EP2442029A1 - Impingement cooled head plate with thermal decoupling for a jet pilot - Google Patents

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EP2442029A1
EP2442029A1 EP10187257A EP10187257A EP2442029A1 EP 2442029 A1 EP2442029 A1 EP 2442029A1 EP 10187257 A EP10187257 A EP 10187257A EP 10187257 A EP10187257 A EP 10187257A EP 2442029 A1 EP2442029 A1 EP 2442029A1
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EP
European Patent Office
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pilot
plate
top plate
ring
head plate
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Withdrawn
Application number
EP10187257A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Böttcher
Olga Deiss
Thomas Grieb
Matthias Hase
Alexander Rambach
Meike Wilmsen
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Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • F23R3/002—Wall structures
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    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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    • F23R2900/03282—High speed injection of air and/or fuel inducing internal recirculation

Definitions

  • the invention relates to a top plate device for a pilot nozzle carrier and a pilot nozzle carrier or a jet burner with a pilot nozzle carrier.
  • the invention further relates to a method for producing a pilot nozzle carrier.
  • the top plate of the jet pilot In order to decouple the thermal expansions of the top plate of the jet pilot from the nozzle carrier (jet carrier) for the premix nozzles, this is to be stored freely displaceable. However, the top plate should not jam.
  • the object of the invention is to provide a head plate device for a pilot nozzle holder, which does not jam. Another object of the invention is to provide a corresponding pilot nozzle carrier or a jet burner with such a pilot nozzle carrier. It is another object of the invention to provide a method for producing such a pilot nozzle carrier.
  • the plate (impingement cooling plate) has cooling openings. Through many holes in the impingement cooling plate, the top plate is rebound cooled. The supply of air via a direct central jet.
  • the top plate disc is provided with a thermal barrier coating (TBC) to lower the temperature of the material during operation of the torch.
  • TBC thermal barrier coating
  • the openings for pilot nozzles in the top plate disc hollow-cylindrical nozzle guides in the direction of the plate, wherein the nozzle guides relative to their respective Have axis radial grooves. Small grooves in the nozzle guides allow the flow of cooling air in the direction of the combustion chamber through the gap between the top plate and nozzle and thus lock it for the hot gas entering the jet pilot.
  • the top plate disc has a raised peripheral edge on the side facing the ring.
  • the ring has a raised peripheral edge on the side facing the top plate disc.
  • Elevated peripheral edges allow for quick and accurate assembly of the headstock device components.
  • top plate disc is welded to the ring.
  • the raised peripheral edge has radial bores.
  • the gap between the top plate and nozzle carrier (jet carrier) is blocked against ingress of hot gases from the combustion chamber, since cooling air can flow through the holes and the gap.
  • a pilot nozzle carrier further comprises a hollow cylinder, at one end of which the top plate device is arranged. At its other end, the hollow cylinder has a flange.
  • the pilot nozzle carrier is connected to the premix nozzle carrier (Jet Carrier) of the jet burner via the flange.
  • pilot nozzles are arranged in the openings of the plate and connected to the plate in the pilot nozzle carrier.
  • an alignment plate is arranged on the flange of the pilot nozzle carrier, wherein the alignment plate has openings for fixing pilot nozzles in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier.
  • the alignment plate serves as a floating bearing and allows thermal displacements of the central jet nozzles in the axial direction.
  • a jet burner comprises a substantially cylindrical premix nozzle carrier (jet carrier) with a central passage opening and, advantageously, a pilot nozzle carrier according to the invention arranged in the central passage opening.
  • a plate is inserted into a top plate disc and a ring firmly connected to the top plate disc.
