RU2690598C2 - Swirler, burner and combustion system for gas turbine engine - Google Patents

Swirler, burner and combustion system for gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2690598C2
RU2690598C2 RU2017134597A RU2017134597A RU2690598C2 RU 2690598 C2 RU2690598 C2 RU 2690598C2 RU 2017134597 A RU2017134597 A RU 2017134597A RU 2017134597 A RU2017134597 A RU 2017134597A RU 2690598 C2 RU2690598 C2 RU 2690598C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gaseous fuel
injection
swirler
blind hole
air
Prior art date
Application number
RU2017134597A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017134597A (en
RU2017134597A3 (en
Inventor
Суреш САДАСИВУНИ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
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 Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Publication of RU2017134597A publication Critical patent/RU2017134597A/en
Publication of RU2017134597A3 publication Critical patent/RU2017134597A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690598C2 publication Critical patent/RU2690598C2/en

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
    • F23R3/02Continuous 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
    • 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
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07001Air swirling vanes incorporating fuel injectors

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to a swirler intended for use in a combustion system of a gas turbine engine (10), comprising a plurality of radially inwardly extending channels circumferentially spaced in a staggered manner, wherein every channel has radially outer inlet end, radially inner outlet end, first and second side surfaces extending mainly radially inward, base surface and top surface. Thus, during operation of swirler, fuel and air move along channels from their inlet ends to their outlet ends so that swirling fuel-air mixture is created near outlet ends, wherein at least one surface of at least one channel comprises at least one hole for injecting gaseous fuel. Also, surface of swirler, having hole for injection of gaseous fuel, contains at least one blind hole radially surrounding hole for injection of gaseous fuel, and hole for injection of gaseous fuel is located in base of blind hole.EFFECT: disclosed is a swirler.8 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к завихрителю для использования в системе сгорания газотурбинного двигателя, содержащему множество простирающихся в основном радиально внутрь каналов, циклически разнесенных по окружности в шахматном порядке, причем каждый канал имеет радиально внешний входной конец, радиально внутренний выходной конец, первую и вторую простирающиеся в основном радиально внутрь боковые поверхности, а также поверхность основания и верхнюю поверхность, причем во время эксплуатации завихрителя топливо и воздух движутся по каналам от их входных концов к их выходном концам таким образом, что создают рядом с выходными концами завихряющуюся топливовоздушную смесь, при этом, по меньшей мере, одна поверхность содержит, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска газообразного топлива.The invention relates to a swirler for use in a combustion system of a gas turbine engine, comprising a plurality of channels extending mainly radially inward, cyclically spaced around the circumference in a staggered manner, each channel having a radially outer input end, a radially inner output end, the first and second radially extending inward side surfaces, as well as the surface of the base and the top surface, and during operation of the swirl fuel and air move through the channel m from their input ends to their output ends in such a way that they create near the exit ends of the swirling air-fuel mixture, while at least one surface contains at least one hole for the injection of gaseous fuel.

Кроме того, изобретение относится к горелке для газотурбинного двигателя.In addition, the invention relates to a burner for a gas turbine engine.

Помимо этого, изобретение относится к системе сгорания для газотурбинного двигателя.In addition, the invention relates to a combustion system for a gas turbine engine.

Газотурбинный двигатель содержит канал подачи окружающего воздуха, компрессор, систему сгорания, детандер, т.е. турбину, и канал выхлопных газов.The gas turbine engine contains an ambient air supply channel, a compressor, a combustion system, a detander, i.e. turbine, and exhaust duct.

Желательно снижать загрязняющие выбросы, в частности - выбросы оксида азота (NOx), оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (НУВ), дыма и частиц, из газотурбинных двигателей.It is desirable to reduce pollutant emissions, in particular, emissions of nitric oxide (NO x ), carbon oxide (CO), unburned hydrocarbons (NUV), smoke and particles from gas turbine engines.

Один путь снижения загрязняющих выбросов заключается в том, чтобы снабдить горелку в системе сгорания газотурбинного двигателя завихрителем. Завихритель располагают в канале, по которому сжатый воздух подается в камеру сгорания системы сгорания через горелку. Завихритель соединяют с устройством для подачи газообразного топлива. Завихритель придает подаваемому воздуху тангенциальное направление, поворачивая поток, т.е., обеспечивая завихряющийся поток воздуха в камеру сгорания. В то же самое время, газообразное топливо вводят в воздух по внутренним каналам для газообразного топлива, расположенным в завихрителе. Завихряющуюся смесь воздуха и газообразного топлива подают в камеру сгорания системы сгорания. Завихрение смеси воздуха и газообразного топлива приводит к высокооднородной смеси воздуха и газообразного топлива в виде бедной рабочей смеси. Такие бедные рабочие смеси горят при более низких температурах сгорания, чем богатые рабочие смеси. В частности, сниженные температуры сгорания приводят к сниженным выбросам оксида азота.One way to reduce pollutant emissions is to provide a burner in the combustion system of a gas turbine engine with a swirler. The swirl is placed in the channel through which compressed air is fed into the combustion chamber of the combustion system through the burner. The swirl is connected to the device for supplying gaseous fuel. The swirl gives the tangential direction of the supplied air, turning the flow, i.e., providing a swirling flow of air into the combustion chamber. At the same time, the gaseous fuel is introduced into the air through the internal channels for gaseous fuel located in the swirler. A swirling mixture of air and gaseous fuel is fed into the combustion chamber of the combustion system. The turbulence of the mixture of air and gaseous fuel leads to a highly homogeneous mixture of air and gaseous fuel in the form of a lean working mixture. Such poor working mixtures burn at lower combustion temperatures than rich working mixtures. In particular, reduced combustion temperatures result in reduced emissions of nitric oxide.

