[发明专利]具有柔性支承结构的燃料喷嘴

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求享有2013年12月23日提交的当前未决的美国临时专利申请61/920,018的权益。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机燃料喷嘴，并且更具体地涉及用于支承涡轮发动机燃料喷嘴内的各种结构的设备。

背景技术

飞行器燃气涡轮发动机包括燃烧器，其中燃烧焚烧来将热输入到发动机循环中。典型的燃烧器结合一个或更多个燃料喷射器，其功能在于将液体燃料引入空气流中，使得燃料可雾化和焚烧。

已经开发出了分级燃烧系统来限制污染、提高效率、降低成本、提高发动机输出和改善可操作性。在分级燃烧系统中，燃烧器的喷嘴可操作成经由两个或更多个分立的级来有选择地喷射燃料，各个级均由燃料喷嘴内的独立燃料流动通路限定。例如，燃料喷嘴可包括连续地操作的引导级，以及仅在较高发动机功率水平下操作的主级。燃料流速也可在各个级内变化。

典型的燃料喷嘴为复杂的组件，其包括安装到连接至燃气涡轮发动机的静止部分上的柄上的喷嘴末梢。喷嘴末梢通常包括许多内部支承的构件，限定了用于空气和燃料流动的错综的小截面通路。燃料喷嘴的部分暴露于高温空气流和径向加热，而其它部分与加热隔离且暴露于相对冷的液体燃料流。大体上，热部分和冷部分应当隔离，以避免承载燃料的通路中的热应力和热引起的碳沉积物(即，"结焦")。

此外，整个燃料喷嘴经历各种频率下的显著的振动。燃料喷嘴的内部支承结构必须足够硬，以避免疲劳故障和非期望的谐振行为，而且还具有一定的顺应性，以便避免负载从一个构件转移至燃料喷嘴内的另一个。

因此，将期望的是具有带内部结构的燃料喷嘴，内部结构机械地且热力地隔离。

发明内容

该需要通过本发明解决，本发明提供了结合一个或更多个柔性支承结构来向燃料喷嘴的其它元件提供结构支承的分级燃料喷嘴。

根据本发明的一个方面，一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴设备包括：具有与燃料供应连接件连通的排放口的燃料排放元件；静止支承结构；以及使支承结构和燃料排放元件互连的悬臂柔性支承结构，柔性支承结构具有连接到静止支承结构上的第一端，以及连接到燃料排放元件上的第二端。

根据本发明的另一个方面，燃料排放元件、静止支承结构和柔性支承结构全部形成单个整体构造的一部分。

根据本发明的另一个方面，一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷嘴设备包括：沿中心线轴线同轴地设置且在其第一端处具有燃料排放口的环形内壁；包绕内壁的环形外壁；使内壁和外壁互连，与中心线轴线成锐角延伸，在前接合处连结外壁，在后接合处连结内壁，具有平滑弯曲的弓形形状。

根据本发明的另一个方面，支承臂为单个完全环形的结构。

根据本发明的另一个方面，内壁具有设置在其中的计量塞，计量塞包括至少一个喷雾孔(spray hole)，其与燃料排放口连通，沿中心线轴线同轴地设置且具有其中的周向燃料流道，且包括与燃料流道连通的燃料口的径向阵列，使环支承件和喷射环互连，包括从主环支承件沿径向向外且向后延伸的前部、从前部的外端沿轴向向后且沿径向向内延伸，通过支承臂从主环支承件悬伸。

根据本发明的另一个方面，支承臂为单个完全环形的结构。

根据本发明的另一个方面，支承臂的前端在前接合处连结环支承件，在后接合处连结喷射环，具有平滑弯曲的弓形形状。

根据本发明的另一个方面，支承臂在后接合处具有最大厚度，与喷射环连通，包括：大体上沿径向方向延伸的第一部分；弓形且包绕环支承件的第二部分；为轴向且连接到喷射环上；包绕喷射环，具有大体上圆柱形的外表面，在前端与后端之间延伸，穿过外表面，设置在外体内来限定副流动通路，与喷雾井中的一个对准，设置在外体内，包括设置在内体内的最小直径的喉部，设置在文氏管内的环形分流器，在文氏管与分流器之间延伸，设置在分流器内，在分流器与引导燃料喷射器之间延伸，可操作成在变化流速下供应液体燃料流；联接在燃料系统与引导燃料喷射器之间的引导燃料导管，联接在燃料系统与喷射环(24)之间。

附图说明

本发明可连同附图参照以下描述来最佳地理解，在附图中：

图1为根据本发明的方面构成的燃气涡轮发动机燃料喷嘴的示意性截面视图；

图2为图1中所示的燃料喷嘴的一部分的放大视图，示出了其引导件；

图3为图1中所示的燃料喷嘴的一部分的放大视图，示出了其主喷射环；