EP2385306A2 - Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit Strömungsleitelement - Google Patents

Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit Strömungsleitelement Download PDF

Info

Publication number
EP2385306A2
EP2385306A2 EP11003754A EP11003754A EP2385306A2 EP 2385306 A2 EP2385306 A2 EP 2385306A2 EP 11003754 A EP11003754 A EP 11003754A EP 11003754 A EP11003754 A EP 11003754A EP 2385306 A2 EP2385306 A2 EP 2385306A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow guide
lean burn
flow
burner according
film
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Withdrawn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
EP11003754A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2385306A3 (de
Inventor
Imon-Kalyan Bagchi
Waldemar Lazik
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.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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 Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP2385306A2 publication Critical patent/EP2385306A2/de
Publication of EP2385306A3 publication Critical patent/EP2385306A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • 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
    • 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
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11101—Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers

Definitions

  • the invention relates to a lean burn burner of a gas turbine engine according to the features of the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a lean burn burner of a gas turbine engine having an annular central body substantially concentric with a burner central axis which has an annular duct connected to a supply duct and at least one of a film layer flared at a fuel exit side in its radially inward facing region a connected to the annular channel fuel outlet opens.
  • Combustion chambers of gas turbine engines can be equipped with lean burn burners to burn in the combustion chamber, a fuel-air mixture with high air content and low combustion temperature and correspondingly reduced nitrogen oxide formation.
  • lean burn burners to burn in the combustion chamber, a fuel-air mixture with high air content and low combustion temperature and correspondingly reduced nitrogen oxide formation.
  • Such burners can, as in the EP 1 801 504 described, with an annular atomizer lip having a circumferential fuel film. On the film laying surface is - evenly distributed on this opening feed channels - applied a steady fuel film, which is acted upon by a concentric, swirled by swirl elements air flow. In this way, a high atomization effect and an intensive mixing of air and fuel can be achieved.
  • the invention has the object of providing a lean burn burner of the type mentioned in such a way that on the Filmlege Design a stable, evenly distributed fuel film is produced, which breaks off evenly at the trailing edge and forms a fine droplet mist to quiet combustion at low temperature, lower To ensure nitrogen oxide formation and good burnout.
  • annular flow guide is arranged between an outer ring and the film former in the annular channel formed between these, which is arranged in the axial direction of the annular channel at least partially outside the outer ring and / or the film layer.
  • the flow guide thus protrudes from the annular channel in the flow direction in the combustion chamber interior.
  • the flow guiding element thus forms an aerodynamic flow field, which leads to an improved atomization of the fuel. This is achieved by direct guidance of the atomization flow to improve the flow along the film former.
  • the flow guide according to the invention can be designed and arranged in a variety of configurations, depending on the particular type of lean burn burner. It is particularly advantageous if the flow guide is arranged downstream of a swirl element.
  • the swirl element is for example, provided in the annular channel upstream of the flow element. However, it may also be formed radially inside or radially outside directly adjacent to the flow guide.
  • the flow-guiding element is provided in cross section with a convex contour pointing radially to the burner central axis, while the opposite side is preferably provided with a concave contour.
  • the flow guide is aerodynamically optimized and streamlined in cross-section optimized, such as a surface profile of an aircraft wing. It thus follows that an underside, at which there is a negative pressure, faces the film applicator, so that the flow along the film applicator along with the fuel droplets is accelerated. This leads to a good atomization of the fuel.
