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用于燃气 涡轮 发动机中的 燃料喷射器组件的涡旋件

阅读：832发布：2020-05-08

专利汇可以提供用于燃气涡轮发动机中的燃料喷射器组件的涡旋件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器组件(136)的涡旋件(174)。该涡旋件(174)包括具有轴向端面(224)的圆柱体(220)和界定孔(240)的内表面(238)。通路(254)围绕孔(240)周向地横跨在圆柱体(220)内。此外，入口通道(258)从轴向端面(224)延伸到通路(254)并且被配置成便于燃料流到通路(254)。此外，在圆柱体(220)中形成出口(256)，以便于从通路(254)释放燃料。圆柱体(220)包括与该圆柱体(220)一体地形成的谐振器 (250、250a、250b、250c、250d、250e、250f)。谐振器(250、250a、250b、250c、250d、250e、250f)包括腔室(300、300a、300b、300c、300d、300e、300f)，以及将该腔室(300、300a、300b、300c、300d、300e、300f) 流体地联接到入口端口(258)的通道(302)。，下面是用于燃气涡轮发动机中的燃料喷射器组件的涡旋件专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器组件(136)的涡旋件(174)，所述涡旋件(174)包括：
圆柱体(220)，包括轴向端面(224)和界定孔(240)的内表面(238)、围绕所述孔(240)周向地横跨在所述圆柱体(220)内的通路(254)、从所述轴向端面(224)延伸到所述通路(254)并且被配置成便于燃料流动到所述通路(254)的入口通道(258)、形成在所述圆柱体(220)中的多个出口(256)以便于从所述通路(254)释放燃料，所述圆柱体(220)包括：
与所述圆柱体(220)一体地形成的谐振器(250、250a、250b、250c、250d、250e、250f)，所述谐振器(250、250a、250b、250c、250d、250e、250f)包括腔室(300、300a、300b、300c、300d、
300e、300f)，以及将所述腔室(300、300a、300b、300c、300d、300e、300f)流体地联接到所述入口通道(258)的通道(302)。
2.根据权利要求1所述的涡旋件(174)，进一步包括从所述圆柱体(220)的所述内表面(238)径向向内延伸到所述孔(240)中的多个叶片(262)，每个叶片(262)包括通过所述多个出口(256)中的一个或多个与所述通路(254)流体地联接的空腔(264)，其中每个叶片(262)包括用于从所述空腔(264)释放所述燃料的一个或多个开口(266)。
3.根据权利要求1所述的涡旋件(174)，其中所述谐振器(250d)是第一谐振器(250d)并且所述通道(302)是第一通道(302)，所述涡旋件(174)包括具有第二通道(302’)的第二谐振器(250d)，所述第二通道(302’)流体地联接到所述入口通道(258)，而与所述第一通道(302)联接到所述入口通道(258)无关。
4.根据权利要求1所述的涡旋件(174)，其中所述谐振器(250e)是第一谐振器(250e)并且所述腔室(300e)是第一腔室(300e)，所述涡旋件(174)包括具有第二腔室(300e’)的第二谐振器(250e’)，所述第一腔室(300e)经由第三通道(302e)流体地联接到所述第二腔室(300e’)。
5.根据权利要求1所述的涡旋件，其中所述谐振器(250f)包括从所述腔室(300f)向所述内表面(238)流体地延伸的辅助通道(302f)。
6.根据权利要求1所述的涡旋件，其中所述圆柱体(220)是通过添加制造而形成的。
7.一种用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器组件(136)，所述燃料喷射器组件(136)包括：
燃料管线(184)，被配置成便于向所述燃气涡轮发动机的燃烧室(138)供应燃料；以及具有圆柱体(220)的涡旋件(174)，所述圆柱体(220)包括轴向端面(224)和界定孔(240)的内表面(238)、围绕所述孔(240)周向地横跨在所述圆柱体(220)内的通路(254)、从所述轴向端面(224)延伸到所述通路(254)的入口通道(258)，所述入口通道(258)流体地联接到所述燃料管线(184)以便于所述燃料从所述燃料管线(184)流动到所述通路(254)，多个出口(256)形成在所述圆柱体(220)中以便于将所述燃料从所述通路(254)释放以便于将所述燃料输送到所述燃烧器(138)中，所述圆柱体(220)包括：
与所述圆柱体(220)一体地形成的谐振器(250、250a、250b、250c、250d、250e、250f)，所述谐振器(250、250a、250b、250c、250d、250e、250f)包括腔室(300、300a、300b、300c、300d、
300e、300f)，以及流体地联接所述腔室(300、300a、300b、300c、300d、300e、300f)的通道(302)。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射器组件(136)，其中所述燃料管线(184)是主燃料管线，所述燃料喷射器组件(136)包括引导燃料管线(186)以将加压燃料流喷射到所述燃烧室(138)中。
9.根据权利要求7所述的燃料喷射器组件(136)，其中所述涡旋件(174)包括从所述圆柱体(220)的所述内表面(238)径向向内延伸到所述孔(240)中的多个叶片(262)，每个叶片(262)包括通过所述多个出口(256)中的一个或多个与所述通路(254)流体地联接的空腔(264)，其中每个叶片(262)包括一个或多个开口(266)以从所述空腔(264)释放所述燃料。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射器组件(136)，其中所述多个叶片(262)中的每个叶片(262)从所述内表面(238)延伸到所述孔(240)中以界定端(276)，所述涡旋件(174)进一步包括由每个叶片(262)的所述端(276)支撑的中空圆柱形构件(210)。

