EP3473930B1 - Nozzle for a combustion chamber of an engine - Google Patents

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EP3473930B1
EP3473930B1 EP18198872.6A EP18198872A EP3473930B1 EP 3473930 B1 EP3473930 B1 EP 3473930B1 EP 18198872 A EP18198872 A EP 18198872A EP 3473930 B1 EP3473930 B1 EP 3473930B1
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EP
European Patent Office
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nozzle
fuel
air
lateral surface
duct
Prior art date
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Application number
EP18198872.6A
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German (de)
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EP3473930A1 (en
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Thilo Dauch
Rainer Koch
Hans-Jörg Bauer
Thomas Dörr
Sebastian Bake
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
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Publication date
Application filed by Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F23D11/383Nozzles; Cleaning devices therefor with swirl means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2206/00Burners for specific applications
    • F23D2206/10Turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2900/00Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11101Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers

Definitions

  • the invention relates to a nozzle for a combustion chamber of an engine for providing a fuel-air mixture at a nozzle outlet opening of the nozzle.
  • An (injection) nozzle for a combustion chamber of an engine in particular for an annular combustion chamber of a gas turbine engine, comprises a nozzle main body having the nozzle outlet opening, which, in addition to a fuel guide channel for conveying fuel to the nozzle outlet opening, has several (at least two) air guide channels for conveying fuel to be mixed with the fuel Air has to the nozzle outlet opening.
  • a nozzle usually also serves to swirl the supplied air, which is then mixed with the supplied fuel and conveyed into the combustion chamber at the nozzle outlet opening of the nozzle.
  • Several nozzles are combined, for example, in a nozzle assembly, which includes several nozzles arranged next to one another, usually along a circular line, for introducing fuel into the combustion chamber.
  • known nozzles with several air ducts and at least one fuel duct provide that a first air duct extends along a nozzle longitudinal axis of the nozzle main body and a fuel duct opposite the first air duct, based on the nozzle longitudinal axis, lies radially further out. At least one further, second air guide channel is then additionally provided radially further outward relative to the fuel guide channel, relative to the nozzle longitudinal axis.
  • An end of the fuel guide channel, at which fuel flows out of the fuel guide channel in the direction of the air from the first air guide channel, is typically located in relation to the nozzle longitudinal axis and in the direction of the nozzle outlet opening in front of the end of the second air guide channel, from which air then flows in the direction of a mixture of air from the first air duct and fuel flows out of the fuel duct. It is also known from the prior art and, for example, also in the US 9.42 3.137 B2 It is provided to provide such a nozzle with a third third air duct, the end of which may be offset radially outwards and follows the end of the second air duct in the axial direction.
  • the nozzle design is of crucial importance for the combustion process in a combustion chamber of the engine's combustion chamber, as this determines the (local) distribution with which the fuel in the fuel-air mixture enters the combustion chamber.
  • the task is to further improve a nozzle in this regard.
  • Such a nozzle has at least a first and a second air guide channel and a fuel guide channel. Between the end of the fuel guide channel and the end of the second air guide channel, a tapering or converging channel piece is formed on the nozzle with a jacket surface that is inclined in the axial direction (in cross section), based on the nozzle longitudinal axis of the nozzle main body, this jacket surface being adjacent to a radial outer lateral surface of the fuel guide channel connects.
  • an inclined lateral surface of an adjoining channel section defines a guide surface on which a (pre-) film of fuel can be applied.
  • the geometry of the tapered channel section can be used to avoid unsteady fuel flows.
  • a film of fuel at best small, can form on the lateral surface of the tapered channel section Vibration amplitudes at a trailing edge of the fuel guide channel are exposed, which leads to a uniformization of the amount of fuel supplied and thus ultimately to a more homogeneous droplet distribution of the fuel in the fuel-air mixture that is provided at the nozzle outlet opening of the nozzle.
  • the tapering contour of the channel piece in the direction of the end of the second air duct and thus in the direction of the nozzle outlet opening has the surprising advantage that unsteady fuel accumulations and unsteady fuel outflows at the end of the fuel duct can be avoided.
  • a nozzle with an optimized shape as proposed can thus provide a continuous spray of fuel and air with a small droplet diameter, which in turn contributes to a reduction in the pollutants produced during combustion in the combustion chamber.
  • the proposed nozzle is, for example, an air-assisted injection nozzle.
  • the proposed nozzle can of course also be used to provide a nozzle assembly for a combustion chamber of an engine, in which several nozzles of similar or even identical design are arranged next to one another, for example next to one another along a circular line.
  • a nozzle assembly is used, for example, in an annular combustion chamber of a gas turbine engine.
  • the channel piece at the end of the nozzle main body is frusto-conical.
  • the truncated cone shape of the channel section has proven to be advantageous for certain nozzle geometries.
  • the channel piece tapers by at least 0.1 mm in the direction of the nozzle outlet opening.
  • the taper in the direction of the nozzle outlet opening can be limited to a maximum of 4 mm.
  • the lateral surface of the channel piece is inclined at an angle to the nozzle longitudinal axis that is less than 40°.
  • this one is Angle in a range from 1° to 40°, in particular in a range from 2° to 38° or 3° to 35° or 2° to 20°.
  • the (inclination) angle of the lateral surface of the tapered channel piece is, for example, in the range from 3° to 18°, in particular in the range from 5° to 15°.
  • the channel piece extends with a length of at least 1 mm along the longitudinal axis of the nozzle.
  • a length of the channel piece along the nozzle longitudinal axis of at least 1 mm also means, for example, that the lateral surface of the channel piece has an axial length of at least 1 mm.
  • the length of the channel section is usually chosen so that a spatial decoupling of local vibrations, which are due to an unsteady outflow of the fuel and the two-phase mixture of fuel and air at a radially outer trailing edge of the fuel guide channel, can be achieved.
  • the length of the channel section can vary depending on the respective engine type and therefore depend in particular on the amount of fuel to be provided or the amount of fuel-air mixture to be provided.
  • a maximum length of the channel section along the longitudinal axis of the nozzle of less than 7 mm is considered advantageous in some embodiment variants.
  • the lateral surface of the channel piece in the area of the end of the fuel guide channel is offset radially outwards by a distance in the range of 0.2 mm from an end of a lateral surface of the first air guide channel.
  • An outflow opening of the fuel guide channel therefore does not extend parallel to the longitudinal axis of the nozzle, for example in the US 9,423,137 B2 , but the fuel guide channel merges at its end into the axially extending and (conically) tapering channel piece.
  • the lateral surface of the channel piece in the area of the end of the second air duct is radially offset from one end of a lateral surface of the first air duct (although of course such an offset is not mandatory).
  • a rear end of the channel piece in relation to the nozzle outlet opening larger or smaller diameter is provided than at the end of the first air duct.
  • one end of the duct piece therefore does not protrude radially inwards over a virtual extension of a radially outer end edge of the first air guide duct, while in the last-mentioned variant the end of the duct piece protrudes radially inwards just over such a virtual extension.
  • a diameter of the channel piece is, for example, always larger than a diameter of an upstream first air guide channel of the nozzle at the end of the fuel guide channel or at least at the end of the channel section can also be smaller.
  • the lateral surface of the channel piece is offset radially outwards in the area of the end of the second air duct by a distance of a maximum of 1 mm from an end of a lateral surface of the first air duct.
  • the lateral surface of the channel piece in the area of the end of the second air duct is offset radially inwards from an end of a lateral surface of the first air duct by a distance of a maximum of 0.1 mm.
  • the channel piece at its widest point in the area of the end of the fuel guide channel has a diameter that is 0.4 mm larger than the first air guide channel at the end of the fuel guide channel, i.e. at the point where the fuel guide channel opens into the first air guide channel.
  • the diameter of the channel piece can of course also be larger at its widest point by a smaller amount than the diameter of the first air guide channel at the end of the fuel guide channel.
  • the diameter of the channel section at its widest point corresponds to the diameter of the first air guide channel at the end of the fuel guide channel.
  • the duct piece at its narrowest point in the area of the end of the second air duct has a maximum diameter of 2 mm, in particular a maximum of 1.4 mm larger and/or a maximum of 0.2 mm smaller than the first air duct at the end of the fuel channel.
  • the channel piece in the first-mentioned variant also has a larger diameter than that at its rear end, based on the flow direction of the air, the fuel or the fuel-air mixture first air duct at the end of the fuel duct, here a diameter that is at least 0.2 mm larger.
  • the channel piece has a diameter at least 0.2 mm larger at its narrowest point in the area of the end of the second air guide channel than the first air guide channel at the end of the fuel guide channel.
  • the channel piece tapers or converges over its length to such an extent that the channel piece in the area of the end of the second air duct and thus at its narrowest point at the end has a diameter that is equal to or smaller than the diameter of the first Air duct is at the end of the fuel duct.
  • the lateral surface of the channel piece in the area of the fuel guide channel is offset radially outwards by a distance ⁇ r 1 from one end of a lateral surface of the first air guide channel and the channel piece extends with a length x PF along the nozzle longitudinal axis of the nozzle main body and then the following applies: x PF ⁇ 2 ⁇ r 1 .
  • x PF ⁇ 3 ⁇ r 1 can also apply.
  • the length x PF is, for example, greater than or equal to 2 mm and the radial distance ⁇ r 1 ⁇ 1 mm, in particular ⁇ 0 .8 mm and e.g. ⁇ 0.665 mm.
  • the radially outer lateral surface of the fuel guide channel merges into the inclined lateral surface of the channel piece via a curve.
  • a continuous and edge-free transition between the radially outer lateral surface of the fuel guide channel and the lateral surface of the adjoining channel section can further support the temporally and spatially uniform fuel delivery or fuel injection.
  • the (convex) curve at the transition between the radially outer lateral surface of the fuel guide channel and the inclined lateral surface of the channel piece has a radius of a maximum of 8 mm. In one embodiment variant, the curve has a radius of a maximum of 2 mm.
  • a concave curve can be provided on a radially inner lateral surface of the fuel guide channel, via which a section of the radially inner lateral surface pointing obliquely radially inwards merges into an axially extending section of the radially inner lateral surface.
  • a convex curve can be formed opposite on the radially outer lateral surface. This opposite rounding of the radially outer lateral surface then has, as stated above, for example a radius of a maximum of 8 mm and thus enables a smoother transition of the fuel guide channel to the tapered channel piece.
  • a concave curve on the radially inner lateral surface of the fuel guide channel has, for example, a radius of a maximum of 15 mm, in particular, for example, a maximum of 10 mm, 8 mm, 5 mm or 2 mm.
  • a sharp-edged transition is formed at the end of the fuel guide channel between a lateral surface of the first air guide channel and an inner lateral surface of the fuel guide channel.
  • a wall section of the nozzle main body which on the one hand forms the inner (radially inner) lateral surface of the fuel guide channel and on the other hand the (radially outer) lateral surface of the first air guide channel, is designed to taper to an edge at the end of the fuel guide channel and the first air guide channel.
  • a sharp-edged transition can be formed at the end of the tapered channel piece between the lateral surface of the channel piece and an inner lateral surface of the second air duct.
  • a wall section of the nozzle main body which forms the lateral surface of the channel piece on the one hand and the radially inner lateral surface of the second air guide channel on the other hand, can be designed to taper in the direction of the nozzle outlet opening. The result here is a sharp edge at the end of the channel section at the transition to an outflow opening of the second air guide channel.
  • the proposed solution also includes a nozzle assembly with several identically designed nozzles, each of which forms a tapered channel piece between the end of a fuel guide channel and the end of a second air guide channel on a nozzle in the area of the nozzle outlet opening of the respective nozzle. Further is also comprises an engine with at least one such nozzle or such a nozzle group.
