EP2235441A2 - Brennstoffdüse mit drallkanal und verfahren zur herstellung einer brennstoffdüse - Google Patents

Brennstoffdüse mit drallkanal und verfahren zur herstellung einer brennstoffdüse

Info

Publication number
EP2235441A2
EP2235441A2 EP08871983A EP08871983A EP2235441A2 EP 2235441 A2 EP2235441 A2 EP 2235441A2 EP 08871983 A EP08871983 A EP 08871983A EP 08871983 A EP08871983 A EP 08871983A EP 2235441 A2 EP2235441 A2 EP 2235441A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
pin
fuel nozzle
swirl
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08871983A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Krieger
Elmar Pfeiffer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP08871983A priority Critical patent/EP2235441A2/de
Publication of EP2235441A2 publication Critical patent/EP2235441A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/106—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
    • F23D11/107—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49428—Gas and water specific plumbing component making
    • Y10T29/49432—Nozzle making
    • Y10T29/49433—Sprayer

Definitions

  • the present invention relates to a fuel nozzle having a swirl passage and a method of manufacturing a fuel nozzle.
  • the invention further relates to a burner and a gas turbine.
  • a first object of the present invention to provide an alternative, advantageous method for producing a fuel nozzle.
  • a second object of the present invention is to provide an alternative, advantageous fuel nozzle.
  • a third object of the present invention is the disclosure of an advantageous burner. It is a fourth object of the invention to provide an advantageous gas turbine.
  • the first object is achieved by a method for producing a fuel nozzle according to claim 1.
  • the second There is achieved by a fuel nozzle according to claim 6.
  • the third object is achieved by a burner according to claim 12.
  • the fourth object is achieved by a gas turbine according to claim 15.
  • At least one swirl duct is introduced into an outer jacket surface of a pin and / or into an inner surface of a sleeve. Subsequently, the
  • any swirling contours can be produced inexpensively and flexibly.
  • the swirl channel may be milled, rotated, thrust, eroded, sintered, or profile extruded into the outer surface of the pin and / or into the inner surface of the sleeve.
  • the pin and / or sleeve may also be cast, with the swirl channel defined by the mold.
  • the pin can be soldered or hammered into the sleeve.
  • the swirling contour or the swirl channel can be shaped and configured as desired.
  • the swirl duct can be introduced spirally into the outer jacket surface of the pin and / or into the inner surface of the sleeve. It is also advantageous if at least two swirl channels, in particular three swirl channels, are introduced.
  • a swirl channel can also be introduced into the outer jacket surface of the pin, and another swirl channel can be introduced into the inner surface of the sleeve.
  • These two swirl channels can in particular be arranged offset from each other.
  • Both the outer circumferential surface of the pin and the inner surface of the sleeve can be basically formed arbitrarily. They may, for example, be cylindrical, eccentric or conical.
  • the fuel nozzle according to the invention comprises a pin with an outer jacket surface and a sleeve with an inner surface.
  • the pin is disposed within the sleeve.
  • the outer jacket surface of the pin and / or the inner surface of the sleeve comprises at least one swirl channel.
  • the fuel nozzle according to the invention allows, with a structurally simple design, the fuel within the nozzle in a
  • the swirl channel can be designed, for example, spiral.
  • the outer mantle surface of the pin and / or the inner surface of the sleeve may / may in particular be cylindrical, conical or eccentric. This allows a high flexibility in the choice of the twisting geometry.
  • the fuel nozzle may further comprise at least two swirl channels, for example three swirl channels.
  • the pin may comprise a cover surface
  • the sleeve comprise an outlet opening and the pin may be arranged in the sleeve such that the cover surface is set back relative to the outlet opening towards the interior of the sleeve.
  • a swirl chamber is formed within the sleeve between the top surface and the outlet opening. Within the swirl chamber, the fuel can mix well with the air due to the swirling motion of the fuel.
  • the cover surface recessed with respect to the outlet opening it is also possible to form a swirl chamber, that the top surface and the outlet opening lie in a plane and are thus aligned, in which case the fuel nozzle is set back in relation to the outer jacket surface of the attachment.
  • the fuel nozzle with lying in a plane deck surface and outlet opening is sunk so deep in the essay that the outlet opening is located closer to the center axis of the burner than the otherwise existing there lateral surface of the essay.
  • the swirl chamber is radially bounded by the attachment with respect to the center axis of the fuel nozzle.
  • Swirl chamber is then outside, d. H. downstream of the sleeve.
  • both the top surface of the pin relative to the exit surface of the sleeve and the exit surface of the sleeve is set back relative to the lateral surface of the attachment. This results in a stepped swirl chamber.
  • the surface of the outlet opening is smaller than the top surface of the pin.
  • this leads to a swirl chamber in the interior of the sleeve, the flow cross-sectional area of which decreases in the direction of flow - ie from the top surface to the outlet opening - along the center axis of the fuel nozzle.
  • the manner of tapering or reducing the cross-sectional area of the swirl chamber can be curved linear, convex-concave or otherwise arbitrary. Preferably, however, the taper is symmetrical to the central axis of the fuel nozzle.
  • the fuel nozzle according to the invention can in principle be used for any fuels. It can be configured in particular as an oil nozzle.
  • the burner according to the invention comprises a fuel nozzle according to the invention with the features described above.
  • the burner according to the invention has the same advantages as the fuel nozzle according to the invention.
  • the burner according to the invention can also comprise an attachment, wherein the fuel nozzle is arranged in the attachment.
  • the essay can for example be designed pointed.
  • the attachment may comprise a central axis.
  • the fuel nozzle may also include a central axis and be arranged in the attachment so that the center axis of the fuel nozzle has an angle between 45 ° and 90 ° to the central axis of the attachment.
  • the gas turbine according to the invention comprises a burner according to the invention and has the same advantages as the burner according to the invention described above.
  • a gas turbine typically includes a compressor, one or more burners, a combustor, and a turbine. During operation of the gas turbine air is compressed by the compressor. The compressed air provided at the turbine end of the compressor is fed to the burners where it is mixed with a fuel. The mixture is then burned to form a working medium in the combustion chamber. From there, the working medium flows to the turbine and drives it.
  • the fuel nozzle according to the invention can be produced quickly and inexpensively, for example by means of the method according to the invention. It is characterized by a high degree of flexibility in the choice of the twisting geometry and can be used flexibly.
  • Fig. 1 shows schematically a gas turbine in a longitudinal partial section.
  • Fig. 2 shows schematically a section through a burner according to the invention.
  • Fig. 3 shows schematically a section through the attachment of a burner according to the invention.
  • Fig. 4 shows schematically a section through a sleeve in a perspective view.
  • Fig. 5 shows schematically a pin in a perspective view.
  • Fig. 6 shows schematically a section through a fuel nozzle according to the invention in a perspective view.
  • Fig. 7 shows schematically an alternative embodiment of a pin in a perspective view.
  • Fig. 8 shows schematically a section through an alternatively configured sleeve in a perspective view.
  • Fig. 9 shows schematically a pin in perspective view.
  • FIG. 10 schematically shows a section through an alternatively configured fuel nozzle in a perspective view.
  • Fig. 11 shows schematically a section through a further fuel nozzle according to the invention.
  • Fig. 12 shows schematically a section through a further fuel nozzle according to the invention.
  • FIG. 1 shows by way of example a gas turbine 100 in a longitudinal partial section.
  • the gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a rotation axis 102 rotor 103 with a shaft, which is also referred to as a turbine runner.
  • an intake housing 104 a compressor 105, for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber 106, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • a compressor 105 for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber 106, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
  • the annular combustion chamber 110 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example.
  • annular annular hot gas channel 111 for example.
  • turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
  • Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blade rings. In the flow direction of a working medium
  • a row 125 formed of rotor blades 120 follows.
  • the guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example. Coupled to the rotor 103 is a generator or work machine (not shown).
  • air 105 is sucked in and compressed by the compressor 105 through the intake housing 104.
  • the compressed air provided at the turbine-side end of the compressor 105 is supplied to the burners 107 where it is mixed with a fuel.
  • the mixture is then burned to form the working medium 113 in the combustion chamber 110. From there, the working medium flows
  • the working medium 113 expands in a pulse-transmitting manner, so that the blades 120 drive the rotor 103 and this drives the machine coupled to it.
  • FIG. 2 schematically shows a section through a burner 107 according to the invention in a partially perspective view.
