DE102015122924A1 - Pilot nozzle in a gas turbine combustor - Google Patents

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DE102015122924A1 DE102015122924.2A DE102015122924A DE102015122924A1 DE 102015122924 A1 DE102015122924 A1 DE 102015122924A1 DE 102015122924 A DE102015122924 A DE 102015122924A DE 102015122924 A1 DE102015122924 A1 DE 102015122924A1
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Jason Thurman Stewart
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Charlotte Cole Wilson
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Abstract

Eine Brennstoffdüse für eine Gasturbine enthält: einen länglichen Mittelkörper; eine längliche Umfangswand, die um den Mittelkörper herum ausgebildet ist, um einen primären Strömungsringraum dazwischen zu definieren; eine primäre Brennstoffzuführung und eine primäre Luftzuführung in Fluidverbindung mit einem stromaufwärtigen Ende des primären Strömungsringraums; und eine Pilotdüse. Die Pilotdüse kann in dem Mittelkörper ausgebildet sein und enthalten: axiale längliche Mischrohre, die innerhalb einer Mittelkörperwand definiert sind; eine Brennstofföffnung, die an den Mischrohren zum Anschluss jedes an eine sekundäre Brennstoffzuführung angeordnet ist; und eine sekundäre Luftzuführung, die eingerichtet ist, um mit einem Einlass jedes der Mischrohre strömungsmäßig zu kommunizieren. Mehrere der Mischrohre können als schräggestellte Mischrohre ausgebildet sein, die zur Herbeiführung einer wirbelnden stromabwärtigen Strömung eingerichtet sind, während mehrere der Mischrohre entgegengesetzt schräggestellte Mischrohre sein können.A fuel nozzle for a gas turbine includes: an elongate centerbody; an elongated peripheral wall formed about the central body to define a primary flow annulus therebetween; a primary fuel supply and a primary air supply in fluid communication with an upstream end of the primary flow annulus; and a pilot nozzle. The pilot nozzle may be formed in the centerbody and include: axial elongated mixing tubes defined within a centerbody wall; a fuel port disposed on the mixing tubes for connection to each of a secondary fuel supply; and a secondary air supply configured to communicate with an inlet of each of the mixing tubes in fluid communication. Several of the mixing tubes may be formed as inclined mixing tubes that are adapted to create a swirling downstream flow, while a plurality of the mixing tubes may be oppositely inclined mixing tubes.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Gasturbine, die einen mit Luft vermischten Kohlenwasserstoffbrennstoff verbrennt, um einen Hochtemperaturgasstrom zu erzeugen, der Turbinenlaufschaufeln antreibt, um eine Welle, die mit den Laufschaufeln verbunden ist, in Drehung zu versetzen. Insbesondere, aber nicht als Einschränkung, betrifft die Erfindung Brennkammerbrennstoffdüsen, die Pilotdüsen enthalten, die einen Brennstoff und Luft vorvermischen, um geringere Stickoxidwerte zu erzielen. The present invention relates generally to a gas turbine combusting an air-mixed hydrocarbon fuel to produce a high-temperature gas stream that drives turbine blades to rotate a shaft connected to the blades. In particular, but not by way of limitation, the invention relates to combustor fuel jets containing pilot nozzles which premix a fuel and air to achieve lower nitrogen oxide levels.

Gasturbinen werden weithin verwendet, um für zahlreiche Anwendungen Leistung zu erzeugen. Eine herkömmliche Gasturbine umfasst einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine. In einer typischen Gasturbine führt der Verdichter der Brennkammer verdichtete Luft zu. Die in die Brennkammer eintretende Luft wird mit Brennstoff vermischt und verbrannt. Heiße Verbrennungsgase werden aus der Brennkammer ausgelassen und strömen in die Laufschaufeln der Turbine, um die mit den Laufschaufeln verbundene Welle der Turbine in Drehung zu versetzen. Ein Teil dieser mechanischen Energie der rotierenden Welle treibt den Verdichter und/oder sonstige mechanische Systeme an.Gas turbines are widely used to produce power for many applications. A conventional gas turbine includes a compressor, a combustor and a turbine. In a typical gas turbine, the compressor introduces compressed air to the combustion chamber. The entering into the combustion chamber air is mixed with fuel and burned. Hot combustion gases are exhausted from the combustion chamber and flow into the blades of the turbine to rotate the turbine shaft connected to the blades. Part of this mechanical energy of the rotating shaft drives the compressor and / or other mechanical systems.

Da behördliche Bestimmungen die Freisetzung von Stickoxiden in die Atmosphäre missbilligen, wird angestrebt, deren Erzeugung als Nebenprodukte des Betriebs von Gasturbinen unterhalb zulässiger Pegel zu halten. Ein Ansatz, um solche Bestimmungen einzuhalten, besteht darin, von Diffusionsflammen-Brennkammern zu Brennkammern zu wechseln, die magere Brennstoff-Luft-Gemische in einem vollständig vorvermischten Betriebsmodus verwenden, um Emissionen von beispielsweise Stickoxiden (üblicherweise mit NOx bezeichnet) und Kohlenstoffmonoxid (CO) zu reduzieren. Diese Brennkammern sind verschiedentlich auf dem Fachgebiet als Dry Low NOx (DLN)(trockene Nieder-NOx-), Dry Low Emissions (DLE) (trockene emissionsarme) oder Lean Premixed(LPM)-(magere Vormisch-)Verbrennungssysteme bekannt.Because government regulations disapprove of the release of nitrogen oxides into the atmosphere, it is desirable to keep their production as by-products of gas turbine operation below acceptable levels. One approach to meeting such regulations is to switch from diffusion flame combustors to combustors that use lean fuel-air mixtures in a fully premixed mode of operation to control emissions of, for example, nitrogen oxides (commonly denoted NOx) and carbon monoxide (CO). to reduce. These combustors are variously known in the art as dry low NOx (DLN) (dry low NO x), dry low emission (DLE) (dry low emission) or lean premixed (LPM) (lean premix) combustion systems.

Eine Brennstoff-Luft-Vermischung beeinflusst sowohl die Stickoxidpegel, die in den heißen Verbrennungsgasen einer Gasturbine erzeugt werden, als auch die Maschinenleistungsfähigkeit. Eine Gasturbine kann eine oder mehrere Brennstoffdüsen verwenden, um Luft und Brennstoff aufzunehmen, um die Brennstoff-Luft-Vermischung in der Brennkammer zu unterstützen. Die Brennstoffdüsen können in einem Kopfende der Brennkammer angeordnet sein und können dazu eingerichtet sein, eine Luftströmung aufzunehmen, der mit einem Brennstoffeintrag vermischt wird. Jede Brennstoffdüse kann typischerweise intern durch einen Mittelkörper gehaltert sein, der innerhalb der Brennstoffdüse angeordnet ist, und eine Pilotdüse kann an dem stromabwärtigen Ende des Mittelkörpers angeordnet sein. Wie beispielsweise in der US-Patentschrift mit der Nummer 6,438,961 beschrieben, die durch diese Bezugnahme in ihrer Gesamtheit für sämtliche Zwecke hier aufgenommen ist, kann eine sogenannte Swozzle (integrierter Verwirbler mit Düse) an der Außenseite des Mittelkörpers befestigt und stromaufwärts von der Pilotdüse angeordnet sein. Die Swozzle weist gekrümmte Leitschaufeln auf, die sich von dem Mittelkörper aus radial über einen ringförmigen Strömungskanal hinweg erstrecken und von denen Brennstoff in den ringförmigen Strömungskanal eingeleitet wird, um in einem Luftstrom mitgeschleppt zu werden, der durch die Leitschaufeln der Swozzle verwirbelt wird.Fuel-air mixing affects both the levels of nitrogen oxides produced in the hot combustion gases of a gas turbine and engine performance. A gas turbine may utilize one or more fuel nozzles to receive air and fuel to assist in fuel-air mixing in the combustion chamber. The fuel nozzles may be disposed in a head end of the combustion chamber and may be configured to receive an airflow that is mixed with a fuel input. Each fuel nozzle may typically be internally supported by a centerbody disposed within the fuel nozzle, and a pilot nozzle may be disposed at the downstream end of the centerbody. Such as in the U.S. Patent No. 6,438,961 which is incorporated herein by reference in its entirety for all purposes herein, a so-called swozzle (integrated swirler with nozzle) may be secured to the outside of the centerbody and located upstream of the pilot nozzle. The swozzle has curved vanes which extend radially from the centerbody over an annular flow channel and from which fuel is introduced into the annular flow channel to be entrained in a stream of air swirled by the vanes of the swozzle.

Verschiedene Parameter, die den Verbrennungsprozess in der Gasturbine beschreiben, korrelieren mit der Erzeugung von Stickoxiden. Höhere Gastemperaturen in der Verbrennungsreaktionszone sind beispielsweise für die Erzeugung höherer Stickoxidmengen verantwortlich. Eine Weise zur Verringerung dieser Temperaturen besteht darin, das Brennstoff-Luft-Gemisch vorzuvermischen und das Verhältnis von Brennstoff zu Luft, die verbrannt wird, zu reduzieren. Wenn das Verhältnis von Brennstoff zu Luft, die verbrannt wird, verringert wird, wird auch die Menge an Stickoxiden verringert. Es gibt jedoch einen Kompromiss bei der Leistungsfähigkeit der Gasturbine. Denn, wenn das Verhältnis von Brennstoff zu Luft, die verbrannt wird, verringert wird, besteht eine erhöhte Tendenz, dass die Flamme der Brennstoffdüse ausgeht und somit den Betrieb der Gasturbine instabil macht. Es ist eine Pilotdüse vom Diffusionsflammentyp zur besseren Flammenstabilisierung in einer Brennkammer verwendet worden, aber ihre Verwendung erhöht die NOx-Emissionen. Folglich bleibt ein Bedarf nach verbesserten Pilotdüsenanordnungen, die Flammenstabilisierungsvorteile bieten, während sie auch die NOx-Emissionen, die im Allgemeinen mit Pilotdüsen verbunden sind, minimieren.Various parameters describing the combustion process in the gas turbine correlate with the generation of nitrogen oxides. Higher gas temperatures in the combustion reaction zone are responsible, for example, for the generation of higher amounts of nitrogen oxide. One way to reduce these temperatures is to premix the fuel-air mixture and reduce the ratio of fuel to air that is burned. When the ratio of fuel to air that is burned is reduced, the amount of nitrogen oxides is also reduced. However, there is a trade-off in the performance of the gas turbine. For, if the ratio of fuel to air that is burned is reduced, there is an increased tendency for the flame of the fuel nozzle to go out, thus making the operation of the gas turbine unstable. A diffuser flame type pilot nozzle has been used for better flame stabilization in a combustor, but its use increases NOx emissions. Thus, there remains a need for improved pilot nozzle arrangements that provide flame stabilization benefits while also minimizing NOx emissions generally associated with pilot nozzles.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Anmeldung beschreibt somit eine Brennstoffdüse für eine Gasturbine. Die Brennstoffdüse kann enthalten: einen axial länglichen Mittelkörper; eine axial längliche Umfangswand, die um den Mittelkörper herum gebildet ist, um einen primären Strömungsringraum dazwischen zu definieren; eine primäre Brennstoffzuführung und eine primäre Luftzuführung in Fluidverbindung mit einem stromaufwärtigen Ende des primären Strömungsringraums; und eine Pilotdüse. Die Pilotdüse kann in dem Mittelkörper gebildet sein, der enthält: axial längliche Mischrohre, die innerhalb einer Mittelkörperwand definiert sind, wobei sich jedes der Mischrohre zwischen einem Einlass, der durch eine stromaufwärtige Stirnfläche der Pilotdüse definiert ist, und einem Auslass erstreckt, der durch eine stromabwärtige Stirnfläche der Pilotdüse gebildet ist; eine Brennstofföffnung, die zwischen dem Einlass und dem Auslass jedes der Mischrohre zur Verbindung jedes der Mischrohre mit einer sekundären Brennstoffzuführung angeordnet ist; und eine sekundäre Luftzuführung, die eingerichtet ist, um mit dem Einlass jedes der Mischrohre in Fluidverbindung zu stehen. Mehrere der Mischrohre können als schräggestellte Mischrohre ausgebildet sein, die eingerichtet, insbesondere bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse gewinkelt sind, um eine wirbelnde Strömung um die Mittelachse herum in einem gemeinsamen Auslass daraus herbeizuführen. Mehrere der Mischrohre können als entgegengesetzt schräggestellte Mischrohre ausgebildet sein, die eingerichtet, insbesondere bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse gewinkelt sind, um eine im Verhältnis zu der durch die schräggestellten Mischrohre herbeigeführten wirbelnden Strömung gegensinnig wirbelnde stromabwärtige Strömung in einem gemeinsamen Auslass daraus herbeizuführen.The present application thus describes a fuel nozzle for a gas turbine. The fuel nozzle may include: an axially elongated centerbody; an axially elongated peripheral wall formed about the centerbody to define a primary flow annulus therebetween; a primary fuel supply and a primary air supply in fluid communication with an upstream end of the primary flow annulus; and a pilot nozzle. The pilot nozzle may be formed in the centerbody including: axially elongated mixing tubes disposed within a centerbody wall each of the mixing tubes extending between an inlet defined by an upstream end surface of the pilot nozzle and an outlet formed by a downstream end surface of the pilot nozzle; a fuel port disposed between the inlet and the outlet of each of the mixing tubes for communicating each of the mixing tubes with a secondary fuel supply; and a secondary air supply configured to be in fluid communication with the inlet of each of the mixing tubes. Several of the mixing tubes may be formed as inclined mixing tubes which are arranged, in particular angled with respect to the center axis of the fuel nozzle, to induce a swirling flow about the central axis in a common outlet therefrom. Several of the mixing tubes may be formed as oppositely inclined mixing tubes, which are arranged, in particular with respect to the center axis of the fuel nozzle angled to bring about in relation to the induced by the inclined mixing tubes swirling flow counter-rotating swirling downstream flow in a common outlet thereof.

Bei der zuvor erwähnten Brennstoffdüse können die schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse tangential schräggestellt sein, und der gemeinsame Auslass kann einen kombinierten Brennstoff- und Luftauslass aus den mehreren schräggestellten Mischrohren aufweisen, und die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre können bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse tangential schräggestellt sein, und der gemeinsame Auslass kann einen kombinierten Brennstoff- und Luftauslass aus den mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohren aufweisen.In the aforementioned fuel nozzle, the inclined mixing tubes may be tangentially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle, and the common outlet may have a combined fuel and air outlet from the plurality of inclined mixing tubes, and the oppositely inclined mixing tubes may be tangentially skewed with respect to the center axis of the fuel nozzle and the common outlet may have a combined fuel and air outlet from the plurality of oppositely inclined mixing tubes.

In einer Ausführungsform kann jedes von den schräggestellten Mischrohren und den entgegengesetzt schräggestellten Mischrohren eine Austrittsrichtung aufweisen, die bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse tangential gewinkelt ist, wobei die schräggestellten Mischrohre derart eingerichtet sein können, dass die wirbelnde Strömung des gemeinsamen Auslasses in die gleiche Richtung wirbelt wie eine wirbelnde Strömung, die durch Verwirblerschaufeln des primären Strömungsringraums hervorgerufen wird.In one embodiment, each of the slanted mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes may have an exit direction that is tangentially angled with respect to the center axis of the fuel nozzle, wherein the slanted mixing tubes may be configured such that the swirling flow of the common outlet swirls in the same direction a swirling flow caused by swirl vanes of the primary flow annulus.

In einer weiteren Ausführungsform können die Mischrohre jeweils einen Auslassabschnitt aufweisen, der einen axial schmalen stromabwärtigen Abschnitt des Mischrohrs aufweist, der sich neben dem Auslass befindet, wobei der Auslassabschnitt eine Mittelachse dadurch definiert, wobei die schräggestellten Mischrohre derart eingerichtet sein können, dass eine Fortsetzung der Mittelachse des Auslassabschnitts einen spitzen tangentialen Austrittswinkel bezüglich einer stromabwärtigen Fortsetzung der Mittelachse der Brennstoffdüse aufweist, und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre derart eingerichtet sein können, dass eine Fortsetzung der Mittelachse des Auslassabschnitts einen spitzen tangentialen Austrittswinkel bezüglich der stromabwärtigen Fortsetzung der Mittelachse der Brennstoffdüse aufweist.In a further embodiment, the mixing tubes may each have an outlet portion having an axially narrow downstream portion of the mixing tube located adjacent to the outlet, the outlet portion defining a central axis therethrough, wherein the inclined mixing tubes may be configured such that a continuation of the Central axis of the outlet portion has an acute tangential exit angle with respect to a downstream continuation of the center axis of the fuel nozzle, and wherein the oppositely inclined mixing tubes may be configured such that a continuation of the central axis of the outlet portion has an acute tangential exit angle with respect to the downstream continuation of the center axis of the fuel nozzle.

Bei der zuletzt erwähnten Brennstoffdüse können die schräggestellten Mischrohre der Pilotdüse jeweils eine parallele Anordnung bezüglich einander aufweisen, wobei der tangentiale Austrittswinkel der schräggestellten Mischrohre einen Winkel zwischen 10° und 70° aufweisen kann und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre der Pilotdüse jeweils eine parallele Anordnung bezüglich einander aufweisen können und wobei der tangentiale Austrittswinkel der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre einen Winkel zwischen 10° und 70° aufweisen kann.In the last-mentioned fuel nozzle, the slanted mixing tubes of the pilot nozzle may each have a parallel arrangement with respect to each other, wherein the tangential exit angle of the slanted mixing tubes may have an angle between 10 ° and 70 ° and wherein the oppositely inclined mixing tubes of the pilot nozzle each have a parallel arrangement with respect to each other may have and wherein the tangential exit angle of the oppositely inclined mixing tubes may have an angle between 10 ° and 70 °.

