CN106662324A - 燃料喷嘴体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有后端部(2)和前端部(3)的燃料喷嘴体(1)，所述燃料喷嘴体包括从所述后端部(2)延伸至所述前端部(3)的外管(4)和与所述外管(4)同心地设置的内管(7)，所述外管在所述前端部(3)的区域中具有用于第一燃料(6)的径向开口(5)，所述内管在所述前端部(3)的区域中通入喷嘴头(8)中，所述喷嘴头具有用于第二燃料(10)的另外的开口(9)，其中在所述前端部(3)的区域中，所述内管(7)通过两个配合部(11，12)在所述外管(4)中引导，所述两个配合部在轴向上设置在所述径向开口(5)和所述另外的开口(9)之间，并且其中，离所述径向开口(5)最近的第一配合部(11)构成为围绕所述内管(7)的连接片(13)，并且其中所述第二配合部(12)在环周上构成有至少一个中断部。此外本发明涉及一种燃烧器(23)以及一种燃气轮机(24)。

Description

燃料喷嘴体
技术领域
本发明涉及一种燃料喷嘴体、尤其用于燃气轮机的燃烧器的燃料喷嘴体，并且涉及热膨胀的补偿。本发明此外涉及一种燃烧器以及一种燃气轮机。
背景技术
用于气体运行和油运行的燃料喷嘴或燃料喷嘴体根据运行类型承受不同的温度，由此需要用于进行热补偿的措施。一个这样的措施是将波纹管补偿器安置在适当的部位处，这由于空间原因通常无法实现并且如果仍然安置的话是相对昂贵的。
发明内容
因此本发明的目的是，提出一种燃料喷嘴体，其中低成本地解决热补偿的问题。本发明的其它目的是提出一种相应的燃烧器或相应的燃气轮机。
针对燃料喷嘴体的目的通过提出一种根据权利要求1所述的燃料喷嘴体实现。关于燃烧器的目的通过提出一种根据权利要求12所述的燃烧器实现。关于燃气轮机的目的通过提出一种根据权利要求13所述的燃气轮机实现。从属权利要求包含本发明的有利的设计方案。
根据本发明，具有后端部和前端部的燃料喷嘴体包括从后端部延伸至前端部的外管和与外管同心地设置的内管，所述外管在前端部的区域中具有用于第一燃料的径向开口，所述内管在前端部的区域中通入喷嘴头中，所述喷嘴头具有用于第二燃料的其它开口，其中在前端部的区域中，内管通过两个配合部在外管中引导，所述两个配合部轴向地设置在径向开口和其它开口之间。
燃料喷嘴体因此构成有自调节的补偿单元。内管可移动地安装在外管中并且设计为，使得所述内管能够补偿这两个系统的最大的热膨胀，所述外管与内管一起形成环形通道。
有创造性的燃料喷嘴体的特征在于两个配合部。
离径向开口最近的第一配合部构成为围绕内管的连接片。该形状是简单且有效的。
为了能够将在第一配合部处通过的燃料输出到燃烧室中，第二配合部根据本发明在环周上构成有至少一个中断部，即例如星形地构成，使得第二配合部在整个环周上不贴靠在外管内侧上，而是仅在一些区段中贴靠在外管内侧上或者类似于第一配合部作为环绕的、但是具有中断部的连接片。在允许打开的区域中，“泄漏燃料”能够安全地在第二配合部旁流过并且流入到燃烧室中。
在本发明的一个有利的实施方式中，第一配合部与第二配合部相比具有更严格的配合要求。特别地，对于第一配合部(也称为泄漏配合部)而言，限定了相对于第二配合部更大的间隙，然而具有更紧密的配合，所述间隙因此允许相对大的泄漏(例如关于现有的注射孔直至5％)，然而实现了在所有的注射器上仅<1％的散逸。因此能够保证对气体/空气混合物的尽可能小的影响。
在另一有利的实施方式中，第二配合部与第一配合部相比具有更窄的间隙。第二配合部中的更窄的间隙引起：在第一配合部即泄漏配合部的区域中避免在其它情况下预期的磨损。由此在整个运行持续时间上确保了尽可能持久稳定的泄漏配合，其方式是：第一配合部在任何情况下都不与外管接触从而总是实现环形间隙。
为了能够使这两个管持久最佳地一个在另一个中引导，此外有利的是，第二配合部是镀铬的。
作为替选方案，能够有利的是，第二配合部是硬化的，使得第二配合部在其表面处与其基质材料相比具有更高的硬度。
关于喷嘴头有利的是，该喷嘴头与内管可拆卸地连接。这在进行维护工作时允许更简单且更低成本的更换。
在一个有利的实施方式中，内管在前端部的区域中从外管伸出并且在内管的从外管伸出的部分上设置有环绕的连接片。
该连接片能够用作为用于喷嘴头的支承部。
但是作为替选方案，这种连接片也能够与套筒组合地用作为用于内管的防丢失装置，所述套筒在其第一端部上与外管的前端部可拆卸地连接并且在其第二端部上借助于径向向内取向的边缘从后方接合内管的环绕的连接片。
