專利名稱：用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)，更
具體地講，涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴。
背景技術(shù)：
至少一些已知的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴組件是 由多個(gè)部件組裝而成的，當(dāng)這些多個(gè)部件完全組裝時(shí)形成單件式的燃 料噴嘴組件。已知的多件式燃料噴嘴包括主體部分和套筒部分。因?yàn)?多個(gè)部件聯(lián)接在一起，以防止流體從噴嘴組件不希望地泄漏，至少一
些已知的噴啫組件包括位于聯(lián)接到一起的部件之間的多個(gè)密封件。更 具體地講，至》、一些已知的燃料噴嘴組件使用主體-套筒密封件、水唇 密封件(water lip seal)、擴(kuò)散唇密封件(diffosion lip seal)和/或活塞密封 件。不管其預(yù)期的有效性如何，當(dāng)它們暴露于減速通過(guò)噴嘴組件的加 壓流體時(shí)，或者當(dāng)它們?cè)谌細(xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)中承受高溫時(shí)， 各密封件仍然是潛在的泄漏區(qū)。另外，具有多個(gè)部件的燃料噴嘴組件 通常比燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中包括較少部件的組件需要更多的時(shí)間和成 本來(lái)制造和組裝。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面提供了制造燃料噴嘴的方法。該方法包括提供 整體式的材料部分，其包括第一端面、第二端面以及在其之間延伸的 主體。通路(passageway)制成沿著材料部分的中心線從第一端面向第二 端面延伸。該方法還包括在第 一端面中制造多個(gè)同心地對(duì)齊的通道以 及制造多個(gè)進(jìn)口 ，該進(jìn)口經(jīng)由第二端面和主體的外表面中的至少一個(gè) 面向通路和多個(gè)通道之一 中的至少 一個(gè)延伸。在另一方面中提供了輔燃料噴嘴組件。該輔燃料噴嘴組 件包括噴嘴部分(其具有中心通路和各自與該中心通路同心地對(duì)齊的 多個(gè)通路)和聯(lián)接到噴嘴部分上的整體式的頭部。頭部包括多個(gè)進(jìn)口 ， 其中多個(gè)進(jìn)口中的各進(jìn)口與多個(gè)噴嘴通路中的至少 一個(gè)噴嘴通路流 在又 一 方面提供了用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒器組 件。燃燒器組件包括燃燒區(qū)、聯(lián)接在燃燒區(qū)中的主(primary)燃料噴嘴 組件和聯(lián)接在燃燒區(qū)中的輔(secondary)燃料噴嘴組件。輔燃料噴嘴組 件包括噴嘴部分(其具有中心通路和與中心通路大致同心地對(duì)齊的多 個(gè)通路)和聯(lián)接到噴嘴部分上的整體式的頭部。頭部包括多個(gè)進(jìn)口，其 中多個(gè)進(jìn)口中的各進(jìn)口與多個(gè)噴嘴通路中的至少一個(gè)噴嘴通路流體 連通。


圖1是示范性的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒系統(tǒng)的部分截面圖。
圖2是示范性的燃料噴嘴的截面圖，該燃料噴嘴可用于 圖1中所示的燃燒系統(tǒng)。圖3是圖2中所示的燃料噴嘴頭部的平面圖。
具體實(shí)施例方式圖1是包括燃料噴嘴組件200的示范性的燃?xì)鉁u4侖發(fā)動(dòng) 才幾100的部分截面圖。燃?xì)鉁u4侖發(fā)動(dòng)才幾100包括壓縮沖幾(未示出)、燃 燒器102和渦輪機(jī)104。在圖1中只顯示了渦輪機(jī)104的第一級(jí)噴嘴 106。在示范性的實(shí)施例中，渦輪機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)接到帶有轉(zhuǎn)子(未示出) 的壓縮機(jī)上，該轉(zhuǎn)子通過(guò)單獨(dú)的公共軸(未示出)聯(lián)接到一起。在進(jìn)口 空氣108排放到燃燒器102中之前，壓縮機(jī)將進(jìn)口空氣108加壓，其 中進(jìn)口空氣108使燃燒器102冷卻并為燃燒過(guò)程提供空氣。更具體地 講，引入燃燒器102中的空氣108沿著通常與穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)100的空氣
