DE102009011393A1 - Reinluftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Brennstoffeinspritzeinrichtung für eine Gasturbine umfasst einen äußeren Luftweg (106) mit einem konvergierenden Ausgangsabschnitt und einen Brennstoffweg (120) innerhalb des äußeren Luftwegs (106). Ein innerer Luftweg (118) innerhalb des Brennstoffwegs (120) umfasst eine Außenwand (122) mit einem konvergierenden Ausgangsbereich und umgibt einen axialen Kernkanal (124), welcher einen axialen Luftweg mit einem divergierenden Ausgangsbereich (125) definiert. Der innere Luftweg (118) erzeugt einen Druckabfall nahe einer Brennstoffeinspritzöffnung, um das Mischen und die Zerstäubung von Brennstoff über einen Bereich von Leistungsniveaus einschließlich eines Betriebs mit niedriger Leistung zu unterstützen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Einspritzeinrichtungen und Brennstoffdüsen für Hochtemperaturanwendungen und insbesondere Brennstoffeinspritzeinrichtungen und -düsen für Gasturbinenmotoren, welche in einem Flugzeug verwendet werden.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Eine Vielzahl von Einrichtungen und Verfahren sind in der Technik bekannt, um Brennstoff in Gasturbinenmotoren einzuspritzen. Von solchen Einrichtungen sind viele darauf gerichtet, Brennstoff unter hohen Temperaturbedingungen in Brennkammern von Gasturbinenmotoren einzuspritzen.
  • Gasturbinen werden bei einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, umfassend die Erzeugung von elektrischer Energie, militärische und kommerzielle Luftfahrt, Leitungstransport und Seetransport. Ein häufiges Problem in Verbindung mit Brennstoffdüsen für Gasturbinen ist die Schwierigkeit im Zusammenhang mit der Leistung bei geringen Brennstoffströmungen und/oder Luftströmung und Druckabfall quer durch die Brennkammer. Vorfilmlegende Luftstromzerstäuber (prefilming airblast atomizers) sind ein bevorzugter Ansatz für Verbrennungssysteme, welche bei hohen Drücken arbeiten, da sie niedrigere Brennstoffpumpendrücke erfordern und einen gut vermischten, fein zerstäubten Sprühnebel bei normalen Betriebsbedingungen erzeugen.
  • Es gibt verschiedene technische Probleme, welche mit dem Verbrennungsprozess in Gasturbinenmotoren im Zusammenhang stehen. Diese Probleme umfassen beispielsweise die thermische Effizienz des Brenners/der Brennkammer, ein passendes Mischen von Brennstoff und Luft, eine Flammenstabilisierung, die Beseitigung von Pulsationen und Störung/Geräusch und die Steuerung von Schadstoffemissionen, speziell Stickoxiden (NOx). Die Flammenstabilisierung verweist auf die Fixierung der Position und Intensität der Flamme innerhalb des Brenners, um u. a. Pulsationen zu beseitigen und Störung/Geräusch zu reduzieren. Eine stabile Verbrennung insbesondere an Magerlöschpunkten (lean extinction points) in Gasturbinenmotoren verlangt einen zyklischen Prozess von Verbrennungserzeugungsprodukten, d. h. Wärme und freie Radikale, welche zurück stromaufwärts zu dem Flammenanfangspunkt transportiert werden, um den Verbrennungsprozess zu unterstützen.
  • Es ist gegenwärtig bekannt, dem Brennstoff-Luft-Gemisch Drallluft bereitzustellen, um die Flammenstabilisierung zu verbessern und dadurch den Verbrennungsprozess zu stabilisieren. Drall-stabilisierte Verbrennungsströmungen unterstützen die Verbrennung, indem eine Umkehrströmung um die Mittellinie des Brenners ausgebildet wird, welche Wärme und freie Radikale zurück stromaufwärts zu dem unverbrannten Brennstoff-Luft-Gemisch zurückleitet.
  • Die US-Patentanmeldung mit der Publikationsnummer 2005/0106520 von Cornwell et al., welche hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist, beschreibt eine Einrichtung, um die Verbrennung in Gasturbinenmotoren zu stabilisieren. Eine zentrale Flammenhaltevorrichtung mit stumpfem Körper (central bluff body flame holder) erstreckt sich durch eine Mischkammer, welche eine Mehrzahl von Drallflügeln umfasst, um Luft zu verwirbeln. In die Wirbelströmung eingespritzter Brennstoff wird mit der Luft für eine stromabwärtige Verbrennung gemischt. Der zentrale stumpfe Körper wirkt mit einem Brennerstein (quarl) zusammen, um die Flamme an dem stumpfen Körper zu verankern und die Flamme über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen zu stabilisieren, welche schwankende Brennstoff/Luft-Verhältnisse umfassen. Dieses Design sorgt für eine Flexibilität und Robustheit im Motorbetrieb, während niedrige NOx-Emissionen erhalten werden.
  • Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit Gasturbinen ist die Schwierigkeit im Zusammenhang mit dem Einleiten einer Brennstoffzündung während Motorinbetriebnahmezyklen und, für die Luftfahrt, Höhenneuzündungen (altitude relights). Während dieser Inbetriebnahmezyklen muss der Brennstoff in einem ausreichend zerstäubten Zustand vorhanden sein, um eine Zündung zu initiieren und zu unterstützen. Jedoch ist bei einer Motorinbetriebsnahme, wenn der Motor allmählich anläuft, der Brennstoff- und/oder Luftdruck, welcher benötigt wird, um den Brennstoff zu zerstäuben, üblicherweise nicht verfügbar. Ein breiter Bereich von Brennstoffeinspritzeinrichtungen und Verfahren wurde entwickelt, um die Brennstoffzerstäubung während Motorzündsequenzen und Magerlöschpunkten zu verbessern. Ein Ansatz war, Luftunterstützungs- oder Airblast- bzw. Blasluft- bzw. Luftstromzerstäuber zu verwenden, um den Zerstäubungsprozess zu unterstützen.
