RU2372557C1 - Low-pressure atomiser and fuel spraying method - Google Patents
Low-pressure atomiser and fuel spraying method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2372557C1 RU2372557C1 RU2008122119/06A RU2008122119A RU2372557C1 RU 2372557 C1 RU2372557 C1 RU 2372557C1 RU 2008122119/06 A RU2008122119/06 A RU 2008122119/06A RU 2008122119 A RU2008122119 A RU 2008122119A RU 2372557 C1 RU2372557 C1 RU 2372557C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- fuel
- swirl
- external
- swirler
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
- Nozzles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к газотурбинным установкам, а именно к системам подачи топлива.The invention relates to gas turbine units, and in particular to fuel supply systems.
Известна топливная форсунка из патента РФ на изобретение №2107177 от 06.07.98 г., которая содержит стойку с отверстиями подачи топлива и сопло с поверхностью для создания пленки жидкости с распыливающей кромкой, а также внутренний и внешний завихрители воздуха в виде осевых концентрично расположенных каналов с открытыми торцами и лопатками внутри, при этом поверхность сопла с распыливающей кромкой и внутренняя поверхность внешнего завихрителя воздуха выполнены попеременно в окружном направлении под разными углами к оси сопла и образованы вращением вокруг оси сопла огибающей множества геодезических линий, скрещивающихся с осью сопла по распыливающим кромкам под углом, равным углу закрутки топливной пленки.Known fuel nozzle from the patent of the Russian Federation for invention No. 2107177 dated 07/06/98, which contains a rack with fuel supply holes and a nozzle with a surface for creating a liquid film with a spray edge, as well as internal and external air swirlers in the form of axial concentric channels with open ends and vanes inside, while the surface of the nozzle with a spray edge and the inner surface of the external air swirl are alternately in the circumferential direction at different angles to the axis of the nozzle and formed scheniem envelope around the nozzle axis a plurality of geodesic lines, skew with the axis of the spray nozzle edges at an angle equal to the angle of twist of the fuel film.
Недостатком данного технического решения является невозможность получения необходимой мелкости распыливания топлива, что приведет к увеличению склонности топливовоздушного факела к пульсациям и уменьшению зоны устойчивой работы камеры сгорания.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of obtaining the necessary fineness of fuel atomization, which will lead to an increase in the propensity of the air-fuel jet to pulsations and a decrease in the zone of stable operation of the combustion chamber.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является низконапорная форсунка, описанная в патенте РФ №2249118, кл. F02C 7/22, опубл. 27.03.2005. Бюл. №9, содержащая кольцевые распыливающие кромки, корпус, в котором расположен центральный завихритель воздуха, канал для подвода топлива, имеющий шнековый завихритель, а на корпусе форсунки расположен наружный завихритель воздуха, при этом вокруг канала для подвода топлива расположен канал подвода закрученного воздуха высокого давления, причем наружный завихритель воздуха выполнен двухъярусным струйным и имеет наружные и внутренние наклонные отверстия, стабилизатор воздушного вихря, а также кольцевые наружные и внутренние распыливающие кромки.Closest to the claimed invention is a low-pressure nozzle described in the patent of the Russian Federation No. 2249118, class. F02C 7/22, publ. 03/27/2005. Bull. No. 9, comprising annular spray edges, a housing in which the central air swirl is located, a fuel supply channel having a screw swirl, and an external air swirl is located on the nozzle body, while a high pressure swirl air supply channel is located around the fuel supply channel, moreover, the external air swirl is made of a two-tier jet and has external and internal inclined holes, an air vortex stabilizer, and also annular external and internal spraying other edges.
Способ распыла топлива, осуществляемый описанной выше низконапорной форсункой, заключается в том, что при распыливании топлива форсункой на режиме запуска топливо вводится через канал между двумя закрученными струями воздуха, причем подвод воздуха осуществляется изнутри с помощью центрального завихрителя, а снаружи - с помощью завихрителя воздуха высокого давления, при этом образующаяся топливовоздушная смесь распыливается на кольцевых распыливающих кромках низконапорной форсунки и формирует мелкодисперсионную топливовоздушную смесь и капли полученной смеси дробят воздушными струями наружного завихрителя, выполненного двухъярусным струйным, сначала на его внутренней кольцевой распыливающей кромке, а затем - на наружной.The method of spraying fuel, carried out by the low-pressure nozzle described above, consists in the fact that when spraying the fuel with the nozzle in the start-up mode, the fuel is introduced through the channel between two swirling air jets, the air being supplied from the inside using a central swirl, and from the outside using a high air swirl pressure, while the resulting air-fuel mixture is sprayed on the annular spraying edges of the low-pressure nozzle and forms a finely dispersed air-fuel mixture with es drops and the resulting mixture is crushed air jets outer swirler configured bunk jet, first at its inner circumferential edge of the spray, and then - on the outside.