流相反的方向流動(dòng)。在示范性的實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)才幾100包括 繞著發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(未示出)周向地間隔開的多個(gè)燃燒器102。更具體地 講，在示范性的實(shí)施例中，燃燒器102是(例如，但不限于)環(huán)管型燃 燒器(can-annular combustor)。 在示范性的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)100包括過(guò)渡管110，該過(guò) 渡管110在各燃燒器102的出口端112與渦輪機(jī)104的進(jìn)口端114之 間延伸，以將燃燒氣體116引入渦輪機(jī)104中。另外，在示范性的實(shí) 施例中，各燃燒器102包括大致為圓柱形的燃燒器殼體118。燃燒器 殼體118使用(例如，但不限于)螺栓(未示出)、機(jī)械緊固件(未示出)、 焊接和/或任何其它合適的聯(lián)接措施(該聯(lián)接措施使發(fā)動(dòng)機(jī)100能夠起 到本文所述的作用)聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上。在示范性的實(shí)施例中，燃燒 器殼體118的前端聯(lián):接到端蓋組件122上。端蓋組件122包括(例如) 供應(yīng)管路，歧管，用于將氣體燃料、液體燃料、空氣和/或水引入燃燒 器的閥門，和/或使發(fā)動(dòng)機(jī)100能夠起到本文所述作用的任何其它部 件。 在示范性的實(shí)施例中，大致為圓柱形的流套筒124耳關(guān)才妄 在燃燒器殼體118中，使得套筒124與殼體118大致同心地對(duì)齊。燃 燒器耐火層(combustion liner)126聯(lián)接成與流套筒124大致同心地對(duì) 齊。更具體地講，燃燒器耐火層126在后端128處聯(lián)接到過(guò)渡管110 上，而在前端130處聯(lián)接到燃燒器耐火層蓋組件132上。流套筒124 在后褲134處聯(lián)接到耐火層126的外壁136上，而在前端138處聯(lián)接 到燃燒器殼體118上。備選地，套筒124可使用任何其它合適的聯(lián)接 組件(該聯(lián)接組件使發(fā)動(dòng)機(jī)100能夠起到本文所述的作用)聯(lián)接到殼體 118和/或耐火層126上。在示范性的實(shí)施例中，氣道140限定在耐火 層126與流套筒124之間。流套筒124包括限定在其中的多個(gè)孔隙142, 它們使壓縮空氣108能夠從壓縮機(jī)進(jìn)入氣道140中。在示范性的實(shí)施 例中，空氣108沿著與,人壓縮^L流向端蓋組件122的核心流(core flow)(未示出)的方向相反的方向流動(dòng)。
燃燒器耐火層126包括主燃燒區(qū)144、文丘里(venturi)喉 管區(qū)*146和輔燃燒區(qū)148。更具體地講，主燃燒區(qū)144在輔燃燒區(qū)148 的上游，而主燃燒區(qū)144和輔燃燒區(qū)148^L文丘里喉管區(qū)146隔開。 文丘里喉管區(qū)146具有通常比燃燒區(qū)144和148各自的直徑D！和D2 更窄的直徑Dv。更具體地講，喉管區(qū)146包括收斂的壁150和發(fā)散的 壁152，其中收斂的壁150從直徑D"斬縮到直徑Dv，而發(fā)散的壁152 從直徑Dv加寬到直徑D2。這樣，文丘里喉管區(qū)146起到空氣動(dòng)力分 離器或隔離器的作用，以便于減少?gòu)妮o燃燒區(qū)148到主燃燒區(qū)144的 逆燃(flashback)。在示范性的實(shí)施例中，主燃燒區(qū)144包括穿過(guò)其限 定的多個(gè)孔隙154，它們使空氣108能夠從氣道140進(jìn)入主燃燒區(qū)144 中。另外，在示范性的實(shí)施例中，燃燒器102還包括多個(gè)火 花塞(未示出)和多個(gè)聯(lián)焰管(cross-fire tubes)(未示出)。火花塞和聯(lián)焰管 經(jīng)由限定在主燃燒區(qū)144中的耐火層126中的開口(未示出)延伸。火 花塞和聯(lián)焰管點(diǎn)燃各燃燒器102中的燃料和空氣，以產(chǎn)生燃燒氣116。 在示范性的實(shí)施例中，至少一個(gè)輔燃料噴嘴組件200聯(lián) 接到端蓋組件122上。更具體地講，在示范性的實(shí)施例中，燃燒器102 包括一個(gè)輔燃料噴嘴組件200和多個(gè)主燃料噴嘴組件156。更具體地 講，在示范性的實(shí)施例中，主燃料噴嘴組件156繞著燃燒器102的中 心線158布置成通常的圓形排列，并且輔燃料噴嘴組件200的中心線 202(顯示在圖2中)大致與燃燒器的中心線158對(duì)齊。備選地，主燃料 噴嘴組件156可布置成非圓形的排列。在備選實(shí)施例中，燃燒器102 可包括多于或少于一個(gè)輔燃料噴嘴組件200。盡管本文只描述了主燃 料噴嘴組件156和輔燃料噴嘴組件200，然而，在燃燒器102中可包 括多于或少'于兩種類型的噴嘴組件，或任何其它類型的燃料噴嘴。在 示范性的實(shí)施例中，輔噴嘴組件200包括管組件160，其基本上包圍 著輔噴嘴組件200經(jīng)由主燃燒區(qū)144延伸的部分。