  • Ein beispielhafter Luftunterstützungszerstäuber für Gasturbinenmotoren ist in dem US-Patent 6,688,534 von Bretz beschrieben, welches hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist. Das Brennstoffzufuhrsystem umfasst einen inneren und einen äußeren Luftdrallerzeuger mit einer Brennstoffeinspritzöffnung dazwischen. Rotierende Luftströme von dem inneren und äußeren Luftdrallerzeuger umgeben und scheren Brennstoff ab, welcher von den Brennstoffeinspritzöffnungen dazwischen abgegeben wird, um den Brennstoff für eine Verbrennung zu zerstäuben. Der Luftunterstützungszerstäuber verwendet einen Luftunterstützungskreis, wo die Zerstäubungsluft während einer Zündung von einer separaten externen Quelle ergänzt wird. Die Unterstützungsluft mit hohem Luftdruck wird durch einen Satz Flügel geführt, um einen Drall zu erzeugen, und mit der Niederdruckverdichterauslassluft vereinigt, um den Brennstoffzerstäubungsprozess zu fördern, um die Zündung zu unterstützen.
  • Eine andere Art, Motoremissionen und die Effizienz zu verbessern, erfolgt durch die Verwendung einer gestuften Verbrennung. Ein beispielhafter Magergemisch-Direkteinspritzzerstäuber bzw. -düse für Gasturbinenmotoren ist in der US-Patentanmeldung mit der Publikationsnummer 2006/0248898 von Buelow et al. beschrieben, welche hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Magergemisch-Direkteinspritzbrennstoffdüse umfasst ein äußeres Hauptbrennstoffzufuhrsystem und ein inneres Pilotbrennstoffzufuhrsystem. Jedes von dem Hauptbrennstoffzufuhrsystem und dem Pilotbrennstoffzufuhrsystem umfasst einen inneren und äußeren Luftdrallerzeuger mit einer Brennstoffeinspritzöffnung dazwischen. Rotierende Luftströme von den inneren und äußeren Luftdrallerzeuger umgeben und scheren Brennstoff ab, welcher von den Brennstoffeinspritzöffnungen dazwischen abgegeben wird, um den Brennstoff für eine Verbrennung zu zerstäuben. Während eines Betriebs mit niedriger Leistung wird nur die Pilotverbrennungszone mit Brennstoff versorgt und während eines Betriebs mit hoher Leistung werden sowohl die Pilot- als auch Hauptverbrennungszonen mit Brennstoff versorgt. Die Pilotverbrennungszone stellt einen Betrieb mit niedriger Leistung wie auch eine gute Flammenstabilität bei einem Betrieb mit hoher Leistung bereit. Die Hauptverbrennungszone arbeitet in einem Brennstoff-Magermodus für eine reduzierte Flammentemperatur und eine geringe Schadstoffbildung, insbesondere NOx. Während eines Betriebs mit hoher Leistung kommt die Zündquelle für das Hauptbrennstoff-Luft-Gemisch von der Pilotverbrennungszone.
  • Eine weitere beispielhafte Brennstoffeinspritzdüse ist in 1 gezeigt. Die Düse 1 umfasst ein stromaufwärtiges Ende 2 und ein stromabwärtiges Ende 3. Der innere Luftdrallerzeuger 4 und der äußere Luftdrallerzeuger 5 versetzen die von einem Verdichter stromaufwärts hindurchströmende Luft in eine Drallbewegung. Dies erzeugt einen sich ausdehnenden Wirbel, wo die Luft die Brennstoffdüse verlässt. Die wirbelnde Luft reißt Brennstoff von einem Brennstoffauslass 6 mit und die resultierende volumetrische Ausdehnung im Zusammenhang mit der Wirbelströmung belastet die Brennstoffschicht weiter, was die Brennstoffschicht in Tröpfchen abschert. Während sich der Wirbel in die Brennkammer stromabwärts von der Düse 1 weiterentwickelt, wird der Druckgradient derart, dass sich der Wirbel nicht mehr selbst aufrechterhalten kann und er zusammenfällt. Der Wirbel rezirkuliert folglich entlang der Niederdruckmittellinie des Wirbels. Typischerweise wird der Wirbel eine Ten denz dazu haben, um seine Mittellinie unstetig zu sein bzw. instationär zu sein. Reinluftstromeinspritzeinrichtungen (pure air blast injectors) vom Stand der Technik verwenden einen Wirbelschleppenbereich von einem Zentralkörper eines axialen Wirbelerzeugers, wie z. B. einem Zentralkörper 7, um bei einer Stabilisierung der Mittellinie des Wirbels behilflich zu sein. Alternativ wurde in dem Fall eines radialen Zulaufwirbelerzeugers (radial in-flow swirler) (nicht gezeigt) ein Niederdruckbereich von dem Einlass verwendet, um bei einer Stabilisierung der Mittellinie des Wirbels behilflich zu sein.
  • Brennstoff wird über eine vorfilmlegende Kammer (prefilming chamber) (stromaufwärts von dem Brennstoffauslass 6) eingeleitet, welche dazu fungiert, schräg eingespritzten Brennstoff in einer gleichmäßigen dünnen Schicht abzuscheren. Diese gleichmäßige dünne Schicht setzt sich längs der vorfilmlegende Fläche zu einer ringförmigen Brennstoffaustrittsöffnung 6 fort, an welchem Punkt der Brennstoff in einen querströmenden Luftstrom eintritt. Der querströmende Luftstrom hat eine viel höhere kinetische Energie, welche mit der Brennstoffschicht mit niedriger kinetischer Energie interagiert und diese erregt. Diese Interaktion schert die Brennstoffschicht ab und beschleunigt diese, was mehrfache Arten von Instabilität erzeugt, was letztendlich dazu führt, dass sich die Brennstoffschicht in Brennstoffbänder zerlegt. Diese Brennstoffbänder werden in ähnlicher Weise erregt und in Tröpfchen zerlegt. Dies ist die primäre Art der Tröpfchenbildung, welche voraussetzt, dass der querströmende Luftstrom genug Energie besitzt, um eine Erregung zu bewirken. Umso effektiver die Energieübertragung von der Luft auf den Brennstoff ist, umso kleiner ist der Durchmesser der Tröpfchen, was zwangsläufig zu einem gleichmäßigeren Brennstoff/Luft-Gemisch führt, welches leichter verbrennt, wenn ein adäquates Verhältnis von Brennstoff zu Luft gegeben ist. Bei Bedingungen mit niedrigerer Leistung ist jedoch weniger Bewegungsenergie bzw. Impuls in der Verdichteraustrittsluft, was einen Mangel in der Fähigkeit, den Brennstofffilm zu erregen, hinterlässt, was daher zu nicht ausreichend kleinen Tröpfchen führt.
