DE2433341A1

DE2433341A1 - Fluessigkeitssprueher

Info

Publication number: DE2433341A1
Application number: DE2433341A
Authority: DE
Inventors: Eric Gates; Thomas Haddow; John Frederick Stratton
Original assignee: Lucas Aerospace Ltd
Current assignee: Northrop Grumman Properties Ltd
Priority date: 1973-07-12
Filing date: 1974-07-11
Publication date: 1975-01-30
Also published as: JPS5336530B2; FR2237062B1; IT1016361B; US3931932A; GB1465060A; JPS5037912A; FR2237062A1

Description

COHAUSZ & FLORACK

4 DÜSSELDORF S CHUM ANN STR. 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirlsch.-Ing. A. GERBER

Lucas Aerospace Limited

Veil Street

GB-Birmingham 9. Juli 1974

Flüssigkeitssprüher

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitssprüher, insbesondere für Gasturbinen.

Erfindungsgemäß ist ein Flüssigkeitssprüher vorgesehen, der gekennzeichnet ist durch einen ersten Kanal, durch den im Betrieb ein gasförmiges Medium fließt, und durch einen zweiten Kanal, durch den im Betrieb Flüssigkeit fließt, wobei der zweite Kanal in einen Teil des ersten Kanals öffnet, d
richtung des Kanals ändert.

des ersten Kanals öffnet, dessen Querschnittsform sich in Längs-

Der erste Kanal kann eine Querschnittsfläche haben, die von einer Zwischenregion zu einer Auslaßebene geößer wird.

Die Querschnittsfläche des ersten Kanals kann von einer Einlaßebene zur Zwischenregion kleiner werden.

Der zweite Kanal kann in die Zwischenregion des ersten Kansls öffnen.

Vorzugsweise ändert sich die Querschnittsform von einer Dimension, die kleiner als die andere Dimension ist, zur anderen Dimension, die größer als die andere Dimension ist.

Der zweite Kanal kann in den ersten Kanal an einer Stelle öffnen, an der die eine Dimension im wesentlichen genauso grßß ist wie die andere Dimension.

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Vorzugsweise wird der Teil des ersten Kanals so ausgebildet, daß er sich stetig und glatt in der Querschnittsform ändert.

Torteilhafterweise hat der Kanal einen sich ändernden rechteckigen Querschnitt.

Der Flüssigkeitssprüher kann mehr als einen ersten Kanal und mehr als einen zugehörigen zweiten Kanal aufweisen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Schnitt durch eine Ausführung eines Flüssigkeitssprühers nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schnitt an der Linie P-P der Pig. 1, Pig. 3 ein Schnitt an der Linie Q-Q der Fig. 1, Fig. 4 ein Schnitt an der Linie X-X der Fig. 1, Fig. 5 ein Schnitt an der Linie Y-Y der Fig. 1,

Fig. 6 eine Ansicht in Richtung des Pfeils Δ auf den in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeitssprüher,

Fig. 7 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Flüssigkeitsprühers in Blickrichtung des Pfeils B,

Fig. 8 ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführung des Flüssigkeit s sprüher s nach der Erfindung,

Fig. 9 ein Schnitt an der Linie B-B der Fig. 8, *Fig. 10 ein Schnitt an der Linie C-C der Fig. 8, Fig. 11 ein Schnitt an der Linie D-D der Fig. 8,

Fig. 12 eine Sndansicht in Richtung des Pfeils E des in Fig. 8 gezeigten Sprühers,

Fig. 13 eine vergrößerte Schnittdarstellung im eingekreisten Bereich in Fig. 8,

Fig. 14 ein Schnitt durch eine Alternativanordnung der in Fig. 13 gezeigten Anordnung,

Fig. 15 ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführung eines Flüssigkeitssprühers nach der Erfindung,

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Fig. 16 ein Schnitt an der Linie B-B der Pig. 15, Pig. 17 ein Schnitt an der Linie C-C der Fig. 15 und Pig. 18 eune Ansicht in Richtung des Pfiels A des in Pig. 15 gezeigten Plüssigkeitssprühers.

