專利名稱：交叉流導(dǎo)葉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請一般地涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，且更具體地，涉及減少駐焰(flame holding) 和壓力下降的交叉流旋流噴嘴(swozzle)導(dǎo)葉。
背景技術(shù)：
當(dāng)流體的流離開孔以與流過該孔的相交的流體的流互相作用時，出現(xiàn)交叉流中的 射流(jet in cross flow)。交叉流中的射流集中在例如燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器、燃料噴射器以 及煙囪中的污染控制器的多種應(yīng)用中。交叉流中的射流典型地在引入交叉流的位置的下游 產(chǎn)生回流區(qū)域。該回流區(qū)域典型地具有降低的流動速度，取決于流的構(gòu)造，該降低的流動速 度可導(dǎo)致多種有害的效果。更具體地，位于渦輪機(jī)旋流噴嘴導(dǎo)葉的交叉流中的射流后的回流區(qū)域可保持空氣 燃料混合物。由于燃燒器中的高溫，火焰可回閃(flashback)并且試圖保持在低速度區(qū)域 中。另外，局部火星可點(diǎn)燃困在回流區(qū)域中的空氣燃料混合物。該回流區(qū)域因而協(xié)助駐留 火焰。在例如氫氣(H2)的具有高BTU的燃料的情況下，因為更高的火焰速度，該問題可更 突出。同樣地，對于例如BR；(高爐氣)的低BTU燃料，該回流區(qū)域可因為高的體積流率而 形成。因而特別是在交叉流中的射流的設(shè)計中，存在對于改進(jìn)的旋流噴嘴導(dǎo)葉噴口的需 要。該改進(jìn)的設(shè)計應(yīng)該減少駐焰和穿過其中的壓力下降，以便改善整體系統(tǒng)性能和效率。

發(fā)明內(nèi)容
本申請因而提供用于渦輪機(jī)的交叉流導(dǎo)葉。該交叉流導(dǎo)葉可包括位于其中的若干 噴口和位于其中一個或多個噴口內(nèi)以便在噴口中形成若干燃料槽(fuel slot)的分隔件。本申請還提供用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的交叉流系統(tǒng)。該交叉流系統(tǒng)可包括導(dǎo)葉、流過 導(dǎo)葉的第一流、位于導(dǎo)葉上的噴口、離開噴口并且與第一流相交的第二流、位于噴口內(nèi)以 便分開第二流的分隔件以及定位在噴口附近以便引導(dǎo)第一流的燃料幕槽(fuel curtain slot)ο本申請還提供用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的交叉流旋流噴嘴導(dǎo)葉。該交叉流旋流噴嘴導(dǎo)葉可 包括位于其中的若干噴口、位于一個或多個噴口內(nèi)以便在噴口中形成若干燃料槽的分隔件 以及位于一個或多個噴口附近的燃料幕槽。當(dāng)聯(lián)系若干附圖和所附權(quán)利要求書時，在查看以下具體實(shí)施方式
后，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將清楚本申請的這些和其它特征。


圖1是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的示意性視圖。圖2是燃燒器旋流噴嘴的透視圖。圖3是在本文中所述的旋流噴嘴導(dǎo)葉的一部分的透視圖。
圖4是在本文中所述的旋流噴嘴導(dǎo)葉噴口的一個備選實(shí)施例的平面圖。圖5是在本文中所述的旋流噴嘴導(dǎo)葉噴口的一個備選實(shí)施例的平面圖。圖6是在本文中所述的旋流噴嘴導(dǎo)葉噴口的一個備選實(shí)施例的平面圖。部件列表10燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)20壓縮機(jī)30燃燒器40 渦輪50外部負(fù)載100燃燒器旋流噴嘴110旋流噴嘴導(dǎo)葉120 前緣130 第一表面135 第二表面140交叉流噴口150 第一流160 第二流170燃料室200旋流噴嘴導(dǎo)葉210 前緣220 第一表面225 第二表面230交叉流噴口235流區(qū)域240分隔件250燃料槽260燃料幕槽300交叉流噴口310分隔件350交叉流噴口360分隔件400交叉流噴口410分隔件420 特型(contoured)燃料槽