  • Solche herkömmlichen Verfahren und Systeme wurden im Allgemeinen als für ihren Verwendungszweck ausreichend angesehen. Es bleibt jedoch trotzdem ein fortgesetztes Bedürfnis in der Technik nach einer Düse oder Brennstoffeinspritzeinrichtung bestehen, welche eine verbesserte Erregung des Brennstofffilms bei Bedingungen mit niedriger Leistung ermöglicht. Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung für diese Probleme.
  • ÜBERSICHT DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist auf eine neue und zweckmäßige Air-Blast-Brennstoffeinspritzeinrichtung bzw. Luftblasbrennstoffeinspritzeinrichtung bzw. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung für Gasturbinenmotoren gerichtet. Die Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung umfasst einen äußeren Luftweg mit einem konvergierenden Ausgangsabschnitt und einem Brennstoffweg innerhalb des äußeren Luftwegs. Die Einspritzeinrichtung umfasst ferner einen inneren Luftweg innerhalb des Brennstoffs, welcher Weg eine Außenwand mit einem konvergierenden Ausgangsbereich umfasst. Der innere Luftweg umgibt einen axialen Kernkanal. Der axiale Kernkanal definiert einen axialen Luftweg mit einem divergierenden Ausgangsbereich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der divergierende Ausgangsbereich des axialen Kernkanals im Allgemeinen koextensiv mit dem konvergierenden Ausgangsabschnitt von dem inneren Luftweg. Es ist auch beabsichtigt, dass der divergierende Ausgangsbereich von dem axialen Kernkanal an irgendeiner geeigneten Stelle stromaufwärts oder stromabwärts von einem abschließenden Ende von dem konvergierenden Ausgangsabschnitt von dem inneren Luftweg aufhören kann. Es ist beabsichtigt, dass der Brennstoffweg einen stromaufwärtigen Brennstoffdrallerzeuger und eine stromabwärtige vorfilmlegende Fläche umfassen kann. Der Brennstoffweg kann eine vorfilmlegende bzw. vorfilmbildende (prefilming) Einspritzeinrichtung umfassen, welche benachbart dem konvergierenden Ausgangsabschnitt von dem äußeren Luftweg einen Brennstoffausgang hat. Der äußere Luftweg kann einen Luftdrallerzeuger umfassen. Es ist auch möglich, dass der äußere Luftweg einen Doppelluftdrallerzeuger umfasst.
  • Ein axialer Luftdrallerzeuger kann zwischen der Außenwand von dem inneren Luftweg und dem axialen Kernkanal angeordnet sein. In einem solchen Fall kann der axiale Luftdrallerzeuger Schaufeln bzw. Flügel umfassen, welche derart konfiguriert sind, dass sie relativ zu einer durch den axialen Drallerzeuger definierten Mittelachse einen Strömungswinkel von zwischen etwa 0° bis etwa 60° verleihen. Der axiale Luftdrallerzeuger kann derart dimensioniert sein, dass er zwischen etwa 50% und etwa 95% von innerer Luftwegmassenströmung durch den axialen Luftdrallerzeuger leitet, wobei der Rest der Massenströmung durch den axialen Kernkanal geleitet wird.
  • Es ist beabsichtigt, dass eine Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung gemäß der Erfindung einen Kerndrallerzeuger benachbart einem stromaufwärtigen Ende des axialen Kernkanals umfassen kann. In einem solchen Fall kann der Kerndrallerzeuger ein axialer Luftdrallerzeuger, radialer Drallerzeuger oder irgendein anderer geeigneter Typ von Drallerzeuger sein. In bestimmten Ausführungsformen umfasst der Kerndrallerzeuger eine zentrale Bohrung, welche einen Strömungsweg längs einer Mittelachse des Kerndrallerzeugers definiert. Darüber hinaus ist es auch beabsichtigt, dass wenigstens eine außermittige radiale Öffnung in dem axialen Kernkanal benachbart dessen divergierendem Ausgangsbereich definiert sein kann. Eine Mehrzahl von solchen außermittigen Öffnungen können zwischen einem inneren axialen Drallerzeuger und dem axialen Luftweg kommunizieren, wobei die Mehrzahl von außermittigen Öffnungen dazu konfiguriert und bestimmt sind, einer den axialen Kernkanal verlassenden Strömung einen Drall zu verleihen.