  • top plate disc is welded to the ring.
  • pilot nozzles are welded to the plate.
  • FIG. 1 shows schematically and by way of example a jet burner 1 with a jet pilot 2.
  • the jet burner 1 comprises a nozzle carrier 3 for premixing nozzles (jet carrier) and a pilot nozzle carrier 4.
  • Premix nozzles 5 are arranged in a circle in the nozzle carrier 3.
  • a top plate device 6 closes the interior of the pilot nozzle carrier 4 with respect to the combustion chamber.
  • the openings 7 for the pilot nozzles 8 in the top plate device 6 are in the embodiment of FIG. 1 arranged on a line.
  • FIG. 2 shows the jet pilot 2
  • the pilot nozzle carrier 4 is formed as a hollow cylinder 9 having at one end a flange 10 for attachment of the jet pilot 2 and the pilot nozzle carrier 4 on the nozzle carrier 3 for premixing nozzles.
  • FIG. 2 At the other end of the pilot nozzle carrier 4, a head plate device 6. Pilot nozzle carrier 4 and head plate device 6 are provided at their radially outer sides with cooling air openings 11, 12. The upstream part of the pilot nozzles 8 and their arrangement in the pilot nozzle carrier 4 are in FIG. 2 also shown.
  • FIG. 3 shows an exploded view of a jet pilot 2 with a top plate disc 13, a plate 14, a ring 15, three pilot nozzles 8, a hollow cylinder 9 with flange 10 and an alignment plate 16th
  • Top plate disc 13, plate 14 and ring 15 form the top plate device 6.
  • the top plate disc 13 has a Edge 17 with cooling air openings 12 and hollow cylindrical nozzle guides 18, which have radial grooves 19 relative to their respective axis.
  • the plate 14 has in the embodiment of FIG. 3 three openings 20 for pilot nozzles 8 and further cooling holes 21 for impingement cooling of the top plate disc 13.
  • the supply of cooling air via a direct central jet along the axis of the hollow cylinder 9.
  • the top plate 13 is hot gas side coated with TBC.
  • the ring 15 has in the embodiment of FIG. 3 on the head plate disc 13 side facing a raised peripheral edge 22nd
  • the impact cooling plate 14 which serves as a piston and permits thermal displacements in the radial direction, is inserted into the top plate disk 13. Thereafter, the piston chamber is closed by means of a welded connection via the ring 15.
  • the pilot nozzles 8 are now firmly connected to the impingement cooling plate 14.
  • the hollow cylinder 9 of the pilot nozzle carrier 4 is firmly welded to the ring 15 and screwed over the flange 10 to the jet carrier (nozzle carrier) 3.
  • the alignment plate 16 with openings 23 for fixing pilot nozzles 8 in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier 4 is screwed onto the flange 10. It serves as a floating bearing and allows thermal displacements of the pilot nozzles 8 in the axial direction.
  • FIG. 4 shows a section through a combustion chamber-side part of a jet burner 1 with Vormischdüsenvic 3 and pilot nozzle carrier 4 according to the invention.
  • the top plate disc 13 is welded to the ring 15. A portion 25 between the top plate disc 13 and the ring 15 is defined.
  • the mounted between the top plate disc 13 and ring 15 plate 14 with openings 20 for pilot nozzles 8 is displaceable in this region 25 in the radial direction 26 and fixed in the axial direction.
  • the ring 15 is welded to the hollow cylinder 9 27.
  • the plate 14 is with the pilot nozzles 8 welded.
  • the top plate disc has nozzle guides 18 with grooves 19.
  • FIG. 5 shows a detailed view of the top plate device 6 and the cooling air streams 29, 30, 31 in the top plate device 6.
  • Air 29 strikes the plate 14 and penetrates through the cooling holes 21 in the space between the plate 14 and head plate disc 13 a. Through the grooves 19 in the nozzle guides 18 of the top plate disc 13, the air 30 penetrates into the gap 32 between the pilot nozzle 8 and nozzle guide 18 and flows in the direction of the combustion chamber from 31. Thus, the gap 32 between the top plate and nozzle is blocked.
  • the space between the pilot nozzle carrier 4 and the premixing nozzle carrier 3 (jet carrier) is flushed through radial bores in the hollow cylinder 9 of the pilot nozzle carrier 4.
  • the blocking of the gap between top plate device 6 and premix nozzle carrier 3 takes place by means of air flow through cooling air openings 12 in the edge of the top plate device 6.