  • the burner 107 can be used on the one hand in conjunction with the annular combustion chamber 106.
  • the burner 107 is used in conjunction with a so-called tube combustion chamber.
  • the gas turbine 100 instead of the annular combustion chamber 106, the gas turbine 100 has a plurality of annularly arranged tube combustion chambers whose downstream openings open into the annular hot gas channel 111 on the turbine inlet side.
  • the burner 107 comprises a cylindrical housing 12.
  • a lance with a fuel channel 16 is arranged along the central axis 27 of the burner 107.
  • the latter On the side of the lance leading to the combustion chamber 110, the latter comprises a pointed attachment 13, which is arranged concentrically to the central axis 27.
  • fuel nozzles 1 which communicate with the fuel channel 16.
  • swirl blades 17 are arranged around the lance.
  • the swirl blades 17 are arranged along the circumference of the lance in the housing 12.
  • a compressor air flow 15 is passed into the combustion chamber 110 leading to the part of the burner 107.
  • the air is displaced by the swirl blades 17 in a swirling motion.
  • Fuel for example oil, is injected through the fuel nozzles 1 into the resulting air stream.
  • the resulting fuel-air mixture is then passed on to the combustion chamber 110.
  • FIG. 3 schematically shows a section through the attachment 13 in a perspective view.
  • the central axis of the attachment 13 is indicated by the reference numeral 18.
  • the attachment 13 is conical to the combustion chamber 110, tapered designed. It comprises a plurality, in the present embodiment four, fuel nozzles 1.
  • the fuel nozzles 1 are arranged on the outer circumference of the attachment 13 in corresponding recesses.
  • the center axes of the fuel nozzles 1 are indicated by the reference numeral 19.
  • the center axes 19 of the fuel nozzles 1 have an angle 20 between 45 ° and 90 ° with respect to the central axis 18 of the attachment 13.
  • the fuel enters the attachment 13 along the direction of flow indicated by the reference numeral 26 through the fuel channel 16.
  • the fuel is then injected through the fuel nozzles 1 in the direction 25 in the coming of the swirl blades 17 air flow.
  • the fuel nozzle 1 comprises a sleeve 2 and a pin 3 arranged in the sleeve 2.
  • FIG. 4 schematically shows a section through the sleeve 2 in a perspective view.
  • the sleeve 2 has the shape of a hollow cylinder in the present embodiment.
  • the inner upper surface of the sleeve 2 is indicated by the reference numeral 6.
  • FIG. 5 shows a pin 3 in a perspective view.
  • the pin 3 has the shape of a cylinder in the present embodiment.
  • the outer shell surface of the cylinder is identified by the reference numeral 5.
  • the top surface of the pin 3 is identified by the reference numeral 7.
  • a swirl duct 4 extends in the form of a depression. The swirl duct 4 spirals around the central axis 28 of the pin 3 on the outer jacket surface 5.
  • FIG. 6 schematically shows a section through a fuel nozzle 1 according to the invention in a perspective view.
  • the fuel nozzle 1 according to the invention comprises the sleeve 2 shown in Figure 4 and the pin 3 shown in Figure 5.
  • the pin 3 is arranged in the sleeve 2, that the inner surface 6 of the sleeve 2 with the outer lateral surface 5 of the pin. 3 is conclusively connected.
  • the connection can basically be positive or non-positive.
  • the pin 3 can be soldered or hammered, for example, in the sleeve 2.
  • Spiral channel 4 covered by the inner surface 6 of the sleeve 2 radially relative to the central axis 28 of the pin or limited.
  • the sleeve 2 has an outlet opening 8 in the flow direction 25 of the fuel nozzle 1 leaving fuel.
  • the pin 3 is arranged in the sleeve 2, that the top surface 7 of the pin 3 is set back against the outlet opening 8 of the sleeve 2.
  • a swirl chamber 9 is formed.
  • a mixing of the fuel, in the present embodiment of the oil, takes place with air.
  • the recalculation also allows film instead of jet atomization. It is also possible that the top surface 7 is aligned with the outlet opening 8.
  • FIG. 7 schematically shows a pin 29 in a perspective view.
  • the pin 7 comprises three spiral channels 4 arranged spirally around the central axis 28 of the pin 29 along the outer jacket surface 5.
  • the swirl channels 4 are arranged offset from one another in the circumferential direction.
  • the respectively adjacent swirl channels 4 can be arranged offset to one another, for example, along the circumference of the pin 29 at an angle of 120 °.
  • the pin 3, 29 may also comprise any other number of swirl channels 4.
  • FIG. 8 schematically shows a section through a sleeve 22 in a perspective view.
  • the sleeve 22 is characterized in that a swirl channel 24 is arranged along its inner surface 6.
  • the swirl channel 24 spirals with respect to the central axis of the sleeve 21 along its inner surface 6.
  • FIG. 9 schematically shows a pin 23 in a perspective view.
  • the pin 23 used in the present embodiment has the shape of a cylinder and, in contrast to the pin 3 shown in Figure 5 no swirl channel.
  • the pin 23 comprises an outer jacket surface 5 and a top surface 7.
  • FIG. 10 schematically shows a section through a fuel nozzle 21 according to the invention in a perspective view.
  • the fuel nozzle 21 comprises the sleeve 22 shown in FIG. 8 and the pin 23 shown in FIG. 9.
  • the pin 23 is arranged in the sleeve 22 such that the outer jacket surface 5 of the pin 23 engages with the inner surface 6 of the sleeve 22 is in a consistent relationship.
  • the connection can basically be positive or non-positive. Due to the arrangement of the pin 23 in the sleeve 22 of the swirl passage 24 is radially covered or limited to the central axis 19 out.
  • the sleeve 22 used may also comprise a plurality of mutually offset swirl channels 24.
  • the adjacent swirl channels 4 may, for example, be arranged offset from each other along the circumference of the pin 23 by an angle of 120 °.
  • the pin 23 is further arranged in the sleeve 22, that the top surface 7 of the pin 23 is set back against the outlet opening 8 of the sleeve 22. This results in a swirl chamber 9, in which fuel is mixed with air, between the top surface 7 of the pin 23 and the outlet opening 8.
  • FIG. 11 shows a fuel nozzle 31 according to the invention, which is a combination of the sleeve 22 of the second embodiment with the pin 3, 29 of the first embodiment.
  • the fuel nozzle 31 includes a sleeve 32 having a swirl passage along its inner surface 6.
  • the swirl channel 24 has the same eigen- Shafts such as the swirl channel 24 described in connection with FIGS. 8 and 10.
  • a pin 33 is arranged in the sleeve 32.
  • the pin 33 has the same characteristics as the pin 3 described in connection with FIG. 5 or like the pin 29 described in connection with FIG. 7.
  • the pin 33 comprises a swirl channel 4.
  • the pin 33 is arranged in the sleeve 32 so that the swirl duct 4 is covered by the inner surface 6 of the sleeve 32 and that the swirl duct 24 is covered by the outer jacket surface 5 of the pin 33. This creates two swirl channels in the fuel nozzle 31.
  • a swirl chamber Inside the sleeve 32 is located between the top surface 7 of the pin 33 and the outlet opening 8 of the sleeve 32, a swirl chamber. 9
  • FIG. 12 schematically shows a section through a fuel nozzle 41 according to the invention.
  • the fuel nozzle 41 comprises a sleeve 42 and a pin 43.
  • the pin 43 is arranged inside the sleeve 42.
  • the outer jacket surface 45 of the pin 43 and the inner surface 46 of the sleeve 42 have the shape of the lateral surface of a truncated cone. This means that the radius of the pin 43 increases conically with respect to the central axis 28 in the direction of flow of the fuel.
  • the inner diameter of the sleeve 42 increases conically in the direction of flow 25 of the fuel.
  • the pin 43 has at least one spiral channel 4 extending spirally along its outer jacket surface 45.
  • the top surface 7 of the pin 43 is arranged in the interior of the sleeve 42 with respect to the outlet opening 8 set back.
  • a swirl chamber 9 is exerted in the sleeve 42. forms, in which the fuel is mixed with air.
  • only the sleeve 42 or both the sleeve 42 and the pin 43 can also comprise at least one swirl channel.
  • the outlet of the fuel can be controlled by changing, for example, the diameter, the eccentricity, the conical shape or by a multi-stage ejection through a plurality of swirl channels.
  • the fuel may in particular be oil.
  • the pin can be soldered or hammered into the sleeve, for example.
  • the respective swirl channels can be produced by means of various production methods. They can be introduced into the respective surface of the pin and / or the nozzle, for example, by milling, turning, pushing, eroding, sintering or extruded press profile. Furthermore, the respective surface of the pin and / or the nozzle can be produced by casting.
  • top surface 7 is located with the outlet opening 8 in a plane.
  • To form a swirl chamber is then only necessary that the fuel nozzle 1, 21, 31, 41 is set back relative to the lateral surface of the attachment 13.
  • the area of the outlet opening 8 is smaller than the top surface 7 of the pin 3, 23, 33.
  • the pin becomes 3, 23, 33 inserted from the upstream side of the sleeve 2, 22, 32.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse (1) zur Verfügung gestellt, worin mindestens ein Drallkanal (4) in eine äußere Manteloberfläche (5) eines Stiftes (3) und/oder in eine innere Oberfläche (6) einer Hülse (2) eingebracht wird und der Stift (3) in der Hülse (2) so befestigt wird, dass die äußere Manteloberfläche (5) des Stiftes (3) mit der innere Oberfläche (6) der Hülse (2) verbunden ist. Weiterhin wird eine Brennstoff düse (1) beschrieben, die einen Stift (3) mit einer äußere Manteloberfläche (5) und eine Hülse (2) mit einer inneren Oberfläche (6) umfasst, wobei der Stift (3) in der Hülse (2) angeordnet ist. Die äußere Manteloberfläche (5) des Stiftes (3) und/oder die innere Oberfläche (6) der Hülse (2) umfasst mindestens einen Drallkanal (4). Darüber hinaus wird ein Brenner (107) offenbart, der eine erfindungsgemäße Brennstoff düse (1) umfasst. Zudem wird eine Gasturbine (100) beschrieben, die einen erfindungsgemäßen Brenner (107) umfasst.