  • Diese und andere Merkmale der Brennstoffdüse und des Systems der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, welche zusammen mit den Zeichnungen verwendet werden, leichter ersichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Damit Fachleute, zu welchen die vorliegende Erfindung gehört, leichter verstehen, wie die Brennstoffdüse der vorliegenden Erfindung ohne unzumutbares Experimentieren herzustellen und zu verwenden ist, werden bevorzugte Ausführungsformen derselben hier detailliert nachstehend unter Bezugnahme auf bestimmte Figuren beschrieben, in welchen:
  • 1 eine Querschnittsseitenansicht von einer Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtungsdüse vom Stand der Technik ist, welche den massiven Zentralkörper von einem axialen Drallerzeuger in dem inneren Luftweg zeigt;
  • 2 eine Querschnittsseitenansicht von einer ersten charakteristischen Ausführungsform einer Düse ist, welche gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, welche einen axialen Kernkanal in dem inneren Luftweg zeigt;
  • 3 eine Querschnittsseitenansicht der Düse von 2 ist, welche einen in dem Kernkanal angeordneten axialen Kerndrallerzeuger zeigt;
  • 4 eine Querschnittsseitenansicht der Düse von 2 ist, welche einen radialen Kerndrallerzeuger zeigt, welcher an dem stromaufwärtigen Ende von dem Kernkanal angeordnet ist;
  • 5 eine Querschnittsseitenansicht von einer zweiten charakteristischen Ausführungsform einer Düse ist, welche gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, welche einen Doppelluftdrallerzeuger in dem äußeren Luftweg zeigt;
  • 6 eine Querschnittsseitenansicht von einer dritten charakteristischen Ausführungsform der Düse ist, welche gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, welche einen axialen Kerndrallerzeuger zeigt, welcher an dem stromaufwärtigen Ende des Kernkanals angeordnet ist;
  • 7 eine Querschnittsseitenansicht der Düse von 6 ist, welche einen Kernkanal zeigt, welcher einen radialen Kerndrallerzeuger hat, welcher an dem stromaufwärtigen Ende desselben anstelle eines axialen Kerndrallerzeugers angeordnet ist; und
  • 8 eine Querschnittsseitenansicht der Düse von 6 ist, welche anstelle eines axialen Kerndrallerzeugers einen Kernkanal mit außermittigen Bohrungen benachbart dem stromabwärtigen divergierenden Ausgang des Kernkanals zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Nun wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in welchen gleiche Bezugszahlen ähnliche strukturelle Merkmale oder Aspekte der vorliegenden Erfindung bezeichnen. Gemäß der Erfindung ist eine Air-Blast-Brennstoffeinspritzeinrichtung bzw. Luftblasbrennstoffeinspritzeinrichtung bzw. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (air blast fuel injector) vorgesehen. Die Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung umfasst einen äußeren Luftweg mit einem konvergierenden Ausgangsabschnitt und einen Brennstoffweg innerhalb des äußeren Luftwegs. Ein innerer Luftweg innerhalb des Brennstoffwegs umfasst eine Außenwand, welche einen konvergierenden Ausgangsbereich hat. Der innere Luftweg umgibt einen axialen Kernkanal, welcher einen axialen Luftweg definiert, der einen divergierenden Ausgangsbereich hat.
  • Zum Zwecke der Erläuterung und Veranschaulichung und keine Beschränkung, ist eine Teilansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Einspritzeinrichtung oder Düse gemäß der Erfindung in 2 gezeigt und allgemein durch das Bezugszeichen 100 bezeichnet. Andere Ausführungsformen einer Düse gemäß der Erfindung oder Aspekte davon sind in den 3 bis 8 vorgesehen, wie beschrieben werden wird. Das System der Erfindung kann in Gasturbinenmotoren verwendet werden, welche eine fette Primärzone und eine drallstabilisierte Verbrennung verwenden, oder in irgend einer anderen geeigneten Anwendung, für eine verbesserte Brennstoffzerstäubung während einer Motorinbetriebnahme und eine fortwährend stabile Verbrennung.
  • Gemäß der Erfindung ist ein Einlassabschnitt 102 an einem stomaufwärtigen Ende der Düse 100 vorgesehen, um Hochdruckluft von dem Verdichter aufzunehmen. Ein Auslassabschnitt 104 ist an einem stromabwärtigen Abschnitt der Düse 100 vorgesehen, um zerstäubten Brennstoff in die Brennkammer des Motors abzugeben. Ein äußerer Luftweg 106 ist mit einem axialen Luftdrallerzeuger 108 und einer konvergierenden Luftkappe 110 nahe dem Auslassabschnitt versehen. Der äußere Luftweg 106 verleiht dem hindurchströmenden Luftstrom einen Drall, während er den Luftstrom am Auslassabschnitt 104 in eine axial einwärtige Richtung lenkt.
  • Brennstoff tritt in die Düse 100 durch den Brennstoffeinlass 112 ein, welcher mit einem Brennstoffdurchgang in Verbindung steht, welcher in dem Zuleitungsarm der Einspritzeinrichtung ausgebildet ist (nicht gezeigt, aber in der US-Patentanmeldung mit der Publikationsnummer 2006/0248898 von Buelow et al. zu sehen), und strömt durch einen inneren Brennstoffweg 120 innerhalb des äußeren Luftwegs 106 zu einem Brennstoffausgang 114 an dem stromabwärtigen Abschnitt 104 der Düse 100. Eine vorfilmlegende bzw. forfilmbildende (prefilming) Kammer 116 in dem inneren Brennstoffdurchgang richtet eine dünne Schicht von Brennstoff radial einwärts, während er eine ringförmige Öffnung 114 verlässt. Es ist auch möglich, einen Brennstoffdrallerzeuger einzubeziehen, welcher dem durch die vorfilmlegende Kammer 116 strömenden Brennstoff einen Drall verleiht. Fachleute werden einsehen, dass der innere Brennstoffdurchgang einen stromaufwärtigen Brennstoffdrallerzeuger und eine stromabwärtige vorfilmlegende Fläche umfassen kann, oder irgendeine andere geeignete Brennstoffdurchgangskonfiguration, ohne vom Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • Ein innerer Luftweg 118 innerhalb des Brennstoffwegs 120 erlaubt den Durchgang von Luft von dem stromaufwärtigen Abschnitt 102 zu dem strom abwärtigen Abschnitt 104 durch den axialen inneren Abschnitt der Düse 100. Eine Innenwand 122 von dem inneren Luftweg 118 konvergiert nahe dem Ausgangsbereich 104. Der innere Luftweg 118 umfasst auch einen axialen Kernkanal 124, welcher im Allgemeinen von der Innenwand 122 umgeben ist. Der axiale Kernkanal 124 definiert einen Luftweg längs der Achse der Düse 100 mit einem Ausgangsbereich 125, welcher nahe dem Augangsabschnitt 104 der Düse 100 divergiert.
