RU190146U1 - TWO-HEATING DOUBLE-CIRCUIT NOZZLE OF GAS TURBINE ENGINE - Google Patents
TWO-HEATING DOUBLE-CIRCUIT NOZZLE OF GAS TURBINE ENGINE Download PDFInfo
- Publication number
- RU190146U1 RU190146U1 RU2019104363U RU2019104363U RU190146U1 RU 190146 U1 RU190146 U1 RU 190146U1 RU 2019104363 U RU2019104363 U RU 2019104363U RU 2019104363 U RU2019104363 U RU 2019104363U RU 190146 U1 RU190146 U1 RU 190146U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- air
- nozzle
- dual
- gaseous
- Prior art date
Links
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 116
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 102220488234 Uromodulin-like 1_F23D_mutation Human genes 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/36—Supply of different fuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Двухтопливная двухконтурная форсункам газотурбинного двигателя содержит корпус со штуцерами и каналами подачи газообразного и жидкого топлива, канал подвода воздуха, распылитель газообразного и жидкого топлива, конический завихритель, распылительные сопла. Канал подвода воздуха расположен вдоль каналов подачи газообразного и жидкого топлива, соединен со штуцером подачи воздуха на входе и с воздушным соплом на выходе, а также снабжен воздушным фильтром. Форсунка включает в себя средство обдува и защиты от образования нагара на торцевой поверхности распылителя. Изобретение направлено на повышение эффективности работы форсунки, за счет улучшения смешивания топлива с воздухом и защиты от образования нагара при работе в двухтопливном режиме. 2 з.п ф-лы, 3 ил.Dual-fuel dual-circuit nozzles of a gas turbine engine includes a housing with fittings and channels for supplying gaseous and liquid fuels, an air supply channel, a gaseous and liquid fuel atomizer, a conical swirler, and spray nozzles. The channel for supplying air is located along the channels for supplying gaseous and liquid fuels, connected to the inlet air inlet and outlet air nozzle, and is also equipped with an air filter. The nozzle includes a means of blowing and protection against the formation of carbon on the end surface of the dispenser. The invention is aimed at improving the efficiency of the nozzle, by improving the mixing of fuel with air and protection against the formation of carbon during operation in the dual-fuel mode. 2 з.п f-ly, 3 ill.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.
Полезная модель относится к устройствам с непосредственным впрыскиванием жидкого углеводородного топлива в капельном состоянии или газообразного углеводородного топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя и подготовкой топливовоздушной смеси для сжигания в зоне горения с помощью воздуха, а именно к двухтопливным двухконтурным форсункам газотурбинного двигателя, содержащим корпус со штуцерами и каналами подачи газообразного и жидкого топлива, канал подвода воздуха, распылитель газообразного и жидкого топлива, конический завихритель, распылительные сопла. The utility model relates to devices with direct injection of a liquid hydrocarbon fuel in a drop state or gaseous hydrocarbon fuel into the combustion chamber of a gas turbine engine and preparation of an air-fuel mixture for combustion in the combustion zone using air, namely, dual-fuel dual-circuit nozzles of a gas turbine engine containing a housing with fittings and gaseous and liquid fuel supply channels, air supply channel, gaseous and liquid fuel atomizer, conical swirl, spray nozzles.
В описании использованы сокращенияAbbreviations used in the description
ГТД - газотурбинный двигательGTD - gas turbine engine
ГТУ - газотурбинная установкаGTU - gas turbine unit
ГТП - газотурбинный приводGTP - gas turbine drive
Уровень техники.The level of technology.
Актуальной задачей является создание камер сгорания наземных газотурбинных установок (ГТУ) малой мощности, которые могут осуществлять запуск и работу, как на газообразном, так и на жидком топливе с обеспечением возможности перехода между видами топлива без необходимости в остановке ГТД. Потребность в решение указанной задачи вызвана необходимостью обеспечения непрерывного процесса энергоснабжения, в том числе и при перебоях в поставках газообразного топлива.An urgent task is the creation of combustion chambers of ground-based gas-turbine installations (GTU) of low power, which can launch and operate on both gaseous and liquid fuels, ensuring the possibility of switching between fuels without the need to stop the CCD. The need to solve this problem is caused by the need to ensure a continuous process of energy supply, including in the event of interruptions in the supply of gaseous fuel.
