CN104854405A - 燃烧器喷尖和燃烧器 - Google Patents
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Abstract
提供一种燃烧器喷尖,所述燃烧器喷尖具有燃烧器出口和至少一个包围燃烧器出口的燃烧器喷尖部件(21),所述燃烧器喷尖部件具有燃烧器喷尖壁(21A),所述燃烧器喷尖壁具有形成燃烧器喷尖部件(21)的封闭的端部的端壁(67)。燃烧器喷尖部件(21)在其内部中具有到达至端壁(47)的空腔并且燃烧器喷尖壁(21A)具有指向空腔的壁内侧。在空腔中设置有挤压体,所述挤压体具有朝向燃烧器喷尖壁(21A)的挤压体外侧,其中在燃烧器喷尖壁(21A)的壁内侧和挤压体外侧之间形成至少一个流动通道(20)。根据第一方面,挤压体(15)经由从挤压体外侧朝向燃烧器喷尖壁(21A)延伸的支撑结构(56)与燃烧器喷尖壁(21A)的壁内侧连接。根据第二方面,至少部分地伸入到燃烧器开口(3)中的旋流叶片(32)与燃烧器喷尖壁(21A)一件式地构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧器喷尖,尤其是用于合成气体生成装置中的高温应用的燃烧器喷尖。此外,本发明涉及一种燃烧器,尤其是一种用于合成气体生成装置的燃烧器。
背景技术
用于合成气体反应器的燃烧器示意地在DE 10 2008 006 572 A1中描述。所述合成气体反应器包括外部的燃烧器元件,在所述燃烧器元件的喷尖中存在空腔连同设置在其中的挤压体。围绕挤压体引导冷却水通道,所述冷却水通道用于冷却燃烧器喷尖。燃烧器还包括内部的燃烧器元件,所述内部的燃烧器元件与外部的管同心地设置。在内部的燃烧器元件和外部的燃烧器元件之间形成用于输送燃烧粉尘、例如煤粉尘的通道。内部的燃烧器元件在其喷尖的区域中也具有空腔连同设置在其中的挤压体,以便围绕所述挤压体引导冷却水通道,借助所述冷却水通道冷却内部的燃烧器元件的喷尖。在内部的燃烧器元件的中心设置有引燃器,其中在内部的燃烧器元件和引燃器之间形成用于氧气/蒸汽混合物的输入通道。如外部的和内部的燃烧器元件,引燃器空心壁状地构成,其中在引燃器的喷尖的区域中设置有挤压体,围绕所述挤压体引导冷却水通道,以便能够冷却引燃器。
合成气体反应器中的燃烧器的燃烧器喷尖在反应器运行时承受高的温度,使得实现到燃烧器喷尖中的极大的热量引入。引入的热量通过流动到描述的冷却水通道中的冷却水冷却。为了减少能量引入,燃烧器喷尖能够此外设有隔热层,如在DE 10 2008 006 572 A1中描述的那样。
相应的燃烧器元件通常由多个管和将管彼此连接的喷尖构成,在所述喷尖中也设置有挤压体。在此,喷尖通常由外部的环形部件和内部的环形部件组成,其中外部的环形部件与外部的管连接并且内部的环形部件与内部的管连接。此外,环形部件在其背离外部的管或内部的管的端部上彼此焊接。挤压体与在中央设置的管连接,所述管将外部的管和内部的管之间的中间空间分成用于冷却水的环形的输入通道和用于冷却水的环形的输出通道。每个燃烧器元件因此具有复杂的构造。此外,燃烧器喷尖是相对大的,进而是重的,这例如在维护的情况下减小其可操作性。
出于生产方面的原因,管的或喷尖部件的壁厚度典型地为3nm,这使散热变得困难并且提高相对于温度波动的易受影响性。此外,悬浮物颗粒和冷却水随着时间能够引起冷却水通道在燃烧器喷尖的区域中的变窄或者甚至引起冷却水通道的堵塞,这带来提高的维护需求,以便能够及时地发现这种变窄。
此外,用于制造燃烧器喷尖的材料是昂贵的并且在加工中是耗费的,因为必须将用于构成燃烧器喷尖的部件彼此焊接。将部件焊接以形成相应的燃烧器喷尖是不简单的,因为典型地使用的镍基超合金需要特殊的焊接过程。
发明内容
相对于所描述的现有技术,本发明的目的是,提供一种有利的燃烧器喷尖,尤其是用于合成气体燃烧器的燃烧器元件的燃烧器喷尖。此外,本发明的目的是提供一种有利的燃烧器,尤其是用于生成合成气体的燃烧器。
所述目的通过根据权利要求1所述的燃烧器喷尖以及通过根据权利要求17所述的燃烧器喷尖或根据权利要求21所述的燃烧器来实现。从属权利要求包含本发明的有利的设计方案。
