DE102011055476A1

DE102011055476A1 - Brennkammervormischeinrichtung

Info

Publication number: DE102011055476A1
Application number: DE102011055476A
Authority: DE
Inventors: Nishant Govindbhai Parsania; Ajay Pratap Singh; Geoffrey David Myers
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-05-24
Also published as: CN102538009A; US20120125004A1; FR2967754A1; JP2012112642A

Abstract

Es ist eine Brennkammervormischeinrichtung (10) geschaffen, die ein Brennerrohr (20) mit einer glockenförmigen Öffnung (25), mehrere Rohrkörper (30), die im Inneren des Brennerrohrs (20) teleskopartig angeordnet sind, um brennbare Materialien zu einem Vormischkanal (31) zu liefern, der zwischen dem Brennerrohr (20) und einem äußersten (33) der mehreren Rohrkörper (30) definiert ist, und mehrere Verwirblerschaufeln (40) enthält, die längs des Umfangs in der Öffnung (25) angeordnet sind, wobei jede einzelne der mehreren Verwirblerschaufeln (40) einen Körper (41), der sich entlang einer radialen Dimension von dem Brennerrohr (20) zu dem äußersten Rohrkörper (33) erstreckt, und eine Vorderkante (41) enthält, die stromaufwärts von der Öffnung (25) vorragt.A combustion chamber premixing device (10) is provided which comprises a burner tube (20) with a bell-shaped opening (25), several tube bodies (30) which are arranged telescopically inside the burner tube (20) in order to convey combustible materials to a premixing channel (31) which is defined between the burner tube (20) and an outermost (33) of the plurality of tube bodies (30), and includes a plurality of swirler vanes (40) arranged circumferentially in the opening (25), each one of the a plurality of swirler vanes (40), a body (41) extending along a radial dimension from the burner tube (20) to the outermost tubular body (33) and including a leading edge (41) protruding upstream from the opening (25).

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION

Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft eine Vormischeinrichtung zur Verwendung bei einer Gasturbinenbrennkammer.The subject matter disclosed herein relates to a premix device for use in a gas turbine combustor.

In Gasturbinen wird ein Vorgemisch aus Luft und Brennstoff in Brennkammern verbrannt, die stromaufwärts von Turbinen angeordnet sind, in denen mechanische Energie aus den durch die Verbrennung erzeugten Hochtemperaturfluiden gewonnen wird. Aus der mechanischen Energie wird anschließend elektrische Energie erzeugt, die zu elektrischen Schaltungen übertragen wird. Die Brennkammern enthalten gewöhnlich Brennstoffdüsen mit Vormischkanälen, in denen die Luft und der Brennstoff miteinander vermischt werden. Diese Vormischung verstärkt die Neigung der brennbaren Materialien, vollständig zu verbrennen, was zu Verringerungen der durch die Maschine erzeugten Emissionsmengen führt. An sich entspricht ein vergrößertes Maß an Vormischung einer Verringerung einer Menge der Emissionen.In gas turbines, a premix of air and fuel is burned in combustors located upstream of turbines in which mechanical energy is recovered from the high temperature fluids produced by the combustion. From the mechanical energy electrical energy is subsequently generated, which is transmitted to electrical circuits. The combustors usually contain fuel nozzles with premix channels in which the air and the fuel are mixed together. This premix enhances the propensity of the combustible materials to burn completely resulting in reductions in emissions produced by the engine. As such, an increased level of premix corresponds to a reduction in an amount of emissions.