Известна горелка для сжигания жидкого и газообразного топлива [патент РФ №2039320, F23D 17/00, опубл. 09.07.1995], содержащая корпус, жидкотопливную форсунку, внутреннюю газоподающую трубу с выходными отверстиями. Воздухоподающая обечайка имеет на выходе коническую перфорированную перегородку с углом раскрытия, по меньшей мере, равным углу раскрытия факела жидкотопливной форсунки. Внешний канал образован обечайкой и корпусом и через отверстия сообщен с газовым коллектором. В наружной обечайке передней части канала установлен кольцевой уголковый стабилизатор, образующий с обечайкой полость. Перегородка имеет отверстия, а обечайка - окна для выхода поступающего внутрь обечайки воздуха. Обечайка вместе со стабилизатором имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса. Известное устройство невозможно использовать в ГТП из-за больших габаритов, низкой эффективности работы в составе ГТП. Недостатком также является, как указано в самом патенте, недостаточная устойчивость факела при работе на мазуте, поэтому предназначена для работы на газе.Known burner for burning liquid and gaseous fuels [RF patent №2039320,
Известна газожидкостная форсунка газотурбинного двигателя па патенту РФ на Полезную модель № 151160, F23D 11/38, опубл. 20.03.2015 Люл. №8, содержащая корпус с размещенным в нем распылителем жидкого топлива, полый насадок, включающий входную и выходную части, установленный снаружи корпуса и снабженный отверстиями для газообразного топлива, при этом входная часть насадка сопряжена с корпусом, выходная часть насадка выполнена в виде усеченного конуса. Обеспечивает подвод жидкого и газообразного топлива в разные области завихрителя жаровой трубы, что исключает попадание жидкого топлива в газотопливные отверстия форсункиKnown gas-liquid nozzle of a gas turbine engine PA patent of the Russian Federation for Useful model No. 151160, F23D 11/38, publ. 03/20/2015 Lul. No. 8, comprising a housing with a liquid fuel atomizer disposed therein, a hollow nozzle including an inlet and an outlet part installed outside the case and provided with openings for gaseous fuel, the inlet part of the nozzle being associated with the case, the outlet part of the nozzle is made in the form of a truncated cone. Provides a supply of liquid and gaseous fuel in different areas of the swirler of the flame tube, which eliminates the ingress of liquid fuel in the gas fuel nozzle openings
К недостаткам форсунки можно отнести отсутствие центрального воздушного канала, который обеспечивает лучшее перемешивание жидкого топлива с воздухом и соответственно улучшает полноту сгорания. The disadvantages of the nozzle include the absence of a central air channel, which provides the best mixing of liquid fuel with air and, accordingly, improves the combustion efficiency.
Известна горелка [патент РФ №2197685, F23D 17/00, 27.01.2003], предназначенная для сжигания топлива, преимущественно в камерах сгорания ГТУ. Горелка содержит завихритель воздуха с лопатками и, сообщающийся с каналом подвода топлива, газораздающий насадок с газораздающими отверстиями, размещенными между лопатками завихрителя воздуха. Газораздающий насадок имеет дополнительный ряд газораздающих отверстий, расположенных перед лопатками завихрителя воздуха. Кроме того, горелка может быть дополнительно снабжена форсункой жидкого топлива, установленной на оси горелки.Known burner [RF patent №2197685, F23D 17/00, 27.01.2003], designed for burning fuel, mainly in the combustion chambers of the gas turbine. The burner contains an air swirler with blades and, communicating with the fuel supply channel, a gas distributing nozzle with gas distributing holes located between the air swirler blades. Gas distribution nozzles have an additional row of gas distribution holes located in front of the air-swirler blades. In addition, the burner can be additionally equipped with a nozzle of liquid fuel installed on the axis of the burner.
Недостатками данного устройства являются низкая эффективность работы форсунки на жидком топливе из-за впрыска топлива в зону горения без предварительной подготовки, и малого угла распыла топлива, а также наличие громоздкого лопаточного завихрителя воздуха.The disadvantages of this device are the low efficiency of the nozzle on the liquid fuel due to fuel injection into the combustion zone without prior preparation, and a small spray angle, as well as the presence of a bulky blade air swirl.
Известна топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя [патент RU 182454 U1, F23R 3/14 (2006.01), 17.08.2018 г.], предназначенная для применения в топливных форсунках камер сгорания газотурбинного двигателя. Форсунка содержит корпус, распылители и кожух, охватывающий корпус с образованием торцевого зазора, сообщенного с источником воздуха, кожух и корпус, образуют соединение, в корпусе выполнена кольцевая проточка, а на корпус установлена вставка, на наружной поверхности которой выполнены профилированные стойки, в корпусе выполнены продольные пазы, которые сообщают полость кольцевой проточки с кольцевым каналом под кожухом, со стороны входа воздуха в полость проточки корпуса под вставкой соединение кожуха и корпуса выполнено с зазором, а со стороны выхода воздуха соединение выполнено с натягом, профилированные стойки вставки состоят из прямого участка и повернутого под углом к оси форсунки участка. Known fuel nozzle of the combustion chamber of a gas turbine engine [patent RU 182454 U1, F23R 3/14 (2006.01), 08.17.2018], intended for use in the fuel injectors of the combustion chambers of a gas turbine engine. The nozzle includes a housing, sprays and a casing enclosing the casing with the formation of an end gap communicated with an air source, the casing and the casing form a connection, an annular groove is made in the casing, and an insert is installed on the casing; longitudinal grooves, which communicate the cavity of the annular groove with the annular channel under the casing, from the air inlet side into the cavity of the casing groove under the insert, the connection of the casing and the body is made with a gap, and side air outlet connection is made with an interference fit, profiled inserts racks consist of the straight portion and set at an angle to the axis of the nozzle portion.
