RU2293862C2 - Многоступенчатая система впрыска топливовоздушной смеси в камеру сгорания турбомашины - Google Patents

Многоступенчатая система впрыска топливовоздушной смеси в камеру сгорания турбомашины Download PDF

Info

Publication number
RU2293862C2
RU2293862C2 RU2002130798/06A RU2002130798A RU2293862C2 RU 2293862 C2 RU2293862 C2 RU 2293862C2 RU 2002130798/06 A RU2002130798/06 A RU 2002130798/06A RU 2002130798 A RU2002130798 A RU 2002130798A RU 2293862 C2 RU2293862 C2 RU 2293862C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel supply
fuel
nozzle
air
axis
Prior art date
Application number
RU2002130798/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002130798A (ru
Inventor
Этьенн ДАВИД (FR)
Этьенн ДАВИД
Марион МИШО (FR)
Марион Мишо
Жозе РОДРИГЕС (FR)
Жозе РОДРИГЕС
Дени САНДЕЛИС (FR)
Дени САНДЕЛИС
Ален ТЬЕПЕЛЬ (FR)
Ален ТЬЕПЕЛЬ
Original Assignee
Испано-Суиза
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Испано-Суиза filed Critical Испано-Суиза
Publication of RU2002130798A publication Critical patent/RU2002130798A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2293862C2 publication Critical patent/RU2293862C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/106Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
    • F23D11/107Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системам впрыска топлива в камеру сгорания турбомашины и позволяет получить улучшенную однородность топливовоздушной смеси при высокой скорости истечения топлива на выходе из форсунки, снижая при этом степень закоксовывания между корпусом форсунки и оболочкой. Система включает в себя форсунку, которая содержит внутреннюю осевую полость, завершающуюся на одном конце осевым выпускным отверстием для топливовоздушной смеси. Форсунка содержит также первую ступень подачи топлива, снабженную несколькими первыми топливоподающими отверстиями, которые открыты во внутреннюю полость, расположены вокруг оси форсунки и связаны посредством топливоподающих каналов с впускной зоной для топлива, и, по меньшей мере, один канал подачи воздуха, который открыт во внутреннюю осевую полость и связан с впускной зоной для воздуха. Форсунка дополнительно содержит, по меньшей мере, вторую ступень подачи топлива, снабженную несколькими вторыми топливоподающими отверстиями, которые открыты во внутреннюю полость, расположены вокруг оси форсунки и связаны с указанной впускной зоной для топлива форсунки посредством топливоподающих каналов, причем указанные каналы, по меньшей мере, частично совмещены с указанными топливоподающими каналами первой ступени. 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в широком аспекте к области систем впрыска топлива в камеру сгорания турбомашины. Более конкретно, оно относится к системе впрыска топлива, содержащей аэродинамическую топливную форсунку с подачей топлива через множество сопел.
Уровень техники
Как известно (например, из опубликованных патентных документов ЕР 0251895, US 5490376 и др.), камера сгорания двигателя турбомашины оснащается несколькими системами впрыска для подачи в нее топлива и воздуха при всех режимах работы двигателя. Системы впрыска подобного типа содержат топливные форсунки и средства впуска воздуха, расположенные за форсунками по направлению потока. Существуют два основных типа топливных форсунок: так называемые "аэромеханические" форсунки, рассчитанные на два расхода топлива в соответствии с режимами двигателя, и так называемые "аэродинамические" форсунки, которые содержат только один топливоподающий контур для всех режимов работы. Данное изобретение относится более конкретно к системе впрыска, содержащей "аэродинамические" топливные форсунки последней упомянутой категории.
Известные средства впуска воздуха обычно содержат первичный и вторичный завихрители, подающие закрученный воздушный поток на выход топливной форсунки. Трубка Вентури, разделяющая эти два завихрителя, позволяет ускорять истечение воздуха от первичного завихрителя, а конусная оболочка, установленная за вторичным завихрителем, позволяет устанавливать топливную форсунку на днище камеры сгорания и при этом защитить форсунку от проникновения к ней пламени сгорания топливовоздушной смеси.
