ES2314022T3 - Sistema de inyeccion de multiples etapas de una mezcla de aire/combustible en una camara de combustion de turbomaquina. - Google Patents
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Abstract
Sistema de inyección (2) de una mezcla de aire/combustible en una cámara de combustión (4) de turbomáquina, con un inyector (50) que comprende: un volumen interno axial (56) que se abre en un extremo por una salida axial (58) para la mezcla de aire/combustible; una primera etapa de alimentación de combustible, con una pluralidad de primeros orificios (64) de alimentación de combustible que se abren en el volumen interno, están repartidos alrededor de un eje (X- X) del inyector y están unidos a una entrada (60) de combustible en el inyector mediante canales (62) de alimentación de combustible; y al menos un canal (66) de alimentación de aire que se abre en el volumen interno y está unido a una entrada (68) de aire en el inyector, caracterizado porque el inyector comprende, además, al menos una segunda etapa de alimentación de combustible con una pluralidad de segundos orificios (70) de alimentación de combustible que se abren en el volumen interno, están repartidos alrededor del eje del inyector y están unidos a dicha entrada de combustible en el inyector mediante canales (72) de alimentación de combustible que se confunden, al menos en parte, con los canales (62) de alimentación de combustible de dicha primera etapa.
Description
Sistema de inyección de múltiples etapas de una
mezcla de aire/combustible en una cámara de combustión de
turbomáquina.
La presente invención se refiere al campo
general de los sistemas de inyección de combustible en una cámara
de combustión de un motor de turbina de gas. Dicha invención tiene
por objetivo, más particularmente, un sistema de inyección que
comprende, principalmente, un inyector de combustible aerodinámico
de alimentación multipunto de combustible.
De manera conocida, la cámara de combustión de
un motor de turbina de gas está provista de varios sistemas de
inyección que la permiten ser alimentada con combustible y aire a
todos los regímenes de funcionamiento del motor. Los sistemas de
inyección comprenden, particularmente, inyectores de combustible y
medios de admisión de aire aguas abajo de los inyectores. Existen
dos categorías principales de inyectores de combustible: los
inyectores denominados "aeromecánicos", concebidos para
suministrar dos caudales de combustible según los regímenes del
motor, y los inyectores denominados "aerodinámicos", que no
comprenden más que un sólo circuito de combustible, cualquiera que
sea el régimen del motor. Además, ciertos inyectores denominados
"aerodinámicos" presentan, al nivel de su extremo o punta,
canales de alimentación de aire para suministrar directamente una
mezcla de aire/combustible. La presente invención tiene por
objetivo, más particularmente, los sistemas de inyección que
comprenden inyectores denominados "aerodinámicos"
pertenecientes a esta última categoría.
Los medios de admisión de aire conocidos de la
técnica anterior (como por ejemplo los divulgados en el documento
US-4.425.755) comprenden, en general, unas
admisiones helicoidales primaria y secundaria que suministran un
flujo de aire turbulento a la salida del inyector de combustible. Un
venturi, que separa estas dos admisiones helicoidales, permite
acelerar la circulación de aire saliente de la admisión helicoidal
primaria, y un receptáculo montado aguas abajo de la admisión
helicoidal secundaria permite el montaje del inyector en el fondo de
la cámara de combustión al mismo tiempo que pretende impedir un
ascenso de la llama de combustión de la mezcla de aire/combustible
hacia el inyector.
Este tipo de sistemas de inyección presenta
inconvenientes. En particular, la mezcla de aire/combustible
suministrada en la salida del inyector no es generalmente
homogénea, aumentando de esta manera las emisiones contaminantes
del motor. Además, la velocidad de circulación del combustible en la
salida del inyector es insuficiente, particularmente para caudales
bajos, lo que conlleva riesgos de coquización al nivel de la punta
del inyector y engendra una heterogeneidad de la mezcla de
aire/combustible. Una velocidad baja de circulación del combustible
tiene igualmente como inconveniente aumentar los riesgos de un
ascenso de la llama de combustión de la mezcla de aire/combustible
hasta el extremo del inyector, lo que es perjudicial para el buen
funcionamiento de la turbina de gas. Además, durante los encendidos
repetidos en este tipo de sistema de inyección, se constata que
aparecen trazas de coquización entre el cuerpo del inyector y el
receptáculo.
