KR20140082659A - Can-annular combustor with premixed tangential fuel-air nozzles for use on gas turbine engines - Google Patents

Can-annular combustor with premixed tangential fuel-air nozzles for use on gas turbine engines Download PDF

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KR20140082659A
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Abstract

발전용 샤프트를 회전시키거나 추진력을 발생시키는 가스 터빈 엔진에서 사용되는 연소 장치는 연료 및 공기 유입구 통로와 노즐로 된 시스템을 가진 캔-애뉼러형 연소실을 포함하여, 예비혼합형 연료와 공기의 최적의 연소 환경을 야기한다. 연료-공기 유입구는 여러 가지 길이방향 위치에 배치되어 있고 원주방향으로 분포되어 있으며, 유동을 접선방향으로 향하게 하거나 캔 라이너에 대해 거의 접하여 향하게 한다. 연소 장치는 연료와 공기의 효과적인 혼합을 제공하고, 고비용의 오염물질 억제 장치의 필요성을 감소시키며, 점화 및 화염 안정성을 향상시키고, 조종상 문제를 감소시키며, 진동 저감을 개선한다. A combustion apparatus for use in a gas turbine engine for rotating a power generating shaft or generating propulsion includes a can-annular type combustion chamber having a fuel and air inlet passageway and a system of nozzles so that the optimum combustion of the premixed fuel and air Environment. The fuel-air inlet is located in various longitudinal positions and distributed in the circumferential direction, directing the flow tangentially or substantially tangentially to the can liner. Combustors provide effective mixing of fuel and air, reduce the need for costly contaminant suppression devices, improve ignition and flame stability, reduce steering problems, and improve vibration reduction.

Figure pct00001
Figure pct00001

Description

가스 터빈 엔진에서 사용되는 예비혼합형 접선방향 연료-공기 노즐을 가진 캔-애뉼러형 연소실{CAN-ANNULAR COMBUSTOR WITH PREMIXED TANGENTIAL FUEL-AIR NOZZLES FOR USE ON GAS TURBINE ENGINES}CAN CAN ANNULAR COMBUSTOR WITH PREMIXED TANGENTIAL FUEL-AIR NOZZLES FOR USE ON GAS TURBINE ENGINES WITH PRE-MIXED TANKLED FUEL-AIR NOZZLE USED IN A GAS TURBINE ENGINE

본 발명은 연료와 공기 혼합물을 수용하고 연료와 공기 혼합물의 연소를 발생시키는데 도움이 되는, 가스 터빈 엔진에 있는 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 군용 및 상업용 항공기, 발전, 그리고 그 밖의 가스 터빈 관련 응용분야에서 사용되는 유동 전이부, 연료-공기 노즐, 연소실 라이너와 케이싱을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. The present invention relates to an apparatus in a gas turbine engine that serves to receive a fuel and air mixture and to cause combustion of the fuel and air mixture. Such devices include, but are not limited to, flow transitions, fuel-air nozzles, combustion chamber liners and casings used in military and commercial aircraft, power generation, and other applications related to gas turbines.

