燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)流調(diào)節(jié)的制作方法
【專利摘要】一種燃?xì)鉁u輪燃燒室組件（200），其包括燃料噴射器（204）、圍繞燃料噴射器（204）的整流罩定子（220）、和聯(lián)接到整流罩定子的整流罩套筒（222）。整流罩套筒（222）和整流罩定子（220）一起限定了空氣入口開(kāi)口（268），并且被承載以相對(duì)于整流罩定子（220）移動(dòng)以改變空氣入口開(kāi)口（268）的流動(dòng)區(qū)域。整流罩套筒（222）還限定了從空氣入口開(kāi)口（268）朝向所述燃燒室組件的出口向下游傾斜的噴嘴（256）。傾斜的噴嘴（256）限定了與燃料噴射器（204）的出口相鄰的環(huán)形狹縮間隙（260）并且傾斜的噴嘴（256）被聯(lián)接以與整流罩套筒（222）移動(dòng)以改變通過(guò)狹縮間隙（260）的流動(dòng)區(qū)域。
【專利說(shuō)明】
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)流調(diào)節(jié)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]該說(shuō)明書(shū)總體上涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室組件。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于很多高功率應(yīng)用，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)選類別。根本地，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的特征在于聯(lián)接到下游渦輪機(jī)的上游旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)和其之間的燃燒室?，F(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)因素之一是減少排放量，并且就這點(diǎn)而言所述燃燒室是主要的貢獻(xiàn)者。碳?xì)浠衔锶剂显诳諝庵械娜紵豢杀苊獾禺a(chǎn)生有害的排放量，例如，氮氧化物(NOx)。NOx排放量是管理機(jī)構(gòu)逐漸嚴(yán)格控制的對(duì)象。NOx排放量與燃燒火焰的溫度成比例。所述燃燒火焰溫度是包括燃料-空氣比的多個(gè)因素的產(chǎn)物。貧乏的燃料-空氣比傾向于產(chǎn)生更少的NOx排放量，然而其在保持所述燃燒火焰的穩(wěn)定性方面會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。因此，連續(xù)不斷地尋找新的構(gòu)思以實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定的燃燒火焰情況下低的NOx排放量。
【附圖說(shuō)明】
[0003]圖1是示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的半、側(cè)剖面圖。
[0004]圖2是三重整流罩環(huán)形燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的透視圖。
[0005]圖3A是在圖2中示出的燃?xì)鉁u輪燃燒室組件沿線3-3截取的剖視圖。
[0006]圖3B是在圖2中示出的燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的燃料噴射器的半、側(cè)剖面圖。
[0007]圖4A和圖4B是在圖2中示出的燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的整流罩定子(stator)的正面透視圖和背面透視圖。
[0008]圖5A和圖5B是在圖2中示出的燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的中心整流罩套筒的正面透視圖和背面透視圖。
[0009]圖5C是相對(duì)于燃料噴射器定位的在圖2中示出的燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的中心整流罩套筒的半、剖面圖。
[0010]圖6是與對(duì)應(yīng)的整流罩定子聯(lián)接的在圖2中示出的燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的中心整流罩套筒的俯視圖。
[0011]圖7是相對(duì)于具有發(fā)散噴嘴出口的燃料噴射器定位的整流罩套筒的半、側(cè)剖面圖，所述整流罩套筒的特征在于帶有展開(kāi)的出口的噴嘴開(kāi)口。