Por lo tanto, la presente invención tiene por
objetivo paliar tales inconvenientes, ya que propone un sistema de
inyección cuyo inyector de combustible permite obtener una mejor
homogeneización de la mezcla de aire/combustible y una velocidad
más alta de circulación del combustible a su salida.
A este efecto, está previsto un sistema de
inyección de una mezcla de aire/combustible en una cámara de
combustión de turbomáquina, con un inyector que comprende un
volumen interno axial que se abre en un extremo por una salida
axial para la mezcla de aire/combustible; una primera etapa de
alimentación de combustible, con una pluralidad de primeros
orificios de alimentación de combustible que se abren en el volumen
interno, están repartidos alrededor de un eje del inyector y están
unidos a una entrada de combustible en el inyector mediante canales
de alimentación de combustible; y al menos un canal de alimentación
de aire que se abre en el volumen interno y está unido a una
entrada de aire en el inyector, caracterizado porque el inyector
comprende, además, al menos una segunda etapa de alimentación de
combustible con una pluralidad de segundos orificios de alimentación
de combustible que se abren en el volumen interno, están repartidos
alrededor del eje del inyector y están unidos a la entrada de
combustible en el inyector mediante canales de alimentación de
combustible que se confunden, al menos en parte, con los canales de
alimentación de combustible de la primera etapa.
De este modo, la segunda etapa de alimentación
de combustible permite multiplicar el número de puntos de
alimentación de combustible en el volumen interno del inyector
alrededor de su eje. La homogeneización de la mezcla de
aire/combustible se encuentra, por lo tanto, mejorada.
Los primeros y segundos orificios de
alimentación de combustible, por un lado, y el canal o canales de
alimentación de aire, por otro lado, se abren en dos pasos
coaxiales formados en el volumen interno. Según una disposición
ventajosa de la invención, el paso en el que se abren los orificios
de alimentación de combustible presenta una disminución de sección
en el sentido de circulación del combustible. Esta característica
permite aumentar la velocidad de circulación del combustible para
mejorar la resistencia del inyector a la coquización, y hacer que
la capa de combustible sea más homogénea, particularmente para bajos
caudales del mismo.
Según otra disposición ventajosa de la
invención, los segundos orificios de alimentación de combustible
están desplazados axialmente con relación a los primeros orificios
de alimentación de combustible. En este caso, los segundos
orificios de alimentación de combustible tienen, preferiblemente,
unas posiciones angulares alrededor del eje del inyector que están
desplazadas con relación a las de los primeros orificios de
alimentación de combustible. Estas disposiciones ventajosas
permiten favorecer el reparto del combustible alrededor del eje del
inyector y, por lo tanto, la homogeneidad de la mezcla de
aire/combustible.
Según otra disposición ventajosa adicional de la
invención, los canales de alimentación de combustible están
orientados, en sus partes terminales adyacentes a los primeros y
segundos orificios de alimentación de combustible, de modo
sensiblemente tangencial con relación a la pared del volumen
interno. Esta característica permite obtener una rotación del
combustible en el volumen interno y mejorar de esta manera la
velocidad de circulación y la homogeneidad de la mezcla de
aire/combustible.
Preferiblemente, el inyector comprende una parte
trasera en la que están formados el canal o canales de alimentación
de aire, al menos un anillo en el que están formadas la primera y
segunda etapas de alimentación de combustible y que está
introducido en un alojamiento formado en el extremo aguas abajo de
la parte trasera, y una parte delantera que está conectada a la
parte trasera, estando el anillo inmovilizado axialmente entre la
parte trasera y la parte delantera del inyector.
Según una característica ventajosa más de la
invención, cada etapa de alimentación de combustible comprende
cuatro orificios de alimentación de combustible repartidos de manera
regular alrededor del eje del inyector.
El sistema según la invención comprende, además,
un casquillo que rodea al menos una parte del inyector, un
receptáculo de forma divergente para el montaje del sistema de
inyección en el fondo de la cámara de combustión, al menos una
admisión helicoidal de aire que está interpuesta entre el casquillo
y el receptáculo, y un venturi formado entre la parte del inyector
rodeada por el casquillo y el receptáculo. Preferiblemente, un paso
para el aire está dispuesto entre el casquillo y la parte del
inyector rodeada por dicho casquillo para impedir que se forme
coque al nivel de la punta del inyector, y unos agujeros de paso de
aire están formados en la pared del receptáculo de forma
divergente.