根据本发明的第一方面,提供一种燃烧器喷尖,所述燃烧器喷尖具有燃烧器出口和至少一个包围燃烧器出口的燃烧器喷尖部件,所述燃烧器喷尖部件具有燃烧器喷尖壁,所述燃烧器喷尖壁具有形成燃烧器喷尖部件的封闭的端部的端壁。燃烧器喷尖部件在其内部具有到达至端壁的空腔,燃烧器喷尖壁具有指向空腔的壁内侧。在空腔中设置有挤压体,所述挤压体具有朝向燃烧器喷尖壁的壁内侧的挤压体外侧,其中在燃烧器喷尖壁的壁内侧和挤压体外侧之间形成至少一个流动通道。挤压体经由从挤压体外侧朝向燃烧器喷尖壁的壁内侧延伸的支撑结构与燃烧器喷尖壁的壁内侧连接。
通过支撑结构,能够固定挤压体在燃烧器喷尖壁的内部中的位置。此外,由燃烧器喷尖壁和挤压体构成的整体结构能够整体上更稳定地构成。
支撑结构尤其能够构成为连接片状的或箭头状的结构,其中至少在燃烧器喷尖端壁的区域中,相邻的连接片状的或箭头状的结构在挤压体外侧上和/或在燃烧器喷尖壁的壁内侧上汇聚成拱形件。所述拱形件尤其能够构成为尖拱形件,类似于哥特式建筑中的拱形件。支撑结构作为具有汇聚的拱形件的连接片状的或箭头状的结构的设计方案能够实现借助叠层制造工艺(英语为:additive manufacturing process)、例如借助选择性激光熔化(英语为:selective laser melting)来制造燃烧器喷尖。
在具有支撑结构的燃烧器喷尖的一个特殊的设计方案中,将挤压体与燃烧器喷尖壁连接的支撑结构的密度至少在端壁的区域中与燃烧器喷尖壁的其他区域相比增大。燃烧器喷尖壁在支撑结构的密度增大的位置处与在支撑结构的密度不增大的区域相比能够更薄地构造。尤其地,其能够具有小于3mm的厚度,例如在0.5至2mm的范围中的厚度。以所述方式,在承受尤其高的温度和/或尤其明显的温度波动的区域中,由燃烧器喷尖壁吸收的热量更快速地导出到冷却流体上,由此与较厚的壁相比,能够将较薄的壁保持得更冷,这又有益地作用于可支配的直至维护的运行持续时间。
在根据本发明的燃烧器喷尖的范围中,挤压体尤其能够与支撑结构和燃烧器喷尖壁一件式地构成。这允许尤其稳定的结构,并且这才能够完全实现在多个结构的情况下制造。制造在此能够如已经提及的那样通过叠层制造工艺(英语为:additive manufacturing process),例如借助选择性激光熔化(英语为:selective laser melting)来进行。
燃烧器喷尖壁能够至少在端壁的区域中用隔热层覆层。尤其地,当燃烧器喷尖壁具有较薄的和较厚的区域时,下述设计方案是有利的,在所述设计方案中,隔热层施加在较薄的区域上,尤其施加在端壁的区域中。由于在所述设计方案中在具有隔热层的区域中燃烧器喷尖壁是更薄的,能够实现,在该区域中虽然施加了隔热层,但是总体壁厚度没有超过其他的不具有隔热层的区域的厚度。
根据本发明的燃烧器喷尖中的挤压体尤其能够空心地构成。与根据现有技术的其中挤压体构成为实心体的燃烧器喷尖相比,通过挤压体的空心的设计方案节约重量和材料。例如在维护或维修过程的范围中,由于较小的重量,具有50cm和更大的直径的燃烧器喷尖能更容易地操作。
在具有空心的挤压体的实施变型形式的改进方案中,所述挤压体具有相对于端壁近侧的端部、相对于端壁远侧的端部、挤压体内腔和在远侧的端部的区域中具有至少一个朝向挤压体内腔敞开的挤压体开口。以所述方式可能的是,可使通过在挤压体外侧和燃烧器喷尖壁的壁内侧之间的流动通道流动的冷却流体或冷却水进入空心的挤压体。对此,例如,在挤压体开口中能够设置有导流元件,使得所述导流元件将挤压体开口分成入流部段和出流部段并且在入流部段和出流部段之间形成围绕导流元件的流动路径。替选地,存在下述可能性,挤压体具有至少一个朝向挤压体内腔敞开的另外的挤压体开口。因此,所述另外的挤压体开口设置在挤压体的近侧的端部和设置在远侧的端部的区域中的挤压体开口之间。在挤压体开口和另外的挤压体开口之间,挤压体内腔形成用于例如为冷却水的冷却流体的流动路径。
当在空心的挤压体的内部中形成用于冷却流体的流动路径时,在挤压体内腔中能够存在从流动路径分支的用于流过流动路径的流体中的杂质的收集腔。在此,有利的是,挤压体内腔中的收集腔位于流动路径的流动方向发生改变的区域中。尤其有利的是,流动方向的改变带来大幅流动转向。在此,在空心的挤压体中具有能够用于提供足够大的收集腔的足够的空间。收集如冷却流体中的悬浮物颗粒的杂质引起,围绕挤压体的外侧引导的流体通道更缓慢地磨损进而能够更长地延缓流动横截面的变窄。这又有益地影响维护区间。