Недостатками данного устройства являются отсутствие в составе форсунки воздушного фильтра, что не обеспечивает должного уровня защиты от попадания загрязняющих элементов в топливовоздушную смесь, и наличие единственного выходного воздушного отверстия, что не обеспечивает достаточный уровень защиты от нагарообразования на торцевой поверхности распылителя.The disadvantages of this device are the absence of an air filter in the nozzle, which does not provide an adequate level of protection against the ingress of contaminants into the air-fuel mixture, and the presence of a single air outlet that does not provide a sufficient level of protection against carbon formation on the end surface of the atomizer.
Известная форсунка двухтопливная [патент РФ № 2578785 С1, F23D 17/00, F23R 3/36, 27.10.2014 г.] предназначенная для впрыска жидкого топлива или газообразного углеводородного в камеру сгорания газотурбинного двигателя. По оси форсунки концентрично каналам подачи топлива выполнен центральный канал подачи воздуха, а канал подачи жидкого топлива дополнительно оборудован распылителем, который связан с центральным каналом подачи воздуха и выполнен с возможностью центробежной закрутки топлива. В теле кожуха выполнены косые пазы, создающие зону завихрения в сопловой полости кожуха. Газораздающие отверстия выполнены с возможностью подавать газообразное топливо в зону завихрения, а также в зону горения, минуя зону завихрения и сопловое отверстие. The well-known dual-fuel nozzle [RF Patent No. 2578785 C1, F23D 17/00, F23R 3/36, 10/27/2014] intended for injecting liquid fuel or gaseous hydrocarbon into the combustion chamber of a gas turbine engine. The nozzle axis is concentric with the fuel supply channels, the central air supply channel is made, and the liquid fuel supply channel is additionally equipped with a nozzle, which is connected to the central air supply channel and is made with the possibility of centrifugal spin of the fuel. In the body of the casing there are oblique grooves, which create a turbulence zone in the nozzle cavity of the casing. Gas distribution holes are made with the ability to supply gaseous fuel in the zone of turbulence, as well as in the combustion zone, bypassing the zone of turbulence and a nozzle hole.
Данная форсунка по большинству существенных признаков принята за прототип для заявленной полезной модели. This nozzle for most of the essential features adopted for the prototype of the claimed utility model.
Недостатками данного устройства является:The disadvantages of this device are:
- низкое качество распыла жидкого топлива и не обеспечивает требуемый уровень защиты от нагарообразования при использовании жидких видов топлива высокой вязкости (мазут) и газообразного топлива с высоким содержанием тяжёлых примесей (попутный нефтяной газ, серный газ, биогаз и т.д.); за счет выполнения канала подачи воздуха в виде втулки, вваренной в корпус форсунки, так как это ограничивает объем подачи воздуха; - low quality spray of liquid fuel and does not provide the required level of protection against carbonization when using liquid fuels of high viscosity (fuel oil) and gaseous fuels with a high content of heavy impurities (associated petroleum gas, sulfuric gas, biogas, etc.); by performing the air supply channel in the form of a sleeve welded into the nozzle body, since this limits the volume of air supply;
- отсутствие возможности подачи воздуха по неиспользуемым топливным каналам, в том числе для осуществления продува каналов при переходе между видами используемого топлива, что негативно сказывается на качестве распыла жидкого топлива и плавности переходного процесса; - the inability to supply air through unused fuel channels, including for the implementation of blowing channels when switching between the types of fuel used, which adversely affects the quality of the spray of liquid fuel and the smoothness of the transition process;
- невозможность использования в наземных (танковых) ГТД: форсунка предназначена для использования в авиационных ГТД, в связи с чем её габариты слишком велики для использования в наземных (танковых) ГТД существенно меньшего размера;- the impossibility of use in ground (tank) GTE: the nozzle is intended for use in aircraft GTE, and therefore its dimensions are too large to be used in ground (tank) GTE of significantly smaller size;
- невозможность очистки топливовоздушной смеси.- the impossibility of cleaning the air-fuel mixture.
Раскрытие полезной модели.Disclosure of the utility model.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить двухтопливную двухконтурную форсунку газотурбинного двигателя, содержащую корпус со штуцерами и каналами подачи газообразного и жидкого топлива, канал подвода воздуха, распылитель газообразного и жидкого топлива, конический завихритель, распылительные сопла, позволяющую как минимум сгладить, указанный выше недостаток, а именно обеспечить возможность повышения эффективности работы форсунки, за счет улучшения смешивания топлива с воздухом и защите от образования нагара при работе в двухтопливном режиме, в том числе на жидких топливах высокой вязкости, например, мазут, и газообразном топливе с высоким содержанием тяжёлых примесей, таких как попутный нефтяной газ, серный газ, биогаз и т.д., что и является поставленной технической задачей настоящей полезной модели. Based on this original observation, this utility model is mainly intended to offer a dual-fuel dual-circuit nozzle of a gas turbine engine, comprising a housing with fittings and gaseous and liquid fuel channels, an air supply channel, a gaseous and liquid fuel atomizer, a conical swirler, and spray nozzles allowing at least smooth out the above disadvantage, namely to provide the possibility of improving the efficiency of the nozzle, by improving the mixing of the top willow with air and protection against the formation of soot when working in dual-fuel mode, including high-viscosity liquid fuels, such as fuel oil, and gaseous fuels with a high content of heavy impurities, such as associated petroleum gas, sulfuric gas, biogas, etc. ., which is the stated technical problem of the present utility model.