Landscapes

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

Abstract

The head plate apparatus (6) has a cylindrical head plate disk (13) with openings for pilot nozzle (8) and a ring (15) with same outer radius as the head plate disk. The ring is coaxially arranged in a distance to the head plate disk, so that an area is defined between the head plate disk and the ring. A plate (14) mounted between the head plate disk and ring is displaceable in radial direction with openings for pilot nozzle in the area and is fixed in axial direction. Independent claims are also included for the following: (1) a jet burner with a premixing nozzle carrier; and (2) a method for manufacturing a pilot nozzle carrier.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopfplattenvorrichtung für einen Pilotdüsenträger sowie einen Pilotdüsenträger bzw. einen Strahlbrenner mit einem Pilotdüsenträger. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Pilotdüsenträgers.The invention relates to a top plate device for a pilot nozzle carrier and a pilot nozzle carrier or a jet burner with a pilot nozzle carrier. The invention further relates to a method for producing a pilot nozzle carrier.

Auf vorgemischten Strahlflammen basierende Verbrennungssysteme bieten gegenüber drallstabilisierten Systemen aufgrund der verteilten Wärmerfreisetzungszonen und der fehlenden drallinduzierten Wirbel insbesondere aus thermoakustischer Sicht Vorteile. Durch geeignete Wahl des Strahlimpulses lassen sich kleinskalige Stömungsstrukturen erzeugen, die akustisch induzierte Wärmefreisetzungsfluktuationen dissipieren und somit Druckpulsationen, die typisch für drallstabilisierte Flammen sind, unterdrücken.On premixed jet flame based combustion systems offer over spin-stabilized systems due to the distributed heat release zones and the lack of spin-induced vortex advantages, especially from a thermoacoustic point of view. By suitable choice of the jet pulse, small-scale flow structures can be generated which dissipate acoustically induced heat release fluctuations and thus suppress pressure pulsations typical of spin-stabilized flames.

Bisherige Strahlbrennersysteme wurden mittels eines Drallpiloten stabilisiert, welcher die oben beschriebenen Vorteile zumindest teilweise aufhebt. Um dies zu vermeiden, sollen anstelle der Drallpiloten Strahlpiloten zum Einsatz kommen.Previous jet burner systems have been stabilized by means of a twisting pilot, which at least partially overcomes the advantages described above. To avoid this, jet pilots should be used instead of the swirl pilots.

Bei der konstruktiven Umsetzung eines Strahlpiloten müssen thermischen Dehnungen, die aufgrund von unterschiedlichen Temperaturen (heiße Seite / kalte Seite) entstehen, berücksichtigt werden.In the design implementation of a jet pilot thermal expansion, which arise due to different temperatures (hot side / cold side) must be considered.

Um die thermischen Dehnungen der Kopfplatte des Strahlpiloten vom Düsenträger (Jet Carrier) für die Vormisch-Düsen zu entkoppeln, ist dieser frei verschiebbar zu lagern. Dabei soll die Kopfplatte jedoch nicht verklemmen.In order to decouple the thermal expansions of the top plate of the jet pilot from the nozzle carrier (jet carrier) for the premix nozzles, this is to be stored freely displaceable. However, the top plate should not jam.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kopfplattenvorrichtung für einen Pilotdüsenträger anzugeben, die nicht verklemmt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen entsprechenden Pilotdüsenträger bzw. einen Strahlbrenner mit einem solchen Pilotdüsenträger anzugeben. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Pilotdüsenträgers anzugeben.The object of the invention is to provide a head plate device for a pilot nozzle holder, which does not jam. Another object of the invention is to provide a corresponding pilot nozzle carrier or a jet burner with such a pilot nozzle carrier. It is another object of the invention to provide a method for producing such a pilot nozzle carrier.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Vorrichtungen gemäß den Ansprüchen 1, 9 und 12 und das Verfahren gemäß Anspruch 13. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Indem eine Kopfplattenvorrichtung für einen Pilotdüsenträger eine im Wesentlichen zylindrische Kopfplattenscheibe mit Öffnungen für Pilotdüsen und einen Ring mit im Wesentlichen gleichem Außenradius wie die Kopfplattenscheibe umfasst, der koaxial in einem Abstand zur Kopfplattenscheibe angeordnet ist, so dass ein Bereich zwischen der Kopfplattenscheibe und dem Ring definiert wird, wobei eine zwischen Kopfplattenscheibe und Ring gelagerte Platte mit Öffnungen für Pilotdüsen in diesem Bereich in radialer Richtung verschiebbar und in axialer Richtung fixierbar ist, wird folgendes erreicht:

  • Die in die Kopfplatte eingelegte Platte dient als Kolben und lässt thermische Verschiebungen in radialer Richtung zu.
According to the invention, this object is achieved by the devices according to claims 1, 9 and 12 and the method according to claim 13. Advantageous developments of the invention are defined in the dependent claims. In that a head nozzle assembly for a pilot nozzle carrier comprises a substantially cylindrical head plate disk with pilot nozzle orifices and a ring of substantially the same outer radius as the head disk disk coaxially spaced from the head disk disk so as to define an area between the head disk disk and the ring , wherein a plate mounted between the head plate disc and ring with openings for pilot nozzles in this area is displaceable in the radial direction and fixable in the axial direction, the following is achieved:
  • The inserted into the top plate plate serves as a piston and allows thermal shifts in the radial direction.

Es ist vorteilhaft, wenn die Platte (Prallkühlplatte) Kühlöffnungen aufweist. Durch viele Bohrungen in der Prallkühlplatte wird die Kopfplatte prallgekühlt. Die Versorgung mit Luft erfolgt über einen direkten zentralen Strahl.It is advantageous if the plate (impingement cooling plate) has cooling openings. Through many holes in the impingement cooling plate, the top plate is rebound cooled. The supply of air via a direct central jet.