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，貫穿該若干附圖，在其中相似標(biāo)號代表相似元件，圖1顯示了燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的示意性視圖。如已知的，該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10可包括用來壓縮空氣的引 入流的壓縮機(jī)20。壓縮機(jī)20將壓縮的空氣的流輸送到燃燒器30。燃燒器30將壓縮的空氣的流與壓縮的燃料的流混合并且點(diǎn)燃該混合物。(盡管僅顯示了單個燃燒器30，但該燃 氣渦輪發(fā)動機(jī)10可包括任何數(shù)量的燃燒器30。)該熱的燃燒氣體又被輸送到渦輪40。熱 的燃燒氣體驅(qū)動渦輪40，以便產(chǎn)生機(jī)械功。在渦輪40中產(chǎn)生的機(jī)械功驅(qū)動壓縮機(jī)20和例 如發(fā)電機(jī)等的外部負(fù)載50。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10可使用天然氣、各種類型的合成氣以及其它 類型的燃料。該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10可具有其它構(gòu)造并且可使用其它類型的構(gòu)件。在本文 中可一起使用多個燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10、其它類型的渦輪機(jī)以及其它類型的發(fā)電設(shè)備。圖2顯示了可與如上所述或另外的燃燒器30使用的燃燒器旋流噴嘴100。該燃 燒器旋流噴嘴100包括若干旋流噴嘴導(dǎo)葉110。各旋流噴嘴導(dǎo)葉110具有前緣120、第一表 面130以及第二表面135。第一表面130可具有位于其中的至少一個交叉流噴口 140。類 似地，第二表面135可具有位于其中的至少一個交叉流噴口 140。在燃燒過程期間，壓縮空 氣的第一流150到達(dá)旋流噴嘴導(dǎo)葉110的前緣120并且流過表面130、135。燃燒器燃料的 第二流160由燃料室170提供并且以對第一流150的相交角度從交叉流噴口 140排出。該 旋流噴嘴導(dǎo)葉110在交叉流噴口 140下游處可彎曲或可不彎曲成直至大約90度(90° )的 輪廓，以便混合并且旋轉(zhuǎn)兩個流150、160的組合。第二流160可以是例如汽油、天然氣、丙烷、柴油、煤油、E85(85%乙醇和15%汽 油)、生物柴油、沼氣或用于燃燒的任何其它燃料的可燃燃料的射流。第二流160還可以是 氣體或液體物質(zhì)或它們的結(jié)合的任何其它的流。如上所述，第一流可以是壓縮的空氣流或 任何其它類型的流。盡管交叉流噴口 140顯示為通常圓形，但該噴口 140可以是卵形、多邊 形、曲線形或任何其它形狀或它們的組合。圖3顯示了如本文中所述的旋流噴嘴導(dǎo)葉200。與如上所述類似，該旋流噴嘴導(dǎo)葉 200包括前緣210、第一表面220以及第二表面225。該旋流噴嘴導(dǎo)葉200還包括若干交叉 流噴口 230。在交叉流噴口 230之后可形成回流區(qū)域235。該回流區(qū)域235可在尺寸、形狀 和密集度方面變化。在該示例中，至少其中一個交叉流噴口 230可包括位于其中的分隔件240。分隔件 240對分該交叉流噴口 230，并且在噴口 230中形成兩個燃料槽250。分隔件240和燃料槽 250可采用任何希望的尺寸和形狀。其中一個或多個交叉流噴口 230還可具有位于其附近 的一個或多個燃料幕槽260。盡管該燃料幕槽260顯示成稍微彎曲且成角度，但在此處可使 用任何尺寸、形狀或定向。該燃料幕槽260可與在共同擁有的序列號No. 12/262, 358的美 國專利中顯示的燃料幕槽和類似結(jié)構(gòu)相似。交叉流噴口 230附近的燃料幕槽260的使用可起流幕(flow curtain)的作用，以 通過使空氣流的一部分改向進(jìn)入尾流區(qū)而最小化在噴口 230之后的回流區(qū)域235。該改向 幫助減輕在此類交叉流中的射流情形中的駐焰。