Eine derart verstärkte Vormischung ist durch die Verwendung großer Wirbelbleche und/oder großer Anzahl von Wirbelblechen in Verwirblern, die an den stromaufwärtigen Enden der Vormischkanäle oder in der Nähe derselben angeordnet sind, erreicht worden. Die Wirbelbleche lenken die Strömung der brennbaren Materialien um, um eine Vermischung von Brennstoff und Luft zu unterstützen. Jedoch erhöhen die großen Wirbelbleche und/oder die große Anzahl von Wirbelblechen zusätzlich das Gesamtgewicht und die gesamten Kosten der Brennstoffdüsen, und trotz ihres Einsatzes kann der Fall eintreten, dass wenigstens der Lufteintritt in den Vormischkanal axial oder radial erfolgt, jedoch keine Mischung von Axial- und Radialströmungen ist.Such a reinforced premix has been achieved through the use of large swirl plates and / or large numbers of swirl plates in swirlers located at or near the upstream ends of the premix channels. The swirl plates redirect the flow of combustible materials to aid mixing of fuel and air. However, the large swirl plates and / or the large number of swirl plates additionally increase the total weight and the total cost of the fuel nozzles, and despite their use, the case may occur that at least the air inlet into the premixing channel is axial or radial, but no mixture of axial and radial flows.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Brennkammervormischeinrichtung geschaffen, die ein Brennerrohr, das eine glockenförmige Öffnung aufweist, mehrere rohrförmige Körper, die in dem Brennerrohr teleskopartig angeordnet sind, um brennbare Materialien zu einem Vormischkanal zu liefern, der zwischen dem Brennerrohr und einem äußersten der mehreren Rohrkörper definiert ist, und mehrere Verwirblerschaufeln enthält, die in der Öffnung längs des Umfangs angeordnet sind, wobei jede einzelne der mehreren Verwirblerschaufeln einen Körper, der sich entlang einer radialen Dimension von dem Brennerrohr zu dem äußersten Rohrkörper erstreckt, und eine Vorderkante enthält, die stromaufwärts von der Öffnung vorragt.According to one aspect of the invention, there is provided a combustor premixer comprising a burner tube having a bell mouth, a plurality of tubular bodies telescopically disposed in the burner tube for delivering combustible materials to a premix channel disposed between the burner tube and an outermost one of the plurality Tubular body is defined, and includes a plurality of swirler blades, which are arranged in the opening along the circumference, wherein each one of the plurality of swirler blades includes a body which extends along a radial dimension from the burner tube to the outermost tubular body, and a leading edge, the upstream protruding from the opening.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Brennkammervormischeinrichtung geschaffen, die einen ringförmigen Mantel, eine ringförmige Wand, die in dem Mantel angeordnet ist, um Vormisch- und Brennstoffkanäle zu definieren, wobei sich der Vormischkanal von einem stromaufwärtigen Ende des Mantels stromabwärts und radial nach innen von einer divergierenden Stelle an dem stromaufwärtigen Ende des Mantels bis zu einer konvergierenden Stelle erstreckt, wobei der Brennstoffkanal konfiguriert ist, um Brennstoff zu dem Vormischkanal in der Nähe der divergierenden Stelle zu liefern, und einen Mittelkörper enthält, der ein innerstes Rohr aufweist, um einen inneren Kanal zu definieren, und innerhalb der Wand aufnehmbar ist, um einen dazwischenliegenden Kanal zu definieren, wobei der Zwischenkanal mit dem inneren Kanal über erste Löcher, die in dem innersten Rohr ausgebildet sind, mit dem Brennstoffkanal über zweite Löcher, die in der Wand stromabwärts von den ersten Löchern ausgebildet sind, und mit dem Vormischkanal über dritte Löcher strömungsmäßig verbunden ist, die in der Wand stromabwärts von den zweiten Löchern und in der Nähe der konvergierenden Stelle ausgebildet sind.In accordance with another aspect of the invention, there is provided a combustor premixer comprising an annular shell, an annular wall disposed in the shell to define premix and fuel channels, the premix duct projecting downstream from an upstream end of the shell and radially inward from a divergent location at the upstream end of the shell to a convergent location, wherein the fuel channel is configured to deliver fuel to the premix channel proximate the diverging location, and includes a centerbody having an innermost tube therearound inner channel and is receivable within the wall to define an intermediate channel, wherein the intermediate channel with the inner channel via first holes formed in the innermost tube, with the fuel channel via second holes in the wall downstream from the first holes n, and is fluidly connected to the premixing channel via third holes formed in the wall downstream of the second holes and in the vicinity of the converging point.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Brennkammervormischeinrichtung geschaffen, die ein ringförmiges Brennerrohr, eine ringförmige innere Wand, die geformt ist, um einen Brennstoffkanal zu definieren, und einen Mittelkörper enthält, der geformt ist, um einen Innenraum zu definieren, wobei das Brennerrohr, die innere Wand und der Mittelkörper derart teleskopartig angeordnet sind, dass das Brennerrohr und die innere Wand einen Vormischkanal mit einem konvergierenden stromaufwärtigen Ende und einem stromabwärtigen Abschnitt definieren, wobei der Vormischkanal mit dem Brennstoffkanal an dem stromaufwärtigen Ende strömungsmäßig verbunden ist, wobei die innere Wand und der Mittelkörper einen Zwischenkanal definieren, der ein stromaufwärtiges Ende und einen divergierenden stromabwärtigen Abschnitt aufweist, wobei der Zwischenkanal mit dem Brennstoffkanal und dem Innenraum an dem stromaufwärtigen Ende und mit dem Vormischkanal an jeweiligen Grenzen zwischen den entsprechenden stromaufwärtigen Enden und stromabwärtigen Abschnitten strömungsmäßig verbunden ist, und wobei die Brennkammervormischeinrichtung ferner mehrere Verwirblerschaufeln aufweist, die in dem Vormischkanal längs des Umfangs angeordnet sind, wobei jede einzelne der mehreren Verwirblerschaufeln einen Körper, der sich entlang einer radialen Dimension von dem Brennerrohr bis zu der inneren Wand erstreckt, und eine Vorderkante enthält, die von einer Öffnung des Vormischkanals stromaufwärts vorragt.According to yet another aspect of the invention, there is provided a combustor premixer including an annular burner tube, an annular inner wall shaped to define a fuel channel, and a central body shaped to define an interior space, the burner tube in that the inner wall and the central body are telescopically arranged such that the burner tube and the inner wall define a premixing channel having a converging upstream end and a downstream portion, the premixing channel being fluidly connected to the fuel channel at the upstream end, the inner wall and the centerbody defining an intermediate channel having an upstream end and a diverging downstream portion, the intermediate channel having the fuel channel and the interior at the upstream end and the premixing channel at respective boundaries between the combustor premixing means further comprises a plurality of swirler vanes disposed circumferentially in the premixing duct, each one of the plurality of swirler vanes including a body extending along a radial dimension from the burner duct to the first and second outermost passages the inner wall and includes a leading edge projecting upstream from an opening of the Vormischkanals.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offenkundiger.These and other advantages and features will become more apparent from the following description taken in conjunction with the drawings.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders angegeben und deutlich beansprucht. Das Vorstehende sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:The subject matter considered to be the invention is particularly pointed out and distinctly claimed in the claims at the conclusion of the specification. The foregoing and other features and advantages of the invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

