DE2417130A1

DE2417130A1 - FUEL SPRAYING DEVICE

Info

Publication number: DE2417130A1
Application number: DE19742417130
Authority: DE
Inventors: Stanley Frank Gardner
Original assignee: Lucas Aerospace Ltd
Current assignee: Northrop Grumman Properties Ltd
Priority date: 1973-04-10
Filing date: 1974-04-09
Publication date: 1974-11-14
Also published as: FR2225634A1; IT1004458B; JPS5040924A

Description

COHAUSZ & FLORACKCOHAUSZ & FLORACK

4 DÜSSELDORF SCHUMANNSTR. 974 DÜSSELDORF SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBERPATENT LAWYERS: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ Dipl.-Ing. W. FLORACK Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER

Lucas Aerospace LimitedLucas Aerospace Limited

Well StreetWell Street

GB-Birmingham 8. April 1974GB-Birmingham April 8th 1974

Fuel spray device

Die Erfindung betrifft eine Brennstoff-Yersprühvorrichtung, insbesondere für Gasturbinen.The invention relates to a fuel spray device, in particular for gas turbines.

Erfindungsgemäß ist eine Brennstoff-Yersprühvorrichtung vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch einen ersten röhrenförmigen Körper, der an beiden Enden offen ist und dessen eines Ende nach außen größer wird, einen zweiten Körper, der im ersten sitzt, derart, daß dazwischen ein Luftkanal gebildet wird, einen einen Teil des zweiten Körpers bildenden Mantelteil mit einer nach außen größer werdenden Partie, die in dem nach außen größer werdenden Ende des ersten röhrenförmigen Körpers sitzt, derart, daß dazwischen ein nach außen größer werdender Luftauslaßkanal gebildet wird, eine Hauptbrennstoffdüse im zweiten Körper mit einem Hauptauslaßkanal, der in den Mantelteil öffnet, eine Pilotbrennstoffdüse mit einem Pilotauslaßkanal, der in den Hantelteil öffnet, und eine Fließweganordnung im zweiten Körper zur Zuleitung von Brennstoff getrennt zu der Haupt-und zu der Pilotbrenn- stoffdüse, wobei die Anordnung eine solche ist, daß im Betrieb aus den Dttsen austretender Brennstoff durch das Innere des Mantelteils zur Vermischung mit Luft fließt, die aus dem nach außen größer werdenden Luftauslaßkanal austritt.According to the invention there is provided a fuel spray device which is characterized by a first tubular body which is open at both ends and one end of which increases in size towards the outside, a second body which sits in the first such that an air duct is formed therebetween, a part of the second body forming a shell portion with an outwardly expanding portion which is seated in the outwardly expanding end of the first tubular body, such that an outwardly expanding air outlet passage is formed therebetween, a main fuel nozzle in the second body with a Main outlet channel opening into the shell part, a pilot fuel nozzle with a pilot outlet channel opening into the dumbbell part, and a flow path arrangement in the second body for supplying fuel separately to the main and to the pilot fuel nozzle, the arrangement being such that fuel escaping from the dttsen during operation through the interior of the shell part flows to mix with air that emerges from the air outlet channel, which is becoming larger to the outside.

Vorzugsweise umschließt der Hauptauslaßkanal den Pilotauslaßkanal. The main outlet channel preferably encloses the pilot outlet channel.

Vorzugsweise konvergieren ferner der Haupt- und der Pilotauslaßkanal in Hichtung auf den Mantelteil. Preferably , the main and pilot outlet ducts also converge towards the shell portion.

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Vorteilhafterweise weist die Hauptbrennstoffdüse ferner mehrere erste Öffnungen auf, die in den Hauptauslaßkanal einspeisen und die so angeordnet sind, daß sie dem Brennstoff in dem Hauptauslaßkanal eine Verwirbelung verleihen.Advantageously, the main fuel nozzle also has a plurality of first ones Openings which feed into the main outlet channel and which are arranged so that they are the fuel in the main outlet channel give a swirl.