主噴嘴組件156部分地延伸到主燃燒區(qū)144中，而輔噴
嘴組件200經(jīng)由主燃燒區(qū)延伸到喉管區(qū)146的后部162中。這樣，從 主噴嘴組件156中噴射的燃料(未示出)基本上在主燃燒區(qū)144中燃燒， 而從輔噴嘴組件200中噴射的燃料(未示出)基本上在輔燃燒區(qū)148中 燃燒。在示范性的實(shí)施例中，燃燒器102聯(lián)接到燃料供應(yīng)源(未 示出)上，該燃料供應(yīng)源用于經(jīng)由燃料噴嘴組件156和/或200給燃燒 器102供應(yīng)燃料。例如，引燃料(pilot foel)(未示出)和/或主燃料(未示 出)可經(jīng)由噴嘴組件156和/或200供應(yīng)。在示范性的實(shí)施例中，引燃 料和主燃料均通過(guò)控制給噴嘴組件156和200的燃料輸送而經(jīng)由主噴 嘴組件156和輔噴嘴組件200兩者來(lái)供應(yīng)，這在下面更詳細(xì)地介紹。 如本文所用，"引燃料"是指用作引導(dǎo)火焰的少量的燃料，而"主燃 料，，是指用來(lái)產(chǎn)生大部分燃燒氣116的燃料。燃料可以是天然氣、石 油制品、煤、生物質(zhì)和/或其它固態(tài)、液態(tài)和/或氣態(tài)形式的燃料，這 些燃料使發(fā)動(dòng)機(jī)100能夠起到本文所述的作用。通過(guò)控制流經(jīng)噴嘴組 件156和/或200的燃料，可將燃燒器102中的火焰(未示出)調(diào)節(jié)到預(yù) 定的形狀、長(zhǎng)度和/或強(qiáng)度，以影響排放和/或燃燒器102的功率輸出。
在運(yùn)行中，空氣108經(jīng)由進(jìn)口(未示出)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)100。 空氣108在壓縮機(jī)中壓縮，且壓縮空氣108從壓縮機(jī)中排向燃燒器 102?？諝?08經(jīng)由孔隙142進(jìn)入燃燒器102，并經(jīng)由氣道140導(dǎo)向端 蓋組件122。流經(jīng)氣道140的空氣108在燃燒器進(jìn)口末端164處被迫 使反轉(zhuǎn)其流向，并被導(dǎo)入燃燒區(qū)144和/或148和/或穿過(guò)喉管區(qū)146。 燃料經(jīng)由端蓋組件122和噴嘴組件156和/或200供入燃燒器102。當(dāng) 控制系統(tǒng)(未示出)開始燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的啟動(dòng)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)最初的 點(diǎn)火，并且一旦形成連續(xù)的火焰，火花塞即從主燃燒區(qū)144中收回。 在耐火層'126的后端128處，熱的燃燒氣116經(jīng)由過(guò)渡管110和渦4侖 機(jī)噴嘴106導(dǎo)向渦輪機(jī)104。圖2是示范性的輔燃料噴嘴組件200的截面圖，該輔燃 料噴嘴組件200可用于燃燒器102(顯示在圖1中)。圖3是可用于輔燃
料噴嘴組件200的頭部300的端^L圖。 在示范性的實(shí)施例中，燃料噴嘴組件200包括頭部300 和噴嘴部分204。頭部300使噴嘴組件200能夠聯(lián)接在燃燒器102中。 例如，在一個(gè)實(shí)施例中，頭部300聯(lián)接到端蓋組件122(顯示在圖1中) 上，并用多個(gè)機(jī)械緊固件168(顯示在圖1中)固定到其上，使得頭部 300在燃燒器102之外，而噴嘴部分204經(jīng)由端蓋組件122延伸。在 示范性的實(shí)施例中，頭部300包括周向地間隔開的多個(gè)開口 302，它 們的尺寸各設(shè)置成在其中容納穿過(guò)其的機(jī)械緊固件。盡管在圖3中只 顯示.了三個(gè)緊固件開口 302,但是例如，頭部300可包括任意數(shù)目的 開口 302，它們使燃料噴嘴組件200能夠固定在燃燒器102中并起到 本文所述的作用。此外，雖然各開口 302的內(nèi)表面304顯示為基本上 平滑，但是開口 302可以帶有螺紋。另外，雖然各開口 302顯示為大 致平行于噴嘴組件200的中心線202延伸，但是開口 302可具有任意 的取向，該取向使輔燃料噴嘴200能夠起到本文所述的作用。備選地， 頭部300不限于只使用機(jī)械緊固件168聯(lián)接到燃燒器102上，而是可 使用任意使噴嘴組件200能夠起到本文所述的作用的聯(lián)接方式聯(lián)接到 燃燒器102上。 在示范性的實(shí)施例中，頭部300大致為圓柱形，并包括 基本上平坦的第一端面306、相對(duì)的基本上平坦的第二端面308和在 兩者之間延伸的大致為圓柱形的主體310。另外，在示范性的實(shí)施例 中，頭部300具有長(zhǎng)度L和半徑Ri。備選地，頭部300可成形為具 有任何其它合適的形狀，該形狀使噴嘴組件200和/或燃燒器102能夠 起到本文所述的纟,用。此外，在示范性的實(shí)施例中，頭部300僅由單 個(gè)連續(xù)的主體310構(gòu)成。更具體地講，頭部300由單件完整的材料形 成，如在下面更詳細(xì)地介紹。 在示范性的實(shí)施例中，頭部300包括中心通路314和同 心地對(duì)齊的多個(gè)通道316,318和320。更具體地講，中心通路314沿 著中心線202從第一端面306向第二端面308延伸，并具有半徑R2。