[0012]圖8是雙重整流罩環(huán)形燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的半、透視剖面圖。
[0013]圖9A是罐型燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的透視圖。
[0014]圖9B是在圖9A中示出的所述罐型燃?xì)鉁u輪燃燒室組件的半、透視剖面圖。
[0015]在各個(gè)附圖中相同的參考數(shù)字和名稱指示相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1是示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的半、側(cè)剖面圖。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10是可以用于，例如，為噴氣式飛機(jī)提供動(dòng)力的渦輪噴氣型燃?xì)鉁u輪機(jī)。然而，應(yīng)理解的是在本公開(kāi)中所描述的構(gòu)思未如此受限，并且可以被并入到各種其他類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)、或者工業(yè)/船用發(fā)動(dòng)機(jī))的設(shè)計(jì)中。
[0017]如圖所示，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10總體上促進(jìn)連續(xù)的軸向燃?xì)饬?。也就是說(shuō)，燃?xì)獯篌w上在圖1中的箭頭所指示的軸向下游方向上流動(dòng)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)10。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10包括進(jìn)氣口 12，進(jìn)氣口 12接收周圍空氣14并且將所述周圍空氣引導(dǎo)到壓縮機(jī)16。周圍空氣14吸入通過(guò)壓縮機(jī)16的多級(jí)。離開(kāi)壓縮機(jī)16的高壓空氣18引入到燃燒室100。在某些實(shí)例中，燃燒室100是圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸20的環(huán)形燃燒室或者在所述軸外徑向地定位的罐型燃燒室。
[0018]燃燒室100包括燃燒護(hù)罩102、多個(gè)燃料噴射器104、和燃燒室整流罩106。在燃燒室100處，高壓空氣18與液體碳?xì)浠衔锶剂?未示出)混合并且被點(diǎn)燃以產(chǎn)生被加熱的燃燒產(chǎn)物22。燃燒產(chǎn)物22穿過(guò)渦輪機(jī)24的多級(jí)。渦輪機(jī)24從高壓、高溫燃燒產(chǎn)物22中提取能量。通過(guò)渦輪機(jī)24從燃燒產(chǎn)物22中所提取的能量驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)16，壓縮機(jī)16通過(guò)主軸20聯(lián)接到所述渦輪機(jī)。離開(kāi)渦輪機(jī)24的廢氣26通過(guò)排出噴嘴28加速進(jìn)入大氣中，以提供推力或者推進(jìn)動(dòng)力。
[0019]圖2是示例三重整流罩環(huán)形燃?xì)鉁u輪燃燒室組件200的弧部段的透視圖。在這個(gè)示例中，所述弧部段是不間斷環(huán)結(jié)構(gòu)的一部分。在此提供完整環(huán)結(jié)構(gòu)的局部視圖，以便能清楚地看到單個(gè)部件。然而，應(yīng)理解的是幾個(gè)單個(gè)弧部段可以結(jié)合在一起以形成完整的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。燃燒室組件200例如可并入到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10中。圖3A是圖2中沿線3-3截取的燃?xì)鉁u輪燃燒室組件200的剖面圖。如圖所示，燃燒室組件200的特征在于一些燃料噴射器204和環(huán)形燃燒室整流罩206。燃料噴射器204安裝在燃料噴射器支撐結(jié)構(gòu)208上。燃料噴射器支撐結(jié)構(gòu)208設(shè)計(jì)為承載燃料噴射器204并且將液體或者氣體燃料供給所述燃料噴射器。每個(gè)燃料噴射器支撐結(jié)構(gòu)208均承載多個(gè)燃料噴射器204。液體或者氣體燃料通過(guò)在燃料噴射器支撐結(jié)構(gòu)208的內(nèi)表面上形成的通道路由到燃料噴射器204。燃料傳送系統(tǒng)(未示出)用于從一個(gè)或多個(gè)燃料源(未示出)供給燃料到燃料噴射器204。