Недостатком такой форсунки, принятой за прототип, является возможность образования нагара на распыливающих кромках форсунки, приводящая к увеличению неравномерности окружного поля температур, а также недостаточная мелкость капель распыленного топлива.The disadvantage of this nozzle, adopted as a prototype, is the possibility of deposit formation on the spraying edges of the nozzle, leading to an increase in the unevenness of the circumferential temperature field, as well as the insufficient fineness of the droplets of atomized fuel.
Технической задачей заявляемого изобретения является устранение нагарообразования, обеспечение высокого качества распыливания топлива, снижение неравномерности окружного поля температур на выходе из камеры сгорания.The technical task of the invention is the elimination of carbon formation, ensuring high quality atomization of fuel, reducing the unevenness of the circumferential temperature field at the outlet of the combustion chamber.
Технический результат изобретения достигается тем, что в низконапорной форсунке, содержащей кольцевые распыливающие кромки, корпус, в котором расположен центральный завихритель воздуха, канал для подвода топлива, имеющий шнековый завихритель, а на корпусе форсунки расположен наружный завихритель воздуха, причем вокруг канала для подвода топлива расположен канал подвода закрученного воздуха высокого давления, при этом наружный завихритель воздуха выполнен двухярусным струйным и имеет наружные и внутренние наклонные отверстия, стабилизатор воздушного вихря, а также кольцевые наружные и внутренние распыливающие кромки, между корпусом и наружным завихрителем установлен дополнительный радиальный шнековый завихритель. При этом конфигурацию дополнительного шнекового завихрителя (площадь проходных сечений, угол поворота каналов подвода воздуха) подбирают таким образом, чтобы обеспечить наиболее эффективную его работу.The technical result of the invention is achieved in that in a low-pressure nozzle containing annular spray edges, a housing in which the central air swirl is located, a fuel supply channel having a screw swirl, and an external air swirl is located on the nozzle body, and around the fuel supply channel there is a channel for supplying swirling high-pressure air, while the external air swirl is made of a two-tier jet and has external and internal inclined openings, stable izator air vortex, and outer and inner annular atomizing edge between the body and the outer swirler an additional radial swirler screw. At the same time, the configuration of the additional screw swirler (the area of passage sections, the angle of rotation of the air supply channels) is selected in such a way as to ensure its most efficient operation.
Способ распыла топлива, осуществляемый низконапорной форсункой, заключается в том, что при распыливании топлива форсункой на режиме запуска топливо вводится через канал между двумя закрученными струями воздуха, причем подвод воздуха осуществляется изнутри с помощью центрального завихрителя, а снаружи - с помощью завихрителя воздуха высокого давления, при этом образующаяся топливовоздушная смесь распыливается на кольцевых распыливающих кромках низконапорной форсунки и формирует мелкодисперсионную топливовоздушную смесь, и капли полученной смеси дробят воздушными струями наружного завихрителя, выполненного двухъярусным струйным, сначала на его внутренней кольцевой распыливающей кромке, а затем - на наружной, кроме того, подают воздух на распыливающие кромки дополнительного шнекового завихрителя, обеспечивая этим предотвращение нагарообразования и снижение неравномерности окружного температурного поля в основной камере сгорания, при этом радиальный подвод закрученного потока воздуха дополнительно увеличивает его циркуляцию и обеспечивает более мелкое дробление капель топлива, улучшая процесс предварительной подготовки топливовоздушной смеси.The method of spraying fuel, carried out by a low-pressure nozzle, consists in the fact that when spraying fuel with a nozzle in start-up mode, fuel is introduced through a channel between two swirling air jets, the air being supplied from the inside using a central swirl, and from the outside using a high-pressure swirl, the resulting air-fuel mixture is sprayed on the annular spraying edges of the low-pressure nozzle and forms a finely dispersed air-fuel mixture, and drops the learned mixture is crushed by air jets of an external swirl made by a two-tier jet, first on its inner annular spray edge, and then on the outside, in addition, air is fed to the spray edges of the additional screw swirl, thereby preventing carbon formation and reducing the unevenness of the ambient temperature field in the main the combustion chamber, while the radial supply of a swirling air stream further increases its circulation and provides a smaller crusher droplets of fuel, improving the process of preliminary preparation of the air-fuel mixture.
На фиг.1 представлен общий вид низконапорной форсунки (продольный разрез).Figure 1 presents a General view of the low-pressure nozzle (longitudinal section).
