燃料噴射器裝置的制造方法
【專利摘要】公開了一種燃料噴射器裝置（1），包括本體，所述本體包括前緣（11）和后緣（12），且限定從前緣到后緣的氣流方向（3），所述燃料噴射器裝置的本體還包括第一壁（103）和與第一壁相對(duì)的第二壁（104），所述壁中的每個(gè)在所述前緣（11）和后緣（12）之間延伸且包括所述前緣（11）和后緣（12），所述壁在所述前緣和后緣處彼此結(jié)合，每個(gè)壁具有氣流范圍（3）和橫穿范圍（5），所述壁還封閉內(nèi)部空間，至少一個(gè)流體壓力通風(fēng)系統(tǒng)（105，106，107，108）設(shè)置在所述內(nèi)部空間中，所述流體壓力通風(fēng)系統(tǒng)至少在上游端和/或下游端中的一個(gè)處由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)（109，111，112）界定，其特征在于，所述壁結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)表面（1091，1092）是傾斜表面，所述傾斜表面與氣流方向形成小于或等于最大角度的角度（a），其中，所述最大角度是60o。
【專利說明】
燃料噴射器裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本公開內(nèi)容涉及根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器裝置。其還涉及燃燒器和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括前述類型的燃料噴射器裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在燃燒器中，為了實(shí)現(xiàn)可接受的排氣污染物水平，在燃料燃燒之前需要燃料與氧化劑(例如，最通常使用的空氣)徹底混合。在具有所謂的順序燃燒的燃?xì)鉁u輪中，例如在EP 0 718 470 B1中所述，后繼的燃燒器從先前的渦輪提供部分膨脹的、仍富含氧的煙氣，用作氧化劑。在這種燃?xì)鉁u輪中，尤其是在后繼的燃燒器中，進(jìn)入燃燒器的氧化劑，即，部分膨脹的煙氣，具有超過燃料自燃溫度的溫度。即，在一定點(diǎn)火延遲時(shí)間之后，燃料將自發(fā)地點(diǎn)火。 因而，在燃料點(diǎn)火之前在限定時(shí)幀內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全和一致的燃料/氧化劑混合是關(guān)鍵的。
[0003]例如，US 2012/0272659 A1公開了具有大致翼片狀形狀的燃料噴射器裝置，帶有具有橫跨流動(dòng)方向的波形形狀的后緣，其中，所述波形空氣動(dòng)力學(xué)橫截面以從前緣到后緣的氣流方向產(chǎn)生。在后緣處，橫跨主流動(dòng)方向具有相反速度分量的流相遇并混合，且產(chǎn)生從后緣向下游傳播的漩渦，所述漩渦具有基本上在波形后緣的拐點(diǎn)處的旋轉(zhuǎn)中心。燃料通過設(shè)置在后緣處基本上在所述拐點(diǎn)處的燃料噴射器件噴射，且由于漩渦而與氧化劑徹底混合。
[0004]然而，該裝置的內(nèi)部幾何形狀高度復(fù)雜。需要在該裝置內(nèi)提供用于冷卻空氣、載體空氣和至少一種燃料的多個(gè)壓力通風(fēng)系統(tǒng)。而且，需要提供用于引導(dǎo)和排放各種流體的器件。因而，這種裝置需要從多個(gè)獨(dú)立部件組裝。組件是復(fù)雜的、昂貴的，且限制設(shè)計(jì)可能性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開的目的是描述先進(jìn)的燃料噴射器裝置。
[0006]本公開提出一種燃料噴射器裝置，其具有本領(lǐng)域已知的裝置的有利屬性，同時(shí)更易于制造。
[0007]本公開的另一目的是提供一種燃料噴射器裝置，其允許更大的設(shè)計(jì)靈活性，繼而允許例如燃料/氧化劑混合的進(jìn)一步改進(jìn)和冷卻空氣的更有效使用。
[0008]在另一方面，公開了一種燃料噴射器裝置，其設(shè)計(jì)和定形為導(dǎo)致可有效地生產(chǎn)。在本公開的更具體方面，公開一種燃料噴射器裝置，其設(shè)計(jì)和定形為通過增材制造方法導(dǎo)致可有效地生產(chǎn)，例如但不限于，選擇性激光融化或電子束融化。
[0009]這通過權(quán)利要求1所述的主題實(shí)現(xiàn)。
[0010]所公開主題的其它效果和優(yōu)勢(shì)，不管是否明確闡述，都將從下文提供的公開內(nèi)容變得顯而易見。
[0011]公開了一種燃料噴射器裝置，包括本體，所述本體包括前緣和后緣。氣流方向從前緣到后緣限定。所述燃料噴射器裝置的本體包括第一壁和與第一壁相對(duì)的第二壁，所述壁中的每個(gè)在所述前緣和后緣之間延伸且包括所述前緣和后緣，所述壁在所述前緣和后緣處彼此結(jié)合。每個(gè)壁具有氣流范圍和橫穿范圍(crosswise extent)，所述橫穿范圍橫穿且具體地垂直于所述氣流范圍。要理解的是，所述壁沿橫穿范圍可以是直的，從而燃料噴射器裝置可以呈現(xiàn)條狀形狀。類似地，所述壁可以沿橫穿范圍彎曲，從而燃料噴射器裝置可以呈現(xiàn)例如罐形或錐形或部分圓柱形或部分截頭錐形形狀。所述壁封閉內(nèi)部空間，至少一個(gè)流體壓力通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置在所述內(nèi)部空間中。所述流體壓力通風(fēng)系統(tǒng)至少在上游端和/或下游端中的一個(gè)處由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定。所述內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)表面是傾斜表面，所述傾斜表面與氣流方向形成小于或等于最大角度的角度，其中，所述最大角度是60°。[〇〇12]在更具體的實(shí)施例中，所述最大角度可以是40°或45°。[〇〇13]在該文件的上下文中，氣流或氣流方向應(yīng)當(dāng)指的是前緣和后緣之間的不定向取向。