燃料槽250的尺寸可設(shè)置成在其間具有由 分隔件240產(chǎn)生的足夠間隙，以便允許空氣通過并且沖走已形成在噴口 230之后的尾流。由 分隔件240形成的噴口 230的分叉因而可幫助進(jìn)一步減小在噴口 230之后的回流區(qū)域235， 而同時增強(qiáng)燃料空氣混合并且提供更低的壓力下降。該交叉流噴口 230因而提供更好的燃料空氣混合，以便提供駐焰的低風(fēng)險，并且 因此提供更好的燃料適應(yīng)性。同樣地通過為燃料的流提供更大的區(qū)域，可減少穿過噴口 230 的壓力下降。另外，更低的壓力下降因而可允許更小的燃料壓縮機(jī)。該交叉流噴口 230沒 有對于流的硬阻塞，以便提供改善的結(jié)構(gòu)完整性。噴口 230還可輕易地制造以及在現(xiàn)有機(jī)架上翻新。
圖4顯示了另一個實(shí)施例交叉流噴口 300。在該示例中，噴口 300包括沿下游方向 在寬度上擴(kuò)大的分隔件310。該分隔件310因而增加了中央空氣流的尺寸，以便減少在噴口 300之后的尾流。該分隔件310可具有任何希望的尺寸、形狀或構(gòu)造。圖5顯示了另一個實(shí)施例交叉流噴口 350。在該示例中，交叉流噴口 350包括若干 分隔件360。若干分隔件360的使用提供了穿過噴口 350的多個空氣通路。該分隔件360 可具有任何希望的尺寸、形狀或構(gòu)造。可使用任何數(shù)量的分隔件360。圖6顯示了另一個實(shí)施例交叉流噴口 400。在該示例中，交叉流噴口 400包括分隔 件410和若干特型的燃料槽420。該特型的燃料槽420可與燃料幕槽260使用，以便引導(dǎo)穿 過其中的空氣流。分隔件410和槽420可具有任何所需的尺寸、形狀或構(gòu)造。應(yīng)該清楚的是前述僅涉及本申請的某些實(shí)施例，在本文中，可由本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員做出大量的改造和改型，而不脫離由所附權(quán)利要求書和它們的等同物限定的本發(fā)明的 大體精神和范圍。
權(quán)利要求
一種用于渦輪機(jī)(10)的交叉流導(dǎo)葉(200)，包括多個噴口(230)，其位于所述導(dǎo)葉(200)中；以及分隔件(240)，其位于其中一個或多個所述多個噴口(230)內(nèi)，以便在噴口(230)中形成多個燃料槽(250)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉流導(dǎo)葉(200)，其特征在于，所述導(dǎo)葉(200)包括旋流噴 嘴導(dǎo)葉(200)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉流導(dǎo)葉(200)，其特征在于，所述導(dǎo)葉(200)還包括位于 其中一個或多個所述多個噴口(230)附近的燃料幕槽(260)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交叉流導(dǎo)葉(200)，其特征在于，所述燃料幕槽(260)包括多 個燃料幕槽(260)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉流導(dǎo)葉(200)，其特征在于，所述分隔件(240)包括多個 分隔件(240)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉流導(dǎo)葉(200)，其特征在于，所述分隔件(240)包括在下 游側(cè)上擴(kuò)大的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交叉流導(dǎo)葉(200)，其特征在于，所述多個燃料槽(250)包括 特型形狀。
全文摘要
本申請涉及交叉流導(dǎo)葉，具體而言，涉及提供用于渦輪機(jī)(10)的交叉流導(dǎo)葉(200)。交叉流導(dǎo)葉(200)可包括位于其中的若干噴口(230)和位于其中一個或多個噴口(230)內(nèi)的分隔件(240)，以便在噴口中形成若干燃料槽(250)。
文檔編號F01D9/02GK101886554SQ20101018552
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者M·巴蒂娜, R·辛赫 申請人:通用電氣公司