Дополнительным техническим результатом является компактность конструкции, что позволяет использовать данную форсунку в наземных (танковых) ГТД с минимальным количеством доработок и без увеличения габаритов газотурбинного двигателя.An additional technical result is the compact design, which allows the use of this nozzle in ground (tank) gas turbine engines with a minimum number of modifications and without increasing the size of the gas turbine engine.
Для достижения этой цели канал подвода воздуха расположен вдоль каналов подачи газообразного и жидкого топлива, соединен со штуцером подачи воздуха на входе и с воздушным соплом на выходе, а также снабжен воздушным фильтром, при этом форсунка включает в себя средство обдува и защиты от образования нагара на торцевой поверхности распылителя.To achieve this goal, the air supply channel is located along the gaseous and liquid fuel supply channels, is connected to the air inlet fitting and to the air outlet nozzle, and is also equipped with an air filter, while the nozzle includes a means of blowing and protection against carbonization. the end surface of the spray.
Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность увеличения объема подачи воздуха для улучшения качества создаваемой топливовоздушной смеси и обеспечения защиты топливных форсунок от образования нагара на торцевой поверхности распылителя. Due to such advantageous characteristics, it becomes possible to increase the air supply to improve the quality of the air-fuel mixture being created and to ensure the protection of the fuel injectors against the formation of carbon on the end surface of the atomizer.
Подача дополнительного объема воздуха позволяет обеспечить требуемый состав топливовоздушной смеси при работе ГТД на жидких топливах высокой вязкости (мазут) и газообразном топливе с высоким содержанием тяжёлых примесей (попутный нефтяной газ, серный газ, биогаз и т.д.).The supply of additional air volume allows for the required composition of the air-fuel mixture during GTE operation on high-viscosity liquid fuels (fuel oil) and gaseous fuels with a high content of heavy impurities (associated petroleum gas, sulfuric gas, biogas, etc.).
При осуществлении перехода между видами топлива воздух из компрессора ГТД дополнительно подается через топливные каналы, осуществляя полную очистку топливных форсунок и камеры сгорания, что обеспечивает плавность переходного процесса без остановок двигателя и существенных перепадов мощности. In the transition between the types of fuel, air from the GTE compressor is additionally supplied through the fuel channels, carrying out a complete cleaning of the fuel injectors and the combustion chamber, which ensures a smooth transition process without stopping the engine and significant power fluctuations.
Дополнительно воздух может подаваться через неиспользуемые топливные каналы при недостаточности объемов подачи воздуха из основного воздушного канала для обеспечения оптимального состава топливовоздушной смеси и защиты от образования нагара. Данный факт особенно важен при работе ГТД на газообразном топливе с высоким содержанием тяжёлых примесей (попутный нефтяной газ, серный газ, биогаз и т.д.).Additionally, air can be supplied through unused fuel channels with insufficient air supply volumes from the main air channel to ensure the optimum composition of the air-fuel mixture and to protect against carbon formation. This fact is especially important when working with gas turbine engines on gaseous fuels with a high content of heavy impurities (associated petroleum gas, sulfuric gas, biogas, etc.).
Существует возможный вариант исполнения полезной модели, в котором средство обдува и защиты от образования нагара на торцевой поверхности распылителя образовано воздушной щелью, расположенной между соплами завихрителя и распылителем, двенадцатью входными отверстиями, расположенными под углом к корпусу форсунки и двенадцатью выходными отверстиями, расположенными на торцевой стороне распылителя.There is a possible embodiment of the utility model in which the means of blowing and protection against the formation of soot on the end surface of the atomizer is formed by an air gap located between the swirler nozzles and the atomizer, twelve inlet openings angled to the nozzle body and twelve outlet openings located on the end side spray bottle.
Благодаря такой выгодной характеристике по сути интеграции воздушного канала в кожух форсунки - появляется возможность уменьшить габариты форсунки, благодаря чему обеспечивается дополнительный технический результат - возможность использования данной форсунки в наземных (танковых) ГТД малых габаритов с минимальным количеством доработок, и без изменения габаритов ГТД и камеры сгорания.Due to this advantageous characteristic of essentially integrating the air channel into the nozzle casing, it becomes possible to reduce the nozzle dimensions, which provides an additional technical result — the possibility of using this nozzle in small-size ground-based (tank) GTEs with a minimum number of modifications; combustion.
Существует вариант исполнения полезной модели, в котором воздушный фильтр выполнен в виде фильтрующей гильзы, содержащей фильтрующий материал, обмотанный металлической сеткой, обеспечивающей защиту и удержание флиртующего материала гильзы. There is an embodiment of the utility model in which the air filter is made in the form of a filter cartridge containing filter material wrapped with a metal mesh that provides protection and retention of the cartridge flirting material.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность дополнительной очистки сжатого воздуха, поступающего от компрессора ГТД, что позволяет избежать попадания загрязняющих элементов в топливовоздушную смесь, обеспечивая её высокое качество. Thanks to this advantageous characteristic, the possibility of additional purification of compressed air coming from the gas turbine engine compressor appears, thus avoiding the entry of contaminating elements into the air-fuel mixture, ensuring its high quality.