[0020]在一些示例中，所述燃料傳送系統(tǒng)是多級(jí)燃料噴射系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)為將燃料獨(dú)立地供給到不同組燃料噴射器204。例如，所述燃料傳送系統(tǒng)可以以一個(gè)流速將燃料供給到第一組燃料噴射器204并且以不同(更小或更大)的流速將燃料供給到第二組燃料噴射器。作為另一個(gè)示例，所述燃料傳送系統(tǒng)可以將燃料供給到第一組燃料噴射器204，但是不供給燃料到所述第二組燃料噴射器。所述燃料傳送系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為分別地控制任何數(shù)量的組的燃料噴射器204。所述燃料傳送系統(tǒng)的復(fù)雜性與控制組的燃料噴射器的數(shù)量成比例。
[0021]圖3B是燃料噴射器204的半、側(cè)剖面圖。在這個(gè)示例中，燃料噴射器204是外部混合鼓風(fēng)液體燃料噴射器。燃料噴射器204包括終止在收斂噴嘴出口 212中的主空氣通道210。主空氣通道210的入口 214與壓縮機(jī)16的出口流體連通，并且因此接收高壓空氣的連續(xù)流。在一些示例中，主空氣通道210包括旋流器元件，所述旋流器元件設(shè)計(jì)為在主空氣流離開(kāi)出口212之前將旋轉(zhuǎn)流動(dòng)模式給予主空氣流。
[0022]環(huán)形燃料通道216環(huán)繞主空氣通道210。所述燃料通道入口通向?qū)?yīng)的燃料噴射器支撐結(jié)構(gòu)208的燃料供給通道。燃料通道216軸向地向下游延伸到圍繞主空氣通道出口 212的窄的環(huán)形出口 218。出口218起“預(yù)制膜器(prefilmer)”的作用，其將所述液體燃料鋪展成薄膜。在一些示例中，燃料通道216包括旋流器元件，所述旋流器元件設(shè)計(jì)為在所述液體燃料離開(kāi)燃料通道出口 218之前將旋轉(zhuǎn)流動(dòng)模式給予所述液體燃料。
[0023]盡管示出并描述了外部混合燃料噴射器，但是應(yīng)理解的是其他類型的燃料噴射器也包含在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。例如，可以使用內(nèi)部混合單一燃料噴射器、混合燃料噴射器和/或其他類型的燃料噴射器。
[0024]參照回到圖2和圖3A，燃燒室整流罩206促進(jìn)液體燃料和來(lái)自燃料噴射器204的空氣噴射物與次級(jí)旋轉(zhuǎn)空氣流的混合。所述混合包含在所述主空氣流、所述液體燃料的環(huán)形膜、和所述次級(jí)空氣流之間的剪切相互作用。所述混合導(dǎo)致剛好在主燃燒區(qū)的上游處所述液體燃料霧化為燃料液滴的薄霧，所述燃料-空氣混合物在所述主燃燒區(qū)中點(diǎn)燃。所述次級(jí)旋轉(zhuǎn)空氣流稀釋了所述燃料-空氣比并且將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)給予來(lái)自燃料噴射器204的噴射物(或者增大來(lái)自燃料噴射器204的噴射物的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)尤其導(dǎo)致改善的火焰穩(wěn)定性和改善的混合。
[0025]燃燒室整流罩206包括一些整流罩定子220、安裝在每個(gè)燃料噴射器204上的一個(gè)整流罩定子、以及由所述一些整流罩定子所承載的環(huán)形整流罩套筒222。整流罩定子220固定地安裝到由支撐結(jié)構(gòu)208所承載的燃料噴射器204。因此，整流罩定子220和燃料噴射器204相對(duì)于整流罩套筒222被保持在固定的位置中。整流罩套筒222包括內(nèi)部套筒222a、中心套筒222b和外部套筒222c。每個(gè)整流罩套筒222a、222b和222c均是帶有徑向表面的獨(dú)立的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述徑向表面輪廓形成為在徑向相鄰的整流罩套筒旁邊配合。整流罩套筒222a、222b和222c與燃料噴射器204的相應(yīng)組和對(duì)應(yīng)的整流罩定子220對(duì)準(zhǔn)。整流罩套筒222a、222b和222c可以用于由促進(jìn)所述次級(jí)空氣流通過(guò)各個(gè)整流罩套筒的獨(dú)立調(diào)節(jié)，使得空氣流能夠分級(jí)(staging)。調(diào)節(jié)所述次級(jí)空氣流可以作為控制變量使用以獲得在進(jìn)入所述主燃燒區(qū)的所述燃料-空氣混合物中的各種特性(例如，燃料-空氣比)。