说明书全文

用于燃气涡轮 发动机中的 燃料喷射器组件的涡旋件

技术领域

[0001] 本发明涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本发明涉及一种用于燃料喷射器组件的涡旋件，该燃料喷射器组件具有用于衰减燃气涡轮发动机中的振动的谐振器。

背景技术

[0002] 在燃气涡轮发动机的燃烧室中，在燃烧过程中可能产生压力或声振动(或振荡或压力波)。通常，这种振动的频率范围可以从大约20赫兹到几千赫兹，并且可以使燃烧室受到相对严重的机械负荷。这种负荷可能干扰燃气涡轮发动机的运行，并且可能决定性地降低燃烧室以及与燃烧室相关联的部件的寿命。

[0003] 与燃烧过程相关的声学振动(或振荡)可引起燃气涡轮发动机的各种零件或子系统中的振动。一个这样的零件和/或子系统可涉及例如燃气涡轮发动机的喷射器的燃料侧或燃料管线，并且这样的零件或子系统中的振动可导致燃烧室的燃料供应不稳定。为了抑制或削弱这些零件或子系统中的振动，可能需要将衰减元件适当地定位在燃气涡轮发动机中。然而，燃气涡轮发动机设计的复杂性使得适当地并入这样的元件变得困难。

[0004] 美国专利号9,383,097涉及一种分级燃料喷射器，其尤其包括用于将燃料输送到主燃料雾化器的主燃料回路和用于将燃料输送到位于主燃料雾化器径向内侧的引导燃料雾化器的引导燃料回路。该主燃料雾化器包括径向外部的预分配器和径向内部的燃料旋流器。使用添加制造形成预分配器。

发明内容

[0005] 在一个方面，本发明涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器组件的涡旋件。该涡旋件包括圆柱体，该圆柱体具有轴向端面和界定孔的内表面。通路围绕孔周向地横跨在圆柱体内。此外，入口通道从轴向端面延伸到通路，并被配置成便于燃料流到通路。此外，在圆柱体中形成出口以便于从通路释放燃料。该圆柱体包括与该圆柱体一体地形成的谐振器。谐振器包括腔室和将腔室流体地联接到入口端口的通道。

[0006] 在另一个方面，本发明涉及用于燃气涡轮发动机的燃料喷射器组件。该燃料喷射器组件包括燃料管线和涡旋件。该燃料管线被配置成便于向该燃气涡轮发动机的燃烧室供应燃料。该涡旋件具有圆柱体，该圆柱体包括轴向端面和界定孔的内表面。通路围绕孔周向地横跨在圆柱体内，且入口通道从轴向端面延伸到通路。该入口通道被流体地联接到该燃料管线上以便于燃料从燃料管线流动到该通路。此外，在该圆柱体中形成了多个出口以便于将燃料从通路中释放以便将燃料输送到燃烧器中。该圆柱体包括与该圆柱体一体地形成的谐振器。谐振器包括腔室和将腔室流体地联接到入口端口的通道。

[0007] 在又一个方面，本发明涉及燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括燃烧器、被配置成便于向该燃烧器供应燃料的燃料管线，以及涡旋件。该涡旋件包括圆柱体，该圆柱体包括轴向端面和界定孔的内表面。通路围绕孔周向地横跨在圆柱体内。

[0008] 入口通道从该轴向端面延伸至该通路。此外，入口通道流体地联接到燃料管线以便于燃料从燃料管线流动到通路。多个出口形成在圆柱体中以便于燃料从通路释放以将燃料输送到燃烧室中。该圆柱体包括与该圆柱体一体地形成的谐振器。谐振器包括腔室和将腔室流体地联接到入口端口的通道。附图说明