Otras características y ventajas de la presente
invención resultarán evidentes de la descripción que se hace a
continuación, con referencia a los dibujos anexos, que ilustran un
ejemplo de realización desprovisto de cualquier carácter
limitativo. En las figuras:
- la figura 1 es una vista en corte del sistema
de inyección según la invención, montado en una cámara de
combustión de un motor de turbina de gas;
- la figura 2 es una vista en corte longitudinal
de un modo de realización de la punta del inyector de combustible
con el que está equipado el sistema de inyección según la
invención;
- las figuras 3, 4 y 5 son vistas en corte de la
figura 2, respectivamente, según III-III,
IV-IV y V-V;
- la figura 6 es una vista en corte según
VI-VI de la figura 3;
- la figura 7 es una vista en perspectiva y en
despiece ordenado de la punta del inyector de la figura 2; y
- la figura 8 representa esquemáticamente un
ejemplo de reparto de los diferentes pasos que alimentan con aire
el sistema de inyección de la figura 1.
La figura 1 ilustra un sistema de inyección 2
según la invención, montado en una cámara de combustión 4 de un
motor de turbina de gas utilizado, por ejemplo, en un
turborreactor.
La cámara de combustión 4, por ejemplo de tipo
anular, está delimitada por paredes interna y externa (no
representadas en el dibujo) unidas por el fondo 6 de la cámara.
Este fondo comprende una pluralidad de aberturas 6a de eje 8
regularmente espaciadas alrededor del eje del motor. En cada una de
las aberturas 6a está montado un sistema de inyección 2, según la
invención, destinado a inyectar una mezcla de aire/combustible en la
cámara de combustión 4. Los gases que salen de la combustión de
esta mezcla de aire/combustible circulan aguas abajo en la cámara
de combustión 4 y son evacuados a continuación hacia una turbina de
alta presión (no representada).
De manera en sí conocida, un deflector anular 10
está montado en cada una de las aberturas 6a. Este deflector está
dispuesto en la cámara de combustión 4 paralelamente al fondo 6 de
la misma. Un receptáculo 20 de forma divergente está montado
igualmente en el interior de la abertura 6a. Dicho receptáculo
comprende una pared 21 ensanchada aguas abajo, en la prolongación
de una pared cilíndrica 22 dispuesta coaxialmente con el eje 8 de
la abertura 6a. En su extremo aguas abajo, la pared 21 del
receptáculo presenta un reborde 23 que, con una pared enfrentada
24, delimita un espacio hueco anular o collarín de receptáculo con
sección en U.
La pared cilíndrica 22 del receptáculo 20 rodea
un venturi 30 de eje 8. El venturi 30 delimita las corrientes de
aire que salen de una admisión helicoidal primaria 32 y de una
admisión helicoidal secundaria 34. La admisión helicoidal primaria
32 está dispuesta aguas arriba del venturi 30 y suministra un flujo
de aire al interior del venturi. La admisión helicoidal secundaria
34 está dispuesta aguas arriba de la pared cilíndrica 22 del
receptáculo 20 y suministra un flujo de aire entre el venturi 30 y
la pared cilíndrica 22.
La admisión helicoidal primaria 32 es solidaria
aguas arriba con una pieza de retención 40 que presenta una ranura
anular 42 que está abierta en el lado del eje 8 de la abertura 6a y
en la que está montado un casquillo 44 que rodea al menos una parte
del extremo o punta de un inyector 50 de combustible. El sistema de
inyección puede estar provisto, además, de un carenado que está
formado típicamente por una cubierta 46. Este carenado permite
minimizar las pérdidas de carga del aire de contorno del inyector y
garantizar una buena alimentación del fondo de la cámara.
El inyector 50 de combustible, de eje
X-X confundido con el eje 8 de la abertura 6a, es de
tipo aerodinámico, es decir, que no suministra más que un sólo
caudal de combustible, cualquiera que sea el régimen de
funcionamiento del motor. Típicamente, el inyector está formado por
una parte tubular 52 que alimenta con combustible una punta 54 del
inyector, al nivel de la cual, el combustible se mezcla con el aire
antes de recibirlo de las admisiones helicoidales primaria y
secundaria y de inyectarlo en la cámara de combustión 4.
Se hace referencia a las figuras 2 a 6, que
ilustran más particularmente un modo de realización de la punta del
inyector de combustible del sistema de inyección según la
invención.