  • the Figure 2A illustrates schematically and in a sectional view a (turbofan) engine T, in which the individual engine components are arranged one behind the other along a rotation axis or central axis M and the engine T is designed as a turbofan engine.
  • a fan F At an inlet or intake E of the engine T, air is sucked in along an inlet direction by means of a fan F.
  • This one in one Fan F arranged in the fan housing FC is driven by a rotor shaft S, which is rotated by a turbine TT of the engine T.
  • the turbine TT is connected to a compressor V, which has, for example, a low-pressure compressor 11 and a high-pressure compressor 12, and possibly also a medium-pressure compressor.
  • the fan F supplies air to the compressor V in a primary air flow F1 and, on the other hand, to generate the thrust, in a secondary air flow F2, a secondary flow channel or bypass channel B.
  • the bypass channel B runs around a core engine comprising the compressor V and the turbine TT, which comprises a primary flow duct for the air supplied to the core engine by the fan F.
  • the air conveyed into the primary flow channel via the compressor V reaches a combustion chamber section BK of the core engine, in which the drive energy for driving the turbine TT is generated.
  • the turbine TT has a high-pressure turbine 13, a medium-pressure turbine 14 and a low-pressure turbine 15.
  • the turbine TT uses the energy released during combustion to drive the rotor shaft S and thus the fan F in order to generate the required thrust via the air conveyed into the bypass channel B.
  • Both the air from the bypass duct B and the exhaust gases from the primary flow duct of the core engine flow out via an outlet A at the end of the engine T.
  • the outlet A usually has a thrust nozzle with a centrally arranged outlet cone C.
  • FIG. 2B shows a longitudinal section through the combustion chamber section BK of the engine T.
  • This shows in particular a (ring) combustion chamber 3 of the engine T.
  • a nozzle assembly is provided for injecting fuel or an air-fuel mixture into a combustion chamber 30 of the combustion chamber 3.
  • This comprises a combustion chamber ring R, on which several (fuel/injection) nozzles 2 are arranged along a circular line around the central axis M.
  • the nozzle outlet openings of the respective nozzles 2, which lie within the combustion chamber 3, are provided on the combustion chamber ring R.
  • Each nozzle 2 includes a flange via which a nozzle 2 is screwed to an outer housing G of the combustion chamber 3.
  • the Figure 2C now shows a cross-sectional view of the basic structure of a nozzle 2 as well as the surrounding components of the engine T in the installed state of the nozzle 2.
  • the nozzle 2 is part of a combustion chamber system of the engine T.
  • the nozzle 2 is located downstream of a diffuser D and is used during assembly through an access hole L through a combustion chamber head 31, through a heat shield 300 and a head plate 310 the Combustion chamber 3 is inserted up to the combustion chamber 30 of the combustion chamber 3, so that a nozzle outlet opening formed on a nozzle main body 20 extends into the combustion chamber 30.
  • the nozzle 2 further comprises a nozzle trunk 21 which extends essentially radially with respect to the central axis M and in which a fuel supply line 210 is accommodated, which delivers fuel to the nozzle main body 20.
  • a fuel chamber 22, fuel passages 220, heat shields 23 and air chambers for insulation 23a and 23b are also formed on the nozzle main body 20.
  • the nozzle main body 20 forms a (first) inner air guide channel 26 running centrally along a nozzle longitudinal axis DM and, for this purpose, outer air guide channels 27a and 27b located radially further outwards. These air guide channels 26, 27a and 27b extend in the direction of the nozzle outlet opening of the nozzle 2.
  • At least one fuel guide channel 25 is formed on the nozzle main body 20.
  • This fuel guide channel 25 lies between the first inner air guide channel 26 and the second outer air guide channel 27a.
  • the end of the fuel guide channel 25, through which fuel flows out of the first inner air guide channel 26 in the direction of the air during operation of the nozzle 2 lies, based on the nozzle longitudinal axis DM and in the direction of the nozzle outlet opening, in front of an end of the second air guide channel 27a, from which air flows out of the second, outer air guide channel 27a in the direction of a mixture of air from the first, inner air guide channel 26 and fuel from the fuel guide channel 25.
  • the nozzle main body 20 also includes an outer, radially inwardly pointing air guide element 41 at the end of the third outer air guide channel 27b.
  • a sealing element 28 is also provided on the circumference of the nozzle main body 20. This sealing element 28 forms a counterpart to a so-called burner seal 4.
  • This burner seal 4 is floatingly mounted between the heat shield 300 and the head plate 310 in order to compensate for radial and axial movements between the nozzle 2 and the combustion chamber 3 in different operating states and to ensure a reliable seal .
  • the burner seal 4 usually has a flow guide element 40 to the combustion chamber 30.
  • This flow guide element 40 ensures connection with the third outer one Air guide channel 41 on the nozzle 2 for a desired flow guidance of the fuel-air mixture that arises from the nozzle 2, more precisely the wired air from the air guide channels 26, 27a and 27b and the fuel guide channel 25.
  • the Figure 2C which is a pressure-supported injection nozzle, follow, based on the nozzle longitudinal axis DM and in the direction of the nozzle outlet opening, the end of the fuel guide channel 25, from which during operation of the engine T fuel the air from the first inner, centrally extending air guide channel 26 is supplied to the ends of the second and third radially outer air guide channels 27a and 27b.
  • a geometrically optimized design of the nozzle end (the end of the nozzle main body 20) is proposed in this respect .
  • An embodiment variant of this is illustrated by: Figure 1 on an enlarged scale.
  • a tapering channel piece 9 with a lateral surface 292b which is inclined in the axial direction is formed on the nozzle 2 between the end of the fuel guide channel 25 and the end of the second air guide channel 27a.
  • the inclined lateral surface 292b of the channel piece 9 adjoins a radially outer lateral surface 291b of the fuel guide channel 25.
  • the lateral surfaces 291b and 292b run at an angle greater than 10° to one another in order to define a pre-film or 'prefilm' surface for the fuel system which extends in the direction of the nozzle outlet opening via the lateral surface 292b adjoining the fuel guide channel 25.
  • the fuel guide channel 25 thus merges into the channel piece 9, which tapers in the direction of the nozzle outlet opening and thus towards one end of the second radially outer air guide channel 27a or which converges in the direction of the nozzle outlet opening.
  • the fuel guide channel 25 is formed at the end of the nozzle 2 with a channel section 251 that is angled radially inwards.
  • This angled channel section 251 adjoins a channel section 250 of the fuel guide channel 25 which runs essentially parallel to the nozzle longitudinal axis DM and which corresponds to the cross-sectional view of Figure 1A is bordered by inner and outer lateral surfaces 290a and 290b that run parallel to one another.
  • the (consistently) larger diameter of the channel piece 9 compared to the diameter of the inner, first air guide channel 26 results from a radial offset of the outer lateral surface 292b of the channel piece 9 to one end of the lateral surface of the first air guide channel 26.
  • the fuel guide channel 25 is therefore not complete except for the diameter of the first air duct 26.
  • the diameter of the channel piece 9 at its widest point in the area of the end of the fuel guide channel 25 is larger by a distance 2 ⁇ r 1 than a diameter 2r inside the first air guide channel 26 at the end of the fuel guide channel 25.
  • the lateral surface 292b of the channel piece 9 is thus in the area of End of the fuel guide channel 25 is offset radially outwards by a distance ⁇ r 1 to one end of the lateral surface of the first air guide channel 26.
  • the distance ⁇ r 1 is less than 0.8 mm, in particular less than 0.665 mm.
  • the distance ⁇ r 1 can be at least 0.2 mm and a maximum of 2 mm. In principle, ⁇ r 1 can also be smaller than 0.2 mm or even zero.
  • the channel piece 9 tapers over a length x PF in the direction of the nozzle outlet opening. However, an offset to the end of the first air duct 26 remains.
  • the lateral surface 292b of the channel piece 9 is also in the area of the end of the second air guide channel 27b and thus at the (rear, downstream) end of the channel piece 9 radially by a distance ⁇ r 2 (with 0 ⁇ ⁇ r 2 ⁇ r 1 ) to the lateral surface of the first Air duct 26 offset. Accordingly, the lateral surface 292b of the channel piece 9 extends radially inwards, but not over a virtual extension of a radially outer end edge of the first air duct 26.
  • a distance ⁇ r 2 is, for example, at least 0.1 mm, in particular 0.2 mm.
  • the taper of the channel piece 9 is also chosen so that the lateral surface 292b of the channel piece 29 runs at an angle ⁇ ⁇ 40 ° to the nozzle longitudinal axis DM.
  • a constant flow of fuel to the nozzle outlet opening can be achieved during operation via such a taper over a length of x PF of at least 1 mm, in particular at least 2 mm.
  • a spatial decoupling of local vibrations due to an unsteady outflow of fuel and a two-phase mixture of fuel and air at a radially outer trailing edge of the fuel guide channel 25 can be avoided. Unsteady fuel accumulations and fuel outflows at the end of the fuel guide channel 25 are also avoided.
  • the fuel is delivered more evenly via the lateral surface 292b of the channel piece 9, which then serves as a guide surface for a film of fuel, which results in a more homogeneous distribution of fuel droplets in the fuel-air mixture at the nozzle outlet opening.
  • a resulting continuous spray with a small fuel droplet diameter then in turn leads to a reduction in pollutants produced during combustion in the combustion chamber 30.
  • the length x PF can, for example, be limited to a maximum of 7 mm. For example, x PF ⁇ 3 ⁇ r 1 .
  • the distances ⁇ r 1 and ⁇ r 2 and the length x PF can also be selected differently, in particular depending on a predetermined mass flow of fuel at certain predetermined operating points of the engine T and the diameter 2r inside the inner first air duct 26.
  • the length in x PF should, for example, be so long that locally unsteady effects due to the outflow of fuel from the fuel guide channel 25 are spatially separated from a multi-phase flow at an (atomizer) edge e II .
  • This edge e II is formed at a transition between the lateral surface 292b of the channel piece 9 and a radially inner lateral surface of the second outer air guide duct 27a.
  • the edge en is also designed to be as pointed as possible in order to avoid local backflows at the tapered end of the channel piece 9.
  • a wall section 29b of the nozzle main body 2 which on the one hand forms the lateral surface of the channel piece 9 and on the other hand forms the radially inner lateral surface of the second air guide channel 27a, thus tapers towards the edge e II at the end of the channel piece 9 and the second air guide channel 27a.
  • a sharp-edged transition is formed between the lateral surface 292b of the channel piece 9 and the inner lateral surface of the second air guide duct 27a.
  • a sharp-edged transition is formed at the end of the fuel guide channel 25 between the lateral surface of the first air guide channel 26 and the inner lateral surface 291a of the fuel guide channel 25.
  • a wall section 29a of the nozzle main body 2 which forms the inner lateral surface 291a of the fuel guide channel 25 on the one hand and the lateral surface of the first air guide channel 26 on the other hand, here also tapers to an edge e I at the end of the fuel guide channel 25 and the first air guide channel 26.
  • the end of the lateral surface 292b of the channel piece 9 and therefore the (terminating) edge e II lies radially on the outside with respect to the reference axis RF.
  • the (terminating) edge en can also lie radially further inward with respect to the radially inner (terminating) edge e I of the fuel guide channel 25, so that a value for ⁇ r 2 can be "negative", i.e. r inner > r outer applies , where 2 r outer corresponds to the diameter of the channel piece 9 at its nozzle outlet end (on the edge e II ).
  • an (end) section of the fuel guide channel 25 which runs axially in the direction of the nozzle outlet opening.
  • a concave curve is provided on the radially inner lateral surface 291a of the fuel guide channel 25, via which the angled and thus obliquely radially inwardly pointing section of the radially inner lateral surface merges into an axially extending section.
  • the concave curve has a radius R Duct of a maximum of 15 mm and lies opposite the convex curve on the radially outer lateral surface 291b with the radius R PFO .
  • An axial length I of the axially extending, radially inner end section of the fuel guide channel 25 corresponds, for example, to only a fraction of the length x PF . For example, this length I is less than 0.5 x PF .
  • the radius R PFO can vary depending on the size of the curve on the radially inner lateral surface 291a and in particular the associated axial length of the axially extending (and tapering at the end up to the edge e1 ) radially inner end section of the fuel guide channel 25 .
  • the radius R PFO of the convex rounding on the radially outer lateral surface 291b is a maximum of 8 mm.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse für eine Brennkammer eines Triebwerks zur Bereitstellung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches an einer Düsenaustrittsöffnung der Düse.The invention relates to a nozzle for a combustion chamber of an engine for providing a fuel-air mixture at a nozzle outlet opening of the nozzle.