在根据本发明的燃烧器喷尖中,此外,至少部分地伸入到燃烧器开口中的旋流叶片能够与燃烧器壁一件式地构成。迄今,旋流叶片从背离燃烧器喷尖的燃烧侧开始***到由燃烧器壁围绕的燃烧器出口中。在所述***的情况下,能够造成旋流叶片的和/或燃烧器喷尖壁的损坏。通过旋流叶片与燃烧器喷尖壁的一件式地构成,***旋流叶片是多余的。此外,存在下述可能性,在燃烧器喷尖壁的壁内侧和挤压体外侧之间形成的流动通道至少部分地也延伸穿过旋流叶片。以所述方式,实现对燃烧器喷尖和旋流叶片的共同的冷却。通过特殊的生产方法(叠层制造工艺),也能够附加地给予旋流叶片喷嘴的形状,所述喷嘴在特定的区域中减小氧气蒸汽混合物的流动通道。
在根据本发明的燃烧器喷尖中,燃烧器喷尖壁和挤压体能够环形地构成。
根据本发明的第二方面,提供一种燃烧器喷尖,所述燃烧器喷尖具有燃烧器出口和至少一个围绕燃烧器出口的燃烧器喷尖部件,所述燃烧器喷尖部件具有燃烧器喷尖壁,所述燃烧器喷尖壁具有形成燃烧器喷尖部件的封闭的端部的端壁。根据本发明的第二方面,至少部分地伸入到燃烧器出口中的旋流叶片与燃烧器喷尖壁一件式地构成。
迄今,旋流叶片从背离燃烧器喷尖的燃烧侧开始***到包围燃烧器壁的燃烧器出口中。在所述推入的情况下,能够造成旋流叶片的和/或燃烧器喷尖壁的损坏。通过旋流叶片与燃烧器喷尖壁的一件式的构成,推入旋流叶片是多余的。
在根据本发明的第二方面的燃烧器喷尖的一个改进方案中,在燃烧器喷尖壁的壁内侧和挤压体外侧之间形成的流动通道至少部分地也延伸穿过旋流叶片。以所述方式,实现燃烧器喷尖和旋流叶片的共同的冷却。
借助于特殊的生产方法(叠层制造工艺),能够实现,旋流叶片形成具有喷嘴的形状叶片,所述喷嘴在叶片的特定的区域中减小用于流过叶片的氧气蒸汽混合物的流动横截面。
根据本发明的燃烧器设有根据本发明的燃烧器喷尖。与此相关的特性和优点从根据本发明的燃烧器喷尖的特性和优点中得出。
附图说明
本发明的其他的特征、特性和优点从下面参考所附的附图对实施例的描述中得出。
图1示出燃烧器的原理图,所述燃烧器例如在合成气体反应器中使用。
图2示出第一燃烧器元件的喷尖。
图3示出第二燃烧器元件的喷尖。
图4示出在燃烧器中使用的引燃器的喷尖。
图5示出图3中的喷尖的一个替选的设计方案。
图6示出图3中的喷尖的另一个替选的设计方案。
图7示出图3中的喷尖的又一个替选的设计方案。
图8示出图7中的设计方案的沿着线VIII-VIII的剖面图。
具体实施方式
下面参考图1描述用于合成气体反应器的燃烧器的原理构造。
燃烧器围绕燃烧器轴线A旋转对称地构造并且包括管形的导入部段以及连接于导入部段的燃烧器喷尖1,所述燃烧器喷尖包围燃烧器开口3。
燃烧器包括外部的第一燃烧器元件2,所述第一燃烧器元件在燃烧器的管形的部段中由三个缩叠的管4、6、8形成。在管之间形成冷却流体输入通道7和冷却流体输出通道9,经由其能够将冷却流体输送到燃烧器喷尖1中或者从所述燃烧器喷尖中输出。作为冷却流体尤其考虑水。在燃烧器喷尖1的区域中,外部的燃烧器元件2偏离纯的管形状并且朝向燃烧器出口3的中心的方向倾斜。此外,其在喷尖的区域中具有空腔,在所述空腔中,挤压体5以距燃烧器元件2的壁一定间距设置在所述区域中。在此,在燃烧器2在喷尖区域中的壁11A的内侧和挤压体外侧之间,形成流动通道10,通过所述流动通道引导冷却流体、例如冷却水穿过外部的燃烧器元件2的喷尖来冷却所述喷尖。外部的燃烧器元件2的不同于管形状的部分为外部的燃烧器喷尖部件11,所述燃烧器喷尖部件构成为独立的部件并且其壁11A焊接到外部的燃烧器元件2的管形的部段上。在此,燃烧器喷尖部件11的壁11A具有大致U形的弯曲,使得其能够不仅与外部的管4、也与外部的燃烧器元件2的管形的部段的内部的管8连接。挤压体5插到中间的管6上。对此,所述挤压体具有槽5A,所述槽的宽度匹配于管形的部段的中间的管6的壁厚度。