[0009] 图1是根据本发明的实施例的示例性涡轮发动机的示意图；

[0010] 图2是根据本发明的实施例的包括涡旋件和引导气体管的燃料喷射器组件的剖视图；

[0011] 图3是根据本发明的实施例的包括涡旋件和主气体管的燃料喷射器组件的横截面图；

[0012] 图4是根据本发明的实施例的涡旋件的横截面图，描绘了谐振器；

[0013] 图5是根据本发明的实施例的涡旋件的横截面图，描绘了涡旋件的通路；

[0014] 图6是根据本发明的实施例的涡旋件的透视图，描绘了涡流器部；

[0015] 图7、图8和图9是根据本发明的实施例示意性示出的谐振器的实施例；

[0016] 图10和图11是根据本发明的实施例的以涡旋件的横截面视图描绘的谐振器的实施例的替代视图；并且

[0017] 图12、图13和图14是根据本发明的实施例的以涡旋件的横截面图描绘的谐振器的其他实施例。

具体实施方式

[0018] 参见图1，提供了示例性涡轮发动机100的示意图。涡轮发动机100可以是燃气涡轮发动机。该涡轮发动机100可以与多种机器中的应用相关联。例如，涡轮发动机100可用于驱动压缩机或可用作产生电力的发电机的动力源。涡轮发动机100可以替代地用作机器(例如移动式机器)的原动机。其中涡轮发动机100包括进气部段106、轴108、压缩机部段110、燃烧器部段112、涡轮部段114和排气部段116。在布局中，燃烧器部段112可以处于压缩机部段110与涡轮机部段114之间的位置，其中轴108延伸穿过压缩机部段110、燃烧器部段112以及涡轮机部段114中的每一个。

[0019] 该压缩机部段110包括压缩机圆盘组件120。压缩机圆盘组件120包括多个压缩机转子圆盘122。多个压缩机转子圆盘122中的每个压缩机转子圆盘122在圆周方向上组装有多个压缩机叶片124(为了清楚起见，在图1中只示出了单个压缩机叶片124)。每个压缩机转子圆盘122被联接并安装到轴108，使得轴108的旋转转化为压缩机转子圆盘122的旋转，进而致使空气通过进气部段106(参见图1中的方向A)被抽吸到压缩机部段110中，并且被压缩机部段110加压和压缩。轴108与压缩机转子圆盘122一起界定旋转轴线126。如图所示，压缩机圆盘组件120是轴流式转子组件(即，在运行过程中便于空气沿着旋转轴线126流动的组件)。此外，给定压缩机圆盘组件120中的多个压缩机转子圆盘122，压缩机部段110可以包括和/或界定用于流入空气流的多个压缩机级，其中每个级增加空气压缩的程度或范围。在应用中，由压缩机部段110产生的压缩空气被导向燃烧器部段112，用于与燃料(诸如气态燃料，例如天然气)混合。

[0020] 该燃烧器部段112被配置成接收该压缩空气并且将其与该燃料混合以形成空气燃料混合物，并且燃烧所述空气燃料混合物以产生动力。更详细地，燃烧器部段112包括燃料喷射器组件136和燃烧器138，其中用于与压缩空气混合的燃料由燃料喷射器组件36提供。

[0021] 燃烧器138包括容纳涡轮发动机100的燃烧室142的燃烧器壁140。在一种实施方式中，如图1所示，燃烧器壁140可以是环形结构并且可以围绕旋转轴线126布置，使得燃烧器壁140可以与旋转轴线126同心。此外，燃料喷射器组件136包括联接到燃烧器壁140的多个燃料喷射器144，并且给定燃烧器壁140的环形构造，多个燃料喷射器144的阵列也围绕轴108(或围绕旋转轴126)被环形地界定。多个燃料喷射器144与燃烧室142流体连通，使得燃烧室142可接收来自燃料喷射器144的燃料。在一个示例中，燃料喷射器144被配置成将一定量的燃料喷射到从压缩机部段110接收的流入的压缩空气流中，使得燃料与流入的压缩空气混合并形成空气燃料混合物。燃烧室142可以接收用于燃烧的空气燃料混合物，并且空气燃料混合物的燃烧可以产生热气体，该热气体可以膨胀并且以相对高的速度移动到涡轮机部段114中。

[0022] 涡轮机部段114被配置成接收来自燃烧器部段112的燃烧的热气体。与压缩机部段110一样，涡轮部段114包括涡轮机圆盘组件160，并且类似于压缩机圆盘组件120，涡轮机圆盘组件160包括多个涡轮机转子圆盘162。每个涡轮机转子圆盘162在圆周上组装有多个涡轮机叶片164(为了清楚起见，在图1中仅示出了单个涡轮机叶片64)。此外，每个涡轮机转子圆盘162联接并安装到轴108(这是可能的，因为轴108的一部分也延伸到涡轮机部段14中，如已经注意到的)。因此，涡轮机圆盘组件160是围绕与压缩机圆盘组件120相同的轴线可旋转的(即，旋转轴线126是压缩机圆盘组件120和涡轮机圆盘组件160两者共同的旋转轴线)。
有效地是，涡轮机圆盘组件160也是轴流式转子组件(即，在运行过程中便于膨胀的热气体沿着旋转轴线126流动的组件)。给定多个涡轮机转子圆盘162，涡轮机部段14可以包括用于流入热气体的多个涡轮机级，其中每个级与燃烧的热气体的出口通过排气部段16的速度的增加(参见方向B)相关联，并且因此与涡轮机圆盘组件160的旋转速度的增加相关联。