Eine (Einspritz-) Düse für eine Brennkammer eines Triebwerks, insbesondere für eine Ringbrennkammer eines Gasturbinentriebwerks umfasst einen die Düsenaustrittsöffnung aufweisenden Düsenhauptkörper, der neben einem Kraftstoffleitkanal zur Förderung von Kraftstoff an die Düsenaustrittsöffnung mehrere (mindestens zwei) Luftleitkanäle zur Förderung von mit dem Kraftstoff zu vermischender Luft an die Düsenaustrittsöffnung aufweist. Eine Düse dient üblicherweise auch zum Verdrallen der zugeführten Luft, die dann, mit dem zugeführten Kraftstoff gemischt, an der Düsenaustrittsöffnung der Düse in die Brennkammer gefördert wird. Mehrere Düsen sind beispielsweise in einer Düsenbaugruppe zusammengefasst, die mehrere nebeneinander, üblicherweise entlang einer Kreislinie angeordnete Düsen zur Einbringung von Kraftstoff in die Brennkammer umfasst.An (injection) nozzle for a combustion chamber of an engine, in particular for an annular combustion chamber of a gas turbine engine, comprises a nozzle main body having the nozzle outlet opening, which, in addition to a fuel guide channel for conveying fuel to the nozzle outlet opening, has several (at least two) air guide channels for conveying fuel to be mixed with the fuel Air has to the nozzle outlet opening. A nozzle usually also serves to swirl the supplied air, which is then mixed with the supplied fuel and conveyed into the combustion chamber at the nozzle outlet opening of the nozzle. Several nozzles are combined, for example, in a nozzle assembly, which includes several nozzles arranged next to one another, usually along a circular line, for introducing fuel into the combustion chamber.

Aus dem Stand der Technik, zum Beispiel der US 2014/338353 A1 , DE 25 44 361 A1 , US 4,941,617 A , US 2007/028619 A1 und US 9,423,137 B2 , bekannte Düsen mit mehreren Luftleitkanälen und mindestens einem Kraftstoffleitkanal sehen vor, dass sich ein erster Luftleitkanal entlang einer Düsenlängsachse des Düsenhauptkörpers erstreckt und ein Kraftstoffleitkanal gegenüber dem ersten Luftleitkanal, bezogen auf die Düsenlängsachse, radial weiter außen liegt. Mindestens ein weiterer, zweiter Luftleitkanal ist dann zusätzlich gegenüber dem Kraftstoffleitkanal, bezogen auf die Düsenlängsachse, radial weiter außen liegend vorgesehen. Ein Ende des Kraftstoffleitkanals, an dem Kraftstoff aus dem Kraftstoffleitkanal in Richtung der Luft aus dem ersten Luftleitkanal ausströmt, liegt hierbei typischerweise bezogen auf die Düsenlängsachse und in Richtung der Düsenaustrittsöffnung vor dem Ende des zweiten Luftleitkanals, aus dem Luft dann in Richtung eines Gemisches aus Luft aus dem ersten Luftleitkanal und Kraftstoff aus dem Kraftstoffleitkanal ausströmt. Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt und beispielsweise auch in der US 9,42 3,137 B2 vorgesehen, eine solche Düse mit einem dritten dritte Luftleitkanal zu versehen, dessen gegebenenfalls radial nach außen versetztes Ende in axialer Richtung auf das Ende des zweiten Luftleitkanals folgt.From the prior art, for example US 2014/338353 A1 , DE 25 44 361 A1 , US 4,941,617 A , US 2007/028619 A1 and US 9,423,137 B2 , known nozzles with several air ducts and at least one fuel duct provide that a first air duct extends along a nozzle longitudinal axis of the nozzle main body and a fuel duct opposite the first air duct, based on the nozzle longitudinal axis, lies radially further out. At least one further, second air guide channel is then additionally provided radially further outward relative to the fuel guide channel, relative to the nozzle longitudinal axis. An end of the fuel guide channel, at which fuel flows out of the fuel guide channel in the direction of the air from the first air guide channel, is typically located in relation to the nozzle longitudinal axis and in the direction of the nozzle outlet opening in front of the end of the second air guide channel, from which air then flows in the direction of a mixture of air from the first air duct and fuel flows out of the fuel duct. It is also known from the prior art and, for example, also in the US 9.42 3.137 B2 It is provided to provide such a nozzle with a third third air duct, the end of which may be offset radially outwards and follows the end of the second air duct in the axial direction.

Für den Ablauf der Verbrennung in einem Brennraum der Brennkammer des Triebwerks ist die Düsengestaltung von entscheidender Bedeutung, da hierüber vorgegeben wird, mit welcher (lokalen) Verteilung der Kraftstoff in dem Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum gelangt. Grundsätzlich ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, dass der Kraftstoff tröpfchenförmig homogen in dem erzeugten Kraftstoff-Luft-Gemisch verteilt ist. Es besteht vor diesem Hintergrund die Aufgabe, eine Düse in dieser Hinsicht weiter zu verbessern.The nozzle design is of crucial importance for the combustion process in a combustion chamber of the engine's combustion chamber, as this determines the (local) distribution with which the fuel in the fuel-air mixture enters the combustion chamber. In principle, it is advantageous in this context that the fuel is distributed homogeneously in droplets in the fuel-air mixture produced. Against this background, the task is to further improve a nozzle in this regard.

In diesem Zusammenhang ist eine Düse des Anspruchs 1 vorgeschlagen.In this context, a nozzle of claim 1 is proposed.

Eine solche Düse weist wenigstens einen ersten und einen zweiten Luftleitkanal sowie einen Kraftstoffleitkanal auf. Zwischen dem Ende des Kraftstoffleitkanals und dem Ende des zweiten Luftleitkanals ist an der Düse ein sich verjüngendes respektive konvergierendes Kanalstück mit einer (im Querschnitt), bezogen auf die Düsenlängsachse des Düsenhauptkörpers, in axialer Richtung geneigt verlaufender Mantelfläche ausgebildet, wobei sich diese Mantelfläche an eine radial äußere Mantelfläche des Kraftstoffleitkanals anschließt.Such a nozzle has at least a first and a second air guide channel and a fuel guide channel. Between the end of the fuel guide channel and the end of the second air guide channel, a tapering or converging channel piece is formed on the nozzle with a jacket surface that is inclined in the axial direction (in cross section), based on the nozzle longitudinal axis of the nozzle main body, this jacket surface being adjacent to a radial outer lateral surface of the fuel guide channel connects.

So hat sich gezeigt, dass eine geneigt verlaufende Mantelfläche eines anschließenden Kanalstücks eine Leitfläche definiert, an der sich ein (Vor-) Film (englisch "prefilm") an Kraftstoff anlegen kann. Über die Geometrie des sich verjüngenden Kanalstückes lassen sich unstetige Kraftstoffströme vermeiden. Ferner kann sich an der Mantelfläche des sich verjüngenden Kanalstücks ein Film aus Kraftstoff anlegen, der allenfalls kleinen Schwingungsamplituden an einer Abströmkante des Kraftstoffleitkanals ausgesetzt ist, was zu einer Vergleichmäßigung der zugeführten Kraftstoffmenge führt und damit letztlich zu einer homogeneren Tröpfchenverteilung des Kraftstoffs in dem Kraftstoff-Luft-Gemisch, das an der Düsenaustrittsöffnung der Düse bereitgestellt wird. Die sich verjüngende Kontur des Kanalstücks in Richtung des Endes des zweiten Luftleitkanals und damit in Richtung der Düsenaustrittsöffnung hat damit den überraschenden Vorteil, dass sich hiermit instationäre Kraftstoffansammlungen und instationäre Kraftstoffabströmungen am Ende des Kraftstoffleitkanals vermeiden lassen. Eine wie vorgeschlagen gestaltoptimierte Düse kann damit ein zeitlich kontinuierliches Spray aus Kraftstoff und Luft mit geringem Tropfendurchmesser bereitstellen, was wiederum zu einer Absenkung der bei der Verbrennung im Brennraum entstehenden Schadstoffe beiträgt.It has been shown that an inclined lateral surface of an adjoining channel section defines a guide surface on which a (pre-) film of fuel can be applied. The geometry of the tapered channel section can be used to avoid unsteady fuel flows. Furthermore, a film of fuel, at best small, can form on the lateral surface of the tapered channel section Vibration amplitudes at a trailing edge of the fuel guide channel are exposed, which leads to a uniformization of the amount of fuel supplied and thus ultimately to a more homogeneous droplet distribution of the fuel in the fuel-air mixture that is provided at the nozzle outlet opening of the nozzle. The tapering contour of the channel piece in the direction of the end of the second air duct and thus in the direction of the nozzle outlet opening has the surprising advantage that unsteady fuel accumulations and unsteady fuel outflows at the end of the fuel duct can be avoided. A nozzle with an optimized shape as proposed can thus provide a continuous spray of fuel and air with a small droplet diameter, which in turn contributes to a reduction in the pollutants produced during combustion in the combustion chamber.

Bei der vorgeschlagenen Düse handelt es sich zum Beispiel um eine luftunterstützte Einspritzdüse.The proposed nozzle is, for example, an air-assisted injection nozzle.

Mit der vorgeschlagenen Düse kann selbstverständlich auch eine Düsenbaugruppe für eine Brennkammer eines Triebwerks bereitgestellt werden, bei der mehrere gleichartig oder sogar identisch ausgestaltete Düsen nebeneinander, zum Beispiel entlang einer Kreislinie nebeneinander, angeordnet sind. Eine solche Düsenbaugruppe findet beispielsweise in einer Ringbrennkammer eines Gasturbinentriebwerks Verwendung.The proposed nozzle can of course also be used to provide a nozzle assembly for a combustion chamber of an engine, in which several nozzles of similar or even identical design are arranged next to one another, for example next to one another along a circular line. Such a nozzle assembly is used, for example, in an annular combustion chamber of a gas turbine engine.

In einem Ausführungsbeispiel ist das Kanalstück am Ende des Düsenhauptkörpers kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Kegelstumpfform des Kanalstücks hat sich dabei bei bestimmten Düsengeometrien als vorteilhaft erwiesen.In one embodiment, the channel piece at the end of the nozzle main body is frusto-conical. The truncated cone shape of the channel section has proven to be advantageous for certain nozzle geometries.

In einem Ausführungsbeispiel ist mit Blick auf die Erzielung einer homogenen Kraftstofftröpfchen-Verteilung vorgesehen, dass sich das Kanalstück in Richtung der Düsenaustrittsöffnung um wenigstens 0,1 mm verjüngt. Alternativ oder ergänzend kann die Verjüngung in Richtung der Düsenaustrittsöffnung auf maximal 4 mm begrenzt sein. Gleichwohl damit die Abmessungen und insbesondere der Grad der Verjüngung des Kanalstücks relativ gering erscheint, hat sich jedoch gezeigt, dass hiermit das an der Düsenaustrittsöffnung der Düse bereitgestellte Kraftstoff-Luft-Gemisch signifikant beeinflusst werden kann.In one exemplary embodiment, with a view to achieving a homogeneous fuel droplet distribution, it is provided that the channel piece tapers by at least 0.1 mm in the direction of the nozzle outlet opening. Alternatively or additionally, the taper in the direction of the nozzle outlet opening can be limited to a maximum of 4 mm. Although the dimensions and in particular the degree of taper of the channel piece appear relatively small, it has been shown that this can significantly influence the fuel-air mixture provided at the nozzle outlet opening of the nozzle.

In einem Ausführungsbeispiel verläuft die Mantelfläche des Kanalstücks unter einem Winkel zu der Düsenlängsachse geneigt, der kleiner als 40° ist. Beispielsweise liegt dieser Winkel in einem Bereich von 1° bis 40°, insbesondere in einem Bereich von 2° bis 38° oder 3° bis 35° oder 2° bis 20°. Der (Neigungs-) Winkel der Mantelfläche des sich verjüngenden Kanalstücks liegt in einem Ausführungsbeispiel z.B. im Bereich von 3° bis 18°, insbesondere im Bereich von 5° bis 15°.In one exemplary embodiment, the lateral surface of the channel piece is inclined at an angle to the nozzle longitudinal axis that is less than 40°. For example, this one is Angle in a range from 1° to 40°, in particular in a range from 2° to 38° or 3° to 35° or 2° to 20°. In one exemplary embodiment, the (inclination) angle of the lateral surface of the tapered channel piece is, for example, in the range from 3° to 18°, in particular in the range from 5° to 15°.