Примерами известных решений указанного типа, соответствующих уровню техники, могут служить система впрыска по патентной заявке Франции №2728330 и система впрыска по патенту США №5490378 (которую можно рассматривать в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения).
Система впрыска описанного типа имеет ряд недостатков. В частности, топливовоздушная смесь на выходе форсунки обычно не бывает однородной, что увеличивает вредные выбросы двигателя. Кроме того, скорость истечения топлива на выходе форсунки бывает недостаточной, в особенности для низких расходов, что вызывает риск закоксовывания наконечника форсунки и способствует неоднородности подачи топливовоздушной смеси. В дополнение к этому низкая скорость истечения топливовоздушной смеси повышает риск проникновения пламени сгорания топливовоздушной смеси к наконечнику форсунки, неблагоприятно влияя на функционирование газовой турбины. Далее, установлено, что при использовании системы впрыска этого типа после многократных циклов зажигания появляются следы закоксовывания между корпусом форсунки и конусной оболочкой.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в устранении указанных недостатков и в создании новой системы впрыска топлива, позволяющей получить улучшенную однородность топливовоздушной смеси и более высокую скорость истечения топлива на выходе форсунки.
В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет системы впрыска топлива турбомашины, имеющей в своем составе форсунку, которая содержит внутреннюю осевую полость, на одном конце завершенную осевым выпускным отверстием для топливовоздушной смеси, и первую ступень подачи топлива, снабженную несколькими первыми топливоподающими отверстиями, которые открыты во внутреннюю полость, расположены вокруг оси форсунки и связаны посредством топливоподающих каналов с впускной зоной для топлива. Форсунка содержит также, по меньшей мере, один канал подачи воздуха, который открыт во внутреннюю осевую полость и связан с впускной зоной для воздуха. Система по изобретению характеризуется тем, что форсунка дополнительно содержит, по меньшей мере, вторую ступень подачи топлива, снабженную несколькими вторыми топливоподающими отверстиями, которые открыты во внутреннюю полость, расположены вокруг оси форсунки и связаны с впускной зоной для топлива посредством топливоподающих каналов, которые, по меньшей мере, частично совмещены с топливоподающими каналами первой ступени.
За счет этого вторая ступень подачи топлива позволяет увеличить число точек подачи топлива во внутреннюю полость форсунки вокруг ее оси, что улучшает однородность топливовоздушной смеси.
Первые и вторые топливоподающие отверстия, с одной стороны, и один или несколько каналов подачи воздуха, с другой стороны, открыты в два коаксиальных канала, образованных во внутренней полости. При этом предпочтительно один или несколько каналов подачи воздуха открыты в центральный канал, а топливоподающие отверстия открыты в кольцевой канал, окружающий центральный канал.
Согласно выгодной особенности изобретения кольцевой канал, в который открыты топливоподающие отверстия, выполнен с уменьшением проходного сечения в направлении истечения топлива. Эта особенность позволяет увеличить скорость истечения топлива с целью улучшения стойкости форсунки к закоксовыванию, в особенности на низких расходах топлива.
Согласно другой выгодной особенности изобретения вторые топливоподающие отверстия смещены по оси относительно первых топливоподающих отверстий. В этом случае вторые топливоподающие отверстия расположены с угловым смещением вокруг оси форсунки относительно положений первых топливоподающих отверстий. Такое оптимальное расположение способствует равномерному распределению подачи топлива вокруг оси форсунки с улучшением за счет этого однородности топливовоздушной смеси.
Согласно еще одной выгодной особенности изобретения топливоподающие каналы на своих концевых участках вблизи первых и вторых топливоподающих отверстий ориентированы по существу тангенциально относительно стенки внутренней полости. Эта особенность позволяет закручивать поток топлива во внутренней полости и за счет этого повысить скорость истечения и улучшить однородность топливовоздушной смеси.
