋流體流及承受尖端部分72所經(jīng)受的熱、 磨損和破裂的任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)來聯(lián)接兩個(gè)構(gòu)件。例如，接頭114可包括直接在套罩112和 霧化空氣尖端110之間的釬焊接頭。釬焊的接頭114可提供密封，以阻止空氣尖端110和 套罩112之間的旁路流。另外，接頭114可以經(jīng)得住磨損，從而提高系統(tǒng)耐用性和性能。尖 端部分72還可包括同軸地位于套罩112內(nèi)部的水尖端116。水尖端116可包括旋流噴嘴 (swozzle)孔118，其構(gòu)造成以便在空氣穿過孔118時(shí)產(chǎn)生旋動(dòng)動(dòng)作，從而增強(qiáng)空氣與燃料 的混合?？赏ㄟ^焊接或其它耐用的聯(lián)接技術(shù)將霧化空氣尖端110和水尖端116分別固定到 空氣管94和水管90上。另外，燃料尖端120可同軸地位于水尖端116內(nèi)部，其中燃料尖端120構(gòu)造成使沿 下游方向98流動(dòng)通過燃料尖端120的液體燃料能夠進(jìn)行流體流動(dòng)及混合。燃料尖端120 也可包括構(gòu)造成在水沿下游方向98流到燃燒器中時(shí)使水旋動(dòng)的旋流噴嘴孔122。燃料尖端 120包括用于放置燃料嵌件124的腔體，該腔體可構(gòu)造成以便朝向燃燒器引導(dǎo)液體燃料流， 且在水和\或空氣流出尖端部分72時(shí)增強(qiáng)燃料與水和\或空氣的混合。尖端嵌件124包 括平滑的平面表面126 (例如垂直于中心軸線105)，平面表面126連接到徑向地?cái)U(kuò)張的漸縮 部分128上。如圖所描繪，平面表面126和徑向地?cái)U(kuò)張的漸縮部分128構(gòu)造成以便在液體 燃料穿過液體筒70時(shí)使液體燃料沿下游方向98的平滑層流增加。漸縮部分128可具有彎 曲的或錐形的表面，該表面引起了繞過和通過燃料嵌件124的更加均勻的流動(dòng)。漸縮部分 128自平面表面126附近的上游端部部分徑向地?cái)U(kuò)張到下游圓柱形部分130。燃料嵌件124包括圓柱形部分130，圓柱形部分130具有孔或端口 132，以在燃料 朝向尖端部分72的出口區(qū)134行進(jìn)時(shí)使燃料能夠在燃料嵌件124內(nèi)流動(dòng)及旋動(dòng)。燃料嵌 件124的幾何結(jié)構(gòu)可提高霧化，且在燃料流中產(chǎn)生旋動(dòng)，以提高混合和燃燒。如圖所描繪， 燃料端口 132相對(duì)于通過燃料尖端72的中心的軸線105切向地成角度，從而在燃料流過端 口 132時(shí)使其能夠旋動(dòng)。另外，燃料端口也可沿方向98略微成角度，以使燃料能夠朝向出 口區(qū)134流動(dòng)。此外，霧化空氣尖端110、套罩112、水尖端116、燃料尖端120和燃料嵌件 124可由諸如鈷基合金的耐用材料構(gòu)成，以經(jīng)得起尖端部分所經(jīng)受的熱和磨損。在該實(shí)施例 中，液體燃料、空氣和水可在出口區(qū)134中混合，因?yàn)樗腥N流體流可在離開尖端部分72 時(shí)旋動(dòng)。另外，旋動(dòng)和混合的燃料、空氣和水沿方向136流到燃燒器腔室中，以進(jìn)行燃燒來 驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)效果包括由于公開的實(shí)施例的改進(jìn)的設(shè)計(jì)、構(gòu)造、材料和聯(lián)接機(jī)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的燃料尖端部分72構(gòu)件的提高的耐用性。另外，中間主體74內(nèi)的支架100和102的 設(shè)計(jì)和定位可提高流體流動(dòng)性能和構(gòu)件耐用性，同時(shí)降低液體筒70組件的復(fù)雜性。另外， 法蘭76的構(gòu)造和設(shè)計(jì)可降低制造復(fù)雜性，同時(shí)提高系統(tǒng)耐用性。 本書面描述使用實(shí)例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授 予專利的范圍由權(quán)利要求書限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這種其 它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求書的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這種其它實(shí)例包括與權(quán)利 要求書的字面語言無實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這種其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求書的 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種系統(tǒng)，包括構(gòu)造成以便安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的燃料噴嘴(12)中的液體筒(70)，其中，所述液體筒(70)包括霧化空氣尖端(110)；同軸地設(shè)置在所述霧化空氣尖端(110)內(nèi)的水尖端(116)；同軸地設(shè)置在所述水尖端(116)內(nèi)的燃料尖端(120)；同軸地設(shè)置在所述霧化空氣尖端(110)和所述水尖端(116)之間的套罩(112)，其中，所述套罩(112)不動(dòng)地固定到所述霧化空氣尖端(110)上；以及同軸地設(shè)置在所述燃料尖端(120)內(nèi)的燃料嵌件(124)，其中，所述燃料嵌件(124)包括沿著通過所述液體筒(70)的流的下游軸向方向徑向地?cái)U(kuò)張的上游端部部分(128)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述霧化空氣尖端(110)、所述水尖端 (116)、所述燃料尖端(120)、所述套罩(112)和所述燃料嵌件(124)包含鈷基合金。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述套罩(112)直接釬焊到所述霧化空氣 尖端(110)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料嵌件(124)包括由漸縮部分 (128)聯(lián)接到空心的圓柱形下游部分(130)上的基本平坦的上游端部部分(126)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液體筒(70)包括一件式安裝法蘭 (76)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液體筒(70)包括徑向地分開所述液 體筒(70)的同軸管(86,90,94)的一個(gè)或多個(gè)支架(100，102)，其中，所述支架(100,102) 關(guān)于所述液體筒(70)的中心軸線對(duì)稱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述支架(100，102)中的各個(gè)在所述同軸 管(86，90，94)之間限定了多個(gè)大小相等且對(duì)稱地隔開的流動(dòng)通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括具有帶有所述液體筒(70) 的燃料噴嘴(12)的燃燒器(16)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括具有所述燃燒器(16)的渦 輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)。
10.一種系統(tǒng)，包括構(gòu)造成以便安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的燃料噴嘴(12)中的液體筒(70)，其中，所述液體 筒(70)包括徑向地分開所述液體筒(70)的同軸管(86，90，94)的支架(100，102)，其中，所述支架 (100,102)在所述同軸管(86,90,94)之間限定了多個(gè)大小相等的通道，且所述支架(100， 102)關(guān)于所述液體筒(70)的中心軸線對(duì)稱。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料噴射的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括端蓋(30)和液體筒(70)。液體筒(70)構(gòu)造成以便安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的燃料噴嘴(12)中，其中液體筒(70)包括構(gòu)造成以便聯(lián)接到端蓋(30)上的一件式法蘭(76)，其中法蘭(76)包括水入口(84)、空氣入口(82)和燃料入口(80)。
文檔編號(hào)F23D14/48GK101832562SQ20101014373
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者D·M·拜利, G·A·博德曼, S·R·西蒙斯, X·伊里扎里-羅薩多 申請(qǐng)人:通用電氣公司