專利名稱：用于點燃燃燒器的裝置和方法
技術領域：
本發明大體上涉及一種點燃燃燒器的裝置和方法。在各特定實施例中，所述裝置可能包括噴嘴或燃燒器，所述燃燒器具有與噴嘴的軸向中心線對齊的點火器。
背景技術：
燃氣渦輪機、飛機發動機和許多其他基于燃燒的系統包括一個或多個燃燒器，所述燃燒器將工作流體(如空氣)與燃料混合，然后點燃燃料空氣混合物，從而產生高溫高壓的燃燒氣體。圖1顯示燃燒器10的簡化截面圖，所述燃燒器10可能包括在(例如)燃氣渦輪機中。在顛倒方向并通過一個或多個噴嘴18流入燃燒室20之前，工作流體12可能會在導流套筒14和內襯16之間流動。噴嘴18會將燃料和工作流體12混合，然后點燃系統 22點燃燃燒室20中的燃料空氣混合物。例如，點燃系統22可能包括火花塞或激光器，其將火花或光束發射到燃燒室20 中。或者(此外)，點燃系統22可能包括交叉管M，其將火焰(例如從相鄰的燃燒器)提供給燃燒室20。無論是哪種情況，點燃系統22通常會沿燃燒室20的一側定位，這樣點燃系統22可大約在燃料空氣混合物進入燃燒室20的同時將火花、光束或火焰發射到燃燒室20 中，從而提高點燃系統22的可靠性。點燃系統22沿著燃燒室20的一側定位有多個缺點。例如，圖1所示的點燃系統 22各自都要穿過燃燒器10的內襯16，從而可能在穿透處或其周圍造成泄漏和/或湍流。 此外，點燃系統22沿著燃燒器10的一側定位必然會干擾工作流體12在內襯16和導流套管14之間流動，從而增加工作流體12在燃燒器10上產生的壓差，因而降低燃氣渦輪機的整體效率。上述兩個缺點，以及與側面安裝的點燃系統22相關的其他缺點會減少可用來與噴嘴18中的燃料進行混合的工作流體的量和/或流速。可用于與燃料進行預混合的工作流體量對最高火焰溫度和NOx的排放量有直接影響。最近，人們嘗試將點燃系統并入燃燒器10的后端(breech end)，以減少或消除對工作流體12的流動產生的任何干擾。然而，位于燃燒器后端的噴嘴18的大小和數目必然會限制點燃系統可利用的表面面積。因此，一種可減少或消除穿透燃燒器10的一側和/或干擾工作流體12的用于點燃燃燒器10的改良系統和方法將很實用。
發明內容
以下說明將闡明本發明的各方面內容和優點，或者，這些方面和優點在說明中可能是顯而易見的，或者通過實踐本發明能夠推導出。本發明的一個實施例涉及一種噴嘴，其包括設有軸向中心線的中心體；防護罩按圓周方向環繞中心體的至少一部分，從而在中心體和防護罩之間構成環形通道；填料空間， 位于所述中心體內且實質上平行于與所述軸向中心線；及點火器，也位于所述中心體內且通常與所述填料空間相鄰。所述環形通道實質上平行于所述中心體。所述填料空間向穿過所述中心體的液體燃料提供流體連通，并向穿過所述中心體的稀釋劑提供流體連通。所述點火器包括火花塞、 激光器或焰源中的至少一種，并實質上平行于軸向中心線發射光束、火花或火焰中的至少一種。所述點火器置于所述填料空間的徑向向外方向。所述噴嘴進一步包括位于所述防護罩與所述中心體之間的所述環形通道中的多片葉片。本發明的另一實施例涉及一種燃燒器，所述燃燒器包括端蓋和徑向置于端蓋中的多個噴嘴；多個噴嘴中的每個都包括設有軸向中心線的中心體；防護罩按圓周方向環繞中心體的至少一部分，從而在中心體和防護罩之間構成環形通道；填料空間，位于中心體內且實質上平行于軸向中心線；及點火器，位于多個噴嘴中的至少一個的中心體內。所述填料空間向穿過所述中心體的液體燃料提供流體連通，并向穿過所述中心體的稀釋劑提供流體連通。所述點火器包括火花塞、激光器或焰源中的至少一種，并實質上平行于軸向中心線發射光束、火花或火焰中的至少一種。所述點火器設于所述填料空間的徑向向外方向。所述燃燒室進一步包括多片位于所述防護罩與所述中心體之間的所述環形通道中的葉片。本發明的各實施例還包括一種用于點燃燃燒器的方法。所述方法包括使燃料流經在噴嘴中軸向對齊的中心體；使工作流體流經環形通道，其中所述環形通道實質上平行于中心體，且沿中心體的方向徑向向外；以及從位于中心體內部的點火器中發射光束、火花或火焰中的至少一種。所述方法進一步包括使液體燃料流經所述中心體，并且實質上平行于所述噴嘴的軸向中心線發射光束、火花或火焰中的至少一種；及進一步包括沿燃料流經所述中心體的徑向向外的方向發射光束、火花或火焰中的至少一種。所屬領域的一般技術人員可通過查看說明書的內容來更好地了解此類實施例的特征和方面，以及其他內容。