在此适宜的是，套筒优化流动地构成。
优选地，内管是油管路并且用于对喷嘴头进行供给。
此外优选的是，通过内管和外管形成的环形通道是气体管路。
根据本发明的燃烧器配设有根据本发明的燃料喷嘴体，所述燃烧器尤其能够是燃气轮机燃烧器。
有利的是，具有压缩机、涡轮以及燃烧室的燃气轮机包括这种燃烧器。
附图说明
本发明的其它特征、特性和优点从接下来参考附图对实施例的描述中得出。
图1示出燃气轮机的简图，
图2示出喷射燃烧器的视图，
图3示出具有根据现有技术的油和气体喷入装置的燃料喷嘴体，所述油和气体喷入装置不具有热补偿功能，
图4示出具有根据本发明的油和气体喷入装置的燃料喷嘴体，所述油和气体喷入装置具有热补偿功能，
图5示出在前端部的区域中的内管的立体视图，
图6示出在前端部的区域中的内管的剖面，
图7示出在前端部的区域中的外管的剖面，
图8示出燃料喷嘴体的前端部的立体视图，
图9示出燃料喷嘴体的前端部的剖面，以及
图10示出具有止动套筒的燃料喷嘴体的前端部。
具体实施方式
图1示意性地示出燃气轮机31。该燃气轮机包括压缩机部段32、燃烧室部段33和涡轮部段34以及燃烧室27，所述燃烧室在燃烧室部段33的区域中具有至少一个燃烧器23。在图2中详细描述了这种燃烧器23。燃烧器23具有燃料喷嘴体1，所述燃料喷嘴体在图3至10中详细描述。
在燃气轮机31运行时，空气通过压缩机部段32的空气入口被吸入并且在该处被压缩。被压缩的空气被输送给燃烧室27，所述燃烧室设置在燃烧室部段33中。气态的或者液态的燃料、例如气体或油，也经由燃烧器23或燃料喷嘴被喷入到燃烧室27中。在此，燃料喷嘴体包括用于液态的和气态的燃料的燃料喷嘴/开口。所产生的空气/燃料混合物被点燃并且在燃烧室27中燃烧。热的燃烧废气从燃烧室部段33流入到涡轮部段34中，在该处所述燃烧废气膨胀并且冷却。
图2在具有所谓的喷嘴载体35的剖面中示意性地并且示例性地示出燃烧器23、尤其喷射燃烧器。喷嘴载体35包括在运行时朝向燃烧区36的热侧37和相对置的背离燃烧区36的冷侧38，其中喷嘴载体35中的预混合管30从冷侧38延伸至热侧37，即平行于燃烧器23的主轴线39延伸，分别具有在冷侧38上的至预混合管路的入口28和在热侧37上的出口40。
预混合管30用作为射流喷嘴，所述射流喷嘴在当前的实例中设置在两个圆上并且在其入口28处设置有燃料喷嘴体1。在运行时，燃料6、10和压缩机空气29流动穿过射流喷嘴、即预混合管30，并且在射流喷嘴的出口40处作为燃料-空气混合物进入到通过外罩41限界的燃烧室27中。
图3示意性地并且示例性地示出具有根据现有技术的油和气体喷入装置的燃料喷嘴体42。燃料喷嘴体42具有后端部2和前端部3，所述后端部用于将燃料输送至燃料喷嘴体42，所述前端部具有与不同的燃料相关联的开口5、9。特别地，燃料喷嘴体42包括从后端部2延伸至前端部3的外管4并且包括与外管4同心地设置的内管7，所述外管在前端部3的区域中具有用于第一燃料6的径向的开口5，所述内管在前端部3的区域中通入喷嘴头8中，所述喷嘴头具有用于第二燃料10的另外的开口9。燃料喷嘴头42设置在预混合管路的入口28处。在运行时，被压缩的空气29在燃料喷嘴体42旁经过并流入到预混合管30中。在气体运行中，气态的燃料6被引导穿过环形通道21并且经由径向的开口5喷入到围绕燃料喷嘴体42的空气流29中，所述环形通道通过内管7和外管4形成。在油运行中，油输送经由内管7和喷嘴头8进行。所述喷嘴头具有用于将油10喷入到环绕的空气流29中的另外的开口9。由此，环形通道21作用为气体管路22而内管7作用为油管路20。
图4示出根据本发明的具有热补偿功能的燃料喷嘴体1，所述热补偿功能通过如下方式实现，即在前端部3的区域中，内管7通过两个配合部11、12在外管4中引导，所述配合部在轴向上设置在径向的开口5和另外的开口9之间。
图5和6示出内管7在前端部3的区域中的立体视图和剖面。可以看到第一配合部11、第二配合部12以及环绕的连接片15。图7示出“配对件”，即具有用于第一燃料6的径向开口5的外管4。
图8和9示出燃料喷嘴体1的前端部3的立体视图和剖面。
在图8中基本上能看到外管4、内管7的连接片15和喷嘴头8，所述喷嘴头具有用于另外的燃料10的另外的开口9。