В документе EP 1867925 A1 раскрыта горелка, в частности, горелка газовой турбины, содержащая по меньшей мере, один завихритель. Завихритель имеет, по меньшей мере, одно воздуховходное отверстие, по меньшей мере, одно воздухоотводящее отверстие для воздуха, расположенное ниже по течению от воздуховходного отверстия и, по меньшей мере, один канал для воздуха в завихрителе, простирающийся от упомянутого, по меньшей мере, одного воздуховходного отверстия до упомянутого, по меньшей мере, одного выпускного отверстия для воздуха, которые ограничены каналом для воздуха в стенках завихрителя. Стенки воздушных каналов содержат находящие ниже по течению участки стенок, примыкающие к упомянутому, по меньшей мере, одному воздухоотводящему отверстию; и имеется система для впрыска топлива, которая содержит отверстия для впрыска топлива, расположенные, по меньшей мере, в одном канале для воздуха в стенке завихрителя, предназначенные для впрыска топлива в канал для воздуха в завихрителе; при этом, по меньшей мере, находящийся ниже по течению участок стенки одного воздушного канала является рифленым.EP 1867925 A1 discloses a burner, in particular a gas turbine burner, containing at least one swirler. The swirler has at least one air inlet, at least one air outlet, located downstream of the air inlet and at least one air channel in the swirler extending from the at least one an air inlet to said at least one air outlet, which is limited by an air channel in the walls of the swirler. The walls of the air channels contain downstream areas of the walls adjacent to the at least one air outlet; and there is a fuel injection system that contains fuel injection holes located in at least one air channel in the swirler wall, designed to inject fuel into the air channel in the swirler; at the same time, at least the downstream section of the wall of one air channel is corrugated.

В документе US2010/011770 A1 раскрыта предварительная камера для системы сгорания газовой турбины, включающая в себя осевой завихритель, включающий в себя множество поворотных лопаток, которые придают скорость завихрения осевому потоку воздуха через предварительной камеру, и, по меньшей мере, один участок инжекции топлива, позволяющий смешивать топливо с потоком воздуха в предварительной камере. Участок инжекции топлива оканчивается в воронкообразном отверстии. Воронкообразное отверстие увеличивает эффективность смешивания и увеличивает сопротивление возникновению обратных вспышек/стабилизации пламени.Document US2010 / 011770 A1 discloses a pre-chamber for a gas turbine combustion system, including an axial swirler, including a plurality of rotating blades that impart swirl velocity to an axial flow of air through the preliminary chamber, and at least one fuel injection portion, allowing to mix fuel with an air stream in a preliminary chamber. The fuel injection section ends in a funnel-shaped hole. The funnel hole increases mixing efficiency and increases the resistance to backfire / flame stabilization.

В документе US2012/0111015 A1 раскрыта система сгорания, имеющая горелку типа радиального завихрителя, в которой топливовоздушную смесь вовлекают в вихрь посредством завихрителя перед ее сгоранием в главной камере сгорания. Радиальный завихритель содержит кольцевой ряд лопаток, которые образуют между собой каналы для воздуха. Каналы для воздуха располагаются, простираясь, в основном, радиально внутрь для создания вихря. В этих каналах топливо смешивается с воздухом.US2012 / 0111015 A1 discloses a combustion system having a radial swirler burner in which the air-fuel mixture is drawn into the vortex by means of a swirler before it burns in the main combustion chamber. The radial swirler contains an annular row of blades that form channels for air between them. Air channels are positioned, extending mainly radially inwards to create a vortex. In these channels, the fuel is mixed with air.

Задачей изобретения является дальнейшее снижение загрязняющих выбросов, в частности, выбросов оксида азота, связанных с эксплуатацией газотурбинных двигателей.The objective of the invention is to further reduce polluting emissions, in particular, nitrogen oxide emissions associated with the operation of gas turbine engines.

Эта задача решается посредством независимых пунктов формулы изобретения. Преимущественные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, которые - либо по отдельности, либо в любой комбинации друг с другом, - можно отнести к некоторому аспекту изобретения.This problem is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are disclosed in the dependent claims, which, either individually or in any combination with each other, can be attributed to some aspect of the invention.

Завихритель в соответствии с изобретением, предназначенный для использования в системе сгорания газотурбинного двигателя, содержит множество простирающихся в основном радиально внутрь каналов, циклически разнесенных по окружности в шахматном порядке, причем каждый канал имеет радиально внешний входной конец, радиально внутренний выходной конец, первую и вторую простирающиеся в основном радиально внутрь боковые поверхности, а также поверхность основания и верхнюю поверхность, причем во время эксплуатации завихрителя топливо и воздух движутся по каналам от их входных концов к их выходном концам таким образом, что создают рядом с выходными концами завихряющуюся топливовоздушную смесь, при этом, по меньшей мере, одна поверхность содержит, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска газообразного топлива. При этом упомянутая поверхность, имеющая отверстие для впрыска газообразного топлива, содержит, по меньшей мере, одно глухое отверстие, радиально окружающее отверстие для впрыска газообразного топлива, и при этом отверстие для впрыска газообразного топлива расположено в основании глухого отверстия.The swirler in accordance with the invention, intended for use in the combustion system of a gas turbine engine, contains a plurality of mainly radially inward-extending channels that are cyclically spaced around the circumference in a staggered manner, each channel having a radially outer input end, a radially inner output end, the first and second stretching mostly radially inward side surfaces, as well as the surface of the base and the top surface, and during operation of the swirler fuel and air They move along the channels from their inlet ends to their outlet ends in such a way that a swirling air-fuel mixture is created near the outlet ends, wherein at least one surface contains at least one opening for injecting gaseous fuel. Moreover, said surface having an opening for injecting gaseous fuel comprises at least one blind hole radially surrounding the opening for injecting gaseous fuel, and the opening for injecting gaseous fuel is located at the base of the blind hole.

