RU2195574C2 - Центральная часть для форсунки с двухпоточным тангенциальным входом - Google Patents
Центральная часть для форсунки с двухпоточным тангенциальным входомInfo
- Publication number
- RU2195574C2 RU2195574C2 RU97121005/06A RU97121005A RU2195574C2 RU 2195574 C2 RU2195574 C2 RU 2195574C2 RU 97121005/06 A RU97121005/06 A RU 97121005/06A RU 97121005 A RU97121005 A RU 97121005A RU 2195574 C2 RU2195574 C2 RU 2195574C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- cylindrical
- inlet
- central part
- longitudinal axis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2206/00—Burners for specific applications
- F23D2206/10—Turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Форсунка с центральной частью предназначена для использования в энергетике. Центральная часть включает в себя основание, имеющее по меньшей мере одно проходящее через него отверстие для подачи воздуха, наружную в радиальном направлении поверхность, имеющую участок усеченной фигуры и цилиндрический участок, внутренний канал, сообщающийся с внутренней камерой через завихритель, и трубку для подачи топлива, проходящую через основание, внутреннюю камеру, завихритель и заканчивающуюся во втором цилиндрическом канале. Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационной долговечности. 3 ил.
Description
Изобретение относится к топливным форсункам с предварительным смешением топлива и воздуха, обеспечивающим низкое выделение NOx, и, в частности, к центральным частям, предназначенным для применения в таких форсунках.
Выделение закисей азота (называемых ниже "NOx") имеет место в результате горения при высоких температурах. NOx является загрязняющим веществом, и в результате, к камерам сгорания, генерирующим NOx, всегда предъявляют более строгие требования в отношении выделений таких загрязняющих веществ. В соответствии с этим было приложено много усилий для уменьшения образования NOx в камерах сгорания.
Одним из решений этой проблемы было предварительное смешение топлива с избытком воздуха для того, чтобы горение проходило с локально большим избытком воздуха, давая в результате относительно низкую температуру горения и благодаря этому минимизируя образование NOx. Топливная форсунка, работающая таким образом, описана в патенте США 5307634, в котором иллюстрируется спиральный завихритель с конической центральной частью. Этот тип топливной форсунки известен как топливная форсунка с тангенциальным входом и содержит два смещенных спиральных элемента с цилиндрическими сводами, соединенными с двумя торцевыми пластинами. Воздух для горения поступает в завихритель через две прямоугольные прорези, образованные смещенными спиральными элементами, а выходит через входное отверстие камеры сгорания в одной торцевой пластине и входит в камеру сгорания. Линейная матрица отверстий, расположенная на наружном спиральном элементе против внутренней задней кромки, инжектирует топливо в воздушный поток на каждой входной прорези из магистрали для получения равномерной смеси топлива с воздухом перед входом в камеру сгорания.
Предварительно смешивающие топливные форсунки с тангенциальным входом отличались низкими выделениями NOx по сравнению с топливными форсунками предшествующего уровня техники. К сожалению, топливные форсунки, описанные, например, в вышеупомянутом патенте, имеют недопустимо низкую эксплуатационную долговечность при использовании в газотурбинных двигателях, обусловленную соединением факела пламени с центральной частью форсунки. В результате этого топливные форсунки с тангенциальным входом не нашли практического применения в газотурбинных двигателях, выпускаемых на промышленной основе.
Таким образом, существует насущная необходимость в центральной части для топливных форсунок с тангенциальным входом, которая при использовании в газотурбинных двигателях обладала бы значительно большей эксплуатационной долговечностью, чем центральные части топливных форсунок предшествующего уровня техники.
Задачей, положенной в основу настоящего изобретения, является создание центральной части для топливных форсунок с низким выделением NOx, т.е. свободной от перечисленных выше недостатков, присущих техническим решениям, характеризующим известный уровень техники.
Техническим результатом, достигаемым в процессе реализации настоящего изобретения, является создание такой центральной части для топливных форсунок с низким выделением NOx, которая при применении в газотурбинных двигателях будет обладать значительно большей эксплуатационной долговечностью, чем центральные части топливных форсунок предшествующего уровня техники.
Другим техническим результатом, достигаемым в процессе реализации настоящего изобретения, является выполнение центральной части для топливных форсунок с тангенциальным входом, которая значительно уменьшает склонность факела пламени соединяться с центральной частью.
В соответствии с этим центральная часть, соответствующая настоящему изобретению, содержит основание, имеющее, по меньшей мере, одно проходящее через него отверстие для подачи воздуха, наружную в радиальном направлении поверхность, содержащую участок усеченной фигуры и цилиндрический участок, внутренний канал, сообщающийся с внутренней камерой через завихритель, и трубку для подачи топлива, проходящую через основание, внутреннюю камеру и завихритель и заканчивающуюся во втором цилиндрическом канале.