在图9中可以看到，喷嘴头8与内管7可拆卸地连接，在所示出的实例中，喷嘴头与内管是旋拧的(参见螺旋部24)。第一配合部11的间隙密封件14构成为，使得在运行时泄漏最小程度地、受控地进行。尤其，经由第一配合部11关于整个喷入区域实现小于5％的泄漏。第二配合部12设计为，使得所述第二配合部在任何负载情况与第一配合部11相比都确保更紧密的配合，也称为泄漏配合，从而不产生第一配合部11与外管4的内侧的任何接触，使得泄漏经由第一配合部11限定。特别地，与第一配合部11相比，第二配合部12的公差更严格地规定。为了使其起作用，配合部12不允许像配合部11那样作为环绕的连接片13围绕整个环周贴靠。出于这个原因，第二配合部12星形地构成(在图9的剖视图中不可见，但是在图10的实施方式中可见)。
此外在图9中可以看到，在前端部3的区域中，内管7从外管4中伸出。也可在图8中看到设置在内管7的从外管4中伸出的部分上的环绕的连接片15。该连接片15能够用作为用于喷嘴头8的支承件。图9示出在外管4的前端部和连接片15之间的膨胀路径25。
图10示出对于连接片15的替选的应用。在此，套筒16在其第一端部17上与外管4的前端部3可拆卸地连接，例如旋拧。在其第二端部18上，套筒16借助于径向向内取向的边缘19从后方接合内管7的环绕的连接片15。套筒16应防止内管7丢失。图10此外示出：套筒16优化流动地构成并且朝向前端部3渐缩。

Claims (13)

1.一种具有后端部(2)和前端部(3)的燃料喷嘴体(1)，所述燃料喷嘴体包括从所述后端部(2)延伸至所述前端部(3)的外管(4)和与所述外管(4)同心地设置的内管(7)，所述外管在所述前端部(3)的区域中具有用于第一燃料(6)的径向开口(5)，所述内管在所述前端部(3)的区域中通入喷嘴头(8)中，所述喷嘴头具有用于第二燃料(10)的另外的开口(9)，其中在所述前端部(3)的区域中，所述内管(7)通过两个配合部(11，12)在所述外管(4)中引导，所述两个配合部在轴向上设置在所述径向开口(5)和所述另外的开口(9)之间，其特征在于，离所述径向开口(5)最近的第一配合部(11)构成为围绕所述内管(7)的连接片(13)，并且其中所述第二配合部(12)在环周上构成有至少一个中断部。
2.根据权利要求1所述的燃料喷嘴体(1)，其中所述第一配合部(11)与所述第二配合部(12)相比具有更严格的配合要求。
3.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴体(1)，其中所述第二配合部(12)与所述第一配合部(11)相比具有更窄的间隙。
4.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴体(1)，其中所述第二配合部(12)是镀铬的。
5.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴体(1)，其中所述第二配合部(12)是硬化的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴体(1)，其中所述喷嘴头(8)与所述内管(7)能拆卸地连接。
7.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴体(1)，其中在所述前端部(3)的区域中，所述内管(7)从所述外管(4)中伸出，并且在所述内管(7)的从所述外管(4)中伸出的部分上设置有环绕的连接片(15)。
8.根据权利要求6所述的燃料喷嘴体(1)，其中套筒(16)在其第一端部(17)处与所述外管(4)的所述前端部(3)能拆卸地连接，而在其第二端部(18)处借助于径向向内取向的边缘(19)从后方接合所述内管(7)的所述环绕的连接片(15)。
9.根据权利要求8所述的燃料喷嘴体(1)，其中所述套筒(16)优化流动地构成。
10.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴体(1)，其中所述内管(7)是油管路(20)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴体(1)，其中通过内管(7)和外管(4)形成的环形通道(21)是气体管路(22)。
12.一种燃烧器(23)，其具有根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷嘴体(1)。
13.一种燃气轮机(24)，其具有压缩机(25)、涡轮(26)以及燃烧室(27)，所述燃烧室具有至少一个根据权利要求12所述的燃烧器(23)。
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