EP1046010B1 - Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine gasturbinenbrennkammer - Google Patents

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EP1046010B1
EP1046010B1 EP99970455A EP99970455A EP1046010B1 EP 1046010 B1 EP1046010 B1 EP 1046010B1 EP 99970455 A EP99970455 A EP 99970455A EP 99970455 A EP99970455 A EP 99970455A EP 1046010 B1 EP1046010 B1 EP 1046010B1
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EP
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fuel
tip
fuel injection
injection assembly
flow passage
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EP99970455A
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EP1046010A1 (de
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Anthony Joseph Candy
Christopher Charles Glynn
John Everett Barrett
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General Electric Co
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    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
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    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
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    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2206/00—Burners for specific applications
    • F23D2206/10—Turbines

Definitions

  • the mixing tubes are preferably arranged in a plurality of rows and columns. Because the mixing tubes are widely dispersed throughout the main combustor dome region, significant weight, thermal management and structural integrity challenges are presented. As is typical for all flight quality engine hardware, the fuel injection assembly must be as light as possible to minimize engine weight. The thermal management challenge for the fuel injection assembly stems from the extensive fuel-wetred surface area thereof immersed within the high temperature compressor discharge environment, which increases the potential for coke residues to form a partial or full blockage in the fuel passages.
  • tip body 216 is substantially frusto-conical in shape and has a cavity 226 formed in a first end 224 thereof that is configured to receive concentric tubes 192, 194 and 196. More specifically, cavity 226 includes a first step 228 which is connected to outer tube 196, a second step 230 which is spaced from the end of insulating tube 194 so that cooling supply flow passage 198 is in flow communication with cooling return flow passage 200, and a third step 232 which is connected to tip supply tube 192.

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Claims (19)