  • Ein innerer axialer Drallerzeuger 126 verleiht der durch den inneren Luftweg 118 strömenden Luft einen Drall, aber an der Außenseite des Kernkanals 124. Die Flügel des axialen Drallerzeugers 126 sind so konfiguriert, dass sie einen Strömungswinkel von zwischen etwa 0° und etwa 60° relativ zu der Mittelachse des axialen Drallerzeugers verleiht. In einer bevorzugten Ausführungsform verleihen die Flügel einen Strömungswinkel von etwa 30°. Fachleute werden leicht einsehen, wie irgendeine geeignete Flügelkonfiguration anzuwenden ist, welche irgendeinen geeigneten Strömungswinkel verleiht, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Ein Drall wird passierender Verdichterauslassluft über den inneren Drallerzeuger 126 und den äußeren Drallerzeuger 108 verliehen, welche parallel arbeiten. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Flügel von dem inneren axialen Drallerzeuger 126 einen Drall verleihen, welcher entweder gemeinsam mit dem von dem äußeren axialen Drallerzeuger 108 verliehenen Drall rotiert oder entgegengesetzt zu diesem rotiert.
  • Den Drallerzeuger 126 verlassende Luft muss durch einen ringförmigen Ausgang 105 austreten, welcher eine Entstelle zwischen dem konvergierenden Abschnitt von der Innenwand 122 und dem divergierenden Abschnitt des Kernkanals 124 ist. Dieser ringförmige Ausgang 105 dient dazu, die Luftströmungswegfläche zu reduzieren, um einen Druckabfall in dem inneren Luftstrom nahe dem Brennstoffeinspritzpunkt von dem Brennstoffauslass 114 zu erzeugen. Das Ergebnis ist eine gleichmäßig beschleunigte Strömung, welche den ringförmigen Ausgang 105 auf der Innenseite von einer dünnen Brennstoffschicht verlässt, welche den Brennstoffauslass 114 verlässt. Diese gleichmäßig beschleunigte Luftströmung wird für eine zunehmende Zerstäubung des Brennstoffs bei niedriger Leistung verwendet, indem ein höherer Geschwindigkeitsbetrag in der passierenden Luftströmung konzentriert wird, welche folglich kleinere Brennstofftröpfchengrößen erzeugt, was bei der Initiierung und Stabilisierung einer Verbrennung hilft.
  • Der axiale Kernkanal 124 steuert/regelt, wie rezirkulierte Abgase, welche in der Brennkammer stromabwärts von der Düse 100 zirkulieren, mit von der Düse strömenden Luft und Brennstoff vermischt werden, was letztendlich eine aerodynamisch stabile Scherzone erzeugt, welche für eine Verbrennung über einen weiten Bereich von Motorbedingungen/Zustände geeignet ist. Ein Niederdruckbereich wird durch den Drall/Wirbel der Düsenströmung erzeugt und dies zieht Nachverbrennungsgase zurück in die Verbrennungszone. Das Design der Einspritzeinrichtung und der Brennkammer tragen auch etwas zu der Menge an rezirkulierten Gasen bei, welche in den Verbrennungsprozess zurückgezogen werden. Die innere Wegluft (oder Kernströmung) wird durch das Düsendesign gesteuert/geregelt, um die innere Luft in einer solchen Weise in die vorwärts gerichtete Brennkammer einzuleiten, dass die rezirkulierten Abgase durch den inneren Luftkreis gesteuert/geregelt werden.
  • Der Ausgang des Kernkanals 125 ist im Wesentlichen koextensiv zu dem Brennstoffausgang 114 und dem Ausgang von dem äußeren Luftweg 106 in der axialen Richtung und vorzugsweise etwas stromaufwärts von dem Brennstoffausgang 114 und dem Ausgang von dem äußeren Luftweg 106. Die axiale Position von dem Kernkanal ist wichtig, um die Verdichterabgabeluft längs einer glatten kontinuierlichen Kontur zu einem Punkt zu beschleunigen, wo der Brennstoff den Vorfilmleger verlässt, um die Brennstofffilmzerstäubung zu verbessern. Wenn der Kernkanal zu weit stromaufwärts ist, trifft die Luft nicht direkt auf die Brennstoffschicht, das Strömungsfeld wird deformiert und die Zerstäubung und Magererlöschen (lean extinction) werden beeinträchtig, zu weit stromabwärts und die Wechselwirkung zwischen den Innenluft- und Außenluftkreisen wird beeinträchtigt und der Kernkanal wird zu heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt. Während somit der Ausgang 125 von dem Kernkanal 124 so gezeigt ist, dass er im Wesentlichen koextensiv mit dem Ausgang 105 von dem inneren Luftweg 118 ist, werden Fachleute leicht einsehen, wie die Lage des Kernkanals für andere Düsendesigns zu optimieren ist, ohne vom Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • Das Kopf- bzw. Spitzendesign für den Kernkanal 124 ist entscheidend, da es bestimmt, wie nahe die rezirkulierten Abgase zu der Düsenspitze kommen, welche die Konzentration von hochreaktiven chemischen Arten steuert/regelt, welche in die Verbrennungszone geleitet werden. Zusätzlich kann die axiale Lage des Kernkanalausgangs die Eindringtiefe von Verbrennungsrezirkulationsgasen zurück in die Flammenstruktur beeinflussen. Die Kernkanalkontur kombiniert mit der Drallstärke von dem axialen Kerndrallerzeuger 128, wenn in dem Kernkanal enthalten, unterstützen eine Reduzirkulation von Gasen, was einen engeren Flammenkern erzeugt, was das Magerlöschverhalten der Einspritzeinrichtung erweitert. Eine Bohrung 130 durch den axialen Drallerzeuger, wenn in dem Kernkanal enthalten, kann eine signifikante Rolle spielen, die Flammenfront davon abzuhalten, stromaufwärts zu kommen und sich an dem Auslass oder der Innenseite von dem Kernkanal zu verankern, abhängig von der Drallstärke von dem Kerndrallerzeuger. Die Kombination der Kernkanalkontur, des Kerndrallerzeugers und des Bohrungslochs im Spitzendesign steuert/regelt die lokalen Freistromturbulenzniveaus, das dreidimensionale Geschwindigkeitsfeld und die Temperatur von dem Brennstoff/Luft-Gemisch unmittelbar vor der Verbrennung, welche alle direkt die Flammenstabilität beeinflussen.