La punta 54 del inyector comprende un volumen
interno axial 56 que se abre en un extremo por una salida axial 58
para la mezcla de aire/combustible. En el extremo de la punta
opuesta a la que comprende la salida axial 58, está dispuesta al
menos una entrada 60 de combustible que se presenta, por ejemplo, en
forma de una escotadura cilíndrica. Esta entrada 60 está alimentada
con combustible por la parte tubular del inyector de combustible.
Unos canales 62 de alimentación de combustible desembocan en la
entrada 60 de combustible y están unidos a una pluralidad de
primeros orificios 64 de alimentación de combustible que forman una
primera etapa de alimentación de combustible. Estos primeros
orificios están repartidos alrededor del eje X-X del
inyector y se abren en el volumen interno 56. Al menos un canal 66
de alimentación de aire unido a una entrada 68 de aire en el
inyector se abre igualmente en el volumen interno 56.
Conforme a la invención, el inyector 50 de
combustible comprende, al nivel de su punta 54, al menos una segunda
etapa de alimentación de combustible con una pluralidad de segundos
orificios 70 de alimentación de combustible que se abren en el
volumen interno 56. Estos segundos orificios están repartidos
alrededor del eje X-X del inyector y están unidos a
la entrada 60 de combustible en el inyector mediante unos canales 72
de alimentación de combustible que se confunden, al menos en parte,
con los canales 62 de alimentación de combustible de la primera
etapa de dicha alimentación.
Como ilustra la figura 3, cada etapa de
alimentación de combustible comprende ventajosamente cuatro
orificios 64, 70 de alimentación de combustible unidos a los
canales 62, 72 de alimentación de combustible y repartidos de
manera regular alrededor del eje X-X del inyector.
Los canales de alimentación 62, 72 están dispuestos de manera
alternativa, preferiblemente, con cuatro canales 66 de alimentación
de aire.
Por otra parte, los primeros 64 y segundos 70
orificios de alimentación de combustible, por un lado, y el canal o
canales 66 de alimentación de aire, por otro lado, se abren en dos
pasos coaxiales, respectivamente 74 y 76, formados en el volumen
interno 56. Con más precisión, los canales 66 de alimentación de
aire se abren en un paso central 76, y los primeros y segundos
orificios de alimentación de combustible se abren en un paso anular
74 que rodea el paso central 76.
Según una característica ventajosa de la
invención, el paso anular 74 en el que se abren los orificios de
alimentación de combustible presenta una disminución de sección 74a
en el sentido de circulación del combustible para formar una
disposición convergente que permita la aceleración del combustible a
la salida de este paso anular.
Además, como se ilustra en las figuras 2 a 7, la
segunda etapa de alimentación de combustible puede estar desplazada
axialmente con relación a la primera etapa, de modo que los segundos
orificios 70 de alimentación de combustible están desplazados
axialmente con relación a los primeros orificios 64 de alimentación
de combustible. Este desplazamiento de las etapas de alimentación
de combustible puede estar previsto cuando, por razones de volumen,
no sea posible disponer todos los orificios de alimentación 64, 70
en el mismo plano axial. En este caso, los segundos orificios 70 de
alimentación de combustible tienen, preferiblemente, unas posiciones
angulares alrededor del eje X-X del inyector
desplazadas con relación a las de los primeros orificios 64 de
alimentación de combustible. De este modo, el reparto del
combustible alrededor del eje del inyector y, por lo tanto, la
homogeneidad de la mezcla de aire/combustible, se encuentran
mejorados. Cada uno de los canales 62, 72 de alimentación de
combustible comprende una primera parte, respectivamente 62a y 72a,
que se extiende paralelamente al eje X-X del
inyector y está conectada a la entrada 60 de combustible en el
inyector, y una segunda parte, respectivamente 62b y 72b, que
conecta la primera parte a un orificio 64, 70 de alimentación de
combustible. En la figura 2, se señala claramente que las primeras
partes 62a, 72a de los canales 62, 72 de alimentación de
combustible se confunden, al menos en parte. Como se ilustra en las
figuras 4 y 5, en sus partes terminales adyacentes a los primeros
64 y segundos 70 orificios de alimentación de combustible, estos
canales de alimentación de combustible están orientados de modo
sensiblemente tangencial con relación a la pared del volumen
interno 56. De esta manera, el combustible que circula en estos
canales se hace girar antes de su introducción en el volumen
interno, lo que permite aumentar su velocidad de circulación y, por
lo tanto, favorecer la homogeneidad de la mezcla de
aire/combustible.