Der in Pig. 1 bis 7 gezeigte Plüssigkeitssprüher ist ein Doppelsprüher, der zum Einbau in der Brennkammerwand einer Gasturbine vorgesehen ist, um zwei Ströme eines Brennstoff/Luftgemisches in die Brennkammer zu leiten, und zwar einen Strom in eine erste Brennzone bzw. Pilotzone und den anderen Strom in eine zweite Brennzone bzw. Hauptbrennzone. Der Plüssigkeitssprüher weist einen zusammengesetzten Körper 20 mit zwei ersten Kanälen 21 und 22 auf, die- sich durch ihn erstrecken. Die ersten Kanäle 21 und 22 haben jeweils Lufteinlaßöffnungen 23 und 24 und jeweilige Auslaßöffnungen 25 und 26. Beide ersten Kanäle 21 und 22 haben sich ändernde rechteckige Querschnittsformen. Wie aus Pig. 4 und 5 ersichtlich, ändert sich die Querschnittsform des ersten Kanals 21 über einen Teil desselben an der Öffnung 25 von einer Dimension, die kleiner als die andere Dimension ist, bis zu einer Dimension, die größer als die andere Dimension ist. Diese Änderung in der Querschnittsform geht steigt und glatt über diesen Teil des Kanals 21 hinweg vonstatten. Entsprechend ändert sich die Querschnittsform des Kanals 22 in einem Teil desselben an der Öffnung 26 von einer Dimension, die kleiner als die andere Dimension ist, bis zu einer Dimension, die größer als die andere Dimension ist, wobei die Änderung in der Querschnittsform stetig und glatt vonstattengeht. Die Querschnittsflächen der Kanäle 21 und 22 ändert sich von den betreffenden Einlaßöffnungen 23 24 zu betreffenden Halsregionen, und sie vergrößert sich wieder von den betreffenden Halsregionen zu den betreffenden Auslaßöffnungen 25 und 26.

In den ersten Kanal 21 öffnen eine Folge von drei zweiten Kanälen 27, die von einer gemeinsamen Bohrung 28 kommen. Der zweite Kanal 27 öffnet jeweils in den Halsbereich, an dem der Kanal 21 einen quadaratisehen Querschnitt hat, d.h. die eine Abmessung gleich der anderen Ambessung der Querschnittsform istj entsprechend öffnen eine Folge von drei zwei-

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ten Kanälen 29 in die Halsregicm, an der der Kanal 22 eine quadratische Querschnittsform hat. Die zweiten Kanäle 29 stehen mit einer gemeinsamen Bohrung 30 in Verbindung.

In Fig. 2 bis 7 sind die Abmessungen g bis r wie folgt (in ZbLl):

g - 0250? h = 0,466, j = 0,250; k = 0,740} 1.» 0,335; m = 0,625; η = 0,335; ο = 0,989; P = 0,460; Q = 0,690 und r - 0,250

Im Betrieb strömt Luft durch den Kanal 21 von der Öffnung 23 zur Öffnung 25, und dabei ändert sich das Fließschema der Luft im Kanal 21 als Folge der sich ändernden Querschnittsform des Kanals 21. Gleichzeitig geht Pilotbrennstoff in die Bohrung 28 und durch die zweiten Kanäle 27, und er gelangt in den Luftstrom, der durch den Kanal 21 geht. Es erfolgt ein effektives Mischen des Brennstoffs mit der Luft als Folge der sich ändernden Querschnittsform,und das Bremmstoff/ Lufr-gemisch verläßt den Kanal 21 durch die Auslaßöffnung 25 und wird in die erste Brennzone entlassen, wie das vorstehend genannt »orden ist. In gleicher Weise geht Luft durch den Kanal 22 von der Öffnung 24 zur Auslaßöffnung 26, und eine relativ große Brennstoffmenge geht in die Bohrung 30, um in den Luftstrom im Kanal 22 durch die Kanäle 29 gespritzt zu werden. Als Folge der sich ändernden Querschnittefläche des Knanals 22 im Bereich 4er Kanäle 29 ändert sich das Sckeema der durch den Kanal 22 gehenden Luft erheblich, und der in den Kanal 22 eintretende Brennstoff wird ebenfalls effektiv mit der Luft gemischt, so daß ein Brennstoff/Luft-Gemisch aus der Auslaßöffnung 26 in die zweite Brennzone der Gasturbine gespritzt wird.