Zusätzlich oder als eine Alternative dazu kann der Mittelkörper axial gestapelte Abschnitte aufweisen, die einen Vorderabschnitt, der eine sekundäre Brennstoffzuführung und eine sekundäre Luftzuführung aufweist, und einen Hinterabschnitt enthalten, der als die Pilotdüse eingerichtet ist, wobei der Vorderabschnitt des Mittelkörpers eine sich axial erstreckende zentrale Zuführleitung und einen um die zentrale Zuführleitung gebildeten sekundären Strömungsringraum aufweisen kann, der sich axial zwischen einer mit einer Luftquelle hergestellten Verbindung, die in Richtung eines stromaufwärtigen Endes des Mittelkörpers geschaffen ist, und der stromaufwärtigen Stirnfläche der Pilotdüse erstreckt, und wobei die Mittelkörperwand eine Außenwand des Mittelkörpers definieren kann und eine Außenbegrenzung des sekundären Strömungsringraums definieren kann.Additionally or alternatively, the centerbody may include axially stacked portions including a forward portion having a secondary fuel supply and a secondary air supply and a rear portion configured as the pilot nozzle, the forward portion of the centerbody having an axially extending central portion Supply line and a secondary flow annulus formed around the central supply line, which extends axially between a connection made with an air source, which is provided in the direction of an upstream end of the center body, and the upstream end face of the pilot nozzle, and wherein the center body wall is an outer wall of the Center body can define and define an outer boundary of the secondary flow annulus.

Weiter zusätzlich kann der der primäre Strömungsringraum eine Swozzle aufweisen, die mehrere Verwirblerschaufeln, die sich radial über den gesamten primären Strömungsringraum erstrecken, und Brennstoffdurchgänge aufweist, die sich durch die Verwirblerschaufeln hindurch erstrecken, um Brennstofföffnungen, die durch eine Außenfläche der Verwirblerschaufel gebildet sind, mit einem Brennstoffsammelraum zu verbinden, wobei die Verwirblerschaufeln eine schräge tangentiale Ausrichtung bezüglich der Mittelachse aufweisen können, um eine stromabwärtige Strömung daraus hervorzurufen, die um die Mittelachse herum in eine erste Richtung wirbelt, wobei die Brennstofföffnung jedes der schräggestellten Mischrohre und der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre eine seitliche Brennstofföffnung zur Einspritzung von Brennstoff durch eine Öffnung, die durch eine Seitenwand hindurch ausgebildet ist, aufweisen kann und die Brennstofföffnung für jedes der schräggestellten Mischrohre und der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre eine stromaufwärtige Position relativ zu einer Luftströmung durch diese hindurch aufweisen kann.Additionally, the primary flow annulus may include a swozzle having a plurality of swirler vanes extending radially across the entire primary annulus and fuel passages extending through the swirler vanes to fuel ports defined by an outer surface of the swirler vane to connect to a fuel plenum, wherein the swirler vanes may have an oblique tangential orientation with respect to the central axis to cause a downstream flow therefrom that swirls about the central axis in a first direction, the fuel opening of each of the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes may have a lateral fuel port for injecting fuel through an opening formed through a sidewall and the fuel port may have an upstream position relative to an air flow therethrough for each of the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes ,

In der zuletzt erwähnten Brennstoffdüse können die schräggestellten Mischrohre und die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils mehrere der Brennstofföffnungen aufweisen, wobei die mehreren der Brennstofföffnungen eine stromaufwärtige Konzentration relativ zu einer Luftströmung durch diese hindurch aufweisen können.In the last-mentioned fuel nozzle, the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes may each have a plurality of the fuel ports, wherein the plurality of fuel ports may have an upstream concentration relative to an air flow therethrough.

Zusätzlich oder als eine Alternative dazu können die schräggestellten Mischrohre und die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils dazu eingerichtet sein, eine Luftströmung durch den Einlass und eine Brennstoffströmung durch die Brennstofföffnung aufzunehmen, um eine Mischung daraus durch den Auslass hindurch auszugeben, wobei der Auslass mit einem Brennraum der Brennkammer in Fluidverbindung stehen kann, wobei die schräggestellten Mischrohre jeweils eine Mischlänge aufweisen können, die zwischen einer stromaufwärtigen Brennstofföffnung und dem Auslass definiert ist, wobei, hinsichtlich der Mischlänge, die schräggestellten Mischrohre jeweils eine segmentierte Konfiguration, einschließlich eines stromaufwärtigen Segmentes und eines stromabwärtigen Segmentes zu jeder Seite einer Verbindung, die einen Richtungswechsel für das schräggestellte Mischrohr markiert, aufweisen können, und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils eine Mischlänge aufweisen können, die zwischen einer stromaufwärtigen Brennstofföffnung und dem Auslass definiert ist, und wobei, hinsichtlich der Mischlänge, die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils eine segmentierte Konfiguration, einschließlich eines stromaufwärtigen Segmentes und eines stromabwärtigen Segmentes zu jeder Seite einer Verbindung, die einen Richtungswechsel für das entgegengesetzt schräggestellte Mischrohr markiert, aufweisen können.Additionally or alternatively, the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes may each be configured to receive airflow through the inlet and fuel flow through the fuel aperture to dispense a mixture thereof through the outlet, the outlet having a combustion chamber Combustion chamber may be in fluid communication, wherein the inclined mixing tubes may each have a mixing length defined between an upstream fuel opening and the outlet, wherein, in terms of mixing length, the inclined mixing tubes each have a segmented configuration, including an upstream segment and a downstream segment each side of a compound that marks a change of direction for the inclined mixing tube may have, and wherein the oppositely inclined mixing tubes each have a Mischlän ge, which is defined between an upstream fuel port and the outlet, and wherein, with respect to the mixing length, the oppositely inclined mixing tubes each have a segmented configuration, including an upstream segment and a downstream segment to each side of a compound, which is a change of direction for the marked oppositely inclined mixing tube, may have.

In einer Ausführungsform der zuletzt erwähnten Brennstoffdüse können die schräggestellten Mischrohre und die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils eine Konfiguration aufweisen, in der das stromaufwärtige Segment linear ist und der stromabwärtige Abschnitt gekrümmt ist.In one embodiment of the last-mentioned fuel nozzle, the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes may each have a configuration in which the upstream segment is linear and the downstream portion is curved.

In einer weiteren Ausführungsform können die schräggestellten Mischrohre jeweils eine Konfiguration aufweisen, in der das stromaufwärtige Segment linear und axial ausgerichtet ist und das stromabwärtige Segment gekrümmt und um die Mittelachse der Brennstoffdüse herum spiralförmig ausgebildet ist, und wobei der stromaufwärtige Abschnitt weniger als die Hälfte der Mischlänge der schräggestellten Mischrohre aufweist, und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils eine Konfiguration aufweisen können, in der das stromaufwärtige Segment linear und axial ausgerichtet ist und das stromabwärtige Segment gekrümmt und um die Mittelachse der Brennstoffdüse herum spiralförmig ausgebildet ist, und wobei der stromaufwärtige Abschnitt weniger als die Hälfte der Mischlänge der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweist.In another embodiment, the inclined mixing tubes may each have a configuration in which the upstream segment is linear and axially aligned and the downstream segment is curved and spirally formed about the central axis of the fuel nozzle, and wherein the upstream portion is less than half the mixing length each of the inclined inclined mixing tubes, and wherein the oppositely inclined mixing tubes may each have a configuration in which the upstream segment is linear and axially aligned and the downstream segment is curved and spirally formed about the central axis of the fuel nozzle, and wherein the upstream portion is less than has half the mixing length of the oppositely inclined mixing tubes.

In noch einer weiteren Ausführungsform kann der tangentiale Austrittswinkel der schräggestellten Mischrohre und der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils einen Winkel zwischen 20° und 55° aufweisen.In yet another embodiment, the tangential exit angle of the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes can each have an angle between 20 ° and 55 °.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die schräggestellten Mischrohre derart eingerichtet sein, dass die wirbelnde Strömung des gemeinsamen Auslasses in die erste Richtung wirbelt, wie sie durch die Richtung der wirbelnden stromabwärtigen Strömung definiert ist, die durch die Verwirblerschaufeln des primären Strömungsringraums erzeugt wird. In a preferred embodiment, the inclined mixing tubes may be configured such that the swirling flow of the common outlet swirls in the first direction as defined by the direction of the swirling downstream flow created by the swirler vanes of the primary flow annulus.

In der zuletzt erwähnten bevorzugten Ausführungsform kann die Pilotdüse zwischen fünf und fünfundzwanzig der schräggestellten Mischrohre und zwischen fünf und fünfundzwanzig der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweisen, wobei die schräggestellten Mischrohre innerhalb der Mittelkörperwand in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung beabstandet sein können, wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre innerhalb der Mittelkörperwand in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung beabstandet sein können und wobei die mehreren schräggestellten Mischrohre eine außenliegende Position bezüglich der mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweisen können.In the last-mentioned preferred embodiment, the pilot nozzle may have between five and twenty-five of the inclined mixing tubes and between five and twenty-five of the oppositely inclined mixing tubes, wherein the inclined mixing tubes may be circumferentially spaced within the central body wall at regular intervals with the oppositely sloped mixing tubes within the Central body wall may be spaced at regular intervals in the circumferential direction and wherein the plurality of inclined mixing tubes may have an outward position with respect to the plurality of oppositely inclined mixing tubes.

Als eine Alternative kann die Pilotdüse zwischen fünf und fünfundzwanzig der schräggestellten Mischrohre und zwischen fünf und fünfundzwanzig der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweisen, wobei die schräggestellten Mischrohre innerhalb der Mittelkörperwand in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung beabstandet sein können, wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre innerhalb der Mittelkörperwand in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung beabstandet sein können und wobei die mehreren schräggestellten Mischrohre eine innenliegende Position bezüglich der mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweisen können.As an alternative, the pilot nozzle may have between five and twenty five of the inclined mixing tubes and between five and twenty five of the oppositely inclined mixing tubes, wherein the inclined mixing tubes may be circumferentially spaced within the central body wall at regular intervals with the oppositely sloped mixing tubes within the central body wall at regular intervals Intervals may be spaced in the circumferential direction and wherein the plurality of inclined mixing tubes may have an internal position with respect to the plurality of oppositely inclined mixing tubes.

In der zuletzt erwähnten bevorzugten Ausführungsform der Art, bei der die mehreren schräggestellten Mischrohre eine bezüglich der mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre außenliegende Position aufweisen, können die mehreren schräggestellten Mischrohre und die mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre dieselbe Anzahl der Mischrohre aufweisen, wobei die stromabwärtige Stirnfläche der Pilotdüse eine Anordnung der Auslässe aufweisen kann, in der die Auslässe der schräggestellten Mischrohre bezüglich der Auslässe der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre winkelmäßig registriert sind, und wobei die winkelmäßige Registrierung der Anordnung von Auslässen aufweisen kann, dass die Auslässe der schräggestellten Mischrohre bezüglich der Auslässe der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre winkelmäßig versetzt sind.In the last mentioned preferred embodiment of the type in which the plurality of inclined mixing tubes have an outboard position with respect to the plurality of oppositely inclined mixing tubes, the plurality of inclined mixing tubes and the plurality of oppositely inclined mixing tubes may be the same The plurality of mixing tubes, wherein the downstream end face of the pilot nozzle may have an arrangement of the outlets, in which the outlets of the inclined mixing tubes are angularly registered with respect to the outlets of the oppositely inclined mixing tubes, and wherein the angular registration of the arrangement of outlets may have Outlets of the inclined mixing tubes are angularly offset with respect to the outlets of the oppositely inclined mixing tubes.

Als eine Alternative können die mehreren schräggestellten Mischrohre und die mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre dieselbe Anzahl der Mischrohre aufweisen, wobei die stromabwärtige Stirnfläche der Pilotdüse eine Anordnung der Auslässe aufweisen kann, in der die Auslässe der schräggestellten Mischrohre bezüglich der Auslässe der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre winkelmäßig registriert sind, und wobei die winkelmäßige Registrierung der Anordnung der Auslässe aufweisen kann, dass die Auslässe der schräggestellten Mischrohre derart angeordnet sind, dass sie mit den Auslässen der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre winkelmäßig zusammenfallen.As an alternative, the plurality of inclined mixing tubes and the plurality of oppositely inclined mixing tubes may have the same number of mixing tubes, wherein the downstream end face of the pilot nozzle may have an arrangement of the outlets in which the outlets of the inclined mixing tubes are angularly registered with respect to the outlets of the oppositely inclined mixing tubes and wherein the angular registration of the arrangement of the outlets may have the outlets of the inclined mixing tubes arranged to be angularly coincident with the outlets of the oppositely inclined mixing tubes.

In der zuletzt erwähnten bevorzugten Ausführungsform einer beliebigen vorstehend erwähnten Art können die schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräggestellt sein, wobei die schräggestellten Mischrohre radial zu einer Richtung nach außen hin von der Brennstoffdüse unter einem Winkel zwischen 0,1° und 20° schräg angestellt sein können.In the last-mentioned preferred embodiment of any kind mentioned above, the slanted mixing tubes may be radially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle, the slanted mixing tubes slanting radially outward from the fuel nozzle at an angle between 0.1 ° and 20 ° can be employed.

In einer Alternative können die schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräg angestellt sein, wobei die schräggestellten Mischrohre radial zu einer Richtung nach innen hin von der Brennstoffdüse unter einem Winkel zwischen 0,1° und 20° schräg angestellt sein können.In an alternative, the inclined mixing tubes may be made radially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle, wherein the inclined mixing tubes may be inclined radially to an inward direction of the fuel nozzle at an angle between 0.1 ° and 20 °.

Ferner können die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräggestellt sein, wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre radial zu einer Richtung nach außen hin von der Brennstoffdüse unter einem Winkel zwischen 0,1° und 20° schräg angestellt sein können.Further, the oppositely inclined mixing tubes may be radially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle, wherein the oppositely inclined mixing tubes may be inclined radially to an outward direction of the fuel nozzle at an angle between 0.1 ° and 20 °.

In einer Alternative können die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräg angestellt sein, wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre radial zu einer Richtung nach innen hin von der Brennstoffdüse unter einem Winkel zwischen 0,1° und 20° schräg angestellt sein können.In an alternative, the oppositely inclined mixing tubes can be made radially obliquely with respect to the center axis of the fuel nozzle, wherein the oppositely inclined mixing tubes can be made radially obliquely to an inward direction of the fuel nozzle at an angle between 0.1 ° and 20 °.

In noch einigen Ausführungsformen können die schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräg angestellt sein, und die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre können bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräg angestellt sein.In still some embodiments, the inclined mixing tubes may be radially inclined relative to the center axis of the fuel nozzle, and the oppositely inclined mixing tubes may be radially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer beispielhaften Gasturbine, in der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können; 1 FIG. 12 illustrates a block diagram of an exemplary gas turbine in which embodiments of the present invention may be used; FIG.

2 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Brennkammer, wie sie in der in 1 dargestellten Gasturbine verwendet werden kann; 2 FIG. 15 is a cross-sectional view of an exemplary combustor as shown in FIG 1 shown gas turbine can be used;

3 enthält eine Ansicht, die teilweise in Perspektive und teilweise im Querschnitt dargestellt ist und die eine beispielhafte Brennkammerdüse gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung zeigt; 3 includes a view, partially in perspective and partially in cross section, showing an exemplary combustor nozzle according to certain aspects of the present invention;

4 veranschaulicht eine detailliertere Querschnittsansicht der Brennkammerdüse aus 3; 4 illustrates a more detailed cross-sectional view of the combustion chamber from 3 ;

5 veranschaulicht eine Endansicht, die entlang der in 4 mit 5-5 gekennzeichneten Sichtlinien geschnitten wurde; 5 FIG. 11 illustrates an end view taken along in FIG 4 cut with 5-5 lines of sight;

6 enthält eine vereinfachte Seitenansicht eines Mischrohrs, das in einer Pilotdüse verwendet werden kann; 6 contains a simplified side view of a mixing tube that can be used in a pilot nozzle;

7 veranschaulicht eine vereinfachte Seitenansicht eines alternativen Mischrohrs, das eine schräggestellten Konfiguration gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung aufweist; 7 FIG. 4 illustrates a simplified side view of an alternative mixing tube having an inclined configuration according to certain aspects of the present invention; FIG.

8 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine beispielhafte Pilotdüse abbildet, die schräggestellte Mischrohre gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung aufweist; 8th FIG. 12 is a cross-sectional view depicting an exemplary pilot nozzle having tilted mixing tubes in accordance with certain aspects of the present invention; FIG.

9 veranschaulicht eine Seitenansicht schräggestellter Mischrohre gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 9 Figure 12 illustrates a side view of inclined mixing tubes according to an exemplary embodiment of the present invention;

10 enthält eine perspektivische Ansicht des Mischrohrs aus 9; 10 contains a perspective view of the mixing tube 9 ;

11 veranschaulicht eine Seitenansicht schräggestellter Mischrohre gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 11 Figure 11 illustrates a side view of inclined mixing tubes according to an alternative embodiment of the present invention;

12 zeigt eine Seitenansicht eines schräggestellten Mischrohrs gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 12 shows a side view of a tilted mixing tube according to another alternative embodiment of the present invention;

13 veranschaulicht eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform, bei der lineare Mischrohre mit schräggestellten Mischrohren kombiniert werden; 13 illustrates a side view of another embodiment in which linear mixing tubes are combined with inclined mixing tubes;

14 enthält eine perspektivische Ansicht der Mischrohre aus 13; 14 contains a perspective view of the mixing tubes 13 ;

15 zeigt eine Einlassansicht der Mischrohre aus 13; 15 shows an inlet view of the mixing tubes 13 ;

16 veranschaulicht eine Auslassansicht der Mischrohre aus 13; 16 illustrates an outlet view of the mixing tubes 13 ;

17 veranschaulicht eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform, die gegenläufig wirbelnde spiralförmige Mischrohre gemäß bestimmten anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung enthält; 17 FIG. 11 illustrates a side view of another embodiment including counter-rotating spiral mixing tubes according to certain other aspects of the present invention; FIG.