La disposición del canal o canales 66 de
alimentación de aire está ilustrada, particularmente, en las figuras
3 y 6. Estos canales desembocan en el volumen interno 56 en una
dirección que es sensiblemente tangencial con relación a la pared
de dicho volumen y que está inclinada aguas abajo con relación a un
plano normal al eje X-X del inyector. Esta
disposición particular mejora igualmente la homogeneidad y la
velocidad de circulación de la mezcla de aire/combustible.
Se describirán a continuación los elementos
constitutivos de la punta del inyector anteriormente detallada
haciendo referencia a la figura 7, que ilustra esquemáticamente, en
perspectiva y en despiece ordenado, la punta 54 del inyector 50 de
combustible.
En esta figura, se ve que la punta del inyector
está formada, esencialmente, por tres partes: una parte trasera 78,
en la que están formados el canal o canales 66 de alimentación de
aire, al menos un anillo 80, en el que están formadas la primera y
segunda etapas de alimentación de combustible y que está introducido
en un alojamiento 82 formado en el extremo aguas abajo de la parte
trasera, y una parte delantera 84, que está conectada a la parte
trasera, estando el anillo inmovilizado axialmente entre la parte
trasera y la parte delantera.
En el modo de realización ilustrado en las
figuras 2 a 7, la punta del inyector comprende, al nivel del anillo
80, dos etapas de alimentación de combustible. Por supuesto, se
puede concebir que la punta del inyector, y más particularmente el
anillo 80, comprenda más de dos etapas de alimentación de
combustible de manera que se multiplique además el número de puntos
de alimentación de combustible en el volumen interno del inyector.
En este caso, las etapas suplementarias pueden estar desplazadas
axialmente unas con relación a las otras para aumentar el número de
puntos de alimentación de combustible en el volumen interno del
inyector.
Otras características ventajosas del sistema de
inyección, según la invención, están representadas en la figura 1.
En esta figura, se constata que al menos un paso para el aire está
dispuesto entre el casquillo 44 y la parte de punta rodeada por el
mismo. Este paso permite realizar una purga anticoquización, es
decir, impide que el combustible se llegue a coquizar al nivel de
la punta del inyector, particularmente con bajos caudales de
combustible. Este paso para el aire puede estar realizado, por
ejemplo, en forma de una pluralidad de orificios 48 regularmente
repartidos alrededor de la punta y que desembocan cerca de la salida
axial 58 de la misma en una dirección sensiblemente paralela al eje
X-X del inyector 50. A fin de acelerar la
circulación del aire que atraviesa estos orificios 48, se puede
prever una disminución de sección de este paso en el sentido de
circulación del aire.
Además, unos agujeros 25 de paso de aire están
formados en la pared 21 del receptáculo 20 para realizar una purga
anticoquización al nivel del mismo. Estos agujeros 25 desembocan en
la cámara de combustión en una dirección que puede presentar una
inclinación con relación al eje X-X y ser tangencial
con relación a la pared ensanchada 21 del receptáculo para evitar
cualquier riesgo de coquización.
También, unos agujeros 26 de paso de aire están
formados en la pared enfrentada 24 del collarín de receptáculo para
alimentar con aire la misma y, más particularmente, el deflector
anular 10. Estos agujeros 26 desembocan, por ejemplo, de manera
sensiblemente paralela al eje X-X del inyector de
modo que el aire que los atraviesa llega a golpear el reborde 23 de
la pared 21 del receptáculo y circula a lo largo del deflector
anular 10.
Los agujeros 25, 26 y los orificios 48 de paso
de aire de los diferentes elementos del sistema de inyección, así
como las ranuras de aire 36, 38, respectivamente, para las
admisiones helicoidales primaria 32 y secundaria 34, pueden estar
repartidos según N sectores angulares de 360/N grados cada uno. Con
más precisión, para cada sector angular, el receptáculo 20 puede
comprender, por ejemplo, n agujeros 25 de paso de aire que tienen
formas idénticas entre sí (por ejemplo circulares, elípticos,...) y
que desembocan paralelamente entre sí. Este mismo principio se
puede adoptar para los otros agujeros y ranuras de paso de aire. A
título de ejemplo, la figura 7 ilustra esquemáticamente, en un
plano P perpendicular al eje X-X, un ejemplo de
reparto de estos pasos de aire diferentes. En esta figura, sólo
están representados los pasos de aire de un sector angular de 60
grados; dichos pasos comprenden: tres orificios 48 dispuestos entre
el casquillo 44 y la parte de punta rodeada por el mismo, dos
ranuras 36 de aire para la admisión helicoidal primaria, tres
ranuras 38 de aire para la admisión helicoidal secundaria, cuatro
agujeros 25 de paso de aire formados en la pared 21 del receptáculo,
y ocho agujeros 26 de paso de aire formados en la pared enfrentada
24 del collarín de receptáculo. El reparto de estos pasos de aire
diferentes es regular alrededor del eje X-X. Dichos
pasos pueden estar realizados directamente en fundición.