[0023] 参照图2和图3，示出了多个燃料喷射器144中的一个燃料喷射器(也标记为燃料喷射器144)的详细视图。针对燃料喷射器144描述的方面和功能将适用于多个燃料喷射器144中的每个燃料喷射器。如图所示，燃料喷射器144包括多个部件，这些部件协作以将燃料喷射到燃烧室142中(即，喷射到从压缩机部段110接收的压缩空气流中，并且因此喷射到燃烧室142中)。燃料喷射器144包括主气体管(以MG管170为中心)、引导气体管(以PG管172为中心)、涡旋件174和筒176。燃料喷射器144也可以包括各种其他管和部件，但是未示出这些管和部件以帮助与本发明相关的方面的清楚性和理解。

[0024] MG管170便于将大部分燃料供应到涡旋件174中，并且因此供应到涡轮发动机100的燃烧器138(或燃烧室142)中。例如，MG管170可以向燃烧器138(或燃烧室142)提供作为没有空气的碳氢化合物的燃料，以抑制或减少氮氧化物(NOx)的产生。MG管170可从气体歧管(未示出)向涡旋件174供应气体燃料。例如，MG管170可包括端178(参见图3)，并且MG管170可通过例如焊接、钎焊或使用工业粘合剂通过所述端178联接到涡旋件174。

[0025] PG管172可以联接到涡旋件174的引导开口180并且可以部分地插入其中并且可以被适配成用于将加压燃料递送到燃烧器138的燃烧室142中。在一种实施方式中，PG管172包括端182，并且该端182可以在引导开口180处焊接或钎焊到涡旋件174。实际上，MG管170和PG管172都用于经由两个独立的通路将燃料供应到燃烧室142中，从而满足与燃烧器138的运行相关联的一个或多个已知功能。有效地，MG管170是燃料管线184或涡轮发动机100的主燃料管线，其便于将燃料供应到燃烧器138，而PG管172是引导燃料管线186，其被配置成将加压燃料流喷射到燃烧器138的燃烧室142中。

[0026] 在一些实施例中，燃料喷射器144包括凸缘190，该凸缘190支撑PG管172的相对端192(即，与端182相对的端)和MG管170的相对端194(即，与端178相对的端)。所述凸缘190还可以支撑燃料喷射器144的各种其他管和结构(为了清楚和简洁而未讨论)。凸缘190可以便于燃料喷射器144到涡轮发动机100(并且更具体地，到燃烧器壁140)的安装，并且为此，凸缘190可以包括诸如一个或多个配件或连接器组件(未示出)的特征部。凸缘190可以是圆柱形盘，尽管多种其他形状是可能的，并且可以包括用于操控燃料喷射器144的手柄196。

[0027] 涡旋件174形成燃料喷射器144的一部分，该燃料喷射器便于燃料与从压缩机部段110接收的压缩空气的混合，并且燃料和压缩空气的混合物(即，空气燃料混合物)可以从该燃料喷射器释放并且被递送至燃烧器138。为了使空气与燃料混合，原则上，涡旋件174包括涡流器部200，该涡流器部在运行期间将燃料释放到压缩空气流中，使得空气燃料混合物的随后的涡流作用便于空气燃料混合物在燃烧室142内的分配。而且，涡旋件174包括中空圆柱形构件210。将在后面讨论涡流器部200和中空圆柱形构件210的方面。

[0028] 更详细地，涡旋件174包括界定涡旋件轴线222的圆柱体220。圆柱体220包括轴向端面224(即，在圆柱体220的轴向端226处)。为了进行讨论的目的，轴向端面224可以被称为第一端面224，其中圆柱体220包括第二端面228。第二端面228在轴向和结构上与第一端面224相对并且包括第二端面230。圆柱体220进一步包括外表面236和内表面238。内表面238界定涡旋件174的孔240。可以注意到，由孔240界定的轴线可以与涡旋件轴线222相同。孔
240可以是通孔，从第一端面224一直延伸到第二端面228。此外，圆柱体220包括谐振器250，其细节将在下面的申请中讨论。

[0029] 此外，参考图2、图3和图5，圆柱体220还界定通路254，该通路254围绕孔240(或围绕涡旋件轴线222)周向横跨在圆柱体220内。在一个示例中，通路254是通道，其接收来自MG管170的燃料以将燃料传输到涡旋件174的涡流器部200。为此，可以在圆柱体220中形成多个出口256(图3)以便于从通路254释放燃料以便将燃料输送到燃烧器138中。