  • the back flow (radially outboard) of the flow guide causes an improved overall flow through the burner.
  • the flow element is provided with a cross-section widening in the direction of flow.
  • the angle thus formed to the burner central axis can thus be equal to the opening angle of the burner, so that along the film layerer and, following in the flow direction, along the flow guide a uniform expansion and thus a favorable flow result.
  • the opening angle of the flow guide in a preferred embodiment of the invention may also be slightly larger than the opening angle of the film layer. This results in better ignition characteristics.
  • the over the plane of the film applicator based on a plane perpendicular to the burner central axis, in which the spoiler edge of the film depositor is arranged projecting length of the flow, leads to a fluidic protection of the lip of the film layer and protects it mechanically.
  • the swirling direction of the flow is not impaired by the annular configuration of the flow-guiding element, so that optimized flow conditions can be ensured.
  • the flow guide can be mounted on the outer ring, it is also possible to store this on the film applicator or on a surrounding heat shield.
  • the storage of the flow guide can be done via aerodynamic shaped struts. These struts can result in a non-swirled flow on the storage side of the flow directing element, resulting in an improvement in flow along with improved atomization.
  • the in Fig. 1 Magervormischbrenner shown has a burner center axis 1, to which the components are arranged substantially concentric.
  • the lean burn burner has a support burner 13, which is formed according to the prior art and which is supplied with fuel through a fuel line 14.
  • the support burner 13 is surrounded by swirl elements 15, as is known from the prior art.
  • a flame stabilizer 16 is provided, which is also formed according to the prior art, so that can be dispensed with a detailed description at this point.
  • Radially outside the flame stabilizer 16 at least one swirl element 17 is likewise arranged.
  • the lean burn burner according to the invention has an annular central body 2, in which a supply line 18 for fuel is formed.
  • the supply line 18 opens into an annular channel 19 through which fuel can escape through at least one fuel outlet opening 20.
  • the annular central body 2 forms a film applicator 3, which is conical and widens radially outward in the flow direction. Pointing radially inwards, a film-laying surface is formed on the film-laying member 3, which ends in the axial direction at an atomizing lip 12 (trailing edge).
  • At least one swirl element 7 is arranged, which is bounded radially outside of an outer ring 4.
  • annular channel 5 is formed between the outer ring 4 and the central body 2, optionally with the interposition of a heat shield 9, an annular channel 5 is formed.
  • annular channel 5 is the swirl element 7. Downstream of the swirl element (see the embodiment of the Fig. 2 )
  • An annular flow guide 6 is arranged. This is by means of struts 21, which may have a flow-optimized cross section, mounted on the outer ring 4.
  • the annular flow guide 6 has a flow-wing-like cross-section, as shown for example in FIG Fig. 2 is shown. This results in a radially outer concave side, while the radially inwardly facing side is convex. This results in an acceleration of the flow, which flows past the radially inwardly facing convex contour 8. This mixes with the film-laying stream 22 and creates a negative pressure, whereby the fuel leaving the fuel port 20 is accelerated together with the film-laying stream 22 and is atomized in an improved manner.
  • the Fig. 3 to 8 show modified detail solutions. It shows the Fig. 3 a representation analog Fig. 2 in which, in particular, the opening angle of the flow guide element 6 is substantially equal to the opening angle of the film applicator 3, wherein, however, the flow guide element 6 has a larger diameter.
  • the flow guide 6 is supported radially inwardly of the heat shield 9 by means of struts.
  • the Fig. 5 shows a modified embodiment in which the flow guide is mounted on outer struts 21 on the outer ring 4 and on its radial outer side has a swirl element 10. Downstream of the flow guide 6 no struts are provided. This results in a non-twisted air flow on the inside of the flow guide to improve atomization.
  • the air flow in this case has a higher dynamic pressure, since the entire pressure drop takes place via the air passage, without resulting in losses of struts. This results in a good homogeneity of the fuel atomization in the circumferential direction.