[0026]圖4A和圖4B是整流罩定子220的正面透視圖和背面透視圖。如所示的，整流罩定子220是具有圓形后壁224的中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)，所述中空?qǐng)A柱形結(jié)構(gòu)軸向向外地延伸一側(cè)壁226 ο后壁224限定用于接收對(duì)應(yīng)的燃料噴射器204的中心開(kāi)口 228。側(cè)壁226界定了整流罩定子220的中空內(nèi)表面。側(cè)壁226的外表面限定直立肋230和凹進(jìn)的槽232的交替的周向圖案。肋230和槽232從靠近后壁224的外邊緣的表面233軸向地延伸到在側(cè)壁226的向前緣處的遠(yuǎn)端229。槽232由在相鄰的肋230之間的開(kāi)放空間和側(cè)壁226的凹進(jìn)的底表面(floorsurface)234限定。肋230示出斜的側(cè)表面236，斜的側(cè)表面236可以是平的或者彎曲的。
[0027]圖5A和圖5B是中心整流罩套筒222b的正面透視圖和背面透視圖。圖5C是相對(duì)于燃料噴射器204定位的中心整流罩套筒222b的剖面圖。中心整流罩套筒222b的特征在于多個(gè)噴嘴開(kāi)口 238。所示出的噴嘴開(kāi)口 238是具有入口室240的收斂發(fā)散型噴嘴，入口室240收斂到窄的喉部242，窄的喉部242通向擴(kuò)展的圓錐形出口室244。入口室240由圓形側(cè)壁246限定。側(cè)壁246的背面部分限定了指248和插槽250的交替的周向圖案。指248和插槽250從側(cè)壁246的基部表面252軸向地延伸到在側(cè)壁246的向后緣處的遠(yuǎn)端254。由在相鄰的指248之間的開(kāi)放空間所限定的插槽250是穿過(guò)側(cè)壁246的整個(gè)厚度的通孔。指248具有與整流罩定子220的肋230的斜的側(cè)表面236互補(bǔ)的斜的側(cè)表面251。
[0028]入口室240的向前部分是圓錐狀的區(qū)域，所述圓錐形區(qū)域呈現(xiàn)收斂的內(nèi)表面256。內(nèi)表面256與燃料噴射器204的圓錐狀的出口的收斂外表面258協(xié)作，從而限定了在所述表面之間的狹縮間隙(pinch gap)260。狹縮間隙260定位于喉部242的上游中心整流罩套筒222b包括從出口室244的出口剝回的外唇262。外唇262是輪廓形成為與相鄰的內(nèi)部整流罩套筒222a和外部整流罩套筒222c的外唇相匹配。因此，整流罩套筒222a、222b和222c均設(shè)計(jì)為像拼圖塊一樣彼此互相滑動(dòng)接觸地裝配在一起。
[0029]圖6是與對(duì)應(yīng)的整流罩定子220聯(lián)接在一起的中心整流罩套筒222b的俯視圖。如所示，整流罩定子220的肋230和槽232與中心整流罩套筒222b的指248和插槽250形成互相鎖定的指形接合263。也就是說(shuō)，整流罩定子220的肋230由中心整流罩套筒222b的插槽250接收，并且中心整流罩套筒222b的指248由整流罩定子222的槽232接收。中心整流罩套筒222b的指248安設(shè)在整流罩定子220上的槽232的底表面234上，并且指248和肋230的互補(bǔ)的側(cè)表面251和236處于滑動(dòng)接觸。因此，允許中心整流罩套筒222b在軸向方向上相對(duì)于整流罩定子220運(yùn)動(dòng)，但是禁止其在所有其他方向上的運(yùn)動(dòng)。
[0030]如所示，指形接合263保持部分地開(kāi)放，留下在整流罩定子220的肋230的端229和中心整流罩套筒222b的側(cè)壁表面252之間的徑向間隙264，以及在整流罩套筒222b的指248的端254和整流罩定子220的后壁表面233之間的徑向間隙266。徑向間隙266通向中心整流罩套筒222b的入口室240。徑向間隙266作為一個(gè)集體形成了用于接收空氣的次級(jí)流的徑向空氣入口 268，所述次級(jí)空氣流被添加到所述液體燃料和離開(kāi)燃料噴射器204的主空氣流。指248和肋230的斜的側(cè)表面251和236導(dǎo)致徑向間隙266相對(duì)于整流罩定子220和中心整流罩套筒222b的圓形側(cè)壁的切平面是成角度的。成角度的徑向間隙266將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)給予所述次級(jí)空氣流。
[0031]可以通過(guò)相對(duì)于固定的整流罩定子220移動(dòng)中心整流罩套筒222b來(lái)增大或減小徑向間隙266的開(kāi)放區(qū)域。移動(dòng)中心整流罩套筒222b遠(yuǎn)離整流罩定子220增大了徑向間隙266的軸向尺寸并且因此增大了所述徑向間隙的開(kāi)放區(qū)域。另一方面，朝向整流罩定子222移動(dòng)中心整流罩套筒222b減小了徑向間隙266的軸向尺寸并且因此減小了所述徑向間隙的開(kāi)放區(qū)域。增大或者減小徑向間隙266的所述開(kāi)放區(qū)域調(diào)節(jié)了空氣入口 268的流動(dòng)區(qū)域，并且因此調(diào)節(jié)了所述次級(jí)空氣流的流速。當(dāng)徑向間隙266具有更多的開(kāi)放區(qū)域時(shí)，空氣入口 268的整體流動(dòng)區(qū)域更大并且所述次級(jí)空氣流的所述流速更快，反之亦然。