Me Pilotbrennstoffdüse kann ferner mehrere zweite Öffnungen aufweisen, die in den Pilotauslaßkanal einspeisen und so angeordnet sind, daß sie dem Brennstoff in dem Pilotauslaßkanal eine Verwirbelung ver leiehn.The pilot fuel nozzle can also have a plurality of second openings, which feed into the pilot outlet channel and are arranged so that they swirl the fuel in the pilot outlet channel borrow.

Vorteilhafterweise weist die Fließweganordnung mindestens einen Hauptbrennstoffzuflußkanal im zweiten Körper, der zu einer ersten Sammelkammer führt, mit der die ersten Öffnungen verbunden sind, und einen Pilotbrennstoffkanal auf, der sich im zweiten Körper befindet und zu einer zweiten Sammellkammer führt, mit der die zweiten Öffnungen verbunden sind.Advantageously, the flow path arrangement has at least one main fuel inflow channel in the second body, which leads to a first Leads plenum chamber to which the first openings are connected and a pilot fuel passage which is located in the second body and leads to a second collection chamber to which the second openings are connected.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsebeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing. In the drawing are:

1 ein Längsschnitt durch eine Brennstoff-Versprühvorrichtung1 is a longitudinal section through a fuel atomizing device

gemäß der Erfindung für eine Gasturbine, Fig. 2 ein Schnitt an der Linie A-A der Fig. 1 und Fig. 3 eine Einzelheit im Schnitt der Haupt- und Pilofbrennstoffdüse der in Fig. 1 gezeigten Brennstoff-Versprühvorrichtung.according to the invention for a gas turbine, Fig. 2 is a section on the line A-A of Fig. 1 and 3 shows a detail in section of the main and pilot fuel nozzle the fuel atomizing device shown in FIG.

Me in der Zeichnung dargestellte Brennstoff-Versprühvorrichtung weist einen ersten röhrenförmigen Körper 10 mit einem offenen Einlaß 11 an einem Ende desselben und mit einem offenen Auslaß 12 an dem anderen Ende desselben auf. Am Auslaß 12 ist der Körper 10 mit einer innensitzenden Ringschulter 13 versehen, die eine nach außen größer werdende Partie zu einer Außenseite des Auslasses 12 hin bildet. Innerhalb des röhrenförmigen Körpers 10 sitzt ein zweiter zue«uaeng#8et*ter Körper 14, so daß ein ringförmiger Luftkanal I5 zwischen dea zweiten Kör-Me shown in the drawing fuel atomizing device has a first tubular body 10 with an inlet 11 open one end of the same and with an open outlet 12 at the other end thereof. At the outlet 12, the body 10 is provided with an inside seat Ring shoulder 13 provided, which is an outwardly increasing Part to an outside of the outlet 12 forms. Inside the tubular body 10 sits a second, narrow body 14, so that an annular air channel I5 between the second body

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per 14 und dem röhrenförmigen Köprer 10 gebildet wird. Me innensitzende ringförmige Schulter I3 sorgt auch für eine Lenkung der Luft nach innen im Kanal I5 unmittelbar stromaufwärts vor dem Auslaß 12.by 14 and the tubular body 10 is formed. Me seated annular shoulder I3 also ensures a steering of the Air inward in channel I5 immediately upstream of the outlet 12th

Ein konischer Mantelteil 16 des Körpers I4 am Auslaß 12, der einen Teil des Körpers I4 bildet, bildet eine Innenfläche des Auslasses 12, so daß dieser eine nach außen größer werdende ringförmige Gestalt hat. Eine üauptbrennstoffdüse I7 ist im zusammengesetzten Körper 14 vorgesehen und weist einen konvergenten, konischen Auslaßkanal 18 auf", der in den Mantelteil 16 öffnet, ferner eine Anzahl im .Winkelabstand angeordneter, tangential liegender Öffnungen 19» die in den Auslaßkanal 18 öffnen. Eine Hauptbrennstoff zuleutjjng 20 dient zur Zuleitung von Brennstoff zu den Öffnungen I9» und sie ist durch eine Bohrung 21, die in einer Stützpartie 22 des Körpers I4 vorgesehen ist, zwei Zweigbohrungen 23 und eine Sammelkammer 24 gebildet, die mit den Öffnungen 19 in Verbindung steht.A conical shell portion 16 of the body I4 at the outlet 12, the one Forming part of the body I4, forms an inner surface of the outlet 12, so that it has an outwardly increasing annular shape Has. A main fuel nozzle I7 is in the assembled body 14 is provided and has a convergent, conical outlet channel 18 on ", which opens into the casing part 16, furthermore a number of tangential openings 19" arranged at an angular spacing open into the outlet channel 18. A main fuel for 20 is used for the supply of fuel to the openings 19 »and it is through a bore 21 provided in a support portion 22 of the body I4 is formed, two branch bores 23 and a collection chamber 24, which is in communication with the openings 19.