  • Fig. 6 shows an elongated in the flow direction embodiment of the flow guide 6. This has on both sides in each case a swirl element 10 and 11, respectively. In this way, it is possible to specifically control the velocity distributions above or below the flow guide element.
  • Fig. 7 shows an embodiment example in which the outflow edge of the flow guide is formed forked in cross-section, so that there are two separation edges. This results in a turbulence zone between the two flows which causes an increased dispersion of the spray, as it does Fig. 7 shows.
  • the Fig. 8 shows a further embodiment, analog Fig. 3 ,
  • the thinner cross-section of the flow guide element leads to a heating of the fuel in the direction of the atomizer lip / tear-off edge 12, whereby the film formation and the atomization are improved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks, mit einem im Wesentlichen zu einer Brennermittelachse (1) konzentrischen ringförmigen Zentralkörper (2), welcher mit einem an einer Brennaustrittsseite sich konisch erweiternden Filmleger (3) verbunden ist, sowie mit einem konzentrisch zur Brennermittelachse (1) angeordneten, zumindest den Filmleger (3) mit einem Abstand umgebenden Außenring (4), dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen dem Außenring (4) und den Filmleger (3) gebildeten Ringraum (5) ein ringförmiges Strömungsleitelement (6) angeordnet ist, welches in Axialrichtung des Ringkanals (5) zumindest zum Teil außerhalb des Außenrings (4) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
  • Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit einem im Wesentlichen zu einer Brennermittelachse konzentrischen, ringförmigen Zentralkörper, welcher einen mit einer Versorgungsleitung verbundenen Ringkanal aufweist und mit einem an einer Brennstoffaustrittsseite sich konisch erweiternden Filmleger, in dessen radial nach innen weisendem Bereich zumindest eine mit dem Ringkanal verbundene Brennstoffaustrittsöffnung mündet.
  • Brennkammern von Gasturbinentriebwerken können mit Magervormischbrennern ausgerüstet werden, um in der Brennkammer ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit hohem Luftanteil und niedriger Verbrennungstemperatur sowie entsprechend reduzierter Stickoxidbildung verbrennen zu können. Um die Zündung des mageren Luft-BrennstoffGemisches jederzeit, zum Beispiel auch bei niedrigen Außentemperaturen und entsprechend ungünstigem Verdampfungsverhalten, zu gewährleisten, ist es bekannt, den Magerbrenner (Hauptbrenner) mit einem zentrisch in diesen integrierten Stützbrenner zu kombinieren.
  • Darüber hinaus sind - beispielsweise aus der US 6 560 964 B2 - Brenner mit einer - auch als Filmleger bezeichneten - Zerstäuberlippe bekannt. Die ringförmige Zerstäuberlippe, auf der ein stetiger, mit einem konzentrischen Luftstrom beaufschlagter Brennstofffilm erzeugt wird, bewirkt eine deutliche Verbesserung der Zerstäubungswirkung und der Vermischung von Brennstoff und Luft.
  • Derartige Brenner können, wie beispielsweise in der EP 1 801 504 beschrieben, mit einer ringförmigen Zerstäuberlippe, die eine umlaufende Brennstofffilmlegefläche aufweist, versehen sein. Auf die Filmlegefläche wird - über an dieser mündende Zuführungskanäle gleichmäßig verteilt - ein stetiger Brennstofffilm aufgebracht, der mit einem konzentrischen, über Drallelemente verwirbelten Luftstrom beaufschlagt wird. Auf diese Weise kann eine hohe Zerstäubungswirkung und eine intensive Vermischung von Luft und Brennstoff erzielt werden.
  • An der üblicherweise glatten Filmlegefläche ist jedoch ein gutes Anlegen des Brennstofffilms nicht mit Sicherheit gewährleistet, das heißt, der Luftstrom und damit der Brennstofffilm kann sich von der Filmlegefläche ablösen, und zwar insbesondere dann, wenn die Strömung an der Zerstäuberlippe verzögert ist, also konkave Stromlinien aufweist. Infolgedessen kommt es zu einer ungleichförmigen, am Umfang strähenhaften oder punktförmigen Brennstoffverteilung. Darüber hinaus führt das Ablösen der Strömung und des Brennstofffilms von der Filmlegefläche der Zerstäuberlippe zu turbulenten Instabilitäten, aus denen sich Druckschwingungen mit hoher Amplitude entwickeln können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magervormischbrenner der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass an der Filmlegefläche ein stabiler, gleichmäßig verteilter Brennstofffilm erzeugt wird, der an der Abrisskante gleichmäßig abreißt und einen feinen Tröpfchennebel bildet, um eine ruhige Verbrennung bei niedriger Temperatur, geringer Stickoxidbildung und gutem Ausbrand zu gewährleisten.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass zwischen einem Außenring und dem Filmleger in dem zwischen diesen gebildeten Ringkanal ein ringförmiges Strömungsleitelement angeordnet ist, welches in Axialrichtung des Ringkanals zumindest zum Teil außerhalb des Außenrings und/oder des Filmlegers angeordnet ist. Das Strömungsleitelement steht somit aus dem Ringkanal in Strömungsrichtung in den Brennkammerinnenraum über. Das Strömungsleitelement bildet somit ein aerodynamisches Strömungsfeld aus, welches zu einer verbesserten Atomisierung des Brennstoffs führt. Dies wird erzielt durch eine direkte Führung der zur Atomisierung dienenden Strömung, um die Strömung entlang des Filmlegers zu verbessern.