[0032]圖7是相對(duì)于燃料噴射器282定位的整流罩套筒280的半、側(cè)剖面圖。在這個(gè)示例中，燃料噴射器282設(shè)置有發(fā)散噴嘴出口 284。整流罩套筒280的噴嘴開(kāi)口 286的特征在于容納燃料噴射器282的發(fā)散噴嘴出口 284的展開(kāi)的出口 288。燃料噴射器282的發(fā)散噴嘴出口284和整流罩套筒280的展開(kāi)的出口 288—起限定了狹縮間隙290。
[0033]另外，再次參照?qǐng)D5C，中心整流罩套筒222b相對(duì)于固定的燃料噴射器204的軸向運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)了狹縮間隙260的流動(dòng)區(qū)域；當(dāng)所述中心整流罩套筒被移動(dòng)遠(yuǎn)離所述燃料噴射器時(shí)，所述狹縮間隙變寬；并且當(dāng)所述中心整流罩套筒朝向所述燃料噴射器被移動(dòng)時(shí)，所述狹縮間隙變窄。空氣入口 268的流動(dòng)區(qū)域和狹縮間隙260的流動(dòng)區(qū)域的調(diào)節(jié)同時(shí)且成比例地完成或者“同步”實(shí)現(xiàn)。同步調(diào)節(jié)空氣入口 268和狹縮間隙260維持了在所述次級(jí)空氣流的流速、所述次級(jí)空氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度、以及在所述次級(jí)空氣流和所述液體燃料和來(lái)自燃料噴射器204的主空氣流噴射物之間的剪切相互作用之間的平衡。當(dāng)空氣入口 268和狹縮間隙260更小時(shí)，所述次級(jí)空氣的流速更小。另一方面，當(dāng)空氣入口 268和狹縮間隙260更大時(shí)，次級(jí)空氣流的所述流速更大。在任何情況下，空氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度以及與燃料的剪切相互作用均是平衡且最大化的。
[0034]內(nèi)部整流罩套筒222a和外部整流罩套筒222c起到與中心整流罩套筒222b相同的作用。各個(gè)整流罩套筒222a、222b和222c均能相對(duì)于固定的整流罩定子220和燃料噴射器204獨(dú)立地移動(dòng)以局部調(diào)節(jié)進(jìn)入主燃燒區(qū)的燃料-空氣混合物。在這個(gè)示例中，內(nèi)部整流罩套筒222a調(diào)節(jié)來(lái)自沿所述燃燒室的內(nèi)徑布置的燃料噴射器204的燃料-空氣混合物;外部整流罩套筒222c調(diào)節(jié)來(lái)自沿所述燃燒室的外徑布置的燃料噴射器204的所述燃料-空氣混合物；以及中心整流罩套筒222b調(diào)節(jié)在內(nèi)部整流罩套筒222a和外部整流罩套筒222c之間布置的燃料噴射器的燃料-空氣混合物。當(dāng)獨(dú)立地控制所述整流罩套筒時(shí)，整流罩套筒222a、222b和222c可用于實(shí)現(xiàn)在所述燃燒室的徑向方向上的梯度燃料-空氣比。
[0035]圖8是雙重整流罩環(huán)形燃?xì)鉁u輪燃燒室組件300的半、透視剖面圖。燃燒室組件300類似于燃燒室組件200。然而，在這個(gè)示例中，燃燒室組件300包括兩個(gè)整流罩套筒(與三個(gè)相對(duì)照)，第一整流罩套筒322a和第二整流罩套筒322b，第一整流罩套筒322a與沿所述燃燒室的外徑布置的燃料噴射器304對(duì)準(zhǔn)，并且第二整流罩套筒322b與沿所述燃燒室的內(nèi)徑的燃料噴射器對(duì)準(zhǔn)。第一整流罩套筒322a和第二整流罩套筒322b具有與定子320相反的獨(dú)立的軸向運(yùn)動(dòng)。
[0036]另外，噴嘴套筒322a和322b的每個(gè)均具有兩組軸向地間隔開(kāi)的次級(jí)可調(diào)節(jié)的空氣流開(kāi)口 269a和269b。所述開(kāi)口中的一組可以具有側(cè)表面，所述側(cè)表面能是平的或者彎曲的并且以與另一組相對(duì)的角度傾斜，從而形成與另一組的空氣旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)的空氣旋轉(zhuǎn)方向。
[0037]圖9A是罐型燃?xì)鉁u輪燃燒室組件400的透視圖。圖9B是在圖9A中示出的燃?xì)鉁u輪燃燒室組件400的半、透視剖面圖。燃燒室組件400類似于上面所描述的燃燒室組件200。在這個(gè)示例中，燃料噴射器404、整流罩定子420和整流罩套筒422a、422b和422c布置在小型自給式(self-contained)單元中。燃燒室組件400由燃燒護(hù)罩402遮蓋。類似于燃燒室組件300，整流罩套筒422a、422b和422c的每個(gè)均可獨(dú)立地被控制以調(diào)節(jié)局部燃料-空氣混合物。在一些應(yīng)用中，多個(gè)罐型燃燒室組件400圍繞主軸而布置，并且它們共有的廢氣進(jìn)給到渦輪機(jī)24。