Description

Beschreibung
Brennstoffdüse mit Drallkanal und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffdüse mit einem Drallkanal und ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse . Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf einen Brenner und eine Gasturbine.
Bei Verbrennungsmaschinen, insbesondere solchen, die mit zwei verschiedenen Brennstoffen betrieben werden, erfolgt beispielsweise eine Eindüsung des Brennstoffes Öl über Draller- zeuger, in denen das Öl mit Luft vermischt wird. Zur besseren Vermischung von Öl und Luft wird das Öl innerhalb der zur Eindüsung verwendeten Düsen in eine Drallbewegung versetzt. Diese Drallerzeugung innerhalb der Öldüse wird bisher dadurch erreicht, dass diese Düsen aus mehreren Plättchen, welche an geringfügig voneinander abweichenden Koordinaten Bohrungen aufweisen, bestehen. Durch das Zusammenlöten der einzelnen Plättchen entsteht eine Spirale, welche zur Drallgebung des Brennstoffes genutzt wird. Allerdings weisen solche Düsen einen konstruktiv aufwendigen Aufbau auf, da die Bohrungen exakt platziert werden müssen.
Es ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives, vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse zur Verfügung zu stellen. Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative, vorteilhafte Brennstoffdüse zur Verfügung zu stellen. Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Offenbarung eines vorteilhaften Brenners. Es ist eine vierte Aufgabe der Erfindung, eine vorteilhafte Gasturbine zur Verfügung zu stellen.
Die erste Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse nach Anspruch 1 gelöst. Die zweite Auf- gäbe wird durch eine Brennstoffdüse nach Anspruch 6 gelöst. Die dritte Aufgabe wird durch einen Brenner nach Anspruch 12 gelöst. Die vierte Aufgabe wird durch eine Gasturbine nach Anspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beinhalten weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Brennstoffdüse wird mindestens ein Drallkanal in eine äußere Manteloberfläche eines Stiftes und/oder in eine innere Oberfläche einer Hülse eingebracht. Anschließend wird der
Stift in der Hülse so befestigt, dass die äußere Manteloberfläche des Stiftes mit der inneren Oberfläche der Hülse verbunden ist, ohne den Kanal dabei endgültig zu verschließen. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich beliebige drallgebende Konturen kostengünstig und flexibel erzeugen .
Der Drallkanal kann beispielsweise in die äußere Manteloberfläche des Stiftes und/oder in die innere Oberfläche der Hülse gefräst, gedreht, gestoßen, erodiert, gesintert oder Profil-stranggepresst werden. Der Stift und/oder die Hülse können/kann auch gegossen werden, wobei der Drallkanal durch die Gießform definiert ist. Weiterhin kann der Stift in die Hülse eingelötet oder eingeschlagen werden.
Grundsätzlich kann die drallgebende Kontur beziehungsweise der Drallkanal beliebig ausgeformt und ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise kann der Drallkanal spiralförmig in die äußere Manteloberfläche des Stiftes und/oder in die innere Oberfläche der Hülse eingebracht werden. Es ist zudem vorteilhaft, wenn wenigstens zwei Drallkanäle, insbesondere drei Drallkanäle, eingebracht werden. Zum Beispiel kann auch ein Drallkanal in die äußere Manteloberfläche des Stiftes eingebracht werden und ein weiterer Drallkanal in die innere Ober- fläche der Hülse eingebracht werden. Diese beiden Drallkanäle können insbesondere zueinander versetzt angeordnet sein. Sowohl die äußere Manteloberfläche des Stiftes als auch die innere Oberfläche der Hülse können grundsätzlich beliebig ausgeformt sein. Sie können beispielsweise zylindrisch, exzentrisch oder kegelförmig ausgeformt sein. Durch die Ver- änderung dieser Parameter sowie durch die Zahl der Drallkanäle lässt sich der Austritt des Brennstoffes aus der Düse geeignet einstellen.
Die erfindungsgemäße Brennstoffdüse umfasst einen Stift mit einer äußeren Manteloberfläche und eine Hülse mit einer inneren Oberfläche. Der Stift ist innerhalb der Hülse angeordnet. Die äußere Manteloberfläche des Stiftes und/oder die innere Oberfläche der Hülse umfasst mindestens einen Drallkanal. Die erfindungsgemäße Brennstoffdüse erlaubt es, bei konstruktiv einfachem Aufbau den Brennstoff innerhalb der Düse in eine
Drallbewegung zu versetzen. Dadurch wird eine bessere Vermischung des Brennstoffes mit der Luft ermöglicht.
Der Drallkanal kann beispielsweise spiralförmig ausgestaltet sein. Die äußere Manteloberfläche des Stiftes und/oder die innere Oberfläche der Hülse können/kann insbesondere zylinderförmig, kegelförmig oder exzentrisch ausgestaltet sein. Dies ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Wahl der drallgebenden Geometrie. Die Brennstoffdüse kann weiterhin wenigstens zwei Drallkanäle, zum Beispiel drei Drallkanäle, umfassen .
Zudem kann der Stift eine Deckfläche umfassen, die Hülse eine Austrittsöffnung umfassen und der Stift so in der Hülse ange- ordnet sein, dass die Deckfläche gegenüber der Austrittsöffnung zum Inneren der Hülse hin zurückversetzt ist. Dadurch wird innerhalb der Hülse zwischen der Deckfläche und der Austrittsöffnung eine Drallkammer ausgebildet. Innerhalb der Drallkammer kann sich der Brennstoff mit der Luft infolge der Drallbewegung des Brennstoffes gut vermischen.
Anstelle der gegenüber der Austrittsöffnung zurückversetzten Deckfläche ist es zur Bildung einer Drallkammer auch möglich, dass die Deckfläche und die Austrittsöffnung in einer Ebene liegen und somit fluchten, wobei dann die Brennstoffdüse an sich gegenüber der äußeren Mantelfläche des Aufsatzes zurückversetzt ist. Mit anderen Worten: die Brennstoffdüse mit in einer Ebene liegenden Deckfläche und Austrittsöffnung ist in dem Aufsatz so tief versenkt, dass die Austrittsöffnung näher zur Mittelachse des Brenners angeordnet ist als die dort sonst vorhandene Mantelfläche des Aufsatzes. In diesem Fall wird die Drallkammer radial - bezogen auf die Mit- telachse der Brennstoffdüse - vom Aufsatz begrenzt. Die
Drallkammer liegt dann außerhalb, d. h. stromab der Hülse.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass sowohl die Deckfläche des Stiftes gegenüber der Austrittsfläche der Hülse und die Austrittsfläche der Hülse gegenüber der Mantelfläche des Aufsatzes zurückversetzt ist. Hierdurch ergibt sich eine gestufte Drallkammer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Fläche der Austrittsöffnung kleiner als die Deckfläche des Stifts. Dies führt bei gegenüber der Austrittsöffnung zurückversetzter Deckfläche zu einer Drallkammer im inneren der Hülse, deren Strömungsquerschnittsfläche sich in Strömungsrichtung - also von Deckfläche zur Austrittsöffnung hin - entlang der Mittelachse der Brennstoffdüse verkleinert. Durch die
Verkleinerung der Querschnittsfläche der Drallkammer kann eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoff- Luft-Gemischs erreicht werden, was die Durchmischung fördert. Die Art und Weise der Verjüngung bzw. Verkleinerung der Querschnittsfläche der Drallkammer kann dabei linear, konvexkonkav gewölbt oder sonst beliebig sein. Vorzugsweise erfolgt die Verjüngung jedoch zur Mittelachse der Brennstoffdüse symmetrisch.