18 enthält eine perspektivische Ansicht der Mischrohre aus 17; 18 contains a perspective view of the mixing tubes 17 ;

19 zeigt eine Einlassansicht der Mischrohre aus 17; 19 shows an inlet view of the mixing tubes 17 ;

20 veranschaulicht eine Auslassansicht der Mischrohre aus 17; 20 illustrates an outlet view of the mixing tubes 17 ;

21 veranschaulicht eine Auslassansicht einer alternativen Ausführungsform der Mischrohre, die eine zu der Austrittsrichtung außenliegende Komponente enthält; 21 Figure 11 illustrates an outlet view of an alternative embodiment of the mixing tubes containing a component external to the exit direction;

22 veranschaulicht eine Auslassansicht einer alternativen Ausführungsform der Mischrohre, die eine zu der Austrittsrichtung innenliegende Komponente enthält; 22 Figure 11 illustrates an outlet view of an alternative embodiment of the mixing tubes containing a component internal to the exit direction;

23 veranschaulicht schematisch die Ergebnisse einer richtungsabhängigen Strömungsanalyse von Mischrohren, die eine lineare oder axiale Ausrichtung aufweisen; und 23 schematically illustrates the results of a directional flow analysis of mixing tubes having a linear or axial orientation; and

24 veranschaulicht schematisch die Ergebnisse einer richtungsabhängigen Strömungsanalyse von Mischrohren, die eine tangential schräggestellte Ausrichtung aufweisen. 24 schematically illustrates the results of a directional flow analysis of mixing tubes having a tangentially tilted orientation.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Aspekte und Vorteile der Erfindung sind nachstehend in der folgenden Beschreibung ausgeführt oder können aus der Beschreibung offenkundig sein, oder sie können durch Umsetzung der Erfindung in die Praxis erfahren werden. Es wird nun im Einzelnen auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet Bezeichnungen in Form von Zahlen und Buchstaben, um auf Merkmale in den Zeichnungen zu verweisen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen und der Beschreibung können verwendet werden, um auf gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung zu verweisen.Aspects and advantages of the invention are set forth below in the following description, or may be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. Reference will now be made in detail to the present embodiments of the invention, one or more examples of which are illustrated in the accompanying drawings. The detailed description uses terms in the form of numbers and letters to refer to features in the drawings. The same or similar terms in the drawings and the description may be used to refer to the same or similar parts of the invention.

Wie man erkennen wird, ist jedes Beispiel zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen. In der Tat wird es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass Modifikationen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass von deren Umfang oder Rahmen abgewichen wird. Zum Beispiel können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitere Ausführungsform zu ergeben. Es besteht somit die Absicht, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen mit umfasst, wie sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen. Es versteht sich, dass hier erwähnte Bereiche und Begrenzungen alle Unterbereiche einschließen, die innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen angeordnet sind, inklusive der Grenzen selbst, sofern nicht etwas anderes angegeben ist.As will be appreciated, each example is provided to illustrate the invention, not for the purpose of limiting the invention. In fact, it will be apparent to those skilled in the art that modifications and changes may be made to the present invention without departing from the scope or scope thereof. For example, features that are illustrated or described as part of one embodiment may be used in another embodiment to yield a still further embodiment. Thus, it is intended that the present invention cover such modifications and changes as fall within the scope of the appended claims and their equivalents. It should be understood that the ranges and limitations mentioned herein include all sub-ranges located within the prescribed limits, including the limits themselves, unless otherwise specified.

Außerdem wurden bestimmte Begriffe ausgewählt, um die vorliegende Erfindung und ihre Komponentensubsysteme und Teile zu beschreiben. Soweit möglich, wurden diese Begriffe basierend auf der üblichen Terminologie auf dem Technologiegebiet ausgewählt. Man wird jedoch erkennen, dass solche Begriffe oft verschiedenen Interpretationen unterworfen werden. Was hierin beispielsweise als eine einzelne Komponente beschrieben werden kann, kann in einem anderen Zusammenhang als aus mehreren Komponenten bestehend bezeichnet werden, oder was hierin als mehrere Komponenten umfassend beschrieben werden kann, kann anderswo als nur eine einzige Komponente bezeichnet werden. Somit sollte bei dem Verständnis des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung Aufmerksamkeit nicht nur der speziellen Terminologie gewidmet werden, sondern auch der beigefügten Beschreibung und dem Zusammenhang, sowie der Struktur, dem Aufbau, der Funktion und/oder der Nutzung der Komponente, auf die Bezug genommen und die beschrieben wird, einschließlich der Weise, in der sich der Begriff auf die verschiedenen Figuren bezieht, sowie auch selbstverständlich auf die präzise Verwendung der Terminologie in den beigefügten Ansprüchen. Während ferner die folgenden Beispiele bezüglich eines bestimmten Typs einer Turbine beschrieben sind, kann die Technologie der vorliegenden Erfindung auch auf andere Typen von Turbinen anwendbar sein, wie ein Fachmann auf dem relevanten technologischen Gebiet verstehend würde.In addition, certain terms have been selected to describe the present invention and its component subsystems and parts. Wherever possible, these terms have been selected based on common terminology in the technology field. However, it will be appreciated that such terms are often subjected to different interpretations. For example, what may be described herein as a single component may be referred to in other context as consisting of multiple components, or what may be described herein as comprising a plurality of components may be referred to elsewhere as a single component. Thus, in understanding the scope of the present invention, attention should be given not only to the specific terminology but also to the accompanying description and context, as well as the structure, structure, function, and / or use of the component to which reference is made and which will be described, including the manner in which the term refers to the various figures, as well as, of course, to the precise use of the terminology in the appended claims. Further, while the following examples are described with respect to a particular type of turbine, the technology of the present invention may be applicable to other types of turbines, as one skilled in the art would understand in the relevant technological field.

Unter Berücksichtigung der Art eines Turbinenbetriebs können einige beschreibende Begriffe überall in dieser Anmeldung verwendet werden, um die Funktionsweise der Maschine und/oder einiger darin enthaltender Subsysteme oder Komponenten zu erläutern, und es kann sich als vorteilhaft erweisen, diese Begriffe am Beginn dieses Abschnittes zu definieren. Demzufolge sind diese Begriffe und ihre Definitionen, sofern nicht anders angegeben, wie folgt. Ohne weitere Spezifikation betreffen die Begriffe „vorne“ und „hinten“ Richtungen in Bezug auf die Ausrichtung der Gasturbine. D.h., „vorne“ bezieht sich auf das vordere oder Verdichterende der Gasturbine, und „hinten“ bezieht sich auf das hintere oder Turbinenende der Gasturbine. Man wird erkennen, dass jeder dieser Begriffe verwendet werden kann, um eine Bewegung oder eine relative Lage innerhalb der Turbine zu bezeichnen. Die Begriffe „stromabwärts“ und „stromaufwärts“ werden verwendet, um eine Lage innerhalb einer spezifizierten Leitung bezüglich der allgemeinen Richtung der sich durch ihn bewegenden Strömung zu bezeichnen. (Man wird erkennen, dass sich diese Begriffe auf eine Richtung bezüglich einer erwarteten Strömung während normalen Betriebs beziehen, was jedem Fachmann sofort klar sein sollte.) Der Begriff „stromabwärts“ entspricht der Richtung, mit der ein Fluid durch die spezifizierte Leitung strömt, während sich „stromaufwärts“ auf die entgegengesetzte Richtung bezieht. Beispielsweise kann der primäre Strom des Arbeitsfluids durch eine Turbine, der aus der durch den Verdichter strömenden Luft besteht und der danach innerhalb der Brennkammer und über diese hinaus zu Verbrennungsgasen wird, somit als an einer stromaufwärtigen Stelle zu einem stromaufwärtigen oder vorderen Ende des Verdichters hin beginnend und an einer stromabwärtigen Stelle zu einem stromabwärtigen oder hinteren Ende der Turbine endend beschrieben sein. Hinsichtlich der Beschreibung der Strömungsrichtung innerhalb einer Brennkammer gängigen Typs, wie sie nachstehend detaillierter beschrieben ist, wird man erkennen, dass die Verdichterauslassluft typischerweise in die Brennkammer durch Aufprallkanäle einströmt, die sich (bezüglich der Längsachse der Brennkammer und der nachstehend beschriebenen Verdichter/Turbinen-Positionierung, die den Unterschied zwischen vorne und hinten definiert) gegen das hintere Ende der Brennkammer konzentrieren. Wenn sie sich einmal in der Brennkammer befindet, wird die verdichtete Luft von einem Strömungsringraum, der um eine innere Kammer herum in Richtung des vorderen Endes der Brennkammer ausgebildet ist, geführt, wo die Luftströmung in die innere Kammer einströmt und ihre Strömungsrichtung ändernd in Richtung des hinteren Endes der Brennkammer strömt. In einem noch anderen Zusammenhang können Kühlmittelströme durch Kühldurchgänge in dergleichen Weise behandelt werden. Taking into account the nature of turbine operation, some descriptive terms throughout this application may be used to explain the operation of the machine and / or any subsystems or components contained therein, and it may prove advantageous to define those terms at the beginning of this section , Accordingly, unless otherwise specified, these terms and their definitions are as follows. Without further specification, the terms "front" and "rear" refer to directions with respect to the orientation of the gas turbine engine. That is, "front" refers to the front or compressor end of the gas turbine, and "rear" refers to the rear or turbine end of the gas turbine. It will be appreciated that each of these terms can be used to refer to a movement or relative position within the turbine. The terms "downstream" and "upstream" are used to refer to a location within a specified conduit with respect to the general direction of the flow moving therethrough. (It will be appreciated that these terms refer to a direction with respect to expected flow during normal operation, which should be readily apparent to one skilled in the art.) The term "downstream" corresponds to the direction in which a fluid flows through the specified conduit during refers to "upstream" in the opposite direction. For example, the primary flow of working fluid through a turbine consisting of the air flowing through the compressor and subsequently becoming combustion gases within and beyond the combustion chamber may thus begin as an upstream location toward an upstream or forward end of the compressor and terminating at a downstream location to a downstream or aft end of the turbine. With regard to the description of the flow direction within a combustor of common type, as described in more detail below, it will be appreciated that the compressor discharge air typically enters the combustor through impingement ducts (in relation to the longitudinal axis of the combustor and the compressor / turbine positioning described below , which defines the difference between front and rear) to focus against the rear end of the combustion chamber. Once in the combustion chamber, the compressed air is directed from a flow annulus formed around an inner chamber toward the forward end of the combustion chamber where the air flow enters the inner chamber and changes its direction of flow in the direction of the rear end of the combustion chamber flows. In still another context, coolant flows may be treated by cooling passages in the same manner.

Außerdem können bei der gegebenen Konfiguration eines Verdichters und einer Turbine um eine gemeinsame Mittelachse herum als auch bei der zylindrischen Konfiguration, die vielen Brennkammertypen gemeinsam ist, hier Begriffe verwendet werden, die eine Position in Bezug auf eine Achse beschreiben. Diesbezüglich ist erkennbar, dass sich der Begriff „radial“ auf eine Bewegung oder Position senkrecht zu einer Achse bezieht. Bezogen darauf kann es erforderlich sein, einen relativen Abstand von der Mittelachse zu beschreiben. In diesem Falle wird, wenn sich eine erste Komponente näher an der Mittelachse befindet als eine zweite Komponente, hierin beschrieben, dass sich die erste Komponente „radial innerhalb von“ oder „innenliegend“ bezüglich der zweiten Komponente befindet. Wenn sich andererseits die erste Komponente von der Mittelachse weiter weg befindet als die zweite Komponente, wird hierin beschrieben, dass sich die erste Komponente „radial außerhalb von“ oder „außenliegend“ bezüglich der zweiten Komponente befindet. Zusätzlich wird erkennbar sein, dass sich der Begriff „axial“ auf eine Bewegung oder Position parallel zu einer Achse bezieht. Schließlich bezieht sich der Begriff „in Umfangsrichtung“ bzw. „längs des Umfangs“ auf eine Bewegung oder Position um eine Achse herum. Wie erwähnt, können diese Begriffe, obwohl diese Begriffe in Bezug auf eine gemeinsame Mittelachse angewendet werden können, die sich durch die Verdichter- und Turbinenabschnitte der Maschine erstreckt, auch in Bezug auf andere Komponenten oder Teilsysteme der Turbine angewendet werden. Beispielsweise kann in dem Falle einer zylindrisch gestalteten Brennkammer, welche für viele Turbinen üblich ist, die Achse, welche diesen Begriffen relative Bedeutung gibt, die Längsbezugsachse sein, die sich durch die Mitte der zylindrischen Querschnittsform erstreckt, die zuerst zylindrisch ist, aber in ein ringförmigeres Profil übergeht, wenn sie sich der Turbine nähert. In addition, given the configuration of a compressor and a turbine about a common centerline, as well as the cylindrical configuration common to many types of combustors, terms describing a position relative to an axis may be used herein. In this regard, it will be appreciated that the term "radial" refers to a movement or position perpendicular to an axis. Related to this, it may be necessary to describe a relative distance from the central axis. In this case, when a first component is closer to the central axis than a second component, it is described herein that the first component is "radially inboard" or "inboard" with respect to the second component. On the other hand, if the first component is farther away from the central axis than the second component, it will be described herein that the first component is "radially outward of" or "outboard" with respect to the second component. In addition, it will be appreciated that the term "axial" refers to a movement or position parallel to an axis. Finally, the term "circumferentially" refers to a movement or position about an axis. As noted, although these terms may be applied to a common centerline extending through the compressor and turbine sections of the engine, these terms may also be applied to other components or subsystems of the turbine. For example, in the case of a cylindrically shaped combustor, which is common to many turbines, the axis, which gives these terms relative importance, may be the longitudinal reference axis extending through the center of the cylindrical cross-sectional shape, which is first cylindrical but a more annular Profile goes over when approaching the turbine.

Bezugnehmend auf 1 ist eine vereinfachte Zeichnung einiger Bereiche eines Gasturbinensystems 10 veranschaulicht. Das Turbinensystem 10 kann flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, z.B. Erdgas und/oder ein wasserstoffreiches Synthesegas, verwenden, um das Turbinensystem 10 zu betreiben. Wie gezeigt, mischen mehrere Brennstoff-Luft-Düsen (oder, wie hier genannt „Brennstoffdüsen 12“) des ausführlicher nachstehend beschriebenen Typs nehmen eine Brennstoffzuführung 14 auf, mischen den Brennstoff mit einer Luftzuführung, und richten das Brennstoff-Luft-Gemisch zur Verbrennung in eine Brennkammer 16 hinein. Das verbrannte Brennstoff-Luft-Gemisch erzeugt heiße unter Druck stehende Abgase, die durch eine Turbine 18 hindurch in Richtung eines Abgasauslasses 20 geleitet werden können. Während die Abgase durch die Turbine 18 hindurchströmen, zwingen die Gase eine oder mehrere Turbinenschaufeln, eine Welle 22 entlang einer Achse des Turbinensystems 10 zu drehen. Wie dargestellt, kann die Welle 22 mit verschiedenen Komponenten des Turbinensystems 10 verbunden sein, zu denen ein Verdichter 24 gehört. Der Verdichter 24 enthält auch Laufschaufeln, die mit der Welle 22 verbunden sein können. Während sich die Welle 22 dreht, laufen die Laufschaufeln innerhalb des Verdichters 24 ebenfalls um, wodurch sie Luft aus einem Lufteinlass 26 durch den Verdichter 24 und in die Brennstoffdüsen 12 und/oder die Brennkammer 16 verdichten. Die Welle 22 kann auch mit einer Last 28 verbunden sein, die ein Fahrzeug oder eine stationäre Last, wie z.B. ein elektrischer Generator in einer Kraftwerksanlage oder ein Propeller an einem Flugzeug sein kann. Wie es verständlich sein wird, kann die Last 28 eine jegliche geeignete Vorrichtung umfassen, die in der Lage ist, durch die Drehabgabe des Turbinensystems 10 angetrieben zu werden.Referring to 1 is a simplified drawing of some areas of a gas turbine system 10 illustrated. The turbine system 10 may use liquid or gaseous fuel, eg, natural gas and / or a hydrogen-rich syngas, to the turbine system 10 to operate. As shown, mix several fuel-air nozzles (or, as here called "fuel nozzles 12 ") Of the type described in more detail below take a fuel supply 14 on, mix the fuel with an air supply, and direct the fuel-air mixture for combustion in a combustion chamber 16 into it. The burned fuel-air mixture produces hot pressurized exhaust gases passing through a turbine 18 through in the direction of an exhaust outlet 20 can be directed. While the exhaust gases through the turbine 18 flow through, the gases force one or more turbine blades, a shaft 22 along an axis of the turbine system 10 to turn. As shown, the shaft can 22 with different components of the turbine system 10 be connected to which a compressor 24 belongs. The compressor 24 Also contains blades with the shaft 22 can be connected. While the wave 22 turns, the blades run inside the compressor 24 also around, giving them air from an air intake 26 through the compressor 24 and in the fuel nozzles 12 and / or the combustion chamber 16 compacted. The wave 22 can also with a load 28 be connected, which may be a vehicle or a stationary load, such as an electric generator in a power plant or a propeller on an aircraft. As will be understood, the load can 28 comprise any suitable device capable of rotating the turbine system 10 to be driven.

