专利名称：具有旋流叶片的燃料喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及用于燃气涡轮机的燃料喷嘴，且更确切地说，涉及具有旋流叶片的燃料喷嘴。
背景技术：
燃气涡轮机通常包括压缩机、燃烧系统和涡轮部分。空气和燃料在燃烧系统内燃烧以产生加热气体。然后，加热气体在涡轮部分膨胀以驱动负载。通常，燃烧系统采用扩散燃烧室。在扩散燃烧室中，燃料直接扩散到燃烧室中，在该燃烧室中，燃料与空气混合并燃烧。扩散燃烧室虽然高效，但要在高峰温度下操作，会形成相对高水平的诸如一氧化二氮(NOx)等污染物。
为了减少燃烧过程产生的NOx水平，已开发出干式低NOx燃烧系统。这些燃烧系统预先混合空气和燃料，以产生可在相对较低温度下燃烧的相对贫乏的空气-燃料混合物，从而生成相对低水平的NOx。干式低NOx燃烧的一个问题在于火焰不稳定。较为贫乏的空气-燃料混合物和较低的温度会使火焰变弱且不稳定。火焰可能会在燃烧室中与锚定点分离，造成熄火。综上所述，显然需要一种火焰稳定性提高的干式低NOx燃烧系统，这样便可降低NOx排放，而不会产生相应的熄火风险。
发明内容
本发明提供一种燃料喷嘴，其包括旋流器以及位于所述旋流器上游的燃料注射器。所述旋流器包括内毂、中间分隔壁、外防护罩、若干内旋流叶片以及若干外旋流叶片。所述中间分隔壁以同心方式设置在所述内毂周围。所述外防护罩以同心方式设置在所述中间分隔壁周围。各内旋流叶片在所述内毂与所述中间分隔壁之间延伸，且各外旋流叶片在所述中间分隔壁与所述外防护罩之间延伸。所述内旋流叶片在与所述外旋流叶片相同的方向上旋转；或者，所述内旋流叶片在与所述外旋流叶片相反的方向上旋转。所述内旋流叶片与所述外旋流叶片对齐；或者，所述内旋流叶片相对于所述外旋流叶片交错设置。所述内旋流叶片具有与所述外旋流叶片相同的入射角；或者，所述内旋流叶片具有比所述外旋流叶片更大的入射角；或者，所述内旋流叶片具有比所述外旋流叶片更小的入射角。所述燃料注射器包括位于所述燃料喷嘴的主体内的燃料桩。所述燃料喷嘴为用于双腔燃烧室的二级燃料喷嘴。本发明还可提供一种燃烧室，其包括第一燃烧腔；与所述第一燃烧腔连通的至少一个一级燃料喷嘴；第二燃烧腔；与所述第二燃烧腔连通的二级燃料喷嘴，所述二级燃料喷嘴包括燃料注射器，其适用于将燃料注射到流过所述二级燃料喷嘴的气流中，内组转动叶片，以及外组转动叶片。所述内组转动叶片通过分隔壁与所述外组转动叶片分开。内组叶片在与外组叶片相反的方向上旋转；以及所述内组叶片具有与所述外组叶片相同的入射角。或者，所述内组叶片在与所述外组叶片相同的方向上旋转；所述内组叶片与所述外组叶片对齐；以及所述内组叶片具有与所述外组叶片不同的入射角。或者，所述内组叶片在与所述外组叶片相同的方向上旋转；所述内组叶片相对于所述外组叶片交错设置；以及所述内组叶片具有与所述外组叶片不同的入射角。本发明进一步提供一种方法，其包括引导气流通过燃料喷嘴；在所述燃料喷嘴内将燃料注射到所述气流中，以形成空气和燃料流；将所述空气和燃料流分成空气和燃料内流以及空气和燃料外流；通过第一组旋流叶片转动所述空气和燃料内流；以及通过第二组旋流叶片转动所述空气和燃料外流。所述方法进一步包括将所述内流和所述外流相互连通、并传送到燃烧室的腔中，从而在所述内流与所述外流之间形成剪切层，以降低所述燃烧室中的火焰不稳定性。所述剪切层可充当火焰锚固点。所述方法进一步包括将所述内流和所述外流相互连通、并传送到燃烧室的腔中，从而在所述内流与所述外流之间形成低速区，以降低所述燃烧室中的火 中，其中在所述燃料喷嘴周围的任意给定的周向位置，所述内流具有与所述外流不同的角速度或动量。所属领域的技术人员在查看以下附图和具体说明后，将明白或开始明白所揭示的燃料喷嘴的其他系统、装置、方法、特征和优点。所有此类额外系统、装置、方法、特征和优点意图包括在本说明书中，且意图受所附权利要求书保护。