  • Selbst wenn kein Kernkanaldrallerzeuger vorhanden ist, wie beispielsweise in den 2, 5 und 8 gezeigt, kann der Kernkanal im Vergleich zu bisher bekannten Düsen trotzdem Vorteile bei der Zündung und der Flammenstabilität bereitstellen. Die Leistung hängt vom Design von dem inneren Luftkreis, dem inneren Luftweg und dem Verhältnis von dem inneren Luftkern zum inneren Luftweg, einschließlich der Kontur von dem divergierenden Ausgangs bereich ab. Das Hinzufügen eines Kernluftdrallerzeugers kann eine bessere Zündung und Flammenstabilität abhängig von dem Düsendesign, der Düsengröße, dem Motorkuppel-(engine dome)drallerzeugerdesign und dem Brennkammerdesign bereitstellen. Eine Bestimmung, ob die Hinzufügung eines Kerndrallerzeugers innerhalb eines Kernkanals bei einem vorgegebenen Düsendesign erhebliche Vorteile bereitstellt, kann durch ein Experiment mit einem Brennkammerversuchsstand unter atmosphärischen Bedingungen bestimmt werden.
  • Der Kern reduziert auch thermischen Stress, da Flächen, welche in früheren Designs heißen Abgasen ausgesetzt wären, mit Verdichterabgabeluft in der Düse 100 gekühlt werden. Mehrfache Strömungsfelder können basierend auf den Bedürfnissen für die speziellen Verbrennungssystemerfordernisse entwickelt werden, indem die Kontur von dem Kernluftaustritt modifiziert wird. Der Kernkanal 124 erlaubt auch eine Reduktion des Gesamtdurchmessers der Einspritzeinrichtung, infolge des Diffusoreffekts, welcher mit der durch die Düse beschleunigten Innenluft im Zusammenhang steht, aufgrund der reduzierten Ausgangsfläche von dem inneren Luftweg unmittelbar außerhalb der Kernkanalkontur. Andere Vorteile umfassen eine bessere Steuerung/Regelung von dem Innenluftkreisströmungsfeld und eine verbesserte Luftströmungsdosierungsfähigkeit.
  • Die Außenwand 122 von dem inneren Luftweg 118 und der Kernkanal 124 sind so dimensioniert, dass zwischen etwa 50% und etwa 95% von der inneren Luftwegmassenströmung durch den axialen Luftdrallerzeuger 126 geleitet wird, wobei der Rest der Massenströmung durch den Kernkanal 124 geleitet wird. Fachleute werden jedoch leicht einsehen, dass die Düse 100 so konfiguriert werden kann, dass sie irgendein geeignetes Massenströmungsverhältnis in dem axialen Drallerzeuger 126 zu der Massenströmung in dem Kernkanal 124 Rechnung trägt, ohne von dem Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Aufteilung zwischen der Kernluft und der Innenluft ist kritisch, um die Düsenzündung und das Magerlöschverhalten auszubalancieren. Eine übermäßige Kernluft verringert die Menge und Energie von Luft, welche direkt auf den Brennstoffstrom bei der Zündung auftrifft. Eine nicht ausreichende Kernluft bewirkt, dass ungenügend Verbrennungsgase rezirkuliert werden, was die Magerlöscheigenschaften des Zerstäubers vermindert. Die Kombination von Kernluft zur Innenluftaufteilung kann verstellt werden, um eine optimale Zündung und Magerlöscheigenschaft bereitzustellen. Die optimale Innenluftaufteilung wird abhängig von dem Brennkammerdesign, der Düsengeometrie und/oder Hülle bzw. Ummantelung und den Brennstoff- und Luftströmungserfordernissen variieren. Tatsächliche Motortests können verwendet werden, um die optimale Innenluftaufteilung für ein vorgegebenes Brennkammerdesign, Düsendesign und Luft/Kraftstoffströmungsbedürfnisse zu bestimmen.
  • Wie in 3 gezeigt, ist es auch möglich, dass der Kernkanal 124 einen axialen Kerndrallerzeuger 128 umfasst, um der Kernluftströmung einen Drall zu verleihen. Der axiale Kerndrallerzeuger 128 hat Drallflügel von einem bekannten Typ an seiner Außenseite und eine Bohrung 130 längs der Achse der Düse 100, welche ein optionales Merkmal ist, das eine axiale Strömung bereitstellt, um bei der Flammenstabilität in der Brennkammer zu helfen. 4 zeigt eine Düse 100 mit einem radialen Kerndrallerzeuger 132, welcher an dem Einlassende von dem Kernkanal 124 angeordnet ist. Der radiale Kerndrallerzeuger 132 umfasst eine Mehrzahl von außermittigen Bohrungen 134, welche zwischen dem Hauptabschnitt von dem inneren Luftweg 118 und der Innenseite des Kernkanals 124 kommunizieren. Luft, welche durch die Bohrungen 134 in den Kernkanal 124 eintritt, wird in Drall versetzt, da die Bohrungen 134 von den Radien des Drallerzeugers 132 abgesetzt sind. Eine optionale axiale Bohrung 136 erlaubt eine axiale Strömung, was bei der Stabilisierung von Strömungen in der Brennkammer hilft.