Предпочтительно форсунка содержит заднюю часть, в которой образованы один или несколько каналов подачи воздуха, по меньшей мере, одно кольцо, в котором образованы первая и вторая ступени подачи топлива и которое вставлено в гнездо, выполненное на выходном конце задней части, и переднюю часть, которая соединена с задней частью, так что кольцо зажимается неподвижно в осевом направлении между задней и передней частями форсунки.
Согласно еще одной выгодной особенности изобретения каждая ступень подачи топлива содержит четыре топливоподающих отверстия, равномерно расположенных вокруг оси форсунки.
Система впрыска в соответствии с изобретением дополнительно содержит втулку, окружающую, по меньшей мере, часть топливной форсунки, конусную оболочку, образующую расширение для монтажа системы впрыска на днище камеры сгорания, по меньшей мере, один завихритель воздуха, встроенный между втулкой и конусной оболочкой, и устройство Вентури. Данное устройство образовано между частью наконечника, окруженной втулкой, и конусной оболочкой. Предпочтительно между втулкой и частью форсунки, окруженной втулкой, для предотвращения образования загрязнений на уровне наконечника форсунки образована, по меньшей мере, одна воздушная щель. Кроме того, в стенке конусной оболочки, которая образует расширение или раструб, выполнены отверстия для прохода воздуха.
Дополнительно на своем выходном конце конусная оболочка может иметь фланец, который вместе с противолежащей стенкой образует кольцевое усиление U-образного сечения. В этом случае в указанной противолежащей стенке могут быть выполнены сквозные отверстия для подачи воздуха на это усиление.
Перечень фигур чертежей
Не являющийся ограничивающим пример осуществления настоящего изобретения, его дополнительные особенности и преимущества будут подробнее описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает на виде в сечении систему впрыска, смонтированную в камере сгорания газотурбинной установки, более конкретно, газотурбинного двигателя,
фиг.2 изображает на виде в продольном разрезе пример выполнения наконечника топливной форсунки в системе впрыска по изобретению,
фиг.3, 4 и 5 изображают виды в разрезе, соответственно, по линиям III-III, IV-IV и V-V на фиг.2,
фиг.6 - вид в сечении по линии VI-VI на фиг.3,
фиг.7 изображает в перспективе в разобранном виде наконечник форсунки по фиг.2,
фиг.8 схематично изображает пример распределения различных проходов для подачи воздуха в системе впрыска по фиг.1.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 представлена система 2 впрыска в соответствии с изобретением, смонтированная в камере 4 сгорания газовой турбины, используемой, например, в турбореактивном двигателе.
Камера 4 сгорания, например, кольцевого типа ограничена внутренней и наружной стенками (на чертеже не показаны), соединенными между собой днищем 6. Последнее содержит несколько окон 6а с продольными осями 8, равномерно распределенных вокруг оси турбомашины. В каждом окне 6а смонтирована система 2 впрыска по изобретению, предназначенная для впрыска топливовоздушной смеси в камеру 4 сгорания. Генерируемые при сгорании топливовоздушной смеси газы текут в камере 4 сгорания к ее задней по потоку части и затем отводятся к турбине высокого давления (не представлена).
Как это известно, в каждом из окон 6а установлен кольцевой дефлектор 10, расположенный в камере 4 сгорания параллельно днищу 6 камеры. Внутри окна 6а установлена также конусная оболочка 20, образующая расширяющийся раструб. Конусная оболочка 20 содержит стенку 21, которая расходится раструбом по направлению потока и образует продолжение цилиндрической стенки 22, расположенной коаксиально оси 8 окна 6а. На своем выходном конце стенка 21 конусной оболочки имеет фланец 23, который вместе с противолежащей стенкой 24 образует кольцевое усиление конусной оболочки, или воротник U-образного сечения.