  • Das erfindungsgemäße Strömungsleitelement kann in unterschiedlichsten Ausgestaltungen ausgebildet und angeordnet werden, abhängig von der jeweiligen Bauart des Magervormischbrenners. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Strömungsleitelement stromab eines Drallelements angeordnet ist. Das Drallelement ist beispielsweise in dem Ringkanal stromauf des Strömungselements vorgesehen. Es kann jedoch auch radial innen oder radial außen direkt angrenzend an das Strömungsleitelement ausgebildet sein.
  • Besonders günstig ist es, wenn das Strömungsleitelement im Querschnitt mit einer konvexen, radial zur Brennermittelachse weisenden Kontur versehen ist, während die gegenüberliegende Seite bevorzugt mit einer konkaven Kontur versehen ist. Somit ist das Strömungsleitelement strömungstechnisch optimiert und im Querschnitt strömungsgünstig optimiert, wie etwa ein Flächenprofil eines Flugzeugflügels. Es ergibt sich somit, dass eine Unterseite, an welcher ein Unterdruck herrscht, dem Filmleger zugewandt ist, so dass die an dem Filmleger entlanggeführte Strömung mitsamt den Brennstofftröpfchen beschleunigt wird. Dies führt zu einer guten Atomisierung des Brennstoffs. Die rückseitige Strömung (radial außenliegend) des Strömungsleitelements bewirkt eine verbesserte Gesamtströmung durch den Brenner.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Strömungselement mit einem sich in Strömungsrichtung erweiternden Querschnitt versehen ist. Der hierdurch gebildete Winkel zur Brennermittelachse kann somit dem Öffnungswinkel des Brenners gleich sein, so dass sich entlang des Filmlegers und, in Strömungsrichtung folgend, entlang des Strömungsleitelements eine gleichmäßige Erweiterung und damit eine günstige Strömung ergeben. Der Öffnungswinkel des Strömungsleitelements kann in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung auch geringfügig größer sein als der Öffnungswinkel des Filmlegers. Hierdurch ergeben sich bessere Zündcharakteristiken.
  • Die über die Ebene des Filmlegers, bezogen auf eine senkrecht zur Brennermittelachse liegende Ebene, in welcher die Abrisskante des Filmlegers angeordnet ist, überstehende Länge des Strömungsleitelements, führt zu einem strömungstechnischen Schutz der Lippe des Filmlegers und schützt diesen auch mechanisch.
  • Durch die kreisringförmige Ausgestaltung des Strömungsleitelements wird die Drallrichtung der Strömung nicht beeinträchtigt, so dass optimierte Strömungsverhältnisse sichergestellt werden können.
  • Erfindungsgemäß kann das Strömungsleitelement an dem Außenring gelagert sein, es ist auch möglich, dieses an dem Filmleger oder an einem diesen umgebenden Hitzeschild zu lagern. Die Lagerung des Strömungsleitelements kann über aerodynamische geformte Streben erfolgen. Diese Streben können zu einer nichtverdrallten Strömung auf der Lagerungsseite des Strömungsleitelements führen, so dass sich dort eine Verbesserung der Strömung zusammen mit einer verbesserten Atomisierung ergibt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
    • Fig. 1
    eine vereinfachte Teil-Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Magervormischbrenners,
    Fig. 2
    eine vergrößerte Detailansicht des in Fig. 1 markierten Bereichs, und
    Fig. 3-8
    abgewandelte Ausführungsbeispiele des Strömungsleitelements in einer Ansicht analog Fig. 2.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Magervormischbrenner weist eine Brennermittelachse 1 auf, zu welcher die Bauelemente im Wesentlichen konzentrisch angeordnet sind. Der Magervormischbrenner weist einen Stützbrenner 13 auf, welcher gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist und welchem durch eine Brennstoffleitung 14 Brennstoff zugeführt wird. Der Stützbrenner 13 ist von Drallelementen 15 umgeben, so wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Zentrisch zu dem Stützbrenner 13 ist ein Flammenstabilisator 16 vorgesehen, welcher ebenfalls gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist, so dass auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet werden kann. Radial außerhalb des Flammenstabilisators 16 ist ebenfalls zumindest ein Drallelement 17 angeordnet. Radial außerhalb des Drallelements 17 und konzentrisch zur Brennermittelachse 1 weist der erfindungsgemäße Magervormischbrenner einen ringförmigen Zentralkörper 2 auf, in welchem eine Versorgungsleitung 18 für Brennstoff ausgebildet ist. Die Versorgungsleitung 18 mündet in einen Ringkanal 19, durch den Brennstoff durch zumindest eine Brennstoffaustrittsöffnung 20 austreten kann.