燃烧器还包括内部的燃烧器元件12,所述内部的燃烧器元件除了在燃烧器喷尖1的区域中之外同样由三个缩叠的管14、16、18形成。在燃烧器喷尖1的区域中,具有位于其中的空腔的内部的燃烧器喷尖部件连接于内部的燃烧器元件12的管形的部段。在该空腔中设置有挤压体15,其中挤压体外侧在内部的燃烧器喷尖部件21的范围中与燃烧器喷尖壁21A的内侧具有一定间距,使得在二者之间形成流动通道。将冷却流体输送到流动通道中经由在内部的燃烧器元件12的管形的部段的缩叠的管14、16之间形成的流动通道17进行,从内部的燃烧器部件21的区域中输出冷却流体经由在缩叠的管16、18之间形成的输出通道19进行。内部的燃烧器喷尖部件也构成为独立的部件,其壁21A焊接到管形的部段的外部的管14和内部的管18上。对此,壁21A在最广泛的意义中u形地弯曲,使得所述壁能够与管形的部段的三个缩叠的管14、16、18的外部的管14和内部的管18焊接。挤压体15插到管形的部段的中间的管16上。对此,其具有槽15A,所述槽的宽度匹配于中间的管16的壁厚度。
内部的燃烧器元件12具有外直径,所述外直径小于外部的燃烧器元件2的内直径,使得在二者之间形成环形通道,所述环形通道用于输送燃烧粉尘,例如用于输送煤粉尘。
内部的燃烧器元件12包围尽可能柱状的空间,在所述空间中设置有引燃器21。所述引燃器包括管形的部段22A,所述管形的部段由三个管24、26、28形成并且引燃器喷尖部件31在燃烧器喷尖1的区域中连接于所述管形的部段。引燃器喷尖部件31具有空腔,在所述空腔中设置有挤压体25,其中挤压体外侧距引燃器喷尖部件31的壁31A的内侧一定间距,使得在二者之间形成流动通道30。如在外部的燃烧器元件2中和在内部的燃烧元件12中那样,喷尖部件31的壁31A焊接到管形的部段上。引燃器喷尖部件31的壁31A在此在最广泛的意义中u形地弯曲,使得其能够一方面与引燃器21的管形的部段的外部的管24和引燃器21的管形的部段的内部的管28焊接。挤压体25插到管形的部段的中间的管26上。对此,其具有槽25A,所述槽的宽度匹配于中间的管26的壁厚度。
引燃器22的管形的部段具有外直径,所述外直径小于内部的燃烧器元件12的内直径,使得在这二者之间形成氧气/蒸汽通道23。所述氧气/蒸汽通道用于输送水蒸气,所述水蒸气在合成气体反应器中需要用于将燃烧粉尘转化成合成气体,并且必要时用于输送氧气或空气。为了促进合成气体反应,将输送的水蒸气、并且必要时使输送的氧气或输送的空气出现涡流,以便促进合成气体反应。对此,旋流叶片32在燃烧器喷尖1的区域中设置在内部的燃烧器元件12和引燃器22之间。
引燃器22包围基本上柱状的空腔,在所述空腔中设置有点燃燃烧器和用于监控火焰的设备。这两个元件在图中仅大程度示意地示出并且以附图标记33概括。
图2示出外部的燃烧器喷尖构件11的构造。此外,可见外部的燃烧器元件2的管形的部段的缩叠的管4、6、8。外部的燃烧器喷尖部件11在端壁34中终止,所述端壁为外部的燃烧器喷尖部件的端部。在外部的燃烧器喷尖部件11中形成空腔,在所述空腔中如已经描述的那样,存在挤压体5。所述挤压体如在图2中示出的那样构成为空心的。所述挤压体具有相对于端壁34的近侧的端部36以及相对于端壁的远侧的端部38,所述远侧的端部具有槽5A,以用于插到燃烧器元件的管形的部段的中间的管6上。在远侧的端部38的区域中,尤其在远侧的端部中直接在槽5A之前,存在挤压体开口40,所述挤压体开口朝向空心的挤压体5的内腔42敞开,使得内腔42可通过挤压体开口40进入。大致u形地弯曲的燃烧器喷尖壁11A与外部的燃烧器元件2的管形的部段的外部的管4和内部的管8连接,而挤压体5与外部的燃烧器元件2的管形的部段的中间的管6连接,使得挤压体开口40朝向在外部的管4和中间的管6之间形成的输入通道7敞开。挤压体内腔42由此与用于冷却流体的输入通道7流体连接。
基本上由相对薄的挤压体壁44构成的空心的挤压体5经由支撑结构46与燃烧器喷尖壁2的内侧连接。其能够连接片状地或箭头状地构成,使得其尽可能少地阻碍并且必要时甚至引导在流体通道10中的流动。