Der in Fig. 8 bis I3 gezeigte Flüssigkeitssprüher ist zum Einspritzen eines Brennstoff/luftgemisches in die Brennkammer einer Gasturbine vorgesehen. Der Flüssigkeitssprüher besteht aus einem Verbundkörper 40, der aus einem gebohrten und spangebend bearbeiteten Block 4I und einer Hülse 42 besteht, die den Block 4I umschließt.

In den Körper 40 in ein Luftkanal 43 eingeformt, der eine Einlaßöff-

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nung 44 und eine Auslaßöffnung 45 hat. Ein Teil des Luftkanaals 43 in der Region der Auslaßöffnung 45 hat eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform, die sich stetig und glatt von einer Dimension, die kleiner als die andere Dimension ist (Fig. 11) zu einer Dimension ände±t, die görßer als die andere Dimension (Fig. 12) an der Auslaßöffnung 45 ist. In einem Zwischenbereich des Luftkanals 43» der eine im wesentlichen quadratische Querschnittsform hat, öffnen sich zwei gegenüberliegende Brennstoffkanäle 46 in den Kanal 43· Die Kanäle 46 sind mit einem ringförmigen Raum 47 verbunden, der mit Brennstoff durch eine Bohrung 48 (Fig. 9) versorgt wird. In einer Ausnehmung 49 im Block 41 befindet sich eine Mit Innengewinde versehene Buchse 50, um ein Einschrauben einer Brennstoffzuleitung mit einer Gewindekupplung (nicht dargestellt) in die Buchse 50 zum Zuleiten von Brennstoff zur Ausnehmung 49 und zur Bohrung 48 zu ermöglichen. Der Block 4I ist mit einem einstückigen, gelochten Flansch 5I versehen, um ein Anordnen des Flüssigkeitssprühers in der Gasturbine zu ermöglichen. Die Querschnittsfläche des Luftkanals vergrößert sich von dem Zwischenbereich, zur Auslaßöffnung 45·

Im Betrieb geht Luft durch den Kanal 43 von der Einlaßöffnung 44 zur ■A-uslaßöffnung 45 desselben. Mit dem Durchströmen der Luft durch den Teil des Kanals 431 der sich in der Querschnittsform ändert, ändert sich die Querschnittsform der Luft ebenfalls. Brennstoff wird in den Luftkanal 43 mit dem punkt eingeleitet, an dem die Querschnittsform des Kanals 43 ini wesentlichen quadratisch ist, wobei der Brennstoff udrch Kanäle 46, durch einen ringförmigen Raum 47 und durch die ohrung 48 und die

Ausnehmung 49 geht. Die Änderung in der Form der Querschnittsfläche der durch den Kanal 43 gehenden Luft ermöglicht ein effektives Mischen des Brennstoffs, der in den Kanal 43 eingespritzt wird, so daß ein inniges Mischen des Brennsttffs und der Luft aus der Auslaßöffnung 45 ausgespritzt wird.

Ίη der in Fig; Η gezeigten Alternatifvausführung sind die beiden Kanäle 46 durch einen einzigen Kanal 52 ersetzt, der als ein Schlitz in einer hypodermien Röhre 53 gebildet ist, welche sich diametral über

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den Block 41 erstreckt und an den Enden in den ringförmigen Raum 47 öffnet. Der Kanal 52 öffnet in den Kanal 45 an einer Stelle, an der der Kanal 43 eine im wesentlichen quadratische Querschnittsform hat.

Der in Fig. 15 gezeigte Flüssigkeitsprüher ist ä>enfalls für eine Gasturbine vorgesehen. Der Sprüher besteht aus einem zusammengesetzten Körper 60, der durch eine äußere Hülse 61 mit einem einstückig angeformten Flansch 62 und einen Ansatz 63 gebildet ist, der sich gegen den Flansch 62 legt. Hin Luftkanal 65 ist im Körper 60 zwischen dear Hülse 61 und dem Ansatz 63 gebildet.