Die erfindungsgemäße Brennstoffdüse kann grundsätzlich für beliebige Brennstoffe verwendet werden. Sie kann insbesondere als Öldüse ausgestaltet sein. Der erfindungsgemäße Brenner umfasst eine erfindungsgemäße Brennstoffdüse mit den zuvor beschriebenen Merkmalen. Der erfindungsgemäße Brenner hat dieselben Vorteile wie die erfindungsgemäße Brennstoffdüse .
Der erfindungsgemäße Brenner kann zudem einen Aufsatz umfassen, wobei die Brennstoffdüse in dem Aufsatz angeordnet ist. Der Aufsatz kann beispielsweise spitz ausgestaltet sein. Weiterhin kann der Aufsatz eine Mittelachse umfassen. Zudem kann auch die Brennstoffdüse eine Mittelachse umfassen und so in dem Aufsatz angeordnet sein, dass die Mittelachse der Brennstoffdüse einen Winkel zwischen 45° und 90° zu der Mittelachse des Aufsatzes aufweist. Dadurch kann die Eindüsrichtung des Brennstoffes in eine Brennkammer flexibel beein- flusst werden.
Die erfindungsgemäße Gasturbine umfasst einen erfindungsgemäßen Brenner und hat dieselben Vorteile wie der zuvor beschriebene erfindungsgemäße Brenner.
Eine Gasturbine umfasst typischerweise einen Verdichter, einen oder mehrere Brenner, eine Brennkammer und eine Turbine. Während des Betriebes der Gasturbine wird vom Verdichter Luft verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Ver- dichters bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern geführt und dort mit einem Brennstoff vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung eines Arbeitsmediums in der Brennkammer verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium zur Turbine und treibt diese an.
Insgesamt lässt sich die erfindungsgemäße Brennstoffdüse schnell und kostengünstig herstellen, beispielsweise mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität bei der Wahl der drallgebenden Geomet- rie aus und ist flexibel einsetzbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispie- len unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Die Merkmale der Ausführungsbeispiele können hierbei einzeln oder in Kombination miteinander vorteilhaft sein.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Gasturbine in einem Längsteilschnitt .
Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Schnitt durch den Aufsatz eines erfindungsgemäßen Brenners.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Hülse in perspektivischer Ansicht.
Fig. 5 zeigt schematisch einen Stift in perspektivischer Ansicht .
Fig. 6 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brennstoffdüse in perspektivischer Ansicht .
Fig. 7 zeigt schematisch eine alternative Ausgestaltung eines Stiftes in perspektivischer Ansicht.
Fig. 8 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine alternativ ausgestaltete Hülse in perspektivischer Ansicht .
Fig. 9 zeigt schematisch einen Stift in perspektivischer Ansicht .
Fig. 10 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine alterna- tiv ausgestaltete Brennstoffdüse in perspektivischer Ansicht. Fig. 11 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Brennstoffdüse .
Fig. 12 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Brennstoffdüse .
Im Folgenden wird ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren 1 bis 7 näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt .
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotations- achse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.
Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer 106, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.
Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108.
Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufel- ringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums
113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.
Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennstoff vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brenn- kammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium
113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.
Die Figur 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner 107 in teilweise perspektivischer Ansicht. Der Brenner 107 kann einerseits in Verbindung mit der Ringbrennkammer 106 verwendet werden. Vorzugsweise wird der Brenner 107 jedoch in Verbindung mit einer sogenannten Rohrbrennkammer verwendet. Hierbei weist die Gasturbine 100 anstelle der Ringbrennkammer 106 mehrere, ringförmig angeordnete Rohrbrennkammern auf, deren abströmseitigen Öffnungen in den ringförmigen Heißgaskanal 111 turbineneingansseitig münden. Dabei sind vorzugsweise an jeder dieser Rohrbrennkammer mehrere, beispielsweise sechs oder acht, Brenner 107 an dem gegenüberliegenden Ende der abströmseitigen Öffnung der Rohrbrennkammer zumeist ringförmig um einen Pilotbrenner an- geordnet.
Der Brenner 107 umfasst ein zylinderförmiges Gehäuse 12. In dem Gehäuse 12 ist entlang der Mittelachse 27 des Brenners 107 eine Lanze mit einem Brennstoffkanal 16 angeordnet. An der zur Brennkammer 110 hinführenden Seite der Lanze umfasst diese einen spitz ausgestalteten Aufsatz 13, der konzentrisch zur Mittelachse 27 angeordnet ist. In dem Aufsatz 13 sind er- findungsgemäße Brennstoffdüsen 1 angeordnet, die mit dem Brennstoffkanal 16 kommunizieren.
In dem Gehäuse 12 des erfindungsgemäßen Brenners 107 sind um die Lanze herum Drallschaufeln 17 angeordnet. Die Drallschaufeln 17 sind entlang des Umfanges der Lanze in dem Gehäuse 12 angeordnet. Durch die Drallschaufeln 17 wird ein Verdichterluftstrom 15 in den zur Brennkammer 110 führenden Teil des Brenners 107 geleitet. Die Luft wird durch die Drallschaufeln 17 in eine Drallbewegung versetzt. In den dabei entstehenden Luftstrom wird Brennstoff, zum Beispiel Öl, durch die Brennstoffdüsen 1 eingedüst. Das dabei entstehende Brennstoff- Luft-Gemisch wird dann weiter in die Brennkammer 110 geleitet.
Die Figur 3 zeigt schematisch einen Schnitt durch den Aufsatz 13 in perspektivischer Ansicht. Die Mittelachse des Aufsatzes 13 ist durch die Bezugsziffer 18 gekennzeichnet. Der Aufsatz 13 ist zur Brennkammer 110 hin kegelförmig, spitz zulaufend ausgestaltet. Er umfasst mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier, Brennstoffdüsen 1. Die Brennstoffdüsen 1 sind am äußeren Umfang des Aufsatzes 13 in entsprechenden Vertiefungen angeordnet. Die Mittelachsen der Brennstoffdüsen 1 sind durch die Bezugsziffer 19 gekennzeichnet. Die Mit- telachsen 19 der Brennstoffdüsen 1 weisen zur Mittelachse 18 des Aufsatzes 13 einen Winkel 20 zwischen 45° und 90° auf. Der Brennstoff tritt entlang der durch die Bezugsziffer 26 gekennzeichneten Strömungsrichtung durch den Brennstoffkanal 16 in den Aufsatz 13 ein. Der Brennstoff wird dann durch die Brennstoffdüsen 1 in Richtung 25 in den von den Drallschaufeln 17 kommenden Luftstrom eingedüst.
Die erfindungsgemäße Brennstoffdüse 1 umfasst eine Hülse 2 und einen in der Hülse 2 angeordneten Stift 3. Die Figur 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch die Hülse 2 in perspektivischer Ansicht. Die Hülse 2 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Form eines Hohlzylinders . Die innere Ober- fläche der Hülse 2 ist durch die Bezugsziffer 6 gekennzeichnet .