Claims (18)
-
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1. Sistema de inyección (2) de una mezcla de aire/combustible en una cámara de combustión (4) de turbomáquina, con un inyector (50) que comprende:- un volumen interno axial (56) que se abre en un extremo por una salida axial (58) para la mezcla de aire/combustible;
- una primera etapa de alimentación de combustible, con una pluralidad de primeros orificios (64) de alimentación de combustible que se abren en el volumen interno, están repartidos alrededor de un eje (X-X) del inyector y están unidos a una entrada (60) de combustible en el inyector mediante canales (62) de alimentación de combustible; y
- al menos un canal (66) de alimentación de aire que se abre en el volumen interno y está unido a una entrada (68) de aire en el inyector,
caracterizado porque el inyector comprende, además, al menos una segunda etapa de alimentación de combustible con una pluralidad de segundos orificios (70) de alimentación de combustible que se abren en el volumen interno, están repartidos alrededor del eje del inyector y están unidos a dicha entrada de combustible en el inyector mediante canales (72) de alimentación de combustible que se confunden, al menos en parte, con los canales (62) de alimentación de combustible de dicha primera etapa. - 2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los primeros y segundos orificios (64, 70) de alimentación de combustible, por un lado, y el canal o canales (66) de alimentación de aire, por otro lado, se abren en dos pasos coaxiales (74, 76) formados en el volumen interno.
- 3. Sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque el paso (74) en el que se abren los orificios (64, 70) de alimentación de combustible presenta una disminución de sección en el sentido de circulación del combustible para acelerar dicha circulación en el volumen interno.
- 4. Sistema según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque el canal o canales (66) de alimentación de aire se abren en un paso central (76) y los orificios (64, 70) de alimentación de combustible se abren en un paso anular (74) que rodea el paso central.
- 5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los segundos orificios (70) de alimentación de combustible están desplazados axialmente con relación a los primeros orificios (64) de alimentación de combustible.
- 6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque los segundos orificios (70) de alimentación de combustible tienen unas posiciones angulares alrededor del eje del inyector que están desplazadas con relación a las de los primeros orificios (64) de alimentación de combustible.
- 7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque, en sus partes terminales adyacentes a los primeros (64) y segundos (70) orificios de alimentación de combustible, los canales (62, 72) de alimentación de combustible están orientados de modo sensiblemente tangencial con relación a la pared del volumen interno (56).
- 8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los canales (62, 72) de alimentación de combustible comprenden una primera parte (62a, 72a) que se extiende paralelamente al eje del inyector y está conectada a la entrada de combustible en el inyector, y una segunda parte (62b, 72b) que conecta la primera parte a un orificio (64, 70) de alimentación de combustible.
- 9. Sistema según la reivindicación 8, caracterizado porque la primera parte (62a) de los canales (62) de alimentación de combustible que están unidos a los primeros orificios (64) de alimentación de combustible y la primera parte (72a) de los canales (72) de alimentación de combustible que están unidos a los segundos orificios (70) de alimentación de combustible se confunden, al menos en parte.
- 10. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el canal o canales (66) de alimentación de aire desembocan en el volumen interno (56) con una dirección que es sensiblemente tangencial con relación a la pared del volumen interno y que está inclinada aguas abajo con relación a un plano normal al eje (X-X) del inyector.
- 11. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el inyector comprende:
- una parte trasera (78), en la que están formados el canal o canales (66) de alimentación de aire,
- al menos un anillo (80), en el que están formadas la primera y segunda etapas de alimentación de combustible y que está introducido en un alojamiento (82) formado en el extremo aguas abajo de la parte trasera, y
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- una parte delantera (84), que está conectada a la parte trasera, estando el anillo inmovilizado axialmente entre la parte trasera y la parte delantera del inyector.