[0014]在該文件的上下文中，上游理解為從后緣到前緣與流動(dòng)方向相反的定向氣流取向。
[0015]在該文件的上下文中，下游理解為從前緣到后緣以流動(dòng)方向的定向氣流取向。
[0016]通常，在本公開的其它層面中，術(shù)語“傾斜表面”用于與氣流方向形成小于或等于上文定義的最大角度的角度的表面。
[0017]如將變得顯而易見的，傾斜表面在某些實(shí)施例中可包括與橫向方向的角度，其中， 所述橫向方向從第一壁的內(nèi)表面延伸到第二壁的內(nèi)表面，且具體地垂直于氣流方向和橫穿方向，其中，所述角度大于或等于90°減去所述最大角度。
[0018]由于這些傾斜表面，極大地利于借助于增材制造方法生產(chǎn)燃料噴射器裝置，例如， 選擇性激光融化或選擇性電子束融化，其中，金屬粉末逐層地選擇性融化和再次固化。這被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楸苊饬搜由鞕M穿構(gòu)造方向的大型懸置結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)。例如，如果要通過選擇性激光融化或其它增材制造方法在一層中制造懸置結(jié)構(gòu)，如果沒有提供用于固化材料的新層的支撐，懸置結(jié)構(gòu)可能彎曲。因而，可發(fā)現(xiàn)弱的產(chǎn)品質(zhì)量，或者制造過程可能取消。如果所述懸置結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)貎A斜，在所公開裝置的制造期間是可能的，對(duì)于每一層，僅僅產(chǎn)生具有短懸臂長(zhǎng)度的小懸置件。因而，每個(gè)小懸置件將通過先前固化材料充分支撐。
[0019]所公開裝置因而特別好地適合于通過增材制造過程制造，構(gòu)造方向從后緣到前緣定向，或者反之亦然，由于噴射器裝置本體的壁以構(gòu)造方向延伸，在制造期間，橫向結(jié)構(gòu)(例如以氣流方向界定流體壓力通風(fēng)系統(tǒng)的內(nèi)壁結(jié)構(gòu))形成傾斜(即，非水平的)結(jié)構(gòu)。因而，避免了以大角度(尤其是垂直于構(gòu)造方向)延伸的大型懸置件。
[0020]因而，在本公開的一方面，公開了起初提到且在上文描述的類型的燃料噴射器裝置，其是無縫的且因而在沒有組裝步驟的情況下制造。即，其不是從多個(gè)部件組裝，而是整塊一體式元件，考慮復(fù)雜的內(nèi)部幾何形狀，主要通過上述增材制造方法實(shí)現(xiàn)。
[0021]所述燃料噴射器裝置的本體可以具體地具有空氣動(dòng)力學(xué)縱向截面。在以氣流方向看時(shí)，所述本體沿氣流方向向下游可以產(chǎn)生日益增加的波形形狀，波形的幅度從前緣或前緣下游的位置朝向后緣增加。所述燃料噴射器裝置因而可以具有波形后緣。前緣可以是直的，或者彎曲的但不是波形的，在某些實(shí)施例中可描述圓形或扇形形狀。示例性燃料噴射器裝置本體在US 2012/0272659 A1中公開，在該方面，該文件通過參考引入。
[0022]在根據(jù)本公開的燃料噴射器裝置的某些實(shí)施例中，內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的上游表面和下游表面中的每個(gè)都是傾斜表面，且與氣流方向形成小于或等于所述最大角度的角度。具體地，所述表面可以彼此平行，即，所述角度在上游和下游側(cè)相同，從而導(dǎo)致內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的恒定厚度。
[0023]在另一實(shí)施例中，在內(nèi)部空間中設(shè)置至少兩個(gè)內(nèi)壁結(jié)構(gòu)，每個(gè)內(nèi)壁結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)傾斜表面，另外其中，至少指向相同氣流取向的所有壁結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置為傾斜表面。換句話說，沿氣流方向指向下游的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的所有表面和/或沿氣流方向指向上游的所有表面是傾斜表面。
[0024]根據(jù)一方面，所述傾斜表面包括至少兩個(gè)傾斜表面區(qū)段，其中，每個(gè)傾斜表面區(qū)段都與氣流方向形成小于或等于所述最大角度的角度，其中，所述表面區(qū)段相對(duì)于氣流方向以相反的方式傾斜。具體地，相對(duì)于氣流方向以相反的方式傾斜的兩個(gè)傾斜表面區(qū)段一起形成內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的表面。這意味著所述表面區(qū)段形成頂點(diǎn)和兩個(gè)支腿，其中，具體地，頂點(diǎn)沿氣流方向指向上游或下游。更具體地，第一和第二表面區(qū)段彼此相交且通過過渡表面結(jié)合， 其中，具體地，所述過渡表面成圓形。
[0025]根據(jù)本公開的又一方面，所述燃料噴射器裝置包括如下中的至少一個(gè):冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)，載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)，第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)，和/或第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)置在內(nèi)部空間內(nèi)，且至少在一個(gè)氣流端由具有傾斜表面的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定。在特定實(shí)施例中，第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)可以是燃油壓力通風(fēng)系統(tǒng)，第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)可以是燃?xì)鈮毫νL(fēng)系統(tǒng)。