2 zeigt eine vereinfachte Zeichnung von Querschnittsansichten einiger Abschnitte des Gasturbinensystems 10, das in der 1 schematisch gezeigt ist. Wie in 2 schematisch gezeigt, enthält das Turbinensystem 10 eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12, die in einem Kopfende 27 der Brennkammer 16 in der Gasturbine 10 angeordnet sind. Jede veranschaulichte Brennstoffdüse 12 kann mehrere Brennstoffdüsen, die in einer Gruppe gemeinsam integriert sind, und/oder eine eigenständige Brennstoffdüse enthalten, wobei jede veranschaulichte Brennstoffdüse 12 zumindest im Wesentlichen oder ganz auf interner struktureller Unterstützung (z.B. lasttragenden Fluidkanälen) beruht. Bezugnehmend auf 2 weist das System 10 einen Verdichterabschnitt 24 zur Druckbeaufschlagung eines Gases, wie z.B. Luft, das bzw. die in das System 10 über einen Lufteinlass 26 einströmt. Im Betrieb tritt Luft in das Turbinensystem 10 durch den Lufteinlass 26 ein und kann in dem Verdichter 24 unter Druck gesetzt werden. Es sollte verständlich sein, dass, während hier auf das Gas als Luft Bezug genommen wird, das Gas ein beliebiges Gas sein kann, das zur Verwendung in einem Gasturbinensystem 10 geeignet ist. Verdichtete Luft, die aus dem Verdichterabschnitt 24 ausgelassen wird, strömt in einen Brennkammerabschnitt 16 hinein, der allgemeinen durch mehrere Brennkammern 16 (von denen lediglich eine in den 1 und 2 veranschaulicht ist) gekennzeichnet ist, die in einer ringförmigen Anordnung um eine Achse des Systems 10 herum angeordnet sind. Die Luft, die in den Brennkammerabschnitt 16 einströmt, wird mit dem Brennstoff vermischt und innerhalb des Brennraums 32 der Brennkammer 16 verbrannt. Die Brennstoffdüsen 12 können beispielsweise ein Brennstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer 16 in einem für eine optimale Verbrennung, einen optimalen Emissionsausstoß, einen optimalen Brennstoffverbrauch und eine optimale Leistungsabgabe geeigneten Brennstoff-Luft-Verhältnis Brennstoff einspritzen. Die Verbrennung erzeugt heiße unter Druck stehende Abgase, die dann von jeder Brennkammer 16 zu einem Turbinenabschnitt 18 (1) strömen, um das System 10 anzutreiben und Leistung zu erzeugen. Die heißen Gase treiben eine oder mehrere (nicht gezeigte) Laufschaufeln innerhalb der Turbine 18 an, um die Welle 22 und somit den Verdichter 24 und die Last 28 zu drehen. Die Drehung der Welle 22 veranlasst die Laufschaufeln 30 innerhalb des Verdichters 24 umzulaufen und Luft, die durch den Einlass 26 aufgenommen wird, einzuziehen und zu verdichten. Es sollte jedoch ohne Weiteres erkannt werden, dass eine Brennkammer 16 nicht wie vorstehend beschrieben und hier veranschaulicht eingerichtet sein muss, und dass sie im Allgemeinen einen beliebigen Aufbau aufweisen kann, der es ermöglicht, dass verdichtete Luft mit Brennstoff vermischt, verbrannt und zu einem Turbinenabschnitt 18 des Systems 10 übertragen wird. 2 shows a simplified drawing of cross-sectional views of some sections of the gas turbine system 10 that in the 1 is shown schematically. As in 2 shown schematically contains the turbine system 10 one or more fuel nozzles 12 in a headboard 27 the combustion chamber 16 in the gas turbine 10 are arranged. Each illustrated fuel nozzle 12 may include a plurality of fuel nozzles integrated in a group and / or a stand-alone fuel nozzle, each illustrated fuel nozzle 12 at least substantially or entirely based on internal structural support (eg load-bearing fluid channels). Referring to 2 instructs the system 10 a compressor section 24 for pressurizing a gas, such as air, into the system 10 via an air inlet 26 flows. During operation, air enters the turbine system 10 through the air inlet 26 one and can in the compressor 24 be put under pressure. It should be understood that while gas is referred to herein as air, the gas may be any gas that is suitable for use in a gas turbine system 10 suitable is. Compressed air coming out of the compressor section 24 is discharged, flows into a combustion chamber section 16 into it, the general through several combustion chambers 16 (of which only one in the 1 and 2 illustrated) in an annular array about an axis of the system 10 are arranged around. The air entering the combustion chamber section 16 flows in, is mixed with the fuel and within the combustion chamber 32 the combustion chamber 16 burned. The fuel nozzles 12 For example, a fuel-air mixture in the combustion chamber 16 inject fuel into a fuel-to-air ratio suitable for optimal combustion, emissions, fuel consumption, and power output. The combustion generates hot pressurized exhaust gases, which are then from each combustion chamber 16 to a turbine section 18 ( 1 ) stream to the system 10 drive and produce power. The hot gases drive one or more blades (not shown) within the turbine 18 to the shaft 22 and thus the compressor 24 and the load 28 to turn. The rotation of the shaft 22 causes the blades 30 inside the compressor 24 to circulate and air passing through the inlet 26 is absorbed, fed and compacted. However, it should be readily recognized that a combustion chamber 16 not as described above and configured here illustrated, and that it may generally have any structure that allows compressed air to be mixed with fuel, burned, and routed to a turbine section 18 of the system 10 is transmitted.

Indem nun auf 3 bis 5 Bezug genommen wird, ist eine beispielhafte Konfiguration einer vormischenden Pilotdüse 40 (oder einfach „Pilotdüse 40“) gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Pilotdüse 40 kann einige Mischrohre 41 enthalten, innerhalb derer ein Brennstoff-Luft-Gemisch für die Verbrennung innerhalb des Brennraums 32 erzeugt wird. 3 bis 5 veranschaulichen eine Anordnung, durch welche Brennstoff und Luft verschiedenen Mischrohren 41 der Pilotdüse 40 zugeführt werden können. Eine weitere solche Brennstoff-Luft-Zuführkonfiguration ist hinsichtlich der 8 bereitgestellt, und es sollte erkannt werden, dass andere Brennstoff-Luft-Zuführanordnungen ebenfalls möglich sind und dass diese Beispiele nicht als einschränkend ausgelegt sein sollten, sofern dies nicht in dem beigefügten Anspruchssatz angezeigt ist. By now on 3 to 5 Reference is made to an exemplary configuration of a premixing pilot nozzle 40 (or simply "pilot nozzle 40 ") In accordance with certain aspects of the present invention. The pilot nozzle 40 can do some mixing tubes 41 contained within which a fuel-air mixture for combustion within the combustion chamber 32 is produced. 3 to 5 illustrate an arrangement through which fuel and air different mixing tubes 41 the pilot nozzle 40 can be supplied. Another such fuel-air supply configuration is with respect to 8th and that it should be appreciated that other fuel-air delivery arrangements are also possible and that these examples should not be construed as limiting unless otherwise indicated in the attached set of claims.

Wie in den 3, 4 und 5 dargestellt, können die Mischrohre 41 eine lineare und axiale Konfiguration aufweisen. In solchen Fällen kann jedes Mischrohr 41 derart eingerichtet sein, dass eine Fluidströmung daraus in eine Richtung ausgelassen wird (oder, wie hier verwendet, eine „Austrittsrichtung“ enthält), die zu der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 parallel verläuft oder alternativ zumindest die tangential schräggestellte Ausrichtung bezüglich der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse nicht hat. Wie hier verwendet, kann auf solche Mischrohre 41 als „axiale Mischrohre“ Bezug genommen werden. Demzufolge kann ein axiales Mischrohr 41 derart ausgerichtet sein, dass es im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 verläuft, oder alternativ kann das axiale Mischrohr 41 ausgerichtet sein, um eine radial schräggestellte Ausrichtung bezüglich der Mittelachse 36 zu enthalten, solange dem Mischrohr die tangential schräggestellte Komponente fehlt. Andere Mischrohre 41, auf die als „schräggestellte Mischrohre“ Bezug genommen wird, können diese tangential gewinkelte oder schräg angestellte Ausrichtung enthalten, derart dass jedes von ihnen das Gemisch aus Brennstoff und Luft in eine Richtung freisetzt, die bezüglich der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 schief oder tangential schräggestellt ist. Wie nachstehend beschrieben, kann diese Konfigurationsart verwendet werden, um nach Freisetzung ein Wirbelmuster innerhalb der Brennzone zu erzeugen, das bestimmte Leistungsaspekte der Pilotdüse 40 und dadurch das Leistungsverhalten der Brennstoffdüse 12 verbessert. As in the 3 . 4 and 5 shown, the mixing tubes 41 have a linear and axial configuration. In such cases, every mixing tube 41 be configured such that a fluid flow is discharged therefrom in one direction (or, as used herein, an "exit direction" contains), which is to the central axis 36 the fuel nozzle 12 runs parallel or alternatively at least the tangentially inclined alignment with respect to the central axis 36 the fuel nozzle does not have. As used herein, such mixing tubes can be used 41 be referred to as "axial mixing tubes". As a result, an axial mixing tube 41 be oriented so that it is substantially parallel to the central axis 36 the fuel nozzle 12 runs, or alternatively, the axial mixing tube 41 be aligned to a radially inclined orientation with respect to the central axis 36 to be included as long as the mixing tube, the tangentially inclined component is missing. Other mixing tubes 41 , which are referred to as "inclined mixing tubes", may include tangentially angled or skewed orientation, such that each of them releases the mixture of fuel and air in one direction with respect to the central axis 36 the fuel nozzle 12 tilted obliquely or tangentially. As described below, this type of configuration can be used to generate, after release, a swirl pattern within the firing zone that determines certain performance aspects of the pilot nozzle 40 and thereby the performance of the fuel nozzle 12 improved.

Wie veranschaulicht, kann die Brennstoffdüse 12 eine axial längliche Umfangswand 50 enthalten, die eine Außenhülle der Komponente definiert. Die Umfangswand 50 der Brennstoffdüse 12 weist eine Außenfläche und eine Innenfläche auf, die in die entgegengesetzte Richtung zu der Außenfläche ausgerichtet ist und die einen axial länglichen inneren Hohlraum definiert. Wie hier verwendet, ist eine Mittelachse 36 der Düse 12 als die Mittelachse der Brennstoffdüse 12 definiert, die in diesem Beispiel als die Mittelachse der Umfangswand 50 definiert ist. Die Brennstoffdüse 12 kann ferner einen hohlen, axial länglichen Mittelkörper 52 enthalten, der innerhalb des durch die Umfangswand 50 gebildeten Hohlraums angeordnet ist. Bei gegebener konzentrischer Anordnung, die zwischen der Umfangswand 50 und dem Mittelkörper 52 gezeigt ist, kann die Mittelachse 36 für jede Komponente gemeinsam sein. Der Mittelkörper 52 kann axial durch eine Wand definiert sein, die ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende definiert. Ein primärer Luftströmungskanal 51 kann in dem ringförmigen Raum zwischen der Umfangswand 50 und der Außenfläche des Mittelkörpers 52 definiert sein. As illustrated, the fuel nozzle can 12 an axially elongated peripheral wall 50 that defines an outer shell of the component. The peripheral wall 50 the fuel nozzle 12 has an outer surface and an inner surface oriented in the opposite direction to the outer surface and defining an axially elongated inner cavity. As used herein, a central axis 36 the nozzle 12 as the center axis of the fuel nozzle 12 defined in this example as the central axis of the peripheral wall 50 is defined. The fuel nozzle 12 may also include a hollow, axially elongated central body 52 contained within the by the peripheral wall 50 formed cavity is arranged. For a given concentric arrangement, between the peripheral wall 50 and the centerbody 52 can be shown, the central axis 36 be common to every component. The centerbody 52 may be defined axially by a wall defining an upstream end and a downstream end. A primary airflow channel 51 can in the annular space between the peripheral wall 50 and the outer surface of the centerbody 52 be defined.

Die Brennstoffdüse 12 kann ferner eine axial längliche, hohle Brennstoffzuführleitung enthalten, auf die hier als „zentrale Zuführleitung 54“ Bezug genommen wird, die sich durch die Mitte des Mittelkörpers 52 hindurch erstreckt. Definiert zwischen der zentralen Zuführleitung 54 und der Außenwand des Mittelkörpers 52, kann sich ein länglicher Innendurchgang oder ein sekundärer Strömungsringraum 53 axial von einer vorderen Position neben dem Kopfende 27 in Richtung der Pilotdüse 40 erstrecken. Die zentrale Zuführleitung 54 kann sich in ähnlicher Weise axial zwischen dem Vorderende des Mittelkörpers 52 erstrecken, wobei sie eine Verbindung mit einer (nicht gezeigten) Brennstoffquelle durch das Kopfende 27 hindurch bilden kann. Die zentrale Zuführleitung 54 kann ein stromabwärtiges Ende aufweisen, das an dem hinteren Ende des Mittelkörpers 52 angeordnet ist, und kann eine Zufuhr von Brennstoff bereitstellen, die schließlich in die Mischrohre 41 der Pilotdüse 40 eingespritzt wird.The fuel nozzle 12 may further include an axially elongated, hollow fuel supply line, here referred to as a "central supply line 54 "Reference is made through the middle of the center body 52 extends through. Defined between the central supply line 54 and the outer wall of the centerbody 52 , may be an elongated internal passage or a secondary flow annulus 53 axially from a forward position adjacent the head end 27 in the direction of the pilot nozzle 40 extend. The central supply line 54 can similarly axially between the front end of the center body 52 while communicating with a fuel source (not shown) through the head end 27 can form through. The central supply line 54 may have a downstream end that at the rear end of the center body 52 is arranged, and can provide a supply of fuel, which eventually enters the mixing tubes 41 the pilot nozzle 40 is injected.

Die primäre Brennstoffzuführung der Brennstoffdüse 12 kann zu dem Brennraum 32 der Brennkammer 16 durch mehrere Verwirblerschaufeln 56 gerichtet werden, die, wie in 3 veranschaulicht, feststehende Leitschaufeln sein können, die sich quer durch den primären Strömungsringraum 51 erstrecken. Gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung können die Verwirblerschaufeln 56 eine sogenannte „swozzle“-artige Brennstoffdüse definieren, in der sich mehrere Leitschaufeln 56 radial zwischen dem Mittelkörper 52 und der Umfangswand 50 erstrecken. Wie schematisch in 3 gezeigt, kann jede der Verwirblerschaufeln 56 der Swozzle wünschenswerterweise mit internen Brennstoffkanälen 57 versehen sein, die in Brennstoffeinspritzöffnungen 58 enden, von denen aus die primäre Brennstoffzuführung (deren Strömung durch Pfeile angedeutet ist) in den primären Luftstrom eingeführt wird, der durch den primären Strömungsringraum 51 geleitet wird. Da dieser primäre Luftstrom gegen die Verwirblerschaufeln 56 gerichtet ist, wird ein Wirbelmuster vermittelt, das, wie man erkennen wird, die Vermischung der Luft- und den Brennstoffzuführungen innerhalb des primären Strömungsringraums 51 unterstützt. Stromabwärts der Verwirblerschaufeln 56 können sich die wirbelnden Luft- und Brennstoffzuführungen, die innerhalb des Strömungsringraums 51 zusammengebracht wurden, fortlaufend vermischen, bevor sie für die Verbrennung in den Brennraum 32 ausgegeben werden. Wie hier verwendet, kann, wenn von der Pilotdüse 40 unterschieden wird, auf den primären Strömungsringraum 51 als eine „übergeordnete Düse“ Bezug genommen werden, und auf das Brennstoff-Luft-Gemisch, das innerhalb des primären Strömungsringraums 51 zusammengebracht wird, kann als innerhalb der „übergeordneten Düse“ entstammend Bezug genommen werden. Wenn diese Bezeichnungen verwendet werden, wird man erkennen, dass die Brennstoffdüse 12 eine übergeordnete Düse und eine Pilotdüse enthält und dass jede von diesen gesonderte Brennstoff-Luft-Gemische in den Brennraum einspritzt. The primary fuel supply of the fuel nozzle 12 can go to the combustion chamber 32 the combustion chamber 16 through several Verwirblerschaufeln 56 be directed, as in 3 may be fixed vanes extending across the primary flow annulus 51 extend. In accordance with aspects of the present invention, the swirler vanes may be used 56 define a so-called "swozzle" -like fuel nozzle in which several vanes 56 radially between the centerbody 52 and the peripheral wall 50 extend. As schematically in 3 shown, each of the swirler paddles can 56 the swozzle desirably with internal fuel channels 57 Be provided in fuel injection ports 58 from which the primary fuel supply (whose flow is indicated by arrows) is introduced into the primary airflow passing through the primary flow annulus 51 is directed. Because of this primary airflow against the swirler blades 56 is directed, a swirl pattern is imparted, which, as will be appreciated, the mixing of the air and fuel feeds within the primary flow annulus 51 supported. Downstream of the swirler blades 56 The swirling air and fuel feeds that flow inside the flowring space can become 51 were mixed continuously, before being burned in the combustion chamber 32 be issued. As used here, if used by the pilot nozzle 40 on the primary flow annulus 51 as a "parent nozzle", and the fuel-air mixture within the primary flow annulus 51 may be referred to as originating within the "parent nozzle". When these terms are used, you will realize that the fuel nozzle 12 contains a parent nozzle and a pilot nozzle and that each of these injects separate fuel-air mixtures into the combustion chamber.

Der Mittelkörper 52 kann als axial gestapelte Abschnitte enthaltend beschrieben werden, wobei die Pilotdüse 40 der axiale Abschnitt ist, der an dem stromabwärtigen oder hinteren Ende des Mittelkörpers 52 angeordnet ist. Gemäß der gezeigten beispielhaften Ausführungsform, enthält die Pilotdüse 40 einen Brennstoffsammelraum 64, der an einem stromabwärtigen Ende der zentralen Zuführleitung 54 angeordnet ist. Wie veranschaulicht, kann der Brennstoffsammelraum 64 mit der zentralen Zuführleitung 54 über eine oder mehrere Brennstofföffnungen 61 in Fluidverbindung stehen. Der Brennstoff kann somit durch die Zuführleitung 54 strömen, um über die Brennstofföffnungen 61 in den Brennstoffsammelraum 64 einzuströmen. Die Pilotdüse 40 kann ferner eine ringförmig gestaltete Mittelkörperwand 63 enthalten, die radial außen von dem Brennstoffsammelraum 64 und wünschenswerterweise konzentrisch bezüglich der Mittelachse 36 angeordnet ist.The centerbody 52 can be described as containing axially stacked sections, wherein the pilot nozzle 40 the axial portion is at the downstream or rear end of the center body 52 is arranged. According to the exemplary embodiment shown, the pilot nozzle includes 40 a fuel storage room 64 located at a downstream end of the central supply line 54 is arranged. As illustrated, the fuel plenum 64 with the central supply line 54 over one or more fuel ports 61 in fluid communication. The fuel can thus through the supply line 54 pour over to the fuel ports 61 in the fuel storage room 64 to flow. The pilot nozzle 40 may also have a ring-shaped center body wall 63 included radially outward of the fuel plenum 64 and desirably concentric with respect to the central axis 36 is arranged.