[0038]下述討論將涉及用于控制如上所述的燃料燃燒室組件的技術(shù)的兩個(gè)具體的示例。為方便討論，將參照燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10和燃燒室組件200來(lái)描述所述示例。然而，這些示例僅僅為了說(shuō)明性目的而提供并且不應(yīng)被理解為以任何方式限制本公開(kāi)。
[0039]示例I
在這個(gè)示例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10在低功耗狀態(tài)(例如，啟動(dòng)狀態(tài)或者閑置狀態(tài))下操作。因此，提供給燃料噴射器204的液體燃料的流速相對(duì)較低。為了保持穩(wěn)定的燃燒，所述燃料-空氣比，在整個(gè)燃燒室100上是恒定的同時(shí)，可以在所述燃燒室的特定區(qū)域處為局部富含的。在一個(gè)示例中，與外部整流罩套筒222c對(duì)準(zhǔn)的燃料噴射器204為臨時(shí)地不可操作的，使得液體燃料的全部流量被傳送到與內(nèi)部整流罩套筒222a和中心整流罩套筒222b對(duì)準(zhǔn)的燃料噴射器。為了增大由可操作的噴射器所提供的局部燃料-空氣比，通過(guò)朝向固定的整流罩定子220和燃料噴射器204移動(dòng)內(nèi)部整流罩套筒222a和中心整流罩套筒222b，來(lái)降低次級(jí)空氣的流速。為了補(bǔ)償通過(guò)內(nèi)部整流罩套筒222a和中心整流罩套筒222b的減少的次級(jí)空氣流，通過(guò)移動(dòng)外部整流罩套筒222c(其與不可操作的燃料噴射器對(duì)準(zhǔn))遠(yuǎn)離整流罩定子220和燃料噴射器204，成比例地增加通過(guò)所述外部整流罩套筒的次級(jí)空氣流。
[0040]示例2 在這個(gè)示例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10在高功耗狀態(tài)下操作。因此，提供到燃料噴射器204的液體燃料的流速相對(duì)較高。在這種情況下，為了管理在渦輪機(jī)24上的熱應(yīng)力，沿燃燒室100的徑向方向形成了燃料-空氣比梯度，其中，最高燃料-空氣比在所述燃燒室的內(nèi)徑附近，并且最低燃料-空氣比在所述燃燒室的外徑附近。這個(gè)構(gòu)造提供了最高溫度燃燒產(chǎn)品22將被傳送到渦輪機(jī)葉片的外部，并且最低溫度燃燒產(chǎn)品將被傳送到所述渦輪機(jī)葉片的內(nèi)部(或者“根部(root)”)。這個(gè)燃料-空氣比梯度通過(guò)下述實(shí)現(xiàn):移動(dòng)內(nèi)部整流罩套筒222a遠(yuǎn)離固定的整流罩定子220和燃料噴射器204以增大通過(guò)所述內(nèi)部整流罩套筒的次級(jí)空氣的流速，同時(shí)朝向所述整流罩定子和燃料噴射器移動(dòng)外部整流罩套筒222c以成正比地減少通過(guò)所述外部整流罩套筒的次級(jí)空氣的流量。
[0041]也能夠?qū)崿F(xiàn)其他的實(shí)施方式。例如，在可變幾何形狀的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述燃燒室組件的所述可調(diào)節(jié)的整流罩套筒可被操作以匹配由所述壓縮機(jī)提供的不同級(jí)別的空氣流。從而，確保了隨著流動(dòng)路徑幾何形狀變化，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)重新調(diào)整所述燃燒室組件的尺寸。在這樣的應(yīng)用中，所述整流罩套筒可以一致地軸向向前或向后地移動(dòng)以增大或減小通過(guò)所述燃燒室的全部空氣流來(lái)匹配所述壓縮機(jī)。
[0042]在整個(gè)說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)例如“前”、“后”、“頂部”、“底部”、“在……上”、“在……上方”和“在……之下”是為了描述所述系統(tǒng)的各種部件和在本文中描述的其他元件的相對(duì)位置。類似地，使用任何水平的或者豎直的術(shù)語(yǔ)來(lái)描述元件是為了描述所述系統(tǒng)的各種部件和在本文中描述的其他元件的相對(duì)方向。除非另有明確規(guī)定，使用這樣的術(shù)語(yǔ)不表示所述系統(tǒng)或者任何其他部件相對(duì)于地球引力的方向或者地球表面的特定位置或者特定方向，或者所述系統(tǒng)或者其他元件可以在操作、制造、和運(yùn)輸期間被定位在其中的其他特定位置或者方位。