На фиг.1 изображен продольный разрез центральной части, соответствующей настоящему изобретению.
На фиг.2 - разрез по линии 2-2, показанной на фиг.1.
На фиг. 3 - продольный разрез центральной части, соответствующей настоящему изобретению, по линии 3-3, показанной на фиг.2.
Как следует из фиг.1, центральная часть 10, соответствующая настоящему изобретению, содержит основание 12, имеющее, по меньшей мере, одно, а предпочтительно множество проходящих через него отверстий 14, 16 для подачи воздуха, при этом основание 12 ориентировано перпендикулярно продольной оси 18 центральной части 10. Центральная часть 10 содержит также внутренний канал 20, ориентированный также коаксиально продольной оси 18. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения внутренний канал 20 включает в себя первый цилиндрический канал 22, имеющий выходное отверстие 24 и входное отверстие 26, и второй цилиндрический канал 28, имеющий больший диаметр, чем у первого цилиндрического канала 22, и аналогичным образом имеющий выходное отверстие 30 и входное отверстие 32. Второй цилиндрический канал 28 сообщается с первым цилиндрическим каналом 22 через сужающийся канал 34, выполненный в форме усеченного конуса, выходное отверстие 36 которого имеет диаметр, равный диаметру первого цилиндрического канала 22, и входное отверстие 38, имеющее диаметр, равный диаметру второго цилиндрического канала 28. Каждый из каналов 22, 28, 34 ориентирован коаксиально продольной оси 18, а выходное отверстие 36 сужающегося канала 34 составляет одно целое с входным отверстием 26 первого цилиндрического канала 22, тогда как входное отверстие 38 сужающегося канала 34 составляет одно целое с выходным отверстием 30 второго цилиндрического канала 28. Первый цилиндрический канал 22 имеет выходное отверстие 40, которое является круглым, ориентировано коаксиально продольной оси 18 и расположено в одной плоскости с выходным отверстием 24 первого цилиндрического канала 22.
Наружная в радиальном направлении поверхность 42 центральной части 10 содержит участок 44 усеченной фигуры, который ограничивает наружную поверхность усеченной фигуры, ориентированную коаксиально продольной оси 18 и расширяющуюся по направлению к основанию 12, и цилиндрический участок 46, который составляет одно целое с участком 44 усеченной фигуры, ограничивает поверхность цилиндра и ориентирован также коаксиально продольной оси 18. В предпочтительном варианте осуществления изобретения цилиндрический участок 46 заканчивается в плоскости, в которой расположено выходное отверстие 40, при этом диаметр участка 44 усеченной фигуры в основании 12 в 2,65 раза больше диаметра участка 44 усеченной фигуры в его вершине, а высота 48 участка 44 усеченной фигуры (расстояние между плоскостью, в которой основание 12 сопрягается с участком 44 усеченной фигуры и плоскостью, в которой расположена вершина участка 44 усеченной фигуры) в 1,3 раза больше диаметра участка 44 усеченной фигуры на основании 12. Цилиндрический участок 46 расположен между участком 44 усеченной фигуры и выходным отверстием 40. Внутренний канал 20 расположен в радиальном направлении внутрь от наружной в радиальном направлении поверхности 42 центральной части 10, участок 44 усеченной фигуры ориентирован коаксиально продольной оси 18, а центральная часть 10 соединена с основанием 12 так, чтобы участок 44 усеченной фигуры сужался по направлению к цилиндрическому участку 46 и сопрягался с началом цилиндрического участка 46. Как показано на фиг.2, основание участка 44 усеченной фигуры соответствует окружности 50, имеющей свой центр 52 на продольной оси 18.
Как следует из фиг. 3, внутренняя камера 58 расположена в центральной части 10 между основанием 12 и входным отверстием 32 второго цилиндрического канала 28. Отверстия 14, 16 для подачи воздуха, выполненные в основании 12, сообщаются с камерой 58, которая в свою очередь сообщается с внутренним каналом 20 через входное отверстие 32 второго цилиндрического канала 28. Завихритель 60, предпочтительно известной конструкции с радиальным входом, ориентирован коаксиально продольной оси 18 и расположен в камере 58, непосредственно прилегая к входному отверстию 32 второго цилиндрического канала 28 так, чтобы внутренний канал 20 сообщался с камерой 58 через завихритель 60. Однако в связи с тем, что и камера 58, и завихритель 60 ориентированы коаксиально продольной оси 18, а их одноименные торцевые поверхности лежат в одной плоскости вместе с входным отверстием 32 второго цилиндрического канала 28, то, следовательно, и камера 58, и завихритель 60 непосредственно прилегают к входному отверстию 32 второго цилиндрического канала 28.