Wie beschrieben, kann die Pilotdüse 40 mehrere axial längliche, hohle Mischrohre 41 enthalten, die bezüglich des Brennstoffsammelraums 64 gerade außenliegend angeordnet sind. Die Pilotdüse 40 kann durch eine stromaufwärtige Stirnfläche 71 und eine stromabwärtige Stirnfläche 72 axial definiert sein. Wie veranschaulicht, können sich die Mischrohre 41 axial durch die Mittelkörperwand 63 hindurch erstrecken. Mehrere Brennstofföffnungen 75 können innerhalb der Mittelkörperwand 63 für die Zuführung von Brennstoff aus dem Brennstoffsammelraum 64 in die Mischrohre 41 hinein gebildet sein. Jedes der Mischrohre 41 kann sich axial zwischen einem Einlass 65, der durch die stromaufwärtige Stirnfläche 71 der Pilotdüse 40 hindurch ausgebildet ist, und einen Auslass 66, der durch die stromabwärtige Stirnfläche 72 der Pilotdüse 40 hindurch ausgebildet ist, erstrecken. Auf diese Weise eingerichtet, kann ein Luftstrom in den Einlass 65 jedes Mischrohrs 41 aus dem sekundären Strömungsringraum 53 des Mittelkörpers 52 geleitet werden. Jedes Mischrohr 41 kann zumindest eine Brennstofföffnung 75 aufweisen, die mit dem Brennstoffsammelraum 64 in Fluidverbindung ist, so dass ein Brennstoffstrom, der aus dem Brennstoffsammelraum 64 austritt, in jedes Mischrohr 41 hineinströmt. Ein resultierendes Brennstoff-Luft-Gemisch kann dann stromabwärts in jedem Mischrohr 41 strömen und kann dann aus den Auslässen 66, die durch die stromabwärtige Stirnfläche 72 der Pilotdüse 40 hindurch ausgebildet sind, in den Brennraum 32 eingespritzt werden. Wie man erkennen wird, wird bei der vorgegebenen linearen Konfiguration und axialen Ausrichtung der Mischrohre 41, die in den 3 bis 5 gezeigt sind, das Brennstoff-Luft-Gemisch, das aus den Auslässen 66 austritt, in eine Richtung gerichtet, die im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 ausgerichtet ist. Während das Brennstoff-Luft-Gemisch, nachdem es in den Brennraum 32 eingespritzt wird, die Tendenz aufweist, sich von jedem Mischrohr 41 aus radial auszubreiten, haben die Anmelder herausgefunden, dass die radiale Ausbreitung unwesentlich ist. Studien haben in der Tat gezeigt, dass das Äquivalenzverhältnis (d.h. das Luft/Brennstoff-Verhältnis) an dem Abschnitt der Verbrennungsaustrittsebene 44, die unmittelbar stromabwärts von dem Auslass 66 jedes Mischrohrs 41 angeordnet ist, fast doppelt so groß wie das Äquivalenzverhältnis sein kann, das an dem Abschnitt der Verbrennungsaustrittsebene 44 vorliegt, die unmittelbar stromabwärts von der Mittelachse 36 angeordnet ist. Hohe Äquivalenzverhältnisse an einer Stelle, die sich unmittelbar stromabwärts von dem Auslass 66 jedes Mischrohrs 41 befindet, können fortwährend und effektiv das Brennstoff-Luft-Gemisch durch die übergeordnete Düse entzünden und können dadurch verwendet werden, um die Flamme sogar dann zu stabilisieren, wenn die Flamme in der Nähe der Bedingung für Magergemisch-Flammenausblasen (lean-blow-out, „LBO“) betrieben wird. As described, the pilot nozzle can 40 several axially elongated, hollow mixing tubes 41 included with respect to the fuel storage room 64 are arranged just outside. The pilot nozzle 40 can through an upstream face 71 and a downstream end surface 72 be defined axially. As illustrated, the mixing tubes can 41 axially through the centerbody wall 63 extend through. Several fuel ports 75 can be inside the center body wall 63 for the supply of fuel from the fuel plenum 64 into the mixing tubes 41 be formed into it. Each of the mixing tubes 41 can be axial between an inlet 65 passing through the upstream face 71 the pilot nozzle 40 is formed through, and an outlet 66 passing through the downstream end face 72 the pilot nozzle 40 is formed through extend. Set up in this way, an airflow can enter the inlet 65 every mixing tube 41 from the secondary flow annulus 53 of the middle body 52 be directed. Every mixing tube 41 can at least one fuel port 75 exhibit that with the fuel collecting space 64 is in fluid communication, so that a fuel flow coming out of the fuel plenum 64 exit, into each mixing tube 41 into flows. A resulting fuel-air mixture may then be downstream in each mixing tube 41 flow and then out of the outlets 66 passing through the downstream end face 72 the pilot nozzle 40 are formed through, in the combustion chamber 32 be injected. As will be seen, at the given linear configuration and axial orientation of the mixing tubes 41 that in the 3 to 5 shown are the fuel-air mixture coming out of the outlets 66 exiting, directed in a direction substantially parallel to the central axis 36 the fuel nozzle 12 is aligned. While the fuel-air mixture after it enters the combustion chamber 32 is injected, which tends to move away from each mixing tube 41 from radial spread, Applicants have found that radial spread is insignificant. Studies have indeed shown that the equivalence ratio (ie the air / fuel ratio) at the section of the combustion exit plane 44 located immediately downstream of the outlet 66 every mixing tube 41 is almost twice as large as the equivalence ratio may be at the portion of the combustion exit plane 44 present immediately downstream of the central axis 36 is arranged. High equivalence ratios at a location immediately downstream of the outlet 66 every mixing tube 41 can continually and effectively ignite the fuel-air mixture through the parent nozzle, and thereby can be used to stabilize the flame even when the flame is blowing near the lean-blow-out condition; "LBO") is operated.

6 und 7 enthalten eine vereinfachte Seitenansicht, die verschiedene Ausrichtungen eines einzigen Mischrohrs 41 innerhalb einer Pilotdüse 40 bezüglich der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 (d.h. wie sie durch die Umfangswand 50 definiert sein kann) vergleicht. 6 zeigt ein Mischrohr 41, das eine axiale Konfiguration aufweist, welche die Konfiguration ist, die unter Bezugnahme auf 3 bis 5 vorstehend beschrieben ist. Wie angedeutet, ist das Mischrohr 41 im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 36 ausgerichtet, so dass das Brennstoff-Luft-Gemisch, das daraus ausgelassen wird (d.h. aus dem Auslass 66), eine Richtung des Austritts („Austrittsrichtung“) 80 aufweist, die ungefähr parallel zu einer stromabwärtigen Fortsetzung der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 verläuft. 6 and 7 contain a simplified side view, the different orientations of a single mixing tube 41 inside a pilot nozzle 40 with respect to the central axis 36 the fuel nozzle 12 (ie as they pass through the perimeter wall 50 can be defined) compares. 6 shows a mixing tube 41 having an axial configuration which is the configuration described with reference to FIG 3 to 5 described above. As indicated, the mixing tube is 41 substantially parallel to the central axis 36 aligned, so that the fuel-air mixture, which is discharged from it (ie from the outlet 66 ), a direction of exit ("exit direction") 80 which is approximately parallel to a downstream continuation of the central axis 36 the fuel nozzle 12 runs.

Wie in 7 veranschaulicht, enthält das Mischrohr 41 gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an einem stromabwärtigen Ende einen schräggestellten Auslassabschnitt 79, der bezüglich der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 abgewinkelt oder tangential schräg angestellt ist. Auf diese Weise eingerichtet, weist das Brennstoff-Luft-Gemisch, das aus dem Auslass 66 strömt, eine Austrittsrichtung 80 auf, die sich von der tangential schräggestellten Ausrichtung des schräggestellten Auslassabschnitts 79 aus erstreckt und diesem folgt. Wie hierin verwendet, kann der schräggestellte Auslassabschnitt 79 bezüglich des spitzen Tangentialwinkels 81 definiert sein, den er relativ zu der stromabwärtigen Richtung der axialen Bezugslinie 82 bildet (die, wie hierin verwendet, als eine Bezugslinie definiert ist, die zu der Mittelachse 36 parallel verläuft). As in 7 illustrated contains the mixing tube 41 According to an alternative embodiment of the present invention at a downstream end of an inclined outlet portion 79 , that with respect to the central axis 36 the fuel nozzle 12 angled or tangentially inclined is employed. Set up in this way, the fuel-air mixture points out of the outlet 66 flows, an exit direction 80 resulting from the tangentially skewed orientation of the slanted outlet section 79 extends out and follows this. As used herein, the inclined outlet portion 79 with respect to the acute tangential angle 81 be defined relative to the downstream direction of the axial reference line 82 forms (which, as used herein, is defined as a reference line to the central axis 36 runs parallel).

Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, können Leistungsvorteile für die Pilotdüse 40 erzielt werden, indem die verschiedenen Mischrohre eingerichtet werden, um solche schräggestellten Ausrichtungen zu enthalten. Typischerweise kann jedes der Mischrohre 41 ähnlich eingerichtet und parallel angeordnet sein, obwohl bestimmte nachstehend ausführlicher beschriebene Ausführungsformen Ausnahmen davon enthalten. Das Maß, in dem die schräggestellten Auslassabschnitte 79 der Mischrohre 41 tangential abgewinkelt sind, d.h. die Größe des Tangentialwinkels 81, der zwischen der Austrittsrichtung 80 und der axialen Bezugslinie 82 gebildet ist, kann variieren. Wie man erkennen wird, kann der Tangentialwinkel 81 von verschiedenen Kriterien abhängen. Ferner können, obwohl die Ergebnisse bei bestimmten Werten optimal sein können, verschiedene Niveaus von erwünschten Leistungsvorteilen über eine große Bandbreite von Werten für die Tangentialwinkel 81 erzielt werden. Die Anmelder konnten einige bevorzugte Ausführungsformen bestimmen, die nun offenbart werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält der Tangentialwinkel 81 des schräggestellten Mischrohrs 41 einen Bereich zwischen 10° und 70°. Gemäß einer weiteren Ausführungsform, enthält der Tangentialwinkel 81 einen Bereich zwischen 20° und 55°. As described in more detail below, performance advantages for the pilot nozzle 40 can be achieved by arranging the various mixing tubes to contain such slanted orientations. Typically, each of the mixing tubes 41 similarly arranged and arranged in parallel, although certain embodiments described in more detail below contain exceptions thereto. The measure in which the inclined outlet sections 79 the mixing tubes 41 tangentially angled, ie the size of the tangential angle 81 that is between the exit direction 80 and the axial reference line 82 formed, may vary. As you will see, the tangential angle can be 81 depend on different criteria. Further, although the results may be optimal at particular values, different levels of desired performance advantages over a wide range of values for the tangential angles may be provided 81 be achieved. Applicants have been able to determine some preferred embodiments, which will now be disclosed. According to one embodiment, the tangential angle contains 81 of the inclined mixing tube 41 a range between 10 ° and 70 °. According to another embodiment, contains the tangential angle 81 a range between 20 ° and 55 °.

Obwohl die in 7 gezeigte vereinfachte Version lediglich ein Mischrohr 41 zeigt, kann jedes der Mischrohre 41 eine ähnliche Konfiguration aufweisen, und sie können zueinander parallel ausgerichtet sein. Wenn die abgewinkelte Ausrichtung konsistent auf jedes der mehreren Mischrohre 41 angewendet wird, die in der Pilotdüse 40 enthalten sind, wird man erkennen, dass die tangentiale Ausrichtung der Austrittsrichtung gerade stromabwärts der stromabwärtigen Stirnfläche 72 der Pilotdüse 40 eine wirbelnde Strömung erzeugt. Wie durch die vorliegenden Anmelder entdeckt, kann diese wirbelnde Strömung verwendet werden, um bestimmte Leistungsvorteile zu erzielen, die nachstehend ausführlicher beschrieben sind. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, kann das aus den Mischrohren 41 ausgelassene Gemisch veranlasst werden, mit dem wirbelnden Brennstoff-Luft-Gemisch „gleichsinnig zu wirbeln“, der aus dem primären Strömungsringraum 51 austritt (d.h. in Fällen, bei denen der primäre Strömungsringraum 51 die Verwirblerschaufeln 56 enthält). Although the in 7 shown simplified version only a mixing tube 41 shows, each of the mixing tubes 41 have a similar configuration, and they may be aligned parallel to each other. If the angled orientation is consistent on each of the multiple mixing tubes 41 is applied in the pilot nozzle 40 It will be appreciated that the tangential orientation of the exit direction is just downstream of the downstream end face 72 the pilot nozzle 40 creates a swirling flow. As discovered by the present applicants, this swirling flow can be used to achieve certain performance benefits, which are described in more detail below. According to an exemplary embodiment, this may be from the mixing tubes 41 let loose mixture with the swirling fuel-air mixture "in the same direction to swirl", which from the primary flow annulus 51 leakage (ie in cases where the primary flow annulus 51 the swirler blades 56 contains).

Wie unter Bezugnahme auf einige nachstehend geschaffene alternative Ausführungsformen beschrieben, können die Mischrohre 41 dazu eingerichtet sein, diese tangential gewinkelte Austrittsrichtung 80 auf verschiedene Weise zu erzielen. Z.B. können Mischrohre 41, die lineare Segmente enthalten, die (wie in 7) an Bogen- oder Kniestücken verbunden sind, verwendet werden, um die Austrittsrichtung anzuwinkeln. In anderen Fällen können die Mischrohre 41, wie nachstehend gezeigt, gekrümmt und/oder spiralförmig ausgebildet sein, um die gewünschte Austrittsrichtung zu erreichen. Zusätzlich können Kombinationen von linearen Segmenten und gekrümmten oder spiralförmigen Segmenten sowie auch jede beliebige andere Geometrie verwendet werden, die der austretenden Strömung aus den Mischrohren 41 ermöglicht, unter einem tangentialen Winkel bezüglich der Mittelachse 36 des primären Strömungsringraums 51 auszutreten. As described with reference to some alternative embodiments provided below, the mixing tubes may 41 be adapted to this tangential angled exit direction 80 to achieve in different ways. For example, mixing tubes can 41 containing linear segments which (as in 7 ) are connected to bends or elbows, used to angle the exit direction. In other cases, the mixing tubes can 41 as shown below, may be curved and / or spiraled to achieve the desired exit direction. In addition, combinations of linear segments and curved or spiral segments, as well as any other geometry may be used, that of the exiting flow from the mixing tubes 41 allows, at a tangential angle with respect to the central axis 36 of the primary flow annulus 51 withdraw.

8 bis 12 veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen, die ein Mischrohr 41 enthalten, das gewinkelte oder schräggestellte Konfigurationen gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. 8 zeigt eine beispielhafte spiralförmige Konfiguration für die Mischrohre 41 und ist auch vorgesehen, um eine alternative bevorzugte Anordnung zu veranschaulichen, mit der Brennstoff und Luft den Mischrohren 41 der Pilotdüse 40 zugeführt werden können. In diesem Falle ist ein außenliegender Brennstoffkanal 85 innerhalb der Mittelkörperwand 63 angeordnet und erstreckt sich axial von einer stromaufwärtigen Verbindung aus, die mit einer Brennstoffleitung 57 geschaffen ist, die, wie in 3 und 4 veranschaulicht, auch Brennstoff zu den Öffnungen 58 der Verwirblerschaufeln 56 liefert. Bei der gegebenen Konfiguration nach 8 wird der Brennstoff an sich aus dem Brennstoffkanal 85 zugeführt, der von den Mischrohren 41 ein knapp außenliegend angeordnet ist, anstatt dass der Brennstoff aus einem Brennstoffsammelraum zugeführt wird, der bezüglich des Mischrohrs 41 radial innen angeordnet ist. 8th to 12 illustrate exemplary embodiments that include a mixing tube 41 containing angled or tilted configurations according to the present invention. 8th shows an exemplary spiral configuration for the mixing tubes 41 and is also provided to illustrate an alternative preferred arrangement with the fuel and air to the mixing tubes 41 the pilot nozzle 40 can be supplied. In this case, an outside fuel channel 85 inside the centerbody wall 63 disposed axially and extending from an upstream connection, which is connected to a fuel line 57 is created, which, as in 3 and 4 also illustrates fuel to the openings 58 the swirler blades 56 supplies. At the given configuration 8th the fuel itself becomes out of the fuel channel 85 supplied by the mixing tubes 41 is located just outboard, rather than that the fuel from a fuel plenum is supplied, with respect to the mixing tube 41 is arranged radially inward.

Wie man erkennen wird, kann der außenliegende Brennstoffkanal 85 als ein kreisringförmiger Durchgang oder als mehrere einzelne Rohre ausgebildet sein, die um den Umfang des Mittelkörpers 52 herum gebildet sind, um so wünschenswerterweise mit den Stellen der Mischrohre 41 übereinzustimmen. Eine oder mehrere Brennstofföffnungen 75 können ausgebildet sein, um den außenliegenden Brennstoffkanal 85 mit jedem der Mischrohre 41 strömungsmäßig zu verbinden. Auf diese Weise kann ein stromaufwärtiges Ende jedes der Mischrohre 41 mit einer Brennstoffquelle verbunden sein. Wie ferner veranschaulicht, kann der sekundäre Strömungsringraum 53 innerhalb des Mittelkörpers 52 gebildet sein und sich durch diesen hindurch axial erstrecken, um eine Zufuhr von Luft zu jedem der Einlässe 65 der Mischrohre 41 zu liefern. Man wird erkennen, dass, anders als bei der Ausführungsform der 3 und 4, die zentral angeordnete zentrale Zuführleitung 54 des Mittelkörpers 52 nicht verwendet wird, um den Mischrohren 41 Brennstoff zuzuführen. Selbst dann kann die zentrale Zuführleitung 54 enthalten sein, um andere Brennstoffarten für die Brennstoffdüse 12 zu liefern oder zu ermöglichen. In jedem Fall kann der innere Durchgang oder der sekundäre Strömungsringraum 53 als ein länglicher Durchgang ausgebildet sein, der zwischen einer zentralen Struktur, wie z.B. der Außenfläche der zentralen Zuführleitung 54 und einer inneren Oberfläche der Mittelkörperwand 63 definiert ist. Andere Konfigurationen sind auch möglich.As you will see, the outside fuel channel can 85 be formed as an annular passage or as a plurality of individual tubes, which are around the circumference of the center body 52 are formed around, so desirably with the locations of the mixing tubes 41 match. One or more fuel ports 75 may be formed to the outer fuel channel 85 with each of the mixing tubes 41 fluidly connect. In this way, an upstream end of each of the mixing tubes 41 be connected to a fuel source. As further illustrated, the secondary flow annulus 53 within the centerbody 52 be formed and extend axially therethrough to a supply of air to each of the inlets 65 the mixing tubes 41 to deliver. It will be appreciated that, unlike the embodiment of the 3 and 4 , the centrally located central supply line 54 of the middle body 52 not used to the mixing tubes 41 To supply fuel. Even then, the central supply line 54 be included to other fuel types for the fuel nozzle 12 to deliver or enable. In any case, the inner passage or the secondary flow annulus 53 be formed as an elongated passage which between a central structure, such as the outer surface of the central feed line 54 and an inner surface of the center body wall 63 is defined. Other configurations are also possible.