[0043]已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，將理解的是在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃?xì)鉁u輪燃燒室組件，其包括: 燃料噴射器； 圍繞所述燃料噴射器的整流罩定子； 整流罩套筒，所述整流罩套筒聯(lián)接到所述整流罩定子并且限定: 空氣入口開(kāi)口，所述空氣入口開(kāi)口由所述整流罩套筒和所述整流罩定子限定，所述整流罩套筒被承載以相對(duì)于所述整流罩定子移動(dòng)并且隨所述整流罩套筒移動(dòng)而改變所述空氣入口開(kāi)口的流動(dòng)區(qū)域；以及 噴嘴，所述噴嘴從所述空氣入口開(kāi)口朝向所述燃燒室組件的出口向下游傾斜并且限定了與所述燃料噴射器的出口相鄰的環(huán)形的狹縮間隙，所述傾斜的噴嘴被聯(lián)接以與所述整流罩套筒一起移動(dòng)并且隨所述整流罩套筒移動(dòng)而改變通過(guò)所述狹縮間隙的流動(dòng)區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒室組件，其中，所述傾斜的噴嘴收斂到在自所述狹縮間隙的下游之下的點(diǎn)處的喉部混合區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒室組件，其中，所述傾斜的噴嘴發(fā)散以容納所述燃料噴射器出口的展開(kāi)的表面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒室組件，其中，所述燃料噴射器、所述整流罩定子和所述整流罩套筒沿共用軸線定位，并且所述空氣入口開(kāi)口定向在相對(duì)于所述共用軸線的徑向方向上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒室組件，其中，所述空氣入口開(kāi)口包括有角度的空氣旋流器側(cè)表面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒室組件，其中，所述整流罩套筒通過(guò)指形結(jié)合聯(lián)接裝置被聯(lián)接到所述整流罩定子，所述空氣入口包括在所述指形接合中的徑向間隙。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃燒室組件，其中，所述指形接合包括一組在所述整流罩定子上形成的交替的肋和槽以及互相鎖定的一組在所述整流罩套筒上形成的交替的指和插槽。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒室組件，其中，所述燃料噴射器包括多個(gè)燃料噴射器中的一個(gè)，并且所述整流罩定子包括與相應(yīng)的燃料噴射器成對(duì)的多個(gè)整流罩定子中的一個(gè)，以及 其中，所述整流罩套筒聯(lián)接到所述多個(gè)整流罩定子，所述整流罩套筒和各個(gè)整流罩定子一起限定了相應(yīng)的空氣入口開(kāi)口。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒室組件，其進(jìn)一步包括: 第二燃料噴射器； 圍繞所述第二燃料噴射器的第二整流罩定子； 第二整流罩套筒，所述第二整流罩套筒聯(lián)接到所述第二整流罩定子并且限定了: 第二空氣入口開(kāi)口，所述第二空氣入口開(kāi)口由所述第二整流罩套筒和所述第二整流罩定子限定，所述第二整流罩套筒被承載以相對(duì)于所述第二整流罩定子移動(dòng)并且隨所述第二整流罩套筒移動(dòng)而改變所述第二空氣入口開(kāi)口的流動(dòng)區(qū)域;以及 第二噴嘴，所述第二噴嘴從所述第二空氣入口開(kāi)口朝向所述燃燒室組件的所述出口向下游傾斜并且限定了與所述第二燃料噴射器的出口相鄰的第二環(huán)形的狹縮間隙，所述第二傾斜的噴嘴被聯(lián)接以與所述第二整流罩套筒一起移動(dòng)并且隨所述第二整流罩套筒移動(dòng)而改變通過(guò)所述第二狹縮間隙的流動(dòng)區(qū)域。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒室組件，其中，所述第二整流罩套筒與第一整流罩套筒徑向相鄰地定位。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒室組件，其中，所述第二整流罩套筒聯(lián)接到第一整流罩套筒的凸緣。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒室組件，其中，所述第二整流罩套筒被承載以獨(dú)立于第一整流罩套筒移動(dòng)。