В соответствии с изобретением, отверстие для впрыска газообразного топлива не располагается, как обычно известные, непосредственно на поверхности канала, а находится в глухом отверстии, поверхность которого ограничивает полость в поверхности канала. За счет этого, в полости, т.е., в глухом отверстии создается область низкой скорости, приводящая к уменьшению количества движения струи газообразного топлива, покидающей отверстие для впрыска газообразного топлива. Тем самым, поперечный поток воздуха, поступающий внутрь полости, будет смешиваться с локальной рециркуляцией в полости, интенсифицируя смешивание воздуха и газообразного топлива. Это интенсифицированное или адаптированное смешивание сопровождается меньшими загрязняющими выбросами. Кроме того, интенсифицированное или адаптированное смешивание приводит к сокращению количества точек перегрева, дополнительно снижая загрязняющие выбросы.In accordance with the invention, the injection hole for gaseous fuel is not located, as is usually known, directly on the channel surface, but is located in a blind hole, the surface of which bounds the cavity in the channel surface. Due to this, in the cavity, i.e., in a blind hole, an area of low speed is created, leading to a decrease in the amount of movement of the jet of gaseous fuel leaving the hole for the injection of gaseous fuel. Thus, the transverse air flow entering the cavity will be mixed with local recirculation in the cavity, intensifying the mixing of air and gaseous fuel. This intensified or adapted mixing is accompanied by less polluting emissions. In addition, intensified or adapted mixing leads to a reduction in the number of overheating points, further reducing pollutant emissions.

В частности, скорость поперечного потока сжатого воздуха, текущего по поверхности канала, содержащей глухое отверстие, уменьшает количество движения потока газообразного топлива, покидающего отверстие для впрыска газообразного топлива, за счет рециркуляции воздуха с низким давлением внутри глухого отверстия. Посредством этого, происходит улучшение аэродинамики смешивания газообразного топлива и воздуха.In particular, the velocity of the transverse stream of compressed air flowing along the surface of the duct containing the blind hole reduces the amount of movement of the gaseous fuel flow leaving the injection port of gaseous fuel due to the low pressure air recirculation inside the blind hole. Through this, there is an improvement in the aerodynamics of mixing gaseous fuel and air.

В отличие от этого, известные завихрители содержат каналы с отверстиями для впрыска газообразного топлива, непосредственно расположенными, например, на боковой поверхности, которая ограничена плоскостью боковой поверхности лопатки завихрителя, не имеющей предлагаемого глухого отверстия.In contrast, the known swirlers contain channels with holes for the injection of gaseous fuel, directly located, for example, on the side surface, which is bounded by the plane of the side surface of the blade of the swirler, which does not have the proposed blind hole.

Это приводит к менее эффективному и/или управляемому смешиванию газообразного топлива и воздуха, потому что потоки газообразного топлива, поступающие из отверстий для впрыска газообразного топлива, движутся к области расширения камер сгорания системы сгорания, не подвергаясь эффективному воздействию смешивания.This results in less efficient and / or controlled mixing of the gaseous fuel and air, because the gaseous fuel flows from the gaseous fuel injection holes move towards the expansion area of the combustion chambers of the combustion system without being subjected to effective mixing.

Предлагаемый завихритель может иметь один или несколько каналов, выполненных в соответствии с изобретением. В частности, все каналы завихрителя можно выполнить соответственными. Поперечное сечение, по меньшей мере, одного канала может быть прямоугольным, квадратным, круглым, эллиптическим или аналогичным.The proposed swirl can have one or more channels made in accordance with the invention. In particular, all the channels of the swirler can be performed accordingly. The cross section of at least one channel may be rectangular, square, round, elliptical or similar.

Поверхность упомянутого, по меньшей мере, одного канала завихрителя в соответствии с изобретением может иметь два или более отверстий для впрыска газообразного топлива. Каждое отверстие для впрыска газообразного топлива сообщается, по меньшей мере, с одним имеющимся в завихрителе внутренним каналом для подачи газа. По меньшей мере, одна поверхность может быть плоской, наклонной, имеющей огранку, криволинейной или аналогичной.The surface of said at least one swirler duct according to the invention may have two or more gaseous fuel injection holes. Each gaseous fuel injection port communicates with at least one internal gas supply channel in the swirler. At least one surface may be flat, sloping, faceted, curved or similar.

Глухое отверстие можно оптимизировать по его характеристикам смешивания. Например, размеры глухого отверстия, такие как его глубина, диаметр или аналогичный параметр, можно адаптировать к конкретному приложению завихрителя, чтобы оптимизировать присущие завихрителю характеристики смешивания.A blind hole can be optimized for its mixing characteristics. For example, the dimensions of a blind hole, such as its depth, diameter, or similar parameter, can be adapted to a particular swirl application to optimize the inherent swirling characteristics of the blending.

Глухое отверстие предпочтительно является прямоугольным, овальным, эллиптическим или круглым. Для повышения характеристик смешивания, присущих отверстию, возможны также другие формы глухого отверстия.The blind hole is preferably rectangular, oval, elliptical or round. To improve the mixing characteristics of the hole, other forms of blind holes are also possible.

По меньшей мере, одна поверхность предпочтительно содержит, по меньшей мере, два отверстия для впрыска газообразного топлива и, по меньшей мере, одно глухое отверстие, причем глухое отверстие радиально окружает оба отверстия для впрыска газообразного топлива, при этом отверстия для впрыска газообразного топлива расположены в основании глухого отверстия. В соответствии с этим, все отверстия для впрыска газообразного топлива могут быть объединены в общее единственное глухое отверстие этой поверхности.At least one surface preferably contains at least two holes for the injection of gaseous fuel and at least one blind hole, with a blind hole radially surrounding both holes for the injection of gaseous fuel, while the holes for injection of gaseous fuel are located in the base of the blind hole. In line with this, all of the gaseous fuel injection holes can be combined into a common single blind hole of this surface.