Ferner öffnet in den Mantelteil 16 ein kongvergenter Piltobrennstoffkanal 25 einer Pilotbrennstoffdüse 26. Die Düse 26 weist ferner eine Wirbelkammer 27, mehrere im Winkelabstand angeordnete, tangential liegende Öffnungen 28, die in die Wirbelkammer 27 öffnen, und eine ringförmige Sammelfcammer 29 auf, mit der die Öffnungen 28 verbunden sind. Die Pilotbrennstoffdüse 26 wird mit Brennstoff durch eine Pilotbrennstoff zuleitung 30 versorgt, bestehend aus einer Bohrung 3I· die mit einer Bohrung 32 in Verbindung steht, welche zu Kanälen 33 führt, die mit der Samaelkammer 29 verbunden sind. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, umschließt der Hauptbrennstoffauslaßkanal 18 den Pilotbrennstoffauslaßkanal 25.Furthermore, a convergent Pilto fuel channel opens in the jacket part 16 25 of a pilot fuel nozzle 26. The nozzle 26 also has a Vortex chamber 27, a plurality of angularly spaced, tangential openings 28 which open into the vortex chamber 27, and one annular collecting chamber 29, with which the openings 28 are connected are. The pilot fuel nozzle 26 is fueled by a pilot fuel supply line 30 supplied, consisting of a bore 3I · the communicates with a bore 32 which leads to channels 33, which are connected to the samael chamber 29. As can be seen from FIG. 3 is, the main fuel outlet port 18 encloses the pilot fuel outlet port 25th

Im Betrieb wird während Leerlaufbedingungen Brennstoff durch die Bohrungen 31 und 32 und die Öffnungen 33 zur Sammelkammer 29 der Pilotbrennstoff düse 26 zugeführt. Aus der Sammelkammer 29 wird Brennstoff durch die Öffnungen 28 der Wirbelkammer 27 und dem Auslaßkanal 25 zugeführt. Die Orientierung der Öffnungen 28 ist derart, daß demIn operation, fuel is drawn through the bores during idle conditions 31 and 32 and the openings 33 to the collecting chamber 29 of the pilot fuel nozzle 26 supplied. From the collection chamber 29 fuel is generated through the openings 28 of the swirl chamber 27 and the outlet channel 25 fed. The orientation of the openings 28 is such that the

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Brennstoff eine Verwirbelung verliehen wird, der durch den Auslaßkanal 25 geht. Während dieser Zeit geht Luft durch den Kanal 15» und sie tritt in einem divergenten, konischen Fließmuster auβ dem Auslaß 12 aus. Aue dem Auelaßkanal 25 austretender Brennstoff geht durch das Innere des Hantelteile 16 und vermischt eich mit der Luft aus dem Auslaß 12 jenitits der Auelaßperipherie des Hantelteil· 16.A swirl is imparted to fuel which passes through the outlet passage 25. During this time air passes through duct 15 "and it emerges from the outlet in a divergent, conical flow pattern 12 off. Aue of the Auelaßkanal 25 exiting fuel passes through the inside of the dumbbell 16 and mixes with the air from the outlet 12 by the outer periphery of the dumbbell 16.