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒室組件，其中，所述第二整流罩套筒被承載以在至少一個(gè)軸向方向上與第一整流罩套筒一致地移動(dòng)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃燒室組件，其中，所述第二整流罩套筒被承載以在至少一個(gè)軸向方向上獨(dú)立于所述第一整流罩套筒移動(dòng)。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃燒室組件，其中，所述第二燃料噴射器聯(lián)接到不同于第一燃料噴射器的燃料源。16.一種操作燃?xì)鉁u輪組件的方法，所述方法包括: 弓I導(dǎo)從燃料噴射器噴射出的軸向燃料流到可移動(dòng)的整流罩套筒的收斂噴嘴喉部，所述整流罩套筒附接到整流罩定子，所述整流罩定子固定地被安裝到所述燃料噴射器； 引導(dǎo)從所述燃料噴射器噴射出的主軸向燃?xì)饬鞒蛩鰢娮旌聿浚?接收來(lái)自入口開(kāi)口的次級(jí)徑向燃?xì)饬?，所述入口開(kāi)口由將所述整流罩套筒附接到所述整流罩定子的聯(lián)接裝置限定； 通過(guò)與所述燃料噴射器的出口相鄰的環(huán)形狹縮間隙，將所述次級(jí)空氣流引導(dǎo)至所述噴嘴喉部以與所述軸向燃料流和所述主軸向燃?xì)饬骰旌?以及 通過(guò)相對(duì)于所述整流罩定子和燃料噴射器軸向地移動(dòng)所述整流罩套筒，同時(shí)地改變通過(guò)所述入口開(kāi)口和所述狹縮間隙的流動(dòng)區(qū)域。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，同時(shí)地改變通過(guò)所述入口開(kāi)口和所述狹縮間隙的流動(dòng)區(qū)域包括成比例地改變通過(guò)所述入口開(kāi)口和所述狹縮間隙的所述流動(dòng)區(qū)域。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括改變提供到所述燃料噴射器的燃料的流速，以及 其中，通過(guò)所述入口開(kāi)口和所述狹縮間隙的所述流動(dòng)區(qū)域響應(yīng)于所述燃料的所述流速的改變而改變。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括改變提供到所述燃料噴射器的所述主燃?xì)饬鞯牧魉?，以?其中，通過(guò)所述入口開(kāi)口和所述狹縮間隙的所述流動(dòng)區(qū)域響應(yīng)于所述主燃?xì)饬鞯乃隽魉俚母淖兌淖儭?0.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括在通過(guò)所述狹縮間隙引導(dǎo)所述次級(jí)空氣流之前將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)給予所述次級(jí)空氣流。21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)相對(duì)于第二整流罩定子和第二燃料噴射器軸向地移動(dòng)第二整流罩套筒，同時(shí)地改變通過(guò)第二入口開(kāi)口和第二狹縮間隙的流動(dòng)區(qū)域， 其中通過(guò)所述第二入口開(kāi)口和所述第二狹縮間隙的所述流動(dòng)區(qū)域獨(dú)立于通過(guò)第一入口開(kāi)口和第一狹縮間隙的所述流動(dòng)區(qū)域而改變。22.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括: 壓縮機(jī)； 燃燒室組件，所述燃燒室組件流體地聯(lián)接到所述壓縮機(jī)，并且所述燃燒室組件包括: 燃料噴射器； 圍繞所述燃料噴射器的整流罩定子； 整流罩套筒，所述整流罩套筒聯(lián)接到所述整流罩定子并且限定 空氣入口開(kāi)口，所述空氣入口開(kāi)口由所述整流罩套筒和所述整流罩定子限定，所述整流罩套筒被承載以相對(duì)于所述整流罩定子移動(dòng)并且隨所述整流罩套筒移動(dòng)而改變所述空氣入口開(kāi)口的流動(dòng)區(qū)域；以及 噴嘴，所述噴嘴從所述空氣入口開(kāi)口朝向所述燃燒室組件的出口向下游傾斜并且限定了與所述燃料噴射器的出口相鄰的環(huán)形的狹縮間隙，所述傾斜的噴嘴被聯(lián)接以與所述整流罩套筒移動(dòng)并且隨所述整流罩套筒移動(dòng)而改變通過(guò)所述狹縮間隙的流動(dòng)區(qū)域;以及渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)流體地聯(lián)接到所述燃燒室組件。
【文檔編號(hào)】F23R3/26GK105899878SQ201380078939
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2013年6月18日
【發(fā)明人】F.P.李, H.C.蒙吉亞, K.M.塔奇納, C-M.李, D.L.布爾贊
【申請(qǐng)人】伍德沃德有限公司