[0026]在更具體的實(shí)施例中，所述燃料噴射器裝置包括:冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)，其中， 所述冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)在下游端由第一內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定;載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)，所述載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)在上游端由第一內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定且在下游端由第二內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定；以及第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)，所述第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)在上游端由第二內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定，其中，所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的上游表面和/或所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的下游表面都是傾斜表面。具體地，所述冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)可以在上游端由燃料噴射器裝置本體的第一和第二壁界定。
[0027]在更具體的實(shí)施例中，所述燃料噴射器裝置包括第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)，其中，所述第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)在下游端由第三內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定且所述第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)在上游端由第三內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定，其中，所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的上游表面和/或所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的下游表面都是傾斜表面。
[0028]在更具體的實(shí)施例中，設(shè)置在內(nèi)部空間內(nèi)的所有內(nèi)部結(jié)構(gòu)都包括傾斜表面，更具體地，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的所有上游和下游表面都是傾斜表面。[〇〇29]至少一個(gè)燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)可以由燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼封閉，所述燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼的上游端設(shè)置為具有傾斜表面的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)，其中，所述燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼設(shè)置在所述內(nèi)部空間內(nèi)且由支柱支撐，所述支柱連接所述燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼和第一內(nèi)壁結(jié)構(gòu)。所述支柱還可以具有沿氣流方向的縱向范圍。因而，所述支柱還可以以非常適合于通過增材制造方法制造的方式設(shè)計(jì)。所述支柱還可以給燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼的支撐提供一些靈活性，可用于考慮不同熱膨脹。第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)可設(shè)置在所述燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼內(nèi)。
[0030]還公開了一種燃燒器，尤其是燃?xì)鉁u輪燃燒器，包括根據(jù)本公開的燃料噴射器裝置。
[0031]還公開了一種燃?xì)鉁u輪，包括前述類型的燃燒器，其中具體地，所述燃?xì)鉁u輪是順序燃燒的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體地燃燒器是從渦輪供應(yīng)部分膨脹的煙氣的后繼燃燒器，例如在EP 0 718 470 B1中公開的，在該方面，所述文件通過參考引入。[〇〇32]要理解的是，上文公開的特征和實(shí)施例可彼此組合。還將理解的是，在本公開和要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)可想到其它實(shí)施例，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯然和顯而易見的?！靖綀D說明】