另外，在示范性的實(shí)施例中，通道316,318和320各自部分地從第二 端面308朝向第一端面306延伸，如在下面更詳細(xì)地介紹。在示范性 的實(shí)施例中，第一通道316具有內(nèi)徑R3、外徑R4,并延伸從第二端 面308量起的深度Dr，第二通道318具有內(nèi)徑Rs、外徑R6,并延伸 從第二端面308量起的深度D2;而第三通道320具有內(nèi)徑R7、外徑 R8，并延伸從第二端面308量起的深度D3。由于通道316,318和320 的取向，第一通道316具有寬度Wl5其大約等于內(nèi)徑R3與外徑R4 之間的差值；第二通道318具有寬度W2，其大約等于內(nèi)徑Rs與外徑 R6之間的差值；而第三通道320具有寬度W3，其大約等于內(nèi)徑R7與 外徑Rs之間的差值。在示范性的實(shí)施例中，深度03深于深度02，并 且深度D2深于深度D,。另外，在示范性的實(shí)施例中，半徑的尺寸設(shè)
置成使得R2 < R3 < R4 < R5 < Re < R7 < R8 < Ri。 在示范性的實(shí)施例中，在頭部300中同心地對(duì)齊的多個(gè) 通道隔板壁322,324和326限定了通道316,318和/或320和/或中心通 路314。更具體地講，在示范性的實(shí)施例中，中心通路314由第一隔 板壁322限定，第一通道316限定在第一隔板壁322與第二隔板壁324 之間，第二通道318限定在第二隔板壁324與第三隔板壁326之間， 而第三通道320限定在第三隔^1壁326與主體310之間。第 一隔板壁 322具有厚度T!，第二隔板壁324具有厚度T2，而第三隔板壁326具
有厚度T3。在示范性的實(shí)施例中，壁厚度T!，T2和T3大約彼此相等。
備選地，厚度Ti,T2和/或T3可不相等。 在示范性的實(shí)施例中，頭部300還包括多個(gè)徑向進(jìn)口 328, 330, 332和334。第一徑向進(jìn)口 328經(jīng)由主體310延伸到中心通路314, 第二徑向進(jìn)口 330經(jīng)由主體310延伸到第一通道316，第三徑向進(jìn)口 332經(jīng)由主體310延伸到第二通道318,而第四徑向進(jìn)口 334經(jīng)由主 體310延伸到第三通道320。這樣，第一徑向進(jìn)口 328的長(zhǎng)度Lu大約 等于半徑R,與半徑Rs之間的差值，第二徑向進(jìn)口 330的長(zhǎng)度L12大約 等于半徑R,與半徑R6之間的差值，第三徑向進(jìn)口 332的長(zhǎng)度L13大約 等于半徑R,與半徑R4之間的差值，而第四徑向進(jìn)口 334的長(zhǎng)度L" 大約等于半徑R,與半徑R2之間的差值。盡管在示范性的實(shí)施例中只 有一個(gè)徑向進(jìn)口 328， 330, 332和/或334與通道316,318和/或320和/ 或中心通路314流體連通，但是備選地，各通道316,318和/或320和 /或中心通路314可包括多于一個(gè)相應(yīng)的徑向進(jìn)口 。 在示范性的實(shí)施例中，各徑向進(jìn)口 328,330,332和334沿 著其相應(yīng)的進(jìn)口長(zhǎng)度Ln, Ll2， L^和/或LM具有大致恒定的直徑d,，d2, (13和(14。備選地，各徑向進(jìn)口 328，330,332和334可形成為非圓形的 ;晴截面形狀和/或變化的直徑。更具體地講，徑向進(jìn)口 328， 330， 332和 334可構(gòu)造成任意合適的形狀和/或取向，它們使燃燒器102和/或輔燃 料噴嘴組件200能夠起到本文所述的作用。另外，在示范性的實(shí)施例 中，第一徑向進(jìn)口 328包括第一徑向開口 336，第二徑向進(jìn)口 330包 括第二徑向開口 338，第三徑向進(jìn)口 332包括第三徑向開口 340，而 第四徑向進(jìn)口 334包括第四徑向開口 342。各開口 336， 338, 340和/或 342可以是漸縮的開口(諸如舉例來(lái)說(shuō)開口 338)，可以是直開口(諸如 舉例來(lái)說(shuō)開口 342),和/或偏置的開口(諸如舉例來(lái)說(shuō)開口 336和/或 340)。