Существует возможный вариант исполнения полезной модели, в котором конический завихритель фиксируется в сопле с помощью подвижной опоры пружины, поджатой пружиной.There is a possible variant of the utility model, in which the conical swirler is fixed in the nozzle by means of a movable support of the spring, preloaded by a spring.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность изменения положения завихрителя в сопле. При увеличении давления в камере жидкого топлива, объем конусной камеры завихрителя уменьшается, при этом достигается требуемый уровень интенсивности завихрения и качества распыла топливовоздушной смеси при наборе мощности ГТД.Thanks to this advantageous characteristic, it is possible to change the position of the swirler in the nozzle. With increasing pressure in the chamber of liquid fuel, the volume of the cone chamber of the swirler decreases, thus achieving the required level of intensity of turbulence and the quality of the spray of the air-fuel mixture when the GTE power is set.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели. The set of essential features of the proposed utility model is unknown in the prior art for devices of similar purpose, which allows to conclude that the criterion "novelty" for the utility model.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых изображено:Other distinctive features and advantages of the utility model clearly follow from the description below for illustration and not being restrictive, with reference to the accompanying drawings, which depict:
- фигура 1 схематично изображает вертикальный разрез двухтопливной двухконтурной форсунки газотурбинного двигателя, согласно полезной модели, - figure 1 schematically depicts a vertical section of a dual-fuel dual-circuit nozzle of a gas turbine engine, according to the utility model,
- фигура 2 схематично изображает движение воздуха в двухтопливной двухконтурной форсунке газотурбинного двигателя, согласно полезной модели, - figure 2 schematically depicts the movement of air in the dual-fuel dual-circuit nozzle of a gas turbine engine, according to the utility model,
- фигура 3 схематично изображает вид сверху двухтопливной двухконтурной форсунки газотурбинного двигателя, согласно полезной модели,- figure 3 schematically depicts a top view of the dual-fuel twin-circuit nozzle of a gas turbine engine, according to the utility model,
На фигурах обозначено:In the figures indicated:
1 - Корпус форсунки1 - nozzle body
2 - Штуцеры подвода жидкого и газообразного топлива (2 ед.)2 - Fittings for the supply of liquid and gaseous fuels (2 units)
3 - Канал газообразного топлива3 - Gaseous fuel channel
4 - Канал жидкого топлива 4 - Liquid fuel channel
5 - Стержень фильтрующий гильза5 - Core filter sleeve
6 - Камера распылителя газового топлива6 - Gas fuel atomizer chamber
7 - Камера распылителя жидкого топлива7 - Camera fuel oil dispenser
8 - Гильза8 - Sleeve
9 - Уплотнительное кольцо9 - O-ring
10 - Нажимное кольцо10 - Pressure ring
11 - Распылительные сопла11 - Spray Nozzles
12 - Конический завихритель 12 - Conical Swirl
13 - Опора пружины13 - Spring support
14 - Пружина14 - spring
15 - Воздушный канал15 - Air duct
16 - Воздушный фильтр16 - Air filter
17 - Воздушное сопло17 - Air nozzle
18 - Отверстия для подачи воздуха из камеры сгорания воздуха18 - Holes for air supply from the air combustion chamber
19 - Кольцевая щель 19 - The annular gap
20 - Обдувочные воздушные отверстия20 - Blowing air holes
21 - Выходное отверстие для впрыска газообразного топлива21 - Outlet for the injection of gaseous fuel
22 - Конусная камера завихрителья22 - Taper swirl chamber
23 - Каналы пропуска воздуха23 - Air passage channels
24 - Выходное отверстие для впрыска жидкого топлива24 - Outlet for injection of liquid fuel
25 - Подвод воздуха.25 - Air supply.
Двухтопливная двухконтурная форсунка газотурбинного двигателя состоит из корпуса 1 - со штуцерами подвода жидкого и газообразного топлива 2 - , каналами газообразного 3 - и жидкого 4 - топлива, фильтрующего стержня 5 - , камер распылителя газообразного 6 - и жидкого 7 - топлива. Весь пакет деталей закрепляется гильзой 8 - с уплотнительным 9 - и нажимным 10 - кольцами. Распыливающими элементами форсунки являются сопла 11 - и конический завихритель 12 - . Завихритель 12 - фиксируется в сопле с помощью опоры пружины 13 - , поджатой пружиной 14 - . Фильтр 5 - представляет собой точно посаженный в отверстие корпуса 1 - стержень, на цилиндрической части которого нарезана мелкая резьба и несколько шлиц. Фильтрующим элементом является мелкая резьба. The dual-fuel dual-circuit nozzle of a gas turbine engine consists of body 1 - with fittings for supplying liquid and gaseous fuels 2 -, channels of gaseous 3 - and liquid 4 - fuels, filter rod 5 -, chambers of a gaseous dispenser 6 - and liquid 7 - fuels. The entire package of parts is fixed by a sleeve 8 - with a sealing 9 - and push 10 - rings. Spray nozzle elements are the nozzle 11 - and a conical swirl 12 -. Swirl 12 - is fixed in the nozzle using spring support 13 -, preloaded spring 14 -. Filter 5 - is a precisely inserted into the hole in the housing 1 - a rod, on the cylindrical part of which a fine thread and a few slot are cut. The filtering element is a fine thread.