In einer Ausführungsvariante erstreckt sich das Kanalstück mit einer Länge von wenigstens 1 mm entlang der Düsenlängsachse. Eine Länge des Kanalstücks entlang der Düsenlängsachse von wenigstens 1 mm bringt beispielsweise auch mit sich, dass die Mantelfläche des Kanalstücks eine axiale Länge von wenigstens 1 mm aufweist. Die Länge des Kanalstücks ist hierbei üblicherweise so gewählt, dass eine räumliche Entkopplung lokaler Schwingungen, die auf ein unstetiges Ausströmen des Kraftstoffs und des zweiphasigen Gemischs aus Kraftstoff und Luft an einer radial äußeren Abströmkante des Kraftstoffleitkanals zurückgehen, realisiert werden kann. Die Länge des Kanalstücks kann hierbei in Abhängigkeit des jeweiligen Triebwerkstyps variieren und damit insbesondere von der Menge an bereitzustellendem Kraftstoff respektive an bereitzustellendem Kraftstoff-Luft-Gemisch abhängen. Eine maximale Länge des Kanalstücks entlang der Düsenlängsachse unterhalb von 7 mm wird in einigen Ausführungsvarianten als vorteilhaft erachtet.In one embodiment variant, the channel piece extends with a length of at least 1 mm along the longitudinal axis of the nozzle. A length of the channel piece along the nozzle longitudinal axis of at least 1 mm also means, for example, that the lateral surface of the channel piece has an axial length of at least 1 mm. The length of the channel section is usually chosen so that a spatial decoupling of local vibrations, which are due to an unsteady outflow of the fuel and the two-phase mixture of fuel and air at a radially outer trailing edge of the fuel guide channel, can be achieved. The length of the channel section can vary depending on the respective engine type and therefore depend in particular on the amount of fuel to be provided or the amount of fuel-air mixture to be provided. A maximum length of the channel section along the longitudinal axis of the nozzle of less than 7 mm is considered advantageous in some embodiment variants.

In einer Ausführungsvariante ist die Mantelfläche des Kanalstücks im Bereich des Endes des Kraftstoffleitkanals um einen Abstand im Bereich von 0,2 mm zu einem Ende einer Mantelfläche des ersten Luftleitkanals radial nach außen versetzt. Über das Kanalstück liegt somit im Bereich des Endes des Kraftstoffleitkanals lokal eine Verbreiterung gegenüber dem ersten Luftleitkanal vor. So vergrößert sich beispielsweise am Ende des Kraftstoffleitkanals ein für den ausströmenden Kraftstoff und die aus dem ersten Luftleitkanal stammende Luft zur Verfügung stehende Kanaldurchmesser um 2 x 0,2 mm = 0,4 mm. Eine Ausströmöffnung des Kraftstoffleitkanals erstreckt sich somit nicht parallel zur Düsenlängsachse, wie zum Beispiel in der US 9,423,137 B2 , sondern der Kraftstoffleitkanal geht an seinem Ende in das sich axial erstreckende und (konisch) verjüngende Kanalstück über.In one embodiment variant, the lateral surface of the channel piece in the area of the end of the fuel guide channel is offset radially outwards by a distance in the range of 0.2 mm from an end of a lateral surface of the first air guide channel. There is therefore a local widening in the area of the end of the fuel guide channel compared to the first air guide channel via the channel piece. For example, at the end of the fuel guide channel, a channel diameter available for the outflowing fuel and the air coming from the first air guide channel increases by 2 x 0.2 mm = 0.4 mm. An outflow opening of the fuel guide channel therefore does not extend parallel to the longitudinal axis of the nozzle, for example in the US 9,423,137 B2 , but the fuel guide channel merges at its end into the axially extending and (conically) tapering channel piece.

Alternativ oder ergänzend ist in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Mantelfläche des Kanalstücks im Bereich des Endes des zweiten Luftleitkanals zu einem Ende einer Mantelfläche des ersten Luftleitkanals radial versetzt ist (gleichwohl selbstverständlich ein solcher Versatz nicht zwingend ist). An einem bezogen auf die Düsenaustrittsöffnung hinteren Ende des Kanalstücks kann somit in dieser Variante ein größerer oder kleinerer Durchmesser vorgesehen als am Ende des ersten Luftleitkanals. Ein Ende des Kanalstücks ragt somit in der zuerst genannten Variante radial nicht über eine virtuelle Verlängerung einer radial äußeren Abschlusskante des ersten Luftleitkanals nach innen, während das Ende des Kanalstück in der zuletzt genannten Variante gerade über eine solche virtuelle Verlängerung hinweg radial nach innen ragt. In Kombination mit der vorstehend erläuterten Variante eines radialen Vorsatzes am Beginn des sich verjüngenden Kanalstücks (im Bereich des Endes des Kraftstoffleitkanals) ist derart vorgegeben, dass ein Durchmesser des Kanalstücks zum Beispiel stets größer ist als ein Durchmesser eines stromauf liegenden ersten Luftleitkanals der Düse am Ende des Kraftstoffleitkanals oder zumindest am Ende des Kanalstücks auch kleiner sein kann.Alternatively or additionally, in one embodiment variant it is provided that the lateral surface of the channel piece in the area of the end of the second air duct is radially offset from one end of a lateral surface of the first air duct (although of course such an offset is not mandatory). In this variant, at a rear end of the channel piece in relation to the nozzle outlet opening larger or smaller diameter is provided than at the end of the first air duct. In the first-mentioned variant, one end of the duct piece therefore does not protrude radially inwards over a virtual extension of a radially outer end edge of the first air guide duct, while in the last-mentioned variant the end of the duct piece protrudes radially inwards just over such a virtual extension. In combination with the above-explained variant of a radial attachment at the beginning of the tapered channel piece (in the area of the end of the fuel guide channel), it is specified in such a way that a diameter of the channel piece is, for example, always larger than a diameter of an upstream first air guide channel of the nozzle at the end of the fuel guide channel or at least at the end of the channel section can also be smaller.

In einer möglichen Weiterbildung ist die Mantelfläche des Kanalstücks im Bereich des Endes des zweiten Luftleitkanals um einen Abstand von maximal 1 mm zu einem Ende einer Mantelfläche des ersten Luftleitkanals radial nach außen versetzt. Alternativ oder ergänzend ist die Mantelfläche des Kanalstücks im Bereich des Endes des zweiten Luftleitkanals um einen Abstand von maximal 0,1 mm radial nach innen zu einem Ende einer Mantelfläche des ersten Luftleitkanals versetzt.In a possible further development, the lateral surface of the channel piece is offset radially outwards in the area of the end of the second air duct by a distance of a maximum of 1 mm from an end of a lateral surface of the first air duct. Alternatively or additionally, the lateral surface of the channel piece in the area of the end of the second air duct is offset radially inwards from an end of a lateral surface of the first air duct by a distance of a maximum of 0.1 mm.

Insbesondere auf Basis der vorstehend erläuterten Kanalgeometrien an dem sich verjüngenden Kanalstück kann in einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das Kanalstück an seiner breitesten Stelle im Bereich des Endes des Kraftstoffleitkanals einen um 0,4 mm größeren Durchmesser aufweist als der erste Luftleitkanal am Ende des Kraftstoffleitkanals, also an derjenigen Stelle, an der der Kraftstoffleitkanal in den ersten Luftleitkanal mündet. Der Durchmesser des Kanalstücks kann hierbei an seiner breitesten Stelle aber selbstverständlich auch um ein kleineres Maß größer sein als der Durchmesser des ersten Luftleitkanals am Ende des Kraftstoffleitkanals. In einer Variante wäre sogar denkbar, dass der Durchmesser des Kanalstücks an seiner breitesten Stelle dem Durchmesser des ersten Luftleitkanals am Ende des Kraftstoffleitkanals entspricht.In particular, based on the channel geometries explained above on the tapered channel piece, it can be provided in one embodiment variant that the channel piece at its widest point in the area of the end of the fuel guide channel has a diameter that is 0.4 mm larger than the first air guide channel at the end of the fuel guide channel, i.e. at the point where the fuel guide channel opens into the first air guide channel. The diameter of the channel piece can of course also be larger at its widest point by a smaller amount than the diameter of the first air guide channel at the end of the fuel guide channel. In one variant, it would even be conceivable that the diameter of the channel section at its widest point corresponds to the diameter of the first air guide channel at the end of the fuel guide channel.

Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass das Kanalstück an seiner schmalsten Stelle im Bereich des Endes des zweiten Luftleitkanals einen maximal 2 mm, insbesondere maximal 1,4 mm größeren und/oder maximal 0,2 mm kleineren Durchmesser aufweist als der erste Luftleitkanal am Ende des Kraftstoffleitkanals. Wie zuvor bereits erläutert, weist das Kanalstück in der zuerst genannten Variante auch an seinem, bezogen auf die Strömungsrichtung der Luft, des Kraftstoffs respektive des Kraftstoff-Luft-Gemisches, hinteren Ende noch einen größeren Durchmesser auf als der erste Luftleitkanal am Ende des Kraftstoffleitkanals, hier einen um wenigstens 0,2 mm größeren Durchmesser. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, das Kanalstück an seiner schmalsten Stelle im Bereich des Endes des zweiten Luftleitkanals einen wenigstens 0,2 mm größeren Durchmesser aufweist als der erste Luftleitkanal am Ende des Kraftstoffleitkanals. In der anderen genannten Variante verjüngt sich bzw. konvergiert das Kanalstück über seine Länge so stark, dass das Kanalstück im Bereich des Endes des zweiten Luftleitkanals und damit endseitig an seiner schmalsten Stelle einen Durchmesser aufweist, der gleich dem oder kleiner ist als der Durchmesser des ersten Luftleitkanals am Ende des Kraftstoffleitkanals ist.Alternatively or additionally, it can be provided that the duct piece at its narrowest point in the area of the end of the second air duct has a maximum diameter of 2 mm, in particular a maximum of 1.4 mm larger and/or a maximum of 0.2 mm smaller than the first air duct at the end of the fuel channel. As already explained above, the channel piece in the first-mentioned variant also has a larger diameter than that at its rear end, based on the flow direction of the air, the fuel or the fuel-air mixture first air duct at the end of the fuel duct, here a diameter that is at least 0.2 mm larger. For example, it can be provided that the channel piece has a diameter at least 0.2 mm larger at its narrowest point in the area of the end of the second air guide channel than the first air guide channel at the end of the fuel guide channel. In the other variant mentioned, the channel piece tapers or converges over its length to such an extent that the channel piece in the area of the end of the second air duct and thus at its narrowest point at the end has a diameter that is equal to or smaller than the diameter of the first Air duct is at the end of the fuel duct.

Mit Blick auf die Vermeidung instationärer Kraftstoffansammlungen und Kraftstoffabströmungen am Ende des Kraftstoffleitkanals kann die Vorgabe eines bestimmten Verhältnisses zwischen die Geometrie des Kanalstücks definierenden Parametern von Vorteil sein. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Mantelfläche des Kanalstücks im Bereich des Kraftstoffleitkanals um einen Abstand Δr1 zu einem Ende einer Mantelfläche des ersten Luftleitkanals radial nach außen versetzt ist und sich das Kanalstück mit einer Länge xPF entlang der Düsenlängsachse des Düsenhauptkörpers erstreckt und hierbei dann gilt: x PF 2 Δ r 1 .

Figure imgb0001
With a view to avoiding transient fuel accumulations and fuel outflows at the end of the fuel guide channel, specifying a specific relationship between parameters defining the geometry of the channel section can be advantageous. In an embodiment variant according to the invention it is provided that the lateral surface of the channel piece in the area of the fuel guide channel is offset radially outwards by a distance Δr 1 from one end of a lateral surface of the first air guide channel and the channel piece extends with a length x PF along the nozzle longitudinal axis of the nozzle main body and then the following applies: x PF 2 Δ r 1 .
Figure imgb0001

In einer Weiterbildung kann ferner xPF ≥ 3 Δr1 gelten.In a further development, x PF ≥ 3 Δr 1 can also apply.

Insbesondere für xPF ≥ 2 Δr1 oder xPF ≥ 3 Δr1 kann weiterhin, wie vorstehend bereits erläutert, gelten, dass die Länge xPF beispielsweise größer oder gleich 2 mm ist und der radiale Abstand Δr1 < 1 mm, insbesondere ≤ 0,8 mm und z.B. ≤ 0,665 mm ist.In particular, for x PF ≥ 2 Δr 1 or x PF ≥ 3 Δr 1 it can also apply, as already explained above, that the length x PF is, for example, greater than or equal to 2 mm and the radial distance Δr 1 <1 mm, in particular ≤ 0 .8 mm and e.g. ≤ 0.665 mm.

