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EP0043908B1 - Zerstäuberdüse für kontinuierliche Brennstoffeinspritzung - Google Patents

Zerstäuberdüse für kontinuierliche Brennstoffeinspritzung Download PDF

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Publication number
EP0043908B1
EP0043908B1 EP81104123A EP81104123A EP0043908B1 EP 0043908 B1 EP0043908 B1 EP 0043908B1 EP 81104123 A EP81104123 A EP 81104123A EP 81104123 A EP81104123 A EP 81104123A EP 0043908 B1 EP0043908 B1 EP 0043908B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
annular
air
fuel
atomiser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP81104123A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0043908A1 (de
Inventor
Karl-Heinz Dipl.-Ing. Collin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kloeckner Humboldt Deutz AG filed Critical Kloeckner Humboldt Deutz AG
Publication of EP0043908A1 publication Critical patent/EP0043908A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0043908B1 publication Critical patent/EP0043908B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/106Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet

Definitions

  • the invention relates to an atomizer nozzle for continuous fuel injection, preferably in combustion chambers of gas turbines, with a central nozzle body for supplying fuel and with an arrangement concentric with it for annular supply of air.
  • An atomizer nozzle of the type mentioned is known in which the air coming from the compressor is guided in a ring in a concentric ring to the nozzle body and in the vicinity of the nozzle opening a swirl device is intended to improve the atomization (DE-A-1 501 934). Since the air and the fuel move essentially in the same direction, the fuel and air are swirled at most in an edge zone of the fuel jet. The swirl device creates a pressure drop without achieving the intended effect.
  • a fuel injection device in which a nozzle body provided with swirl vanes is provided for fuel supply and several air supply devices are provided for fuel atomization, some of which have differently oriented swirl vanes for generating oppositely oriented air vortices.
  • This fuel injection device therefore requires a considerable amount of construction work and, in addition, considerable delivery rates for fuel atomization, which in many applications can only be made available under difficult conditions.
  • the invention has for its object to provide a simple atomizer nozzle for continuous fuel injection, which does not require any moving parts and ensures a high degree of atomization with little air addition.
  • This object is achieved in that the nozzle body has a coaxial, open nozzle bore as the fuel supply, which is assigned to an interior that is connected to the combustion chamber through pressure compensation openings, that the arrangement for air supply from an air inlet and an internal annular gap
  • an annular body which is arranged such that the annular gap is provided behind the nozzle bore and the interior in the injection direction and the air supply from the annular gap is directed radially symmetrically inwards in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the nozzle bore.
  • the atomization of a fuel jet is essentially based on the disturbance of the surface tension of the liquid cylinder, which forms after leaving the jet from the nozzle bore. If, for disturbing the surface tension, an air jet is used, which according to the invention emerges from an annular gap arranged around the free fuel jet, so that the air hits the fuel jet in a vertical plane in a radially symmetrical manner, then small amounts of air and a low air pressure and thus a low air delivery rate are sufficient to atomize one certain amount of fuel.
  • An essential feature of this atomizing nozzle is that the fuel jet enters a room which has the same pressure as the room into which the fuel mist is conveyed.