Zweckmäßiger Weise ist die Kopfplattenscheibe mit einer Wärmedämmschicht (engl. thermal barrier coating, TBC) versehen, um die Werkstofftemperatur beim Betrieb des Brenners zu senken.Conveniently, the top plate disc is provided with a thermal barrier coating (TBC) to lower the temperature of the material during operation of the torch.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Kopfplattenvorrichtung weisen die Öffnungen für Pilotdüsen in der Kopfplattenscheibe hohlzylindrische Düsenführungen in Richtung der Platte auf, wobei die Düsenführungen bezogen auf ihre jeweilige Achse radiale Nuten aufweisen. Kleine Nuten in den Düsenführungen ermöglichen die Strömung von Kühlluft in Richtung der Brennkammer durch den Spalt zwischen Kopfplatte und Düse und sperren ihn somit für den Heißgaseintritt in den Strahlpiloten.In an advantageous embodiment of the top plate device, the openings for pilot nozzles in the top plate disc hollow-cylindrical nozzle guides in the direction of the plate, wherein the nozzle guides relative to their respective Have axis radial grooves. Small grooves in the nozzle guides allow the flow of cooling air in the direction of the combustion chamber through the gap between the top plate and nozzle and thus lock it for the hot gas entering the jet pilot.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Kopfplattenvorrichtung weist die Kopfplattenscheibe auf der dem Ring zugewandten Seite einen erhöhten umlaufenden Rand auf.In a further advantageous embodiment of the top plate device, the top plate disc has a raised peripheral edge on the side facing the ring.

Es ist auch vorteilhaft, wenn der Ring auf der der Kopfplattenscheibe zugewandten Seite einen erhöhten umlaufenden Rand aufweist.It is also advantageous if the ring has a raised peripheral edge on the side facing the top plate disc.

Erhöhte umlaufende Ränder erlauben einen schnellen und genauen Zusammenbau der Komponenten der Kopfplattenvorrichtung.Elevated peripheral edges allow for quick and accurate assembly of the headstock device components.

Es ist zweckmäßig, wenn die Kopfplattenscheibe mit dem Ring verschweißt ist.It is useful if the top plate disc is welded to the ring.

Es ist ebenfalls zweckmäßig, wenn der erhöhte umlaufende Rand radiale Bohrungen aufweist. Durch radiale Bohrungen in der Kopfplatte wird der Spalt zwischen Kopfplatte und Düsenträger (Jet Carrier) gegen ein Eindringen von Heißgasen aus dem Verbrennungsraum gesperrt, da Kühlluft durch die Bohrungen und den Spalt strömen kann.It is also expedient if the raised peripheral edge has radial bores. By radial holes in the top plate, the gap between the top plate and nozzle carrier (jet carrier) is blocked against ingress of hot gases from the combustion chamber, since cooling air can flow through the holes and the gap.

Neben der erfinderischen Kopfplattenvorrichtung umfasst ein Pilotdüsenträger ferner einen Hohlzylinder, an dessen einem Ende die Kopfplattenvorrichtung angeordnet ist. An seinem anderen Ende weist der Hohlzylinder einen Flansch auf. Über den Flansch wird der Pilotdüsenträger mit dem Vormischdüsenträger (Jet Carrier) des Strahlbrenners verbunden.In addition to the inventive top plate device, a pilot nozzle carrier further comprises a hollow cylinder, at one end of which the top plate device is arranged. At its other end, the hollow cylinder has a flange. The pilot nozzle carrier is connected to the premix nozzle carrier (Jet Carrier) of the jet burner via the flange.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn bei dem Pilotdüsenträger Pilotdüsen in den Öffnungen der Platte angeordnet und mit der Platte verbunden sind.Furthermore, it is expedient if pilot nozzles are arranged in the openings of the plate and connected to the plate in the pilot nozzle carrier.

Vorteilhafter Weise ist eine Ausrichtplatte auf dem Flansch des Pilotdüsenträgers angeordnet, wobei die Ausrichtplatte Öffnungen zur Fixierung von Pilotdüsen in radialer Richtung bezogen auf eine Längsachse des Pilotdüsenträgers aufweist. Die Ausrichtplatte dient als Loslager und lässt thermische Verschiebungen der zentralen Strahldüsen in axialer Richtung zu.Advantageously, an alignment plate is arranged on the flange of the pilot nozzle carrier, wherein the alignment plate has openings for fixing pilot nozzles in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier. The alignment plate serves as a floating bearing and allows thermal displacements of the central jet nozzles in the axial direction.

Ein Strahlbrenner umfasst einen im Wesentlichen zylinderförmigen Vormischdüsenträger (Jet Carrier) mit einer zentralen Durchgangsöffnung sowie vorteilhafter Weise einen in der zentralen Durchgangsöffnung angeordneten Pilotdüsenträger nach der Erfindung.A jet burner comprises a substantially cylindrical premix nozzle carrier (jet carrier) with a central passage opening and, advantageously, a pilot nozzle carrier according to the invention arranged in the central passage opening.