Распылитель выполнен в виде насадка, приваренного к корпусу предлагаемой форсунки и снабжен рядом газораздающих отверстий, расположенных под углом 45º к распылителю.The sprayer is made in the form of a nozzle welded to the body of the proposed nozzle and provided with a number of gas distribution holes located at an angle of 45º to the sprayer.
В корпусе предлагаемой форсунки дополнительно размещено средство подачи сжатого воздуха, включающий штуцер подвода воздуха, воздушный канал 15, воздушный фильтр 16 - , воздушно сопло 17 - и средство обдува и защиты от образования нагара.In the case of the proposed nozzle additionally placed a means of supplying compressed air, including a fitting for supplying air, an
Воздух подается в корпус форсунки через воздушный штуцер и по каналу 15 - поступает в воздушный фильтр 16 - , затем, пройдя завихривающие канавки, образованные соплом 17 - , смешивается с топливом, выбрасываемым из завихрителя 12 - , и распыленная топливовоздушная смесь выбрасывается через выходное отверстие сопла 11 - . С целью исключения нагара на торцевой поверхности распылителя подвод воздуха к средству обдува и защиты от образования нагара осуществляется двенадцатью отверстиями 18 - диаметром 2 мм и по кольцевой щели 19 - шириной 1 мм. Выход обдувочного воздуха осуществляется через двенадцать отверстий 20 - диаметром 0,8 мм Количество и размер отверстий подобраны таким образом, чтобы обеспечить высокое значение коэффициента полноты сгорания и равномерное температурное поле газа перед турбиной.Air is fed into the nozzle body through the air nozzle and through channel 15 - enters the air filter 16 -, then, passing the swirling grooves formed by the nozzle 17 -, mixed with fuel ejected from the swirler 12 - and the sprayed fuel-air mixture is ejected through the nozzle outlet eleven - . In order to eliminate soot on the end surface of the sprayer, air is supplied to the blowing tool and protected from the formation of soot by twelve holes 18 - with a diameter of 2 mm and along the annular gap 19 - with a width of 1 mm. The output of the blasting air is carried out through twelve holes 20 - with a diameter of 0.8 mm. The number and size of the holes are chosen in such a way as to ensure a high value of the coefficient of combustion efficiency and a uniform temperature field of gas in front of the turbine.
Двухтопливная двухконтурная форсунка газотурбинного двигателя устанавливается в камеру сгорания ГТД в количестве 18 штук и крепятся фланцами с помощью двух болтов.The dual-fuel dual-circuit nozzle of the gas turbine engine is installed in the combustion chamber of the GTE in the amount of 18 pieces and are fixed with flanges using two bolts.
Осуществление полезной модели.Implementation of the utility model.
При работе на газообразном топливе производится подача топлива через штуцер 2 - и по каналу 3 - к камере распылителя 6 - организованной параллельно оси форсунки, где перемешивается с воздухом, поступающим от завихрителя 12 - , и образовавшаяся топливовоздушная смесь впрыскивается в камеру сгорания ГТД через отверстия 21 - . Часть воздуха дополнительно поступает через двенадцать косых отверстий 18 - в корпусе распылителя и, проходя по кольцевой щели 19 - , осуществляет сдув образовывающегося нагара через отверстия 20 - . При применении в качестве топлива газообразного топлива с высоким содержанием тяжёлых примесей (попутный нефтяной газ, серный газ, биогаз и т.д.), дополнительный объем воздуха подается в завихритель 12 - через канал подвода жидкого топлива 4 - , что позволяет обеспечить эффективное сдутие оседающих тяжёлых примесей.When working on gaseous fuel, fuel is supplied through fitting 2 - and through channel 3 - to the atomizer chamber 6 - organized parallel to the nozzle axis, where it is mixed with air coming from the swirler 12 -, and the resulting fuel-air mixture is injected into the combustion chamber of the CCD through openings 21 -. Part of the air additionally enters through twelve oblique holes 18 - in the body of the spray gun and, passing through the annular gap 19 -, blows the resulting carbon through the holes 20 -. When gaseous fuel with a high content of heavy impurities is used as fuel (associated petroleum gas, sulfuric gas, biogas, etc.), additional air is supplied to the swirler 12 through the liquid fuel supply channel 4 -, which allows for the effective deflation of the deposited heavy impurities.