Низконапорная форсунка состоит из корпуса 1 с расположенными на нем подводом 2 внешнего воздуха высокого давления в канал 3 закрутки воздушного потока шнековым завихрителем 4 воздуха высокого давления, на выходе из канала 3 расположена кольцевая распыливающая кромка 5. Также на корпусе 1 расположен подвод 6 топлива в канал 7 закрутки топлива с расположенным в нем шнековым завихрителем 8, на выходе из канала 7 расположена кольцевая распыливающая кромка 9. Внутри корпуса 1 установлен уплотнительный цилиндр 10, разделяющий канал 3 закрутки и подачи воздуха высокого давления и канал 7 топлива. Уплотнительный цилиндр 10 фиксируется в корпусе 1 с помощью осевой направляющей 11, содержащей в себе центральный завихритель 12 воздуха и канал 13 подачи закрученного воздуха с кромкой 14, соосно расположенной с распыливающими кромками 9 и 5. Наружный завихритель 15 выполнен двухъярусным струйным, в корпусе которого имеются внутренние и наружные наклонные отверстия соответственно 16 и 17, между их выходами расположена распыливающая кромка 18, а стабилизатор 19 воздушного вихря и кольцевая наружная распыливающая кромка 20 расположены за выходом наружных наклонных отверстий 17. Между корпусом 1 и наружным завихрителем 15 расположен канал подвода внешнего воздуха 21. В канале 21 расположен дополнительный шнековый завихритель воздуха 22, поступающего из-за компрессора на всех режимах работы ГТД.The low-pressure nozzle consists of a housing 1 with a supply of external 2 high-pressure air placed on it into a channel 3, twisting the air flow by a high-pressure air screw swirler 4, and an annular spray edge 5 is located at the outlet of the channel 3. Also, a fuel supply 6 to the channel is located on the housing 1 7 fuel swirl with a screw swirl 8 located in it, an annular spray edge 9 is located at the outlet of channel 7. A sealing cylinder 10 is installed inside the housing 1, separating the swirl and feed channel 3 High pressure air and the fuel channel 7. The sealing cylinder 10 is fixed in the housing 1 by means of an axial guide 11 containing a central air swirler 12 and a swirling air supply channel 13 with an edge 14 coaxially disposed with spray edges 9 and 5. The external swirl 15 is made of a two-tier jet, in which there are inner and outer inclined holes 16 and 17, respectively, between their exits there is a spray edge 18, and the stabilizer 19 of the air vortex and the annular outer spray edge 20 are located outside uzhnyh inclined holes 17. Between the housing 1 and the outer swirler 15 is disposed outside air supply channel 21. The channel 21 has an
Описание работы низконапорной форсунки.Description of the low-pressure nozzle.
Через центральный завихритель 12 воздуха в процессе раскрутки двигателя по каналу 13 на кромку 14 подается закрученный воздух. При достижении определенных оборотов двигателя по подводу 6 топлива и каналу 7 закрутки топлива через шнековый завихритель 8 на кольцевую распыливающую кромку 9 подается топливо, одновременно (в случае тяжелых условий запуска) по подводу 2 внешнего воздуха высокого давления и канал 3 закрутки воздушного потока через шнековый завихритель 4 на распыливающую кромку 5 осуществляется подача воздуха высокого давления. При этом топливо оказывается между двумя закрученными потоками воздуха, образованными центральным завихрителем 12 и шнековым завихрителем 4 воздуха высокого давления, дробясь на двух распыливающих кромках 5 и 9. Воздух, подводимый через центральный завихритель 12, раскрывает и стабилизирует топливовоздушный факел, обеспечивая его подачу на внутренние 18 и наружные 20 кольцевые распыливающие кромки наружного завихрителя 15, выполненного двухъярусным струйным. Попадая на эти последние, обдуваемые воздушными струями из наружных и внутренних наклонных отверстий 16 и 17 наружного завихрителя 15, капли топливовоздушной смеси дополнительно дробятся, образуя мелкодисперсную смесь. Воздух и топливо в форсунке закручиваются в завихрителях в одном направлении. Стабилизатор 19 воздушного вихря служит для стабилизации геометрической устойчивости топливовоздушного факела. По каналу 21 через дополнительный шнековый завихритель 22 подается воздух из-за компрессора, обдувающий кромки 14 и 9, для предотвращения нагарообразования на них. При этом происходит и более мелкое дробление капель топливовоздушной смеси.Through the central swirl 12 of air in the process of spinning the engine along the channel 13, swirling air is supplied to the edge 14. When reaching certain engine speeds through the fuel supply 6 and the fuel swirl channel 7, fuel is supplied through the screw swirl 8 to the annular spray edge 9, at the same time (in case of difficult starting conditions), by supplying 2 high-pressure external air and air flow swirl channel 3 through the screw swirl 4, high pressure air is supplied to the spray edge 5. In this case, the fuel is between two swirling air streams formed by the central swirler 12 and the high-pressure air screw swirl 4, crushing on the two spray edges 5 and 9. The air supplied through the central swirl 12 opens and stabilizes the fuel-air torch, providing it to the internal 18 and the outer 20 annular spray edges of the outer swirler 15, made of a two-tier jet. Getting on these last ones, blown by air jets from the outer and inner inclined holes 16 and 17 of the outer swirl 15, droplets of the air-fuel mixture are additionally crushed, forming a finely dispersed mixture. The air and fuel in the nozzle swirl in the swirls in one direction. The stabilizer 19 of the air vortex is used to stabilize the geometric stability of the fuel-air torch. Channel 21 through an