Цилиндрическая стенка 22 конусной оболочки 20 окружает устройство 30 Вентури с осью 8. Устройство 30 Вентури разделяет истечение воздуха от первичного завихрителя 32 и вторичного завихрителя 34. Первичный завихритель 32 расположен по потоку перед устройством 30 Вентури и подает воздушный поток внутрь этого устройства. Вторичный завихритель 34 расположен по потоку перед цилиндрической стенкой 22 конусной оболочки 20 и подает воздушный поток между устройством 30 Вентури и цилиндрической стенкой 22.
Передний по потоку конец первичного завихрителя 32 жестко укреплен с помощью держателя 40, в котором имеется кольцевая канавка 42, открытая в сторону оси 8 окна 6а. В эту канавку входит втулка 44, окружающая, по меньшей мере, концевую часть или наконечник топливной форсунки 50. Система впрыска может быть дополнительно снабжена обтекателем, который обычно образуется кожухом 46. Обтекатель позволяет снизить до минимума потери напора воздуха вокруг форсунки и обеспечить эффективную подачу воздуха к днищу камеры.
Топливная форсунка 50 имеет продольную ось Х-Х, совпадающую с осью 8 окна 6а. Эта топливная форсунка является форсункой аэродинамического типа, то есть она обеспечивает подачу топлива с одним расходом независимо от режима работы турбомашины. В типовом случае топливная форсунка образована трубчатой частью 52, по которой топливо подается к наконечнику 54 форсунки, где топливо смешивается с воздухом перед подачей воздуха от первичного и вторичного завихрителей, и впрыском в камеру 4 сгорания.
На фиг.2-6 показан пример выполнения наконечника топливной форсунки для системы впрыска топлива по изобретению.
Наконечник 54 топливной форсунки содержит внутреннюю осевую полость 56, которая на одном конце имеет осевое выпускное отверстие 58 для топливовоздушной смеси. На своем конце, противоположном выпускному отверстию, наконечник оснащен, по меньшей мере, одним топливным впускным отверстием, образующим впускную зону 60 для топлива. Эта зона может быть выполнена, например, в виде цилиндрической полости. Во впускную зону 60 топливо подается через трубчатую часть топливной форсунки. Топливоподающие каналы 62 сообщаются с впускной зоной 60 для топлива и с несколькими первыми топливоподающими отверстиями 64, которые образуют первую ступень подачи топлива. Эти первые топливоподающие отверстия расположены вокруг оси Х-Х форсунки и выходят во внутреннюю полость 56. В эту внутреннюю полость 56 выходит также, по меньшей мере, один канал 66 подачи воздуха, сообщающийся с впускной зоной 68 для воздуха.
В соответствии с изобретением топливная форсунка 50 на уровне своего наконечника 54 снабжена, по меньшей мере, второй ступенью подачи топлива, образованной несколькими вторыми топливоподающими отверстиями 70, которые выходят во внутреннюю полость 56. Эти вторые отверстия 70 расположены вокруг оси Х-Х форсунки и связаны с впускной зоной 60 для топлива топливоподающими каналами 72, которые, по меньшей мере, частично совмещены с топливоподающими каналами 62 первой ступени подачи топлива.
Как показано на фиг.3, каждая ступень подачи топлива содержит в оптимальном варианте четыре топливоподающих отверстия 64, 70, которые сообщаются с топливоподающими каналами 62, 72 и равномерно расположены вокруг оси Х-Х форсунки. Предпочтительно топливоподающие каналы 62, 72 расположены поочередно с четырьмя воздушными питающими каналами 66.
Первые и вторые топливоподающие отверстия 64, 70 и один или несколько каналов 66 подачи воздуха сообщаются, соответственно, с двумя коаксиальными каналами 74 и 76, которые образованы во внутренней полости 56. В частности, каналы 66 подачи воздуха выходят в центральный канал 76, а первые и вторые топливоподающие каналы выходят в кольцевой канал 74, окружающий центральный канал 76.