가스 터빈 엔진은 매우 높은 온도, 압력 및 속도로 유동하는 연소 가스로부터 일(work)을 추출하는 기계를 포함한다. 추출된 일은 요구되는 추력을 항공기에 제공하거나 발전하기 위한 발전기를 구동하는데 사용될 수 있다. 전형적인 가스 터빈 엔진은 대기가 고압으로 압축되는 다단계 압축기로 구성되어 있다. 압축 공기는 온도가 상승되는 연소실에서 특정 연료/공기 비율로 혼합된다. 고온 고압의 연소 가스는 응용분야에 따라 요구되는 추력을 제공하거나 발전기를 구동시키기 위하여 터빈을 통해 팽창되어 일을 추출한다. 터빈은 각 단계가 일렬의 블레이드와 일렬의 날개(vane)로 구성되어 있는 적어도 하나의 단계를 포함한다. 블레이드는 회전하는 허브 상에 원주방향으로 분포되어 있고, 각각의 블레이드의 높이는 고온의 가스 유동 경로를 덮고 있다. 각 단계의 비회전 날개는 원주방향으로 배치되어 있고, 이것은 또한 고온의 가스 유동 경로를 가로질러서 뻗어있다. 본 발명은 가스 터빈 엔진의 연소실, 및 연료와 공기를 상기 장치 속으로 주입하는 구성요소를 포함한다.Gas turbine engines include machines that extract work from flue gases flowing at very high temperatures, pressures and speeds. The extracted work can be used to provide the required thrust to the aircraft or to drive the generator to generate power. A typical gas turbine engine consists of a multi-stage compressor in which the atmosphere is compressed to high pressure. The compressed air is mixed at a specific fuel / air ratio in a combustion chamber where the temperature is raised. The high temperature and high pressure combustion gas is expanded through the turbine to extract the work to provide the required thrust according to the application or to drive the generator. The turbine includes at least one stage in which each stage consists of a row of blades and a row of vanes. The blades are circumferentially distributed on the rotating hub, and the height of each blade covers the hot gas flow path. The non-rotating blades of each stage are arranged in the circumferential direction, which also extends across the hot gas flow path. The present invention includes a combustion chamber of a gas turbine engine, and a component for injecting fuel and air into the apparatus.

가스 터빈 엔진의 연소실 일부는 몇 가지 상이한 유형: 즉, 캔형(can)/튜뷸러형(tubular), 애뉼러형(annular), 그리고 캔-애뉼러형(can-annular) 연소실을 형성하는 두 개 유형의 조합형태로 될 수 있다. 구성요소에서는, 압축된 연료-공기 혼합물이 연료-공기 와류기(swirler)를 통과하고 혼합물의 연소 반응이 발생하여, 밀도를 떨어뜨리고 다운스트림(downstream)을 가속시키는 고온의 가스 유동을 일으킨다. 캔형 연소실은 통상적으로 각 노즐의 화염을 따로따로 수용하는 각각 원주방향으로 이격된 캔(can)을 구비하고 있다. 각각의 캔으로부터의 유동은 상기 유동이 제1 단계 날개 속으로 들어가기 전에 덕트를 통과하여 향하게 되고 환형 전이부(annular transition piece)에서 결합된다. 애뉼러형 연소실에서, 연료-공기 노즐은 통상적으로 원주방향으로 분포되어 있고 혼합물을 연소가 발생하는 단일의 환형 챔버 속으로 주입한다. 유동은, 유동을 결합하는 전이부를 필요로 하지 않고, 환형부(annulus)의 하류 단부를 제1 단계 터빈 속으로 간단히 배출시킨다. 마지막 유형인 캔-애뉼러형 연소실의 중요한 차이점은, 캔-애뉼러형 연소실이 각각의 캔 속으로 공급되는 공기를 수용하는 환형 케이싱에 의해 둘러싸인 개개의 캔을 가지고 있다는 것이다. 각 변경은 응용분야에 따라서 장점과 단점을 가진다.The combustion chamber portion of a gas turbine engine can be divided into two types of combustion chambers that form several different types: can / tubular, annular, and can-annular combustion chambers . ≪ / RTI > In the component, a compressed fuel-air mixture passes through the fuel-air swirler and a combustion reaction of the mixture occurs, resulting in a hot gas flow that lowers the density and accelerates the downstream. The can-type combustion chamber typically has a respective circumferentially spaced can accommodating the flames of each nozzle separately. The flow from each can is directed through the duct and bound in an annular transition piece before the flow enters the first stage vane. In the annular combustion chamber, the fuel-air nozzles are typically circumferentially distributed and inject the mixture into a single annular chamber in which combustion occurs. The flow does not require a transition to join the flow and simply drains the downstream end of the annulus into the first stage turbine. An important difference between the last type can-annular type combustion chamber is that the can-annular type combustion chamber has individual cans surrounded by an annular casing that receives the air supplied into each can. Each change has advantages and disadvantages depending on the application.