  • Der ringförmige Zentralkörper 2 bildet einen Filmleger 3, der konisch ausgebildet ist und sich radial in Strömungsrichtung nach außen erweitert. Radial nach innen weisend ist an dem Filmleger 3 eine Filmlegerfläche ausgebildet, welche in Axialrichtung an einer Zerstäuberlippe 12 (Abströmkante) endet.
  • Radial außerhalb des Filmlegers 3 bzw. des ringförmigen Zentralkörpers 2 ist zumindest ein Drallelement 7 angeordnet, welches radial außerhalb von einem Außenring 4 begrenzt wird.
  • Zwischen dem Außenring 4 und dem Zentralkörper 2 ist, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Hitzeschildes 9 ein Ringkanal 5 ausgebildet. In diesem Ringkanal 5 befindet sich das Drallelement 7. Stromab des Drallelements (siehe das Ausführungsbeispiel der Fig. 2) ist ein ringförmiges Strömungsleitelement 6 angeordnet. Dieses ist mittels Streben 21, welche einen strömungsoptimierten Querschnitt aufweisen können, an dem Außenring 4 gelagert.
  • Das ringförmige Strömungsleitelement 6 weist einen strömungsflügelartigen Querschnitt auf, so wie dies beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. Es ergibt sich somit eine radial außenliegende konkave Seite, während die radial nach innen weisende Seite konvex ausgebildet ist. Hierdurch erfolgt eine Beschleunigung der Strömung, die an der radial nach innen weisenden konvexen Kontur 8 vorbeiströmt. Diese vermischt sich mit der Filmlegerströmung 22 und erzeugt einen Unterdruck, wodurch der aus der Brennstofföffnung 20 austretende Brennstoff zusammen mit der Filmlegerströmung 22 beschleunigt und verbessert atomisiert wird.
  • Die Fig. 3 bis 8 zeigen abgewandelte Detaillösungen. Dabei zeigt die Fig. 3 eine Darstellung analog Fig. 2, bei welcher insbesondere der Öffnungswinkel des Strömungsleitelements 6 im Wesentlichen gleich dem Öffnungswinkel des Filmlegers 3 ist, wobei jedoch das Strömungsleitelement 6 einen größeren Durchmesser aufweist.
  • Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Strömungsleitelement 6 mittels Streben radial innen an dem Hitzeschild 9 gelagert.
  • Die Fig. 5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei welchem das Strömungsleitelement über äußere Streben 21 an dem Außenring 4 gelagert ist und an seiner radialen Außenseite ein Drallelement 10 aufweist. Stromab des Strömungsleitelements 6 sind keine Streben vorgesehen. Dies führt zu einer nichtverdrallten Luftströmung an der Innenseite des Strömungsleitelements, um die Atomisierung zu verbessern. Die Luftströmung weist dabei einen höheren dynamischen Druck auf, da der gesamte Druckabfall über die Luftpassage erfolgt, ohne dass sich Verluste an Streben ergeben. Es ergibt sich somit eine gute Homogenität der Brennstoffatomisierung in Umfangsrichtung.
  • Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 zeigt eine in Strömungsrichtung verlängerte Ausgestaltung des Strömungsleitelements 6. Dieses weist beidseitig jeweils ein Drallelement 10 bzw. 11 auf. Hierdurch können gezielt die Geschwindigkeitsverteilungen ober- oder unterhalb des Strömungsleitelements kontrolliert werden.
  • Die Fig. 7 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel, bei welchem die Abströmkante des Strömungsleitelements im Querschnitt gegabelt ausgebildet ist, so dass sich zwei Abrisskanten ergeben. Es ergibt sich somit zwischen den beiden Strömungen eine Verwirbelungszone welche eine verstärkte Dispersion des Sprays hervorruft, so wie dies Fig. 7 zeigt.
  • Die Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, analog Fig. 3. Dabei führt der dünnere Querschnitt des Strömungsleitelements zu einer Erwärmung des Brennstoffs in Richtung auf die Zerstäuberlippe/Abrisskante 12, wodurch die Filmbildung und die Atomisierung verbessert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennermittelachse
    2
    Zentralkörper
    3
    Filmleger
    4
    Außenring
    5
    Ringkanal
    6
    Strömungsleitelement
    7
    Drallelement
    8
    konvexe Kontur
    9
    Hitzeschild
    10
    Drallelement
    11
    Drallelement
    12
    Abströmkante/Zerstäuberlippe
    13
    Stützbrenner
    14
    Brennstoffleitung
    15
    Drallelement
    16
    Flammenstabilisator
    17
    Drallelement
    18
    Versorgungsleitung
    19
    Ringkanal
    20
    Brennstoffaustrittsöffnung
    21
    Strebe
    22
    Filmlegerströmung