Согласно выгодной особенности изобретения кольцевой канал 74, в который выходят топливоподающие каналы, имеет нижний по направлению потока участок 74а уменьшенного проходного сечения, образующий сужение для ускорения топлива на выходе из этого кольцевого прохода.
Кроме того, как показано на фиг.2-7, вторая ступень подачи топлива может быть смещена по оси относительно первой ступени таким образом, что вторые топливоподающие отверстия 70 смещены вдоль данной оси относительно первых топливоподающих отверстий 64. Это смещение ступеней подачи топлива может быть предусмотрено в связи с тем, что по соображениям конструктивного размещения может оказаться невозможным расположение топливоподающих отверстий 64, 70 в одной плоскости. В этом случае вторые топливоподающие отверстия 70 предпочтительно расположены с угловым смещением вокруг оси Х-Х форсунки относительно первых топливоподающих отверстий 64. При таком распределении подачи топлива вокруг оси форсунки улучшается однородность топливовоздушной смеси.
Каждый из топливоподающих каналов 62, 72 содержит первый участок, соответственно, 62а и 72а, который проходит параллельно оси Х-Х форсунки и подсоединен к впускной зоне 60 для топлива, и второй участок, соответственно, 62b и 72b, который связывает первый участок с топливоподающим отверстием 64, 70. На фиг.2 видно, что первые участки 62а, 72а топливоподающих каналов 62, 72 совмещены, по меньшей мере, частично. Как показано на фиг.4 и 5, концевые участки этих топливоподающих каналов вблизи первых и вторых топливоподающих отверстий 64 и 70 ориентированы по существу тангенциально стенке внутренней полости 56. Благодаря этому истекающее из каналов топливо закручивается перед входом во внутреннюю полость, что позволяет повысить скорость его истечения, а тем самым и улучшить однородность топливовоздушной смеси.
Расположение каналов 66 подачи воздуха хорошо видно на фиг.3 и 6. Эти каналы входят во внутреннюю полость 56 в направлении, которое по существу тангенциально стенке внутренней полости, и наклонены к выходу относительно плоскости, нормальной оси Х-Х форсунки. Такое специальное расположение также улучшает однородность и повышает скорость истечения топливовоздушной смеси.
Далее будут описаны конструктивные элементы наконечника описанной форсунки 50 со ссылкой на фиг.7, которая схематично изображает данный наконечник 54 в перспективе в разобранном виде, т.е. с взаимным пространственным смещением его частей.
Как видно на этом чертеже, наконечник форсунки образован по существу тремя частями: задней частью 78, в которой образованы один или несколько каналов 66 подачи воздуха, а также, по меньшей мере, одним кольцом 80. В кольце 80 образованы первая и вторая ступени подачи топлива, при этом оно вставляется в гнездо 82, выполненное на выходном конце задней части. Третьей частью является передняя часть 84, которая соединяется с задней частью, так что кольцо 80 зажимается в осевом направлении между ними.
В показанном на фиг.2-7 примере выполнения наконечник форсунки содержит на уровне кольца 80 две ступени подачи топлива. Разумеется, можно представить, что наконечник форсунки, а более конкретно, кольцо 80 содержит большее число ступеней подачи топлива с тем, чтобы увеличить преимущества, получаемые от увеличения количества точек подачи топлива во внутреннюю полость форсунки. В этом случае дополнительные ступени подачи могут быть смещены вдоль оси относительно друг друга с целью увеличения числа точек подачи топлива во внутреннюю полость форсунки.
Другие выгодные особенности системы впрыска представлены на фиг.1. Как видно на этом чертеже, по меньшей мере, одна воздушная щель 48 образована между втулкой 44 и окруженной ею частью наконечника. Эта щель позволяет производить продувку для защиты от закоксовывания, то есть она предотвращает отложение топливных загрязнений на наконечнике форсунки, в особенности при низких расходах топлива. Данная воздушная щель может быть выполнена, например, в виде нескольких щелей 48, равномерно расположенных вокруг наконечника и имеющих выходные концы, расположенные вблизи осевого выпускного отверстия 58 и направленные по существу параллельно оси Х-Х топливной форсунки 50. Для ускорения истечения воздуха через эти щели 48 может быть предусмотрено сужение проходного сечения каждой такой щели по направлению воздушного потока.