При работе ГТД на жидком топливе топливо через штуцер 2 - по каналу 4 - поступает в камеру 7 - в корпусе форсунки. Проходя через фильтр 5 - топливо поступает к завихрителю 12 - , затем через отверстия в буртике завихрителя 12 - топливо поступает к двум завихривающим канавкам, расположенным под углом 45° к оси завихрителя и по ним - в конусную камеру завихривания 22 - . Воздух подается в корпус форсунки через штуцер и по каналу 15 - поступает в воздушный фильтр 16 - , затем, через каналы 23 - проходит в завихривающие канавки, образованные соплами 17 - , смешивается с топливом. Распыленная топливовоздушная смесь выбрасывается через выходное отверстие 24 - . При работе ГТД на жидких топливах высокой вязкости (мазут) дополнительный объем воздуха подается через канал подвода газообразного топлива 3 - , что позволяет обеспечить требуемый состав и полноту сгорания топливовоздушной смеси.When the GTE is operating on liquid fuel, fuel goes through
При повышении давления в камере жидкого топлива 7 - , в результате повышения объема подачи жидкого топлива, происходит смещение завихрителя 12 - вглубь сопл 11 - , что приводит к уменьшению объема камеры завихрителя 22 - и повышению интенсивности завихрения, что позволяет обеспечить качественный распыл топливовоздушной смеси при увеличении рабочей мощности ГТД.When the pressure in the liquid fuel chamber 7 - increases, as a result of an increase in the volume of liquid fuel supply, the swirler 12 is displaced to the depth of the nozzles 11 -, which leads to a decrease in the swirl chamber volume 22 - and an increase in the vortex intensity, which allows to ensure the quality of air-fuel mixture increasing the working capacity of the CCD.
Воздушный фильтр 16 - выполнен в виде фильтрующей гильзы с намотанной на нее металлической сеткой, обеспечивающей защиту и удержание флиртующего материала гильзы, и предназначен для дополнительной очистки сжатого воздуха, поступающего из компрессора высокого давления ГТД. Возможно применение различных типов фильтрующих материалов в зависимости от условий эксплуатации ГТД и степени запыленности подаваемого воздуха, с учетом обеспечения класса очистки не ниже F7 по ГОСТ Р ЕН 779–2014 (полиэфир, полипропилен, и др.) Дополнительная фильтрация сжатого воздуха позволяет избежать попадания загрязняющих элементов в топливовоздушную смесь, обеспечивая её высокое качество. The
При осуществлении перехода между видами топлива воздух из компрессора ГТД дополнительно подается через топливные каналы, осуществляя полную очистку топливных форсунок и камеры сгорания, что обеспечивает плавность переходного процесса без остановок двигателя и существенных перепадов мощности.In the transition between the types of fuel, air from the GTE compressor is additionally supplied through the fuel channels, carrying out a complete cleaning of the fuel injectors and the combustion chamber, which ensures a smooth transition process without stopping the engine and significant power fluctuations.
Промышленная применимость.Industrial Applicability.
Предлагаемая форсунка двухконтурная двухтопливная может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включённого в формулу полезной модели на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для полезной модели и критерию «полнота раскрытия» для полезной модели. The proposed dual-fuel nozzle dual-fuel can be carried out by a specialist in practice and in the implementation ensures the implementation of the stated purpose. The ability to be practiced by a specialist in practice follows from the fact that for each attribute included in the formula of a utility model based on the description, a material equivalent is known, which allows to conclude that the criterion "industrial applicability" for the utility model and the criterion "completeness of disclosure" for the utility model .
За счет того, что канал подвода воздуха расположен вдоль каналов подачи газообразного и жидкого топлива, соединен со штуцером подачи воздуха на входе и с воздушным соплом на выходе, а также снабжен воздушным фильтром, при этом форсунка включает в себя средство обдува и защиты от образования нагара на торцевой поверхности распылителя, и достигается заявленный технический результат – повышение эффективности работы форсунки, за счет улучшения смешивания топлива с воздухом и защите от образования нагара при работе в двухтопливном режиме, в том числе на жидких топливах высокой вязкости, например, мазут, и газообразном топливе с высоким содержанием тяжёлых примесей, таких как попутный нефтяной газ, серный газ, биогаз и т.д.Due to the fact that the air supply channel is located along the gaseous and liquid fuel supply channels, it is connected to the air inlet fitting and the air outlet nozzle, and is also equipped with an air filter, while the nozzle includes a means of blowing and protection against carbonization on the end surface of the atomizer, and the claimed technical result is achieved - improving the efficiency of the nozzle, by improving the mixing of fuel with air and protecting against the formation of soot when operating in dual-fuel mode, in including high viscosity liquid fuels, such as fuel oil, and gaseous fuels with a high content of heavy impurities, such as associated petroleum gas, sulfuric gas, biogas, etc.
Дополнительно достигаемый технический результат заключается в том, что предлагаемая полезная модель имеет малые габариты, что позволяет использовать её в составе на наземных (танковых) ГТД малых габаритов с минимальным количеством доработок, при этом габариты ГТД, в целом, и камеры сгорания, в частности, остаются неизменными. Двухтопливная двухконтурная форсунка улучшает эксплуатационные характеристики и универсальность ГТД.Additionally, the technical result achieved is that the proposed utility model has small dimensions, which allows it to be used as part of small-size ground (tank) GTEs with a minimum number of modifications, while the dimensions of the GTE, in general, and the combustion chamber, in particular, remain unchanged. Dual-fuel twin-fuel injectors improve the performance and versatility of the gas turbine engine.