Claims (10)

  1. Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks, mit einem im Wesentlichen zu einer Brennermittelachse (1) konzentrischen ringförmigen Zentralkörper (2), welcher mit einem an einer Brennaustrittsseite sich konisch erweiternden Filmleger (3) verbunden ist, sowie mit einem konzentrisch zur Brennermittelachse (1) angeordneten, zumindest den Filmleger (3) mit einem Abstand umgebenden Außenring (4), dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen dem Außenring (4) und den Filmleger (3) gebildeten Ringraum (5) ein ringförmiges Strömungsleitelement (6) angeordnet ist, welches in Axialrichtung des Ringkanals (5) zumindest zum Teil außerhalb des Außenrings (4) angeordnet ist.
  2. Magervormischbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (6) stromab eines in dem Ringkanal (5) angeordneten Drallelements (7) angeordnet ist.
  3. Magervormischbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (6) mit einer konvexen, radial zur Brennermittelachse (1) weisenden Kontur versehen ist.
  4. Magervormischbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (6) an dem Außenring (4) gelagert ist.
  5. Magervormischbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (6) an dem Filmleger (3) oder an einem diesen umgebenden Hitzeschild (9) gelagert ist.
  6. Magervormischbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement (6) an seiner radial nach außen weisenden Seite konkav ausgebildet ist.
  7. Magervormischbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass radial innen und/oder außen an dem Strömungsleitelement (6) ein Drallelement (10, 11) angeordnet ist.
  8. Magervormischbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abströmkante (12) am abströmseitigen Ende des Strömungsleitelements (6) ausgebildet ist.
  9. Magervormischbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das abströmseitige Ende des Strömungsleitelements (6) mit mehreren Abströmkanten versehen ist.
  10. Magervormischbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungsleitelement (6) mit einem sich in Strömungsrichtung erweiternden Querschnitt versehen ist.
EP11003754.6A 2010-05-07 2011-05-06 Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit Strömungsleitelement Withdrawn EP2385306A3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010019773A DE102010019773A1 (de) 2010-05-07 2010-05-07 Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit Strömungsleitelement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2385306A2 true EP2385306A2 (de) 2011-11-09
EP2385306A3 EP2385306A3 (de) 2017-07-26

