[发明专利]用于增强喷嘴中的流动的系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于增强喷嘴中的流动的系统和方法。特别地，本发明的实施例可以提供一种用于减少或防止火焰稳定(flame holding)发生在喷嘴中的特定位置的系统和方法。

背景技术

在本领域中，已知燃烧器用于点燃燃料与空气而产生具有高温和高压的燃烧气体。例如，燃气涡轮系统、飞行器发动机以及众多其它的基于燃烧的系统，包括将诸如空气的工作流体与燃料混合并点燃该混合物而产生高温高压的燃烧气体的一个或更多的燃烧器。各个燃烧器通常包括在燃烧之前混合工作流体与燃料的一个或更多喷嘴。

众所周知，基于燃烧的系统的热力学效率通常随着运转温度即燃烧气体温度增加而增加。然而，如果燃料和空气在燃烧之前未均匀地混合，那么局部化的热点可能形成于燃烧器中。局部化的热点增加了燃烧器中的火焰闪回(flash back)至喷嘴中且/或附于喷嘴内的可能性，这可能损坏喷嘴。虽然火焰闪回和火焰稳定可能伴随着任何燃料而发生，但是它们更加容易伴随着具有更高的燃烧速率和更宽的可燃范围的诸如氢的高活性燃料而发生。

存在着多种技术，以允许更高的运转温度并减小闪回和火焰稳定。这些技术中的很多试图减少局部化的热点且/或减少低流动区域，以减少或防止闪回或火焰稳定的发生。例如，喷嘴设计的不断改进，导致了燃料和空气在燃烧之前更加均匀地混合，以减少或防止局部化的热点形成于燃烧器中。作为备选，或另外，喷嘴已经设计成确保通过喷嘴的燃料和/或空气的最小流动速率，以防止燃烧器火焰闪回至喷嘴中。喷嘴设计的不断改进以及减少低流动区域和流分离区域的方法将是有用的。

发明内容

本发明的方面和优点在下面的描述中被阐述，或者通过该描述而可能是明显的，或者可以是通过本发明的实践来学习的。

本发明的一个实施例是一种喷嘴，该喷嘴包括护罩和限定轴向中心线的中心体，该护罩周向地围绕中心体的至少一部分而在中心体和护罩之间限定环形通道。该喷嘴还包括位于中心体和护罩之间的多个叶片，其中，多个叶片之中的各个叶片包括与护罩分离的径向朝外部。

本发明的另一实施例是一种喷嘴，该喷嘴包括护罩和限定轴向中心线的中心体，该护罩周向地围绕中心体的至少一部分而在中心体和护罩之间限定环形通道。该喷嘴还包括位于中心体和护罩之间的多个叶片，其中，多个叶片之中的各个叶片包括压力侧和真空侧。护罩中的多个端口靠近多个叶片之中的各个叶片的真空侧。

本发明还包括一种用于增强穿过喷嘴的流动的方法。该方法包括使燃料流动穿过中心体并使流体流流动穿过位于中心体和围绕该中心体的至少一部分的护罩之间的叶片。该方法还包括使流体流在叶片的径向朝外部和护罩之间流动，其中，叶片的径向朝外部与护罩分离。

通过回顾说明书，本领域的普通技术人员将更好地领悟这种实施例的特征和方面以及其它。

附图说明

本发明的完整且可行的公开，包括对于本领域技术人员而言的其最佳模式，更加特定地在说明书的剩余部分进行了阐述，包括参照附图，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的喷嘴的简化透视图；

图2是根据本发明的第二实施例的叶片的放大透视图；

图3是根据本发明的备选实施例的叶片的侧视截面图；

图4是根据本发明的第三实施例的叶片的放大透视图；以及

图5是本发明的备选实施例的喷嘴的放大透视图。

构件列表

10    喷嘴

12    中心体

14    护罩

16    叶片

18    轴向中心线

20    环形通道

22    叶片的前缘

24    叶片的后缘

26    叶片的压力侧

28    叶片的真空侧

30    工作流体

32    室

34    燃料

36    燃料端口

38    弯曲表面

40    径向朝外部

42    径向朝外部中的开口

44    护罩中的通道

46    流体流

48    护罩中的端口

具体实施方式