Кроме того, в предлагаемой форсунке завихритель имеет конусную форму. Это позволяет сократить размеры камеры завихривания, что существенно снижает потери на трение и обеспечивает хорошее качество распыла топлива.In addition, in the proposed nozzle swirl has a conical shape. This reduces the size of the turbulence chamber, which significantly reduces friction losses and ensures good quality spray pattern.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019104363U RU190146U1 (en) | 2019-02-15 | 2019-02-15 | TWO-HEATING DOUBLE-CIRCUIT NOZZLE OF GAS TURBINE ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019104363U RU190146U1 (en) | 2019-02-15 | 2019-02-15 | TWO-HEATING DOUBLE-CIRCUIT NOZZLE OF GAS TURBINE ENGINE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU190146U1 true RU190146U1 (en) | 2019-06-21 |
Family
ID=67002906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019104363U RU190146U1 (en) | 2019-02-15 | 2019-02-15 | TWO-HEATING DOUBLE-CIRCUIT NOZZLE OF GAS TURBINE ENGINE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU190146U1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196965U1 (en) * | 2020-01-20 | 2020-03-23 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Fuel injector of a combustion chamber of a gas turbine engine |
RU201164U1 (en) * | 2020-08-12 | 2020-12-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Burner device for combined combustion of fuel |
RU2750402C1 (en) * | 2020-08-25 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Dual-fuel nozzle |
CN114526498A (en) * | 2022-04-21 | 2022-05-24 | 成都中科翼能科技有限公司 | Single-inlet double-oil-way composite atomizing nozzle |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94665U1 (en) * | 2009-12-28 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество "Мотор Сич" | TWO-CIRCUIT NOZZLE FOR GAS-TURBINE ENGINES |
US20100300102A1 (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | General Electric Company | Method and apparatus for air and fuel injection in a turbine |
RU2439430C1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Gte combustion chamber injector module |
US20120192565A1 (en) * | 2011-01-31 | 2012-08-02 | General Electric Company | System for premixing air and fuel in a fuel nozzle |
RU2578785C1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-03-27 | Публичное акционерное общество "МОТОР СИЧ" | Double fuel atomiser "gas plus fuel oil" |
RU2623319C2 (en) * | 2012-04-26 | 2017-06-23 | Соулар Тёрбинз Инкорпорейтед | Fuel nozzle with purged insulating air cavity |
-
2019
- 2019-02-15 RU RU2019104363U patent/RU190146U1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100300102A1 (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | General Electric Company | Method and apparatus for air and fuel injection in a turbine |
RU94665U1 (en) * | 2009-12-28 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество "Мотор Сич" | TWO-CIRCUIT NOZZLE FOR GAS-TURBINE ENGINES |
RU2439430C1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-01-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Gte combustion chamber injector module |
US20120192565A1 (en) * | 2011-01-31 | 2012-08-02 | General Electric Company | System for premixing air and fuel in a fuel nozzle |
RU2623319C2 (en) * | 2012-04-26 | 2017-06-23 | Соулар Тёрбинз Инкорпорейтед | Fuel nozzle with purged insulating air cavity |
RU2578785C1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-03-27 | Публичное акционерное общество "МОТОР СИЧ" | Double fuel atomiser "gas plus fuel oil" |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196965U1 (en) * | 2020-01-20 | 2020-03-23 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Fuel injector of a combustion chamber of a gas turbine engine |
RU201164U1 (en) * | 2020-08-12 | 2020-12-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Burner device for combined combustion of fuel |
RU2750402C1 (en) * | 2020-08-25 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Dual-fuel nozzle |
CN114526498A (en) * | 2022-04-21 | 2022-05-24 | 成都中科翼能科技有限公司 | Single-inlet double-oil-way composite atomizing nozzle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU190146U1 (en) | TWO-HEATING DOUBLE-CIRCUIT NOZZLE OF GAS TURBINE ENGINE | |
EP2246629B1 (en) | High volume fuel nozzles for a turbine engine | |
CA2577770C (en) | Hybrid burner lance | |
CN1316198C (en) | Premixed exit ring pilot burner | |
US5873237A (en) | Atomizing dual fuel nozzle for a combustion turbine | |
US20170138600A1 (en) | Fuel injector with premix pilot nozzle | |
RU2439430C1 (en) | Gte combustion chamber injector module | |
CN101939593A (en) | Gas turbine fuel injector with removable pilot liquid tube | |
CN106016364A (en) | Unit two-cyclone premixed combustion nozzle for dry-type low-pollution combustion chamber of gas turbine | |
RU2604230C1 (en) | In-depth arrangement of fuel injector | |
RU2578785C1 (en) | Double fuel atomiser "gas plus fuel oil" | |
RU187171U1 (en) | Gas oil burner | |
JP6567714B2 (en) | Burner equipment | |
WO2009005830A1 (en) | Burner assembly | |
US4412811A (en) | High capacity oil burner | |
US5058374A (en) | Injector | |
RU131455U1 (en) | BURNER | |
RU170359U1 (en) | Injector module of a low-emission combustion chamber of a gas turbine engine | |
JP6302886B2 (en) | Function addition equipment for burner equipment | |
CN212157259U (en) | Fuel coal oil injection igniter | |
RU2750402C1 (en) | Dual-fuel nozzle | |
CN112963273A (en) | Self-air-entraining kerosene pre-combustion cracking activation device and method for concave cavity flame stabilizer | |
RU2187753C2 (en) | Vortex injector | |
RU2152558C1 (en) | Burner | |
KR200249581Y1 (en) | Tip for Torch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20211118 |