In einem Ausführungsbeispiel geht die radial äußere Mantelfläche des Kraftstoffleitkanals über eine Rundung in die geneigt verlaufende Mantelfläche des Kanalstücks über. Ein stetiger und kantenfreier Übergang zwischen der radial äußeren Mantelfläche des Kraftstoffleitkanals und der Mantelfläche des sich anschließenden Kanalstücks kann die zeitlich und räumlich gleichmäßige Kraftstoffabgabe respektive Kraftstoffeinspritzung weiter unterstützen. Beispielsweise weist die (konvexe) Rundung am Übergang zwischen radial äußerer Mantelfläche des Kraftstoffleitkanals und der geneigt verlaufenden Mantelfläche des Kanalstücks einen Radius von maximal 8 mm auf. In einer Ausführungsvariante weist die Rundung einen Radius von maximal 2 mm auf.In one exemplary embodiment, the radially outer lateral surface of the fuel guide channel merges into the inclined lateral surface of the channel piece via a curve. A continuous and edge-free transition between the radially outer lateral surface of the fuel guide channel and the lateral surface of the adjoining channel section can further support the temporally and spatially uniform fuel delivery or fuel injection. For example, the (convex) curve at the transition between the radially outer lateral surface of the fuel guide channel and the inclined lateral surface of the channel piece has a radius of a maximum of 8 mm. In one embodiment variant, the curve has a radius of a maximum of 2 mm.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsvariante kann an einer radial inneren Mantelfläche des Kraftstoffleitkanals eine konkave Rundung vorgesehen sein, über die ein schräg radial nach innen weisender Abschnitt der radial inneren Mantelfläche in einen axial verlaufenden Abschnitt der radial inneren Mantelfläche übergeht. Insbesondere in einer solchen Ausführungsvariante, in der sich ein Ende des radial innenliegender Randes des Kraftstoffleitkanals noch axial erstreckt, kann gegenüberliegend eine konvexe Rundung an der radial äußeren Mantelfläche ausgebildet sein. Diese gegenüberliegende Rundung der radial äußeren Mantelfläche weist dann, wie vorstehend angegeben, z.B. einen Radius von maximal 8 mm auf und ermöglicht damit eine weicheren Übergang des Kraftstoffleitkanals zu dem sich verjüngenden Kanalstück. Eine konkave Rundung an der radial inneren Mantelfläche des Kraftstoffleitkanals weist beispielsweise einen Radius von maximal 15 mm auf, insbesondere z.B. von maximal 10 mm, 8 mm, 5 mm oder 2 mm.In an embodiment variant according to the invention, a concave curve can be provided on a radially inner lateral surface of the fuel guide channel, via which a section of the radially inner lateral surface pointing obliquely radially inwards merges into an axially extending section of the radially inner lateral surface. In particular, in such an embodiment variant in which one end of the radially inner edge of the fuel guide channel still extends axially, a convex curve can be formed opposite on the radially outer lateral surface. This opposite rounding of the radially outer lateral surface then has, as stated above, for example a radius of a maximum of 8 mm and thus enables a smoother transition of the fuel guide channel to the tapered channel piece. A concave curve on the radially inner lateral surface of the fuel guide channel has, for example, a radius of a maximum of 15 mm, in particular, for example, a maximum of 10 mm, 8 mm, 5 mm or 2 mm.

Zur Vermeidung lokaler Rückströmungen ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass an dem Ende des Kraftstoffleitkanals zwischen einer Mantelfläche des ersten Luftleitkanals und einer inneren Mantelfläche des Kraftstoffleitkanals ein scharfkantiger Übergang ausgebildet ist. Hier ist dann folglich beispielsweise ein Wandabschnitt des Düsenhauptkörpers, der einerseits die innere (radial innen liegende) Mantelfläche des Kraftstoffleitkanals und andererseits die (radial äußere) Mantelfläche des ersten Luftleitkanals ausbildet, zu einer Kante am Ende des Kraftstoffleitkanals und des ersten Luftleitkanals spitz zulaufend ausgebildet.In order to avoid local backflows, it is provided in one exemplary embodiment that a sharp-edged transition is formed at the end of the fuel guide channel between a lateral surface of the first air guide channel and an inner lateral surface of the fuel guide channel. Here, for example, a wall section of the nozzle main body, which on the one hand forms the inner (radially inner) lateral surface of the fuel guide channel and on the other hand the (radially outer) lateral surface of the first air guide channel, is designed to taper to an edge at the end of the fuel guide channel and the first air guide channel.

Alternativ oder ergänzend kann zur Vermeidung lokaler Rückströmungen am Ende des sich verjüngenden Kanalstücks ein scharfkantiger Übergang zwischen der Mantelfläche des Kanalstücks und einer inneren Mantelfläche des zweiten Luftkanals ausgebildet sein. Analog kann hier ein Wandabschnitt des Düsenhauptkörpers, der einerseits die Mantelfläche des Kanalstücks und andererseits die radial innere Mantelfläche des zweiten Luftleitkanals ausbildet, in Richtung der Düsenaustrittsöffnung spitz zulaufend ausgebildet sein. Eine scharfe Kante am Ende des Kanalstücks am Übergang zu einer Ausströmöffnung des zweiten Luftleitkanals ist hier somit die Folge.Alternatively or additionally, in order to avoid local backflows, a sharp-edged transition can be formed at the end of the tapered channel piece between the lateral surface of the channel piece and an inner lateral surface of the second air duct. Analogously, a wall section of the nozzle main body, which forms the lateral surface of the channel piece on the one hand and the radially inner lateral surface of the second air guide channel on the other hand, can be designed to taper in the direction of the nozzle outlet opening. The result here is a sharp edge at the end of the channel section at the transition to an outflow opening of the second air guide channel.

Die vorgeschlagene Lösung umfasst ferner auch eine Düsenbaugruppe mit mehreren identisch ausgebildeten Düsen, die jeweils ein sich verjüngendes Kanalstück zwischen dem Ende eines Kraftstoffleitkanals und dem Ende eines zweiten Luftleitkanals an einer Düse im Bereich der Düsenaustrittsöffnung der jeweiligen Düse ausbilden. Ferner ist auch ein Triebwerk mit mindestens einer solchen Düse oder einer solchen Düsengruppe umfasst.The proposed solution also includes a nozzle assembly with several identically designed nozzles, each of which forms a tapered channel piece between the end of a fuel guide channel and the end of a second air guide channel on a nozzle in the area of the nozzle outlet opening of the respective nozzle. Further is also comprises an engine with at least one such nozzle or such a nozzle group.

Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.The attached figures illustrate exemplary possible embodiment variants of the proposed solution.

Hierbei zeigen:

Figur 1A
in vergrößertem Maßstab und ausschnittsweise den Bereich an einer Düsenaustrittsöffnung eine Düse mit einem sich konisch verjüngenden Kanalstück zwischen dem Ende eines Kraftstoffleitkanals und einem Ende eines zweiten Luftleitkanals der Düse zur Vermeidung instationärer Kraftstoffansammlungen und Kraftstoffabströmungen am Ende des Kraftstoffleitkanals;
Figur 1B
in mit der Figur 1A übereinstimmender Ansicht eine mögliche Weiterbildung der Ausführungsvariante der Figur 1A;
Figur 1C
eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung einer Weiterbildung des Kanalstücks der Figur 1A;
Figur 2A
ein Triebwerk, in dem eine Brennkammer mit einer Düse entsprechend der Figur 1 zum Einsatz kommt;
Figur 2B
ausschnittsweise und in vergrößertem Maßstab die Brennkammer des Triebwerks der Figur 2A;
Figur 2C
in Querschnittsansicht den grundsätzlichen Aufbau der Düse der Figur 1 und die umliegenden Komponenten des Triebwerks im eingebauten Zustand der Düse.
Show here:
Figure 1A
on an enlarged scale and in detail the area at a nozzle outlet opening, a nozzle with a conically tapering channel piece between the end of a fuel guide channel and an end of a second air guide channel of the nozzle to avoid unsteady fuel accumulations and fuel outflows at the end of the fuel guide channel;
Figure 1B
in with the Figure 1A Consistent view of a possible further development of the embodiment variant Figure 1A ;
Figure 1C
a partially enlarged representation of a further development of the channel piece Figure 1A ;
Figure 2A
an engine in which a combustion chamber with a nozzle corresponding to the Figure 1 is used;
Figure 2B
detail and on an enlarged scale the combustion chamber of the engine Figure 2A ;
Figure 2C
a cross-sectional view of the basic structure of the nozzle Figure 1 and the surrounding components of the engine with the nozzle installed.

Die Figur 2A veranschaulicht schematisch und in Schnittdarstellung ein (Turbofan-) Triebwerk T, bei dem die einzelnen Triebwerkskomponenten entlang einer Rotationsachse oder Mittelachse M hintereinander angeordnet sind und das Triebwerk T als Turbofan-Triebwerk ausgebildet ist. An einem Einlass oder Intake E des Triebwerks T wird Luft entlang einer Eintrittsrichtung mittels eines Fans F angesaugt. Dieser in einem Fangehäuse FC angeordnete Fan F wird über eine Rotorwelle S angetrieben, die von einer Turbine TT des Triebwerks T in Drehung versetzt wird. Die Turbine TT schließt sich hierbei an einen Verdichter V an, der beispielsweise einen Niederdruckverdichter 11 und einen Hochdruckverdichter 12 aufweist, sowie gegebenenfalls noch einen Mitteldruckverdichter. Der Fan F führt einerseits in einem Primärluftstrom F1 dem Verdichter V Luft zu sowie andererseits, zur Erzeugung des Schubs, in einem Sekundärluftstrom F2 einem Sekundärstromkanal oder Bypasskanal B. Der Bypasskanal B verläuft hierbei um ein den Verdichter V und die Turbine TT umfassendes Kerntriebwerk, das einen Primärstromkanal für die durch den Fan F dem Kerntriebwerk zugeführte Luft umfasst.The Figure 2A illustrates schematically and in a sectional view a (turbofan) engine T, in which the individual engine components are arranged one behind the other along a rotation axis or central axis M and the engine T is designed as a turbofan engine. At an inlet or intake E of the engine T, air is sucked in along an inlet direction by means of a fan F. This one in one Fan F arranged in the fan housing FC is driven by a rotor shaft S, which is rotated by a turbine TT of the engine T. The turbine TT is connected to a compressor V, which has, for example, a low-pressure compressor 11 and a high-pressure compressor 12, and possibly also a medium-pressure compressor. On the one hand, the fan F supplies air to the compressor V in a primary air flow F1 and, on the other hand, to generate the thrust, in a secondary air flow F2, a secondary flow channel or bypass channel B. The bypass channel B runs around a core engine comprising the compressor V and the turbine TT, which comprises a primary flow duct for the air supplied to the core engine by the fan F.

Die über den Verdichter V in den Primärstromkanal geförderte Luft gelangt in einen Brennkammerabschnitt BK des Kerntriebwerks, in dem die Antriebsenergie zum Antreiben der Turbine TT erzeugt wird. Die Turbine TT weist hierfür eine Hochdruckturbine 13, eine Mitteldruckturbine 14 und einen Niederdruckturbine 15 auf. Die Turbine TT treibt dabei über die bei der Verbrennung frei werdende Energie die Rotorwelle S und damit den Fan F an, um über die die in den Bypasskanal B geförderte Luft den erforderlichen Schub zu erzeugen. Sowohl die Luft aus dem Bypasskanal B als auch die Abgase aus dem Primärstromkanal des Kerntriebwerks strömen über einen Auslass A am Ende des Triebwerks T aus. Der Auslass A weist hierbei üblicherweise eine Schubdüse mit einem zentral angeordneten Austrittskonus C auf.The air conveyed into the primary flow channel via the compressor V reaches a combustion chamber section BK of the core engine, in which the drive energy for driving the turbine TT is generated. For this purpose, the turbine TT has a high-pressure turbine 13, a medium-pressure turbine 14 and a low-pressure turbine 15. The turbine TT uses the energy released during combustion to drive the rotor shaft S and thus the fan F in order to generate the required thrust via the air conveyed into the bypass channel B. Both the air from the bypass duct B and the exhaust gases from the primary flow duct of the core engine flow out via an outlet A at the end of the engine T. The outlet A usually has a thrust nozzle with a centrally arranged outlet cone C.