Кроме того, в стенке 21 конусной оболочки 20 для продувки конусной оболочки от загрязнений в результате закоксовывания выполнены отверстия 25 для прохода воздуха. Эти отверстия 25 выходят в камеру сгорания в направлении, которое может иметь наклон относительно оси Х-Х и тангенциально по отношению к наклонной стенке 21 для того, чтобы устранить всякий риск закоксовывания.
Подобным же образом отверстия 26 для прохода воздуха выполнены в противолежащей стенке 24 воротника конусной оболочки для подачи воздуха на конусную оболочку, в особенности на кольцевой дефлектор 10. Эти отверстия 26 выходят, например, по существу параллельно оси Х-Х форсунки таким образом, что проходящий через них воздух наталкивается на фланец 23 стенки 21 конусной оболочки и обтекает кольцевой дефлектор 10.
Отверстия 25, 26 и воздушные щели 48, проходящие через различные элементы системы впрыска, а также воздушные щели 36, 38, соответственно для первичного и вторичного завихрителей 32 и 34 могут быть распределены по числу N угловых секторов, где каждый сектор равен 360°/N. В частности, в каждом угловом секторе конусная оболочка 20 может содержать n отверстий 25 для прохода воздуха, одинаковых по форме (например, круглых, эллиптических или другой формы) и параллельных друг другу. Этот же принцип может быть принят для расположения других отверстий и щелей (называемых совместно проходами) для воздуха. В качестве примера на фиг.8 схематично представлено размещение различных отверстий и щелей для воздуха в плоскости Р, перпендикулярной оси Х-Х. На этом чертеже показано расположение проходов для воздуха в одном угловом секторе величиной 60°. В этом секторе имеются: три воздушные щели 48, образованные между втулкой 44 и окруженной ею частью наконечника, две воздушные щели 36 первичного завихрителя, три воздушные щели 38 вторичного завихрителя, четыре воздушных отверстия 25 в стенке 21 конусной оболочки и восемь воздушных отверстий 26 в противолежащей стенке 24 воротника конусной оболочки. Различные проходы для воздуха распределены равномерно вокруг оси Х-Х. Они могут быть выполнены непосредственно в процессе литейного производства.

Claims (18)

1. Система (2) впрыска топливовоздушной смеси в камеру (4) сгорания турбомашины, включающая в себя форсунку (50), содержащую
внутреннюю осевую полость (56), которая на одном конце завершена осевым выпускным отверстием (58) для топливовоздушной смеси,
первую ступень подачи топлива, снабженную несколькими первыми топливоподающими отверстиями (64), которые открыты во внутреннюю полость, расположены вокруг оси (Х-Х) форсунки и связаны посредством топливоподающих каналов (62) с впускной зоной (60) для топлива, и
по меньшей мере, один канал (66) подачи воздуха, который открыт во внутреннюю осевую полость и связан с впускной зоной (68) для воздуха,
отличающаяся тем, что форсунка дополнительно содержит, по меньшей мере, вторую ступень подачи топлива, снабженную несколькими вторыми топливоподающими отверстиями (70), которые открыты во внутреннюю полость, расположены вокруг оси форсунки и связаны с указанной впускной зоной для топлива посредством топливоподающих каналов (72), которые, по меньшей мере, частично совмещены с указанными топливоподающими каналами (62) указанной первой ступени.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что первые и вторые топливоподающие отверстия (64, 70), с одной стороны, и один или несколько каналов (66) подачи воздуха, с другой стороны, открыты в два коаксиальных канала (74, 76), образованных во внутренней полости.