参考以下附图，可更好地理解本发明。相同的参考标号始终指代附图中的相应部分，且附图中的部件无需按比例绘制。图I为燃气涡轮机的燃烧室的一部分的截面平面图。图2为用于燃料喷嘴的旋流器的一项实施例的透视图。图3为图2所示的旋流器的截面平面图。图4为用于燃料喷嘴的旋流器的一项实施例的透视图。图5为图4所示的旋流器的截面平面图。图6为用于燃料喷嘴的旋流器的一项实施例的透视图。图7为图6所示的旋流器的截面平面图。元件符号列表
参考标号部件参考标号部件
100燃烧室102火焰稳定喷嘴
104一级燃料喷嘴106S
108内部通道 0旋流器
112内旋流叶片Γ 4外旋流叶片
权利要求
1.一种燃料喷嘴(102)，其包括 旋流器(110)，其包括: 内毂， 以同心方式设置于所述内毂周围的中间分隔壁(116)， 以同心方式设置于所述中间分隔壁(116)周围的外防护罩， 多个内旋流叶片(112)，各内旋流叶片(1 12)在所述内毂与所述中间分隔壁(116)之间延伸， 多个外旋流叶片(114)，各外旋流叶片(114)在所述中间分隔壁(116)与所述外防护罩之间延伸，以及 位于所述旋流器(110)上游的燃料注射器(118)。
2.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其特征在于，所述内旋流叶片(112)在与所述外旋流叶片(114)相同的方向上旋转。
3.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其特征在于，所述内旋流叶片(112)在与所述外旋流叶片(114)相反的方向上旋转。
4.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其特征在于，所述内旋流叶片(112)与所述外旋流叶片(114)对齐。
5.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其特征在于，所述内旋流叶片(112)相对于所述外旋流叶片(114)交错设置。
6.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其特征在于，所述内旋流叶片(112)具有与所述外旋流叶片(114)相同的入射角。
7.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其中所述内旋流叶片(112)具有比所述外旋流叶片(114)更大的入射角。
8.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其中所述内旋流叶片(112)具有比所述外旋流叶片(114)更小的入射角。
9.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其中所述燃料注射器包括位于所述燃料喷嘴(102)的主体(106)内的燃料喷桩(118)。
10.根据权利要求I所述的燃料喷嘴(102)，其中所述燃料喷嘴(102)为用于双腔燃烧室(100)的二级燃料喷嘴。
全文摘要
本发明涉及一种具有旋流叶片的燃料喷嘴，其包括旋流器以及位于所述旋流器上游的燃料注射器。所述旋流器包括内毂、中间分隔壁、外防护罩、若干内旋流叶片以及若干外旋流叶片。所述中间分隔壁以同心方式设置于所述内毂周围。所述外防护罩以同心方式设置于所述中间分隔壁周围。各内旋流叶片在所述内毂与所述中间分隔壁之间延伸，且各外旋流叶片在所述中间分隔壁与所述外防护罩之间延伸。
文档编号F23R3/38GK102818290SQ20121019037
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月8日 优先权日2011年6月10日
发明者B.W.罗米格 申请人:通用电气公司