Ähnlich der in 7 erläuterten Konfiguration kann jedes der Mischrohre 41 einen schräggestellten Auslassabschnitt 79 enthalten, der bezüglich der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 tangential angewinkelt ist. Auf diese Weise, kann die Austrittsrichtung 80 für das Brennstoff-Luft-Gemisch, das sich durch die Mischrohre 41 hindurch bewegt, ähnlich bezüglich der Mittelachse 36 der Brennstoffdüse 12 schräggestellt sein. Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der 8 bis 10 enthält jedes der Mischrohre 41 einen stromaufwärtigen linearen Abschnitt 86, der in einen stromabwärtigen spiralförmigen Abschnitt 87 übergeht, der sich, wie angedeutet, um die Mittelachse 36 herum krümmt. In einer Ausführungsform sind die Brennstofföffnungen 74 in dem stromaufwärtigen linearen Abschnitt 86 angeordnet, und der stromabwärtige spiralförmige Abschnitt 87 fördert die Vermischung von Brennstoff und Luft, wodurch die Bestandteile innerhalb des Mischrohrs 41 zu einer Richtungsänderung veranlasst werden. Es wurde herausgefunden, dass diese Richtungsänderung sekundäre Strömungen und Turbulenz erzeugt, die ein Vermischen zwischen dadurch strömenden Brennstoff und Luft fördern, so dass ein gut vermischtes Brennstoff-Luft-Gemisch aus den Mischrohren 71 in der gewünscht gewinkelten Austrittsrichtung herauskommt.Similar in the 7 explained configuration, each of the mixing tubes 41 an inclined outlet section 79 included with respect to the central axis 36 the fuel nozzle 12 tangential is angled. In this way, the exit direction 80 for the fuel-air mixture that flows through the mixing tubes 41 through, similar to the central axis 36 the fuel nozzle 12 be tilted. According to the preferred embodiments of 8th to 10 contains each of the mixing tubes 41 an upstream linear section 86 which is in a downstream spiral section 87 passes over, as indicated, around the central axis 36 writhes around. In one embodiment, the fuel ports are 74 in the upstream linear section 86 arranged, and the downstream spiral-shaped section 87 encourages the mixing of fuel and air, reducing the components within the mixing tube 41 be prompted to change direction. It It has been found that this change in direction produces secondary flows and turbulence that promote mixing between fuel and air flowing therethrough, allowing a well mixed fuel-air mixture from the mixing tubes 71 comes out in the desired angled exit direction.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen sind mehrere Mischrohre 41 um den Umfang der Pilotdüse 40 herum vorgesehen. Beispielsweise können zwischen zehn und fünfzehn Rohre innerhalb der Mittelkörperwand 63 definiert sein. Die Mischrohre 41 können in regelmäßigen Intervallen beabstandet sein. Die Austrittsrichtung 80, die durch den schräggestellten Auslassabschnitt 79 definiert ist, kann derart eingerichtet sein, dass sie mit der Richtung übereinstimmt oder in die gleiche Richtung zeigt wie die Richtung der Verwirbelung, die innerhalb des primären Strömungsringraums 51 durch die Verwirblerschaufeln 56 erzeugt wird. Insbesondere kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der schräggestellte Auslassabschnitt 79 in dieselbe Richtung wie die Verwirblerschaufeln 56 abgewinkelt sein, um einen Strom zu erzeugen, der in dieselbe Richtung um die Mittelachse 36 herumwirbelt. According to preferred embodiments, a plurality of mixing tubes 41 around the circumference of the pilot nozzle 40 provided around. For example, between ten and fifteen tubes may be within the centerbody wall 63 be defined. The mixing tubes 41 may be spaced at regular intervals. The exit direction 80 passing through the slanted outlet section 79 may be configured to coincide with or point in the same direction as the direction of swirling within the primary flow annulus 51 through the swirler blades 56 is produced. In particular, according to a preferred embodiment, the inclined outlet section 79 in the same direction as the swirler blades 56 be angled to generate a current in the same direction about the central axis 36 whirls.

Eine weitere beispielhafte Ausführungsform ist in 11 gezeigt, die Mischrohre 41 enthält, welche eine gekrümmte spiralförmige Ausbildung für die gesamte Mischlänge der Mischrohre 41 enthält. Wie hier verwendet, ist die Mischlänge eines Mischrohrs 41 die axiale Länge zwischen der Stelle der anfänglichen (d.h. der am weitesten stromaufwärts befindlichen) Brennstofföffnung 75 und dem Auslass 66. Wie man erkennen wird, kann jedes der Mischrohre 41 zumindest eine Brennstofföffnung 75 enthalten. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann jedes Mischrohr 41 mehrere Brennstofföffnungen 75 enthalten. Die Brennstofföffnungen 75 können entlang der Mischlänge des Mischrohrs 41 axial beabstandet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Brennstofföffnungen 75 jedoch zu dem stromaufwärtigen Ende des Mischrohrs 41 hin angeordnet oder konzentriert, was dazu führt, dass Brennstoff und Luft früh zusammengebracht werden, so dass eine stärkere Vermischung erfolgen kann, bevor der kombinierte Strom aus den Auslässen 66 in den Brennraum 32 eingespritzt wird. Another exemplary embodiment is in 11 shown the mixing tubes 41 containing a curved spiral formation for the entire mixing length of the mixing tubes 41 contains. As used herein, the mixing length of a mixing tube is 41 the axial length between the location of the initial (ie, the most upstream) fuel opening 75 and the outlet 66 , As you can see, each of the mixing tubes 41 at least one fuel opening 75 contain. According to alternative embodiments, each mixing tube 41 several fuel ports 75 contain. The fuel openings 75 can along the mixing length of the mixing tube 41 axially spaced. According to a preferred embodiment, the fuel openings 75 however, to the upstream end of the mixing tube 41 arranged or concentrated, resulting in fuel and air being brought together early so that more mixing can occur before the combined flow from the outlets 66 in the combustion chamber 32 is injected.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann, wie in 12 veranschaulicht, der schräggestellte Abschnitt des Mischrohrs 41 lediglich auf einen stromabwärtigen Abschnitt des Mischrohrs 41 begrenzt sein, der, wie gezeigt, eine axial geringe Länge darstellt, die sich benachbart zu dem Auslass 66 befindet. Bei dieser Konfiguration können die vorteilhaften Ergebnisse dennoch erzielt werden, da das erwünschte Wirbelmuster immer noch innerhalb des gemeinsamen Auslasses aus den Mischrohren 41 herbeigeführt werden kann. Der Grad der Brennstoff-Luft-Vermischung innerhalb des Mischrohrs 41 kann jedoch weniger als optimal sein.According to a further embodiment, as in 12 illustrates the inclined portion of the mixing tube 41 only to a downstream portion of the mixing tube 41 limited, which, as shown, an axially small length, which is adjacent to the outlet 66 located. With this configuration, the beneficial results can still be achieved because the desired swirl pattern is still within the common outlet from the mixing tubes 41 can be brought about. The degree of fuel-air mixing within the mixing tube 41 but can be less than optimal.

13 bis 16 veranschaulichen zusätzliche Ausführungsformen, bei denen lineare und spiralförmige Mischrohre 41 kombiniert sind. 13 bzw. 14 veranschaulichen eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Weise, in der lineare axiale Mischrohre 41 (d.h. diejenigen, die sich parallel zu der Mittelachse 36 erstrecken) mit schräggestellten Mischrohren 41 innerhalb der Mittelkörperwand 63 der Düse 40 angeordnet sein können. Wie gezeigt, können die schräggestellten Mischrohre 41 spiralförmig ausgebildet sein. Wie man erkennen wird, können die schräggestellten Mischrohre 41 auch mit linear segmentierter Konfiguration ausgebildet werden, die zwischen den Segmenten eine knick- oder ellbogenartige Verbindung zwischen Segmenten, wie etwa das Beispiel der 12, enthält. 15 stellt, wie man erkennen wird, eine Einlassansicht bereit, die die Einlasse 65 der axialen und schräggestellten Mischrohre 41 an der stromaufwärtigen Stirnfläche 71 der Pilotdüse 40 zeigt. 16 stellt eine Auslassansicht bereit, die eine repräsentative Anordnung der Auslässe 66 der axialen und schräggestellten Mischrohre 41 an der stromabwärtigen Stirnfläche 72 der Pilotdüse 40 zeigt. Gemäß alternativen Ausführungsformen können die schräggestellten Mischrohre 41 dazu eingerichtet sein, gleichsinnig zu wirbeln, d.h. um die Mittelachse 36 herum in dieselbe Richtung wie das wirbelnde Gemisch der übergeordneten Düse des primären Strömungsringraums 51 zu wirbeln. 13 to 16 illustrate additional embodiments in which linear and spiral mixing tubes 41 combined. 13 respectively. 14 illustrate a side view and a perspective view of a preferred manner, in the linear axial mixing tubes 41 (ie those that are parallel to the central axis 36 extend) with inclined mixing tubes 41 inside the centerbody wall 63 the nozzle 40 can be arranged. As shown, the tilted mixing tubes can 41 be formed spirally. As you will see, the slanted mixing tubes can 41 also be formed with linear segmented configuration, which between the segments a kink or elbow-like connection between segments, such as the example of 12 , contains. 15 As you will see, this is an inlet view that provides the inlets 65 the axial and inclined mixing tubes 41 at the upstream end surface 71 the pilot nozzle 40 shows. 16 provides an outlet view that provides a representative arrangement of the outlets 66 the axial and inclined mixing tubes 41 at the downstream end face 72 the pilot nozzle 40 shows. According to alternative embodiments, the inclined mixing tubes 41 be adapted to swirl in the same direction, ie about the central axis 36 around in the same direction as the swirling mixture of the parent nozzle of the primary flow annulus 51 to twirl.

Die axialen und schräggestellten Mischrohre können beide von denselben Luft- und Brennstoffquellen versorgt werden. Alternativ kann jeder der verschiedenen Typen von Mischrohren aus verschiedenen Versorgungszuführungen versorgt sein, so dass der Anteil von Brennstoff und Luft, die die Mischrohre erreichen, entweder beträchtlich unterschiedlich oder steuerbar ist. Wie man erkennen wird, ermöglicht insbesondere die Versorgung jedes Rohrtyps mit seinen eigenen steuerbaren Luft- und Brennstoffzuführungen eine Flexibilität beim Maschinenbetrieb, die eine Anpassung oder eine Abstimmung des Brennstoff-Luft- oder Äquivalenzverhältnisses innerhalb des Brennraums ermöglichen kann. Unterschiedliche Einstellungen können über den gesamten Bereich von Lasten oder Betriebsniveaus verwendet werden, was, wie durch die Anmelder der Offenbarung entdeckt, eine Möglichkeit bietet, bestimmte Problembereiche anzugehen, die bei verschiedenen Lastniveaus auftreten können. The axial and inclined mixing tubes can both be supplied by the same air and fuel sources. Alternatively, each of the different types of mixing tubes may be supplied from different supply leads so that the proportion of fuel and air reaching the mixing tubes is either significantly different or controllable. In particular, as will be appreciated, the supply of each type of pipe with its own controllable air and fuel feeds allows for flexibility in engine operation that may allow for adjustment or adjustment of the fuel-air or equivalence ratio within the combustion chamber. Different settings may be used across the entire range of loads or operating levels, which, as discovered by the assignee of the disclosure, provides a way to address certain problem areas that may occur at different load levels.

Beispielsweise ist in einem Teillastbetriebsmodus, wenn die Verbrennungstemperaturen relativ zu der Basislast niedrig sind, CO das primäre Emissionsproblem. In solchen Fällen können die Äquivalenzverhältnisse erhöht werden, um die Spitzenzonentemperaturen für einen verbesserten CO-Ausbrand zu erhöhen. D.h., weil die schräggestellten Mischrohre wirken, um die Reaktanten der übergeordneten Düse zurück zu der Düsenspitze anzuziehen, kann die Temperatur in der Spitzenzone (d.h. der Spitze der Düse) kühler bleiben, als wenn die Rohre nicht tangential abgewinkelt wären. In einigen Fällen kann dies zu Überschuss-CO in den Emissionen der Brennkammer führen. Indem durch die Hinzunahme der axialen Mischrohre (wie in 13 bis 16 veranschaulicht) der axiale Impuls hinzugenommen oder erhöht wird, kann die Menge der Rezirkulationsströmung jedoch angepasst, begrenzt oder gesteuert werden und ermöglicht folglich ein Mittel zur Steuerung der Spitzenzonentemperatur. Dieses Verfahren kann somit als eine zusätzliche Weise dienen, um die Verbrennungseigenschaften und Emissionspegel zu verbessern, wenn die Maschine in bestimmten Modi betrieben wird. For example, in a part load mode of operation, when the combustion temperatures are low relative to the base load, CO is the primary emission problem. In such cases, the Equivalence ratios are increased to increase the peak zone temperatures for improved CO burnout. That is, because the slanted mixing tubes act to attract the reactants of the parent nozzle back to the nozzle tip, the temperature in the tip zone (ie, the tip of the nozzle) may remain cooler than if the tubes were not tangentially angled. In some cases this can lead to excess CO in the emissions of the combustion chamber. By adding the axial mixing tubes (as in 13 to 16 however, the amount of recirculation flow may be adjusted, limited or controlled and thus provides a means for controlling the peak zone temperature. This method may thus serve as an additional way to improve combustion characteristics and emission levels when operating the engine in certain modes.

Gemäß anderen Ausführungsformen enthält die vorliegende Erfindung beispielsweise die Verwendung herkömmlicher Steuersysteme und -verfahren zur Manipulation von Luftdurchflussniveaus zwischen den zwei verschiedenen Typen von Mischrohren. Gemäß einer Ausführungsform kann die Luftströmung zu den axialen Mischrohren 41 erhöht werden, um kühlere Reaktanzprodukte aus der übergeordneten Düse daran zu hindern, zurück in die Spitzenzone der Pilotdüse 40 eingezogen zu werden. Dies kann verwendet werden, um die Temperatur der Spitzenzone zu erhöhen, was die CO-Anteile verringern kann. For example, in other embodiments, the present invention includes the use of conventional control systems and methods for manipulating air flow levels between the two different types of mixing tubes. According to one embodiment, the air flow to the axial mixing tubes 41 be increased to prevent cooler reactant products from the parent nozzle, back into the tip of the pilot nozzle 40 to be drafted. This can be used to raise the temperature of the tip zone, which can reduce CO levels.

Außerdem kann die Verbrennungsdynamik eine starke Korrelation zur Scherung in den Reaktionszonen aufweisen. Durch die Anpassung der Luftmenge, die durch jedes der verschiedenen Typen von Mischrohren (d.h. der schräggestellten und der axialen) geleitet wird, kann die Schermenge auf ein Niveau abgestimmt werden, das die Verbrennung positiv beeinflusst. Dies kann durch Einrichten von Drosselöffnungen erzielt werden, um ungleiche Luftmengen zu verschiedenen Typen von Mischrohren zu liefern. Alternativ können aktive Steuervorrichtungen installiert und über herkömmliche Verfahren und Systeme betätigt werden, um die Luftzuführungsniveaus während des Betriebs zu variieren. Ferner kann eine Steuerlogik und/ oder eine Regelungsrückkopplungsschleife erzeugt sein, so dass die Steuerung der Vorrichtungen auf einen Betriebsmodus oder einen gemessenen Betriebsparameter anspricht. Wie erwähnt, kann dies zu variierenden Steuerungseinstellungen gemäß dem Betriebsmodus der Maschine führen, z.B. wenn der Betrieb bei voller Last oder bei reduzierten Lastniveaus oder als Reaktion auf gemessene Bedienerparameteranzeigen erfolgt. Solche Systeme können auch dieselben Arten von Steuerverfahren hinsichtlich der Variation der Brennstoffmenge enthalten, die den verschiedenen Typen von Mischrohren zugeführt wird. Dies kann durch voreingerichtete Komponentenkonfigurationen erzielt werden, d.h. Blendengröße und dergleichen, oder durch aktivere Echtzeitsteuerung. Wie man erkennen wird, können Betriebsparameter, wie z.B. Temperaturen innerhalb des Brennraums, akustische Variationen, Reaktanzströmungsmuster und/ oder andere mit dem Brennkammerbetrieb im Zusammenhang stehende Parameter als Teil einer Rückkopplungsschleife in solch einem Steuersystem verwendet werden. In addition, the combustion dynamics may have a strong correlation with the shear in the reaction zones. By adjusting the amount of air passing through each of the different types of mixing tubes (i.e., the inclined and axial), the amount of shear can be tuned to a level that positively affects combustion. This can be achieved by establishing throttle openings to deliver unequal amounts of air to various types of mixing tubes. Alternatively, active control devices may be installed and operated via conventional methods and systems to vary the air supply levels during operation. Further, a control logic and / or a closed loop control loop may be generated such that the control of the devices is responsive to an operating mode or a measured operating parameter. As mentioned, this can lead to varying control settings according to the operating mode of the machine, e.g. when operating at full load or at reduced load levels or in response to measured operator parameter readings. Such systems may also include the same types of control method of varying the amount of fuel supplied to the different types of mixing tubes. This can be achieved by pre-set component configurations, i. Aperture size and the like, or by more active real-time control. As will be appreciated, operating parameters such as e.g. Temperatures within the combustion chamber, acoustic variations, reactance flow patterns, and / or other parameters related to combustor operation may be used as part of a feedback loop in such a control system.