가스 터빈용 연소실에서는, 몇 가지 이유로 연료-공기 노즐이 와류(swirl)를 혼합물에 주입시키는 것이 통상적이다. 한 가지 이유는 혼합, 결과적으로는 연소를 향상시키기 위한 것이고, 다른 한 가지 이유는 와류를 더함으로써 화염을 안정시켜서 화염이 꺼지는 것을 방지하고 배기가스를 줄이기 위해서 보다 희박한(leaner) 연료-공기 혼합물을 사용할 수 있게 하기 위한 것이다. 연료 공기 노즐은 각각 와류 날개를 가진 하나 내지 수개의 환형 유입구와 같은 상이한 구성을 취할 수 있다.In a combustion chamber for a gas turbine, it is common for a fuel-air nozzle to inject a swirl into the mixture for a number of reasons. One reason is to improve mixing and consequently the combustion, and the other reason is to add a vortex to stabilize the flame to prevent the flame from turning off and to reduce the leaner fuel-air mixture So that it can be used. The fuel air nozzles may have different configurations, such as one to several annular inlets with vortex vanes, respectively.

다른 가스 터빈 구성요소와 마찬가지로, 연소실 재료의 용융을 막기 위한 냉각 방법의 실행이 필요하다. 연소실을 냉각시키는 전형적인 방법은 연소 라이너를 부가적인 오프셋된 라이너로 둘러싸는 것에 의해 실행되는 삼출 냉각(effusion cooling)인데, 이 두 개의 라이너 사이로 압축기 방출 공기가 통과하고 희석공(dilution hole)과 냉각 통로를 통하여 고온의 가스 유동 경로로 들어간다. 이 기술은, 라이너와 연소 가스 사이에 냉각 공기의 얇은 경계 막을 형성할 뿐만 아니라 구성요소로부터 열을 제거하여, 라이너 쪽으로의 열 전달을 방지한다. 희석공은 라이너 상의 축방향 위치에 따라 두 가지 목적을 수행하는데: 첫째로, 연료-공기 노즐에 보다 가까운 희석공은 연소를 위한 미연소 공기(unburned air)를 제공할 뿐만 아니라 연소를 향상시키기 위해 가스의 혼합을 촉진하고, 둘째로, 터빈에 보다 가까이 배치되어 있는 희석공은 고온의 가스 유동을 냉각시키고 연소실 유출구 온도 프로파일(temperature profile)을 조정하도록 설계될 수 있다.As with other gas turbine components, it is necessary to implement a cooling method to prevent melting of the combustion chamber material. A typical method of cooling the combustion chamber is effusion cooling, which is carried out by surrounding the combustion liner with an additional offsetted liner, through which the compressor discharge air passes, and a dilution hole and a cooling passage Lt; RTI ID = 0.0 > flow path. ≪ / RTI > This technique not only forms a thin boundary film of cooling air between the liner and the combustion gas, but also removes heat from the components to prevent heat transfer to the liner. The dilution ball serves two purposes depending on the axial position on the liner: First, the dilution ball, which is closer to the fuel-air nozzle, not only provides unburned air for combustion, but also improves combustion Secondly, the dilution holes, which are located closer to the turbine, can be designed to cool the hot gas flow and adjust the combustion chamber outlet temperature profile.

연소를 개선하고 배기가스를 줄이기 위해서 가스 터빈 엔진용 연소실의 설계에는 몇 가지 방법과 기술이 통합될 수 있다는 것을 알 수 있다. 가스 터빈은 다른 발전 방법보다 적은 오염물질을 배출하는 경향이 있지만, 이 부분을 개선시킬 여지는 여전히 존재한다. 몇몇 나라에서의 배기가스에 대한 정부 규제가 더 엄격해지는 상황에서, 이러한 요건을 충족시키기 위해서 상기 기술을 개선할 필요가 있을 것이다.It can be seen that several methods and techniques can be incorporated into the design of the combustion chamber for a gas turbine engine to improve combustion and reduce emissions. Gas turbines tend to discharge less pollutants than other generation methods, but there is still room for improvement. In situations where government regulations on exhaust gases in some countries are becoming more stringent, it may be necessary to improve these techniques to meet these requirements.