图3示出内部的燃烧器喷尖部件21的构造和内部的燃烧器元件12的管形的部段的在其中连接的缩叠的管14、16、18。内部的燃烧器喷尖部件21具有燃烧器喷尖壁21A,所述燃烧器喷尖壁具有端壁47,所述端壁形成内部的燃烧器喷尖部件21的封闭的端部。如已经参考图1描述的那样,在内部的燃烧器喷尖部件21的空腔中存在挤压体15。所述挤压体又本身空心地构成并且具有包围挤压体内腔52的挤压体壁54。此外,挤压体15具有相对于端壁47的近侧的端部48和相对于端壁47的远侧的端部49,所述远侧的端部具有槽15A,以用于插到燃烧器元件的管形的部段的中间的管16上。在远侧的端部49的区域中,尤其在远侧的端部中直接在槽15A之间,设置有挤压体开口50,经由所述挤压体开口可接近挤压体内腔52。内部的燃烧器喷尖部件21的燃烧器喷尖壁21A大致u形地弯曲,其中燃烧器喷尖壁21A的端部与内部的燃烧器元件12的管形的部段的外部的管14以及与其内部的管18连接。挤压体壁54因此与内部的燃烧器元件12的管形的部段的中间的管16连接,使得挤压体开口50此外在内部的燃烧器元件12的管形的部段的外部的管14和中间的管16之间是敞开的。以所述方式,挤压体内腔52与用于冷却流体的输入通道17流体连接。挤压体壁54经由例如能够经由连接片状地或箭头状地形成的支撑结构与燃烧器喷尖壁21A的内侧连接,使得在挤压体外侧和燃烧器喷尖壁21A的内侧之间存在限定的间距,以便形成流动通道20。如在外部的燃烧器喷尖部件中那样,支撑结构也能够构成为,使得其引导穿过流动通道的流动,在任何情况下,然而所述支撑结构都构成为,使得其尽可能少地妨碍流动。
旋流叶片32与内部的燃烧器元件12的燃烧器喷尖部件21一件式地构成。旋流叶片32是空心的并且分别具有旋流叶片内腔58,所述旋流叶片内腔经由冷却流体入口59和冷却流体出口60与围绕挤压体15引导的流体通道20流体连接。旋流体内腔58因此是冷却循环的一部分,使得旋流叶片32与内部的燃烧器喷尖部件21一起通过冷却流体冷却。
同样地,在本实施例中,管62与内部的燃烧器喷尖部件21和旋流叶片32一件式地构成,所述管用作为用于***引燃器22的引导装置。不具有用于引导引燃器22的管的实施例然而也是可能的。因此,在图中示出的管62仅是一种选择。
在图4中示出在燃烧器喷尖1的区域中的引燃器22的结构。在图中可见引燃器喷尖部件31以及引燃器22的由三个缩叠的管24、26、28形成的管形的部段。
引燃器喷尖部件31具有大致u形弯曲的燃烧器喷尖壁31A,所述燃烧器喷尖壁围绕引燃器喷尖部件31的内腔。在内腔中设置有挤压体25。如在外部的燃烧器元件2的和内部的燃烧器元件12的燃烧器喷尖部件11、21中那样,位于引燃器喷尖部件21的内腔中的挤压体25也空心地构成。所述挤压体具有指向端侧76的近侧的端部66和背离所述端部的远侧的端部68,所述远侧的端部具有槽25A,以用于插到燃烧器元件的管形的部段的中间的管26上。在远侧的端部68的区域中,尤其在远侧的端部中直接在槽25A之前,存在挤压体开口70,经由所述挤压体开口可接近挤压体25的内腔72。挤压体内腔72由挤压体壁74包围,所述挤压体壁经由支撑结构76、例如经由已经描述的箭头状的或连接片状的结构与燃烧器喷尖壁31A的内侧连接。在引燃器的燃烧器喷尖壁上,也能够以导流的方式构成支撑结构76。在任何情况下,然而,所述支撑结构构成为,使得其不妨碍穿过在挤压体外侧和燃烧器喷尖壁31A的内侧之间形成的流动通道30的流动。
引燃器喷尖31的大致u形地弯曲的燃烧器喷尖壁31A的两个端部与引燃器22的管形的部段的外部的管24和内部的管28连接,挤压体壁74与管形的部段的中间的管26连接。连接在此在挤压体壁74的下述部位上进行,所述部位选择成,使得挤压体70朝向在引燃器22的管形的部段的外部的管24和其中间的管26之间形成输入通道是敞开的。挤压体内腔72由此集成到冷却流体循环中。
引燃器22的外直径选择成,使得其能够***到内部的燃烧器壁12的管62中。引燃器22此外包围尽可能柱状的内腔,在所述内腔中能够设置有起动喷嘴和火焰监控设备。
不仅在外部的燃烧器元件2和内部的燃烧器元件12中、而且也在引燃器22中,燃烧器喷尖部件11、21、31分别分开地由通过缩叠的管形成的管形的部段制成。随后,那么将缩叠的管例如借助于焊接工艺与相应的燃烧器喷尖部件连接。