При этом, по меньшей мере, одна поверхность предпочтительно содержит, по меньшей мере, два отверстия для впрыска газообразного топлива и, по меньшей мере, два глухих отверстия, причем каждое отверстие для впрыска газообразного топлива радиально окружено своим собственным глухим отверстием, и расположено в основании этого глухого отверстия. В соответствии с этим вариантом осуществления, на одной единственной поверхности канала завихрителя расположено более одного глухого отверстия, при этом каждое глухое отверстие окружает, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска газообразного топлива.At the same time, at least one surface preferably contains at least two holes for the injection of gaseous fuel and at least two blind holes, with each hole for the injection of gaseous fuel radially surrounded by its own blind hole, and located at the base this blind hole. In accordance with this embodiment, more than one blind hole is located on a single surface of the swirl channel, with each blind hole surrounding at least one hole for the injection of gaseous fuel.

Поверхность, имеющая упомянутое, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска газообразного топлива и упомянутое, по меньшей мере, одно глухое отверстие предпочтительно является боковой поверхностью. Боковая поверхность может быть ограничена боковой поверхностью лопатки завихрителя.A surface having said at least one opening for injecting gaseous fuel and said at least one blind hole is preferably a side surface. The lateral surface may be limited to the lateral surface of the blade of the swirler.

Поверхность, имеющая упомянутое, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска газообразного топлива и упомянутое, по меньшей мере, одно глухое отверстие предпочтительно является поверхностью основания.A surface having said at least one opening for injecting gaseous fuel and said at least one blind hole is preferably a base surface.

Горелка в соответствии с изобретением, предназначенная для газотурбинного двигателя, содержит, по меньшей мере, один завихритель, соответствуюший любому из предыдущих вариантов осуществления или какой-либо их комбинации. Вышеупомянутые преимущества, связанные с завихрителем, соответственно связаны и с предлагаемой горелкой.The burner in accordance with the invention, designed for a gas turbine engine, contains at least one swirler, corresponding to any of the previous embodiments or any combination thereof. The aforementioned advantages associated with the swirler, respectively associated with the proposed burner.

Система сгорания в соответствии с изобретением, предназначенная для газотурбинного двигателя, содержит, по меньшей мере, одну горелку в соответствии с изобретением. Вышеупомянутые преимущества, связанные с завихрителем, соответственно связаны и с предлагаемой системой сгорания.The combustion system in accordance with the invention, designed for a gas turbine engine, comprises at least one burner in accordance with the invention. The aforementioned advantages associated with the swirler, respectively associated with the proposed combustion system.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Вышеупомянутые атрибуты и другие признаки и преимущества этого изобретения и метод их достижения станут яснее, а само изобретение - понятнее, при обращении к нижеследующему описанию вариантов осуществления изобретения, приводимому в связи с прилагаемыми чертежами, при этом:The above-mentioned attributes and other features and advantages of this invention and the method of their achievement will become clearer, and the invention itself will become clearer when referring to the following description of embodiments of the invention, given in connection with the accompanying drawings, with:

на фиг.1 показана часть турбинного двигателя в сечении;figure 1 shows a part of a turbine engine in cross section;

на фиг.2 показано продольное сечение через систему сгорания турбинного двигателя;figure 2 shows a longitudinal section through the combustion system of a turbine engine;

на фиг.3 показано перспективное изображение предлагаемого завихрителя системы сгорания;figure 3 shows a perspective image of the proposed swirler of the combustion system;

на фиг.4 показан перспективный прозрачный чертеж подробности согласно варианту осуществления предлагаемого завихрителя;figure 4 shows a perspective transparent drawing of the details according to the embodiment of the proposed swirler;

на фиг.5 показано сечение завихрителя, показанного на фиг.4,figure 5 shows the cross section of the swirl shown in figure 4,

на фиг.6 показан перспективный прозрачный чертеж подробности согласно дополнительному варианту осуществления предлагаемого завихрителя;figure 6 shows a perspective transparent drawing of the details according to an additional variant of the implementation of the proposed swirl;

на фиг.7 показан перспективный прозрачный чертеж подробности согласно дополнительному варианту осуществления предлагаемого завихрителя; и7 shows a perspective transparent drawing of the details according to an additional embodiment of the proposed swirler; and

на фиг.8 показан перспективный прозрачный чертеж подробности согласно дополнительному варианту осуществления предлагаемого завихрителя.8 is a perspective transparent drawing of the details according to a further embodiment of the inventive swirler.

ОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯSINGLE DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

На фиг.1 представлено схематическое изображение общей компоновки газотурбинного двигателя 10, имеющего вход 12, компрессор 14, систему 16 сгорания, систему 18 турбин, выхлопной канал 20 и двухвальный агрегат 22, 24. Газотурбинный двигатель 10 в целом скомпонован вокруг оси 26 которая для вращающихся компонентов является их осью вращения. Валы 22, 24 могут иметь одни и те же или противоположные направления вращения.1 is a schematic representation of a general arrangement of a gas turbine engine 10 having an inlet 12, a compressor 14, a combustion system 16, a turbine system 18, an exhaust channel 20 and a two-shaft unit 22, 24. The gas turbine engine 10 is generally arranged around an axis 26 which for rotating components is their axis of rotation. The shafts 22, 24 may have the same or opposite directions of rotation.

Система 16 сгорания содержит кольцевой ряд фронтовых устройств камеры сгорания, т.е. горелок 36, лишь одна из которых показана. В одном примере, имеются 6 горелок 36, равномерно разнесенных вокруг двигателя 10.The combustion system 16 comprises an annular row of front-end devices of the combustion chamber, i.e. burners 36, only one of which is shown. In one example, there are 6 burners 36 evenly spaced around the engine 10.

Система 18 турбин включает в себя турбину 28 высокого давления, соединенную с возможностью привода с компрессором 14 посредством первого вала 22 двухвального агрегата 22, 24. Система 18 турбин также включает в себя турбину 30 низкого давления, соединенную с возможностью привода с нагрузкой (не показана) посредством второго вала 24 двухвального агрегата.The turbine system 18 includes a high-pressure turbine 28 coupled to the compressor 14 via the first shaft 22 of the twin-shaft unit 22, 24. The turbine system 18 also includes a low-pressure turbine 30 coupled to the drive with a load (not shown) through the second shaft 24 twin-shaft unit.