본 발명과 관련하여, 연료와 공기 혼합물의 연소의 결과물인 오염물질 배출을 최소화하면서 통상적인 방식으로 작동할 수 있는 새롭고 개선된 연소실 설계형태가 제공된다. 본 발명은, 압축기 방출 공기와 압축된 연료를 길이 방향과 원주 방향의 다양한 위치에 있는 연소실 속으로 주입하는 희석공(dilution hole) 및/또는 예비혼합형 연료-공기 노즐을 가진 전형적인 캔-애뉼러형 연소실로 구성되어 있다. 본 발명의 독창적인 특징은, 연료 및 공기 노즐이 연소 반응물과 생성물의 혼합이 향상되어 있는 환경을 생성하도록 배치되는 것이다. 더 많은 연료가 다른 세트의 노즐들로부터 상류에 있게 하기 위해서 예비혼합형 연료 및 공기 노즐을 배치시키는 것은, 연소 반응물질의 혼합을 향상시키고, NOx의 발생을 크게 감소시키도록 연소 구역에 특정 산소 농도를 생성한다. 부가적으로, 연소 구역의 하류부에 압축기 방출 공기를 주입시키는 것에 의해서 연소 과정에서 발생된 CO가 제1 단계 터빈으로 들어가기 전에 연소/소모될 수 있게 한다. 실제로, 연소실은 가스 터빈 배출 수준을 개선시키고, 그 결과 배기가스 제어 장치의 환경적인 영향을 최소화할 뿐만 아니라 배기가스 제어 장치에 대한 필요성을 감소시킨다. 이러한 개선사항에 부가하여, 연료 노즐과 연료-공기 노즐을 접선방향으로 발화시키는 것에 의해서 초기 화염면(flame front)을 각각의 캔 내부의 인접한 연소장치 노즐 쪽으로 향하게 하여, 연소실의 점화 프로세스를 크게 향상시킨다.In connection with the present invention, new and improved combustion chamber design forms are provided that can operate in a conventional manner with minimal pollutant emissions resulting from the combustion of fuel and air mixtures. The present invention relates to a typical can-annular combustion chamber having a dilution hole and / or a premixed fuel-air nozzle for injecting compressor discharge air and compressed fuel into combustion chambers at various positions in the longitudinal and circumferential directions, . An inventive feature of the invention is that the fuel and air nozzles are arranged to create an environment in which mixing of the combustion reactants and product is improved. Arranging the premix fuel and air nozzles to allow more fuel to be upstream from the other set of nozzles can improve the mixing of the combustion reactants and reduce the specific oxygen concentration in the combustion zone . Additionally, by injecting compressor discharge air downstream of the combustion zone, CO generated during the combustion process can be burned / consumed before entering the first stage turbine. Indeed, the combustion chamber improves the gas turbine emission level, and as a result not only minimizes the environmental impact of the exhaust gas control device, but also reduces the need for an exhaust gas control device. In addition to these improvements, the ignition process of the combustion chamber is greatly improved by directing the initial flame front toward the adjacent combustion device nozzles in each can by tangentially directing the fuel nozzles and fuel-air nozzles .

본 발명은 가스 터빈 엔진에서 사용되는 예비혼합형 접선방향 연료-공기 노즐을 가진 캔-애뉼러형 연소실에 관한 것이고, 본 발명에 의하면 연소를 향상시키고 배기가스를 줄일 수 있으며 연소실의 점화 프로세스를 크게 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a can-annular combustion chamber having a premixed tangential fuel-air nozzle for use in a gas turbine engine, and in accordance with the present invention, can improve combustion and reduce exhaust gas and greatly improve the combustion process of the combustion chamber .