[0030] 此外，圆柱体220界定从第一端面224延伸到通路254，并且被配置成便于燃料从第一端面224流动到通路254的入口通道258。入口通道258流体地联接到MG管170。在实施例中，通路254包括与入口通道258流体汇合的起始部260(图5)，使得通路254可通过入口通道258从MG管170接收燃料。通路254可以在宽度上从该起始部260减小直到界定通路254的一个完整圆的点，并且进一步从该点移动，通路254再次流体汇合到起始部260中。

[0031] 参照图3和图6，涡流器部200可包括从圆柱体220的内表面238径向向内延伸到孔240中的多个叶片262。多个叶片262中的每个叶片262包括空腔264。每个叶片262内的空腔
264通过一个或多个出口256流体地联接到通路254。在实施例中，这些出口256可以从通路
254延伸、穿过涡旋件174的内表面238，并且进入每个叶片262的空腔264中。可以注意到，宽度的减小帮助通路254将燃料均匀地分配到涡流器部200中。这是因为，通路254在方位上围绕涡旋件174减小了横截面面积。该横截面面积被选择成使得在每个出口256处的气体(即燃料)的横截面流速是相同的，使得进入每个空腔264中的燃料的排放系数是相同的，确保燃料通过出口256周向地均匀分布到叶片262中。

[0032] 此外，每个叶片262包括一个或多个开口266(图6)，这些开口便于将通过这些出口256从通路254接收的燃料从空腔264中释放并且因此从圆柱体220中释放出去。开口266可以是位于涡流器部200的叶片262上的相对小的孔。在所描绘的实施例中，开口266定位在每个叶片262的前缘268(图3)处。然而，这些开口266也可以形成在每个叶片262的后缘270(图
3)处。此外，如图所示，每个叶片262从内表面238延伸到孔240中以界定端276。

[0033] 中空圆柱形构件210由每个叶片262的端276(图2和图6)支撑。中空圆柱形构件210界定引导开口180，并且被配置成容纳和支撑PG管172的端182(见图2)。在这样做的情况下，中空圆柱形构件210被配置成便于浓缩、富集和/或加压体积的燃料通过PG管172进入燃烧室142。在一个示例中，中空圆柱形构件210界定与由圆柱体220界定的涡旋件轴线222相同的轴线(即，中空圆柱形构件210与涡旋件174共轴)。

[0034] 筒176在涡旋件174的圆柱体220的第二端面228处联接至涡旋件174，并且为此目的，筒176可以接合圆柱体220的外表面236的一部分或被压配合抵靠圆柱体220的外表面236的一部分。筒176容纳具有中心管282的中心体280。中心管282定位在中心体280内，其中中心体280与中心管282一起界定环形空间286。环形空间286可以是中心管282内的引导开口180沿着涡旋件轴线222的延伸。中心管282被配置成接收来自PG管172的燃料，并且被配置成将所述燃料作为第一流喷射到燃烧器138中(并且因此喷射到燃烧室142中)。此外，筒
176围绕中心体280定位，以在它们之间形成环形混合导管284。环形混合导管284便于通过叶片262中的开口266接收的燃料与从压缩机部段110流过叶片262的压缩空气混合，以产生空气燃料混合物(诸如贫油预混合燃料)。该环形混合导管284被配置成将该贫预混合燃料作为第二流输送至燃烧器138(并且因此输送至燃烧室142)中，而不与该第一流混合。特别地，引导开口180提供比由环形混合导管284提供的燃料-空气混合物通常更浓的燃料-空气混合物，以便于燃烧器138内的火焰稳定。

[0035] 参照图4，谐振器250被配置成耗散燃烧室142内燃烧的压力波的能量。谐振器250一体地形成在涡旋件174的圆柱体220内。在实施例中，谐振器250是亥姆霍兹谐振器，并且包括腔室300和通道302，如图所示。

[0036] 通道302流体地联接在腔室300和入口通道258之间，从而将腔室300流体地联接到入口通道258。在实施例中，谐振器250的通道302沿着平面304界定(平面304被标记为由涡旋件174的圆柱体220的横截面界定的表面)。在实施例中，平面304垂直于涡旋件轴线222。此外，通道302可以包括圆柱形横截面轮廓，尽管通道302也可以包括矩形横截面轮廓。在其他示例中，通道302可具有椭圆形横截面轮廓或不规则横截面轮廓。在实施例中，通道302沿着圆柱体220的曲率界定，并且因此，通道302也可以沿着垂直于涡旋件轴线222的平面304的展开在轮廓上是弯曲的。

[0037] 腔室300可以被配置成允许一定体积的流体穿过通道302，并且便于从燃烧产生的压力波的能量耗散(稍后详细讨论)。在一种情况下，腔室300包括圆柱形形状(也参见图7)，尽管腔室300可以包括各种其他形状，诸如立方形形状，或具有椭圆形横截面的形状，或具有不规则横截面的形状。