Die Figur 5 zeigt einen Stift 3 in perspektivischer Ansicht. Der Stift 3 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Form eines Zylinders. Die äußere Manteloberfläche des Zylinders ist mit der Bezugsziffer 5 gekennzeichnet. Die Deckfläche des Stiftes 3 ist mit der Bezugsziffer 7 gekennzeichnet. Entlang der äußeren Manteloberfläche 5 verläuft ein Drallkanal 4 in Form einer Vertiefung. Der Drallkanal 4 windet sich auf der äußeren Manteloberfläche 5 spiralförmig um die Mittelachse 28 des Stiftes 3.
Die Figur 6 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfin- dungsgemäße Brennstoffdüse 1 in perspektivischer Ansicht. Die erfindungsgemäße Brennstoffdüse 1 umfasst die in der Figur 4 gezeigte Hülse 2 und den in der Figur 5 gezeigten Stift 3. Der Stift 3 ist so in der Hülse 2 angeordnet, dass die innere Oberfläche 6 der Hülse 2 mit der äußeren Manteloberfläche 5 des Stiftes 3 schlüssig verbunden ist. Die Verbindung kann grundsätzlich formschlüssig oder kraftschlüssig sein. Der Stift 3 kann beispielsweise in die Hülse 2 eingelötet oder eingeschlagen werden.
Durch die Anordnung des Stiftes 3 in der Hülse 2 ist der
Drallkanal 4 durch die innere Oberfläche 6 der Hülse 2 radial in Bezug auf die Mittelachse 28 des Stiftes abgedeckt bzw. begrenzt .
Die Hülse 2 weist in Strömungsrichtung 25 des die Brennstoffdüse 1 verlassenden Brennstoffes eine Austrittsöffnung 8 auf. Der Stift 3 ist so in der Hülse 2 angeordnet, dass die Deckfläche 7 des Stiftes 3 gegen die Austrittsöffnung 8 der Hülse 2 zurückversetzt ist. Dabei wird eine Drallkammer 9 ausgebil- det. In der Drallkammer 9 findet eine Vermischung des Brennstoffes, im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Öles, mit Luft statt. Durch das Zurückversetzen ist weiterhin eine Film- anstatt Strahlzerstäubung ermöglicht. Es ist auch möglich, dass die Deckfläche 7 mit der Austrittsöffnung 8 fluchtet.
Eine alternative Ausführungsvariante des Stiftes 3 ist in der Figur 7 gezeigt. Die Figur 7 zeigt schematisch einen Stift 29 in perspektivischer Ansicht. Im Unterschied zu dem in der Figur 5 gezeigten Stift 3 umfasst der Stift 7 drei spiralförmig um die Mittelachse 28 des Stiftes 29 entlang der äußeren Manteloberfläche 5 angeordnete Drallkanäle 4. Die Drallkanäle 4 sind in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet.
Dabei können die jeweils benachbarten Drallkanäle 4 zum Beispiel entlang des Umfanges des Stiftes 29 zueinander um einen Winkel von 120° versetzt angeordnet sein. Alternativ zu der in der Figur 7 gezeigten Variante kann der Stift 3, 29 auch eine beliebige andere Anzahl an Drallkanälen 4 umfassen.
Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren 8 bis 10 näher erläutert. Elemente, die Elementen des ersten Ausführungsbeispieles ent- sprechen, sind mit denselben Bezugsziffern versehen und werden nicht erneut im Detail beschrieben.
Die Figur 8 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Hülse 22 in perspektivischer Ansicht. Die Hülse 22 zeichnet sich im Unterschied zu der in der Figur 4 gezeigten Hülse 2 dadurch aus, dass entlang ihrer inneren Oberfläche 6 ein Drallkanal 24 angeordnet ist. Der Drallkanal 24 windet sich spiralförmig in Bezug auf die Mittelachse der Hülse 21 entlang ihrer inneren Oberfläche 6.
Die Figur 9 zeigt schematisch einen Stift 23 in perspektivischer Ansicht. Der im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Stift 23 hat die Form eines Zylinders und weist im Unterschied zu dem in der Figur 5 gezeigten Stift 3 keinen Drallkanal auf. Der Stift 23 umfasst eine äußere Manteloberfläche 5 und eine Deckfläche 7. Die Figur 10 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brennstoffdüse 21 in perspektivischer Ansicht. Die Brennstoffdüse 21 umfasst die in der Figur 8 gezeigte Hülse 22 und den in der Figur 9 gezeigten Stift 23. Der Stift 23 ist dabei so in der Hülse 22 angeordnet, dass die äußere Manteloberfläche 5 des Stiftes 23 mit der inneren Oberfläche 6 der Hülse 22 in schlüssiger Verbindung steht. Die Verbindung kann grundsätzlich formschlüssig oder kraftschlüssig sein. Durch die Anordnung des Stiftes 23 in der Hülse 22 wird der Drallkanal 24 radial zur Mittelachse 19 hin abgedeckt bzw. begrenzt.
Die verwendete Hülse 22 kann selbstverständlich auch mehrere, zueinander versetzt angeordnete Drallkanäle 24 umfassen. Dabei können im Falle von drei Drallkanälen 24 die jeweils benachbarten Drallkanäle 4 zum Beispiel entlang des Umfanges des Stiftes 23 zueinander um einen Winkel von 120° versetzt angeordnet sein.
Der Stift 23 ist weiterhin so in der Hülse 22 angeordnet, dass die Deckfläche 7 des Stiftes 23 gegen die Austrittsöffnung 8 der Hülse 22 zurückversetzt ist. Es entsteht so zwischen der Deckfläche 7 des Stiftes 23 und der Austrittsöffnung 8 eine Drallkammer 9, in der Brennstoff mit Luft ver- mischt wird.
Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel anhand der Figur 11 näher erläutert. Elemente, die Elementen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele entsprechen, sind mit densel- ben Bezugsziffern versehen und werden nicht erneut im Detail beschrieben .
Die Figur 11 zeigt eine erfindungsgemäße Brennstoffdüse 31, bei der es sich um eine Kombination aus der Hülse 22 des zweiten Ausführungsbeispieles mit dem Stift 3, 29 des ersten Ausführungsbeispieles handelt. Die Brennstoffdüse 31 umfasst eine Hülse 32, die entlang ihrer inneren Oberfläche 6 einen Drallkanal aufweist. Der Drallkanal 24 hat dieselben Eigen- Schäften wie der im Zusammenhang mit den Figuren 8 und 10 beschriebene Drallkanal 24.
In der Hülse 32 ist ein Stift 33 angeordnet. Der Stift 33 hat dieselben Eigenschaften wie der im Zusammenhang mit der Figur 5 beschriebene Stift 3 oder wie der im Zusammenhang mit der Figur 7 beschriebene Stift 29. Der Stift 33 umfasst einen Drallkanal 4. Der Stift 33 ist so in der Hülse 32 angeordnet, dass der Drallkanal 4 durch die innere Oberfläche 6 der Hülse 32 abgedeckt wird und dass der Drallkanal 24 durch die äußere Manteloberfläche 5 des Stiftes 33 abgedeckt wird. Dadurch entstehen zwei Drallkanäle in der Brennstoffdüse 31. Im Inneren der Hülse 32 befindet sich zwischen der Deckfläche 7 des Stiftes 33 und der Austrittsöffnung 8 der Hülse 32 eine Drallkammer 9.
Ein viertes Ausführungsbeispiel wird im Folgenden anhand der Figur 12 näher erläutert. Elemente, die Elementen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele entsprechen, sind mit densel- ben Bezugsziffern versehen und werden nicht erneut im Detail beschrieben. Die Figur 12 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Brennstoffdüse 41. Die Brennstoffdüse 41 umfasst eine Hülse 42 und einen Stift 43. Der Stift 43 ist im Inneren der Hülse 42 angeordnet. Im Unter- schied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen weisen die äußere Manteloberfläche 45 des Stiftes 43 und die innere Oberfläche 46 der Hülse 42 die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes auf. Das bedeutet, dass sich der Radius des Stiftes 43 in Bezug auf die Mittelachse 28 in Richtung der Strömungsrichtung des Brennstoffes konisch vergrößert. Ebenso vergrößert sich der Innendurchmesser der Hülse 42 konisch in Richtung der Strömungsrichtung 25 des Brennstoffes.