  1. Brennstoffeinspritzanordnung (174) für eine Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks, aufweisend:
    (a) wenigstens einen Brennstoffschaft (186);
    (b) mehrere konzentrisch angeordnete Rohre (192, 194, 196), die innerhalb jedes Brennstoffschaftes angeordnet sind, wobei ein Kühlungszuführungsströmungskanal (198), ein Kühlungsrückführungsströmungskanal (200) und ein Spitzen-Brennstoffströmungskanal (202) dadurch definiert sind; und
    (c) wenigstens eine Brennstoffdüsenspitzenanordnung (190) mit jedem Brennstoffschaft so verbunden ist, dass sie mit den Strömungskanälen in Strömungsverbindung steht;
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kühlungszuführungsströmungskanal (198), der Kühlungsrückführungsströmungskanal (200) und der Spitzenströmungskanal (202) einen aktiven Kühlkreislauf für jede Brennstoffschaft- und Brennstoffdüsenspitzenanordnung bilden, wobei der Kreislauf so eingerichtet ist, dass er den gesamten aktiven Brennstoff durch den Kühlungszuführungsströmungskanal (198), durch den Kühlungsrückführungsströmungskanal (200) und dann durch den Spitzenströmungskanal (202) während jedes Stadiums des Brennkammerbetriebs zirkulieren lässt.
  2. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 1, wobei jeder Brennstoffschaft (186) mehrere in Abstand angeordnete damit verbundene Brennstoffdüsenspitzenanordnungen enthält.
  3. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 2, wobei jeder Brennstoffschaft (186), ferner ein Bündel konzentrisch angeordneter Rohre aufweist, die darin positioniert sind, um einen unabhängigen Kühlungszuführungsströmungskanal, einen Kühlungsrückführungsströmungskanal, und einen Spitzenströmungskanal in Strömungsverbindung mit jeder Brennstoffdüsenspitzenanordnung (190) zu definieren.
  4. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 1, welche ferner ein Paar von Brennstoffschäften (186) aufweist, die miteinander in benachbarter in Abstand angeordneter Weise über wenigstens ein Querklammerelement (204) verbunden sind.
  5. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 4, welche ferner einen mit den Brennstoffschäften (186) verbundenen Ventilkörper aufweist, um ein Stufenschaltventil (244) aufzunehmen, welches die Menge des durch die Rohre zirkulierenden aktiven Brennstoffs steuert.
  6. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 5, welche ferner einen mit dem Ventilkörper (244) integrierten Flanschabschnitt aufweist, um die Brennstoffeinspritzanordnung mit einem Gehäuse für die Brennkammer zu verbinden.
  7. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 1, wobei der Brennstoffspitzenströmungskanal (202) ein durch die konzentrisch angeordneten Rohre hindurch verlaufender innerer Kanal ist.
  8. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 1, wobei der Kühlungszuführungsströmungskanal (198) ein durch die konzentrisch angeordneten Rohre hindurch verlaufender mittiger ringförmiger Kanal ist.
  9. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 1, wobei der Kühlungsrückführungsströmungskanal (200) ein durch die konzentrisch angeordneten Rohre hindurch verlaufender äußerer ringförmiger Kanal ist.
  10. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 3, welche ferner einen Wärmeschild (238) aufweist, der um das Bündel der konzentrisch angeordneten Rohre herum angeordnet ist.
  11. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 3, wobei der Brennstoffschaft wenigstens einen nicht-geraden Abschnitt enthält, wobei ein Abstandshalter zwischen jedem Satz der konzentrisch angeordneten Rohre in den nicht-geraden Brennstoffschaftabschnitten angeordnet ist.
  12. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 10, welches ferner ein mit Vorsprüngen versehenes Abstandshalterelement (212) aufweist, das zwischen dem konzentrisch angeordneten Rohrsatz und dem Wärmeschild angeordnet ist.
  13. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 1, wobei jede Brennstoffdüsenspitzenanordnung (190) ferner aufweist:
    (a) einen Brennstoffeinspritzdüsenspitzenkörper mit mehreren Einspritzspitzenkanälen (218) in Strömungsverbindung mit dem Spitzen-Brennstoffströmungskanal (202), wobei die Einspitzkanäle im Wesentlichen radial zu einer Achse durch den Spitzen-Brennstoffströmungskanal angeordnet sind; und
    (b) einen um den Brennstoffeinspritzdüsenspitzenkörper herum angeordneten Wärmeschild.
  14. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 13, die ferner ein in jedem Einspritzkanal positioniertes Brennstoffeinspritzrohr (222) aufweist.
  15. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 13, wobei der Spitzenkörper ferner aufweist:
    (a) ein mit dem Brennstoffschaft (186) verbundenes erstes Ende (224) um so eine Strömungsverbindung zwischen den Kühlungszuführungs- und Kühlungsrückführungsströmungskanal (198, 200) zu schaffen; und
    (b) ein zweites Ende (234) mit den darin ausgebildeten Brennstoffeinspritzkanälen (218).
  16. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 15, wobei das zweite Spitzenkörperende (234) mehrere sich davon radial nach außen erstreckende Verlängerungen (235) enthält, wobei jede Verlängerung einen Hohlraum darin enthält, um somit zu ermöglichen, dass sich die Einspritzrohre (218) dadurch hindurch erstrecken.
  17. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 13, wobei der Wärmeschild (238) im Wesentlichen eine konische Form aufweist.
  18. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 13, welche ferner eine zwischen der Brennstoffeinspritzspitzkörper (216) und dem Wärmeschild positionierten Vorsprung (240) enthält, um so einen Luftspalt (242) dazwischen zu kontrollieren.
  19. Brennstoffeinspritzanordnung (174) nach Anspruch 13, wobei der Ventilkörper eine erste Einlassverbindung (248) in Strömungsverbindung mit einem Hauptsammler (256), eine zweite Einlassverbindung (250) in Strömungsverbindung mit einem Stufensammler (258), und eine dritte Verbindung (252) in Strömungsverbindung mit einem Pilotzuführungsrohr (254) enthält.
EP99970455A 1998-10-09 1999-09-29 Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine gasturbinenbrennkammer Expired - Lifetime EP1046010B1 (de)

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US10364998P 1998-10-09 1998-10-09
US103649P 1998-10-09
US09/398,558 US6357237B1 (en) 1998-10-09 1999-09-17 Fuel injection assembly for gas turbine engine combustor
US398558 1999-09-17
PCT/US1999/022661 WO2000022347A1 (en) 1998-10-09 1999-09-29 Fuel injection assembly for gas turbine engine combustor

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EP1046010A1 EP1046010A1 (de) 2000-10-25
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