Family

ID=44501727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11003754.6A Withdrawn EP2385306A3 (de) 2010-05-07 2011-05-06 Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit Strömungsleitelement

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8943829B2 (de)
EP (1) EP2385306A3 (de)
DE (1) DE102010019773A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9939157B2 (en) 2015-03-10 2018-04-10 General Electric Company Hybrid air blast fuel nozzle
US9835334B2 (en) * 2015-09-18 2017-12-05 Delavan Inc. Air entrance effect
US10352570B2 (en) 2016-03-31 2019-07-16 General Electric Company Turbine engine fuel injection system and methods of assembling the same
CN110657452B (zh) * 2018-06-29 2020-10-27 中国航发商用航空发动机有限责任公司 低污染燃烧室及其燃烧控制方法
GB201820206D0 (en) * 2018-12-12 2019-01-23 Rolls Royce Plc A fuel spray nozzle
US11175046B2 (en) 2019-05-09 2021-11-16 General Electric Company Combustor premixer assembly including inlet lips

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6560964B2 (en) 1999-05-07 2003-05-13 Parker-Hannifin Corporation Fuel nozzle for turbine combustion engines having aerodynamic turning vanes
EP1801504A2 (de) 2005-12-22 2007-06-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Magervormischbrenner mit einer Zerstäuberlippe

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1114026A (en) * 1967-02-22 1968-05-15 Rolls Royce Fuel injector for gas turbine engines
US4216652A (en) * 1978-06-08 1980-08-12 General Motors Corporation Integrated, replaceable combustor swirler and fuel injector
DE3564024D1 (en) * 1984-02-29 1988-09-01 Lucas Ind Plc Combustion equipment
GB9004734D0 (en) * 1990-03-02 1990-04-25 Aero & Ind Technology Ltd Fuel injector
GB9326367D0 (en) * 1993-12-23 1994-02-23 Rolls Royce Plc Fuel injection apparatus
DE69506308T2 (de) * 1994-04-20 1999-08-26 Rolls Royce Plc Brennstoffeinspritzdüse für Gasturbinentriebwerke
US5647215A (en) * 1995-11-07 1997-07-15 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine combustor with turbulence enhanced mixing fuel injectors
US6547163B1 (en) * 1999-10-01 2003-04-15 Parker-Hannifin Corporation Hybrid atomizing fuel nozzle
US6272840B1 (en) * 2000-01-13 2001-08-14 Cfd Research Corporation Piloted airblast lean direct fuel injector
US6898926B2 (en) * 2003-01-31 2005-05-31 General Electric Company Cooled purging fuel injectors
DE10326720A1 (de) * 2003-06-06 2004-12-23 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Brenner für eine Gasturbinenbrennkammer
JP4065947B2 (ja) * 2003-08-05 2008-03-26 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 ガスタービン燃焼器用燃料・空気プレミキサー
US7779636B2 (en) * 2005-05-04 2010-08-24 Delavan Inc Lean direct injection atomizer for gas turbine engines
GB0516208D0 (en) * 2005-08-05 2005-09-14 Rolls Royce Plc Fuel injector
DE102007050276A1 (de) * 2007-10-18 2009-04-23 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Magervormischbrenner für ein Gasturbinentriebwerk
GB2456147B (en) * 2008-01-03 2010-07-14 Rolls Royce Plc Fuel Injector Assembly for Gas Turbine Engines
US20090255258A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Delavan Inc Pre-filming air-blast fuel injector having a reduced hydraulic spray angle
US8607571B2 (en) * 2009-09-18 2013-12-17 Delavan Inc Lean burn injectors having a main fuel circuit and one of multiple pilot fuel circuits with prefiliming air-blast atomizers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6560964B2 (en) 1999-05-07 2003-05-13 Parker-Hannifin Corporation Fuel nozzle for turbine combustion engines having aerodynamic turning vanes
EP1801504A2 (de) 2005-12-22 2007-06-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Magervormischbrenner mit einer Zerstäuberlippe