Термин «осевой» употребляется в отношении оси 26. Термины «выше по течению» и «ниже по течению» употребляются в отношении общего направления потока газа через двигатель 10, видимого на фиг.1, которое проходит в основном слева направо.The term "axial" is used in relation to the axis 26. The terms "upstream" and "downstream" are used in relation to the general direction of gas flow through the engine 10, visible in figure 1, which runs mostly from left to right.

Компрессор 14 содержит осевой ряд спрямляющих лопаток статора и рабочих лопаток ротора, установленных обычным образом. Спрямляющие лопатки статора или компрессора могут быть неподвижными или имеющими изменяемую геометрию для улучшения потока воздуха, попадающего на находящиеся ниже по течению рабочие лопатки ротора или компрессора.The compressor 14 contains an axial series of stator vanes and rotor rotor blades installed in the usual way. The stator or compressor straightening vanes can be fixed or have a variable geometry to improve the air flow to the downstream rotor or compressor blades.

Каждая турбина 28, 30 содержит осевой ряд спрямляющих лопаток статора и рабочих лопаток ротора, установленных посредством дисков ротора, расположенных и работающих обычным образом. Узел ротора содержит кольцевой ряд рабочих лопаток или рабочие лопатки и диск ротора.Each turbine 28, 30 contains an axial row of stator vanes and rotor rotor blades mounted by rotor discs arranged and operating in the usual manner. The rotor assembly contains an annular row of rotor blades or rotor blades and a rotor disk.

При эксплуатации, забор воздуха 32 в двигатель 10 происходит через вход 12 в компрессор 14, где последовательные ступени спрямляющих лопаток и рабочих лопаток сжимают воздух перед подачей сжатого воздуха в систему 16 сгорания. В камере сгорания системы 16 сгорания смесь сжатого воздуха и топлива воспламеняется. Получаемый поток горячего рабочего газа направляется в турбину 28 высокого давления, расширяется и осуществляет привод турбины 28 высокого давления, которая, в свою очередь, осуществляет привод компрессора 14 посредством первого вала 22. После прохождения через турбину 28 высокого давления, поток горячего рабочего газа направляется в турбину 30 низкого давления, которая осуществляет привод нагрузки посредством второго вала 24.During operation, the air intake 32 into the engine 10 occurs through the inlet 12 into the compressor 14, where successive stages of the rectifying vanes and rotor blades compress the air before supplying compressed air to the combustion system 16. In the combustion chamber of the combustion system 16, a mixture of compressed air and fuel is ignited. The resulting flow of hot working gas is directed to the high-pressure turbine 28, expands and drives the high-pressure turbine 28, which in turn drives the compressor 14 through the first shaft 22. After passing through the high-pressure turbine 28, the hot working gas flow is directed to a low pressure turbine 30 that drives the load through the second shaft 24.

Турбину 30 низкого давления можно также назвать силовой турбиной, а второй вал 24 можно также назвать валом отбора мощности. Нагрузкой обычно является электрическая машина для производства электроэнергии или механическая машина, такая, как насос или технологический компрессор. Через турбину 30 низкого давления возможен привод и других известных нагрузок. Топливо может присутствовать в газообразном и/или жидком виде.The low pressure turbine 30 can also be called a power turbine, and the second shaft 24 can also be called a power take-off shaft. The load is usually an electrical power generation machine or a mechanical machine, such as a pump or a process compressor. Through the low pressure turbine 30 it is possible to drive other known loads. Fuel may be present in gaseous and / or liquid form.

Турбинный двигатель 10, показанный и описанный со ссылками на фиг.1, представляет собой лишь один пример семейства двигателей или турбомашин, в состав которых можно включить предлагаемое техническое решение.The turbine engine 10, shown and described with reference to FIG. 1, is just one example of a family of engines or turbomachines in which the proposed technical solution can be included.

Такие двигатели могут быть газовыми турбинами или паровыми турбинами и включают в себя одно- двух- и трехвальные двигатели, применяемые в секторах машиностроения, у промышленных потребителей газа и а аэрокосмической промышленности.Such engines can be gas turbines or steam turbines and include single-, two- and three-shaft engines used in the engineering sector, industrial gas consumers and the aerospace industry.

На фиг.2 показано продольное сечение через систему 100 сгорания газотурбинного двигателя. Система 100 сгорания содержит последовательно установленные в направлении потока горелку 131, завихритель 102 и головку 101 горелки, прикрепленную к завихрителю 102, переходный отсек или предварительную камеру 103 сгорания и основную камеру 104 сгорания. Основная камера 104 сгорания имеет диаметр, больший, чем диаметр предварительной камеры 103. Основная камера 104 сгорания соединена с предварительной камерой 103 посредством купола 110, который содержит пластину 111 купола и который расходится в направлении от предварительной камеры 103 к основной камере 104 сгорания. В общем случае, предварительную камеру 103 можно воплотить как продолжение горелки 101, выполненное как единое целое с ней и простирающееся к камере 104 сгорания, или как отдельную между горелкой 101 и камерой 104 сгорания. Горелка и система сгорания в целом симметричен относительно продольной оси S.Figure 2 shows a longitudinal section through the combustion system 100 of a gas turbine engine. The combustion system 100 comprises successively installed in the flow direction a burner 131, a swirler 102 and a burner head 101 attached to the swirler 102, a transitional compartment or a preliminary combustion chamber 103 and a main combustion chamber 104. The main combustion chamber 104 has a diameter greater than the diameter of the preliminary chamber 103. The main combustion chamber 104 is connected to the preliminary chamber 103 by means of a dome 110, which contains a dome plate 111 and which diverges in the direction from the preliminary chamber 103 to the main combustion chamber 104. In general, the pre-chamber 103 can be embodied as a continuation of the burner 101, made as one with it and extending to the combustion chamber 104, or as separate between the burner 101 and the combustion chamber 104. The burner and the combustion system are generally symmetrical about the longitudinal axis S.