燃烧器喷尖部件尤其能够分别一件式地借助于叠层制造工艺制成。由此,空心的挤压体经由支撑结构与燃烧器喷尖壁连接的所描述的复杂的结构是可能的。尤其地,一件式地制造旋流叶片32和具有内部的燃烧器喷尖部件21的管62能够通过借助于层制造工艺的叠层制造5来确保。作为叠层制造工艺尤其能够使用选择性激光烧结。
下面参考图5描述在图3中示出的实施例的变型形式。变型基本上在于挤压体和其挤压体内腔的设计方案。因此在图5中没有示出在图3中已描述的实施例的其他元件、例如旋流叶片。相应于图3中的元件的元件用与图3中相同的附图标记示出并且不再次阐述,以便避免重复。
在图5中示出的实施例的挤压体与在图3中示出的实施例的挤压体的不同之处基本上在于,其挤压体开口50增大。此外,导流元件80从内部的燃烧器壁的内侧伸入到挤压体开口50中,使得导流元件80将开口分成入流部段81和出流部段82。
围绕导流元件80形成流动路径83。在导流元件80的端部上,穿过流动路径83的流动经受流动转向84。在流动转向84的区域中,收集腔85从流动路径83分支,其中进入收集腔的入口沿大致原始的流动方向、即沿流动转向之前的流动方向设置。位于冷却流体中的悬浮物颗粒由于其惯性不能够容易地如流体本身那样在流动转向时跟随突然的方向改变,使得悬浮物颗粒能够到达收集腔85中并且在那里积聚。以所述方式,在挤压体外侧和燃烧器喷尖壁21A的内侧之间形成的流体通道20被穿流之前,能够将悬浮物颗粒的一部分从冷却流体中移除,由此能够减少悬浮物颗粒在所述流动通道中的积聚,使得避免或至少能够延迟流体通道的变窄。
虽然关于内部的燃烧器元件12的燃烧器喷尖部件21描述具有收集腔85的实施例,但是相应的设计方案也能够存在于外部的燃烧器元件2的燃烧器喷尖部件11中并且也在引燃器喷尖部件31中存在。
在图6中示出图3中的实施例的另一个替选方案。相应于图3中的元件的元件在此用与在图3中相同的附图标记表示并且不再次阐述,以便避免重复。如在图5中那样,在图6中没有示出旋流叶片32以及柱状的管62,因为其与在图3中示出的实施例相同。
与在图3中示出的实施例的主要的不同之处在于,端壁147与在图3中示出的实施例中的端壁相比更薄地构成。为了使薄的端壁147稳定,在其区域中提高支撑结构146的密度。支撑结构146构成为箭头状的结构,所述箭头状的结构在挤压体15上汇聚成拱形件。在本实施例中,拱形件构成为尖拱形件,使得箭头状的支撑结构形成一种拱顶,所述拱顶具有哥特式的拱顶的形式。
虽然在图6中示出的实施例中仅端壁147更薄地构成,薄的壁也能够延伸超过端壁147并且甚至形成整个燃烧器喷尖壁21A。通过减小热负荷高的区域中的燃烧器喷尖壁21A的厚度,能够实现快速地散热到冷却流体上。此外,更薄的壁更不易受热量波动的影响。
支撑结构的所描述的尖拱形的设计方案能够借助于已经提到的叠层制造工艺来实现。关于图6描述的支撑结构的和壁厚的设计方案也能够在外部的燃烧器元件2和引燃器22的燃烧器喷尖部件11、31中实现。
支撑结构的同样能够实现减小燃烧器喷尖壁的壁厚度的一个替选的形式在图7和8中示出。在此,图8示出沿着在图7中示出的线VIII-VIII的剖面图。
在图7和8中示出的支撑结构具有连接片86的形状,所述连接片在挤压体壁54和燃烧器喷尖壁21A之间形成并且从挤压体15的远侧的端部围绕其近侧的端部并且向回朝向近侧的端部延伸。在此,连接片86平行地伸展并且不仅在挤压体外侧上、而且也在燃烧器壁的内侧上汇聚成拱形件。在本实施例中,拱形件是尖拱形件,使得在各个连接片之间形成流动通道20,所述流动通道具有相应于在其端部上变尖的椭圆的横截面。支撑结构的所述设计方案也允许在更薄的壁的稳定性高的情况下减小壁厚度。关于图7和8描述的支撑结构在外部的燃烧器元件2的燃烧器喷尖部件11和/或内部的燃烧器元件12的燃烧器喷尖部件21和/或引燃器喷尖部件31中使用。虽然关于图7和8描述尖拱形件,也能够使用其他的弯曲形状,其中相应的弯曲形状此外能够关于所选择的制造方法来挑选。
本发明为了说明目的根据具体的实施例来详细阐述。在此,各个实施例的元件也能够彼此组合。因此,本发明不应限制于各个实施例,而是仅通过所附的权利要求受到限制。
Claims (21)