[0033]現(xiàn)在借助于附圖中所示的選定示例性實(shí)施例來更詳細(xì)闡釋本公開的主題。附圖示出了:圖1以側(cè)視圖和透視圖示出了根據(jù)本公開的燃料噴射器裝置；圖2以透視圖示出了燃料噴射器裝置的示例性實(shí)施例的更詳細(xì)視圖；圖3是圖2的裝置的側(cè)視圖；圖4是圖2的裝置的俯視圖；圖5是圖2的裝置的第一剖視圖；圖6是圖2的裝置的第二剖視圖；圖7是圖2的裝置的第三剖視圖；圖8是圖2的裝置的第四剖視圖；圖9是圖示了在應(yīng)用選擇性激光融化時(shí)與制造懸置結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題的圖示；圖10是在將選擇性激光融化過程應(yīng)用于制造本文公開的裝置時(shí)消除所述問題的圖示； 圖11是包括如上所述的燃料噴射器器件的燃燒室；以及圖12是燃料噴射器裝置的可選實(shí)施例的視圖。
[0034]應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖僅示出了選定說明性實(shí)施例，且未示出的實(shí)施例仍可很好地處于本文要求保護(hù)的主題的范圍內(nèi)。【具體實(shí)施方式】
[0035]根據(jù)本公開的燃料噴射器裝置的示例性實(shí)施例的總體視圖在圖1中示出。附圖的左部示出了側(cè)視圖，而附圖的右部示出了透視圖。在側(cè)視圖中可以看出，燃料噴射器裝置1 包括本體，所述本體在縱向截面具有空氣動(dòng)力學(xué)形狀，總體上類似翼片。燃料噴射器裝置包括前緣11和后緣12，且具有在前緣和后緣之間的氣流方向(以3表示)。燃料噴射器裝置本體還包括第一表面101和與第一表面相對(duì)的第二表面102,所述表面中的每個(gè)都在前緣和后緣之間延伸且包括前緣和后緣，所述表面在前緣和后緣處彼此結(jié)合。表面101和102沿氣流方向3和橫穿方向5延伸，如圖1的右部所示。燃料噴射器裝置是條形。橫向方向4在兩個(gè)表面 101和102之間延伸，且具體地垂直于氣流方向3和橫穿方向5。可以看出，翼片形縱向截面的輪廓從一個(gè)縱向截面到橫穿燃料噴射器裝置本體的相鄰縱向截面變化，從而在沿氣流方向或者橫穿主流動(dòng)方向看時(shí)后緣12是波形的。多個(gè)燃料排放器件15設(shè)置在后緣12上。
[0036]圖2以透視圖更詳細(xì)地示出了根據(jù)本公開的燃料噴射器裝置。如上所述的燃料噴射器裝置1包括前緣11、后緣12、以及在前緣和后緣之間延伸且包括前緣和后緣的表面101和102。已經(jīng)結(jié)合圖1提到的多個(gè)燃料排放器件15設(shè)置在后緣上。此外，多個(gè)第二燃料排放器件16設(shè)置在后緣上。此外，冷卻空氣出口器件17分別設(shè)置在表面101和102上且設(shè)置在后緣上。第一表面101設(shè)置在燃料噴射器裝置本體的第一壁103上，而第二表面102設(shè)置在燃料噴射器裝置本體的第二壁104上，所述壁封閉內(nèi)部空間。如表面101和102那樣，壁103和104在前緣和后緣之間延伸且包括前緣和后緣，且在前緣和后緣處彼此結(jié)合。在內(nèi)部空間內(nèi)，設(shè)置冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)105、載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)106、第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)107和第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)108。供應(yīng)給冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)105的冷卻空氣被引導(dǎo)通過附近的壁冷卻通道(該圖中不可見)，以便冷卻壁103和104,且通過冷卻空氣出口器件17排放。燃料從第一和第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)供應(yīng)，且通過燃料排放器件15和16排放。供應(yīng)給載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)106的載體空氣通過設(shè)置在燃料排放器件處的載體空氣開口排放。為此，用于引導(dǎo)流體到相應(yīng)排放開口的多個(gè)導(dǎo)管需要設(shè)置在燃料噴射器裝置內(nèi)。
[0037]圖3示出了燃料噴射器裝置1的更詳細(xì)側(cè)視圖。燃料噴射器裝置1包括設(shè)置表面101 的第一壁103和設(shè)置表面102的第二壁104。所述壁在前緣11和后緣12之間延伸且包括前緣 11和后緣12，且所述壁在前緣和后緣處彼此結(jié)合。內(nèi)部空間由所述壁封閉。該內(nèi)部空間包括冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)105、第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)107、第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)108和載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)106。燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)107和108由燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼110封閉。夕卜殼由支柱113支撐在內(nèi)部空間內(nèi)。燃油噴嘴114從第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)107(在該示例性實(shí)施例中，燃油壓力通風(fēng)系統(tǒng))引導(dǎo)到燃料排放器件15。燃油噴嘴114一直供給通過第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)108旨在用作燃?xì)鈮毫νL(fēng)系統(tǒng)，且燃?xì)夤艿?15將燃?xì)鈮毫νL(fēng)系統(tǒng)連接到燃料排放器件16。外殼110與壁103和104的內(nèi)表面不接觸，且在外殼110與壁103和104之間形成間隙，因而載體空氣能夠圍繞外殼流動(dòng)到燃?xì)馀欧牌骷?5和16,且能夠以本領(lǐng)域已知的方式在燃料排放器件處作為載體空氣排放。冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)在其下游端由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)109界定。載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)在其上游端由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)109界定，且在其下游端由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)111界定，內(nèi)壁結(jié)構(gòu)111同時(shí)是外殼110的一部分。第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)107在其上游端由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)111界定，在其下游端由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)112 界定。第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)108在其上游端由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)112界定，在其下游端由外殼的下游部分界定。所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)都不僅僅以橫向方向4延伸，而是內(nèi)壁結(jié)構(gòu)相對(duì)于橫向方向4傾斜，以便形成頂點(diǎn)和兩個(gè)支腿，頂點(diǎn)沿氣流方向3指向上游或下游。換句話說，壁結(jié)構(gòu)相對(duì)于氣流方向以小于90°的角度傾斜。壁結(jié)構(gòu)109和111的頂點(diǎn)相交。因而，在所述裝置借助于增材制造過程(例如，選擇性激光融化)沿氣流方向制造時(shí)它們彼此相互支撐。
[0038]圖4示出了燃料噴射器裝置1的俯視圖?？煽吹降谝槐砻?01沿氣流方向3從前緣11 延伸到后緣12,且還以橫穿方向5延伸。燃料排放器件15和16設(shè)置在后緣上。此外，冷卻空氣排放器件17在第一表面101上和后緣12上可見。
[0039]圖5示出了沿圖3的線A-A的剖視圖，且更詳細(xì)地示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。多個(gè)燃油噴嘴114 從第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)107通過第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)108延伸到第一燃料排放器件15。 第二燃料管道115從第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)108延伸到第二燃料排放器件(在該圖中不可見)。冷卻空氣通道116從冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)105分支出來。
[0040]圖6中示出了沿圖5的線D-D的剖視圖。從該圖示變得顯而易見的是，冷卻空氣通道 116從冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)105分支出來，且在表面101和102附近以及在壁冷卻通道附近延伸通過噴射器裝置本體的壁。冷卻空氣在設(shè)置在表面101和102上以及在后緣12上的冷卻空氣排放器件17處排放。每個(gè)壁結(jié)構(gòu)109、111和112都包括上游表面和下游表面。所述表面中的每個(gè)可以認(rèn)為包括兩個(gè)表面區(qū)段，相對(duì)于氣流方向3以相反的方式傾斜。例如，壁結(jié)構(gòu) 109在其上游側(cè)具有上游表面1094且在其下游側(cè)具有下游表面1095。例如，上游表面包括通過成圓形過渡區(qū)域1093連接的第一表面區(qū)段1091和第二表面區(qū)段1092。每個(gè)表面區(qū)段1091 和1092相對(duì)于氣流方向以不同于90°的角度傾斜。表面區(qū)段1091和1092以相反的方式傾斜。 例如，在所示的示例性實(shí)施例中，兩個(gè)表面區(qū)段都相對(duì)于氣流方向3以在該實(shí)施例中是大約 35°的角度以相反的方式(在該圖示中向上和向下)傾斜。類似地，設(shè)置在燃料噴射器裝置本體的內(nèi)部空間內(nèi)的所有橫向結(jié)構(gòu)都相對(duì)于氣流方向3以小于90°的角度傾斜，其中，該角度小于或等于最大角度。如下文將明了的，借助于這些幾何形狀限制，燃料噴射器裝置特別好地適合于借助于增材制造過程生產(chǎn)，例如選擇性激光融化，構(gòu)造從后緣朝向前緣進(jìn)行，或者反之亦然。由于該特定幾何形狀，在制造期間沿氣流方向?qū)⒉粫?huì)發(fā)生大的懸置結(jié)構(gòu)。
[0041]圖7示出了沿圖4的線D-D的剖視圖?？梢钥闯龆鄠€(gè)冷卻空氣通道116如何延伸通過壁103和104。此外，內(nèi)壁結(jié)構(gòu)109可見。支柱113從壁結(jié)構(gòu)109延伸。支柱113的結(jié)構(gòu)和功能將通過圖8的圖示更顯而易見，圖8示出了沿圖7的線F-F的剖視圖。支柱113還主要沿氣流方向延伸。它們從剛性地連接到外壁103和104的壁結(jié)構(gòu)109延伸，且給燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼 110提供支撐。通過結(jié)合圖7和8可以看出，外殼110僅僅在燃料噴射器裝置的中心處支撐，因而允許外殼和燃料噴射器裝置本體在橫穿方向的不同熱膨脹。可發(fā)現(xiàn)這是有用的，因?yàn)樘峁┙o燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)107和108的燃料將通常比分別作為冷卻空氣或載體空氣提供給冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)105和載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)106的高壓壓縮空氣顯著更冷。
