用于燃气涡轮的燃料喷嘴、包括燃料喷嘴的燃烧器以及燃气涡轮的制作方法

本文公开的主题整体上涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本公开涉及用于燃气涡轮发动机燃烧器的预混合燃料喷嘴，以及包括所述预混合燃料的燃气涡轮发动机燃烧器。

背景技术：

1、用于飞行器应用和工业应用两者的燃气涡轮发动机包括至少一个燃烧器，在该燃烧器中，气态或液态形式的燃料与压缩空气流混合并燃烧，以产生热的加压燃烧气体流。燃烧气体在包括一个或多个涡轮级的涡轮中膨胀，以产生机械动力。由涡轮产生的机械动力的一部分用于驱动燃气涡轮发动机的压缩机，以及支持将燃烧空气连续供应到燃烧器。剩余的可用动力用于驱动负载(诸如发电机或压缩机)，或者产生用于飞行器推进的推力。

2、燃烧器包括燃烧室和多个燃料喷嘴，该多个燃料喷嘴将液态或气态燃料供给到来自空气压缩机的压缩空气流中以获得燃烧空气和燃料的混合物。在启动时，混合物被点燃以燃烧燃料。通过向燃烧器连续供给压缩空气和燃料，燃烧过程被维持，以产生压缩的热燃烧气体的连续流从而使涡轮运行。

3、对燃烧器中火焰的控制是燃料喷嘴设计的关键方面之一。喷嘴设计的目的之一是减少有害排放物，诸如氮氧化物(nox)、一氧化碳(co)和未燃烧的烃类(cxhy)。另外的关注点是在燃烧器在更换之前能够承受的热循环方面的寿命要求，以及对热诱导变形的控制。

4、旨在解决上述问题的改进的燃料喷嘴设计将在本领域中受到欢迎。

技术实现思路

1、根据一个方面，本文公开了一种用于燃气涡轮的燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括杆和多个燃料喷射器。燃料喷嘴包括第一燃料供给通道，该第一燃料供给通道在杆内从定位在杆的近侧端部处的入口端延伸到第一燃料入口增压室。第一组燃料喷射器流体地联接到该第一燃料入口增压室并且以一定角度从杆突出。燃料喷嘴还包括第二燃料供给通道，该第二燃料供给通道在杆内从定位在杆的近侧端部处的入口端延伸到第二燃料入口增压室。第二组燃料喷射器流体地联接到该第二燃料入口增压室并且以一定角度从杆突出。

2、在本文所公开的实施方案中，每个燃料喷射器包括中心体，该中心体沿着纵向轴线从相应的燃料入口增压室延伸到中心体的远侧端部。外套筒围绕每个中心体并且沿着中心体的轴线延伸。环形预混合室形成在每个外套筒与相应中心体之间。至少一个空气入口端口延伸穿过每个外套筒，并且每个中心体中的至少一个燃料管道与相应的燃料入口增压室和相应的环形预混合室流体连通。

3、包括上述零件的燃料喷嘴优选地通过增材制造被制造为单个整体式体或块，这允许以有限的设计约束来制造各种部件和元件的复杂形状。

4、根据另一个方面，本文公开了一种包括如上所述的多个燃料喷嘴的燃烧器，以及一种包括上述燃烧器的燃气涡轮发动机。

5、其他特征和实施方案将在以下描述中参考所附附图更详细地进行描述，并且在所附权利要求中进行阐述。

技术特征：

1.一种用于燃气涡轮(1)的燃料喷嘴(17)，所述燃料喷嘴包括：

2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴，其中所述燃料喷嘴通过增材制造来制造。

3.根据权利要求1或2所述的燃料喷嘴，其中所述第一燃料入口增压室(25)和所述第二燃料入口增压室(27)在所述杆的延伸方向上相继地放置。

4.根据权利要求1、2或3所述的燃料喷嘴，其中每个外套筒从所述杆延伸到前壁，所述前壁包括适于面向燃烧室的内部的外表面。

5.根据权利要求4所述的燃料喷嘴，其中每个中心体延伸穿过所述前壁。

6.根据权利要求5所述的燃料喷嘴，其中每个中心体从所述前壁的所述外表面突出。

7.根据权利要求4、5或6所述的燃料喷嘴，其中所述前壁具有围绕所述前壁的外周边缘，所述外周边缘包括平行于所述杆延伸的两个直的平行边缘部分。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的燃料喷嘴，所述燃料喷嘴还包括第三通道，所述第三通道在所述杆内从所述杆的所述近侧端部处的入口端延伸。

9.根据权利要求8所述的燃料喷嘴，其中所述第三通道是第三燃料供给通道，并且其中所述第三通道具有流体地联接到先导增压室的出口端。

10.根据权利要求9所述的燃料喷嘴，其中所述先导增压室被容纳在所述前壁中。

11.根据权利要求10所述的燃料喷嘴，所述燃料喷嘴还包括至少一个燃料端口，所述至少一个燃料端口流体地联接到所述先导增压室并且在所述前壁的所述外表面上浮现。

12.根据权利要求9或10或11所述的燃料喷嘴，其中所述先导增压室在第一对燃料喷射器与第二对燃料喷射器之间沿着所述杆的正中面延伸；其中所述第一对燃料喷射器包括流体地联接到所述第一燃料入口增压室的所述第一组燃料喷射器中的一个燃料喷射器以及流体地联接到所述第二燃料入口增压室的所述第二组燃料喷射器中的一个燃料喷射器，并且其中所述第二对燃料喷射器包括流体地联接到所述第一燃料入口增压室的所述第一组燃料喷射器中的另一个燃料喷射器以及流体地联接到所述第二燃料入口增压室的所述第二组燃料喷射器中的另一个燃料喷射器。