При запуске двигателя на земле в зависимости от условий запуска могут быть использованы два режима работы форсунки: первый - запуск осуществляется без подачи воздуха высокого давления, второй - запуск производится при одновременной подаче распыливающего воздуха высокого давления и подачи воздуха через центральный канал и каналы радиального воздушного завихрителя. Вариант запуска с использованием воздуха высокого давления необходим только при очень тяжелых условиях запуска: большой высоте запуска и низкой температуре воздуха. Запуск камеры без подачи воздуха высокого давления производится на режиме авторотации и при нормальном атмосферном давлении воздуха.When starting the engine on the ground, depending on the starting conditions, two nozzle operating modes can be used: the first is the start without high pressure air supply, the second is the start when the high pressure spray air and air are fed through the central channel and the channels of the radial air swirl . The launch option using high pressure air is only necessary under very difficult launch conditions: high launch altitude and low air temperature. The chamber is launched without high-pressure air supply in autorotation mode and at normal atmospheric air pressure.
Заявляемое изобретение позволяет увеличить циркуляцию газового потока и обеспечить более мелкое дробление капель топливовоздушной смеси, повысить качество предварительной подготовки топливовоздушной смеси, снизить неравномерность окружного поля в основной камере сгорания за счет предотвращения нагарообразования на торцевых поверхностях кромок, распыливающих топливо.The claimed invention allows to increase the circulation of the gas stream and to provide finer crushing of the droplets of the air-fuel mixture, to improve the quality of the preliminary preparation of the air-fuel mixture, to reduce the unevenness of the circumferential field in the main combustion chamber by preventing carbon formation on the end surfaces of the edges spraying fuel.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008122119/06A RU2372557C1 (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Low-pressure atomiser and fuel spraying method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008122119/06A RU2372557C1 (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Low-pressure atomiser and fuel spraying method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2372557C1 true RU2372557C1 (en) | 2009-11-10 |
Family
ID=41354791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008122119/06A RU2372557C1 (en) | 2008-06-02 | 2008-06-02 | Low-pressure atomiser and fuel spraying method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2372557C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180948U1 (en) * | 2017-12-15 | 2018-07-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Combustion chamber injector module |
-
2008
- 2008-06-02 RU RU2008122119/06A patent/RU2372557C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU180948U1 (en) * | 2017-12-15 | 2018-07-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" | Combustion chamber injector module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10072848B2 (en) | Fuel injector with premix pilot nozzle | |
US8511091B2 (en) | Swirler for a fuel injector | |
US8146837B2 (en) | Radially outward flowing air-blast fuel injection for gas turbine engine | |
US9239167B2 (en) | Lean burn injectors having multiple pilot circuits | |
US8590311B2 (en) | Pocketed air and fuel mixing tube | |
US7520745B2 (en) | Burner for a gas turbine | |
US7926282B2 (en) | Pure air blast fuel injector | |
US10533748B2 (en) | Combustor burner arrangement | |
US10883719B2 (en) | Prefilming fuel/air mixer | |
RU2618799C2 (en) | Fuel jet with axial flow (variants) and method of fuel and air pre-mixing | |
RU2439430C1 (en) | Gte combustion chamber injector module | |
US8572978B2 (en) | Fuel injector and aerodynamic flow device | |
CN108072053B (en) | Rotational flow atomization device | |
US10047959B2 (en) | Fuel injector for fuel spray nozzle | |
US9651260B2 (en) | Annular combustion chamber for a turbine engine | |
CN108844098B (en) | Combustor head based on volute structure | |
US9383106B2 (en) | Turbomachine combustion chamber having a perforated chamber end wall and with no deflector | |
US6698208B2 (en) | Atomizer for a combustor | |
RU2372557C1 (en) | Low-pressure atomiser and fuel spraying method | |
EP3078913A1 (en) | Combustor burner arrangement | |
RU2249118C2 (en) | Low-pressure nozzle and method of fuel atomizing | |
RU2348823C2 (en) | Method for spraying of liquid hydrocarbon fuel and spraying nozzle | |
RU2160377C1 (en) | Internal combustion engine carburetor mixture atomizer |