- 12. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque cada etapa de alimentación de combustible comprende cuatro orificios (64, 70) de alimentación de combustible repartidos de manera regular alrededor del eje (X-X) del inyector.
- 13. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque comprende, además, un casquillo (44) que rodea al menos una parte del inyector (50), un receptáculo (20) de forma divergente para el montaje del sistema de inyección en el fondo de la cámara de combustión (6), y al menos una admisión helicoidal (32, 34) de aire que está interpuesta entre el casquillo y el receptáculo.
- 14. Sistema según la reivindicación 13, caracterizado porque al menos un paso (48) para el aire está dispuesto entre el casquillo (44) y la parte del inyector rodeada por dicho casquillo.
- 15. Sistema según una de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque un venturi (30) está formado entre la parte del inyector rodeada por el casquillo y el receptáculo (20).
- 16. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque comprende dos admisiones helicoidales primaria (32) y secundaria (34) de aire.
- 17. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque unos agujeros (25) de paso de aire están formados en la pared (21) del receptáculo de forma divergente.
- 18. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque en su extremo aguas abajo, el receptáculo (20) presenta un reborde (23) que, con una pared enfrentada (24), delimita un espacio hueco anular de sección en U y los agujeros (26) de paso de aire están formados en dicha pared enfrentada para alimentar con aire dicho espacio hueco.
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US6986255B2 (en) * | 2002-10-24 | 2006-01-17 | Rolls-Royce Plc | Piloted airblast lean direct fuel injector with modified air splitter |
US6986253B2 (en) * | 2003-07-16 | 2006-01-17 | General Electric Company | Methods and apparatus for cooling gas turbine engine combustors |
US6976363B2 (en) * | 2003-08-11 | 2005-12-20 | General Electric Company | Combustor dome assembly of a gas turbine engine having a contoured swirler |
FR2875584B1 (fr) * | 2004-09-23 | 2009-10-30 | Snecma Moteurs Sa | Injecteur a effervescence pour systeme aeromecanique d'injection air/carburant dans une chambre de combustion de turbomachine |
FR2875585B1 (fr) * | 2004-09-23 | 2006-12-08 | Snecma Moteurs Sa | Systeme aerodynamique a effervescence d'injection air/carburant dans une chambre de combustion de turbomachine |
US7340900B2 (en) * | 2004-12-15 | 2008-03-11 | General Electric Company | Method and apparatus for decreasing combustor acoustics |
US7316117B2 (en) * | 2005-02-04 | 2008-01-08 | Siemens Power Generation, Inc. | Can-annular turbine combustors comprising swirler assembly and base plate arrangements, and combinations |
US7513098B2 (en) | 2005-06-29 | 2009-04-07 | Siemens Energy, Inc. | Swirler assembly and combinations of same in gas turbine engine combustors |
FR2893390B1 (fr) * | 2005-11-15 | 2011-04-01 | Snecma | Fond de chambre de combustion avec ventilation |
FR2894327B1 (fr) * | 2005-12-05 | 2008-05-16 | Snecma Sa | Dispositif d'injection d'un melange d'air et de carburant, chambre de combustion et turbomachine munies d'un tel dispositif |
JP5023526B2 (ja) * | 2006-03-23 | 2012-09-12 | 株式会社Ihi | 燃焼器用バーナ及び燃焼方法 |
FR2903172B1 (fr) * | 2006-06-29 | 2008-10-17 | Snecma Sa | Agencement pour chambre de combustion de turbomachine ayant un defecteur a collerette |
FR2903169B1 (fr) * | 2006-06-29 | 2011-11-11 | Snecma | Dispositif d'injection d'un melange d'air et de carburant, chambre de combustion et turbomachine munies d'un tel dispositif |
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FR2911666B1 (fr) * | 2007-01-18 | 2009-03-13 | Snecma Sa | Dispositif d'injection d'un melange d'air et de carburant, chambre de combustion et turbomachine munies d'un tel dispositif |
FR2911667B1 (fr) * | 2007-01-23 | 2009-10-02 | Snecma Sa | Systeme d'injection de carburant a double injecteur. |