[0038] 参照图7、图8和图9，示出并讨论了作为不同谐振器实施例的谐振器设计的不同方案。图7的实施例通常表示与已经在图4中描述的方案相同的方案(即，具有圆柱形/矩形轮廓的谐振器)。在图8的实施例中，示出了谐振器250a。谐振器250a可以包括具有矩形轮廓但具有圆形(圆角的)边缘312的腔室300a。在图9的实施例中，示出了谐振器250b。谐振器250b可以包括腔室300b，该腔室300b可以包括五边形结构(即，如图所示，在一个横截面中界定五个边缘的结构)。更具体地，腔室300b的两个交替边缘306可与连接边缘308成直角(即，连接交替边缘306的边缘成直角)，而腔室300b的剩余两个边缘310可分别与交替边缘306成钝角，并且也可彼此倾斜，如图所示。

[0039] 在实施例中，涡旋件174可由适于应用的任何材料制成。例如，涡旋件174可以由高强度的镍基耐腐蚀合金制成，例如哈氏合金( )。此外，涡流器部200可由例如相同的材料制造。在实施例中，涡旋件174和涡流器部200一体地形成为圆柱体220。在实施例中，通过添加制造工艺形成涡旋件174(即，涡旋件174的圆柱体220，或涡旋件174和涡流器部200两者)。在实施例中，添加制造技术包括例如用镍基超合金、低密度钛和铝合金直接金属激光烧结(DMLS-直接金属激光熔合(DMLF)的形式)。其他的添加制造技术包括使用钛、铝化钛和镍基超合金材料的电子束熔融(EBM)。

[0040] 在实施例中，腔室300是圆柱形室，并且可以包括0.306立方英寸(in3)的体积。例如，腔室300的高度可以是0.791in3，而腔室300的直径可以是0.701。值得注意的是，在一些实施方式中，通道302可以包括0.070英寸(in)的直径，而通道302的长度可以是0.809in。

[0041] 参见图10、图11、图12、图13和图14，描绘了谐振器250的另外的实施例，如谐振器250c、250d、250d’、250e、250e’和250f。图10、图11、图12和图13所描绘的谐振器250c、250d、
250d’、250e、250e’和250f与前面附图中所述的谐振器250、250a和250b不同。详细地说，谐振器250c、250d、250d’、250e、250e’和250f包括形状和设计为球形的腔室。更具体地，谐振器250c、250d、250d’、250e、250e’和250f分别包括腔室300c、300d、300d’、300e、300e’和
300f。用于谐振器250c、250d、250d’、250e、250e’和250f的通道(即通道302)可以与针对谐振器250、250a、250b所讨论的相同。也可以由添加制造工艺来制造谐振器250c、250d、
250d’、250e、250e’以及250’f，如以上所讨论的。

[0042] 参照图10，谐振器250c可以包括腔室300c和通道302。腔室300c可以包括出口通路320c、320c’(也参见图11)，这些出口通路可以用于去除在添加制造工艺中使用的粉末。如图所示，出口通路320c在与通道302与腔室300c相遇的点基本径向相对的点处从腔室300c开始。此外，出口通路320c与通道302对齐，允许手动进入通道302。此外，出口通路320c可以从腔室300c一直延伸到外表面236。另一个方面，出口通路320c’(图11)从腔室300c一直延伸到圆柱体220的第二端面230。在实施例中，通道302、出口通路320c和出口通路320c可以是共面的。在又一个实施例中，通道302可以垂直于出口通路320c，并且出口通路320c’可以垂直于出口通路320c。

[0043] 图12示出了具有两个平行谐振器250d、250d’的圆柱体220。为此，谐振器250d和谐振器250d’可以分别是并联布置的第一谐振器250d和第二谐振器250d。谐振器250d、250d’中的每一个都以不同的振荡/振动频率为目标，但是彼此保持独立。如上所述，谐振器250d、250d’可以分别具有腔室300d、300d’。尽管腔室300d可以经由通道302(或称为第一通道
302)流体地联接到入口通道258，但是腔室300d’可以经由单独的第二通道302’流体地联接到入口通道258，如图所示。实际上，第二通道302’可以与入口通道258流体地联接，而与第一通道302与入口通道258的联接无关。此外，腔室300d、300d’分别包括出口通路330d、
330d’。出口通路330d从腔室300d延伸到内表面238。类似地，出口通路330d’也从腔室300d’延伸到内表面238。如在以上实施例中所指出的，这些出口通路330d、330d’可以用于去除在添加制造工艺中使用的粉末。