Der Stift 43 weist mindestens einen spiralförmig entlang sei- ner äußeren Manteloberfläche 45 verlaufenden Drallkanal 4 auf. Die Deckfläche 7 des Stiftes 43 ist im Inneren der Hülse 42 gegenüber der Austrittsöffnung 8 zurückversetzt angeordnet. Dadurch wird in der Hülse 42 eine Drallkammer 9 ausge- bildet, in der der Brennstoff mit Luft vermischt wird. Alternativ zu der in der Figur 12 gezeigten Ausführungsvariante kann auch lediglich die Hülse 42 oder sowohl die Hülse 42 als auch der Stift 43 mindestens einen Drallkanal umfassen.
Grundsätzlich lässt sich im Rahmen aller Ausführungsbeispiele und Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung durch eine Veränderung beispielsweise des Durchmessers, der Exzentrizität, der Kegelform oder durch eine mehrstufige Ausdüsung durch mehrere Drallkanäle der Austritt des Brennstoffes steuern. Bei dem Brennstoff kann es sich insbesondere um Öl handeln. In allen Ausführungsbeispielen kann der Stift in die Hülse zum Beispiel eingelötet oder eingeschlagen werden. Die jeweiligen Drallkanäle können mittels verschiedener Ferti- gungsverfahren hergestellt werden. Sie können zum Beispiel durch Fräsen, Drehen, Stoßen, Erodieren, Sintern oder Strang- Pressprofil in die jeweilige Oberfläche des Stiftes und/oder der Düse eingebracht werden. Weiterhin kann die jeweilige Oberfläche des Stiftes und/oder der Düse durch Gießen erzeugt werden.
Prinzipiell ist es für alle gezeigten Ausgestaltungen möglich, dass die Deckfläche 7 mit der Austrittsöffnung 8 in einer Ebene liegt. Zur Bildung einer Drallkammer ist dann lediglich erforderlich, dass die Brennstoffdüse 1, 21, 31, 41 gegenüber der Mantelfläche des Aufsatzes 13 zurückversetzt ist .
Zudem ist es für die in FIG 6, 10 und 11 gezeigten Ausgestaltungen der Brennstoffdüse 1, 21, 31 auch möglich, dass die Fläche der Austrittsöffnung 8 kleiner ist als die Deckfläche 7 des Stifts 3, 23, 33. In diesem Fall wird der Stift 3, 23, 33 von der stromaufwärtigen Seite der Hülse 2, 22, 32 eingesetzt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41), worin mindestens ein Drallkanal (4, 24) in eine äußere Manteloberfläche (5, 45) eines Stiftes (3, 23, 29, 33, 43) und/oder in eine innere Oberfläche (6, 46) einer Hülse (2, 22, 32, 42) eingebracht wird und der Stift (3, 23, 29, 33, 43) in der Hülse (2, 22, 32, 42) so befestigt wird, dass die äußere Manteloberfläche (5, 45) des Stiftes (3, 23, 29, 33, 43) mit der innere Oberfläche (6, 46) der Hülse (2, 22, 32, 42) verbunden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Drallkanal (4, 24) in die äußere Manteloberfläche (5, 45) des Stiftes (3, 23, 29, 33, 43) und/oder in die innere Oberfläche (6, 46) der Hülse (2, 22, 32, 42) gefräst, gedreht, gestoßen, erodiert, gesintert oder Profil- stranggepresst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Stift (3, 23, 29, 33, 43) und/oder die Hülse (2, 22, 32, 42) gegossen werden/wird, wobei der Drallkanal (4, 24) durch die Gießform definiert ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Stift (3, 23, 29, 33, 43) in die Hülse (2, 22, 32, 42) eingelötet oder eingeschlagen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Drallkanal (4, 24) spiralförmig in die äußere Manteloberfläche (5, 45) des Stiftes (3, 23, 29, 33, 43) und/oder in die innere Oberfläche (6, 46) der Hülse (2, 22, 32, 42) eingebracht wird.
6. Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41), die einen Stift (3, 23, 29, 33, 43) mit einer äußere Manteloberfläche (5, 45) und eine Hülse (2, 22, 32, 42) mit einer inneren Oberfläche (6, 46) umfasst, wobei der Stift (3, 23, 29, 33, 43) in der Hülse (2, 22, 32, 42) angeordnet ist, wobei die äußere Manteloberfläche (5, 45) des Stiftes (3, 23, 29, 33, 43) und/oder die innere Oberfläche (6, 46) der Hülse (2, 22, 32, 42) mindestens einen Drallkanal (4, 24) umfasst.
7. Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41) nach Anspruch 6, wobei der Drallkanal (4, 24) spiralförmig ausgestaltet ist.
8. Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die äußere Manteloberfläche (5, 45) des Stiftes (3, 23, 29, 33, 43) und/oder die innere Oberfläche (6, 46) der Hülse (2, 22, 32, 42) zylinderförmig, kegelförmig oder exzentrisch ausgestaltet ist.
9. Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei sie wenigstens zwei Drallkanäle (4, 24) umfasst.
10. Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Stift (3, 23, 29, 33, 43) eine Deckfläche (7) und die Hülse (2, 22, 32, 42) eine Austrittsöffnung (8) umfassen und der Stift (3, 23, 29, 33, 43) so in der Hülse (2, 22, 32, 42) angeordnet ist, dass die Deckfläche (7) gegenüber der Austrittsöffnung (8) zum Inneren der Hülse (2, 22, 32, 42) hin zurückversetzt ist.
11. Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41) nach Anspruch 10, wobei die Fläche der Austrittsöffnung (8) kleiner ist als die Deckfläche (7) des Stifts (3, 23, 29, 33) .
12. Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41) als Öldüse ausgestaltet ist.
13. Brenner (107), der zumindest eine Brennstoffdüse (1, 21, 31, 41) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 umfasst.
14. Brenner (107) nach Anspruch 13, der ein zylinderförmiges Gehäuse (12) mit einer darin zentral angeordneten, einen Brennstoffkanal (16) aufweisende Lanze umfasst, welche über strahlenartig angeordnete Drallschaufeln (17) am Gehäuse abgestützt ist und an der zu einer Brennkammer hinführenden Seite ein Aufsatz (13) angeordnet ist, wobei die oder mehrere Brennstoffdüsen (1, 21, 31, 41) in dem Aufsatz (13) vorzugsweise stromab der Drallschaufeln (17) angeordnet und strömungstechnisch mit dem Brennstoffkanal (16) verbunden sind.
15. Brenner (107) nach Anspruch 14, wobei der Aufsatz eine Mittelachse (18) umfasst, die Brennstoffdüse eine Mittelachse (19) umfasst und die Brennstoff- düse (1, 21, 31, 41) in dem Aufsatz (13) so angeordnet ist, dass die Mittelachse der Brennstoffdüse (19) einen Winkel (20) zwischen 45° und 90° zu der Mittelachse des Aufsatzes (18) aufweist.
16. Brenner (107) nach einem der Ansprüche 14 bis 15, mit einer Brennstoffdüse nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei die Hülse (2, 22, 32, 42) eine Austrittsöffnung (8) umfasst, wobei die Austrittsöffnung (8) gegenüber der Mantelfläche des Aufsatzes (13) zurückversetzt ist.
17. Brenneranordnung mit mehreren, auf ringförmig um einen zentralen Pilotbrenner angeordneten Brennern (107) nach einem der Ansprüche 13 bis 16
18. Gasturbine (100), die zumindest einen Brenner (107) nach einem der Ansprüche 13 bis 16 oder die für jede Rohrbrennkammer eine Brenneranordnung nach Anspruch 17 umfasst.
EP08871983A 2008-01-29 2008-11-07 Brennstoffdüse mit drallkanal und verfahren zur herstellung einer brennstoffdüse Withdrawn EP2235441A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08871983A EP2235441A2 (de) 2008-01-29 2008-11-07 Brennstoffdüse mit drallkanal und verfahren zur herstellung einer brennstoffdüse