도면을 참조하면:
도 1은 연료와 공기를 공통 평면에 분사하는 외측 캔 라이너에 부착되어 있는 노즐을 가진 캔-애뉼러 배열을 나타내는 2차원 스케치이다.
도 2는 캔-애뉼러 연소실 내의 캔에 접하는 접선방향 노즐의 개념을 나타내는 2차원 스케치이다.
도 3은 상기 발명의 예시적인 구성의 상류 부분의 측면도로서 등축도이다.
도 4A는 본 발명을 절단한 단면도로서 등축도이다.
도 4B는 도 4a의 형상의 확대도이다.
도 5는 도 3에 명시된 바와 같이 A-A를 따라 자른 단면도이다.
도 6은 도 3에 명시된 바와 같이 B-B를 따라 자른 단면도이다.
Referring to the drawings:
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a two-dimensional sketch showing a can-annular array with nozzles attached to an outer can liner that injects fuel and air into a common plane.
2 is a two-dimensional sketch showing the concept of a tangential nozzle in contact with a can in a can-annular combustion chamber.
Figure 3 is an isometric view as a side view of an upstream portion of an exemplary configuration of the invention.
4A is a cross-sectional view of the present invention taken along an isometric view.
4B is an enlarged view of the shape of Fig. 4A.
5 is a cross-sectional view taken along line AA as shown in Fig.
Fig. 6 is a cross-sectional view taken along line BB in Fig.

도 1에는 공통 반경 상에서 원주방향으로 이격되어 있는 캔(1)을 가진 캔-애뉼러형 연소실의 일반적인 배열의 일 예가 나타나 있고, 캔-애뉼러형 연소실의 모든 캔들은 실린더형 외측 라인(2)과 실린더형 내측 라인(3) 사이의 환형 공간 내부에 둘러싸여 있다. 이 도면에는 캔의 접선방향 노즐 배열도 나타나 있다. 도 2에는 캔이 더 상세하게 나타나 있다. 캔 라이너(4)는 캔 공간을 형성하고, 연료/공기 노즐(5)은 연료나 공기를 분사하고 있다. 노즐은 노즐 센터라인(6)과, 노즐 센터라인(6)과 교차하는 캔 라이너(4)에 접하는 라인 사이에 각도(8)를 형성한다. 이 각도는 노즐의 원주방향을 정의한다. 1 shows an example of a general arrangement of a can-annular type combustion chamber with a can 1 spaced circumferentially on a common radius, all of the cans in the can-annular type combustion chamber are arranged in a cylindrical outer line 2, Shaped inner line (3). This figure also shows the tangential nozzle arrangement of the can. Figure 2 shows the can in more detail. The can liner 4 forms a can space, and the fuel / air nozzle 5 injects fuel or air. The nozzle forms an angle 8 between the nozzle center line 6 and a line in contact with the can liner 4 intersecting the nozzle center line 6. This angle defines the circumferential direction of the nozzle.

도 2에는 예시적인 캔-애뉼러형 연소실 구성에서 캔의 일반적인 작동도 나타나 있는데, 이 경우 예비혼합형 연료-공기 혼합물(9)은 캔(1) 속으로 일정한 각도(8)로 분사된다. 화염(10)은 캔 전체에 걸쳐 형성되고 캔 라이너를 따라가는 경로(11)에서 캔 전체에 걸쳐 이동한다. 접선방향으로 향하고 있는 이들 노즐은 하류의 인접한 노즐과 상호동작하는 각각의 노즐로부터의 유동을 야기한다. 이 중요한 특징은 연소장치 노즐의 조종에 대한 필요를 감소시키고 점화를 향상시키는데, 이는 노즐로부터의 화염이 하류의 인접한 노즐에서 연료에 점화하는 것을 허용함으로써 가능하다. 2 shows the general operation of the can in an exemplary can-annular combustion chamber configuration, in which case the premixed fuel-air mixture 9 is injected into the can 1 at a constant angle 8. The flame 10 is formed throughout the can and moves across the can in a path 11 along the can liner. These tangential nozzles cause a flow from each nozzle that interacts with the adjacent nozzles downstream. This important feature reduces the need for control of the combustion device nozzles and improves ignition, which is possible by allowing flames from the nozzles to ignite the fuel at the downstream, adjacent nozzles.