備選地，開口 336, 338, 340和/或342可構(gòu)造成任意合適的形狀 和/或取向，它們使燃燒器102和/或輔燃料噴嘴組件200能夠起到本 文所述的作用。 在示范性的實(shí)施例中，頭部300還包括多個(gè)軸向進(jìn)口 344， 346和348。雖然只描述了三個(gè)軸向進(jìn)口 344，346和348,然而，頭部 300可包括任意數(shù)目的軸向開口 ，它們使輔燃料噴嘴組件200能夠起 到本文所述的作用。為了示范性的目的，在圖3中只描述和顯示了軸 向開口 344，但是應(yīng)當(dāng)理解，軸向進(jìn)口 346和/或348具有基本上類似 于軸向進(jìn)口 344的如本文所述的描述和功能。在示范性的實(shí)施例中， 軸向進(jìn)口 344經(jīng)由徑向進(jìn)口 328,人第一端面306向徑向進(jìn)口 332延伸。 在示范性的實(shí)施例中，雖然軸向進(jìn)口 344經(jīng)由徑向進(jìn)口 328延伸，然 而，軸向進(jìn)口 344可從第一端面306向任意的徑向進(jìn)口 328,330,332
和/或334延伸，且經(jīng)由或不經(jīng)由另 一個(gè)徑h進(jìn)口 328,330,332和/或334 延伸，使得輔燃料噴嘴組件200能夠起到本X所迷的作用。
在示范性的實(shí)施例中，軸向進(jìn)口 34、具有大致恒定的直 徑ds。備選地，軸向進(jìn)口 344可具有非圓形的4黃截面^狀和/或可變訐匕 的直徑。另外，在示范性的實(shí)施例中，軸向進(jìn)口 344包括新縮的開口 350。備選地，開口 350可具有任意合適的形狀，該形狀使燃跌器102 和/或輔燃料噴嘴組件200能夠起到本文所述的作用。 在示范性的實(shí)施例中，通過(guò)例如將噴嘴部分204焊接到 頭部300上可使噴嘴部分204聯(lián)接到頭部300上。在示范性的實(shí)施例 中，噴嘴部分204具有長(zhǎng)度Ln和外徑Ru。雖然在示范性的實(shí)施例中 噴嘴部分204為圓柱形，然而，噴嘴部分204可以是任意合適的形狀， 該形狀使輔燃料噴嘴組件200能夠起到本文所述的作用。 在示范性的實(shí)施例中，噴嘴部分204包括大致同心地只寸 齊的多個(gè)管206,208,210和212。管206,208,210和212相對(duì)于彼此定 向成使得基本上同心的多個(gè)通路214,216,218和220限定在噴嘴部分 204中。更具體地講，在示范性的實(shí)施例中，中心通路214限定在第 一管206中，第一通路216限定在第一管206與第二管208之間，第 二通路218限定在第二管208與第三管210之間，而第三通路220限 定在第三管210與第四管2U0之間。盡管示范性的實(shí)施例包括四個(gè) 同心地對(duì)齊的管206,208,210和212，噴嘴部分204可包括任意數(shù)目的 管206,208,2i0和212,它們使輔燃料噴嘴組件200和/或燃燒器102 能夠起到本文所述的作用。在示范性的實(shí)施例中，管206，208,210和
220的數(shù)目等于頭部通道316,318和320以及頭部中心通路314的數(shù) 目。 . 在示范性的實(shí)施例中，通路216,18和/或220與通道 316,318和/或320大致同心地對(duì)齊。另外，噴p觜中心通路214與頭部 中心通^各314大致同心地對(duì)齊。這樣，第一管206與頭部第一隔才反壁
322大致對(duì)齊，第二管208與頭部第二隔板壁324大致對(duì)齊，而第三 管210與頭部第三隔板壁326大致對(duì)齊。在示范性的實(shí)施例中，第四 管212對(duì)齊成使得第四管212的內(nèi)表面222與頭部通道320的徑向外 表面352大致對(duì)齊。另外，在示范性的實(shí)施例中，第一管206具有厚 度Tu,其大約等于第一隔板壁的厚度T,,第二管208具有厚度T,2, 其大約等于第二隔板壁的厚度T2，而第三管210具有厚度T,3，其大 約等于第三隔板壁的厚度T3。這樣，第一噴嘴通路216具有寬度Wu， 其大約等于第一通道寬度W,，第二噴嘴通路218具有寬度W,2，其大 約等于第二通道寬度W2，第三噴嘴通路220具有寬度Wn,其大約等 于第三通道寬度W3，而噴嘴中心通路214具有半徑1112,其大約等于 主體中心通路的半徑R2。 在示范性的實(shí)施例中，噴嘴部分204包括聯(lián)接到管 206,208, 210和/或212上的末端部分224。更具體地講，在示范性的 實(shí)施例中，末端部分224使用例如焊接的工藝方法聯(lián)接到管206,208， 210和/或212上。在示范性的實(shí)施例中，末端部分224包括管的延伸 部分226、外末端228和內(nèi)末端230。備選地，末端部分224可具有 任意合適的構(gòu)造，該構(gòu)造使輔燃料噴嘴組件200能夠起到本文所述的 作用。