1 zeigt eine Seitenschnittansicht einer Vormischeinrichtung zur Verwendung bei einer Gasturbinenbrennkammer. 1 shows a side sectional view of a premixing device for use in a gas turbine combustor.

2 zeigt eine Perspektivansicht der Vormischeinrichtung nach 1. 2 shows a perspective view of the premix after 1 ,

3 zeigt eine Perspektivansicht der Gasturbinenbrennkammer nach 1. 3 shows a perspective view of the gas turbine combustor after 1 ,

Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Vorteilen und Merkmalen anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.The detailed description explains embodiments of the invention together with advantages and features by way of example with reference to the drawings.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Unter Bezugnahme auf die 1–3 ist eine Brennkammervormischeinrichtung 10 geschaffen, die einen geringen Druckabfall für eintretende Luft bei gesteigerter Vermischung ohne wesentliche Gewichtserhöhungen erhält, wobei brennbare Materialien geleitet werden, um in die Vormischeinrichtungen mit einer axialen und einer radialen Strömungsrichtungskomponente einzuströmen. Die Brennkammervormischeinrichtung 10 enthält ein Brennerrohr 20, mehrere rohrförmige Körper 30 und mehrere Verwirblerschaufeln 40.With reference to the 1 - 3 is a combustion chamber premixer 10 which provides low pressure drop for incoming air with increased mixing without substantial increases in weight, wherein combustible materials are directed to flow into the premixers having an axial and a radial flow direction component. The combustion chamber premixer 10 contains a burner tube 20 , several tubular bodies 30 and several swirler blades 40 ,

Das Brennerrohr 20 enthält einen ringförmigen Mantel 21, der sich von einem stromaufwärtigen Ende 22 in einer stromabwärtigen Richtung durch einen rohrförmigen Abschnitt 23 hindurch erstreckt. Der rohrförmige Mantel 21 wölbt sich an dem stromaufwärtigen Ende 22, um eine glockenförmige Öffnung 25 mit einer domartigen Konstruktion zu bilden. Im Betrieb strömt Verdichteraustrittsluft, die z. B. aus einem Verdichter einer Gasturbine ausgegeben wird, zu einem Kopfende der Gasturbine in der stromaufwärtigen Richtung hin, und wenn sich die Verdichteraustrittsluft der glockenförmigen Öffnung 25 nähert, strömt sie radial nach innen zu den mehreren Rohrkörpern 30 hin, wobei sie infolge der glockenförmigen Öffnung 25 mit der domartigen Konstruktion sanft zu der axialen Richtung hin dreht und anschließend axial stromabwärts an den mehreren Verwirblerschaufeln 40 vorbei strömt. Die mehreren Verwirblerschaufeln 40 verleihen der in die glockenförmige Öffnung 25 eintretenden Luft einen Drehimpuls, so dass die Luft unter einem vordefinierten Winkel herumwirbelt, der festgelegt ist, um eine hinreichende axiale Bewegung der Luft zu ermöglichen und um eine vollständige Vorvermischung der Luft mit dem Brennstoff zu fördern.The burner tube 20 contains an annular jacket 21 that is from an upstream end 22 in a downstream direction through a tubular portion 23 extends through. The tubular jacket 21 bulges at the upstream end 22 to a bell-shaped opening 25 to form with a dome-like construction. During operation, compressor outlet air, which flows z. Output from a compressor of a gas turbine, toward a head end of the gas turbine in the upstream direction, and when the compressor discharge air of the bell mouth 25 approaches, it flows radially inward to the plurality of tubular bodies 30 as a result of the bell-shaped opening 25 with the dome-like construction gently rotating toward the axial direction and then axially downstream at the plurality of swirler vanes 40 flows past. The multiple swirler blades 40 lend into the bell-shaped opening 25 air entering an angular momentum so that the air swirls at a predefined angle set to allow sufficient axial movement of the air and to promote complete pre-mixing of the air with the fuel.