[0042]關(guān)于圖9和10,示出了根據(jù)本公開的燃料噴射器裝置如何特別好地適合于借助于增材制造過程生產(chǎn)，例如選擇性激光融化，構(gòu)造方向沿氣流方向。
[0043]轉(zhuǎn)向圖9,示意性地示出了通過選擇性激光融化過程生產(chǎn)具有橫向結(jié)構(gòu)的部件。在選擇性激光融化過程中，金屬粉末202設(shè)置在構(gòu)造平臺(tái)201上。要注意的是，圖9所示的金屬粉末202的床不是在一個(gè)步驟中設(shè)置，而是以連續(xù)層設(shè)置。在每個(gè)設(shè)置步驟之間，發(fā)生實(shí)際激光融化過程。合適功率的激光束引導(dǎo)到金屬粉末上，在金屬粉末的表面上前移，使得金屬粉末局部融化且隨后再次固化。通過重復(fù)設(shè)置金屬粉末、融化和再次固化的步驟，構(gòu)造元件 203。將一層設(shè)置在另一層上的過程沿構(gòu)造方向204進(jìn)行，可總體上是從下到上或者豎直的。 在圖9所示的狀態(tài)，元件203的兩個(gè)部段231和231已經(jīng)構(gòu)造。在附加過程步驟中，產(chǎn)生橋接所述兩個(gè)部段的層233。作為橋接層，層233橋接部段231和232之間的距離211。最初，橋接層 233通過僅僅一層固化金屬形成。通常，該層的厚度是從大約10至大約100微米，而沒有沿整個(gè)橋接距離的堅(jiān)固支撐。因而，存在最初構(gòu)造的橋接層233將響應(yīng)于其自身重量和/或設(shè)置在其上的后繼金屬粉末層(以234表示)的重量而彎曲的即將發(fā)生的危險(xiǎn)。
[0044]然而，當(dāng)構(gòu)造根據(jù)本公開的燃料噴射器裝置時(shí)，消除了所述問題，如圖10所示。以構(gòu)造平臺(tái)201開始，金屬粉末202逐層地設(shè)置在構(gòu)造平臺(tái)上。對(duì)于每層，沿構(gòu)造方向204進(jìn)行融化和再次固化步驟。部件或元件205因而從基體側(cè)251開始制造。為了制造懸置結(jié)構(gòu)，懸置結(jié)構(gòu)被制造使得其相對(duì)于構(gòu)造方向204以角度a傾斜。如前文所述，構(gòu)造方向通常可以從下到上，因而懸置結(jié)構(gòu)相對(duì)于水平線或部件205的頂表面以角度b傾斜。可以看出，在部件205 上制造附加層252時(shí)，得到的懸臂距離(以212和213表示)相對(duì)小。懸臂距離分別取決于頂層252的厚度和角度a或b。選擇的角度a越小，即假定噴射器裝置的構(gòu)造沿裝置氣流方向進(jìn)行壁結(jié)構(gòu)的表面與氣流方向包括的角度a，頂層252的懸臂距離越小。如果合適地選擇所述角度，懸臂距離212和213足夠小，以支承其自身的重量和在隨后再涂層步驟中設(shè)置在其上的粉末重量。在頂層252的典型厚度在從10至100微米的范圍內(nèi)和角度a不超過例如60°的情況下，懸臂距離將在任何情況下小于0.2毫米。因而，將制造以虛線以207表示的楔形懸置結(jié)構(gòu)。因而，裝置的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)可以安全地制造。此外，如上所述，相繼構(gòu)造的壁結(jié)構(gòu)可以彼此支撐。
[0045]圖11示出了如上所述的燃料噴射器裝置在燃燒室中的應(yīng)用，具體而言是用于順序燃燒的燃燒室2,例如在EP 718 470中公開的。上游端21以本領(lǐng)域已知的方式連接到先前渦輪級(jí)的排氣流，且通常從所述渦輪接收仍富含氧的煙氣，可用作后繼燃燒級(jí)的氧化劑。進(jìn)入燃燒室2的氣體通常在幾百°C的溫度范圍，接近1000°C，甚至超過1000°C。與該熱氣體完全接觸的燃料因而將在短的點(diǎn)火延遲時(shí)間之后自發(fā)地點(diǎn)火。流動(dòng)調(diào)節(jié)元件22,適合于校平源于上游渦輪的高度紊流流動(dòng)，設(shè)置在流動(dòng)路徑中。燃料噴射器裝置1設(shè)置在燃燒室的流動(dòng)路徑變窄的位置處。在上游端21處引入燃燒室2的熱氣體或熱氧化劑流流動(dòng)經(jīng)過燃料噴射器裝置前緣11，且在波形后緣12處形成漩渦。燃料在后緣12處排放且與氧化劑一起進(jìn)入燃燒室的混合區(qū)域23(在變窄區(qū)段24中形成)。由于燃料排放到后緣12下游形成的漩渦中，因而燃料與熱氧化劑徹底混合。變窄或瓶頸區(qū)段24使得所述流加速，從而避免火焰回火到混合區(qū)域23中。此外，由于變窄區(qū)段24,燃料/氧化劑混合物在混合區(qū)域23中的停留時(shí)間變短。這繼而適合于避免混合區(qū)域內(nèi)的燃料的自發(fā)自燃。由于應(yīng)用本文所述的燃料噴射器裝置實(shí)現(xiàn)的徹底燃料/氧化劑混合，燃料和氧化劑在到達(dá)橫截面跳變區(qū)25時(shí)完全混合，且進(jìn)入燃燒燃料/氧化劑混合物的實(shí)際燃燒區(qū)域26。
[0046]圖12示出了本文所述的燃料噴射器裝置的可選實(shí)施例的縱向剖視側(cè)視圖。其與結(jié)合圖1-8詳細(xì)示出的實(shí)施例不同之處在于，第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)或者在該實(shí)施例中燃油壓力通風(fēng)系統(tǒng)107設(shè)置為基本管狀構(gòu)件118,其設(shè)置在第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)或者在該實(shí)施例中燃?xì)鈮毫νL(fēng)系統(tǒng)108內(nèi)且以橫穿方向延伸，并且以橫穿方向延伸穿過。管狀燃油壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼通過支撐支柱117支撐在燃?xì)鈮毫νL(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，支撐支柱117從支撐節(jié)點(diǎn)以氣流方向延伸?？