本說明書的其余部分參考附圖，針對所屬領域一般技術人員，完整且可實現地詳細披露了本發明，包括其最佳模式，其中圖1為示例性燃燒器的簡化側視截面示意圖；圖2為根據本發明的一個實施例的噴嘴的透視圖；圖3為圖2所示噴嘴的一部分的放大透視圖；圖4為根據本發明的一個實施例的燃燒器的簡化側視截面示意圖；圖5為根據圖4所示的本發明的一個實施例的燃燒器的簡化軸向截面示意圖；以及圖6為根據圖4所示的本發明的一個替代性實施例的燃燒器的簡化軸向截面示意圖。
元件符號列表
權利要求
1.一種噴嘴(30)，其包括一個中心體(32)，其中所述中心體(32)設有軸向中心線(38)；一個防護罩(34)，其按圓周方向環繞所述中心體(32)的至少一部分，從而在所述中心體(32)與所述防護罩(34)之間形成一個環形通道GO)；一個填料空間04、46)，其位于所述中心體(32)內且實質上平行于所述軸向中心線 (38)；以及一個點火器(52)，其位于所述中心體(3 內且通常與所述填料空間(44、46)相鄰。
2.根據權利要求1所述的噴嘴(30)，其特征在于，所述環形通道00)實質上平行于所述中心體(32)。
3.根據之前任意一項權利要求所述的噴嘴(30)，其特征在于，所述填料空間04)向穿過所述中心體(3 的液體燃料提供流體連通。
4.根據之前任意一項權利要求所述的噴嘴(30)，其特征在于，所述填料空間06)向穿過所述中心體(3 的稀釋劑提供流體連通。
5.根據之前任意一項權利要求所述的噴嘴(30)，其特征在于，所述點火器(5 包括火花塞、激光器(56)或焰源中的至少一種。
6.根據之前任意一項權利要求所述的噴嘴(30)，其特征在于，所述點火器(52)實質上平行于所述軸向中心線(38)發射光束、火花或火焰中的至少一種。
7.根據之前任意一項權利要求所述的噴嘴(30)，其特征在于，所述點火器(52)設于所述填料空間(44、46)的徑向向外位置。
8.根據之前任意一項權利要求所述的噴嘴(30)，其特征在于，進一步包括多片位于所述防護罩(34)與所述中心體(32)之間的所述環形通道GO)中的葉片(36)。
9.一種用于點燃燃燒器(10)的方法，其包括使燃料流經在噴嘴(30)中軸向對齊的中心體(32)；使工作流體流經環形通道(40)，其中所述環形通道00)實質上平行于所述中心體 (32)，且沿所述中心體(32)的方向徑向向外；以及從位于所述中心體(3 內的點火器(5 中發射光束、火花或火焰中的至少一種。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，進一步包括使液體燃料流經所述中心體 (32)。
11.根據權利要求9至10中任意一項所述的方法，其特征在于，進一步包括實質上平行于所述噴嘴(30)的軸向中心線(38)的方向發射光束、火花或火焰中的至少一種。
12.根據權利要求9至11中任意一項所述的方法，其特征在于，進一步包括沿燃料流經所述中心體(3 的方向徑向向外發射光束、火花或火焰中的至少一種。
全文摘要
本發明涉及一種用于點燃燃燒器的裝置和方法，其中噴嘴包括設有軸向中心線的中心體。防護罩按圓周方向環繞中心體的至少一部分，從而在中心體和防護罩之間構成環形通道。填料空間位于所述中心體內且實質上平行于與所述軸向中心線，點火器也位于所述中心體內且通常與所述填料空間相鄰。一種用于點燃燃燒器的方法，其包括使燃料流經在噴嘴中軸向對齊的中心體，以及使工作流體流經環形通道，其中所述環形通道實質上平行于所述中心體，且沿所述中心體的方向徑向向外。所述方法進一步包括從位于中心體內部的點火器中發射光束、火花或火焰中的至少一種。
文檔編號F23R3/00GK102563697SQ20111037008
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月11日 優先權日2010年11月11日
發明者A·W·克魯爾, G·D·邁爾斯, J·H·維斯特莫爾蘭德三世 申請人:通用電氣公司