  • the pressure equalization lines according to the invention are provided, by means of which the air delivery capacity required for atomization can be significantly reduced. While known versions 10 to 25 need for delivery rate for fuel atomization, the injection nozzle designed according to the invention comes with about 0.5 to 3.0 out. The atomization of the liquid is so fine that a liquid mist is created, the expansion of which is carried out by the supplied air. The guidance of the air and not the direction of the fuel supply thus gives the spray angle.
  • the atomizer nozzle is composed of a single nozzle body of the central nozzle bore and a special ring body with an annular nozzle.
  • spacers which are fixedly arranged on one or the other part or by means of interposed ones, pressure compensation openings between the two parts are formed by the gaps between the spacers when connecting by means of screws or rivets.
  • the air is supplied through an annular nozzle which generates a sharp jet with a narrowed gap. This can further increase the atomizing effect.
  • the injection nozzle is used in combination with evaporator tubes, such as those used in gas turbine annular combustion chambers, the generation of a fuel mist is only necessary in the starting phase. In all other engine operating states, the nozzle works as a simple spray tube, so that the air supply is switched off according to the invention. The fuel evaporation is then carried out exclusively by the heated evaporation pipes.
  • the figure shows a section through an atomizing nozzle according to the invention.
  • the nozzle body 1 with the central nozzle bore 2 and an annular body 3 with the annular gap 4 are connected to one another by screws 5.
  • Spacers 6 in the form of washers are arranged between the nozzle body 1 and the ring body 3, through which the pressure compensation openings 7 are created.
  • the ring body 3 has an inner annular space 8, into which an air supply line 9 opens.
  • the pressure compensation openings 7 represent the connection between an interior space 11 located between the nozzle bore 2 and the annular gap 4 and the surrounding space 10 outside the annular body 3, ie the combustion chamber of a gas turbine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberdüse für kontinuierliche Brennstoffeinspritzung, vorzugsweise in Brennkammern von Gasturbinen, mit einem zentralen Düsenkörper zur Brennstoffzuführung und mit einer dazu konzentrischen Anordnung zur ringförmigen Luftzuführung.
  • Es ist eine Zerstäuberdüse der genannten Gattung bekannt, bei der die vom Verdichter kommende Luft in einer Düse ringförmig konzentrisch zum Düsenkörper geführt wird und in der Umgebung der Düsenöffnung eine Drallvorrichtung eine Verbesserung der Zerstäubung bewirken soll (DE-A-1 501 934). Da die Luft und der Brennstoff sich im wesentlichen gleichsinnig bewegen, findet eine Verwirbelung von Brennstoff und Luft allenfalls in einer Randzone des Brennstoffstrahles statt. Die Drallvorrichtung erzeugt einen Druckverlust, ohne die beabsichtigte Wirkung zu erzielen.
  • Aus der GB-A-1 478 394 ist eine Brennstoffeinspritzvorrichtung bekannt, bei der zur Brennstoffzuführung ein mit Drallschaufeln versehener Düsenkörper und zur Kraftstoffzerstäubung mehrere Luftzuführungseinrichtungen vorgesehen sind, die teilweise verschiedenartig ausgerichtete Drallschaufeln zur Erzeugung von gegensinnig orientierten Luftwirbeln aufweisen. Diese Brennstoffeinspritzvorrichtung erfordert somit einen beträchtlichen Bauaufwand und darüber hinaus erhebliche Förderleistungen zur Kraftstoffzerstäubung, die in vielen Einsatzfällen nur unter erschwerten Bedingungen zur Verfügung gestellt werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Zerstäuberdüse für die kontinuierliche Brennstoffeinspritzung vorzulegen, die ohne bewegliche Teile auskommt und bei geringer Luftzugabe einen hohen Grad der Zerstäubung