梢钥闯?，管狀壓力通風(fēng)系統(tǒng)107或者相應(yīng)地管狀壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼118沒有圓形橫截面，而是所述橫截面是扁長(zhǎng)形的，以便提供所需傾斜或者與氣流方向的最大角度， 以便利于通過上述增材制造方法制造所述裝置。[〇〇47]盡管已經(jīng)借助于示例性實(shí)施例闡釋了本公開的主題，但將理解的是，這些絕不旨在限制要求保護(hù)的發(fā)明的范圍。將認(rèn)識(shí)到的是，權(quán)利要求涵蓋本文并未明確示出或公開的實(shí)施例，且執(zhí)行本公開的教導(dǎo)的脫離示例性模式中公開的那些內(nèi)容的實(shí)施例將仍由權(quán)利要求涵蓋。
[0048] 附圖標(biāo)記列表1燃料噴射器裝置2燃燒室3氣流方向4橫向方向5橫穿方向11前緣12后緣15燃料排放器件16燃料排放器件17冷卻空氣出口器件21燃燒器上游端22流動(dòng)調(diào)節(jié)元件23燃燒器混合區(qū)域24變窄區(qū)段25橫截面跳變區(qū)26燃燒區(qū)域101第一表面102第二表面103第一壁104第二壁105冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)106載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)107燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)108燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)109內(nèi)壁結(jié)構(gòu)110燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼111內(nèi)壁結(jié)構(gòu)112內(nèi)壁結(jié)構(gòu)113支柱114燃油噴嘴115燃?xì)夤艿?16冷卻空氣通道117燃油壓力通風(fēng)系統(tǒng)支撐支柱118燃油壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼119支撐節(jié)點(diǎn)201構(gòu)造平臺(tái)202金屬粉末203元件205元件207楔形懸置距離212懸臂距離213懸臂距離231元件部段232元件部段233橋接層234變形的橋接層251基體側(cè)252材料層1091表面區(qū)段1092表面區(qū)段1093過渡區(qū)域1094上游表面1095下游表面a角度b角度
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃料噴射器裝置(1)，包括本體，所述本體包括前緣(11)和后緣(12)，且限定從 前緣到后緣的氣流方向(3)，所述燃料噴射器裝置的本體還包括第一壁(103)和與第一壁相 對(duì)的第二壁(104)，所述壁中的每個(gè)在所述前緣(11)和后緣(12)之間延伸且包括所述前緣(II)和后緣(12)，所述壁在所述前緣和后緣處彼此結(jié)合，每個(gè)壁具有氣流范圍(3)和橫穿范圍(5)，所述壁還封閉內(nèi)部空間，至少一個(gè)流體壓力通風(fēng)系統(tǒng)(105,106,107,108)設(shè)置在所述內(nèi)部空間中，所述流體壓 力通風(fēng)系統(tǒng)至少在上游端和/或下游端中的一個(gè)處由內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(109，111，112)界定，其特征 在于，所述壁結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)表面(1091，1092)是傾斜表面，所述傾斜表面與氣流方向形成 小于或等于最大角度的角度(a)，其中，所述最大角度是60°。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的上游表面和下游表 面(1094，1095)中的每個(gè)都是傾斜表面，且與氣流方向(3)形成小于或等于所述最大角度的 角度(a)。3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，在內(nèi)部空間中設(shè) 置至少兩個(gè)內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(109，111，112)，每個(gè)內(nèi)壁結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)傾斜表面，另外其中，至 少指向相同氣流取向的所有壁結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置為傾斜表面。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，所述傾斜表面 (1094)包括至少兩個(gè)傾斜表面區(qū)段(1091，1092)，其中，每個(gè)傾斜表面區(qū)段都與氣流方向形 成小于或等于所述最大角度的角度，其中，所述表面區(qū)段相對(duì)于氣流方向以相反的方式傾 斜。