Трубка 62 для подачи топлива ориентирована также коаксиально продольной оси 18, проходит через основание 12, камеру 58 и завихритель 60 во второй цилиндрический канал 28 внутреннего канала 20. Трубка 62 для подачи топлива имеет диаметр меньше, чем диаметр второго цилиндрического канала 28, входит во второй цилиндрический канал 28 так, чтобы площадь поперечного сечения потока во втором цилиндрическом канале 28 была по существу равна площади поперечного сечения первого цилиндрического канала 22. Трубка 62 для подачи топлива имеет внутренний канал 64 и топливные жиклеры 66, выполненные в трубке 62 для подачи топлива и обеспечивающие проход из внутреннего канала 64 для сообщения с внутренним каналом 20.
Испытания центральной части 10, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, показали значительное увеличение ее эксплуатационной долговечности по сравнению с центральными частями форсунок предшествующего уровня техники при применении в газотурбинных двигателях благодаря уменьшению склонности факела пламени присоединяться к центральной части 10. Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает решение проблемы, которая препятствовала широкому применению топливных форсунок с тангенциальным входом в газотурбинных двигателях.
Хотя настоящее изобретение описано и показано на примере его предпочтительного варианта осуществления, квалифицированному в этой области техники специалисту будет очевидно, что без отклонения от сущности и объема заявляемого изобретения могут быть в общем и в частности сделаны различные изменения.
Claims (1)
- Центральная часть для топливной форсунки с двухпоточным тангенциальным входом, имеющая собственно центральную часть с продольной осью, содержащую основание центральной части, имеющее по меньшей мере одно проходящее через него отверстие для подачи воздуха; наружную в радиальном направлении поверхность, содержащую участок усеченной фигуры, ограничивающий наружную поверхность усеченной фигуры, ориентированную коаксиально продольной оси и расширяющуюся к основанию усеченной фигуры, и цилиндрический участок, составляющий одно целое с участком усеченной фигуры и предпочтительно ограничивающий наружную поверхность цилиндра, упомянутый участок усеченной фигуры своим меньшим основанием сопряжен с торцом входного отверстия упомянутого цилиндрического участка; внутренний канал, ориентированный коаксиально продольной оси и содержащий первый цилиндрический канал, второй цилиндрический канал и сужающийся канал, выполненный в форме усеченного конуса, причем каждый канал имеет входное отверстие и выходное отверстие, упомянутый второй цилиндрический канал имеет диаметр, который больше диаметра упомянутого первого цилиндрического канала, упомянутый второй цилиндрический канал сообщается с упомянутым первым цилиндрическим каналом через упомянутый сужающийся канал, упомянутое выходное отверстие упомянутого сужающегося канала составляет одно целое с упомянутым входным отверстием упомянутого первого цилиндрического канала, упомянутое входное отверстие упомянутого сужающегося канала составляет одно целое с упомянутым выходным отверстием второго цилиндрического канала, упомянутое выходное отверстие сужающегося канала имеет диаметр, равный диаметру входного отверстия первого цилиндрического канала, а упомянутое входное отверстие упомянутого сужающегося канала имеет диаметр, равный диаметру упомянутого выходного отверстия второго цилиндрического канала, при этом каждый из упомянутых каналов ориентирован коаксиально продольной оси, а упомянутый первый цилиндрический канал имеет выходное отверстие, которое является круглым, ориентировано коаксиально продольной оси и расположено в одной плоскости с выходным отверстием упомянутого первого цилиндрического канала; внутреннюю камеру, расположенную между упомянутым основанием центральной части и упомянутым входным отверстием упомянутого второго цилиндрического канала, причем упомянутые отверстия для подачи воздуха сообщаются с упомянутым вторым цилиндрическим каналом через упомянутую камеру; завихритель, ориентированный коаксиально продольной оси и расположенный в камере, непосредственно прилегающей к входному отверстию второго цилиндрического канала, и трубку для подачи топлива, ориентированную коаксиально упомянутой продольной оси, проходящую через упомянутое основание центральной части, упомянутую внутреннюю камеру и упомянутый завихритель и заканчивающуюся в упомянутом втором цилиндрическом канале.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/770,282 US5908160A (en) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Centerbody for a two stream tangential entry nozzle |