Im erfinderischen Verfahren zum Herstellen eines Pilotdüsenträgers, wird in eine Kopfplattenscheibe eine Platte eingelegt und ein Ring mit der Kopfplattenscheibe fest verbunden.In the inventive method for producing a pilot nozzle carrier, a plate is inserted into a top plate disc and a ring firmly connected to the top plate disc.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kopfplattenscheibe mit dem Ring verschweißt wird.It is advantageous if the top plate disc is welded to the ring.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn Pilotdüsen mit der Platte verschweißt werden.It is also advantageous if pilot nozzles are welded to the plate.

Mit der Erfindung wird eine unbehinderte Wärmedehnung der Pilotdüsen in axialer und radialer Richtung erzielt. Durch die Kolbenführung werden thermische Spannungen minimiert, ohne dabei auf eine notwendige Positionsgenauigkeit der Pilotdüsen verzichten zu müssen. Durch thermische Spannungen hervorgerufene dauerhafte Verformungen treten somit nicht auf, was einen verlässlichen Betrieb des Piloten gewährleistet. Dabei ist die Herstellung kostengünstig.With the invention an unobstructed thermal expansion of the pilot nozzles is achieved in the axial and radial directions. The piston guide minimizes thermal stresses without sacrificing the necessary position accuracy of the pilot nozzles. Thermal deformation caused by permanent deformations thus do not occur, which ensures reliable operation of the pilot. The production is inexpensive.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich:

Figur 1
einen Strahlbrenner mit Strahlpiloten,
Figur 2
einen Pilotdüsenträger mit Kopfplatte,
Figur 3
eine Explosionszeichnung eines Strahlpiloten,
Figur 4
einen Schnitt durch einen brennkammerseitigen Teil eines Strahlbrenners und
Figur 5
eine Detailansicht einer Kopfplattenvorrichtung.
The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawings. Shown schematically and not to scale:
FIG. 1
a jet burner with jet pilot,
FIG. 2
a pilot nozzle carrier with head plate,
FIG. 3
an exploded view of a jet pilot,
FIG. 4
a section through a combustion chamber side part of a jet burner and
FIG. 5
a detailed view of a top plate device.

Die Figur 1 zeigt schematisch und beispielhaft einen Strahlbrenner 1 mit einem Strahlpiloten 2. Der Strahlbrenner 1 umfasst einen Düsenträger 3 für Vormischdüsen (jet carrier) und einen Pilotdüsenträger 4. Vormischdüsen 5 sind kreisförmig im Düsenträger 3 angeordnet. Am der Brennkammer zugewandten Ende des Pilotdüsenträgers 4 schließt eine Kopfplattenvorrichtung 6 den Innenraum des Pilotdüsenträgers 4 gegenüber der Brennkammer ab. Die Öffnungen 7 für die Pilotdüsen 8 in der Kopfplattenvorrichtung 6 sind im Ausführungsbeispiel der Figur 1 auf einer Linie angeordnet.The FIG. 1 shows schematically and by way of example a jet burner 1 with a jet pilot 2. The jet burner 1 comprises a nozzle carrier 3 for premixing nozzles (jet carrier) and a pilot nozzle carrier 4. Premix nozzles 5 are arranged in a circle in the nozzle carrier 3. At the end of the pilot nozzle carrier 4 facing the combustion chamber, a top plate device 6 closes the interior of the pilot nozzle carrier 4 with respect to the combustion chamber. The openings 7 for the pilot nozzles 8 in the top plate device 6 are in the embodiment of FIG. 1 arranged on a line.

Figur 2 zeigt den Strahlpiloten 2, dessen Pilotdüsenträger 4 als Hohlzylinder 9 ausgeformt ist, der an einem Ende einen Flansch 10 zur Befestigung des Strahlpiloten 2 bzw. des Pilotdüsenträgers 4 am Düsenträger 3 für Vormischdüsen aufweist. Weiterhin zeigt Figur 2 am anderen Ende des Pilotdüsenträgers 4 eine Kopfplattenvorrichtung 6. Pilotdüsenträger 4 und Kopfplattenvorrichtung 6 sind an ihren radial äußeren Seiten mit Kühlluftöffnungen 11, 12 versehen. Der stromaufwärtige Teil der Pilotdüsen 8 sowie deren Anordnung im Pilotdüsenträger 4 sind in Figur 2 ebenfalls gezeigt. FIG. 2 shows the jet pilot 2, the pilot nozzle carrier 4 is formed as a hollow cylinder 9 having at one end a flange 10 for attachment of the jet pilot 2 and the pilot nozzle carrier 4 on the nozzle carrier 3 for premixing nozzles. Further shows FIG. 2 At the other end of the pilot nozzle carrier 4, a head plate device 6. Pilot nozzle carrier 4 and head plate device 6 are provided at their radially outer sides with cooling air openings 11, 12. The upstream part of the pilot nozzles 8 and their arrangement in the pilot nozzle carrier 4 are in FIG. 2 also shown.