Während normaler Laufbedingungen der Gasturbine wird Brennstoff sowohl der Pilotbrennetoffzuleitung JO als auch der Hauptbrennstoffzuleitung 20 «!geleitet. Im Falle der HauptbrennstoffBuleitung geht der Brennstoff durch die Bohrung 21 und die Zweigbohrungen 23 zur Sammelkammer 24. Aus der Sammelkammer 24 geht der Brennstoff in den Hauptbrennstoffauslaßkanal 18 durch die Öffnugen I9« Die öffnungen 19 dienen dazu, dem Kraftstoff eine Verwirbelung zu verleishn, der durch den Auslaßkanal 18 geht. Die Wirbelströme des Hauptbrennstoffs aus dem Auslaßkanal 18 und des Pilotbrennstoffβ aus dta Kanal 25 gehen durch das Innere des Mantelteile 16 und Vermischen eich mit Luft, die durch den Auslaß 12 geht, und εwar stromabwärts vom Hantelteil 16. Die vorstehend beschriebene Anordnung ermöglicht eine rff«ktive Vermischung des Brennstoffs und der Luft an der Peripherie und stromabwärts von der Peripherie des Hantelteils 16.During normal running conditions of the gas turbine, fuel is directed to both the pilot fuel feed line JO and the main fuel feed line 20 '! In the case of the main fuel construction line goes the fuel through the bore 21 and the branch bores 23 to Collection chamber 24. From the collection chamber 24, the fuel goes into the Main fuel outlet channel 18 through the openings 19 «The openings 19 are used to swirl the fuel, the goes through the outlet channel 18. The eddy currents of the main fuel from the outlet channel 18 and the pilot fuel from the channel 25 pass through the interior of the shell part 16 and mix with air, which goes through outlet 12, and ε was downstream of the dumbbell portion 16. The arrangement described above enables an effective operation Mixing of fuel and air at the periphery and downstream of the periphery of the dumbbell 16.

Die vorstehend beschriebene Brennstoff-VersprÜhvorriohtung sorgt für eine effektive Verwirbelung und Vermischung des Pilotbrsnnstoffs und des Hauptbrennstoffs über einen sehr weiten Bereich von Turbinenlauf bedingungen»The fuel spraying device described above ensures effective swirling and mixing of the pilot fuel and the main fuel over a very wide range of turbine running conditions »

AnsprücheExpectations

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Claims

Expectations

(j_j) fuel dispensing device, characterized by a first tubular body (10) which is open at both ends and one end (12) of which becomes larger towards the outside, a second body (14) t which sits in the first (10), in such a way that an air duct (15) is formed therebetween, a shell part (16) which forms part of the second body (I4) and has an outwardly increasing portion which is located in the outwardly increasing end (12) of the first tubular body ( 1O) sits in such a way that between them a near outside increasing Luftauäaßkanal is formed, a main fuel nozzle (17) in the second body (I4) with a main outlet channel (18) which opens into the shell part (16), a pilot fuel nozzle (26) with a pilot outlet channel (25) opening into the shell portion (I46) and a flow path arrangement in the second body (I4) for supplying fuel separately to the main (I7) and pilot fuel nozzle (26), the arrangement being one that in the Betri The fuel emerging from the nozzles (17 »426) flows through the inside of the casing part (16) to mix with air which emerges from the near outside enlarging duct (15).

2. Device naoh Anspruoh 1, characterized in that the main outlet channel (18) umaohlieflt the pilot outlet channel (25).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the main and pilot outlet channels (17 and 25, respectively) converge towards the sub dumbbell part (16).

4· Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbrennstoffdüse (I7) ferner mehrere erste-Öffnungen aufweist, die in den Hauptauslaßkanal (18) einspeisen und so angeordnet sind, daß sie dem Krafstoff in dem Hauptauslaßakanal (18) eine Verwirbelung verleihen.4. Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the main fuel nozzle (I7) also has a plurality of first openings has, which feed into the main outlet channel (18) and are arranged so that they the fuel in the main outlet channel (18) a Give turbulence.

5. Vorrichtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 4t dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotbrennstoffdüse (26) mehrere zweite öffnungen auf-5. Device naoh one of claims 1 to 4t, characterized in that the pilot fuel nozzle (26) has several second openings

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has, which feed into the pilot outlet channel (25) and arranged bo are that they impart a swirl to the fuel in the pilot outlet duct (25).

6. The device according to claim 5 in connection with claim 4t duroh characterized in that the flow path arrangement has at least «· 1π · β main fuel supply line in the second body (H), which leads to a» first collection chamber, with which the first openings are connected , and a pilot fuel supply line in the second body (I4) , which leads to a second collecting chamber with which the "wide" are connected.

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