US08/770,282 | 1996-12-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97121005A RU97121005A (ru) | 1999-09-10 |
RU2195574C2 true RU2195574C2 (ru) | 2002-12-27 |
Family
ID=25088047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97121005/06A RU2195574C2 (ru) | 1996-12-20 | 1997-12-19 | Центральная часть для форсунки с двухпоточным тангенциальным входом |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5908160A (ru) |
JP (1) | JPH10196956A (ru) |
CA (1) | CA2225360A1 (ru) |
RU (1) | RU2195574C2 (ru) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2348864C2 (ru) * | 2007-03-19 | 2009-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ЭСТ" | Горелка |
US8555645B2 (en) * | 2008-07-21 | 2013-10-15 | General Electric Company | Fuel nozzle centerbody and method of assembling the same |
US8545215B2 (en) | 2010-05-17 | 2013-10-01 | General Electric Company | Late lean injection injector |
US8893500B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-11-25 | Solar Turbines Inc. | Lean direct fuel injector |
US8919132B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-12-30 | Solar Turbines Inc. | Method of operating a gas turbine engine |
US9182124B2 (en) | 2011-12-15 | 2015-11-10 | Solar Turbines Incorporated | Gas turbine and fuel injector for the same |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1409433A (en) * | 1921-05-23 | 1922-03-14 | Wass Joseph | Oxyacetylene blowpipe |
GB964529A (en) * | 1961-09-15 | 1964-07-22 | Angus George Co Ltd | Improvements in or relating to foam and water sprinklers |
US3633825A (en) * | 1970-03-17 | 1972-01-11 | David W Waldron | Fogging apparatus |
US3980233A (en) * | 1974-10-07 | 1976-09-14 | Parker-Hannifin Corporation | Air-atomizing fuel nozzle |
FR2454593A1 (fr) * | 1979-04-20 | 1980-11-14 | York Sa Froid Indl | Appareil haute pression de production de neige artificielle avec reglage du melange air/eau en fonction de la temperature humide de l'air ambiant |
-
1996
- 1996-12-20 US US08/770,282 patent/US5908160A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-12-19 RU RU97121005/06A patent/RU2195574C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1997-12-19 JP JP9365236A patent/JPH10196956A/ja not_active Withdrawn
- 1997-12-19 CA CA002225360A patent/CA2225360A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10196956A (ja) | 1998-07-31 |
US5908160A (en) | 1999-06-01 |
CA2225360A1 (en) | 1998-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2766102C1 (ru) | Камера сгорания с низким уровнем загрязнения и способ управления сгоранием для нее | |
US6178752B1 (en) | Durability flame stabilizing fuel injector with impingement and transpiration cooled tip | |
US7165405B2 (en) | Fully premixed secondary fuel nozzle with dual fuel capability | |
JP2928125B2 (ja) | ガスタービン装置を動作させる方法及び低NOx ガスタービン装置における燃焼不安定性を低減する方法 | |
RU2134380C1 (ru) | Камера сгорания газотурбинного двигателя | |
US7065972B2 (en) | Fuel-air mixing apparatus for reducing gas turbine combustor exhaust emissions | |
US6722132B2 (en) | Fully premixed secondary fuel nozzle with improved stability and dual fuel capability | |
RU2193686C2 (ru) | Форсунка с двухпоточным тангенциальным входом и с отделенным факелом | |
JP2003522929A (ja) | ガスタービン用のバーナ中の装置 | |
US5303554A (en) | Low NOx injector with central air swirling and angled fuel inlets | |
US7024861B2 (en) | Fully premixed pilotless secondary fuel nozzle with improved tip cooling | |
RU2195575C2 (ru) | Способ сжигания с низким уровнем звуковых эффектов (варианты) | |
RU2196247C2 (ru) | Способ сжигания топлива посредством форсунки с двухпоточным тангенциальным входом | |
KR100679596B1 (ko) | 연소기,연소기구조체,및연료및공기혼합튜브 | |
RU2197684C2 (ru) | Способ отделения факела от форсунки с двухпоточным тангенциальным входом | |
RU2195574C2 (ru) | Центральная часть для форсунки с двухпоточным тангенциальным входом | |
RU2200249C2 (ru) | Коническая центральная часть для форсунки с двухпоточным тангенциальным входом | |
US5146741A (en) | Gaseous fuel injector | |
RU2200250C2 (ru) | Форсунка с двухпоточным тангенциальным входом | |
US6813890B2 (en) | Fully premixed pilotless secondary fuel nozzle | |
US4453384A (en) | Fuel burners and combustion equipment for use in gas turbine engines | |
JP3826200B2 (ja) | 予混合燃焼器 | |
EP0849530A2 (en) | Fuel nozzles and centerbodies therefor | |
RU2189478C2 (ru) | Топливная форсунка | |
JP2604933Y2 (ja) | ガスタービン用燃焼器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031220 |