在示范性的實(shí)施例中，管的延伸部分226使用例如聯(lián)接環(huán)232 聯(lián)接到第三管210和第四管212上。聯(lián)接環(huán)232促進(jìn)密封第三通路220, 使得在第三通路220中流動(dòng)的流體(未示出)不經(jīng)由末端部分224排出。 備選地，第三通路220聯(lián)接成經(jīng)由末端部分224成流體連通。 在示范性的實(shí)施例中，內(nèi)末端230包括第一凸出部分 234、第二凸出部分236、中心開口 238和多個(gè)出口孔隙(未示出)。內(nèi) 末端230分別使用第 一 凸出部分234和第二凸出部分236聯(lián)接到第一 管206和第二管208上。這樣，在示范性的實(shí)施例中，在中心通路214 和/或314中流動(dòng)的流體(未示出)經(jīng)由中心開口 238和/或出口孔隙排 出，而在第一通路216中流動(dòng)的流體(未示出)經(jīng)由出口孔隙排出。另 外，在示范性的實(shí)施例中，外末端228包括多個(gè)出口孔隙(未示出)，
并聯(lián)接到內(nèi)末端230和管的延伸部分226上。這樣，在第二通路218 中流動(dòng)的流體(未示出)經(jīng)由限定在外末端238和/或內(nèi)末端230中的出 口孔隙排出。 在示范性的實(shí)施例中，噴嘴部分204還包括從第四管212 上徑向地向外延伸的栓形物(peg)240(本文中也稱為"葉片")。備選地， 栓形物240可從噴嘴部分204傾斜地延伸。另外，雖然圖2中只顯示 了2個(gè)栓形物240，然而，噴嘴部分204可包括多于或少于2個(gè)栓形 物240。在示范性的實(shí)施例中，栓形物240位于第三通路220的下游 端242靠近聯(lián)接環(huán)232的位置處。備選地， 一個(gè)或多個(gè)栓形物240可 位于相對(duì)于第三通路220的其它位置上。在示范性的實(shí)施例中，栓形 物240各包括多個(gè)出口孔隙(未示出)，使得在第三通路220中流動(dòng)的 流體(未示出)經(jīng)由栓形物的出口孔隙排出。 在示范性的實(shí)施例中，頭部300由單件材料(未示出)形 成，例如但不限于棒料、實(shí)心金屬棒和/或任何其它合適的整體式的材 料。另外，在示范性的實(shí)施例中，用來(lái)形成頭部300的材料形狀大致 為圓柱形，盡管取決于燃燒器102的構(gòu)造可使用具有其它形狀的材料 來(lái)制造頭部300。更具體地講，在示范性的實(shí)施例中，用來(lái)制造頭部 300的材料部分包括基本上平坦的兩個(gè)相對(duì)的表面，使得頭部300包 括基本上平坦的第一端面306、基本上平坦的第二端面308和基本上 為圓柱形的主體310。 在示范性的實(shí)施例中，頭部300使用例如深鉆孔制成。 備選地，頭部300可使用任何其它合適的制造技術(shù)制成，該制造技術(shù) 使輔燃料噴嘴組件200能夠起到本文所述的作用。在示范性的實(shí)施例 中，中心通路31'4形成為大致沿著中心線202經(jīng)由 一個(gè)端面306或308 到另一個(gè)端面306或308。另外，在示范性的實(shí)施例中，各開口 302 和/或通路314通過(guò)經(jīng)由主體310從一個(gè)端面306或308到另 一個(gè)端面 306或308的單次機(jī)加工操作制成。
在示范性的實(shí)施例中，通道316,318和/或320各自被加
工到第二端面308中。這樣，隔板壁322,324和326被限定在主體310 中通道316,318和320和/或中心通路314之間?？梢岳斫猓ǖ?16,318 和/或320可被加工到第一端面306中，使得當(dāng)通道316,318和/或320 限定在第一端面306中時(shí)，噴嘴部分204聯(lián)接到第一端面306上。另 外，在示范性的實(shí)施例中，各進(jìn)口 328，330，332，334,344,346和/或348 以及相應(yīng)的開口 336,338,340,342和/或350形成于第一端面306和/或 主體310中。更具體地講，各進(jìn)口 328,330,332，334,344,346和/或348 以及相應(yīng)的開口 336,338,340,342和/或350可利用延伸到通道316,318 和/或320,中心通路314和/或另一個(gè)進(jìn)口 328,330，332，334,344，346和/ 或348的單次切削而形成。備選地，各進(jìn)口 328,330，332，334，344,346 和/或348可利用一次切削形成，而各相應(yīng)的開口 336,338,340,342和/ 或350可利用第二次切削形成。在示范性的實(shí)施例中，各進(jìn)口 328,330，332，334，344,346和/或348以及相應(yīng)的開口 336,338,340,342和 /或350的位置根據(jù)燃燒器102的構(gòu)造進(jìn)行選擇。 