[0044] 图13示出了具有两个串联谐振器250e、250e’的圆柱体220。为此，谐振器250e和谐振器250e’可以分别是串联布置的第一谐振器250e和第二谐振器250e’。当谐振器250d、250d被激励时，谐振器250e、250e’也可以以不同的振荡/振动频率为目标。谐振器250e、
250e’串联制造。作为上述实施例，谐振器250e和谐振器250e’分别包括腔室300e、300e’。当腔室300e经由通道302流体地联接到入口通道258时，腔室300e’经由腔室300e联接到入口通道258。为此，谐振器250e、250e’通过具有在腔室300e(也称为第一腔室300e)与腔室
300e’(也称为第二腔室300e’)之间流体地延伸的第三通道302e而串联连接。此外，腔室
300e、300e’分别包括出口通路320e、320e’，用于在添加制造期间去除粉末。在图13描述的实施例中，出口通路320e、320e’分别从腔室300e、300e’一直延伸到圆柱体220的外表面
236。尽管对应于图12和图13所描绘和讨论的实施例包括双谐振器布置，但是可以使用多个并联或串联的谐振器，每个谐振器针对不同的频率。

[0045] 在一个实施例中，一旦相关联的添加制造/三维(3D)打印过程完成，则可以使用插塞(未示出)来堵塞以上所讨论的排气通路320c、320c’、330d、330d’、320e和320e’。例如，被施加到出口通路320c、320c’、330d、330d’、320e和320e’中的任一个的插塞可以是与所述对应的出口通路320c、320c’、330d、330d’、320e和320e’一致的形状。可以应用诸如钎焊的方法来在对应的出口通路320c、320c’、330d、330d’、320e和320e’中正向地联接这样的插塞。此外，每个插塞的尺寸可以被设定为完全填充对应的出口通路320c、320c’、330d、330d’、
320e和320e’，以便使对应的腔室300c、300d、300d’、300e和300e’具有预期的尺寸。

[0046] 图14示出了一个谐振器250f。该谐振器250f包括腔室300、通道302和辅助通道304。与上述实施例类似，通道302流体地联接在腔室300f和入口通道258之间。然而，辅助通道302f从腔室300f流体地延伸到内表面238。此外，辅助通道302f未被堵塞。在一个实施例中，通道302和辅助通道302可具有相同的直径或横截面面积。

[0047] 工业实用性

[0048] 在涡轮发动机100的运行过程中，空气可以被抽吸到涡轮发动机100中并且经由压缩机部段110被压缩。由压缩机部段110产生的压缩空气然后可以通过燃料喷射器144被引导到燃烧器部段112中。可以注意到，PG管172中的燃料通常是没有空气的气态烃。在中心体280和中心管282之间的通道内，压缩空气通过引导开口180进入。该空气的一些部分经由孔(图2中未示出)沿着涡旋件轴线222进入中心管282内的通路，以与来自PG管172的燃料混合。由此形成的混合物可以被浓缩、富集和/或加压。

[0049] 更详细地，当压缩空气流过朝向燃烧室142涡流器部200和筒176时，多个叶片262的典型轮廓便于产生穿过每个叶片262的空气的涡流作用。该涡流作用确保由每个叶片262喷射的燃料与从压缩机部段110接收的压缩空气的适当混合。特别地，这种混合形成空气燃料混合物。燃料/空气混合物然后可以前进到燃烧室142。值得注意的是，涡流作用还可以帮助空气燃料混合物在燃烧室142中的分配，从而辅助燃烧。

[0050] 当空气燃料混合物进入燃烧器138(即燃烧室142)时，空气燃料混合物可被点燃并燃烧。伴随燃烧过程的能量释放可以加热燃烧室142和该燃烧室142内的气体。结果，可以在燃烧室142内形成热气体，并且该热气体可以在燃烧室142内开始膨胀。热膨胀气体然后可以流入涡轮机部段114，在此燃烧气体的能量可以转化为涡轮机圆盘组件160(即，涡轮机转子圆盘162)和轴108的旋转能量。由于轴108也联接到压缩机圆盘组件120，轴108的旋转引起压缩机圆盘组件120的旋转，从而为涡轮发动机100的压缩机部段110提供动力。此后，热膨胀气体通过涡轮机圆盘组件160并作为废气从涡轮发动机100排出。

[0051] 燃烧过程还可导致引起燃烧室142内的压力波的不稳定性。这些压力波可包括压缩区域(高压区域)和稀薄区域(低压区域)。压力波可以在燃烧室142内的所有方向上传播、离开燃烧室142，以及与燃烧室142(或燃烧器138)相关联的部件。压力波也可撞击形成在燃料喷射器144内的谐振器250、250a、250b。为了便于理解，进一步的讨论将仅包括对谐振器250的参考。这种讨论也适用于谐振器250a、250b。