도 3에는 하류 부분이 생략된 상태로 예시적인 캔의 시작 부분 또는 상류 부분이 나타나 있다. 상기 발명은 캔의 길이 방향을 따라 이격되어 있는 복수의 노즐 열을 가질 수 있다. 노즐의 각각의 열은 적어도 하나의 노즐을 가질 수 있고, 인접한 노즐 열로부터 원주 각도만큼 오프셋될 수 있다. 캔은 또한 원주방향으로 이격된 몇몇 열의 홀(14)이나 통로를 가질 수 있는데, 이 홀이나 통로는 임의의 위치의 캔 속으로 들어가는 공기를 냉각하기 위한 것이다. 3 shows the beginning or upstream portion of an exemplary can with the downstream portion omitted. The above invention may have a plurality of nozzle rows spaced along the length of the can. Each row of nozzles may have at least one nozzle and may be offset from the adjacent nozzle array by a circumferential angle. The can also have several rows of holes 14 or passages circumferentially spaced apart, which are intended to cool the air entering the can at any location.

도 4A와 4B에는 캔의 최상류면(13)이 나타나 있는데, 이 최상류면은 압축기 방출 공기가 캔 속으로 들어가는 것을 허용하는 희석공과 유사한 홀(14)들을 가질 수 있다. 도 5와 도 6에는 각 세트의 열들 중의 노즐이 일정한 원주 각도에 의해 얼마나 오프셋될 수 있는지가 나타나 있다. 다른 열의 노즐은 전방 벽 근처에 연료-공기 혼합물의 분사를 허용하여, 연소실로부터의 NOx와 CO의 배출을 감소시키는 최적의 연소 환경을 생성할 수 있는 연료-공기 배치 효과와 목표 혼합을 생성하는데, 여기서의 연료-공기 혼합물은 연료 노즐(5)의 하류로 분사되는 혼합물과 결합하여 제 2 세트의 노즐 보다 더 큰 연료/공기 비율을 가질 수 있다. 4A and 4B show the top surface 13 of the can, which may have holes 14 similar to a dilution hole that allows compressor discharge air to enter the can. Figures 5 and 6 show how the nozzles in each set of rows can be offset by a constant circumferential angle. The other row of nozzles allows the injection of the fuel-air mixture near the front wall to produce a fuel-air batch effect and a target mix that can create an optimal combustion environment that reduces the emissions of NOx and CO from the combustion chamber, The fuel-air mixture herein may combine with the mixture injected downstream of the fuel nozzle 5 to have a greater fuel / air ratio than the second set of nozzles.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 상술되어 있다. 그러나, 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면, 변경과 수정이 본 발명의 본질과 범위를 벗어나지 않으면서 설명된 실시예로 행하여 질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 설명하기 위하여 선택된 본 명세서에서의 실시예에 대한 여러 가지 변경과 수정은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게는 자명할 것이다. 이러한 수정과 변경은 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도되어 있다.The present invention has been described above with reference to preferred embodiments. However, it will be appreciated by those of ordinary skill in the art that changes and modifications may be made to the embodiments described without departing from the spirit and scope of the invention. Various changes and modifications to the embodiments herein selected for clarity will be apparent to those of ordinary skill in the art. Such modifications and variations are intended to be included within the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 이러한 명확하고 간결한 용어로 충분히 설명되어 있어서, 당해 기술분야에서의 통상의 기술자가 당해 발명을 이해하고 실시할 수 있는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 특허청구범위는 다음과 같다.The present invention has been fully described in such clear and concise language, so that those skilled in the art will be able to understand and to practice the invention. The claims of the present invention are as follows.

Claims (19)