Figur 3 zeigt eine Explosionszeichnung eines Strahlpiloten 2 mit einer Kopfplattenscheibe 13, einer Platte 14, einem Ring 15, drei Pilotdüsen 8, einem Hohlzylinder 9 mit Flansch 10 sowie einer Ausrichtplatte 16. FIG. 3 shows an exploded view of a jet pilot 2 with a top plate disc 13, a plate 14, a ring 15, three pilot nozzles 8, a hollow cylinder 9 with flange 10 and an alignment plate 16th

Kopfplattenscheibe 13, Platte 14 und Ring 15 bilden die Kopfplattenvorrichtung 6. Die Kopfplattenscheibe 13 weist einen Rand 17 mit Kühlluftöffnungen 12 auf sowie hohlzylindrische Düsenführungen 18, die bezogen auf ihre jeweilige Achse radiale Nuten 19 aufweisen. Die Platte 14 hat in der Ausführungsform der Figur 3 drei Öffnungen 20 für Pilotdüsen 8 sowie weitere Kühlöffnungen 21 zur Prallkühlung der Kopfplattenscheibe 13. Die Versorgung mit Kühlluft erfolgt über einen direkten zentralen Strahl entlang der Achse des Hohlzylinders 9. Die Kopfplattescheibe 13 ist heißgasseitig mit TBC beschichtet. Der Ring 15 hat in der Ausführungsform der Figur 3 auf der der Kopfplattenscheibe 13 zugewandten Seite einen erhöhten umlaufenden Rand 22.Top plate disc 13, plate 14 and ring 15 form the top plate device 6. The top plate disc 13 has a Edge 17 with cooling air openings 12 and hollow cylindrical nozzle guides 18, which have radial grooves 19 relative to their respective axis. The plate 14 has in the embodiment of FIG. 3 three openings 20 for pilot nozzles 8 and further cooling holes 21 for impingement cooling of the top plate disc 13. The supply of cooling air via a direct central jet along the axis of the hollow cylinder 9. The top plate 13 is hot gas side coated with TBC. The ring 15 has in the embodiment of FIG. 3 on the head plate disc 13 side facing a raised peripheral edge 22nd

Zur Herstellung der Kopfplattenvorrichtung 6 wird in die Kopfplattenscheibe 13 die Prallkühlplatte 14, die als Kolben dient und thermische Verschiebungen in radialer Richtung zulässt, eingelegt. Danach wird über den Ring 15 der Kolbenraum mit Hilfe einer Schweißverbindung geschlossen.To produce the head plate device 6, the impact cooling plate 14, which serves as a piston and permits thermal displacements in the radial direction, is inserted into the top plate disk 13. Thereafter, the piston chamber is closed by means of a welded connection via the ring 15.

Die Pilotdüsen 8 werden nun mit der Prallkühlplatte 14 fest verbunden. Der Hohlzylinder 9 des Pilotdüsenträgers 4 wird fest mit dem Ring 15 verschweißt und über den Flansch 10 an den Jet Carrier (Düsenträger) 3 geschraubt. Die Ausrichtplatte 16 mit Öffnungen 23 zur Fixierung von Pilotdüsen 8 in radialer Richtung bezogen auf eine Längsachse des Pilotdüsenträgers 4 wird auf den Flansch 10 geschraubt. Sie dient als Loslager und lässt thermische Verschiebungen der Pilotdüsen 8 in axialer Richtung zu.The pilot nozzles 8 are now firmly connected to the impingement cooling plate 14. The hollow cylinder 9 of the pilot nozzle carrier 4 is firmly welded to the ring 15 and screwed over the flange 10 to the jet carrier (nozzle carrier) 3. The alignment plate 16 with openings 23 for fixing pilot nozzles 8 in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier 4 is screwed onto the flange 10. It serves as a floating bearing and allows thermal displacements of the pilot nozzles 8 in the axial direction.