Для направления в горелку газообразного или жидкого топлива, которое подлежит смешиванию со втекающим воздухом в завихрителе 102, предусмотрен топливный канал 105. Затем топливовоздушная смесь 107 направляется к зону 109 первичного горения, где сжигается с образованием горячих, находящихся под давлением выхлопных газов, поток которых движется в направлении 108, обозначенном стрелками, к турбине газотурбинного двигателя.For directing a gaseous or liquid fuel to the burner, which is to be mixed with the inflowing air in the swirler 102, a fuel channel 105 is provided. Then the air-fuel mixture 107 is directed to the primary combustion zone 109, where it is burned to form hot exhaust pressures, the flow of which moves in the direction 108, indicated by arrows, to the turbine of the gas turbine engine.

Возможный завихритель 102, соответствующий изобретению, подробно показан на фиг.3. Завихритель 102 содержит кольцевой ряд лопаток 112 завихрителя, и в этом примере имеются двенадцать лопаток 112 завихрителя, расположенных на опоре или основании 113 лопаток завихрителя.A possible swirl 102 in accordance with the invention is shown in detail in FIG. The swirler 102 comprises an annular row of swirler blades 112, and in this example there are twelve swirler blades 112 located on a support or base of 113 swirler blades.

Между соседними спрямляющими лопатками 112 завихрителя сформированы воздушные каналы 114. Воздушные каналы 114 простираются между входным проемом 116 для воздуха и выходным проемом 118 для воздуха. Воздушные каналы 114 ограничены противоположными торцами 120, 122 соседних лопаток 112 завихрителя и поверхностью 124 основания 113 лопаток завихрителя. Торцы 120, 122 и поверхность основания 113 лопаток завихрителя образуют стенки воздушных каналов, ограничивающие воздушные каналы 114. У концевой поверхности лопаток завихрителя, противоположной опоре или основанию, находится дополнительное основание или часть системы сгорания, которая вследствие этого завершает ограничение воздушных каналов 114.Air ducts 114 are formed between adjacent straightening vanes 112 of the swirler. Air ducts 114 extend between the air inlet 116 and the air outlet 118. The air ducts 114 are bounded by opposite ends 120, 122 of adjacent swirler blades 112 and surface 124 of the swiveler blade 113 base. The ends 120, 122 and the surface of the base 113 of the swirl vanes form the walls of the air ducts bounding the air ducts 114. At the end surface of the swirler blades opposite the support or base, there is an additional base or part of the combustion system, which therefore completes the restriction of the air ducts 114.

Торцы 120, 122 являются рифлеными на их находящихся ниже по течению участках, образуя смесительные выступы 123 на лопатках 112 завихрителя. Рифления противоположных торцов 120, 122 являются дополняющими друг друга, что приводит к дополнительной турбулентности в протекающей топливовоздушной смеси и к управляемому размещению топлива на выходе воздушного канала. В других примерах, находящаяся ниже по течению или выходная кромка лопаток 112 завихрителя может быть прямой.The ends 120, 122 are grooved in their downstream areas, forming mixing protrusions 123 on the swirler blades 112. The corrugations of the opposite ends 120, 122 are complementary to each other, which leads to additional turbulence in the flowing air-fuel mixture and to the controlled placement of fuel at the exit of the air channel. In other examples, the downstream or exit edge of the swirler blades 112 may be straight.

В торцах 120 расположены отверстия 126a, 126b для впрыска топлива. Кроме того, в опоре 113 завихрителя расположены отверстия 128 для впрыска топлива. Как известно в данной области техники, отверстия 126a, 126b, 128 для впрыска топлива играют роли форсунок предварительного и основного впрыска. Во время работы горелки, воздух течет в воздушные каналы 114 через входные проемы 116 для воздуха. Внутри воздушных каналов 114 топливо впрыскивается в протекающий воздух за счет использования отверстий 126a, 126b, 128 для впрыска топлива. Топливовоздушная смесь затем покидает воздушные каналы 114 через выходные проемы 118 для воздуха и течет через центральный проем 130 ряда лопаток завихрителя в предварительную камеру 103. Из предварительной камеры 103 смесь течет в зону 109 горения основной камеры 104 сгорания, где и сгорает. Как показано на фиг.4 в торцах 120 лопаток 112 завихрителя расположены два первых отверстия для впрыска топлива, и таким образом ограничиваются нижнее и верхнее первые отверстия 126a для впрыска топлива. Альтернативные места нахождения отверстий для впрыска топлива обозначены позицией 126b.At the ends 120, there are openings 126a, 126b for fuel injection. In addition, in the swirl support 113, the fuel injection holes 128 are located. As is known in the art, the fuel injection ports 126a, 126b, 128 play the role of pre-injection and primary injection nozzles. During burner operation, air flows into the air ducts 114 through the air inlets 116. Inside the air ducts 114, fuel is injected into the flowing air by using openings 126a, 126b, 128 for fuel injection. The fuel-air mixture then leaves the air channels 114 through the air outlet 118 and flows through the central opening 130 of a row of swirl vanes into the preliminary chamber 103. From the preliminary chamber 103 the mixture flows into the combustion zone 109 of the main combustion chamber 104, where it burns. As shown in FIG. 4, the first two fuel injection holes are located at the ends 120 of the swirler blades 112, and thus the lower and upper first fuel injection holes 126a are restricted. Alternative locations for fuel injection holes are indicated by reference numeral 126b.

На фиг.4 показан перспективный прозрачный чертеж подробности согласно варианту осуществления предлагаемого завихрителя 1 для использования в системе сгорания газотурбинного двигателя.Figure 4 shows a perspective transparent drawing of the details according to the embodiment of the proposed swirler 1 for use in the combustion system of a gas turbine engine.