지표 기반 발전, 육지 또는 해양 기반 운송수단 또는 항공기 엔진 응용분야에서 사용되는 가스 터빈용 캔-애뉼러형 연소실로서,
원주방향으로 이격된 복수의 캔 라이너를 구비하고,
복수의 캔 라이너는 실린더 형상이고,
각각의 캔은 접선방향으로 향하고 원주방향으로 이격된 복수의 연료-공기 노즐을 가지며,
복수의 연료-공기 노즐은 캔 센터라인의 방향에 수직인 공통 평면을 공유하며,
모든 라이너는 고온 합금(high temperature alloy)이나 세라믹 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
A can-annular combustion chamber for a gas turbine for use in surface-based power generation, land or marine-based transportation means or aircraft engine applications,
A plurality of can liners spaced apart in the circumferential direction,
The plurality of can liners are cylindrically shaped,
Each can has a plurality of circumferentially spaced fuel-air nozzles directed in a tangential direction,
The plurality of fuel-air nozzles share a common plane perpendicular to the direction of the can center line,
Characterized in that all liners are made of a high temperature alloy or a ceramic material.
제 1 항에 있어서,
노즐들은 길이 방향에 수직인 공통 평면에서 원주방향으로 이격되고, 캔의 전방 벽 근처에 있으며, 존재할 수 있는 하류의 노즐 세트보다 더 큰 연료/공기 비율을 가지는 연료-공기 혼합물을 분사할 수 있으며, 원주 방향을 주로 가지되 반경 방향 및/또는 길이 방향을 가질 수도 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
The nozzles may be spaced circumferentially in a common plane perpendicular to the longitudinal direction, near the front wall of the can, and may inject a fuel-air mixture having a greater fuel / air ratio than a downstream set of nozzles that may be present, Characterized in that it has a radial direction and / or a longitudinal direction predominantly in the circumferential direction.
제 1 항에 있어서,
노즐들은 길이 방향에 수직인 적어도 하나의 공통 평면에서 원주방향으로 이격되고, 청구항 2에 언급된 노즐로부터 하류에 있으며, 청구항 2에서 설명한 노즐에서의 연료/공기 비율보다 작은 연료/공기 비율을 가지는 연료-공기 혼합물을 분사할 수 있으며, 원주 방향을 주로 가지되 반경 방향 및/또는 길이 방향을 가질 수도 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Wherein the nozzles are spaced circumferentially in at least one common plane perpendicular to the longitudinal direction and downstream from the nozzle referred to in claim 2 and having a fuel / air ratio of less than the fuel / air ratio at the nozzle described in claim 2 - air mixture and can have a radial and / or longitudinal direction predominantly in the circumferential direction.
제 1 항에 있어서,
상기 노즐은, 도 2에서 참조번호 8로 지시되는 바와 같이, 0도에서 90도의 범위에서 평면에서부터 평면까지 일정한 값의 각도 또는 변하는 값의 각도를 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Characterized in that the nozzle can have an angle of constant value or a varying angle from plane to plane in the range of 0 to 90 degrees, as indicated by reference numeral 8 in Fig.
제 1 항에 있어서,
다른 평면 내의 노즐들은 동일한 값의 연료/공기 비율 또는 변하는 값의 연료/공기 비율을 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Wherein the nozzles in the other plane can have the same value of fuel / air ratio or a varying value of fuel / air ratio.
제 1 항에 있어서,
동일 평면 내의 연료 공기 노즐들은 동일한 연료/공기 비율 또는 변하는 연료/공기 비율을 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Wherein the fuel air nozzles in the coplanar can have the same fuel / air ratio or a varying fuel / air ratio.
제 1 항에 있어서,
상기 노즐들은, 인접 노즐 화염이 평면 내의 인접 노즐로 향하고 있기 때문에 접선방향으로 향하는 연소실의 점화 프로세스를 크게 향상시키고, 다수의 연소장치를 조종할 필요를 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Characterized in that the nozzles are capable of greatly improving the ignition process of the tangentially directed combustion chamber and reducing the need to control a plurality of combustion devices since the adjacent nozzle flames are directed to adjacent nozzles in the plane, combustion chamber.
제 5 항에 있어서,
향상된 점화 프로세스는 본질적으로 안정된 연소장치를 발생시키고, 상기 본질적으로 안정된 연소장치는, 부분 부하 수준 작동 및 완전 부하 수준 작동에서 화염 불안정성으로부터 발생되는 화염 유도 진동 및 소음을 감소시키는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
6. The method of claim 5,
Wherein the improved ignition process produces an essentially stable combustion device wherein the essentially stable combustion device reduces flame induced vibration and noise resulting from flame instability in partial load level operation and full load level operation, Annular combustion chamber.