Wie man erkennen wird, können diese Arten von Steuerverfahren und -systemen auch auf andere hier beschriebene Ausführungsformen anwendbar sein, einschließlich aller derjenigen, die die Kombination von Mischrohren in derselben Pilotdüse einbeziehen, die unterschiedliche Konfigurationen oder Wirbelrichtungen aufweisen (einschließlich beispielsweise der gegenläufig wirbelnden Ausführungsformen, die bezüglich der 17 bis 20 beschrieben sind, oder der Ausführungsformen der 21 und 22, die Arten veranschaulichen, bei denen eine Untermenge von Strömungsrohren dazu eingerichtet sein kann, Austrittsrichtungen aufzuweisen, die radiale Komponenten enthalten). Ferner können diese Arten von Steuerverfahren und -systemen auf andere hierin erläuterte Ausführungsformen anwendbar sein, einschließlich aller derjenigen, die die Kombination von Mischrohren in derselben Pilotdüse einbeziehen, die unterschiedliche Konfigurationen oder Wirbelrichtungen aufweisen (wie z.B. die unter Bezugnahme auf 17 bis 20 beschriebenen Ausführungsformen mit gegensinnigen Wirbeln). As will be appreciated, these types of control methods and systems may also be applicable to other embodiments described herein, including all of those involving the combination of mixing tubes in the same pilot nozzle having different configurations or swirl directions (including, for example, the counter-swirling embodiments). concerning the 17 to 20 are described, or the embodiments of the 21 and 22 depicting ways in which a subset of flow tubes may be configured to have exit directions containing radial components). Furthermore, these types of control methods and systems may be applicable to other embodiments discussed herein, including all of those involving the combination of mixing tubes in the same pilot nozzle having different configurations or swirl directions (such as those described with reference to FIGS 17 to 20 described embodiments with opposing vertebrae).

Zusätzlich können solche Verfahren und Systeme auf Pilotdüsenkonfigurationen angewendet werden, bei denen alle der Mischrohre auf dieselbe Weise eingerichtet und die zueinander parallel ausgerichtet sind. In diesen Fällen können die Steuersysteme betrieben werden, um zur Beeinflussung von Verbrennungseigenschaften Verbrennungsprozesse durch Variation von Luft- und/oder Brennstoffaufteilungen zwischen der übergeordneten Düse und der Pilotdüse zu steuern. Gemäß anderen Ausführungsformen können die Steuerverfahren und -systeme dazu eingerichtet sein, Brennstoff- und/oder Luftzuführungsniveaus ungleichmäßig um den Umfang der Pilotdüse herum zu variieren, was beispielsweise verwendet werden kann, um bestimmte Strömungsmuster zu unterbrechen oder die Entstehung schädlicher Akustik zu verhindern. Solche Maßnahmen können prospektiv oder als Antwort auf eine erfasste Anomalität ergriffen werden. Die Brennstoff- und die Luftzuführung können beispielsweise zu einer bestimmten Untermenge der Mischrohre erhöht oder verringert werden. Diese Maßnahme kann auf einer vordefinierten periodischen Grundlage, als Antwort auf gemessene Betriebsparameter oder andere Bedingungen ergriffen werden.In addition, such methods and systems can be applied to pilot nozzle configurations where all of the mixing tubes are set up in the same way and are aligned parallel to each other. In these cases, the control systems may be operated to control combustion processes by varying air and / or fuel distributions between the parent nozzle and the pilot nozzle to affect combustion characteristics. According to other embodiments, the control methods and systems may be configured to vary fuel and / or air supply levels unevenly around the circumference of the pilot nozzle, which may be used, for example, to break certain flow patterns or prevent the generation of harmful acoustics. Such measures may be taken prospectively or in response to a detected abnormality. For example, the fuel and air supply may be increased or decreased to a particular subset of the mixing tubes. This action may be on a predefined periodic basis, in response to measured operating parameters or other conditions are taken.

17 bis 20 veranschaulichen zusätzliche beispielhafte Ausführungsformen, bei denen schräggestellte Mischrohre 41, die gegenläufig wirbelnde Konfigurationen aufweisen, innerhalb der Mittelkörperwand 63 definiert sind. 17 uns 18 veranschaulichen eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht einer repräsentativen Anordnung von gegenläufig wirbelnden spiralförmigen Mischrohren 41 innerhalb der Mittelkörperwand 63. 19 stellt, wie man erkennen wird, eine Einlassansicht der Pilotdüse 40 bereit, die eine repräsentative Anordnung der Einlässe 65 der gegenläufig wirbelnden spiralförmigen Mischrohre 41 an der stromaufwärtigen Stirnfläche 71 der Pilotdüse 40 veranschaulicht. 20 stellt eine Auslassansicht der Pilotdüse 40 bereit, die eine bevorzugte Art veranschaulicht, in der die Auslässe 66 der gegenläufig wirbelnden spiralförmigen Mischrohre 41 an der stromabwärtigen Stirnfläche 72 der Pilotdüse 40 angeordnet sein können. Wie man erkennen wird, kann die Hinzunahme der gegenläufig wirbelnden schräggestellten Mischrohre 41 auf die vorstehend beschriebene Weise verwendet werden, um die Temperatur an der Spitzenzone der Düse zu steuern. Außerdem fördern die gegenläufig wirbelnden schräggestellten Mischrohre aufgrund einer erhöhten Scherung, die durch die gegenläufig wirbelnden Pilotströme verursacht wird, eine größere Durchmischung in dem Spitzenzonenbereich, was für bestimmte Betriebsbedingungen vorteilhaft sein kann. 17 to 20 illustrate additional exemplary embodiments in which inclined mixing tubes 41 having counter-rotating configurations within the centerbody wall 63 are defined. 17 us 18 12 illustrate a side view and a perspective view, respectively, of a representative arrangement of counter-rotating spiral mixing tubes 41 inside the centerbody wall 63 , 19 As will be appreciated, provides an inlet view of the pilot nozzle 40 ready to provide a representative arrangement of the inlets 65 the counter-rotating spiral mixing tubes 41 at the upstream end surface 71 the pilot nozzle 40 illustrated. 20 represents an outlet view of the pilot nozzle 40 ready, which illustrates a preferred way in which the outlets 66 the counter-rotating spiral mixing tubes 41 at the downstream end face 72 the pilot nozzle 40 can be arranged. As can be seen, the addition of the counter-swirling inclined mixing tubes 41 be used in the manner described above to control the temperature at the tip zone of the nozzle. In addition, the counter-swirling, inclined mixing tubes, due to increased shear caused by the counter-swirling pilot streams, promote greater mixing in the peak zone region, which may be advantageous for certain operating conditions.

21 und 22 veranschaulichen alternative Ausführungsformen, bei denen eine radiale Komponente zu der Austrittsrichtung der Mischrohre 41 hinzugefügt wird. Wie man erkennen wird, veranschaulicht 21 eine Auslassansicht einer alternativen Ausführungsform der Mischrohre, die bezüglich der Austrittsrichtung eine außenliegende Komponente enthält. Im Gegensatz dazu veranschaulicht 22 eine Auslassansicht einer alternativen Ausführungsform der Mischrohre, die bezüglich der Austrittsrichtung eine innenliegende Komponente enthält. Auf diese Weisen können die schräggestellten Mischrohre der vorliegenden Erfindung eingerichtet sein, um sowohl eine radiale Komponente als auch eine tangentiale Komponente in Austrittsrichtung aufzuweisen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Mischrohre eingerichtet sein, um eine Austrittsrichtung aufzuweisen, die eine radiale Komponente aber keine Komponente in Umfangsrichtung aufweist. Somit können die innenliegende und die außenliegende radiale Komponente zu den axialen oder den schräggestellten Mischrohren hinzugefügt werden. Gemäß beispielhaften Ausführungsformen kann der Winkel der innenliegenden und/oder der außenliegenden radialen Komponente einen Bereich zwischen 0,1° und 20° enthalten. Wie vorstehend beschrieben, kann die radiale Komponente bei einer Untermenge der Mischrohre enthalten sein und kann dadurch verwendet werden, um die Scherwirkung der Pilotdüse zu manipulieren, um so die Rezirkulation vorteilhaft zu steuern. 21 and 22 illustrate alternative embodiments in which a radial component to the outlet direction of the mixing tubes 41 will be added. As you will see, illustrated 21 an outlet view of an alternative embodiment of the mixing tubes, which contains an external component with respect to the discharge direction. In contrast illustrated 22 an outlet view of an alternative embodiment of the mixing tubes, which contains an internal component with respect to the discharge direction. In this way, the inclined mixing tubes of the present invention may be configured to have both a radial component and a tangential component in the exit direction. According to an alternative embodiment, the mixing tubes may be arranged to have an outlet direction which has a radial component but no component in the circumferential direction. Thus, the inboard and outboard radial components can be added to the axial or slanted mixing tubes. According to exemplary embodiments, the angle of the inboard and / or outboard radial component may include a range between 0.1 ° and 20 °. As described above, the radial component may be included in a subset of the mixing tubes and thereby may be used to manipulate the shear action of the pilot nozzle so as to favorably control recirculation.

23 veranschaulicht schematisch die Ergebnisse einer richtungsabhängigen Strömungsanalyse einer Pilotdüse 40, die axiale Mischrohre 41 aufweist, die einen axialen Auslassabschnitt enthalten, während die 24 die Ergebnisse einer richtungsabhängigen Strömungsanalyse schräggestellter Mischrohre 41 schematisch veranschaulicht, die einen schräggestellten Auslassabschnitt aufweisen. Axiale Mischrohre 41 können, wie dargestellt, der Umkehrströmung entgegenwirken, die durch den von den übergeordneten Düsen hervorgerufenen Drall erzeugt wird, was die Flammenstabilität beeinträchtigen kann und die Wahrscheinlichkeit eines Magergemisch-Flammenausblasens erhöht. Dagegen kann der schräggestellte Auslassabschnitt dazu eingerichtet sein, die Pilotreaktanten um die Brennstoffdüsenachse in dieselbe Richtung zu verwirbeln wie der in der primären oder der übergeordneten Düse erzeugte Drall. Wie die Ergebnisse zeigen, erweist sich die wirbelnde Strömung als vorteilhaft, weil die Pilotdüse nun zusammen mit der übergeordneten Düse arbeitet, um eine zentrale Rezirkulationszone zu erzeugen und/oder zu verstärken. Wie veranschaulicht, enthält die Rezirkulationszone, die mit den schräggestellten Mischrohren zusammenhängt, eine viel stärker ausgeprägte und zentralisierte Rezirkulation, die dazu führt, dass Reaktanten von einer weit stromabwärtigen Position zurück zu dem Auslass der Brennstoffdüse gebracht werden. Wie man erkennen wird, ist die zentrale Rückführungszone die Basis für eine durch Verwirbelung stabilisierte Verbrennung, weil die Verbrennungsprodukte zurück zu dem Düsenauslass gezogen und frischen Reaktanten ausgesetzt werden, um so die Entzündung dieser Reaktanten sicherzustellen und dadurch den Prozess fortzusetzen. Die schräggestellten Mischrohre können somit verwendet werden, um die Rezirkulation zu verbessern und dadurch die Verbrennung weiter zu stabilisieren, die verwendet werden kann, um magere Brennstoff-Luft-Gemische weiter zu stabilisieren, die niedrigere NOx-Emissionsniveaus ermöglichen können. Außerdem können Pilotdüsen, die, wie erwähnt, schräggestellte Mischrohre aufweisen, Leistungsvorteile ermöglichen, die mit CO-Emissionsniveaus zusammenhängen. Dies wird aufgrund eines Anreicherungskreislaufs erzielt, der eine lokal heiße Zone an dem Auslass der Brennstoffdüse erzeugt, die die Düsenflammen bindet und einen weiteren CO-Ausbrand ermöglicht. Außerdem kann die ausgeprägte Rezirkulation, die durch die schräggestellten Mischrohre der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, einen CO-Ausbrand unterstützen, indem die Produkte und CO, die während der Verbrennung erzeugt werden, zurück in die zentrale Rezirkulationszone eingemischt werden, um so die Wahrscheinlichkeit dafür, dass CO unverbrannt entweicht, zu minimieren. 23 schematically illustrates the results of a directional flow analysis of a pilot nozzle 40 , the axial mixing tubes 41 having an axial outlet portion while the 24 the results of a directional flow analysis of inclined mixing tubes 41 schematically illustrated, having an inclined outlet portion. Axial mixing tubes 41 As shown, they can counteract the reverse flow created by the swirl caused by the superordinate nozzles, which can affect flame stability and increase the likelihood of lean flash flame blowing. In contrast, the inclined outlet portion may be configured to swirl the pilot reactants about the fuel nozzle axis in the same direction as the swirl generated in the primary or superordinate nozzle. As the results show, the swirling flow proves to be advantageous because the pilot nozzle now works together with the parent nozzle to create and / or enhance a central recirculation zone. As illustrated, the recirculation zone associated with the tilted mixing tubes contains a much more pronounced and centralized recirculation that causes reactants to be brought from a far downstream position back to the outlet of the fuel nozzle. As will be appreciated, the central recycle zone forms the basis for turbulence stabilized combustion because the products of combustion are drawn back to the nozzle outlet and exposed to fresh reactants so as to ensure the ignition of these reactants and thereby continue the process. The tilted mixing tubes can thus be used to enhance recirculation and thereby further stabilize the combustion that can be used to further stabilize lean fuel-air mixtures that may allow lower NOx emission levels. In addition, pilot nozzles, which, as mentioned, have tilted mixing tubes, can provide performance benefits associated with CO emission levels. This is achieved due to an enrichment circuit that creates a locally hot zone at the outlet of the fuel nozzle, which binds the nozzle flames and allows for further CO burnout. In addition, the pronounced recirculation produced by the inclined mixing tubes of the present invention can assist in CO burn-out by mixing the products and CO produced during combustion back into the central recirculation zone to minimize the likelihood of CO escaping unburned.

In dieser schriftlichen Beschreibung werden Beispiele verwendet, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung anzuwenden, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung von darin enthaltenen Verfahren. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, an die der Fachmann denkt. Diese weiteren Beispiele sollen in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden oder wenn sie äquivalente Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche umfassen.In this written description, examples are used to disclose the invention, including the best mode, and also to enable any person skilled in the art to practice the invention, including making and using devices or systems and practicing methods contained therein. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples to which the person skilled in the art thinks. These other examples are intended to be within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they include equivalent structural elements with insubstantial differences from the literal languages of the claims.

Eine Brennstoffdüse für eine Gasturbine enthält:
einen länglichen Mittelkörper; eine längliche Umfangswand, die um den Mittelkörper herum ausgebildet ist, um einen primären Strömungsringraum dazwischen zu definieren; eine primäre Brennstoffzuführung und eine primäre Luftzuführung in Fluidverbindung mit einem stromaufwärtigen Ende des primären Strömungsringraums; und eine Pilotdüse. Die Pilotdüse kann in dem Mittelkörper ausgebildet sein und enthalten: axiale längliche Mischrohre, die innerhalb einer Mittelkörperwand definiert sind; eine Brennstofföffnung, die an den Mischrohren zum Anschluss jedes an eine sekundäre Brennstoffzuführung angeordnet ist; und eine sekundäre Luftzuführung, die eingerichtet ist, um mit einem Einlass jedes der Mischrohre strömungsmäßig zu kommunizieren. Mehrere der Mischrohre können als schräggestellte Mischrohre ausgebildet sein, die zur Herbeiführung einer wirbelnden stromabwärtigen Strömung eingerichtet sind, während mehrere der Mischrohre entgegengesetzt schräggestellte Mischrohre sein können.
A fuel nozzle for a gas turbine includes:
an elongated central body; an elongated peripheral wall formed about the central body to define a primary flow annulus therebetween; a primary fuel supply and a primary air supply in fluid communication with an upstream end of the primary flow annulus; and a pilot nozzle. The pilot nozzle may be formed in the centerbody and include: axial elongated mixing tubes defined within a centerbody wall; a fuel port disposed on the mixing tubes for connection to each of a secondary fuel supply; and a secondary air supply configured to communicate with an inlet of each of the mixing tubes in fluid communication. Several of the mixing tubes may be formed as inclined mixing tubes that are adapted to create a swirling downstream flow, while a plurality of the mixing tubes may be oppositely inclined mixing tubes.