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，相對(duì)于氣流方向以相反的方式 傾斜的兩個(gè)表面區(qū)段(1091，1092)—起形成壁結(jié)構(gòu)的表面(1094)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，第一和第二表面區(qū)段(1091， 1092)彼此相交且通過過渡表面(1094)結(jié)合，其中，具體地，所述過渡表面成圓形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器裝置，其特征在于如下中的至少一個(gè):冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)(105)，載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)(106)，第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)(107)，和/或 第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)(108)，設(shè)置在內(nèi)部空間內(nèi)，且在至少一個(gè)氣流端由具有傾斜表面的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(109,111，112)界定。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，包括:冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)(105)，所述冷卻空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)在下游端由第一內(nèi)壁結(jié)構(gòu) (109)界定；載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)(106)，所述載體空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)在上游端由第一內(nèi)壁結(jié)構(gòu) (109)界定且在下游端由第二內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(111)界定；以及第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)(107)，所述第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)在上游端由第二內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(III)界定，其中，所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的上游表面和/或所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的下游表面都是傾斜表面。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，還包括第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)(108)，其中，所述第一燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)(107)在下游端由第三內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(112)界定且所述 第二燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)在上游端由第三內(nèi)壁結(jié)構(gòu)界定，其中，所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的上游表面和/或所有內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的下游表面都是傾斜表面。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項(xiàng)所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，至少一個(gè)燃料壓 力通風(fēng)系統(tǒng)由燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼(110)封閉，所述燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼的上游端設(shè) 置為具有傾斜表面的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(111)，其中，所述燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼設(shè)置在所述內(nèi)部空 間內(nèi)且由支柱(113)支撐，所述支柱連接所述燃料壓力通風(fēng)系統(tǒng)外殼(110)和第一內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(109)。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，后緣是波形的。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，所述燃料噴射器 裝置是無縫一體式裝置。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射器裝置，其特征在于，所述燃料噴射器 裝置能通過增材制造方法生產(chǎn)，尤其是通過選擇性激光融化和選擇性電子束融化中的一 種。14.一種燃燒器(2)，尤其是燃?xì)鉁u輪燃燒器，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的 燃料噴射器裝置(1)。15.—種燃?xì)鉁u輪，包括權(quán)利要求14所述的燃燒器，其中，具體地，所述燃?xì)鉁u輪是順序 燃燒的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體地，燃燒器是從渦輪供應(yīng)部分膨脹的煙氣的后繼燃燒器 (2)。
【文檔編號(hào)】F23R3/04GK106016360SQ201610189972
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】K.洛伊菲, A.特尤爾, N.比亞吉奧里, A.斯特森科, S.米尼科夫, I.拜布澤恩科
【申請(qǐng)人】安薩爾多能源瑞士股份公司