sicherstellt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Düsenkörper als Brennstoffzuführung eine koaxiale, offene Düsenbohrung aufweist, die einem Innenraum zugeordnet ist, der durch Druckausgleichsöffnungen mit der Brennkammer in Verbindung steht, daß die Anordnung zur Luftzuführung aus einem mit einem Lufteinlaß und einem innenliegenden Ringspalt versehenen Ringkörper besteht, der derart angeordnet ist, daß der Ringspalt in Einspritzrichtung hinter der Düsenbohrung und dem Innenraum vorgesehen ist und die Luftzuführung aus dem Ringspalt in einer senkrechten Ebene zur Längsachse der Düsenbohrung radialsymmetrisch nach innen gerichtet erfolgt.
  • Die Zerstäubung eines Kraftstoffstrahles beruht im wesentlichen auf der Störung der Oberflächenspannungen des Flüssigkeitszylinders, der sich nach dem Verlassen des Strahles aus der Düsenbohrung bildet. Benutzt man zur Störung der Oberflächenspannung einen Luftstrahl, der erfindungsgemäß aus einem um den freien Brennstoffstrahl angeordneten Ringspalt austritt, so daß die Luft den Brennstoffstrahl in einer senkrechten Ebene radialsymmetrisch trifft, so genügen geringe Luftmengen und ein geringer Luftdruck und damit eine geringe Luftförderleistung zur Zerstäubung einer bestimmten Brennstoffmenge. Ein wesentliches Merkmal dieser Zerstäuberdüse besteht darin, daß der Brennstoffstrahl in einen Raum eintritt, der den gleichen Druck aufweist wie der Raum, in den der Brennstoffnebel gefördert wird. Hierzu sind die erfindungsgemäßen Druckausgleichsleitungen vorgesehen, durch die die zur Zerstäubung notwendige Luftförderleistung deutlich herabgesetzt werden kann. Während bekannte Ausführungen 10 bis 25
    Figure imgb0001
    an Förderleistung zur Brennstoffzerstäubung benötigen, kommt die erfindungsgemäß ausgebildete Einspritzdüse mit etwa 0,5 bis 3,0
    Figure imgb0002
    aus. Die Zerstäubung der Flüssigkeit ist so fein, daß ein Flüssigkeitsnebel entsteht, dessen Ausbreitung von der zugeführten Luft vorgenommen wird. Die Führung der Luft und nicht die Richtung der Brennstoffzuführung ergibt somit den Spraywinkel.
  • In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausführung ist die Zerstäuberdüse zusammengesetzt aus einem einzelnen Düsenkörper der zentralen Düsenbohrung und einem besonderen Ringkörper mit einer Ringdüse. Durch an dem einen oder anderen Teil fest angeordnete oder durch zwischengelegte Distanzstücke werden beim Verbinden mittels Schrauben oder Nieten Druckausgleichsöffnungen zwischen den beiden Teilen durch die Spalte zwischen den Distanzstücken gebildet. Die Luftzuführung erfolgt in besonderer erfindungsgemäßer Ausgestaltung durch eine Ringdüse, die mit einem verengten Spalt einen scharfen Strahl erzeugt. Hierdurch kann die zerstäubende Wirkung weiter erhöht werden.
  • Wird die Einspritzdüse in Kombination mit Verdampferrohren, wie sie an Gasturbinen-Ringbrennkammern verwendet werden, eingesetzt, so ist die Erzeugung eines Brennstoffnebels nur in der Startphase erforderlich. In allen anderen Triebwerksbetriebszuständen arbeitet die Düse dadurch als einfaches Spritzrohr, so daß die Luftzuführung erfindungsgemäß abgeschaltet wird. Die Brennstoffverdampfung wird dann ausschließlich von den erhitzten Verdampfungsrohren übernommen.
  • Die Abbildung zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Zerstäuberdüse. Hierin sind der Düsenkörper 1 mit der zentralen Düsenbohrung 2 sowie ein Ringkörper 3 mit dem Ringspalt 4 durch Schrauben 5 miteinander verbunden. Zwischen Düsenkörper 1 und Ringkörper 3 sind Distanzstücke 6 in Form von Unterlegscheiben angeordnet, durch die die Druckausgleichsöffnungen 7 erzeugt werden. Der Ringkörper 3 weist einen inneren Ringraum 8 auf, in den eine Luftzuführungsleitung 9 einmündet. Die Druckausgleichsöffnungen 7 stellen die Verbindung von einem zwischen Düsenbohrung 2 und Ringspalt 4 gelegenen Innenraum 11 und dem außerhalb des Ringkörpers 3 liegenden Umgebungsraum 10, d. h. der Brennkammer einer Gasturbine, dar.