Die Verdichteraustrittsluft kann ferner durch seitliche Mantellöcher 26 strömen, die in dem ringförmigen Mantel 21 ausgebildet sind. Die seitlichen Mantellöcher 26 können stromabwärts von den mehreren Verwirblerschaufeln 40 ausgebildet sein und können in einigen Ausführungsformen im Wesentlichen in der Nähe deren Hinterkanten 23 ausgebildet sein. Die seitlichen Mantellöcher 26 reduzieren die Anzahl und Auswirkungen von Bereichen mit geringer Geschwindigkeit, die z. B. durch eine Grenzschichtverdichtung hervorgerufen sind.The compressor discharge air can also be through lateral sheath holes 26 flow in the annular jacket 21 are formed. The lateral sheath holes 26 may be downstream from the multiple swirler vanes 40 may be formed and, in some embodiments, substantially near their trailing edges 23 be educated. The lateral sheath holes 26 reduce the number and impact of low-speed areas, such as B. caused by a boundary layer compaction.

Die mehreren rohrförmigen Körper 30 sind innerhalb des ringförmigen Mantels 21 des Brennerrohrs 20 teleskopartig angeordnet und ausgebildet, um brennbare Materialien zu einem Vormischkanal 31 zu liefern. Der Vormischkanal 31 ist zwischen dem ringförmigen Mantel 21 und einer Außenfläche 32 eines äußersten Rohrkörpers 33 der mehreren Rohrkörper 30 definiert. Die Luft, die in die glockenförmige Öffnung 25 eintritt und durch die Verwirblerschaufeln 40 strömt, schreitet voran durch den Vormischkanal 31, wo sie mit dem durch die mehreren Rohrkörper 30 gelieferten Brennstoff vorgemischt wird. Die Positionierung der Verwirblerschaufeln 40 stromaufwärts von dem Vormischkanal 31 sorgt für eine vergrößerte Vormischstrecke. Außerdem wird ein Druck entlang des Vormischkanals 31 auf einem im Wesentlichen gleichmäßigen Niveau gehalten.The several tubular bodies 30 are inside the annular shell 21 of the burner tube 20 telescopically arranged and adapted to combustible materials to a premixing channel 31 to deliver. The premix channel 31 is between the annular jacket 21 and an outer surface 32 an outermost tubular body 33 the multiple tubular body 30 Are defined. The air entering the bell-shaped opening 25 enters and through the Verwirblerschaufeln 40 flows, advances through the premix channel 31 Where you are with the through the multiple tubular body 30 supplied fuel is premixed. The positioning of the swirler blades 40 upstream of the premix channel 31 ensures an increased premixing distance. There will also be a pressure along the premix channel 31 held at a substantially uniform level.