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08001641A EP2085695A1 (de) 2008-01-29 2008-01-29 Brennstoffdüse mit Drallkanal und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse
PCT/EP2008/065135 WO2009095100A2 (de) 2008-01-29 2008-11-07 Brennstoffdüse mit drallkanal und verfahren zur herstellung einer brennstoffdüse
EP08871983A EP2235441A2 (de) 2008-01-29 2008-11-07 Brennstoffdüse mit drallkanal und verfahren zur herstellung einer brennstoffdüse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2235441A2 true EP2235441A2 (de) 2010-10-06

Family

ID=39709502

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP08001641A Withdrawn EP2085695A1 (de) 2008-01-29 2008-01-29 Brennstoffdüse mit Drallkanal und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse
EP08871983A Withdrawn EP2235441A2 (de) 2008-01-29 2008-11-07 Brennstoffdüse mit drallkanal und verfahren zur herstellung einer brennstoffdüse

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP08001641A Withdrawn EP2085695A1 (de) 2008-01-29 2008-01-29 Brennstoffdüse mit Drallkanal und Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffdüse

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8636504B2 (de)
EP (2) EP2085695A1 (de)
JP (2) JP2011511243A (de)
WO (1) WO2009095100A2 (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2154428A1 (de) * 2008-08-11 2010-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffeinsatz
US8220271B2 (en) * 2008-09-30 2012-07-17 Alstom Technology Ltd. Fuel lance for a gas turbine engine including outer helical grooves
CH702598B1 (de) * 2010-01-29 2013-12-13 Alstom Technology Ltd Einspritzdüse sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Einspritzdüse.
EP2402652A1 (de) * 2010-07-01 2012-01-04 Siemens Aktiengesellschaft Brenner
NL2005381C2 (en) * 2010-09-21 2012-03-28 Micro Turbine Technology B V Combustor with a single limited fuel-air mixing burner and recuperated micro gas turbine.
EP2754964A1 (de) * 2013-01-15 2014-07-16 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffdüse und Herstellungsverfahren für eine Brennstoffdüse
US9366439B2 (en) * 2013-03-12 2016-06-14 General Electric Company Combustor end cover with fuel plenums
EP2905539A1 (de) * 2014-02-07 2015-08-12 Siemens Aktiengesellschaft Pilotbrenner mit axialen Drallerzeugern für eine Gasturbine
EP2927598B1 (de) 2014-03-31 2018-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Austauschen eines Swirlers
US9752774B2 (en) * 2014-10-03 2017-09-05 Pratt & Whitney Canada Corp. Fuel nozzle
US20170328568A1 (en) * 2014-11-26 2017-11-16 Siemens Aktiengesellschaft Fuel lance with means for interacting with a flow of air and improve breakage of an ejected liquid jet of fuel
KR101657535B1 (ko) * 2015-05-21 2016-09-19 두산중공업 주식회사 버닝 저감 연료공급노즐.
KR102091043B1 (ko) * 2018-05-30 2020-03-20 두산중공업 주식회사 연소기용 노즐, 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈
US11577261B2 (en) * 2018-12-19 2023-02-14 Bryan Stafford High velocity fluid nozzle
WO2024147059A1 (en) * 2023-01-06 2024-07-11 John Zink Company, Llc Fuel nozzle for use in an industrial combustion system