  • Während axiale Kerndrallerzeuger optional sind, stellen sie den Vorteil bereit, dabei hilfreich zu sein, Flammen zu verankern und die Flammenstabilität in der Rezirkulationszone der Brennkammer zu verbessern. Während darüber hinaus oben Kerndrallerzeuger beschrieben wurden mit Beispielen von einer axialen und radialen Drallerzeugerkonfiguration, werden Fachleute leicht einsehen, dass irgendein geeigneter Drallerzeugertyp verwendet werden kann, ohne vom Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtungsdüse gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Düse 200 ist der oben erwähnten Düse 100 in den meisten Beziehungen ähnlich, einschließlich dass sie einen inneren Luftweg 218 mit einem Kernkanal 224 mit einem axialen Drallerzeuger 226 innerhalb eines inneren Brennstoffwegs 220 hat. Jedoch hat die Düse 200 einen doppelten äußeren Luftdrallerzeuger 208. Doppelte Drallerzeuger stellen ein zusätzliches Mittel bereit, um Luftströmungen um die Brennstoffeinspritzzone einen Drall zu verleihen. Die Düse 200 kann ohne einen Kernkanaldrallerzeuger verwendet werden, wie in 5 gezeigt, oder mit einem Kernkanaldrallerzeuger, wie in den 6 und 7 veranschaulicht. Die 6 zeigt eine Düse 300 mit einem Kernkanaldrallerzeuger 328, welcher an dem Einlassende des Kernkanals 324 angeordnet ist, in den meisten Beziehungen der 3 ähnlich, mit Ausnahme eines doppelten äußeren Luftdrallerzeugers 308. 7 zeigt einen radialen Kerndrallerzeuger 332, welcher an dem Einlassende von dem Kernkanal 324 angeordnet ist, mit radialen Drallbohrungen 334 und einer axialen Bohrung 336, in den meisten Beziehungen der 4 ähnlich, mit Ausnahme eines doppelten äußeren Luftdrallerzeugers 308. Fachleute werden leicht einsehen, dass ein axialer oder irgendein anderer geeigneter Typ von Kernkanaldrallerzeuger in der Düse 300 verwendet werden kann, ohne vom Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • 8 zeigt eine Düse 300 mit außermittigen Öffnungen oder Bohrungen 338 benachbart dem divergierenden Ausgangsabschnitt des Kernkanals 324. Die Bohrungen 338 stellen zwischen dem inneren axialen Drallerzeuger 326 und dem Inneren des Kernkanals 324 eine Verbindung her, welche es erlaubt, dass Luft von der Außenseite des Kernkanals in die axiale Strömung innerhalb des Inneren des Kernkanals 324 passiert. Die Bohrungen 338 verleihen der Kernluft, welche den Kernkanal 324 verlässt, ein Drallelement, da sie gegenüber den Radien des Kernkanals 324 abgesetzt sind. Während im Zusammenhang mit der Düse 300 mit doppelten äußeren Drallerzeugern 308 gezeigt, ist es auch möglich, Öffnungen, wie die Bohrungen 338, in dem Kernkanal 124 der Düse 100 zu verwenden. Darüber hinaus können die Bohrungen 338 in Kernkanälen verwendet werden, mit oder ohne separaten Kerndrallerzeugern.
  • Fachleute werden leicht einsehen, dass die verschiedenen äußeren, inneren, Brennstoff- und Kerndrallerzeuger, wenn sie verwendet werden, für einen mitrotierenden Drall, einen gegenrotierenden Drall oder irgendeine geeignete Kombination davon angeordnet sein können, ohne vom Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Jede geeignete Anzahl zusätzlicher Drallerzeuger kann in dem inneren Luftweg, dem äußeren Luftweg oder dem Kernkanal verwendet werden. Es ist nicht notwendig, dass die Drallerzeuger von den inneren und äußeren Luftwegen von einem axialen Typ sind, da Fachleute leicht einsehen, wie radiale Drallerzeuger zu verwenden sind, oder irgendein anderer geeigneter Typ von Drallerzeuger oder eine Kombination von irgendwelchen geeigneten Drallerzeugertypen anstelle von inneren und/oder äußeren axialen Drallerzeugern, ohne vom Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die oben beschriebenen Düsen sind für Brennkammern mit fetter Verbrennung konfiguriert, jedoch werden Fachleute leicht einsehen, dass die Erfindung auch bei Brennkammeranwendungen mit magerer Verbrennung ausgeübt werden kann, oder bei irgendeinem anderen geeigneten Typ von Brennkammeranwendung. Während spezielle beispielhafte Typen von Düsen hier geschildert wurden, werden darüber hinaus Fachleute leicht einsehen, dass die Erfindung bei Piloteinspritzeinrichtungen, Hybrideinspritzeinrichtungen, Doppeleinspritzeinrichtungen, Rein-Einspritzeinrichtungen oder irgendeinem anderen geeigneten Typ von vorfilmlegenden Einspritzeinrichtungen oder Düsen angewendet werden kann, ohne vom Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus kann irgendeine geeignete Kombination von hier beschriebenen Merkmalen in einer Düse enthalten sein, ohne vom Geist und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
  • Die Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung, wie sie vorangehend beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt sind, sorgen für eine Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung mit überlegenen Eigenschaften, einschließlich einer verbesserten Zerstäubung infolge eines Luftdruckabfalls an dem Brennstoffeinspritzpunkt. Diese verbesserte Zerstäubung führt zu verbesserten Emissionen und Funktionsfähigkeit, einschließlich Stabilität bei einem Betrieb mit niedriger Leistung, Zündung und Magerbedingungen.
  • Während die Vorrichtung und Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, werden Fachleute leicht einsehen, dass Änderungen und/oder Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geiste und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Eine Brennstoffeinspritzeinrichtung für eine Gasturbine umfasst einen äußeren Luftweg mit einem konvergierenden Ausgangsabschnitt und einen Brennstoffweg innerhalb des äußeren Luftwegs. Ein innerer Luftweg innerhalb des Brennstoffwegs umfasst eine Außenwand mit einem konvergierenden Ausgangsbereich und umgibt einen axialen Kernkanal, welcher einen axialen Luftweg mit einem divergierenden Ausgangsbereich definiert. Der innere Luftweg erzeugt einen Druckabfall nahe einer Brennstoffeinspritzöffnung, um das Mischen und die Zerstäubung von Brennstoff über einen Bereich von Leistungsniveaus einschließlich eines Betriebs mit niedriger Leistung zu unterstützen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6688534 [0008]

Claims (20)

  1. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300), umfassend: a) einen äußeren Luftweg (106) mit einem konvergierenden Ausgangsabschnitt (104); b) einen Brennstoffweg (120; 220) innerhalb des äußeren Luftwegs (106); und c) einen inneren Luftweg (118; 218; 318) innerhalb des Brennstoffwegs (120; 220), wobei der innere Luftweg (118; 218; 318) eine Außenwand (122) mit einem konvergierenden Ausgangsbereich umfasst und einen axialen Kernkanal (124; 224; 324) umgibt, welcher einen axialen Luftweg mit einem divergierenden Ausgangsbereich (125; 325) definiert.