제 1 항에 있어서,
접선방향 연료-공기 노즐 배열은, 매우 낮은 부하 수준에서 효과적인 연소를 위하여 반응물의 혼합을 향상시키는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Wherein the tangential fuel-air nozzle arrangement improves mixing of reactants for effective combustion at very low load levels.
제 1 항에 있어서,
낮은 BTU 가스와 같은 낮은 반응성 연료는, 증가된 화염 안정성 때문에 상기 연소실 내에서 용이하게 이용되고 연소될 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Low-reactivity fuels, such as low BTU gases, are readily available and combustible in the combustion chamber due to increased flame stability.
제 1 항에 있어서,
와동(접선방향 연료-공기 노즐의 중요한 결과물)은 연소장치 출구에서 안정된 화염을 촉진하는 캔 센터라인 둘레에서 생성되는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Wherein the vortex (an important result of the tangential fuel-air nozzle) is produced around the can-can line which promotes a stable flame at the combustion device outlet.
제 1 항에 있어서,
연료-공기 혼합물을 연소하는데 요구되는 체류 시간은 감소하고, 그 결과 연소 공간이 감소하여, 엔진 크기(모든 응용분야에서 중요한 사항), 결과적으로는 중량 대 추력 비율(항공기 가스 터빈 응용분야에서 중요한 사항)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
The residence time required to burn the fuel-air mixture is reduced, resulting in a reduction in the combustion space, resulting in an increase in engine size (important for all applications), and consequently, weight to thrust ratio (important in aircraft gas turbine applications ) Of the cannula.
제 1 항에 있어서,
더 균일한 온도 분포가 상기 연소실의 유출구에서 달성되어, 상기 연소실이 연소실과 터빈 부품의 수명을 저하시키지 않으면서 더 높은 연소(발화) 온도에서 작동하는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Wherein a more uniform temperature distribution is achieved at the outlet of the combustion chamber to allow the combustion chamber to operate at a higher combustion (ignition) temperature without reducing the life of the combustion chamber and turbine components. .
제 1 항에 있어서,
청구항 13에서 기술한 바와 같이 더 높은 연소 온도에서 작동할 수 있는 성능은, 엔진 효율 및 동력 출력의 증가를 야기하고, 결과적으로 이산화탄소의 배출 수준을 저감시키는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
A can-annular combustion chamber characterized in that the ability to operate at a higher combustion temperature as described in claim 13 results in an increase in engine efficiency and power output, resulting in a reduction in the emission level of carbon dioxide.
제 1 항에 있어서,
캔 라이너 전방 벽은, 압축기 방출 공기가 청구항 2와 청구항 3에 언급된 노즐보다 작은 크기의 속도로 상기 라이너를 관통하는 것을 허용하는, 적어도 하나의 홀이나 노즐을 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
The can liner front wall may have at least one hole or nozzle that allows the compressor discharge air to pass through the liner at a speed that is less than the size of the nozzles referred to in claims 2 and 3. [ Annular combustion chamber.
제 1 항에 있어서,
상기 캔의 반경과 길이는 가스 터빈 엔진의 형상과 크기에 따라서 길이 방향에서 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Characterized in that the radius and length of the can can vary in the longitudinal direction depending on the shape and size of the gas turbine engine.
제 1 항에 있어서,
가스 터빈 구성요소를 냉각하는데 이용가능한 냉각 방법으로는 충돌 냉각, 삼출 냉각, 증기 냉각 등과 같은 것이 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Cooling methods that can be used to cool the gas turbine components include impact cooling, exudative cooling, steam cooling, and the like.
제 1 항에 있어서,
공통 평면을 공유하는 상기 노즐들은, 상기 캔 센터라인 둘레에서 원주 각도만큼 다른 평면 내의 다른 세트의 노즐들로부터 오프셋될 수 있는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Wherein the nozzles sharing a common plane can be offset from a different set of nozzles in another plane by a circumferential angle around the can center line.
제 1 항에 있어서,
공기 통로(12, 14)는, 직선형 홀이거나 벨 마우스 유입구를 가질 수 있고, 불꽃 방전 가공(electrical discharge machining; EDM)을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 캔-애뉼러형 연소실.
The method according to claim 1,
Characterized in that the air passages (12, 14) are straight holes or can have bell mouth inlets and are formed using electrical discharge machining (EDM).
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