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1713357A (en) * 1922-08-07 1929-05-14 Clair Moffat St Oil-atomizing nozzle
US3337135A (en) * 1965-03-15 1967-08-22 Sonic Dev Corp Spiral fuel flow restrictor
GB1175793A (en) * 1968-05-09 1969-12-23 Rolls Royce Fuel Injector for a Gas Turbine Engine
GB1553875A (en) * 1975-08-27 1979-10-10 Exxon France Atomizer and method of burning
US4255124A (en) * 1978-10-05 1981-03-10 Baranowski Jr Frank Static fluid-swirl mixing
FR2712030B1 (fr) * 1993-11-03 1996-01-26 Europ Propulsion Système d'injection et éléments d'injection tricoaxiaux associés.
US6082111A (en) * 1998-06-11 2000-07-04 Siemens Westinghouse Power Corporation Annular premix section for dry low-NOx combustors
FR2804748B1 (fr) * 2000-02-04 2002-04-12 Pillard Chauffage Perfectionnement aux bruleurs a gaz pour le chauffage d'un gaz circulant dans un conduit
JP2001280641A (ja) 2000-03-31 2001-10-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器、および、ガスタービン燃焼器における燃料と空気の混合方法
DE10050248A1 (de) * 2000-10-11 2002-04-18 Alstom Switzerland Ltd Brenner
DE10064259B4 (de) * 2000-12-22 2012-02-02 Alstom Technology Ltd. Brenner mit hoher Flammenstabilität
JP2003148710A (ja) * 2001-11-14 2003-05-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器
DE10205839B4 (de) * 2002-02-13 2011-08-11 Alstom Technology Ltd. Vormischbrenner zur Verminderung verbrennungsgetriebener Schwingungen in Verbrennungssystemen
US7174717B2 (en) * 2003-12-24 2007-02-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Helical channel fuel distributor and method
US7104464B2 (en) * 2003-12-25 2006-09-12 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel supply method and fuel supply system
JP2005195284A (ja) 2004-01-08 2005-07-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン用燃料ノズル、ガスタービン用燃焼器、ガスタービン用燃焼器の燃焼方法
US7883026B2 (en) * 2004-06-30 2011-02-08 Illinois Tool Works Inc. Fluid atomizing system and method
CN100559080C (zh) * 2004-10-18 2009-11-11 阿尔斯通技术有限公司 燃气轮机用的燃烧器
US7509808B2 (en) * 2005-03-25 2009-03-31 General Electric Company Apparatus having thermally isolated venturi tube joints
GB2443429A (en) * 2005-09-24 2008-05-07 Siemens Ind Turbomachinery Ltd Fuel Vaporisation Within a Burner Associated With a Combustion Chamber
US7762070B2 (en) * 2006-05-11 2010-07-27 Siemens Energy, Inc. Pilot nozzle heat shield having internal turbulators
EP1936276A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Brenner für eine Gasturbine
US20080163627A1 (en) * 2007-01-10 2008-07-10 Ahmed Mostafa Elkady Fuel-flexible triple-counter-rotating swirler and method of use
JP4715852B2 (ja) 2008-02-11 2011-07-06 株式会社デンソー ヒートポンプ式給湯装置
US8281595B2 (en) * 2008-05-28 2012-10-09 General Electric Company Fuse for flame holding abatement in premixer of combustion chamber of gas turbine and associated method
US8272218B2 (en) * 2008-09-24 2012-09-25 Siemens Energy, Inc. Spiral cooled fuel nozzle
US8220269B2 (en) * 2008-09-30 2012-07-17 Alstom Technology Ltd. Combustor for a gas turbine engine with effusion cooled baffle
US8220271B2 (en) * 2008-09-30 2012-07-17 Alstom Technology Ltd. Fuel lance for a gas turbine engine including outer helical grooves
EP2325542B1 (de) * 2009-11-18 2013-03-20 Siemens Aktiengesellschaft Verwirbelungsschaufel, Verwirbeler und Brennanordnung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2009095100A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20100330521A1 (en) 2010-12-30
JP2011511243A (ja) 2011-04-07
US8636504B2 (en) 2014-01-28
WO2009095100A2 (de) 2009-08-06
JP5312645B2 (ja) 2013-10-09
JP2012189318A (ja) 2012-10-04
WO2009095100A3 (de) 2010-05-27
EP2085695A1 (de) 2009-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2009095100A2 (de) Brennstoffdüse mit drallkanal und verfahren zur herstellung einer brennstoffdüse
DE102007004864B4 (de) Brennkammer einer Gasturbine und Verbrennungssteuerverfahren für eine Gasturbine
DE102007004394B4 (de) Brenner zum Verbrennen eines Vorgemischs für eine Gasturbine
DE69414107T2 (de) Radial angeordneter druckluftinjektor für kraftstoff
DE2143012C3 (de) Brenneranordnung bei einer Gasturbinen-Brennkammer
EP3087323B1 (de) Brennstoffdüse, brenner mit einer solchen brennstoffdüse, und gasturbine mit einem solchen brenner
DE102011052239A1 (de) Integrierte Brennstoffdüsen- und Einlassströmungskonditioniereinrichtung und zugehöriges Verfahren
EP0813670B1 (de) Axial gestufte doppelring-brennkammer einer gasturbine
DE102008022669A1 (de) Brennstoffdüse und Verfahren für deren Herstellung
DE10355707A1 (de) Einspritzlochplatte und Kraftstoffeinspritzgerät mit dieser
DE102009054669A1 (de) Brenner für eine Turbine
EP2678609A1 (de) Gasturbinenbrennkammer
EP3245451B1 (de) Gasturbinenbrennkammer mit wandkonturierung
WO2010106034A2 (de) Verfahren zum betrieb eines brenners und brenner, insbesondere für eine gasturbine
EP1847682A1 (de) Verfahren zum Zuführen eines Fluides in den die Turbine durchströmenden Hauptgasstrom und dementsprechende Turbinenschaufel
DE102017118166B4 (de) Brennerkopf, Brennersystem und Verwendung des Brennersystems
WO2015150089A1 (de) Doppelbrennstoff-brenner für eine gasturbine
EP0751346A1 (de) Gasmischende Brennschneiddüse
DE3621615C2 (de)
DE69727899T2 (de) Tangentiale Brennstoffeintrittsdüse
EP2310741B1 (de) Brennstoffeinsatz
EP2147204B1 (de) Gasturbogruppe sowie verfahren zur steuerung einer gasturbogruppe
DE2160675C3 (de) Brennereinrichtung für eine Gasturbinenbrennkammer
DE102023103446A1 (de) Zufuhranordnung zur Zufuhr von Oxidator und flüssigem Brennstoff in einen Brennraum, Brennersystem und Verfahren
DE102022202936A1 (de) Düsenbaugruppe mit gegen eine Einströmung von Luft abgedichtetem zentralen Kraftstoffrohr

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20100601

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA MK RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20150911

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20160321

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20160802