3. Система по п.2, отличающаяся тем, что канал (74), в который открыты топливоподающие отверстия (64, 70), выполнен с уменьшением проходного сечения в направлении истечения топлива с целью ускорения истечения топлива во внутреннюю полость.
4. Система по п.2 или 3, отличающаяся тем, что один или несколько каналов (66) подачи воздуха открыты в центральный канал (76), а топливоподающие отверстия (64, 70) открыты в кольцевой канал (74), окружающий центральный канал.
5. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что вторые топливоподающие отверстия (70) смещены по оси относительно первых топливоподающих отверстий (64).
6. Система по п.5, отличающаяся тем, что вторые топливоподающие отверстия (70) расположены с угловым смещением вокруг оси форсунки относительно положений первых топливоподающих отверстий (64).
7. Система по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что на своих концевых участках вблизи первых и вторых топливоподающих отверстий (64, 70) топливоподающие каналы (62, 72) ориентированы, по существу, тангенциально относительно стенки внутренней полости (56).
8. Система по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что топливоподающие каналы (62, 72) содержат первый участок (62а, 72а), проходящий параллельно оси форсунки и подсоединенный к впускной зоне для топлива, и второй участок (62b, 72b), который соединяет первый участок с топливоподающим отверстием (64, 70).
9. Система по п.8, отличающаяся тем, что первый участок (62а) топливного питающего канала (62), связанный с первым топливоподающим отверстием (64), и первый участок (72а) топливного питающего канала (72), связанный со вторым топливоподающим отверстием (70), совмещены, по меньшей мере, частично.
10. Система по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что один или несколько каналов (66) подачи воздуха открыты во внутреннюю полость (56) в направлении, которое, по существу, тангенциально стенке внутренней полости, и наклонены к выходу относительно плоскости, нормальной к оси (Х-Х) форсунки.
11. Система по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что форсунка содержит
заднюю часть (78), в которой образованы один или несколько каналов (66) подачи воздуха,
по меньшей мере, одно кольцо (80), в котором образованы первая и вторая ступени подачи топлива и которое вставлено в гнездо (82), выполненное на выходном конце задней части, и
переднюю часть (84), которая соединена с задней частью, так что кольцо зажимается неподвижно в осевом направлении между задней и передней частями форсунки.
12. Система по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что каждая ступень подачи топлива содержит четыре топливоподающих отверстия (64, 70), равномерно расположенных вокруг оси Х-Х форсунки.
13. Система по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что дополнительно содержит втулку (44), окружающую, по меньшей мере, часть топливной форсунки (50), конусную оболочку (20), образующую расширение для монтажа системы впрыска на днище (6) камеры сгорания, и, по меньшей мере, один завихритель (32, 34) воздуха, встроенный между втулкой и конусной оболочкой.
14. Система по п.13, отличающаяся тем, что между втулкой (44) и частью форсунки, окруженной этой втулкой, образована, по меньшей мере, одна воздушная щель (48).
15. Система по п.13 или 14, отличающаяся тем, что между окруженной втулкой частью форсунки и конусной оболочкой (20) образовано устройство (30) Вентури.
16. Система по любому из пп.13-15, отличающаяся тем, что содержит два завихрителя воздуха (32, 34).
17. Система по любому из пп.13-16, отличающаяся тем, что в образующей расширение стенке (21) конусной оболочки выполнены отверстия (25) для прохода воздуха.
18. Система по любому из пп.13-17, отличающаяся тем, что на своем выходном конце конусная оболочка (20) имеет фланец (23), который вместе с противолежащей стенкой (24) образует кольцевое усиление U-образного сечения, а в указанной противолежащей стенке выполнены сквозные отверстия (26) для подачи воздуха на это усиление.