Claims (4)

1. Zerstäuberdüse für kontinuierliche Brennstoffeinspritzung, vorzugsweise in Brennkammern von Gasturbinen, mit einem zentralen Düsenkörper (1) zur Brennstoffzuführung und mit einer dazu konzentrischen Anordnung zur ringförmigen Luftzuführung, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (1) als Brennstoffzuführung eine koaxiale, offene Düsenbohrung (2) aufweist, die einem Innenraum (11) zugeordnet ist, der durch Druckausgleichsöffnungen (7) mit der Brennkammer (10) in Verbindung steht, daß die Anordnung zur Luftzuführung aus einem mit einem Lufteinlaß (9) und einem innenliegenden Ringspalt (4) versehenen Ringkörper (3) besteht, der derart angeordnet ist, daß der Ringspalt (4) in Einspritzrichtung hinter der Düsenbohrung (2) und dem Innenraum (11) vorgesehen ist und die Luftzuführung aus dem Ringspalt (4) in einer senkrechten Ebene zur Längsachse der Düsenbohrung (2) radialsymmetrisch nach innen gerichtet erfolgt.
2. Zerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (4) einen gegenüber einem Ringraum (8) im Ringkörper (3) verengten Querschnitt aufweist, wobei eine Ringdüse gebildet wird.
3. Zerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (3) und der Düsenkörper (1) trennbar miteinander verbunden sind, wobei mehrere Distanzstücke (6) dazwischenliegende Druckausgleichsöffnungen (7) ausbilden.
4. Zerstäuberdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem nachgeschalteten Verdampferrohr in der Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse zur Einspritzung eines glatten Strahles in das Verdampferrohr eine Absperreinrichtung in einer mit dem Ringraum (8) im Ringkörper (3) verbundenen Luftzuführungsleitung (9) aufweist, wobei eine Luftabschaltung nach Erreichen der Brennkammerbetriebstemperatur erfolgt.
EP81104123A 1980-07-16 1981-05-29 Zerstäuberdüse für kontinuierliche Brennstoffeinspritzung Expired EP0043908B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803026832 DE3026832A1 (de) 1980-07-16 1980-07-16 Zerstaeuberduese fuer kontinuierliche brennstoffeinspritzung
DE3026832 1980-07-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0043908A1 EP0043908A1 (de) 1982-01-20
EP0043908B1 true EP0043908B1 (de) 1984-04-25

Family

ID=6107273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP81104123A Expired EP0043908B1 (de) 1980-07-16 1981-05-29 Zerstäuberdüse für kontinuierliche Brennstoffeinspritzung

Country Status (3)

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US (1) US4437314A (de)
EP (1) EP0043908B1 (de)
DE (2) DE3026832A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD237787A5 (de) * 1984-07-17 1986-07-30 Arturo Salice S. P. A.,It Moebelscharnier
DE3526482C1 (de) * 1985-07-24 1986-12-18 Deutsche Babcock Werke AG, 4200 Oberhausen Brenner zum Verbrennen von fluessigem Brennstoff
ES2074420T3 (es) 1986-04-15 1995-09-16 Ciba Geigy Ag Anticuerpos monoclonales contra proteina humana inducida por interferon en forma pura y kits de ensayo que contienen dichos anticuerpos.
US5263316A (en) * 1989-12-21 1993-11-23 Sundstrand Corporation Turbine engine with airblast injection
US5265425A (en) * 1991-09-23 1993-11-30 General Electric Company Aero-slinger combustor
US5490632A (en) * 1993-04-13 1996-02-13 Haynes; Henry T. Venting device and method
DE19519838C2 (de) * 1995-05-31 1997-11-20 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Beeinflussung der Ausrichtung von Brennstoff an einem Brennstoffeinspritzventil und Brennstoffeinspritzventil

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3477647A (en) * 1967-02-20 1969-11-11 Gen Motors Corp Fuel spray nozzle
US3648457A (en) * 1970-04-30 1972-03-14 Gen Electric Combustion apparatus
JPS5342897B2 (de) * 1972-11-09 1978-11-15
DE2320442C3 (de) * 1973-04-21 1978-04-27 Smit Nijmegen B.V., Nijmegen (Niederlande) Brenner zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff
US3972182A (en) * 1973-09-10 1976-08-03 General Electric Company Fuel injection apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE3026832A1 (de) 1982-02-11
EP0043908A1 (de) 1982-01-20
DE3163283D1 (en) 1984-05-30
US4437314A (en) 1984-03-20

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