  2. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Ausgangsbereich (125; 325) von dem axialen Kernkanal (124; 224; 324) im Allgemeinen koextensiv mit dem konvergierenden Ausgangsabschnitt von dem inneren Luftweg (118; 218; 318) ist.
  3. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Ausgangsbereich (125; 325) von dem axialen Kernkanal (124; 224; 324) stromaufwärts von einem abschließenden Ende von dem konvergierenden Ausgangsabschnitt von dem inneren Luftweg (118; 218; 318) endet.
  4. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Luftdrallerzeuger (126; 226; 326) zwischen der Außenwand (122) von dem inneren Luftweg (118; 218; 318) und dem axialen Kernkanal (124; 224; 324) angeordnet ist.
  5. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Luftdrallerzeuger (126; 226; 326) Flügel umfasst, welche derart konfiguriert sind, dass sie relativ zu einer von dem axialen Drallerzeuger (126; 226; 326) definierten Mittelachse einen Strömungswinkel zwischen etwa 0° bis etwa 60° verleihen.
  6. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Luftdrallerzeuger (126; 226; 326) derart dimensioniert ist, dass er zwischen etwa 50% und etwa 95% von innerer Luftwegmassenströmung durch den axialen Luftdrallerzeuger (126; 226; 326) leitet, wobei der Rest der Massenströmung durch den axialen Kernkanal (124; 224; 324) geleitet wird.
  7. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffweg (120; 220) einen stromaufwärtigen Brennstoffdrallerzeuger und eine stromabwärtige vorfilmlegende Fläche umfasst.
  8. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Kerndrallerzeuger (128; 132; 328; 332) benachbart einem stromaufwärtigen Ende von dem axialen Kernkanal (124; 224; 324) umfasst.
  9. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndrallerzeuger (128; 328) ein axialer Luftdrallerzeuger (128; 328) ist.
  10. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndrallerzeuger (132; 332) ein radialer Luftdrallerzeuger (132; 332) ist.
  11. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndrallerzeuger (128; 132; 332) eine zentrale Bohrung (130; 136; 336) umfasst, welche einen Strömungsweg längs einer Mittelachse des Kerndrallerzeugers (128; 132; 332) definiert.
  12. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Luftweg (106) einen Luftdrallerzeuger (108) umfasst.
  13. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Luftweg einen Doppelluftdrallerzeuger (208; 308) umfasst.
  14. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine außermittige radiale Öffnung (338) in dem axialen Kernkanal (324) benachbart dem divergierenden Ausgangsbereich (325) desselben definiert ist.
  15. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) für einen Gasturbinenmotor, umfassend: a) einen äußeren Luftweg (106), welcher einen äußeren Luftdrallerzeuger (108; 208; 308) umfasst und einen konvergierenden Ausgangsabschnitt (104) hat; b) einen Brennstoffweg (120; 220) innerhalb des äußeren Luftwegs (106), welcher einen Brennstoffdrallerzeuger umfasst und eine konvergierende vorfilmlegende Fläche innerhalb des konvergierenden Ausgangsabschnitts (104) von dem äußeren Luftweg (106) hat; c) einen inneren Luftweg (118; 218; 318) innerhalb des Brennstoffwegs (120; 220), welcher einen axialen Drallerzeuger (126; 226; 326) umfasst; und d) einen axialen Kernkanal (124; 224; 324), welcher innerhalb des inneren Luftwegs (118; 218; 318) vorgesehen ist und einen axia len Luftweg mit einem divergierenden Ausgangsbereich (125; 325) definiert.
  16. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) für einen Gasturbinenmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Kerndrallerzeuger (128; 132; 328; 334) umfasst, weicher benachbart einem stromaufwärtigen Ende von dem axialen Kernkanal (124; 224; 324) angeordnet ist.
  17. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) für einen Gasturbinenmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndrallerzeuger (128; 132; 332) eine zentrale Bohrung (130; 136; 336) umfasst, welche einen Strömungsweg längs einer Mittelachse des Kerndrallerzeugers (128; 132; 332) definiert.
  18. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) für einen Gasturbinenmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Drallerzeuger (126; 226; 326) derart dimensioniert ist, dass er zwischen etwa 50% und etwa 95% von der inneren Luftwegmassenströmung durch den axialen Drallerzeuger (126; 226; 326) leitet, wobei der Rest der Massenströmung durch den axialen Kernkanal (124; 224; 324) geleitet wird.
  19. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 300) für einen Gasturbinenmotor, umfassend: a) einen äußeren Luftweg (106) mit einem konvergierenden Ausgangsabschnitt (104); b) einen Brennstoffweg (120) innerhalb des äußeren Luftwegs (106), wobei der Brennstoffweg (120) eine vorfilmlegende Fläche innerhalb des konvergierenden Ausgangsabschnitts (104) von dem äußeren Luftweg (106) umfasst; c) einen inneren Luftweg (118; 318) innerhalb des Brennstoffwegs (120), wobei der innere Luftweg (118; 318) einen inneren axialen Drallerzeuger (126; 326) umfasst, welcher zwischen einer Außenwand (122) mit einem konvergierenden Ausgangsbereich und einem axialen Kernkanal (124; 324) definiert ist, welcher einen axialen Luftweg mit einem divergierenden Ausgangsbereich (125; 325) definiert; und d) einen axialen Kernkanaldrallerzeuger (128; 328), welcher in einem stromaufwärtigen Abschnitt des axialen Kernkanals (124; 324) angeordnet ist.
  20. Luftstrombrennstoffeinspritzeinrichtung (100; 200; 300) für einen Gasturbinenmotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Kernkanaldrallerzeuger (128) eine axiale Bohrung (130) umfasst, welche einen Strömungsweg längs einer von dem inneren Luftweg (118) definierten Mittelachse definiert.
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