Figur 2B zeigt einen Längsschnitt durch den Brennkammerabschnitt BK des Triebwerks T. Hieraus ist insbesondere in eine (Ring-) Brennkammer 3 des Triebwerks T ersichtlich. Zur Einspritzung von Kraftstoff respektive eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einen Brennraum 30 der Brennkammer 3 ist eine Düsenbaugruppe vorgesehen. Diese umfasst einen Brennkammerring R, an dem entlang einer Kreislinie um die Mittelachse M mehrere (Kraftstoff / Einpritz-) Düsen 2 angeordnet sind. Hierbei sind an dem Brennkammerring R die Düsenaustrittsöffnungen der jeweiligen Düsen 2 vorgesehen, die innerhalb der Brennkammer 3 liegen. Jede Düse 2 umfasst dabei einen Flansch, über den eine Düse 2 an ein Außengehäuse G der Brennkammer 3 geschraubt ist. Figure 2B shows a longitudinal section through the combustion chamber section BK of the engine T. This shows in particular a (ring) combustion chamber 3 of the engine T. A nozzle assembly is provided for injecting fuel or an air-fuel mixture into a combustion chamber 30 of the combustion chamber 3. This comprises a combustion chamber ring R, on which several (fuel/injection) nozzles 2 are arranged along a circular line around the central axis M. Here, the nozzle outlet openings of the respective nozzles 2, which lie within the combustion chamber 3, are provided on the combustion chamber ring R. Each nozzle 2 includes a flange via which a nozzle 2 is screwed to an outer housing G of the combustion chamber 3.

Die Figur 2C zeigt nun in Querschnittsansicht den grundsätzlichen Aufbau einer Düse 2 sowie die umliegenden Komponenten des Triebwerks T im eingebauten Zustand der Düse 2. Die Düse 2 ist hierbei Teil eines Brennkammersystems des Triebwerks T. Die Düse 2 befindet sich stromab eines Diffusors D und wird bei der Montage durch ein Zugangsloch L durch einen Brennkammerkopf 31, durch ein Hitzeschild 300 und eine Kopfplatte 310 der Brennkammer 3 bis zum Brennraum 30 der Brennkammer 3 eingeschoben, sodass eine an einem Düsenhauptkörper 20 ausgebildete Düsenaustrittsöffnung in den Brennraum 30 reicht. Die Düse 2 umfasst ferner einen sich im Wesentlichen radial bezüglich der Mittelachse M erstreckenden Düsenstamm 21, in dem eine Kraftstoffzuleitung 210 untergebracht ist, die Kraftstoff zu dem Düsenhauptkörper 20 fördert. Am Düsenhauptkörper 20 sind ferner eine Kraftstoffkammer 22, Kraftstoffpassagen 220, Hitzeschilde 23 sowie Luftkammern zur Isolation 23a und 23b ausgebildet.The Figure 2C now shows a cross-sectional view of the basic structure of a nozzle 2 as well as the surrounding components of the engine T in the installed state of the nozzle 2. The nozzle 2 is part of a combustion chamber system of the engine T. The nozzle 2 is located downstream of a diffuser D and is used during assembly through an access hole L through a combustion chamber head 31, through a heat shield 300 and a head plate 310 the Combustion chamber 3 is inserted up to the combustion chamber 30 of the combustion chamber 3, so that a nozzle outlet opening formed on a nozzle main body 20 extends into the combustion chamber 30. The nozzle 2 further comprises a nozzle trunk 21 which extends essentially radially with respect to the central axis M and in which a fuel supply line 210 is accommodated, which delivers fuel to the nozzle main body 20. A fuel chamber 22, fuel passages 220, heat shields 23 and air chambers for insulation 23a and 23b are also formed on the nozzle main body 20.

Zusätzlich bildet der Düsenhauptkörper 20 einen mittig entlang einer Düsenlängsachse DM verlaufenden (ersten) inneren Luftleitkanal 26 und hierzu radial weiter außen liegende (zweite und dritte) äußere Luftleitkanäle 27a und 27b aus. Diese Luftleitkanäle 26, 27a und 27b erstrecken sich in Richtung der Düsenaustrittsöffnung der Düse 2.In addition, the nozzle main body 20 forms a (first) inner air guide channel 26 running centrally along a nozzle longitudinal axis DM and, for this purpose, outer air guide channels 27a and 27b located radially further outwards. These air guide channels 26, 27a and 27b extend in the direction of the nozzle outlet opening of the nozzle 2.

Des Weiteren ist noch wenigstens ein Kraftstoffleitkanal 25 an dem Düsenhauptkörper 20 ausgebildet. Dieser Kraftstoffleitkanal 25 liegt zwischen dem ersten inneren Luftleitkanal 26 und dem zweiten äußeren Luftleitkanal 27a. Das Ende des Kraftstoffleitkanals 25, über den im Betrieb der Düse 2 Kraftstoff in Richtung der Luft aus dem ersten inneren Luftleitkanal 26 ausströmt, liegt, bezogen auf die Düsenlängsachse DM und in Richtung der Düsenaustrittsöffnung, vor einem Ende des zweiten Luftleitkanals 27a, aus dem Luft aus dem zweiten, äußeren Luftleitkanal 27a in Richtung eines Gemisches aus Luft aus dem ersten, inneren Luftleitkanal 26 und Kraftstoff aus dem Kraftstoffleitkanal 25 ausströmt.Furthermore, at least one fuel guide channel 25 is formed on the nozzle main body 20. This fuel guide channel 25 lies between the first inner air guide channel 26 and the second outer air guide channel 27a. The end of the fuel guide channel 25, through which fuel flows out of the first inner air guide channel 26 in the direction of the air during operation of the nozzle 2, lies, based on the nozzle longitudinal axis DM and in the direction of the nozzle outlet opening, in front of an end of the second air guide channel 27a, from which air flows out of the second, outer air guide channel 27a in the direction of a mixture of air from the first, inner air guide channel 26 and fuel from the fuel guide channel 25.

In den äußeren Luftleitkanälen 27a und 27b sind üblicherweise Verdrallelemente zum Verdrallen der hierüber zugeführten Luft vorgesehen (vgl. Figur 1). Ferner umfasst der Düsenhauptkörper 20 am Ende des dritten äußeren Luftleitkanals 27b noch ein äußeres, radial nach innen weisendes Luftleitelement 41. Zur Abdichtung der Düse 2 zum Brennraum 30 hin ist an dem Düsenhauptkörper 20 umfangsseitig noch ein Dichtungselement 28 vorgesehen. Dieses Dichtungselement 28 bildet ein Gegenstück zu einer sogenannten Brennerdichtung 4. Diese Brennerdichtung 4 ist schwimmend zwischen dem Hitzeschild 300 und der Kopfplatte 310 gelagert, um bei verschiedenen Betriebszuständen radiale und axiale Bewegungen zwischen der Düse 2 und der Brennkammer 3 auszugleichen und eine zuverlässige Dichtung zu gewährleisten.In the outer air guide channels 27a and 27b, twisting elements are usually provided for twisting the air supplied through them (cf. Figure 1 ). Furthermore, the nozzle main body 20 also includes an outer, radially inwardly pointing air guide element 41 at the end of the third outer air guide channel 27b. To seal the nozzle 2 from the combustion chamber 30, a sealing element 28 is also provided on the circumference of the nozzle main body 20. This sealing element 28 forms a counterpart to a so-called burner seal 4. This burner seal 4 is floatingly mounted between the heat shield 300 and the head plate 310 in order to compensate for radial and axial movements between the nozzle 2 and the combustion chamber 3 in different operating states and to ensure a reliable seal .

Die Brennerdichtung 4 weist üblicherweise ein Strömungsleitelement 40 zum Brennraum 30 auf. Dieses Strömungsleitelement 40 sorgt in Verbindung mit dem dritten äußeren Luftleitkanal 41 an der Düse 2 für eine gewollte Strömungsführung des Kraftstoff-Luft-Gemischs, das aus der Düse 2, genauer der verdrahten Luft aus den Luftleitkanälen 26, 27a und 27b sowie dem Kraftstoffleitkanal 25, entsteht.The burner seal 4 usually has a flow guide element 40 to the combustion chamber 30. This flow guide element 40 ensures connection with the third outer one Air guide channel 41 on the nozzle 2 for a desired flow guidance of the fuel-air mixture that arises from the nozzle 2, more precisely the wired air from the air guide channels 26, 27a and 27b and the fuel guide channel 25.

Bei der Düse 2 der Figur 2C, bei der sich um eine druckunterstützte Einspritzdüse handelt, folgen, bezogen auf die Düsenlängsachse DM und in Richtung auf die Düsenaustrittsöffnung, auf das Ende des Kraftstoffleitkanals 25, aus dem im Betrieb des Triebwerks T Kraftstoff der Luft aus dem ersten inneren, sich mittig erstreckenden Luftleitkanal 26 zugeführt wird, die Enden der zweiten und dritten radial außen liegenden Luftleitkanäle 27a und 27b. Um nun im Betrieb des Triebwerks T instationäre Kraftstoffansammlungen und Kraftstoffabströmungen an diesem Ende des Kraftstoffleitkanals 25 zu vermeiden und eine zeitlich sowie räumlich Vergleichmäßigung der Kraftstoffabgabe respektive Kraftstoffeinspritzung zu erreichen, ist eine geometrisch in dieser Hinsicht optimierte Ausgestaltung des Düsenendes (des Endes des Düsenhauptkörpers 20) vorgeschlagen. Eine Ausführungsvariante hierzu veranschaulicht die Figur 1 in vergrößertem Maßstab.At nozzle 2 the Figure 2C , which is a pressure-supported injection nozzle, follow, based on the nozzle longitudinal axis DM and in the direction of the nozzle outlet opening, the end of the fuel guide channel 25, from which during operation of the engine T fuel the air from the first inner, centrally extending air guide channel 26 is supplied to the ends of the second and third radially outer air guide channels 27a and 27b. In order to avoid unsteady fuel accumulations and fuel outflows at this end of the fuel guide channel 25 during operation of the engine T and to achieve a temporal and spatial uniformity of the fuel delivery or fuel injection, a geometrically optimized design of the nozzle end (the end of the nozzle main body 20) is proposed in this respect . An embodiment variant of this is illustrated by: Figure 1 on an enlarged scale.

Bei einer in der Figur 1A dargestellten Düse 2 ist zwischen dem Ende des Kraftstoffleitkanals 25 und dem Ende des zweiten Luftleitkanals 27a an der Düse 2 ein sich verjüngendes Kanalstück 9 mit einer in axialer Richtung geneigt verlaufenden Mantelfläche 292b ausgebildet. Die geneigt verlaufende Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 schließt sich dabei an eine radial äußere Mantelfläche 291b des Kraftstoffleitkanals 25 an. Die Mantelflächen 291b und 292b verlaufen hierbei unter einem Winkel größer als 10° zueinander, um über die sich an den Kraftstoffleitkanal 25 anschließende Mantelfläche 292b eine sich in Richtung der Düsenaustrittsöffnung erstreckende Vorfilm- oder 'Prefilm'-Fläche für die Anlage des Kraftstoffs zu definieren. Der Kraftstoffleitkanal 25 geht somit in das Kanalstück 9 über, das sich in Richtung der Düsenaustrittsöffnung und damit zu einem Ende des zweiten radial außen liegenden Luftleitkanals 27a hin verjüngt bzw. das in Richtung der Düsenaustrittsöffnung konvergiert.At one in the Figure 1A 2, a tapering channel piece 9 with a lateral surface 292b which is inclined in the axial direction is formed on the nozzle 2 between the end of the fuel guide channel 25 and the end of the second air guide channel 27a. The inclined lateral surface 292b of the channel piece 9 adjoins a radially outer lateral surface 291b of the fuel guide channel 25. The lateral surfaces 291b and 292b run at an angle greater than 10° to one another in order to define a pre-film or 'prefilm' surface for the fuel system which extends in the direction of the nozzle outlet opening via the lateral surface 292b adjoining the fuel guide channel 25. The fuel guide channel 25 thus merges into the channel piece 9, which tapers in the direction of the nozzle outlet opening and thus towards one end of the second radially outer air guide channel 27a or which converges in the direction of the nozzle outlet opening.