Der Luftkanal 65 hat eine Einlaßöffnung 66 und eine Auslaßöffnung 67· Ein Teil des Luftkanals 65 an der Auslaßöffnung 67 hat eine rechteckige Querschnittsform, die sich in Längsrichtung des Kanals glatt ändert. Der Ansatz 63 ist mit einem hohlen röhrenförmigen Vorsprang

68 versehen, der in dem Teil des Luftkanals 65 endet, der erwähnt worden ist. Ein Kanal 69 in der Form eines erweiterten Schlitzes ist am Ende des röhrenförmigen Vorsprung 68 vorgesehen, das vom Ansatz 63 entfernt liegt, wobei der Kanal 69 mit dem Inneren des röhrenförmigen Vorsprungs 68 in Verbindung steht. Das innere des röhrenförmigen Vorsprungs 68 wiederum steht mit einer Bohrung 70 in Verbindung, die in den Ansatz 63 geformt ist, und sie nimmt eine Mit Innengewinde versehene Buchse ^^ auf, in die ein Ende einer Brennstoffzuleitung (nicht dargestellt) eingeschraubt ist.

Wie im Falle des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels ändert sich der Teil des Kanals 65, der einen rechteckigen Querschnitt hat, von einer Abmessung, die kleiner als die andere (Fig. 16) ist, in eine Abmessung, die größer als die andere ist (Fig. 18). Der Kanal

69 öffnet in einen Zwischenbereich des Kanals 65, an dem der Kaanal 65 eine quadratische Querschnittsform hat. Die Querschnittsfläche des Kanals 69 vergrößert sich vom Zwischenbereich zur Auslaßöffnung 67.

Im Betrieb wird der Brennstoffsprüher in die gewünschte Lage in der

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Gasturbine gebracht, wobei mit den Planschen 62 und 64 gearbeitet wird. Luft geht durch den Kanal 65 von der Lufteinlaßöffnung 66 zur Auslaßöffnung 67, und Brennstoff wird in den Kanal 65 durch den Kanal 69 vom Inneren des röhrenförmigen Vorsprungs 68 und der Bohrung 70 eingesprüht. Der Brennstoff wird mit dear Luft in dem Kanal 65 innig vermischt, und zwar als Folge der sich anderen Querschnittsform des Kanals 65 und damit des Luftstromschemas. Das entstehende Brennstoff/Luft-Gemisch tritt aus dem Plüssigkeitssprüher durch die Auslaßöffnung 67 aus.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

11 Flüssigkeitssprüher, gekennzeichnet durch einen ersten Kanal, durch den im Betriet gasförmiges Medium fließt, und einen zweiten Kanal, durch den im Betrieb FUsüssigkeit fließt, wobei der zweite Kanal in einen Teil des ersten Kanals öffnet, dessen Querschnittsform sich in Längsrichtung des Kanals ändert.
2. Flüssigkeitssprüher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Kanal eine Querschnittsfläche hat,

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die sich von einer Zwischenregion zu einer Auslaßebene vergrößert.
3· Flüssigkeitssprüher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflache des ersten Kanals sich von einer Einlaßebene zu dem Zwischenbereich verkleinert.
4· Flüssigkeitssrpüher nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Kansl sich in die Zwischenregion des ersten Kaneals öffnet.
5. Flüssigkeitssprüher nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Querschnittsform von

einer Abmessung, die kleiner als die andere Abmessung, zu einer Abmessung ändert, die größer als die andere Abmessung ist.
6. Flüssigkeitssprüher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Kanal sich in den ersten Kanal an einer Stelle öffnet, an der die eine Abmessung im wesentlichen genauso groß ist wie die andere Abmessung.
7· Flüssigkeitssprüher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der genannte Teil des esrsten Kanals sich stetig und glatt in der Qjierschnittsform ändert.
8. Flüssigkeitssprüher nach einem der Ansprüche 1 bis 7t dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal einensich ändernden rechteckigen Querschnitt hat.
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9· Flüssigkeitssprüher nach einem der Ansprüche 1 Ms 8, dadurch gekennzeichnet , daß mehr als ein/Kanal und mehr /erster als ein zweiter Kanal vorgesehen sind, die ihm zugeordnet sind.
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