[发明专利]用于降低的排放的回流环形燃烧器

说明书

技术领域

本发明大体上涉及燃气涡轮发动机，尤其地涉及用于提供减少的排放的燃气涡轮发动机的富燃-骤冷-贫燃(rich burn, quick quench, lean burn;RQL)的回流环形燃烧器。

背景技术

燃气涡轮发动机可用于给飞行器或各种其他类型的交通工具和系统提供动力。这样的发动机通常包括：压缩机，其接收并压缩诸如空气的进入气体；燃烧器，在该燃烧器中，压缩气体与燃料混合并燃烧以产生高压-高速的废气；和一个或多个涡轮机，其从离开燃烧器的废气提取能量。

存在对减少在燃烧过程期间形成的气态污染物的排放、尤其是氮的氧化物(NOx)的越来越强的愿望。减少NOx排放的一种方法是富燃-骤冷-贫燃(RQL)的燃烧概念的实现。构造用于RQL燃烧的燃烧器包括三个串联布置的燃烧区：在燃烧器的前端处的富燃区；富燃区下游的冷激区；和冷激区下游的贫燃区。通过精确地控制这些区域中的每个区域中的空气与燃料之间的化学计量比，能使NOx排放减到最少。除减少排放之外，燃烧器设计者还试图管理燃烧过程的温度特性，这在RQL燃烧室中尤其困难。高温可引起热应力及其他问题。尽管增强的冷却流可改善冷却，但这样的附加的空气流可与RQL燃烧过程的化学计量比干涉。

因此，合乎需要的是，在具有改善的NOx排放和温度特性的燃气涡轮发动机中提供改善的RQL燃烧器。此外，结合本发明的附图及该背景技术，本发明的其他合乎需要的特征和特性将从本发明随后的详细说明和所附权利要求变得明显。

发明内容

根据示例性实施例，提供一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器。燃烧器包括：内衬套；外衬套，其包围内衬套；和燃烧室拱顶，其具有联接至内衬套的第一边缘和联接至外衬套的第二边缘。燃烧器拱顶与内衬套和外衬套形成燃烧室。燃烧室通过内衬套与外衬套接收空气流，并且燃烧器拱顶被构造成使空气流在燃烧器拱顶处分叉成被引导至内衬套的第一流和被引导至外衬套的第二流。

根据另一示例性实施例，提供一种用于具有发动机中心线的燃气涡轮发动机的燃烧器。燃烧器包括：内衬套；外衬套，其包围内衬套；和燃烧器拱顶，其具有联接至内衬套的第一边缘和联接至外衬套的第二边缘。燃烧器拱顶与内衬套和外衬套形成燃烧室，并且燃烧室限定富燃区、冷激区和贫燃区，以支撑直到内衬套和外衬套的空气流的燃烧。燃烧器还包括：内衬套中的第一排进气孔，其被构造成允许第一组冷激射流进入冷激区；外衬套中的第二排进气孔，其被构造成允许第二组冷激射流进入冷激区，第一排进气孔相对于第二排进气孔周向地偏移；内衬套中的第三排进气孔，其被构造成允许第一组稀释射流进入稀释区；和外衬套中的第四排进气孔，其被构造成允许第二组稀释射流进入稀释区。燃料喷射器联接至外衬套，并被构造成相对于发动机中心线沿切向方向将燃料流喷射到燃烧室中。

附图说明

以下将结合下列附图描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且

图1是根据示例性实施例的燃气涡轮发动机的剖视图；

图2是图1的发动机的燃烧器的更详细的剖视图；

图3是根据示例性实施例的图2的燃烧器的燃烧器拱顶的局部等轴测图；

图4是通过线4-4的图2的燃烧器的局部剖视图；

图5是根据第一示例性实施例的通过线5-5的图2的燃烧器的局部剖视图；

图6是根据替代的示例性实施例的通过线5-5的图2的燃烧器的局部剖视图；

图7是图2的燃烧器的外衬套的内表面的局部平面图；

图8是图2的燃烧器的内衬套的内表面的局部平面图；以及

图9是通过线9-9的图2的燃烧器的局部剖视图。

具体实施方式

以下的详细说明本质上仅是示例性的，并且不意图于限制本发明或本发明的应用和使用。此外，无意受在前述背景技术或以下的详细说明中介绍的任何理论限制。

概括地，在此讨论的示例性实施例给燃气涡轮发动机提供具有改善的NOx排放和温度特性的富燃-骤冷-贫燃(RQL)的燃烧器。尤其地，在一个示例性实施例中，燃烧器包括燃烧器拱顶，该燃烧器拱顶构造为使燃烧气体分叉成朝内衬套的第一燃烧流和朝外衬套的第二燃烧流。燃烧器还可包括：燃料喷射器，其将大致切向的燃料流喷射到燃烧室中；冷激进气孔，其允许一组交错的穿透力强的冷激射流进入；和一排稀释进气孔，其允许一组稀释射流进入。在此讨论的实施例可在包括航天、汽车和发电的许多工业和应用方面得到有益的应用。