Der Kraftstoffleitkanal 25 ist hierbei am Ende der Düse 2 mit einem radial nach innen abgewinkelten Kanalabschnitt 251 ausgebildet. Dieser abgewinkelte Kanalabschnitt 251 schließt sich an einen im Wesentlichen parallel zur Düsenlängsachse DM verlaufenden Kanalabschnitt 250 des Kraftstoffleitkanals 25 an, der entsprechend der Querschnittsansicht der Figur 1A durch parallel zueinander verlaufende innere und äußere Mantelflächen 290a und 290b berandet ist. Während dann eine radial innenliegende Mantelfläche 291a des sich anschließenden, abgewinkelten Kanalabschnitts 251 bis zu einer Mantelfläche des ersten Luftleitkanals 26 geführt ist, geht die gegenüberliegende, radial äußere Mantelfläche 291b des abgewinkelten Kanalabschnitts 251 in die Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 über, das gegenüber dem ersten, inneren Luftleitkanal 26 einen größeren Durchmesser aufweist. Der Übergang zwischen dem Kraftstoffleitkanal 25 und dem Kanalstück 9 im Bereich der Mantelflächen 291b und 292b ist vorliegend stetig und kantenfrei über eine Rundung gestalten, die einen Radius RPFO, hier von maximal 2 mm, aufweist.The fuel guide channel 25 is formed at the end of the nozzle 2 with a channel section 251 that is angled radially inwards. This angled channel section 251 adjoins a channel section 250 of the fuel guide channel 25 which runs essentially parallel to the nozzle longitudinal axis DM and which corresponds to the cross-sectional view of Figure 1A is bordered by inner and outer lateral surfaces 290a and 290b that run parallel to one another. While then a radially internal one Lateral surface 291a of the adjoining, angled channel section 251 is guided up to a lateral surface of the first air duct 26, the opposite, radially outer lateral surface 291b of the angled channel section 251 merges into the lateral surface 292b of the channel piece 9, which is opposite the first, inner air duct 26 has a larger diameter. In the present case, the transition between the fuel guide channel 25 and the channel piece 9 in the area of the lateral surfaces 291b and 292b is continuous and edge-free via a curve that has a radius R PFO , here of a maximum of 2 mm.

Der (durchweg) größere Durchmesser des Kanalstücks 9 gegenüber dem Durchmesser des inneren, ersten Luftleitkanals 26 ergibt sich durch einen radialen Versatz der äußeren Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 zu einem Ende der Mantelfläche des ersten Luftleitkanals 26. Der Kraftstoffleitkanal 25 ist somit nicht vollständig bis auf den Durchmesser des ersten Luftleitkanals 26 geführt. Der Durchmesser des Kanalstücks 9 an seiner breitesten Stelle im Bereich des Endes des Kraftstoffleitkanals 25 ist vielmehr um einen Abstand 2Δr1 größer als ein Durchmesser 2rinner des ersten Luftleitkanals 26 am Ende des Kraftstoffleitkanals 25. Die Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 ist somit im Bereich des Endes des Kraftstoffleitkanals 25 um einen Abstand Δr1 zu einem Ende der Mantelfläche des ersten Luftleitkanals 26 radial nach außen versetzt. In der dargestellten Ausführungsvariante beträgt der Abstand Δr1 weniger als 0,8 mm, insbesondere weniger als 0,665 mm. Z.B. kann der Abstand Δr1 wenigstens 0,2 mm und maximal 2 mm betragen. Grundsätzlich kann Δr1 aber auch kleiner als 0,2 mm oder sogar null sein.The (consistently) larger diameter of the channel piece 9 compared to the diameter of the inner, first air guide channel 26 results from a radial offset of the outer lateral surface 292b of the channel piece 9 to one end of the lateral surface of the first air guide channel 26. The fuel guide channel 25 is therefore not complete except for the diameter of the first air duct 26. The diameter of the channel piece 9 at its widest point in the area of the end of the fuel guide channel 25 is larger by a distance 2Δr 1 than a diameter 2r inside the first air guide channel 26 at the end of the fuel guide channel 25. The lateral surface 292b of the channel piece 9 is thus in the area of End of the fuel guide channel 25 is offset radially outwards by a distance Δr 1 to one end of the lateral surface of the first air guide channel 26. In the embodiment variant shown, the distance Δr 1 is less than 0.8 mm, in particular less than 0.665 mm. For example, the distance Δr 1 can be at least 0.2 mm and a maximum of 2 mm. In principle, Δr 1 can also be smaller than 0.2 mm or even zero.

Über eine Länge xPF verjüngt sich das Kanalstück 9 in Richtung der Düsenaustrittsöffnung. Hierbei bleibt jedoch ein Versatz zu dem Ende des ersten Luftleitkanals 26 erhalten. Die Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 ist auch im Bereich des Endes des zweiten Luftleitkanals 27b und damit am (hinteren, stromab liegenden) Ende des Kanalstücks 9 radial um einen Abstand Δr2 (mit 0 ≤ Δr2 < Δr1) zu der Mantelfläche des ersten Luftleitkanals 26 versetzt. Dementsprechend erstreckt sich die Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 zwar radial nach innen, jedoch nicht über eine virtuelle Verlängerung einer radial äußeren Abschlusskante des ersten Luftleitkanals 26. Die virtuelle Verlängerung der radial äußeren Abschlusskante des ersten Luftleitkanals 26 ist dabei in der Figur 1A über eine Referenzachse RF dargestellt. Der Durchmesser des Kanalstücks 9 ist somit stets größer als der Durchmesser des ersten Luftleitkanals 26 am Ende des Kraftstoffleitkanals 25. Bei der dargestellten Ausführungsvariante der Figur 1A beträgt ein Abstand Δr2 beispielsweise wenigstens 0,1 mm, insbesondere 0,2 mm.The channel piece 9 tapers over a length x PF in the direction of the nozzle outlet opening. However, an offset to the end of the first air duct 26 remains. The lateral surface 292b of the channel piece 9 is also in the area of the end of the second air guide channel 27b and thus at the (rear, downstream) end of the channel piece 9 radially by a distance Δr 2 (with 0 ≤ Δr 2 <Δr 1 ) to the lateral surface of the first Air duct 26 offset. Accordingly, the lateral surface 292b of the channel piece 9 extends radially inwards, but not over a virtual extension of a radially outer end edge of the first air duct 26. The virtual extension of the radially outer end edge of the first air duct 26 is in the Figure 1A represented via a reference axis RF. The diameter of the channel piece 9 is therefore always larger than the diameter of the first air channel 26 at the end of the fuel channel 25. In the embodiment variant shown Figure 1A a distance Δr 2 is, for example, at least 0.1 mm, in particular 0.2 mm.

Die Verjüngung des Kanalstücks 9 ist ferner so gewählt, dass die Mantelfläche 292b des Kanalstücks 29 unter einem Winkel α ≤ 40° zur Düsenlängsachse DM verläuft. Über eine solche Verjüngung über eine Länge von xPF von wenigstens 1 mm, insbesondere von wenigstens 2 mm, kann im Betrieb ein stetiger Strom an Kraftstoff zu der Düsenaustrittsöffnung erreicht werden. Ferner lässt sich ein räumliche Entkoppelung lokaler Schwingungen aufgrund eines unstetigen Ausströmens an Kraftstoff und an zweiphasigem Gemisch aus Kraftstoff und Luft an einer radial äußeren Abströmkante des Kraftstoffleitkanals 25 vermeiden. Instationäre Kraftstoffansammlungen und Kraftstoffabströmungen am Ende des Kraftstoffleitkanals 25 werden ebenfalls vermieden. Der Kraftstoff wird über die dann als Leitfläche für einen Film an Kraftstoff dienende Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 gleichmäßiger gefördert, wodurch sich eine homogenere Kraftstofftröpfchen-Verteilung in dem Kraftstoff-Luft-Gemisch an der Düsenaustrittsöffnung ergibt. Ein sich dadurch ergebendes zeitlich kontinuierliches Spray mit geringem Kraftstofftropfen-Durchmesser führt dann wiederum zur Absenkung von bei der Verbrennung im Brennraum 30 entstehender Schadstoffe. Die Länge xPF kann beispielsweise auf maximal 7 mm begrenzt sein. Beispielsweise gilt xPF ≥ 3 Δr1.The taper of the channel piece 9 is also chosen so that the lateral surface 292b of the channel piece 29 runs at an angle α ≤ 40 ° to the nozzle longitudinal axis DM. A constant flow of fuel to the nozzle outlet opening can be achieved during operation via such a taper over a length of x PF of at least 1 mm, in particular at least 2 mm. Furthermore, a spatial decoupling of local vibrations due to an unsteady outflow of fuel and a two-phase mixture of fuel and air at a radially outer trailing edge of the fuel guide channel 25 can be avoided. Unsteady fuel accumulations and fuel outflows at the end of the fuel guide channel 25 are also avoided. The fuel is delivered more evenly via the lateral surface 292b of the channel piece 9, which then serves as a guide surface for a film of fuel, which results in a more homogeneous distribution of fuel droplets in the fuel-air mixture at the nozzle outlet opening. A resulting continuous spray with a small fuel droplet diameter then in turn leads to a reduction in pollutants produced during combustion in the combustion chamber 30. The length x PF can, for example, be limited to a maximum of 7 mm. For example, x PF ≥ 3 Δr 1 .

In Abweichung von der in der Figur 1 dargestellten Variante können die Abstände Δr1 und Δr2 und die Länge xPF auch noch abweichend gewählt werden, insbesondere in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Massenstrom an Kraftstoff an bestimmten vorgegebenen Betriebspunkten des Triebwerks T sowie dem Durchmesser 2rinner des inneren ersten Luftleitkanals 26. Die Länge in xPF sollte beispielsweise so lang sein, dass lokal instationäre Effekte infolge der Ausströmung von Kraftstoff aus dem Kraftstoffleitkanal 25 räumlich von einer Mehrphasenströmung an einer (Zerstäuber-) Kante eII getrennt werden. Diese Kante eII ist an einem Übergang der Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 und einer radial inneren Mantelfläche des zweiten äußeren Luftleitkanals 27a gebildet. Die Kante en ist ferner möglichst spitz ausgestaltet, um lokale Rückströmungen am verjüngten Ende des Kanalstücks 9 zu vermeiden. Ein Wandabschnitt 29b des Düsenhauptkörpers 2, der einerseits die Mantelfläche des Kanalstücks 9 und andererseits die radial innere Mantelfläche des zweiten Luftleitkanals 27a ausbildet, läuft somit zu der Kante eII am Ende des Kanalstücks 9 und des zweiten Luftleitkanals 27a hin spitz zu. Hierdurch ist zwischen der Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 und der inneren Mantelfläche des zweiten Luftleitkanals 27a ein scharfkantiger Übergang ausgebildet.In deviation from that in the Figure 1 In the variant shown, the distances Δr 1 and Δr 2 and the length x PF can also be selected differently, in particular depending on a predetermined mass flow of fuel at certain predetermined operating points of the engine T and the diameter 2r inside the inner first air duct 26. The length in x PF should, for example, be so long that locally unsteady effects due to the outflow of fuel from the fuel guide channel 25 are spatially separated from a multi-phase flow at an (atomizer) edge e II . This edge e II is formed at a transition between the lateral surface 292b of the channel piece 9 and a radially inner lateral surface of the second outer air guide duct 27a. The edge en is also designed to be as pointed as possible in order to avoid local backflows at the tapered end of the channel piece 9. A wall section 29b of the nozzle main body 2, which on the one hand forms the lateral surface of the channel piece 9 and on the other hand forms the radially inner lateral surface of the second air guide channel 27a, thus tapers towards the edge e II at the end of the channel piece 9 and the second air guide channel 27a. As a result, a sharp-edged transition is formed between the lateral surface 292b of the channel piece 9 and the inner lateral surface of the second air guide duct 27a.

Ebenso ist zur Vermeidung von Rückströmungen am Ende des Kraftstoffleitkanals 25 ein scharfkantiger Übergang zwischen der Mantelfläche des ersten Luftleitkanals 26 und der inneren Mantelfläche 291a des Kraftstoffleitkanals 25 ausgebildet. Ein Wandabschnitt 29a des Düsenhauptkörpers 2, der einerseits die innere Mantelfläche 291a des Kraftstoffleitkanals 25 und andererseits die Mantelfläche des ersten Luftleitkanals 26 ausbildet, läuft hier somit ebenfalls zu einer Kante eI am Ende des Kraftstoffleitkanals 25 und des ersten Luftleitkanals 26 spitz zu.Likewise, to avoid backflows, a sharp-edged transition is formed at the end of the fuel guide channel 25 between the lateral surface of the first air guide channel 26 and the inner lateral surface 291a of the fuel guide channel 25. A wall section 29a of the nozzle main body 2, which forms the inner lateral surface 291a of the fuel guide channel 25 on the one hand and the lateral surface of the first air guide channel 26 on the other hand, here also tapers to an edge e I at the end of the fuel guide channel 25 and the first air guide channel 26.