Die mehreren Verwirblerschaufeln 40 sind in der glockenförmigen Öffnung 25 längs des Umfangs angereiht. Jede der mehreren Verwirblerschaufeln 40 enthält einen relativ dünnen Körper 41 im Vergleich zu der Umfangslänge der glockenförmigen Öffnung, um Gewicht zu verringern, eine Vorderkante 42 und eine Hinterkante 43. Der Körper 41 jeder einzelnen der mehreren Verwirblerschaufeln 40 erstreckt sich entlang einer radialen Dimension von der Vorderkante und dem Innenumfang des ringförmigen Mantels 21 zu der Außenfläche 32 des äußersten Rohrkörpers 33. Die Vorderkante 42 ragt stromaufwärts von der glockenförmigen Öffnung vor, und die Hinterkante 43 ist geneigt, um die Drallströmung der Luft zu fördern. Das Vorragen der Vorderkante 42 sorgt für einen relativ leichten axialen/radialen bis zu tangentialen Impuls an dem stromaufwärtigen Ende 22 und dadurch für einen relativ sanften Lufteintritt. Gemäß Ausführungsformen ist jede der mehreren Verwirblerschaufeln 40 entlang der radialen Dimension im Wesentlichen spiralförmig gestaltet. Bei diesem Aufbau weisen die Querschnitte des rohrförmigen Mantels 21 und der mehreren Verwirblerschaufeln 40 eine domförmige Konfiguration 44 oder irgendeine andere ähnliche Konfiguration auf.The multiple swirler blades 40 are in the bell-shaped opening 25 lined up along the circumference. Each of the multiple swirler vanes 40 contains a relatively thin body 41 compared to the circumferential length of the bell-shaped opening to reduce weight, a leading edge 42 and a trailing edge 43 , The body 41 each one of the several swirler blades 40 extends along a radial dimension of the leading edge and the inner periphery of the annular shell 21 to the outer surface 32 of the outermost tubular body 33 , The leading edge 42 protrudes upstream of the bell-shaped opening, and the trailing edge 43 is inclined to promote the swirl flow of the air. The protrusion of the leading edge 42 provides a relatively slight axial / radial to tangential momentum at the upstream end 22 and thus for a relatively gentle air intake. According to embodiments, each of the plurality of swirler vanes 40 is substantially helical along the radial dimension. In this construction, the cross sections of the tubular shell 21 and the multiple swirler blades 40 a domed configuration 44 or any other similar configuration.

Wie in 1 veranschaulicht, divergiert der äußerste Rohrkörper 33 in der stromaufwärtigen Richtung zu dem Montageflansch 34 hin, wobei dort, wo der ringförmige Mantel 21 die glockenförmige Öffnung 25 bildet und den divergierenden äußersten Rohrkörper 33 axial überlappt, der Vormischkanal 31 in der stromaufwärtigen Richtung divergent ist, um die Divergenz des äußersten Rohrkörpers 33 nachzuahmen. Die mehreren Rohrkörper 33 liefern brennbare Materialien an einer ersten Stelle 50 an der glockenförmigen Öffnung 25, wo der Vormischkanal 31 divergiert, und an einer zweiten Stelle 51 stromabwärts von der glockenförmigen Öffnung 25, wo der Vormischkanal 31 zu einer Nabe 60 hin konvergiert ist. Die erste Stelle 50 kann stromaufwärts oder stromabwärts verlagert oder in Umfangsrichtung zwischen den Verwirblerschaufeln 40 definiert werden, so dass der Brennstoff zu Regionen mit relativ hoher Geschwindigkeit geliefert werden kann. Die Konvergenz von Fluiden wird durch die vorstehend erläuterte divergierende Konstruktion bewirkt und sorgt für eine Beschleunigung an der Nabe und eine verringerte Gefahr eines Flammenhaltens.As in 1 illustrates, the outermost tubular body diverges 33 in the upstream direction to the mounting flange 34 where, where the annular sheath 21 the bell-shaped opening 25 forms and the divergent outermost tubular body 33 axially overlapped, the Vormischkanal 31 in the upstream direction is divergent to the divergence of the outermost tubular body 33 imitate. The several tubular bodies 33 deliver flammable materials in a first place 50 at the bell-shaped opening 25 where the premix channel 31 diverges, and in a second place 51 downstream of the bell-shaped opening 25 where the premix channel 31 to a hub 60 has converged. The first place 50 can be displaced upstream or downstream or circumferentially between the swirler vanes 40 be defined so that the fuel can be delivered to relatively high-speed regions. The convergence of fluids is effected by the divergent design discussed above and provides for acceleration at the hub and a reduced risk of flame arrest.

In die glockenförmige Öffnung 25 eintretende Luft vermischt sich mit dem Brennstoff, der in den Vormischkanal 31 an der ersten und der zweiten Stelle 50, 51 eintritt, und diese Vermischung wird gefördert und unterstützt, wenn die brennbaren Materialen zu der Nabe 60 hin zusammenströmen. Außerdem verengt sich der Vormischkanal 31 radial in der stromabwärtigen Richtung von der sekundären Stelle 51 aus, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Somit wird eine Vorvermischung gefördert, während die brennbaren Materialien von dem stromaufwärtigen Ende 22 aus in Richtung auf die Nabe 60 zusammenströmen, und ein Druckabfall wird vermieden, während die brennbaren Materialien entlang einer Länge des enger werdenden Rohrabschnitts 23 strömen.In the bell-shaped opening 25 incoming air mixes with the fuel entering the premix channel 31 at the first and the second place 50 . 51 occurs, and this mixing is encouraged and assisted when the combustible materials to the hub 60 flow together. In addition, the premix channel narrows 31 radially in the downstream direction from the secondary location 51 out, like this in 2 is illustrated. Thus, pre-mixing is promoted while the combustible materials from the upstream end 22 out towards the hub 60 flow together, and a pressure drop is avoided, while the combustible materials along a length of the narrowing pipe section 23 stream.