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch einen brennkammerseitigen Teil eines Strahlbrenners 1 mit Vormischdüsenträger 3 und Pilotdüsenträger 4 nach der Erfindung. Die Kopfplattenscheibe 13 ist mit dem Ring 15 verschweißt 24. Ein Bereich 25 zwischen der Kopfplattenscheibe 13 und dem Ring 15 wird definiert. Die zwischen Kopfplattenscheibe 13 und Ring 15 gelagerte Platte 14 mit Öffnungen 20 für Pilotdüsen 8 ist in diesem Bereich 25 in radialer Richtung verschiebbar 26 und in axialer Richtung fixierbar. Der Ring 15 ist mit dem Hohlzylinder 9 verschweißt 27. Die Platte 14 ist mit den Pilotdüsen 8 verschweißt 28. Die Kopfplattenscheibe weist Düsenführungen 18 mit Nuten 19 auf. FIG. 4 shows a section through a combustion chamber-side part of a jet burner 1 with Vormischdüsenträger 3 and pilot nozzle carrier 4 according to the invention. The top plate disc 13 is welded to the ring 15. A portion 25 between the top plate disc 13 and the ring 15 is defined. The mounted between the top plate disc 13 and ring 15 plate 14 with openings 20 for pilot nozzles 8 is displaceable in this region 25 in the radial direction 26 and fixed in the axial direction. The ring 15 is welded to the hollow cylinder 9 27. The plate 14 is with the pilot nozzles 8 welded. The top plate disc has nozzle guides 18 with grooves 19.

Figur 5 zeigt eine Detailansicht der Kopfplattenvorrichtung 6 sowie die Kühlluftströme 29, 30, 31 in der Kopfplattenvorrichtung 6. Luft 29 trifft auf die Platte 14 und dringt durch die Kühlöffnungen 21 in den Raum zwischen Platte 14 und Kopfplattenscheibe 13 ein. Durch die Nuten 19 in den Düsenführungen 18 der Kopfplattenscheibe 13 dringt die Luft 30 in den Spalt 32 zwischen Pilotdüse 8 und Düsenführung 18 ein und strömt in Richtung der Brennkammer ab 31. Dadurch wird der Spalt 32 zwischen Kopfplatte und Düse gesperrt. FIG. 5 shows a detailed view of the top plate device 6 and the cooling air streams 29, 30, 31 in the top plate device 6. Air 29 strikes the plate 14 and penetrates through the cooling holes 21 in the space between the plate 14 and head plate disc 13 a. Through the grooves 19 in the nozzle guides 18 of the top plate disc 13, the air 30 penetrates into the gap 32 between the pilot nozzle 8 and nozzle guide 18 and flows in the direction of the combustion chamber from 31. Thus, the gap 32 between the top plate and nozzle is blocked.

Nach demselben Prinzip wird durch radiale Bohrungen im Hohlzylinder 9 des Pilotdüsenträgers 4 der Raum zwischen dem Pilotdüsenträger 4 und dem Vormischdüsenträger 3 (Jet Carrier) gespült. Die Sperrung des Spalts zwischen Kopfplattenvorrichtung 6 und Vormischdüsenträger 3 erfolgt mittels Luftstrom durch Kühlluftöffnungen 12 im Rand der Kopfplattenvorrichtung 6.According to the same principle, the space between the pilot nozzle carrier 4 and the premixing nozzle carrier 3 (jet carrier) is flushed through radial bores in the hollow cylinder 9 of the pilot nozzle carrier 4. The blocking of the gap between top plate device 6 and premix nozzle carrier 3 takes place by means of air flow through cooling air openings 12 in the edge of the top plate device 6.

Claims (15)

