气冷旋流式喷嘴头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103256632A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103256632103256632A(43)申请公布日2013.08.21(21)申请号201310119466.9(51)Int.Cl.(22)申请日2008.05.23F23R3/38(2006.01)(30)优先权数据12/034,0642008.02.20US(62)分案原申请数据200810107872.22008.05.23(71)申请人富来科斯能能源系统公司地址美国加利福利亚州欧文市欧文中心大道9601号200室(72)发明人黄益民肖恩·沙利文布莱恩·菲思达亚历山大·哈普勒·柯兰(74)专利代理机构深圳中一专利商标事务所44237代理人张全文权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图12页附图12页(54)发明名称气冷旋流式喷嘴头(57)摘要本发明是气冷旋流式喷嘴头。公开了一种用于气体涡轮引擎的燃烧室，其在气体涡轮操作中，燃烧效率高且氮氧化物排放量低。该燃烧室呈筒状构造，其燃烧预混有气体的燃料并传送热气体至涡轮。燃料通过旋流式喷嘴而与气体预混并以绕中轴线的高旋流度的旋流运动运送至燃烧室。此旋流式的反应混合物通过扩展的流体路径向下游传送。该混合物反应并沿中轴线形成向上游的中部循环流。冷却组件位于旋流式喷嘴上的与该中轴线共线的位置，其中沿着该中轴线温度较低的气体被传送至预燃烧腔内的循环流与旋流式喷嘴表面之间。CN103256632ACN103256ACN103256632A权利要求书1/2页1.一种旋流式喷嘴，与燃烧燃料和气体混合物的燃烧室一起使用，所述旋流式喷嘴包括：本体，具有外侧和内侧；多个流体导引部，位于所述旋流式喷嘴本体的内侧上，相邻的流体导引部之间形成流体路径以引导气体绕所述本体的中轴线进行旋流运动；第一环形腔，形成在所述本体内，所述第一环形腔与位于所述流体路径的第一端的导引管流体相通；第二环形腔，形成在所述本体内，所述第二环形腔与位于所述流体路径的第二端的孔隙流体相通；通道，位于所述本体的中轴线上，从所述外侧向所述内侧延伸；以及冷却组件，收容在所述通道内，所述冷却组件与所述本体的内侧近似平齐，其中所述冷却组件构造成用以从所述旋流式喷嘴外部抽入冷却气体以及将气体导入燃烧腔，其中流过所述冷却组件的所述冷却气体独立于流过所述旋流式喷嘴的所述气体。2.如权利要求1所述的旋流式喷嘴，其中所述冷却组件包括覆盖所述通道的穿孔罩以及位于所述通道内并在气体入口下游的分配环，所述分配环包括用于从所述气体入口接收气体的多个孔隙。3.如权利要求2所述的旋流式喷嘴，其中所述孔隙朝外偏斜一定的角度以将气体均匀的导引至所述穿孔罩。4.如权利要求2所述的旋流式喷嘴，还包括用于耦合所述穿孔罩至所述分配环的套管，其中所述本体邻近所述通道的一部分被夹持在所述穿孔罩和所述分配环之间，使得所述穿孔罩被允许相对于所述本体膨胀和收缩。5.如权利要求2所述的旋流式喷嘴，其中所述穿孔罩在所述分配环的下游覆盖所述通道的内开口，使得所述穿孔罩被允许相对于所述本体膨胀和收缩。6.如权利要求1所述的旋流式喷嘴，其中所述冷却组件包括：安装件，固定安装至所述旋流式喷嘴的通道处；以及穿孔罩，耦合至所述安装件，所述穿孔罩在所述本体的内侧覆盖所述通道。7.如权利要求6所述的旋流式喷嘴，其中所述穿孔罩包括用于耦合至分配环的套管，所述分配环位于所述通道内并在气体入口下游，所述分配环包括用于从所述气体入口接收气体的多个孔隙。8.如权利要求6所述的旋流式喷嘴，其中所述穿孔罩包括多个喷嘴形状的孔隙。9.如权利要求1所述的旋流式喷嘴，其中所述冷却组件由第一材料形成，所述本体由不同于所述第一材料的第二材料形成。10.如权利要求9所述的旋流式喷嘴，其中所述第一材料具有第一热膨胀系数，所述第二材料具有不同于所述第一热膨胀系数的第二热膨胀系数。11.如权利要求1所述的旋流式喷嘴，其中所述通道具有向所述本体内侧扩展的斜面。12.一种燃烧气体涡轮引擎内的燃料和气体的方法，包括：在邻近燃烧室的前端部的旋流式喷嘴表面的位置预混燃料和气体以形成相对均匀的混合物；将所述燃料/气体混合物以绕所述预燃烧腔的中轴线的旋流运动的方式注入所述燃2CN103256632A权利要求书2/2页烧室的预燃烧腔缸体，从而产生具有旋流和轴向流运动的涡流，所述涡流具有位于所述中轴线上的低压区；将所述涡流沿轴向向下游的方向传送至燃烧腔缸体，所述燃烧腔缸体的流道面积大于所述预燃烧腔的流道面积；扩展所述涡流使之进入所述燃烧腔，其中所述燃料和气体发生化学反应以形成热的燃烧产物；作为所述扩展的结果，在所述中轴线上形成循环流，其中所述热的产物被向上游拉回至所述预燃烧腔；向下游方向传送气体使所述气体通过