Die mehreren Rohrkörper 30 enthalten ferner einen Mittelkörper 35. Der Mittelkörper 35 lässt sich in eine Lücke einbringen, die im Inneren der mehreren Rohrkörper 30 definiert ist, um einen Zwischenkanal 36 zu definieren, und enthält ein innerstes Rohr 37. Das innerste Rohr 37 ist ausgebildet, um einen inneren Kanal 38 zu definieren, der zur Aufnahme einer Spülluftversorgung fähig ist.The several tubular bodies 30 also contain a central body 35 , The centerbody 35 can be inserted into a gap in the interior of the multiple tubular body 30 is defined to be an intermediate channel 36 to define and contains an innermost tube 37 , The innermost tube 37 is designed to be an inner channel 38 to define that is capable of receiving a purge air supply.

Die Außenfläche 32 des äußersten Rohrkörpers 33 bildet die Nabe 60 als eine ringförmige innere Wand 61, die teleskopartig teilweise innerhalb des rohrförmigen Mantels 21 angeordnet ist, um einen stromaufwärtigen Abschnitt des Vormischkanals 31 zu definieren. Die ringförmige innere Wand 61 enthält ferner einen äußeren Wandabschnitt 321 und einen inneren Wandabschnitt 322, die an einer Teilungsstelle an einem stromabwärtigen Rand von dieser auseinanderlaufen, die sich in der Nähe des stromaufwärtigen Endes 22 befindet, um einen Brennstoffkanal 62 zu definieren. Wie oben erwähnt, erstreckt sich der Vormischkanal 31 stromabwärts von dem stromaufwärtigen Ende 22 und konvergiert radial nach innen von einer divergierenden Stelle in der Nähe der ersten Stelle 50 an dem stromaufwärtigen Ende 22 bis zu einer konvergierenden Stelle in der Nähe der zweiten Stelle 51, die axial zwischen dem stromaufwärtigen Ende 22 und dem stromabwärtigen, sich verengenden rohrförmigen Abschnitt 23 eingefügt ist.The outer surface 32 of the outermost tubular body 33 forms the hub 60 as an annular inner wall 61 partially telescoping within the tubular shell 21 is arranged to an upstream portion of the premixing channel 31 define. The annular inner wall 61 also includes an outer wall section 321 and an inner wall section 322 which diverge at a divisional location at a downstream edge thereof, located near the upstream end 22 located to a fuel channel 62 define. As mentioned above, the premix channel extends 31 downstream from the upstream end 22 and converges radially inward from a divergent location near the first location 50 at the upstream end 22 to a converging point near the second location 51 that is axially between the upstream end 22 and the downstream, narrowing tubular portion 23 is inserted.

Der Brennstoffkanal 62 ist konfiguriert, um Brennstoff zu dem Vormischkanal 31 in der Nähe der divergierenden Stelle an dem stromaufwärtigen Ende 22 über Brennstofflöcher 63 zu liefern. Der Zwischenkanal 36 ist mit dem inneren Kanal 38 über erste Löcher 70 strömungsmäßig verbunden, die in dem innersten Rohr 37 ausgebildet sind. Außerdem ist der Zwischenkanal 36 mit dem Brennstoffkanal 62 über zweite Löcher 71 strömungsmäßig verbunden, die in der ringförmigen inneren Wand 61 an einer axialen Stelle ausgebildet sind, die sich stromabwärts von derjenigen der ersten Löcher 70 befindet. Der Zwischenkanal 36 ist ferner mit dem Vormischkanal 31 über dritte Löcher 72 strömungsmäßig verbunden, die in der ringförmigen inneren Wand 61 an einer axialen Stelle ausgebildet sind, die sich stromabwärts von den zweiten Löchern 71 und in der Nähe der konvergierenden Stelle sowie der sekundären Stelle 51 befindet. Die ersten Löcher 70, die zweiten Löcher 71 und die dritten Löcher 72 können verteilt und schräggestellt sein, um die Dynamik abzuschwächen und eine Rezirkulation hinter den Strahlen zu verringern.The fuel channel 62 is configured to supply fuel to the premix channel 31 near the diverging point at the upstream end 22 over fuel holes 63 to deliver. The intermediate channel 36 is with the inner channel 38 over first holes 70 fluidly connected, in the innermost tube 37 are formed. In addition, the intermediate channel 36 with the fuel channel 62 over second holes 71 fluidly connected, in the annular inner wall 61 are formed at an axial position which is downstream of that of the first holes 70 located. The intermediate channel 36 is also with the premix channel 31 over third holes 72 fluidly connected, in the annular inner wall 61 are formed at an axial location, which is downstream of the second holes 71 and near the convergent site as well as the secondary site 51 located. The first holes 70 , the second holes 71 and the third holes 72 may be distributed and skewed to attenuate the dynamics and reduce recirculation behind the rays.