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Claims (15)

Brennstoffdüse für eine Brennkammer einer Gasturbine, wobei die Brennstoffdüse aufweist: einen axial länglichen Mittelkörper; eine axial längliche Umfangswand, die um den Mittelkörper herum ausgebildet ist, um einen primären Strömungsringraum dazwischen zu definieren, wobei die Umfangswand eine Mittelachse der Brennstoffdüse definiert; eine primäre Brennstoffzuführung und eine primäre Luftzuführung in Fluidverbindung mit einem stromaufwärtigen Ende des primären Strömungsringraums; und eine Pilotdüse, die einen stromabwärtigen Abschnitt des Mittelkörpers aufweist, wobei die Pilotdüse enthält: axial längliche Mischrohre, die innerhalb einer Mittelkörperwand definiert sind, wobei sich jedes der Mischrohre zwischen einem Einlass, der durch eine stromaufwärtige Stirnfläche der Pilotdüse definiert ist, und einem Auslass, der durch eine stromabwärtige Stirnfläche der Pilotdüse gebildet ist, erstreckt; eine Brennstofföffnung, die zwischen dem Einlass und dem Auslass jedes der Mischrohre zur Verbindung jedes der Mischrohre mit einer sekundären Brennstoffzuführung angeordnet ist; und eine sekundäre Luftzuführung, die eingerichtet ist, um mit dem Einlass jedes der Mischrohre in Fluidverbindung zu stehen; wobei die Mischrohre mehrere schräggestellte Mischrohre und mehrere entgegengesetzt schräggestellte Mischrohre enthalten; wobei die schräggestellten Mischrohre einzelne von den Mischrohren sind, die bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse gewinkelt sind, um eine stromabwärts wirbelnde Strömung in einem gemeinsamen Auslass daraus hervorzubringen; und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre einzelne von den Mischrohren sind, die bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse gewinkelt sind, um eine im Verhältnis zu der durch die schräggestellten Mischrohre herbeigeführten wirbelnden Strömung gegensinnig wirbelnde stromabwärtige Strömung in einem gemeinsamen Auslass daraus hervorzubringen.A fuel nozzle for a combustion chamber of a gas turbine, wherein the fuel nozzle comprises: an axially elongate central body; an axially elongated peripheral wall formed about the central body to define a primary flow annulus space therebetween, the peripheral wall defining a center axis of the fuel nozzle; a primary fuel supply and a primary air supply in fluid communication with an upstream end of the primary flow annulus; and a pilot nozzle having a downstream portion of the centerbody, the pilot nozzle including: axially elongated mixing tubes defined within a central body wall, each of the mixing tubes extending between an inlet defined by an upstream end face of the pilot nozzle and an outlet formed by a downstream end face of the pilot nozzle; a fuel port disposed between the inlet and the outlet of each of the mixing tubes for communicating each of the mixing tubes with a secondary fuel supply; and a secondary air supply configured to be in fluid communication with the inlet of each of the mixing tubes; wherein the mixing tubes contain a plurality of inclined mixing tubes and a plurality of oppositely inclined mixing tubes; wherein the inclined mixing tubes are single of the mixing tubes angled with respect to the center axis of the fuel nozzle to produce a downstream swirling flow in a common outlet therefrom; and wherein the counter-tilted mixing tubes are single of the mixing tubes angled with respect to the center axis of the fuel nozzle to produce a countercurrently swirling downstream flow in a common outlet thereof in relation to the swirling flow caused by the inclined mixing tubes. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 1, wobei die schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse tangential schräggestellt sind und der gemeinsame Auslass einen kombinierten Brennstoff- und Luftauslass aus den mehreren schräggestellten Mischrohren aufweist, und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse tangential schräggestellt sind und der gemeinsame Auslass einen kombinierten Brennstoff- und Luftauslass aus den mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohren aufweist; und/oder wobei jedes von den schräggestellten Mischrohren und den entgegengesetzt schräggestellten Mischrohren eine Austrittsrichtung aufweist, die bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse tangential gewinkelt ist, und wobei die schräggestellten Mischrohre derart eingerichtet sind, dass die wirbelnde Strömung des gemeinsamen Auslasses in die gleiche Richtung wirbelt wie eine wirbelnde Strömung, die durch Verwirblerschaufeln des primären Strömungsringraums hervorgerufen wird.The fuel nozzle according to claim 1, wherein the inclined mixing tubes are tangentially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle and the common outlet has a combined fuel and air outlet from the plurality of inclined mixing tubes, and wherein the oppositely inclined mixing tubes are tangentially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle and the common outlet having a combined fuel and air outlet from the plurality of oppositely inclined mixing tubes; and / or wherein each of the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes has an exit direction that is tangentially angled with respect to the center axis of the fuel nozzle, and wherein the inclined mixing tubes are configured such that the swirling flow of the common outlet swirls in the same direction a swirling flow caused by swirl vanes of the primary flow annulus. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Mischrohre jeweils einen Auslassabschnitt aufweisen, der einen axial schmalen stromabwärtigen Abschnitt des Mischrohrs aufweist, der sich neben dem Auslass befindet, wobei der Auslassabschnitt eine Mittelachse durch ihn hindurch definiert; wobei die schräggestellten Mischrohre derart eingerichtet sind, dass eine Fortsetzung der Mittelachse des Auslassabschnitts einen spitzen tangentialen Austrittswinkel relativ zu einer stromabwärtigen Fortsetzung der Mittelachse der Brennstoffdüse aufweist; und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre derart eingerichtet sind, dass eine Fortsetzung der Mittelachse des Auslassabschnitts einen spitzen tangentialen Austrittswinkel bezüglich der stromabwärtigen Fortsetzung der Mittelachse der Brennstoffdüse aufweistA fuel nozzle according to claim 1 or 2, wherein the mixing tubes each have an outlet portion having an axially narrow downstream portion of the mixing tube located adjacent to the outlet, the outlet portion defining a central axis therethrough; wherein the inclined mixing tubes are arranged such that a continuation of the central axis of the outlet section has an acute tangential exit angle relative to a downstream continuation of the center axis of the fuel nozzle; and wherein the oppositely inclined mixing tubes are arranged such that a continuation of the central axis of the outlet portion has an acute tangential exit angle with respect to the downstream continuation of the center axis of the fuel nozzle Brennstoffdüse gemäß Anspruch 3, wobei alle der schräggestellten Mischrohre der Pilotdüse eine parallele Anordnung in Bezug aufeinander aufweisen und wobei der tangentiale Austrittswinkel der schräggestellten Mischrohre einen Winkel zwischen 10° und 70° aufweist; und wobei alle der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre der Pilotdüse eine parallele Anordnung bezüglich einander aufweisen und wobei der tangentiale Austrittswinkel der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre einen Winkel zwischen 10° und 70° aufweist.A fuel nozzle according to claim 3, wherein all of the slanted mixing tubes of the pilot nozzle have a parallel arrangement with respect to each other and wherein the tangential exit angle of the slanted mixing tubes has an angle of between 10 ° and 70 °; and wherein all of the oppositely inclined mixing tubes of the pilot nozzle have a parallel arrangement with respect to each other and wherein the tangential exit angle of the oppositely inclined mixing tubes has an angle between 10 ° and 70 °. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Mittelkörper axial gestapelte Abschnitte aufweist, die enthalten: einen vorderen Abschnitt, der eine sekundäre Brennstoffzuführung und eine sekundäre Luftzuführung aufweist; und einen hinteren Abschnitt, der als die Pilotdüse eingerichtet ist; wobei der vordere Abschnitt des Mittelkörpers eine sich axial erstreckende zentrale Zuführleitung und einen um die zentrale Zuführleitung ausgebildeten sekundären Strömungsringraum aufweist, der sich axial zwischen einer Verbindung, die mit einer Luftquelle hergestellt ist, die zu dem stromaufwärtigen Ende des Mittelkörpers hin gebildet ist, und einer stromaufwärtigen Stirnfläche der Pilotdüse erstreckt; und wobei die Mittelkörperwand eine Außenwand des Mittelkörpers definiert und eine Außenbegrenzung des sekundären Strömungsringraums definiert. A fuel nozzle according to claim 3 or 4, wherein the center body has axially stacked portions including: a front portion having a secondary fuel supply and a secondary air supply; and a rear portion configured as the pilot nozzle; wherein the front portion of the centerbody has an axially extending central supply line and a secondary flow annulus formed around the central supply line extending axially between a connection made with an air source formed toward the upstream end of the centerbody and a second extending upstream face of the pilot nozzle; and wherein the center body wall defines an outer wall of the centerbody and defines an outer boundary of the secondary flow annulus. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 5, wobei der primäre Strömungsringraum eine Swozzle aufweist, die enthält mehrere Verwirblerschaufeln, die sich radial quer durch den primären Strömungsringraum erstrecken; und Brennstoffdurchgänge, die sich durch die Verwirblerschaufeln hindurch erstrecken, um Brennstofföffnungen, die durch eine Außenfläche der Verwirblerschaufel gebildet sind, mit einem Brennstoffsammelraum zu verbinden; wobei die Verwirblerschaufeln eine schräge tangentiale Ausrichtung bezüglich der Mittelachse aufweisen, um eine stromabwärtige Strömung von dort aus hervorzurufen, die um die Mittelachse herum in eine erste Richtung herumwirbelt; wobei die Brennstofföffnung jedes der schräggestellten Mischrohre und der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre eine seitliche Brennstofföffnung zur Einspritzung von Brennstoff durch eine Öffnung, die durch eine Seitenwand hindurch ausgebildet ist, aufweist und die Brennstofföffnung für jedes der schräggestellten Mischrohre und der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre eine stromaufwärtige Position relativ zu einer Luftströmung durch diese hindurch aufweist; wobei die schräggestellten Mischrohre und die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils vorzugsweise mehrere der Brennstofföffnungen aufweisen und wobei die mehreren der Brennstofföffnungen vorzugsweise eine stromaufwärtige Konzentration relativ zu einer Luftströmung durch diese hindurch aufweisen. The fuel nozzle of claim 5, wherein the primary flow annulus has a swozzle that includes a plurality of swirler vanes extending radially across the primary flow annulus; and fuel passages extending through the swirler vanes to connect fuel ports formed by an outer surface of the swirler vane to a fuel plenum; the swirler vanes having an oblique tangential orientation with respect to the central axis to cause a downstream flow therefrom that swirls about the central axis in a first direction; wherein the fuel port of each of the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes has a side fuel hole for injecting fuel through an opening formed through a side wall, and the fuel port for each of the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes has an upstream position relative to having an air flow therethrough; wherein the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes each preferably have a plurality of the fuel ports and wherein the plurality of fuel ports preferably have an upstream concentration relative to an air flow therethrough. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 6, wobei jedes der schräggestellten Mischrohre und der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre dazu eingerichtet ist, eine Luftströmung durch den Einlass und eine Brennstoffströmung durch die Brennstofföffnung aufzunehmen, um eine Mischung daraus durch den Auslass hindurch auszugeben, und wobei der Auslass mit einem Brennraum der Brennkammer in Fluidverbindung steht; wobei die schräggestellten Mischrohre jeweils eine Mischlänge aufweisen, die zwischen einer stromaufwärtigen Brennstofföffnung und dem Auslass definiert ist, und wobei, hinsichtlich der Mischlänge, die schräggestellten Mischrohre jeweils eine segmentierte Konfiguration, einschließlich eines stromaufwärtigen Segmentes und eines stromabwärtigen Segmentes zu jeder Seite einer Verbindung, die einen Richtungswechsel für das schräggestellte Mischrohr markiert, aufweisen; und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils eine Mischlänge aufweisen, die zwischen einer stromaufwärtigen Brennstofföffnung und dem Auslass definiert ist, und wobei, hinsichtlich der Mischlänge, die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils eine segmentierte Konfiguration, einschließlich eines stromaufwärtigen Segmentes und eines stromabwärtigen Segmentes zu jeder Seite einer Verbindung, die einen Richtungswechsel für das entgegengesetzt schräggestellte Mischrohr markiert, aufweisen. A fuel nozzle according to claim 6, wherein each of said inclined mixing tubes and said counter-tilting mixing tubes is adapted to receive air flow through said inlet and a fuel flow through said fuel aperture to dispense a mixture thereof through said outlet, and wherein said outlet communicates with a combustion chamber Combustion chamber is in fluid communication; wherein the inclined mixing tubes each have a mixing length defined between an upstream fuel port and the outlet, and wherein, in terms of mixing length, the inclined mixing tubes each have a segmented configuration including an upstream segment and a downstream segment to each side of a joint marked a change of direction for the inclined mixing tube, have; and wherein the oppositely inclined mixing tubes each have a mixing length defined between an upstream fuel opening and the outlet, and wherein, with respect to the mixing length, the oppositely inclined mixing tubes each have a segmented configuration including an upstream segment and a downstream segment to each side of a joint , which marks a change of direction for the opposite inclined mixing tube, have. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 7, wobei die schräggestellten Mischrohre und die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils eine Konfiguration aufweisen, in der das stromaufwärtige Segment linear ist und der stromabwärtige Abschnitt gekrümmt ist; und/oder wobei die schräggestellten Mischrohre je¬weils eine Konfiguration aufweisen, in der das stromaufwärtige Segment linear und axial ausgerichtet ist und das stromabwärtige Segment gekrümmt und um die Mittelachse der Brennstoffdüse herum spiralförmig ausgebildet ist, und wobei der stromaufwärtige Abschnitt vorzugsweise weniger als die Hälfte der Mischlänge der schräggestellten Mischrohre aufweist, und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils eine Konfiguration aufweisen, in der das stromaufwärtige Segment linear und axial ausgerichtet ist und das stromabwärtige Segment gekrümmt und um die Mittelachse der Brennstoffdüse herum spiralförmig ausgebildet ist, und wobei der stromaufwärtige Abschnitt weniger als die Hälfte der Mischlänge der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweist.The fuel nozzle according to claim 7, wherein the inclined mixing tubes and the counter-tilted mixing tubes each have a configuration in which the upstream segment is linear and the downstream portion is curved; and / or wherein the inclined mixing tubes each have a configuration in which the upstream segment is linear and axially aligned and the downstream segment is curved and spirally formed about the central axis of the fuel nozzle, and wherein the upstream portion is preferably less than half the mixed length of the inclined mixing tubes, and wherein the oppositely inclined mixing tubes each have a configuration in which the upstream segment is linear and axially aligned and the downstream segment is curved and spiraled about the central axis of the fuel nozzle, and wherein the upstream portion is less than half the mixing length of the oppositely inclined mixing tubes. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der tangentiale Austrittswinkel der schräggestellten Mischrohre und der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre jeweils einen Winkel zwischen 20° und 55° aufweist.A fuel nozzle according to claim 7 or 8, wherein the tangential exit angle of the inclined mixing tubes and the oppositely inclined mixing tubes each have an angle between 20 ° and 55 °. Brennstoffdüse gemäß einem beliebigen der Ansprüche 7–9, wobei die schräggestellten Mischrohre derart eingerichtet sind, dass die wirbelnde Strömung des gemeinsamen Auslasses in die erste Richtung wirbelt, wie sie durch die Richtung der wirbelnden stromabwärtigen Strömung definiert ist, die durch die Verwirblerschaufeln des primären Strömungsringraums erzeugt wird.A fuel nozzle according to any one of claims 7-9, wherein the inclined mixing tubes are arranged such that the swirling flow of the common outlet swirls in the first direction as defined by the direction of the swirling downstream flow passing through the swirler vanes of the primary flow annulus is produced. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 10, wobei die Pilotdüse zwischen fünf und fünfundzwanzig der schräggestellten Mischrohre und zwischen fünf und fünfundzwanzig der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweist; wobei die schräggestellten Mischrohre innerhalb der Mittelkörperwand in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung beabstandet sind; wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre innerhalb der Mittelkörperwand in regelmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung beabstandet sind; und wobei die mehreren schräggestellten Mischrohre eine außenliegende Position bezüglich der mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweisen oder wobei die mehreren schräggestellten Mischrohre eine innenliegende Position bezüglich der mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre aufweisen.A fuel nozzle according to claim 10, wherein the pilot nozzle comprises between five and twenty five of the inclined mixing tubes and between five and twenty five of the oppositely inclined mixing tubes; wherein the inclined mixing tubes are circumferentially spaced within the centerbody wall at regular intervals; wherein the oppositely inclined mixing tubes are circumferentially spaced within the centerbody wall at regular intervals; and wherein the plurality of inclined mixing tubes have an outboard position with respect to the plurality of oppositely inclined mixing tubes, or wherein the plurality of inclined mixing tubes have an inboard position with respect to have several oppositely inclined mixing tubes. Brennstoffdüse gemäß Anspruch 11, wobei die mehreren schräggestellten Mischrohre und die mehreren entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre dieselbe Anzahl der Mischrohre aufweisen; wobei die stromabwärtige Stirnfläche der Pilotdüse eine Anordnung der Auslässe aufweist, in der die Auslässe der schräggestellten Mischrohre bezüglich der Auslässe der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre winkelmäßig registriert sind; und wobei die winkelmäßige Registrierung der Anordnung von Auslässen aufweist, dass die Auslässe der schräggestellten Mischrohre bezüglich der Auslässe der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre winkelmäßig versetzt sind, oder wobei die winkelmäßige Registrierung der Anordnung der Auslässe aufweist, dass die Auslässe der schräggestellten Mischrohre derart angeordnet sind, dass sie mit den Auslässen der entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre winkelmäßig zusammenfallen.The fuel nozzle according to claim 11, wherein the plurality of inclined mixing tubes and the plurality of oppositely inclined mixing tubes have the same number of the mixing tubes; wherein the downstream end face of the pilot nozzle has an arrangement of the outlets in which the outlets of the inclined mixing tubes are angularly registered with respect to the outlets of the oppositely inclined mixing tubes; and wherein the angular registration of the array of outlets comprises that the outlets of the inclined mixing tubes are angularly offset with respect to the outlets of the oppositely inclined mixing tubes, or wherein the angular registration of the arrangement of the outlets has the outlets of the inclined mixing tubes arranged such that they angularly coincident with the outlets of the oppositely inclined mixing tubes. Brennstoffdüse gemäß einem beliebigen der Ansprüche 10–12, wobei die schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräggestellt sind und wobei die schräggestellten Mischrohre radial zu einer Richtung nach außen hin von der Brennstoffdüse unter einem Winkel zwischen 0,1° und 20° schräg angestellt sind; oder wobei die schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräg angestellt sind und wobei die schräggestellten Mischrohre radial zu einer Richtung nach innen hin von der Brennstoffdüse unter einem Winkel zwischen 0,1° und 20° schräg angestellt sind. A fuel nozzle according to any one of claims 10-12, wherein the inclined mixing tubes are radially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle, and wherein the inclined mixing tubes are inclined radially to an outward direction of the fuel nozzle at an angle between 0.1 ° and 20 ° are; or wherein the slanted mixing tubes are set radially obliquely with respect to the center axis of the fuel nozzle and wherein the slanted mixing tubes are inclined radially to an inward direction of the fuel nozzle at an angle between 0.1 ° and 20 °. Brennstoffdüse gemäß einem beliebigen der Ansprüche 10–13, wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräggestellt sind und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre radial zu einer Richtung nach außen hin von der Brennstoffdüse unter einem Winkel zwischen 0,1° und 20° schräg angestellt sind; oder wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräg angestellt sind und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre radial zu einer Richtung nach innen hin von der Brennstoffdüse unter einem Winkel zwischen 0,1° und 20° schräg angestellt sind.A fuel nozzle according to any of claims 10-13, wherein the oppositely inclined mixing tubes are radially skewed with respect to the center axis of the fuel nozzle and wherein the oppositely inclined mixing tubes are radially outward of the fuel nozzle at an angle between 0.1 ° and 20 ° are employed obliquely; or wherein the oppositely inclined mixing tubes are set radially obliquely with respect to the center axis of the fuel nozzle and wherein the oppositely inclined mixing tubes are inclined radially to an inward direction of the fuel nozzle at an angle between 0.1 ° and 20 °. Brennstoffdüse gemäß einem beliebigen der Ansprüche 10–12, wobei die schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräg angestellt sind; und wobei die entgegengesetzt schräggestellten Mischrohre bezüglich der Mittelachse der Brennstoffdüse radial schräg angestellt sind.A fuel nozzle according to any one of claims 10-12, wherein the inclined mixing tubes are radially inclined with respect to the center axis of the fuel nozzle; and wherein the oppositely inclined mixing tubes are set radially obliquely with respect to the center axis of the fuel nozzle.
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