Im Übrigen ist es selbstverständlich nicht zwingend, dass das Ende der Mantelfläche 292b des Kanalstücks 9 und mithin die (Abschluss-) Kante eII bezüglich der Referenzachse RF radial außen liegt. Die (Abschluss-) Kante en kann in einer Ausführungsvariante auch bezüglich der radial inneren (Abschluss-) Kante eI des Kraftstoffleitkanals 25 radial weiter innen liegen, sodass ein Wert für Δr2 "negativ" sein kann, also rinner > router gilt, wobei 2 router dem Durchmesser des Kanalstücks 9 an dessen düsenaustrittsseitigen Ende (an der Kante eII) entspricht. Beispielsweise ist in einer solchen Ausführungsvariante die Geometrie im Bereich des Kanalstücks 9 entsprechend der ausschnittsweise vergrößerten Darstellung der Figur 1C durch Δr1 = 0,2 mm, Δr2 = 0,1 mm und RPFO = 1,0 mm charakterisiert.Furthermore, it is of course not mandatory that the end of the lateral surface 292b of the channel piece 9 and therefore the (terminating) edge e II lies radially on the outside with respect to the reference axis RF. In one embodiment variant, the (terminating) edge en can also lie radially further inward with respect to the radially inner (terminating) edge e I of the fuel guide channel 25, so that a value for Δr 2 can be "negative", i.e. r inner > r outer applies , where 2 r outer corresponds to the diameter of the channel piece 9 at its nozzle outlet end (on the edge e II ). For example, in such an embodiment variant, the geometry in the area of the channel piece 9 corresponds to the enlarged detail of the illustration Figure 1C characterized by Δr 1 = 0.2 mm, Δr 2 = 0.1 mm and R PFO = 1.0 mm.

Bei einer in der Figur 1B dargestellten Weiterbildung der Ausführungsvariante der Figur 1A schließt sich an den abgewinkelten Kanalabschnitt 251 des Kraftstoffleitkanals 25 stromab noch ein (End-)Abschnitt des Kraftstoffleitkanals 25 an, der axial in Richtung der Düsenaustrittsöffnung verläuft. Hierbei ist an der radial inneren Mantelfläche 291a des Kraftstoffleitkanals 25 eine konkave Rundung vorgesehen, über die der abgewinkelte und damit schräg radial nach innen weisende Abschnitt der radial inneren Mantelfläche in einen axial verlaufenden Abschnitt übergeht. Die konkave Rundung weist vorliegend einen Radius RDuct von maximal 15 mm auf und liegt der konvexen Rundung an der radial äußeren Mantelfläche 291b mit dem Radius RPFO gegenüber. Eine axiale Länge I des sich axial erstreckenden, radial innen liegenden Endabschnitts des Kraftstoffleitkanals 25 entspricht hierbei z.B. nur einem Bruchteil der Länge xPF. Zum Beispiel ist diese Länge I kleiner als 0,5 xPF.At one in the Figure 1B illustrated further development of the embodiment variant Figure 1A adjoining the angled channel section 251 of the fuel guide channel 25 downstream is an (end) section of the fuel guide channel 25, which runs axially in the direction of the nozzle outlet opening. Here, a concave curve is provided on the radially inner lateral surface 291a of the fuel guide channel 25, via which the angled and thus obliquely radially inwardly pointing section of the radially inner lateral surface merges into an axially extending section. In the present case, the concave curve has a radius R Duct of a maximum of 15 mm and lies opposite the convex curve on the radially outer lateral surface 291b with the radius R PFO . An axial length I of the axially extending, radially inner end section of the fuel guide channel 25 corresponds, for example, to only a fraction of the length x PF . For example, this length I is less than 0.5 x PF .

Der Radius RPFO kann in Abhängigkeit von der Größe der Rundung an der radial inneren Mantelfläche 291a und insbesondere der damit einhergehenden axialen Länge des sich axial erstreckenden (und am Ende bis zu der Kante eI spitz zulaufenden) radial innen liegenden Endabschnitts des Kraftstoffleitkanals 25 variieren. Bei einem vorhandenen sich axial erstreckenden radial innen liegenden Endabschnitt des Kraftstoffleitkanals 25 und einer für den Übergang vorhandenen konkaven Rundung mit Radius RDuct, wobei 0 < RDuct ≤15 mm gilt, liegt der Radius RPFO der konvexen Rundung an der radial äußeren Mantelfläche 291b bei maximal 8 mm.The radius R PFO can vary depending on the size of the curve on the radially inner lateral surface 291a and in particular the associated axial length of the axially extending (and tapering at the end up to the edge e1 ) radially inner end section of the fuel guide channel 25 . With an existing axially extending, radially inner end section of the fuel guide channel 25 and a concave rounding with radius R Duct for the transition, where 0 < R Duct ≤15 mm applies, the radius R PFO of the convex rounding on the radially outer lateral surface 291b is a maximum of 8 mm.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1111
NiederdruckverdichterLow pressure compressor
1212
HochdruckverdichterHigh pressure compressor
1313
HochdruckturbineHigh pressure turbine
1414
MitteldruckturbineMedium pressure turbine
1515
NiederdruckturbineLow pressure turbine
22
Düsejet
2020
DüsenhauptkörperNozzle main body
2121
Stammtribe
210210
KraftstoffzuleitungFuel supply line
2222
KraftstoffkammerFuel chamber
220220
KraftstoffpassageFuel passage
2323
HitzeschildHeat shield
24a, 24b24a, 24b
LuftkammerAir chamber
2525
KraftstoffleitkanalFuel channel
250, 251250, 251
KanalabschnittCanal section
2626
Erster LuftleitkanalFirst air duct
27a27a
Zweiter LuftleitkanalSecond air duct
27b27b
Dritter LuftleitkanalThird air duct
2828
DichtungselementSealing element
290a, 290b, 291a, 291b290a, 290b, 291a, 291b
MantelflächeLateral surface
292b292b
Mantelflache / LeitflächeShell surface / guide surface
29a, 29b29a, 29b
WandabschnittWall section
33
Brennkammercombustion chamber
3030
Brennraumcombustion chamber
300300
HitzeschildHeat shield
3131
BrennkammerkopfCombustion chamber head
310310
KopfplatteHeadstock
44
BrennerdichtungBurner gasket
4040
StrömungsleitelementFlow guide element
4141
LuftleitelementAir guide element
99
KanalstückChannel piece
AA
Auslassoutlet
Bb
BypasskanalBypass channel
BKBK
BrennkammerabschnittCombustion chamber section
CC
Auslasskonusoutlet cone
DD
Diffusordiffuser
DMDM
DüsenlängsachseNozzle longitudinal axis
EE
Einlass / IntakeInlet / Intake
eI, eIIei, ei
KanteEdge
FF
Fanfan
F1, F2F1, F2
FluidstromFluid flow
FCFC
FangehäuseFan housing
GG
AußengehäuseOuter casing
LL
ZugangslochAccess hole
II
Längelength
MM
Mittelachse / RotationsachseCentral axis / rotation axis
RR
BrennkammerringCombustion chamber ring
RFRF
ReferenzachseReference axis
rinner, routerrinner, router
Radiusradius
RDuct, RPFORDuct, RPFO
Radiusradius
SS
RotorwelleRotor shaft
TT
(Turbofan-)Triebwerk(Turbofan) engine
TTTT
Turbineturbine
Vv
Verdichtercompressor
xPFxPF
Längelength
Δr1, Δr2Δr1, Δr2
AbstandDistance
αα
Winkel *****Angle *****

Claims (13)

  1. Nozzle for a combustion chamber (3) of an engine (T) for providing a fuel-air mixture at a nozzle outlet opening of the nozzle (2), wherein the nozzle (2) comprises a nozzle main body (20) having the nozzle outlet opening and extending along a nozzle longitudinal axis (DM), and the nozzle main body (20) furthermore comprises at least the following:
    - at least one first air-guiding duct (26) extending along the nozzle longitudinal axis (DM) for conveying air to the nozzle outlet opening,
    - at least one fuel-guiding duct (25) lying radially further outwards in relation to the first air-guiding duct (26), with reference to the nozzle longitudinal axis (DM), for conveying fuel to the nozzle outlet opening, and
    - at least one further, second air-guiding duct (27a) lying radially further outwards in relation to the fuel-guiding duct (25), with reference to the nozzle longitudinal axis (DM),
    wherein one end (eI) of the fuel-guiding duct (25), at which end fuel flows out of the fuel-guiding duct (25) in the direction of the air from the first air-guiding duct (26), lies, with reference to the nozzle longitudinal axis (DM) and in the direction of the nozzle outlet opening, in front of the end of the second air-guiding duct (27a), from which end air flows out of the second air-guiding duct (27a) in the direction of a mixture of air from the first air-guiding duct (26) and fuel from the fuel-guiding duct (25), and
    wherein between the end (eI) of the fuel-guiding duct (25) and the end of the second air-guiding duct (27a), a tapering duct piece (9) is formed on the nozzle (2) with a lateral surface (292b) running, with reference to the nozzle longitudinal axis (DM), at an inclination in the axial direction and adjoining a radially outer lateral surface (291b) of the fuel-guiding duct (25),
    characterized in that
    - on a radially inner lateral surface (291a) of the fuel-guiding duct (25) a concave rounded portion (RDUCT) is provided via which an obliquely radially inwardly pointing portion of the radially inner lateral surface (291a) merges into a portion of the radially inner lateral surface (291a), said portion running axially at the end of the fuel-guiding duct (25), and/or
    - a diameter of the tapering duct piece (9) at its widest point is greater by a distance 2Δr1 than a diameter 2rinner of the first air-guiding duct (26) at the end (eI) of the fuel-guiding duct (25), and the duct piece (9) tapers from its widest point over a length xPF along the nozzle longitudinal axis (DM) as far as a diameter 2router at the nozzle outlet opening, wherein x PF 2 Δ r 1 .
    Figure imgb0003
  2. Nozzle according to Claim 1, characterized in that the duct piece (9) is frustoconical.
  3. Nozzle according to Claim 1 or 2, characterized in that the duct piece (9) tapers by at least 0.1 mm and/or by a maximum of 4 mm over the length xPF in the direction of the nozzle outlet opening.
  4. Nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the lateral surface (292b) of the duct piece (9) runs inclined at an angle (α), which is smaller than 40°, with respect to the nozzle longitudinal axis (DM).
  5. Nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the length xPF is at least 1 mm and/or a maximum of 7 mm.
  6. Nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the lateral surface (292b) of the duct piece (9) in the region of the end of the fuel-guiding duct (25) is offset radially outwards by a distance Δr1 of at least 0.2 mm from an end of a lateral surface of the first air-guiding duct (26).
  7. Nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the lateral surface (292b) of the duct piece (9) in the region of the end of the second air-guiding duct (27a) is offset radially from an end of a lateral surface of the first air-guiding duct (26).
  8. Nozzle according to Claim 7, characterized in that the lateral surface (292b) of the duct piece (9) in the region of the end of the second air-guiding duct (27a) is offset by a distance Δr2 of a maximum of 1 mm radially outwards and/or by a distance Δr2 of a maximum of 0.1 mm radially inwards from an end of a lateral surface of the first air-guiding duct (26).
  9. Nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the radially outer lateral surface (291b) of the fuel-guiding duct (25) merges via a rounded portion into the inclined lateral surface (292b) of the duct piece (9).
  10. Nozzle according to Claim 9, characterized in that the rounded portion has a radius (RPFO) of a maximum of 8 mm, in particular of a maximum of 2 mm.
  11. Nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the concave rounded portion of the radially inner lateral surface (291a) has a radius (RDuct) of a maximum of 15 mm.
  12. Nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that a sharp-edged transition is formed at the end of the fuel-guiding duct (25) between a lateral surface of the first air-guiding duct (26) and an inner lateral surface (291a) of the fuel-guiding duct (25), and/or a sharp-edged transition is formed at the end of the duct piece (9) between the lateral surface (292b) of the duct piece (9) and an inner lateral surface of the second air-guiding duct (27a).
  13. Engine having at least one nozzle according to one of Claims 1 to 12.
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