Somit strömt Spülluft, die eine Vermischung verstärkt und die dem Zwischenkanal 36 und dem inneren Kanal 38 zugeführt wird, durch die ersten Löcher 70, und sie vermischt sich mit einem Brennstoff, der von dem Brennstoffkanal 62 aus durch die zweiten Löcher 71 strömt, in dem Zwischenkanal 36. Dieses Brennstoff- und Luft-Gemisch strömt anschließend über die dritten Löcher 72 in den Vormischkanal 31 hinein, wo es sich mit den brennbaren Materialien vermischt, die bereits in dem Vormischkanal 31 vorhanden sind. Das endgültige Brennstoff- und Luft-Gemisch strömt weiter durch den stromabwärtigen, sich verengenden Rohrabschnitt 23, wobei es aufgrund der radialen Verengung des Vormischkanals 31 in der stromabwärtigen Richtung den Druck aufrechterhält. Die radiale Verengung kann gemeinsam mit der ringförmigen inneren Wand 61 definiert sein, die von der sekundären Stelle 51 aus in stromabwärtiger Richtung divergiert.Thus purging air which enhances mixing and the intermediate channel flows 36 and the inner channel 38 is fed through the first holes 70 and it mixes with a fuel coming from the fuel channel 62 out through the second holes 71 flows, in the intermediate channel 36 , This fuel and air mixture then flows over the third holes 72 in the premix channel 31 into where it mixes with the combustible materials already in the premix channel 31 available. The final fuel and air mixture continues to flow through the downstream, narrowing pipe section 23 , where due to the radial narrowing of the premixing channel 31 in the downstream direction maintains the pressure. The radial constriction may be common with the annular inner wall 61 be defined by the secondary body 51 diverged in the downstream direction.

Die Brennstofflöcher 63, die ersten Löcher 70, die zweiten Löcher 71 und die dritten Löcher 72 können längs des Umfangs an ihren jeweiligen Wänden/Rohren angeordnet und in im Wesentlichen gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Abständen voneinander beabstandet sein.The fuel holes 63 , the first holes 70 , the second holes 71 and the third holes 72 may be arranged circumferentially along their respective walls / tubes and spaced apart at substantially uniform or uneven intervals.

Während die Erfindung im Einzelnen in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte ohne weiteres verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Veränderungen, Modifizierungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier vorstehend nicht beschrieben sind, die jedoch dem Rahmen und Umfang der Erfindung entsprechen. Außerdem ist es zu verstehen, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, Aspekte der Erfindung lediglich einige von den beschriebenen Ausführungsformen enthalten können. Demgemäß ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.While the invention has been described in detail in connection with only a limited number of embodiments, it should be readily understood that the invention is not limited to such disclosed embodiments. Rather, the invention may be modified to incorporate any number of variations, modifications, substitutions, or equivalent arrangements not heretofore described, which, however, are within the spirit and scope of the invention. It should also be understood that while various embodiments of the invention have been described, aspects of the invention may be included within only some of the described embodiments. Accordingly, the invention should not be construed as being limited to the foregoing description, but only limited by the scope of the appended claims.