Завихритель 102 содержит множество простирающихся в основном радиально внутрь каналов 114, циклически разнесенных по окружности в шахматном порядке, причем на фиг.4 показан лишь один канал 114. Простирающиеся радиально внутрь воздушные каналы 114 можно также назвать располагающимися под наклоном к радиусу, идущему от оси S завихрителя. Этот завихритель известен как радиальный завихритель, а его воздушные каналы 114 расположены так, что составляющей их направления является радиальное направление.The swirler 102 contains a plurality of channels 114 which extend mainly radially inward, cyclically spaced around the circumference in a staggered manner, moreover, only one channel 114 is shown in FIG. 4. Air channels 114 that extend radially inwardly can also be called inclined to the radius from the S axis swirl. This swirl ring is known as a radial swirler, and its air channels 114 are positioned so that their directional component is the radial direction.

Каждый канал 114 имеет радиально внешний входной конец 116 и радиально внутренний выходной конец 118, которые показаны на фиг.3. Каждый канал 114 ограничен поверхностями 3, причем на фиг.4 показана лишь одна поверхность 3. Эта поверхность 3 может быть поперечной или боковой поверхностью 120, 122, поверхностью 124 основания или верхней поверхностью. При использовании завихрителя 1, топливо и воздух проходят по каналам 114 от их входных концов к их выходным концам, создавая рядом с выходными концами завихряющуюся топливовоздушную смесь.Each channel 114 has a radially external input end 116 and a radially internal output end 118, which are shown in FIG. 3. Each channel 114 is bounded by surfaces 3, with only one surface 3 shown in FIG. 4. This surface 3 may be a transverse or lateral surface 120, 122, a base surface 124 or a top surface. When using the swirler 1, the fuel and air pass through the channels 114 from their inlet ends to their outlet ends, creating a swirling air-fuel mixture near the outlet ends.

Поверхность 3 содержит два отверстия 5 для впрыска газообразного топлива, сообщающиеся с внутренним каналом 4 для подачи газообразного топлива, имеющимся в завихрителе 102. Помимо этого, поверхность 3 содержит глухое отверстие 6 прямоугольной формы, в частности - коробчатой формы, радиально окружающее отверстия 5 для впрыска газообразного топлива. Отверстия 5 для впрыска газообразного топлива расположены в основании 38 глухого отверстия 6. Следовательно, обычное глухое отверстие 6 радиально окружает оба отверстия 5 для впрыска газообразного топлива. Поток газообразного топлива по каналу 4 для подачи газообразного топлива обозначен стрелкой 7.The surface 3 contains two holes 5 for the injection of gaseous fuel, communicating with the internal channel 4 for supplying gaseous fuel present in the swirler 102. In addition, the surface 3 contains a blind hole 6 of a rectangular shape, in particular - a box-shaped, radially surrounding the holes 5 for injection gaseous fuels. Holes 5 for the injection of gaseous fuel are located in the base 38 of the blind hole 6. Therefore, the usual blind hole 6 radially surrounds both of the holes 5 for the injection of gaseous fuel. The flow of gaseous fuel through channel 4 for supplying gaseous fuel is indicated by arrow 7.

На фиг.5 показано сечение завихрителя 102, изображенного на фиг.3. Воздух, текущий по поверхности 3, обозначен стрелкой 8. Спиралевидные линии 9 показывают, как воздух циркулирует в упомянутом глухом отверстии 6, тем самым уменьшая количество движения струи газообразного топлива, выходящей из отверстий 5 для впрыска газообразного топлива. Поступающий перекрестный поток воздуха внутри глухого отверстия 6, будет смешиваться с этими локальными рециркуляциями в глухом отверстии 6, тем самым интенсифицируя смешивание воздуха и газообразного топлива.Figure 5 shows a section of the swirler 102 shown in figure 3. The air flowing over the surface 3 is indicated by the arrow 8. The spiral lines 9 show how air circulates in the aforementioned blind hole 6, thereby reducing the amount of movement of a jet of gaseous fuel leaving the holes 5 for the injection of gaseous fuel. The incoming cross-flow of air inside the blind hole 6 will be mixed with these local recirculations in the blind hole 6, thereby intensifying the mixing of air and gaseous fuel.

Вариант осуществления глухого отверстия 6, показанный на фиг.4 и 5, предусматривает в целом треугольную форму этого глухого отверстия и ее глубину D ниже поверхности 3, ширину W по нормали к направлению потока 8 воздуха и длину L, в целом параллельную направлению потока 8 воздуха. Отверстия 5 для впрыска газообразного топлива имеют диаметр d. В этом варианте осуществления предпочтительными параметрами при по отношению к диаметру d являются: длина L, составляющая, по меньшей мере, 4d; ширина W, составляющая, по меньшей мере, 3d; и глубина D, составляющая, по меньшей мере, 2d. Эти минимальные относительные размеры известны как обеспечивающие преимущества, упоминаемые ниже.An embodiment of the blind hole 6, shown in FIGS. 4 and 5, provides for the overall triangular shape of this blind hole and its depth D below the surface 3, width W normal to the air flow direction 8 and length L generally parallel to the air flow direction 8 . Holes 5 for the injection of gaseous fuels have a diameter d. In this embodiment, the preferred parameters for with respect to the diameter d are: length L, constituting at least 4d; width W, component of at least 3d; and a depth D of at least 2d. These minimum relative sizes are known as providing benefits, referred to below.

На фиг.6 показан перспективный прозрачный чертеж подробности согласно дополнительному варианту осуществления предлагаемого завихрителя 102. Этот вариант осуществления отличается от варианта осуществления, показанного на фиг.4, только тем, что глухое отверстие 6 является овальным.Figure 6 shows a perspective transparent drawing of the details according to a further embodiment of the proposed swirler 102. This embodiment differs from the embodiment shown in Figure 4 only in that the blind hole 6 is oval.