在示范性的實(shí)施例中，噴嘴部分204使用(例如但不限于 使用)焊接的工藝方法聯(lián)接到頭部300上。更具體地講，在示范性的實(shí) 施例中，各管206,208,210和/或212聯(lián)接到頭部300上，使得噴嘴通 路214,216,218和/或220與頭部通道316,318和/或320和/或頭部中心 通路314如前所述大致對(duì)齊。在示范性的實(shí)施例中，末端部分224焊 接到管206，208,210和/或212上，使得噴嘴部分204構(gòu)造成如上所述。 更具體地講，在示范性的實(shí)施例中，管的延伸部分226使用例如聯(lián)接 環(huán)232焊接到管212和210上，內(nèi)末端230使用相應(yīng)的凸出部分236 和234焊接到第二管208和第一管206上，而外末端228焊接到內(nèi)末 端230上。備選地，噴嘴部分204可使用任何其它合適的制造技術(shù)制 成，該制造技術(shù)使輔燃料噴嘴組件200能夠起到本文所述的作用。
''
在示范性的實(shí)施例中，輔燃料噴嘴組件200 ^f吏用例如經(jīng) 由緊固件開口 302插入的機(jī)械緊固件(未示出)聯(lián)接到燃燒器的端蓋組 件122上。'輔燃料噴嘴組件200聯(lián)接成與燃料供應(yīng)源流體連通。在示
范性的實(shí)施例中，主燃料經(jīng)由通道320和通路220供給燃燒器102, 而虧1燃料經(jīng)由通道316和通路216供給燃燒器102。通道318和中心 通路314以及相應(yīng)的噴嘴通路218和214構(gòu)造成在給燃燒器102供應(yīng) 引燃料與供應(yīng)主燃料之間轉(zhuǎn)換。這樣，通道318和中心通路314以及 相應(yīng)的噴嘴通路218和214可稱為"轉(zhuǎn)換"通道。在示范性的實(shí)施例 中，通過(guò)使用通道320和通路220以及轉(zhuǎn)換通道214，314,218和318, 主燃料可經(jīng)由末端部分224和/或栓形物240噴射到燃燒器102中，并 且更具體地講，噴射到輔燃燒區(qū)148中。在示范性的實(shí)施例中，噴嘴 通路214,216,218和/或220、噴嘴末端部分224和/或噴嘴栓形物240 的構(gòu)造根據(jù)預(yù)定的引燃料流和/或主燃料流進(jìn)行選擇。例如，預(yù)定的燃 料流可通過(guò)經(jīng)由任意的噴嘴通路214，216，218和/或220、噴嘴末端部 分224和/或噴嘴栓形物240的具有預(yù)定尺寸的機(jī)加工孔(未示出)來(lái)獲
^曰付。
組件，該頭部與已知的頭部組件相比需要較少的部件。更具體地講， 由于上述輔燃料噴嘴組件的制造使用整體式的主體部分，所以噴嘴組 件的制造與已知的在燃料噴嘴頭部包括多個(gè)部件的燃料噴嘴組件的 制造相比在成本和時(shí)間上更高效。更具體地講，本發(fā)明的整體式的頭 部便于消除已知的頭部組件所包括的多個(gè)密封件。例如，本發(fā)明便于 消除已知的頭部組件中典型地需要的主體與套筒之間的密封件、水唇 密封件、擴(kuò)散唇密封件和多個(gè)活塞密封件。這樣就消除了這種密封件 可能形成的多個(gè)潛在的泄漏區(qū)。另外，與已知的包括多個(gè)部件的燃料 噴嘴組件相比，整體式的頭部通過(guò)減少燃料噴嘴組件中部件和焊縫的 數(shù)目，.便于降低燃料噴嘴組件成本。
〖0039]另外，上述燃料噴嘴組件和制造方法通過(guò)減少頭部中部 件的.數(shù)目便于提高燃料噴嘴組件可靠性。更具體地講，由于本發(fā)明的 整體式的頭部只包括一個(gè)部件，即頭部本身，所以燃料噴嘴組件與已
可能磨損的部件。另外，上述燃料噴嘴組件可基于燃燒器以任意合適 的構(gòu)造制造。更具體地講，限定在頭部中的進(jìn)口、開口、通路和/或通 道可基于燃燒器的構(gòu)造以任意的取向和/或在任意的位置上制造。這 樣，與已知的包括多部件頭部組件的燃料噴嘴組件相比，本發(fā)明的燃 料噴嘴組件使改型的燃料噴嘴能夠進(jìn)入燃燒器中。此外，上述輔燃料噴嘴可用來(lái)控制和操作多燃料流道， 以促進(jìn)控制排放、火焰形狀、動(dòng)態(tài)特性和/或其它燃燒特性。經(jīng)由噴嘴 的多個(gè)通路使對(duì)于多路徑和/或?qū)τ诙嗳紵鞯墓β?、排放?或控制 循環(huán)的獨(dú)立的燃料流控制成為可能。與不包括可獨(dú)立控制的多燃料流 通路的燃料噴嘴相比，這種獨(dú)立的流控制便于對(duì)燃料分配提供更多的 控制。
行了詳細(xì)的描述。燃料噴嘴組件并不限于本文所描述的具體實(shí)施例， 而是相反，燃料噴嘴組件的部件可與本文所描述的其它部件分開及獨(dú) 立地加以利用。例如，頭部還可與其它燃燒系統(tǒng)和燃料噴嘴組件一起
使用，并且并不限于僅與本文所描述的燃燒系統(tǒng)一起實(shí)施。相反，本 發(fā)明可與許多其它燃料燃燒應(yīng)用 一起實(shí)施并加以利用。