Also Published As

Publication number Publication date
US20110271681A1 (en) 2011-11-10
EP2385306A3 (de) 2017-07-26
US8943829B2 (en) 2015-02-03
DE102010019773A1 (de) 2011-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2051010B1 (de) Magervormischbrenner für ein Gasturbinentriebwerk
EP1802915B1 (de) Brenner für gasturbine
EP1305551B1 (de) Zerstäuberbrenner
EP2385304B1 (de) Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit einem konzentrischen, ringförmigen Zentralkörper
EP2385306A2 (de) Magervormischbrenner eines Gasturbinentriebwerks mit Strömungsleitelement
EP1801504B1 (de) Magervormischbrenner mit einer Zerstäuberlippe
EP0769655A2 (de) Airblast-Zerstäuberdüse
DE2641685A1 (de) Niederdruck-brennstoff-injektionszerstaeubersystem
DE102010060281A1 (de) Vormischvorrichtung zur Brennstoffeinspritzung in eine Gasturbine
DE2443007A1 (de) Brennstoffinjektionsvorrichtung
DE102010023816A1 (de) Gasturbinenbrennkammeranordnung
EP1734306B1 (de) Brenner zur vormischartigen Verbrennung
DE2834313A1 (de) Kraftstoffduese
EP1359376B1 (de) Gasturbinenbrennkammer mit gezielter Kraftstoffeinbringung zur Verbesserung der Homogenität des Kraftstoff-Luft-Gemisches
EP0762057B1 (de) Einrichtung zur Vermischung von Brennstoff und Luft für Brennkammern von Gasturbinentriebwerken
DE19627760C2 (de) Brenner mit Zerstäuberdüse
DE10061527A1 (de) Vormischbrenneranordnung mit katalytischer Verbrennung sowie Verfahren zum Betrieb hierzu
EP0742411B1 (de) Luftzuströmung zu einer Vormischbrennkammer
DE10207311B4 (de) Zerstäuberdüse für einen Brenner, insbesondere für ein an einem Fahrzeug einsetzbares Heizgerät
EP2583033B1 (de) Turbinenbrenner
EP2462379B1 (de) Stabilisierung der flamme eines brenners
DE2641605C2 (de) Vorrichtung zur Zufuhr von Luft und Brennstoff
DE102016118633A1 (de) Brennerkopf, Brennersystem und Verwendung des Brennersystems
DE102012217263A1 (de) Drallbrenner
DE102017114570B4 (de) Brennerkopf und Verbrennungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

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

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

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

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

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

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F23R 3/28 20060101AFI20170622BHEP

Ipc: F23R 3/14 20060101ALI20170622BHEP

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: 20180127