[0052] 例如，如果压力波未被检查，则可以产生振动，该振动可以持续直到引起振动的能量源被移除，或者直到涡轮发动机100的运行被改变到不同的运行范围。然而，在大多数情况下可能不希望改变系统变量并且引起涡轮发动机100的运行特性的改变。本发明的一个或多个方面涉及抑制或削弱涡轮发动机100的一个或多个零件或子系统中的振动。这样的零件或子系统涉及涡轮发动机100的喷射器(即，燃料喷射器144)的燃料侧或燃料管线(MG管170和PG管172)。

[0053] 当产生压力波时，压力波撞击入口通道258并因此撞击谐振器250。结果，由于腔室300通过通道302与入口通道258流体连通，少量流体(在此情况下为燃料)可被迫进入腔室
300，从而增加腔室300内部的压力。当压力波的稀薄区域(低压区域)撞击入口通道258时，将流体(即燃料)推入腔室300中的驱动力可减小，并且来自腔室300内部的加压流体可通过通道302流回到入口通道258中。由于流出腔室300的流体的动量(并且因此通道302打开)，该流体流出可以继续经过压力平衡点并且在腔室300内引起较低的压力。该压力不平衡可以将空气吸回到腔室300中，并且可以重复该过程。在这种流体(即燃料)相对于通道302和腔室300的反复流入和流出期间的摩擦和其他损耗可以逐渐耗散压力波的能量，从而衰减压力波。

[0054] 如图10、图11、图12和图13中所描述的谐振器250c、250d、250d’、250e和250e’的实施例以与上面针对谐振器250、250a和250b所述的类似方式工作。可以很好地理解，图12和图13中的实施例(即谐振器250d和250e)被配置成以两个不同/分开的振荡/振动频率为目标。

[0055] 参照图14，谐振器250f经由与针对谐振器250、250a、250b、250c、250d、250d’、250e和250e’所描述的不同的装置来衰减振荡。更具体地，由于谐振器250f的腔室300f流体地联接到孔240(通过一直延伸到内表面238)和入口通道258两者，谐振器250f便于从环形混合导管284和通路254两者吸收/耗散噪声/声学振动和振荡。更详细地，谐振器250f可以充当低通滤波器以滤除高于阈值或截止频率的任何频率。在一个示例中，谐振器250f可以充当电抗滤波器，该电抗滤波器通过在其与燃料通路或通道(例如入口通道258)的相交处的阻抗变化来抑制动态压力扰动的传输。随后的阻抗变化可以引起反射波，该反射波减少了向前传送的声能的量。在一个示例中，谐振器250f可以帮助耗散200Hz以上的频率。

[0056] 在一种场景下，从MG管170进入的燃料(诸如气体燃料)可产生烃冷凝物的残余物。在这种情况下，辅助通道302f可允许燃料排出到燃料喷射器144中，从而允许燃料溢出回到燃料流动路径中(即，进入环形混合管道284中)，而不是排出到燃烧器138中，或停留在室
300f内且可能经历不期望的化学反应。

[0057] 所公开的具有谐振器250(亥姆霍兹谐振器)的燃料喷射器144可适用于需要降低涡轮发动机内的振动的任何涡轮发动机。尽管对于低NOx排放发动机特别有用，但是无论涡轮发动机的排放输出如何，所公开的燃料喷射器144可以适用于任何涡轮发动机。所公开的具有谐振器250的燃料喷射器144可以通过在声学上衰减燃料喷射器144的入口通道258内自然发生的压力波动来减小振动，从而能够有效地抑制或衰减涡轮发动机100的这些零件或子系统中的振动。

[0058] 此外，通过使用添加制造工艺，可以制造谐振器(即，通道302和腔室300两者)的复杂几何形状和表面。此外，通过添加制造技术，与传统制造实践相比，还可以更容易地将谐振器250的结构集成到涡旋件174的圆柱体220中。此外，已经识别出谐振器250的适当位置，诸如在涡旋件174内，并且随着通道302的流动性延伸到入口通道258中，添加制造赋予更多的自由度以在制造期间定位谐振器腔室和谐振器通道，诸如在这种情况下(即，在本发明中)。谐振器250的适当定位导致更有效地衰减振动和振荡。

[0059] 此外，通过使用添加制造工艺，涡旋件174和涡流器部200也变得更容易一体地形成。一体式涡旋件174和涡流器部200减少了组装/拆卸时间，并且避免了在组装中(例如在常规涡旋件组件的组装中)安装若干部件通常所需的努力。例如，诸如通常可从涡旋件174的端面(诸如第二端面228)组装到涡旋件的端盖。此外，通过添加制造技术获得的整体结构也减小了与相关组装相关联的体积和复杂性。

[0060] 对于本领域技术人员清楚明白的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明的系统进行各种修改和变化。考虑到本文所公开的系统的说明书和实践，其他实施例对于本领域的技术人员将是清楚明白的。本说明书和示例旨在被认为仅是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求及其等效物指示。

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