[发明专利]用于燃烧器的气动挂架燃料喷射器系统

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及燃料喷射系统，且更具体而言，涉及用于燃烧器，例如再热燃烧器的气动挂架燃料喷射器系统(aerodynamic pylon fuel injection system)。 

背景技术

燃气涡轮系统包括至少一个压缩机，位于至少一个压缩机下游和第一涡轮上游的第一燃烧腔室，以及位于第一涡轮下游和第二涡轮上游的第二燃烧腔室(也可被称作“再热燃烧器”)。压缩空气与燃料的混合物在第一燃烧腔室中点燃以生成工作气体。工作气体通过过渡部段流动到第一涡轮。第一涡轮具有朝向下游侧增加的截面积。第一涡轮包括多个固定叶片和旋转桨叶。旋转桨叶配接到轴杆。随着工作气体通过第一涡轮膨胀，工作气体造成桨叶和因此轴杆旋转。 

第一涡轮的功率输出与第一涡轮中工作气体的温度成比例。即，工作气体的温度越高，涡轮组件的功率输出就越大。为了确保工作气体将能量转移至第二涡轮内的旋转桨叶，在气体进入第二涡轮时，工作气体必须在高工作温度。但是，随着工作气体从第一涡轮流到第二涡轮，工作气体的温度降低。因此，由第二涡轮生成的功率输出逊于最佳情况。如果升高第二涡轮内工作气体的温度，可增加自第二涡轮的功率输出量。工作气体还在第二燃烧腔室中燃烧以升高第二涡轮中工作气体的温度。 

在常规系统中，燃气涡轮发动机使用第二燃烧器，其中使用多个轴向定向的圆柱形喷射器以喷射气态燃料与空气。常规喷射系统具有有限数量的燃料喷射位置或喷嘴，其形成燃料在燃烧腔室中不均匀的分配。因此，可能会发生由于燃料的非均匀混合与非均匀放热所致的 相关问题，例如燃烧动态(combustion dynamics)。常规喷射系统也在燃烧腔室内生成显著压降。 

存在对用于燃烧器，特别是再热燃烧器的改进的燃料喷射系统的需要。 

发明内容

根据本发明的示范性实施例，燃烧器系统包括挂架燃料喷射系统，其配接到燃烧腔室且配置成向燃烧腔室喷射燃料。挂架燃料喷射系统包括多个径向元件，每个径向元件具有多个第一科恩达型(Coanda type)燃料喷射槽。向每个径向元件提供多个横向元件。每个横向元件包括多个第二科恩达型燃料喷射槽。 

根据本发明的另一示范性实施例，燃气涡轮系统包括第一燃烧器，第一燃烧器配接到至少一个压缩机且配置成接收来自压缩机的压缩空气以及燃料，且燃烧空气与燃料的混合物以生成第一燃烧气体。第一涡轮配接到第一燃烧器且配置成使第一燃烧气体膨胀。第二燃烧器配接到第一涡轮。挂架燃料喷射系统配置成将燃料喷射到第二燃烧器内。 

附图说明

当参看附图来阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它特点、方面和优点将会变得更加显而易见，在所有附图中类似的附图标记表示类似的部件。 

图1是根据本发明的示范性实施例的燃气涡轮系统的图解表示，其具有提供给再热燃烧器的挂架燃料喷射系统； 

图2是根据本发明的示范性实施例的挂架燃料喷射系统的图解表示；

图3是根据本发明的示范性实施例的挂架燃料喷射系统的一部分的图解表示； 

图4是根据本发明的示范性实施例的挂架燃料喷射系统的一部分 的图解表示； 

图5是根据本发明的示范性实施例的挂架燃料喷射系统的一部分的图解表示； 

图6是根据本发明的示范性实施例基于科恩达效应形成与科恩达型燃料喷射槽中的轮廓相邻的燃料层的图解说明。 

具体实施方式

根据在本文中下文所讨论的实施例，公开了一种燃烧器系统。示范性燃烧器系统包括挂架燃料喷射系统，其配接至燃烧腔室且配置成向燃烧腔室喷射燃料。挂架燃料喷射系统包括多个径向元件，每个径向元件具有多个第一科恩达型燃料喷射槽。向每个径向元件提供多个横向元件。每个横向元件包括多个第二科恩达型燃料喷射槽。根据本发明的另一示范性实施例，公开了具有示范性挂架燃料喷射系统的燃气涡轮系统。挂架喷射系统具有更大量的燃料喷射位置，其形成在燃料腔室中燃料的均匀分配。减轻了燃烧腔室内的相关问题，例如燃烧动态、燃料的非均匀混合和压降。