盡管本發(fā)明就各種具體的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是，本
領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)以
變更進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種輔燃料噴嘴組件(200)，包括噴嘴部分(204)，其包括中心通路(214)和各自與所述中心通路同心地對(duì)齊的多個(gè)通路(216，218，220)；以及聯(lián)接到所述噴嘴部分上的整體式的頭部(300)，所述頭部包括多個(gè)進(jìn)口(328，330，332，334)，其中，所述多個(gè)進(jìn)口中的各進(jìn)口與所述多個(gè)噴嘴通路中的至少一個(gè)噴嘴通路流體連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔燃料噴嘴組件(200)，其特征在于， 所述噴嘴部分(204)還包括從其向外延伸的至少 一個(gè)栓形物(240)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔燃料噴嘴組件(200),其特征在于， 所述多個(gè)頭部進(jìn)口定向?yàn)榇笾缕叫杏诮?jīng)由所述頭部(300)延伸的中心 線(202)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔燃料噴嘴組件(200),其特征在于， 所述整體式的頭部還包括限定在第 一端面(306)中的多個(gè)通道 (314,316,318)，所述多個(gè)通道相對(duì)于彼此大致同心地對(duì)齊。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔燃料噴嘴組件(200)，其特征在于， 所述多個(gè)通道(314,316,318)中的各通道與所述多個(gè)噴嘴部分的通3各 (216,218，220)中的 一個(gè)通路大致同心地對(duì)齊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔燃料噴嘴組件(200),其特征在于，一個(gè)進(jìn)口流體連通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔燃料噴嘴組件(200)，其特征在于， 所述頭部(300)還包括>(人所述第 一端面(306)向第二端面(308)延伸的中 心通路 (314)，'所述中心通路相對(duì)于所述多個(gè)通道(314,316,318)大致同 心地對(duì)齊。
8. —種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)的燃燒器(102)組件，所述燃燒 器組件包括 燃燒區(qū)(144);聯(lián)接在所述燃燒區(qū)中的主燃料噴嘴組件(156);以及 聯(lián)接在所述燃燒區(qū)中的輔燃料噴嘴組件(200)，所述輔燃料噴嘴組 件包括噴嘴部分(204)，其包括中心通路(314)和與所述中心通路大致同心 地對(duì)齊的多個(gè)通路(216，218，220);以及聯(lián)接到所述噴嘴部分上的整體式的頭部(300)，所述頭部包括多個(gè) 進(jìn)口 (328,330,332,334),其中，所述多個(gè)進(jìn)口中的各進(jìn)口與所述多個(gè)噴 嘴通路中的至少一個(gè)噴嘴通路流體連通。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒器組件(102)，其特征在于，所述 輔燃料噴嘴組件的出口在所述主燃料噴嘴組件(156)的出口(112)的下 游。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒器組件(102),其特征在于，所述 燃燒器組件(102)還包括多個(gè)所述主燃料噴嘴組件(156)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴嘴及其制造方法，具體而言，本發(fā)明提供了輔燃料噴嘴(200)組件。輔燃料噴嘴(200)包括噴嘴部分(204)，該噴嘴部分(204)又包括中心通路(314)和各自與中心通路大致同心地對(duì)齊的多個(gè)通路(216，218，220)，以及聯(lián)接到噴嘴部分上的整體式的頭部(300)，該頭部包括多個(gè)進(jìn)口(328，330，332，334)，其中多個(gè)進(jìn)口中的各進(jìn)口與多個(gè)噴嘴通路中的至少一個(gè)噴嘴通路流體連通。
文檔編號(hào)F23R3/28GK101354141SQ20081013379
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者C·R·尼伯格二世, W·K·赫斯勒 申請(qǐng)人:通用電氣公司