1.一种燃烧器喷尖(1),所述燃烧器喷尖具有燃烧器出口(3)和至少一个包围所述燃烧器出口(3)的燃烧器喷尖部件(11,21,31),所述燃烧器喷尖部件具有燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A),所述燃烧器喷尖壁具有形成所述燃烧器喷尖部件(11,21,31)的封闭的端部的端壁(47,67,147),其中
-所述燃烧器喷尖部件(11,21,31)在其内部中具有到达至所述端壁(34,47,64,147)的空腔并且所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)具有指向所述空腔的壁内侧,
-在所述空腔中设置有挤压体(5,15,25),所述挤压体具有朝向所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)的壁内侧的挤压体外侧,
-在所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)的壁内侧和所述挤压体外侧之间形成至少一个流动通道(10,20,30),并且
-所述挤压体(5,15,25)经由支撑结构(46,56,76,86)与所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)的壁内侧连接,所述支撑结构从所述挤压体外侧朝向所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)的壁内侧延伸。
2.根据权利要求1所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述支撑结构(46,56,76,86)构成为连接片状的或箭头状的结构并且至少在所述端壁(34,47,64)的区域中,相邻的连接片状的或箭头状的结构在所述挤压体外侧上和/或在所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)的壁内侧上汇聚成拱形件。
3.根据权利要求2所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述拱形件构成为尖拱形件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧器喷尖(1),
其中将所述挤压体(5,15,25)与所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)连接的支撑结构(46,56,76)的密度至少在所述端壁(34,47,64)的区域中与在所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)的其他区域中相比增大。
5.根据权利要求4所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述燃烧器喷尖壁(21A)在所述支撑结构(56)的密度增大的位置处与在支撑结构(56)的密度不增大的区域中相比更薄地构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述挤压体(5,15,25)与所述支撑结构(46,56,76,86)和所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)一件式地构成。
7.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)至少在所述端壁的区域中在其外侧上由隔热层覆层。
8.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述挤压体(5,15,25)空心地构成。
9.根据权利要求8所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述挤压体(5,15,25)具有相对于所述端壁(34,47,64)近侧的端部(36,48,66)、相对于所述端壁(34,47,64)远侧的端部(38,49,68)、挤压体内腔(42,52,72)和在所述远侧的端部(38,49,68)的区域中的至少一个朝向所述挤压体内腔(42,52,72)敞开的挤压体开口(40,50,70)。