Es ist eine Brennkammervormischeinrichtung 10 geschaffen, die ein Brennerrohr 20 mit einer glockenförmigen Öffnung 25, mehrere Rohrkörper 30, die im Inneren des Brennerrohrs 20 teleskopartig angeordnet sind, um brennbare Materialien zu einem Vormischkanal 31 zu liefern, der zwischen dem Brennerrohr 20 und einem äußersten 33 der mehreren Rohrkörper 30 definiert ist, und mehrere Verwirblerschaufeln 40 enthält, die längs des Umfangs in der Öffnung 25 angeordnet sind, wobei jede einzelne der mehreren Verwirblerschaufeln 40 einen Körper 41, der sich entlang einer radialen Dimension von dem Brennerrohr 20 zu dem äußersten Rohrkörper 33 erstreckt, und eine Vorderkante 41 enthält, die stromaufwärts von der Öffnung 25 vorragt.It is a combustion chamber premixer 10 created, which is a burner tube 20 with a bell-shaped opening 25 , several tubular bodies 30 inside the burner tube 20 are arranged telescopically to combustible materials to a premixing channel 31 to deliver that between the burner tube 20 and an outermost one 33 the multiple tubular body 30 is defined, and several Verwirblerschaufeln 40 contains, along the circumference in the opening 25 are arranged, each one of the multiple Verwirblerschaufeln 40 a body 41 extending along a radial dimension from the burner tube 20 to the outermost tubular body 33 extends, and a leading edge 41 Contains the upstream of the opening 25 projects.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: BrennkammervormischeinrichtungBrennkammervormischeinrichtung
2020: Brennerrohrburner tube
2121: Ringförmiger MantelRing-shaped coat
2222: Stromaufwärtiges EndeUpstream end
2323: Rohrförmiger AbschnittTubular section
2525: Glockenförmige ÖffnungBell-shaped opening
2626: Seitliche MantellöcherSide sheath holes
3030: Mehrere RohrkörperSeveral tubular bodies
3131: Vormischkanalpremixing
3232: Außenflächeouter surface
3333: Äußerster RohrkörperOutermost tubular body
3434: Montageflanschmounting flange
3434: Mittelkörpermidbody
3636: Zwischenkanalintermediate channel
3737: Innerstes RohrInnermost tube
3838: Innerer KanalInner canal
4040: Mehrere VerwirblerschaufelnSeveral swirl vanes
4141: Körperbody
4242: Vorderkantenleading edge
4343: HinterkantenBute
4444: Domförmige KonfigurationDom-shaped configuration
5050: Erste StelleFirst place
5151: Zweite StelleSecond place
6060: Nabehub
6161: Ringförmige innere WandRing-shaped inner wall
6262: Brennstoffkanalfuel channel
6363: Brennstofflöcherfuel holes
7070: Erste LöcherFirst holes
7171: zweite Löchersecond holes
7272: Dritte LöcherThird holes
321321: Äußerer WandabschnittOuter wall section
322322: Innerer WandabschnittInner wall section

Claims

Combustor premixer ( 10 ), comprising: a burner tube ( 20 ), which has a bell-shaped opening ( 25 ) having; several tubular bodies ( 30 ) inside the burner tube ( 20 ) are telescopically arranged to deliver combustible materials to a premix channel ( 31 ) between the burner tube ( 20 ) and an extreme ( 33 ) of the plurality of tubular bodies ( 30 ) is defined; and several swirler vanes ( 40 ) in the opening ( 25 ) are arranged along the circumference, wherein each one of the plurality of Verwirblerschaufeln ( 40 ) a body ( 41 ) which extends along a radial dimension of the burner tube (FIG. 20 ) to the outermost tubular body ( 33 ), and a leading edge ( 42 ), which upstream of the opening ( 25 ).

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 1, wherein the burner tube ( 20 ) is formed to lateral sheath holes ( 26 ) downstream of the plurality of swirler vanes ( 40 ) define.

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 2, wherein the lateral sheath holes ( 26 ) near trailing edges ( 43 ) of the multiple swirler vanes ( 40 ) are arranged.

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 1, wherein the outermost ( 33 ) of the plurality of tubular bodies ( 30 ) diverges in the upstream direction.

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 1, wherein the plurality of tubular bodies ( 30 ) combustible materials at the bell-shaped opening ( 25 ) and at a secondary point ( 51 ) downstream of the bell-shaped opening ( 25 ) and wherein the premix channel ( 31 ) from the secondary body ( 51 ) is narrowed in the downstream direction.

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 1, wherein one or more of the plurality of tubular bodies ( 30 ) is configured to define a fuel channel.

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 1, wherein the plurality of tubular bodies ( 30 ) a central body ( 35 ) containing an interior space capable of receiving a purge air supply ( 38 ) having.

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 1, wherein each one of the plurality of swirler vanes ( 40 ) extends along the radial dimension in a substantially spiral pattern.

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 1, wherein one or more individual ones of the plurality of swirler vanes ( 40 ) at its trailing edge ( 43 ) is / are inclined.

Combustor premixer ( 10 ) according to claim 1, wherein a pressure along the premixing channel ( 31 ) is substantially uniform.