US20080301276A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-12-04 | Ec Control Systems Llc | System and method for controlling and managing electronic communications over a network |
US8037689B2 (en) * | 2007-08-21 | 2011-10-18 | General Electric Company | Turbine fuel delivery apparatus and system |
FR2932251B1 (fr) * | 2008-06-10 | 2011-09-16 | Snecma | Chambre de combustion de moteur a turbine a gaz comportant des deflecteurs en cmc |
FR2951246B1 (fr) | 2009-10-13 | 2011-11-11 | Snecma | Injecteur multi-point pour une chambre de combustion de turbomachine |
US20110173983A1 (en) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | General Electric Company | Premix fuel nozzle internal flow path enhancement |
JP5558168B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2014-07-23 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器及びガスタービン |
US8863525B2 (en) | 2011-01-03 | 2014-10-21 | General Electric Company | Combustor with fuel staggering for flame holding mitigation |
US9592480B2 (en) * | 2013-05-13 | 2017-03-14 | Solar Turbines Incorporated | Inner premix tube air wipe |
US9447976B2 (en) * | 2014-01-10 | 2016-09-20 | Solar Turbines Incorporated | Fuel injector with a diffusing main gas passage |
US10295186B2 (en) * | 2014-03-28 | 2019-05-21 | Delavan Inc. Of Des Moines Ia | Airblast nozzle with upstream fuel distribution and near-exit swirl |
US10184403B2 (en) * | 2014-08-13 | 2019-01-22 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Atomizing fuel nozzle |
FR3031798B1 (fr) | 2015-01-20 | 2018-08-10 | Safran Aircraft Engines | Systeme d'injection de carburant pour turbomachine d'aeronef, comprenant un canal de traversee d'air a section variable |
FR3040765B1 (fr) | 2015-09-09 | 2017-09-29 | Snecma | Element d'appui pour amortir des deplacements axiaux de traversee coulissante de systeme d'injection pour turbomachine |
FR3043173B1 (fr) | 2015-10-29 | 2017-12-22 | Snecma | Systeme d'injection aerodynamique pour turbomachine d'aeronef, a melange air/carburant ameliore |
US11378275B2 (en) * | 2019-12-06 | 2022-07-05 | Raytheon Technologies Corporation | High shear swirler with recessed fuel filmer for a gas turbine engine |
US11754288B2 (en) | 2020-12-09 | 2023-09-12 | General Electric Company | Combustor mixing assembly |
US11428411B1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-08-30 | General Electric Company | Swirler with rifled venturi for dynamics mitigation |
US12072099B2 (en) * | 2021-12-21 | 2024-08-27 | General Electric Company | Gas turbine fuel nozzle having a lip extending from the vanes of a swirler |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3691762A (en) * | 1970-12-04 | 1972-09-19 | Caterpillar Tractor Co | Carbureted reactor combustion system for gas turbine engine |
US3724207A (en) * | 1971-08-05 | 1973-04-03 | Gen Motors Corp | Combustion apparatus |
FR2249243B2 (es) * | 1973-10-26 | 1978-09-15 | Snecma | |
GB1421399A (en) * | 1972-11-13 | 1976-01-14 | Snecma | Fuel injectors |
GB1597968A (en) * | 1977-06-10 | 1981-09-16 | Rolls Royce | Fuel burners for gas turbine engines |
US4425755A (en) * | 1980-09-16 | 1984-01-17 | Rolls-Royce Limited | Gas turbine dual fuel burners |
US4606190A (en) * | 1982-07-22 | 1986-08-19 | United Technologies Corporation | Variable area inlet guide vanes |
JPS608610A (ja) * | 1983-06-25 | 1985-01-17 | Iwao Harayama | 燃焼装置用バ−ナ |
US5167116A (en) * | 1989-07-07 | 1992-12-01 | Fuel Systems Textron Inc. | Small airblast fuel nozzle with high efficiency inner air swirler |
FR2685452B1 (fr) * | 1991-12-24 | 1994-02-11 | Snecma | Dispositif d'injection de carburant pour une chambre de combustion de turbomachine. |
US5437158A (en) * | 1993-06-24 | 1995-08-01 | General Electric Company | Low-emission combustor having perforated plate for lean direct injection |
FR2735214B1 (fr) * | 1995-06-08 | 1997-07-18 | Snecma | Systeme d'injection aerodynamique alimente par un carburant sous forte pression |
FR2753779B1 (fr) * | 1996-09-26 | 1998-10-16 | Systeme d'injection aerodynamique d'un melange air carburant |
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