10.根据权利要求9所述的燃烧器喷尖(1),
其中导流元件(80)从所述燃烧器喷尖壁(21A)的壁内侧开始伸入到所述挤压体开口(50)中,使得其将所述挤压体开口(50)分成入流部段(81)和出流部段(82),并且围绕所述导流元件(80)形成所述入流部段(81)和所述出流部段(82)之间的流动路径。
11.根据权利要求9所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述挤压体(5,15,25)具有至少一个朝向所述挤压体内腔(42,52,72)敞开的另外的挤压体开口,所述另外的挤压体开口设置在所述挤压体(5,15,25)的近侧的端部(36,48,66)和在远侧的端部(38,49,68)的区域中设置的所述挤压体开口(40,50,70)之间,并且所述挤压体内腔(42,52,72)形成所述挤压体开口(40,50,70)和所述另外的挤压体开口之间的流动路径。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的燃烧器喷尖(1),
其中在所述挤压体内腔(50)中,存在从所述流动路径分支的用于流过所述流动路径(20)的流体中的杂质的收集腔(85)。
13.根据权利要求12所述的燃烧器喷尖(1),
其中到所述收集腔(85)的入口位于所述流动路径的流动方向(84)发生改变的区域中。
14.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器喷尖(1),其中至少部分地伸入到所述燃烧器出口(3)的所述旋流叶片(32)与所述燃烧器喷尖壁(21A)一件式地构成。
15.根据权利要求14所述的燃烧器喷尖(1),
其中在所述燃烧器喷尖壁(21A)的壁内侧和所述挤压体外侧之间形成的所述流动通道(20)至少部分地延伸穿过所述旋流叶片(32)。
16.根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器喷尖(1),
其中所述燃烧器喷尖部件(11,21,31)和所述挤压体(5,15,25)环状地构成。
17.一种燃烧器喷尖(1),所述燃烧器喷尖具有燃烧器出口(3)和至少一个包围所述燃烧器出口(3)的燃烧器喷尖部件(21),所述燃烧器喷尖部件具有燃烧器喷尖壁(21A),所述燃烧器喷尖壁具有形成所述燃烧器喷尖部件(21)的封闭的端部的端壁(67),
其特征在于,
至少部分地伸入到所述燃烧器出口(3)中的旋流叶片(32)与所述燃烧器喷尖壁(21A)一件式地构成。
18.根据权利要求17所述的燃烧器喷尖(1),其中
-所述燃烧器喷尖部件(11,21,31)在其内部中具有到达至所述端壁(47,64,147)的空腔并且所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)具有指向所述空腔的壁内侧,
-在所述空腔中设置有挤压体(5,15,25),所述挤压体具有朝向所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)的壁内侧的挤压体外侧,
-在所述燃烧器喷尖壁(11A,21A,31A)的壁内侧和所述挤压体外侧之间形成至少一个流动通道(10,20,30)。
19.根据权利要求18所述的燃烧器喷尖(1),
其中在所述燃烧器喷尖壁(21A)的壁内侧和所述挤压体外侧之间形成的流动通道(20)至少部分地延伸穿过所述旋流叶片(32)。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的燃烧器喷尖,
其中所述旋流叶片形成具有喷嘴的形式的叶片,所述喷嘴在所述叶片的特定区域中减小用于流过所述叶片的氧气蒸汽混合物的流动横截面。
21.一种燃烧器,所述燃烧器具有根据上述权利要求中任一项所述的燃烧器喷尖。
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