RU2002130798/06A 2001-11-21 2002-11-19 Многоступенчатая система впрыска топливовоздушной смеси в камеру сгорания турбомашины RU2293862C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0115042A FR2832493B1 (fr) 2001-11-21 2001-11-21 Systeme d'injection multi-etages d'un melange air/carburant dans une chambre de combustion de turbomachine
FR0115042 2001-11-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002130798A RU2002130798A (ru) 2004-06-10
RU2293862C2 true RU2293862C2 (ru) 2007-02-20

Family

ID=8869620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002130798/06A RU2293862C2 (ru) 2001-11-21 2002-11-19 Многоступенчатая система впрыска топливовоздушной смеси в камеру сгорания турбомашины

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6820425B2 (ru)
EP (1) EP1314933B1 (ru)
DE (1) DE60228924D1 (ru)
ES (1) ES2314022T3 (ru)
FR (1) FR2832493B1 (ru)
RU (1) RU2293862C2 (ru)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
FR2903173B1 (fr) * 2006-06-29 2008-08-29 Snecma Sa Dispositif d'injection d'un melange d'air et de carburant, chambre de combustion et turbomachine munies d'un tel dispositif
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
FR2903170B1 (fr) 2006-06-29 2011-12-23 Snecma Dispositif d'injection d'un melange d'air et de carburant, chambre de combustion et turbomachine munies d'un tel dispositif
FR2903171B1 (fr) 2006-06-29 2008-10-17 Snecma Sa Agencement a liaison par crabot pour chambre de combustion de turbomachine
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

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (ru) * 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

Also Published As

Publication number Publication date
DE60228924D1 (de) 2008-10-30
FR2832493B1 (fr) 2004-07-09
EP1314933B1 (fr) 2008-09-17
US6820425B2 (en) 2004-11-23
EP1314933A1 (fr) 2003-05-28
ES2314022T3 (es) 2009-03-16
US20030131600A1 (en) 2003-07-17
FR2832493A1 (fr) 2003-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2293862C2 (ru) Многоступенчатая система впрыска топливовоздушной смеси в камеру сгорания турбомашины
JP4406127B2 (ja) トラップ渦空洞を有するガスタービンエンジン燃焼器用の燃料噴射棒
RU2478878C2 (ru) Система впрыскивания смеси воздуха с топливом в камеру сгорания газотурбинного двигателя
US7891190B2 (en) Combustion chamber of a turbomachine
US7565794B2 (en) Premix burner for a gas turbine combustion chamber
EP1080327B1 (en) Gas turbine fuel injector
US7891193B2 (en) Cooling of a multimode fuel injector for combustion chambers, in particular of a jet engine
US8033114B2 (en) Multimode fuel injector for combustion chambers, in particular of a jet engine
US6286298B1 (en) Apparatus and method for rich-quench-lean (RQL) concept in a gas turbine engine combustor having trapped vortex cavity
RU2002130798A (ru) Многоступенчатая система впрыска топливовоздушной смеси в камеру сгорания турбомашины
CN101799160B (zh) 用于燃烧器的稀释剂罩
EP1359375B1 (en) Counter swirl annular combustor
US20020189260A1 (en) Gas turbine combustion chambers
EP0945677A3 (en) Flame stabilizing fuel injector
GB2131154A (en) Fuel injector assembly with water or auxiliary fuel capability
JPH07305848A (ja) 燃料ノズル・アセンブリ、ガスタービン装置及び低NOxガスタービン装置における燃焼不安定性を低減する方法
JPH04227410A (ja) 後部装填式燃料ノズル
EP1033536B1 (en) Combustor for gas turbine
US3657885A (en) Fuel nozzle for gas turbine engines
CN108351104B (zh) 用于飞行器涡轮发动机的具有改进的空气/燃料混合的空气动力学喷射系统
CA3149083A1 (en) Dual pressure fuel nozzles
JPH05203147A (ja) ガスタービンエンジン燃焼器
JP3488934B2 (ja) ガスタービンの燃焼器
KR960012375B1 (ko) 스터링엔진 연소기의 연료분사노즐
CN117869935A (zh) 一种回流燃烧装置

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130225

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161120