Kopfplattenvorrichtung (6) für einen Pilotdüsenträger (4), umfassend eine im Wesentlichen zylindrische Kopfplattenscheibe (13) mit Öffnungen (7) für Pilotdüsen (8) und einen Ring (15) mit im Wesentlichen gleichem Außenradius wie die Kopfplattenscheibe (13), der koaxial in einem Abstand zur Kopfplattenscheibe (13) angeordnet ist, so dass ein Bereich (25) zwischen der Kopfplattenscheibe (13) und dem Ring (15) definiert wird, wobei eine zwischen Kopfplattenscheibe (13) und Ring (15) gelagerte Platte (14) mit Öffnungen für Pilotdüsen (20) in diesem Bereich (25) in radialer Richtung verschiebbar und in axialer Richtung fixierbar ist.Head plate device (6) for a pilot nozzle carrier (4) comprising a substantially cylindrical head plate disc (13) with pilot nozzle openings (8) and a ring (15) of substantially the same outer radius as the head plate disc (13) coaxial spaced apart from the top plate disc (13) so as to define an area (25) between the top plate disc (13) and the ring (15), a plate (14) supported between top plate disc (13) and ring (15). with openings for pilot nozzles (20) in this area (25) displaceable in the radial direction and can be fixed in the axial direction. Kopfplattenvorrichtung (6) nach Anspruch 1, wobei die Platte (14) Kühlöffnungen (21) aufweist.A head plate device (6) according to claim 1, wherein the plate (14) has cooling holes (21). Kopfplattenvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kopfplattenscheibe (13) mit einer Wärmedämmschicht versehen ist.Head plate device (6) according to one of claims 1 or 2, wherein the top plate disc (13) is provided with a thermal barrier coating. Kopfplattenvorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungen (7) für Pilotdüsen (8) in der Kopfplattenscheibe (13) hohlzylindrische Düsenführungen (18) in Richtung der Platte (14) aufweisen, wobei die Düsenführungen (18) bezogen auf ihre jeweilige Achse radiale Nuten (19) aufweisen.A head plate device (6) according to any one of the preceding claims, wherein the apertures (7) for pilot nozzles (8) in the top plate disc (13) have hollow cylindrical nozzle guides (18) towards the plate (14), the nozzle guides (18) being relative to their respective axis radial grooves (19). Kopfplattenvorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopfplattenscheibe (13) auf der dem Ring (15) zugewandten Seite einen erhöhten umlaufenden Rand (17) aufweist.Headstock device (6) according to one of the preceding claims, wherein the top plate disc (13) on the side facing the ring (15) has a raised peripheral edge (17). Kopfplattenvorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring (15) auf der der Kopfplattenscheibe (13) zugewandten Seite einen erhöhten umlaufenden Rand (22) aufweist.Head plate device (6) according to one of the preceding claims, wherein the ring (15) has a raised peripheral edge (22) on the side facing the head plate disc (13). Kopfplattenvorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kopfplattenscheibe (13) mit dem Ring (15) verschweißt ist.A head plate device (6) according to any one of the preceding claims, wherein the head plate disc (13) is welded to the ring (15). Kopfplattenvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der erhöhte umlaufende Rand (17, 22) radiale Bohrungen aufweist.A head plate device (6) according to any one of claims 6 or 7, wherein the raised peripheral edge (17, 22) has radial bores. Pilotdüsenträger (4) mit einer Kopfplattenvorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend einen Hohlzylinder (9), an dessen einem Ende die Kopfplattenvorrichtung (6) angeordnet ist und der an seinem anderen Ende einen Flansch (10) aufweist.Pilot nozzle carrier (4) with a top plate device (6) according to one of the preceding claims, further comprising a hollow cylinder (9), at one end of which the top plate device (6) is arranged and at its other end has a flange (10). Pilotdüsenträger (4) nach Anspruch 9, wobei Pilotdüsen (8) in den Öffnungen (20) der Platte (14) angeordnet und mit der Platte (14) verbunden sind.A pilot nozzle carrier (4) according to claim 9, wherein pilot nozzles (8) are disposed in the openings (20) of the plate (14) and connected to the plate (14). Pilotdüsenträger (4) nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
wobei eine Ausrichtplatte (16) auf dem Flansch (10) angeordnet ist und die Ausrichtplatte (16) Öffnungen (23) zur Fixierung von Pilotdüsen (8) in radialer Richtung bezogen auf eine Längsachse des Pilotdüsenträgers (4) aufweist.Pilot nozzle carrier (4) according to one of claims 9 or 10,
wherein an alignment plate (16) on the flange (10) is arranged and the alignment plate (16) has openings (23) for fixing pilot nozzles (8) in the radial direction relative to a longitudinal axis of the pilot nozzle carrier (4). Strahlbrenner (1) umfassend einen im Wesentlichen zylinderförmigen Vormischdüsenträger (3) und einer zentralen Durchgangsöffnung sowie einen in der zentralen Durchgangsöffnung angeordneten Pilotdüsenträger (4) nach einem der Ansprüche 9 oder 10.Jet burner (1) comprising a substantially cylindrical Vormischdüsenträger (3) and a central passage opening and arranged in the central passage opening pilot nozzle carrier (4) according to any one of claims 9 or 10. Verfahren zum Herstellen eines Pilotdüsenträgers (4), bei
dem in eine Kopfplattenscheibe (13) eine Platte (14) eingelegt und ein Ring (15) mit der Kopfplattenscheibe (13) fest verbunden wird.Method for producing a pilot nozzle carrier (4), at
in a head plate disc (13) a plate (14) inserted and a ring (15) with the top plate disc (13) is firmly connected. Verfahren nach Anspruch 12, wobei Kopfplattenscheibe (13)
und Ring (15) verschweißt werden.Method according to claim 12, wherein top plate disc (13)
and ring (15) are welded. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei Pilotdüsen (8) mit der Platte (14) verschweißt werden.Method according to one of claims 12 or 13, wherein pilot nozzles (8) are welded to the plate (14).
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