13.根据权利要求8所述的燃料喷嘴，其中所述第三通道适于容纳与所述燃料喷嘴相关联的功能部件的布线。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的燃料喷嘴，其中所述第一燃料供给通道的所述入口端、所述第二燃料供给通道的所述入口端以及所述第三通道的所述入口端定位在三角形的顶点处；并且其中在所述入口端与所述出口端中间的位置中，所述第一燃料供给通道、所述第二燃料供给通道和所述第三通道在所述杆的正中面上基本上共面。

15.根据权利要求14所述的燃料喷嘴，其中在所述正中面上，所述第三通道被布置在所述第一燃料供给通道与所述第二燃料供给通道之间。

16.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴，其中所述杆包括外包封壁，所述外包封壁封闭所述第一燃料供给通道和所述第二燃料供给通道并且与所述第一燃料供给通道和所述第二燃料供给通道一体地形成。

17.根据权利要求8至15中任一项所述的燃料喷嘴，其中所述杆包括外包封壁，所述外包封壁封闭所述第一燃料供给通道、所述第二燃料供给通道和所述第三通道，并且与所述第一燃料供给通道、所述第二燃料供给通道和所述第三通道一体地形成。

18.根据权利要求6或17所述的燃料喷嘴，其中所述外包封壁、所述第一燃料供给通道和所述第二燃料供给通道被构造为整体式单块。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的燃料喷嘴，其中所述第一燃料供给通道和所述第二燃料供给通道沿着其纵向延伸部的至少一部分彼此机械地联接并且机械地联接到所述外包封壁。

20.根据权利要求19所述的燃料喷嘴，其中所述第一燃料供给通道和所述第二燃料供给通道中的一者至少部分地由所述外包封壁形成。

21.根据权利要求20所述的燃料喷嘴，其中所述第一燃料供给通道和所述第二燃料供给通道中的所述一者通过相应联接隔板机械地联接到所述第一燃料供给通道中的另一者，所述相应联接隔板沿着所述第一燃料供给通道和所述第二燃料供给通道的纵向延伸部的至少一部分延伸。

22.根据权利要求19、20或21所述的燃料喷嘴，当至少从属于权利要求8时，其中所述第三通道沿着所述第一燃料供给通道、所述第二燃料供给通道和所述外包封壁的所述纵向延伸部的至少一部分机械地联接到所述第一燃料供给通道、所述第二燃料供给通道和所述外包封壁。

23.根据权利要求22所述的燃料喷嘴，其中所述第一燃料供给通道和所述第二燃料供给通道中的所述一者通过相应联接隔板机械地联接到所述第一燃料供给通道中的另一者和所述第三通道，所述相应联接隔板沿着所述第一燃料供给通道、所述第二燃料供给通道和所述第三通道的纵向延伸部的至少一部分延伸。

24.根据权利要求16至23中任一项所述的燃料喷嘴，其中所述外包封壁包括至少一个加强肋，所述至少一个加强肋从所述外包封壁的外表面延伸；并且优选地为一对加强肋，所述一对加强肋从所述外包封壁的外表面延伸并且相对于所述杆的正中面对称地布置。

25.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴，其中所述燃料喷射器与所述杆成直角延伸。

26.一种燃气涡轮燃烧室，所述燃气涡轮燃烧室包括多个根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴，所述多个燃料喷嘴布置成使所述燃料喷射器面向所述燃烧室的内部。

27.根据权利要求26所述的燃烧室，其中所述燃烧室是环形燃烧室。

28.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括空气压缩机、涡轮轮以及根据权利要求26或27所述的燃烧室。

技术总结燃料喷嘴(17)包括杆(19)和第一燃料供给通道(61)，该第一燃料供给通道在杆(19)内从定位在杆(19)的近侧端部(19A)处的入口端(61A)延伸到第一燃料入口增压室(25)。燃料喷嘴还包括第一组燃料喷射器(21)，该第一组燃料喷射器流体地联接到第一燃料入口增压室(25)。燃料喷嘴(17)还包括第二燃料供给通道(63)，该第二燃料供给通道在杆(19)内从定位在杆(19)的近侧端部(19A)处的入口端(63A)延伸到第二燃料入口增压室(27)。第二组燃料喷射器(23)流体地联接到第二燃料入口增压室(27)。每个燃料喷射器(21,23)包括中心体(31,37)和外套筒(33,39)，该外套筒围绕中心体(31,37)并且沿着中心体(31,37)的轴线延伸。环形预混合室(35,41)设置在每个外套筒(33,39)与相应中心体(31,37)之间。技术研发人员：M·巴尔迪,M·马拉科,埃吉迪奥·璞琪,L·弗拉蒂尼受保护的技术使用者：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12