Вариант осуществления глухого отверстия 6, показанный на фиг.6, предусматривает в целом овальную форму с более длинным размером «а», в целом параллельным направлению потока 8 воздуха. Более короткий размер «b» определен в целом по нормали к направлению потока 8 воздуха и более длинному размеру «a». Глухое отверстие 6 имеет некоторую глубину D ниже поверхности 3. Отверстия 5 для впрыска газообразного топлива имеют диаметр d. В этом варианте осуществления предпочтительными параметрами при по отношению к диаметру d являются: более длинный размер «а», составляющий, по меньшей мере, 4d; более короткий размер W, составляющий, по меньшей мере, 3d; и глубина D, составляющая, по меньшей мере, 2d. Эти минимальные относительные размеры известны как обеспечивающие преимущества, упоминаемые ниже.An embodiment of a blind hole 6, shown in FIG. 6, provides for a generally oval shape with a longer dimension “a”, generally parallel to the direction of flow of air 8. The shorter size “b” is defined generally along the normal to the air flow direction 8 and the longer size “a”. The blind hole 6 has a certain depth D below the surface 3. The holes 5 for the injection of gaseous fuel have a diameter d. In this embodiment, the preferred parameters for with respect to the diameter d are: a longer dimension "a", comprising at least 4d; a shorter W size of at least 3d; and a depth D of at least 2d. These minimum relative sizes are known as providing benefits, referred to below.

на фиг.7 показан перспективный прозрачный чертеж подробности согласно дополнительному варианту осуществления предлагаемого завихрителя 102. Этот вариант осуществления отличается от варианта осуществления, показанного на фиг.4 только тем, что глухое отверстие 6 является круглым.FIG. 7 shows a perspective transparent drawing of the details according to a further embodiment of the inventive swirler 102. This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 4 only in that the blind hole 6 is round.

Вариант осуществления глухого отверстия 6, предусматривающий ее круглую форму и показанный на фиг.7, обуславливает глубину D ниже поверхности 3 и диаметр L. Отверстия 5 для впрыска газообразного топлива имеют диаметр d. В этом варианте осуществления предпочтительными параметрами по отношению к диаметру d являются диаметр L, составляющий, по меньшей мере, 4d, и глубина D, составляющая, по меньшей мере, 2d. Эти минимальные относительные размеры известны как обеспечивающие преимущества, упоминаемые ниже.An embodiment of a blind hole 6, providing for its round shape and shown in FIG. 7, causes a depth D below the surface 3 and a diameter L. The holes 5 for the injection of gaseous fuel have a diameter d. In this embodiment, the preferred parameters with respect to the diameter d are the diameter L, constituting at least 4d, and the depth D, constituting at least 2d. These minimum relative sizes are known as providing benefits, referred to below.

На фиг.8 показан перспективный прозрачный чертеж подробности согласно дополнительному варианту осуществления предлагаемого завихрителя 102. Этот вариант осуществления отличается от вариантов осуществления, показанных на фиг.4 - фиг.7, тем, что поверхность 3 содержит два отверстия 5 для впрыска газообразного топлива и два глухих отверстия 6, причем каждое отверстие 5 для впрыска газообразного топлива радиально окружено своим собственным глухим отверстием 6 и расположено в основании 38 этого глухого отверстия 6.FIG. 8 shows a perspective transparent drawing of details according to a further embodiment of the proposed swirler 102. This embodiment differs from the embodiments shown in FIG. 4 through FIG. 7 in that the surface 3 contains two openings 5 for the injection of gaseous fuel and two blind holes 6, each hole 5 for injection of gaseous fuel is radially surrounded by its own blind hole 6 and is located at the base 38 of this blind hole 6.

Каждая из двух расточек 6 может быть любой из вышеописанных круглой, прямоугольной или овальной расточек 6. Однако в этом варианте осуществления предпочтительными параметрами по отношению к диаметру d являются диаметр L (или более длинный размер L), составляющий, по меньшей мере, 2d, и глубина D, составляющая, по меньшей мере, 2d. Вдобавок, промежуток X между глухими отверстиями 6 составляет, по меньшей мере, 2d.Each of the two bores 6 may be any of the circular, rectangular or oval bores 6 described above. However, in this embodiment, the preferred parameters with respect to the diameter d are the diameter L (or the longer dimension L) of at least 2d, and The depth D is at least 2d. In addition, the gap X between the blind holes 6 is at least 2d.

В описанных вариантах осуществления, отверстия 5 для впрыска газообразного топлива расположены в ряд по отношению к обозначенному стрелкой 8 направлению потока воздуха, текущего по поверхности 3. В альтернативном варианте, отверстия 5 для впрыска газообразного топлива могут быть расположены в направлении, поперечном по отношению к упомянутому направлению потока.In the described embodiments, the gaseous fuel injection holes 5 are arranged in a row with respect to the direction of flow of air flowing along the surface 3 indicated by arrow 8. Alternatively, the gaseous fuel injection holes 5 may be located in a direction transverse to the above flow direction.

Преимущества вариантов осуществления расточек и их нахождения на боковых поверхностях лопаток 112 завихрителя включают в себя снижение количества точек перегрева и сниженные выбросы Nox, что является результатом интенсифицированного смешивания топлива и воздуха и улучшенного размещения топлива. Смешивание топлива и воздуха, которые текут поперек боковой поверхности, улучшается, потому что происходит локальное уменьшение количества движения топлива в глухом отверстии. Поэтому локальное соотношение компонентов топливовоздушной смеси, обеспечиваемое глухими отверстиями, ближе к доле, соответствующей локальному стехиометрическому соотношению смеси, чем в случае других средств впрыска топлива.The advantages of the embodiments of bores and their location on the side surfaces of the swirler blades 112 include a reduction in the number of overheating points and reduced emissions of No x , which is the result of intensified mixing of fuel and air and improved placement of fuel. The mixing of fuel and air that flow across the side surface is improved because there is a local decrease in the amount of fuel movement in a blind hole. Therefore, the local ratio of the components of the air-fuel mixture, provided by blind holes, is closer to the proportion corresponding to the local stoichiometric ratio of the mixture than in the case of other fuel injection means.

Хотя изобретение пояснено и подробно описано в связи с предпочтительными вариантами осуществления, отметим, что изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Специалист в данной области техники сможет вывести из этих вариантов осуществления другие варианты в рамках объема защиты изобретения.Although the invention has been explained and described in detail in connection with preferred embodiments, it is noted that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art will be able to deduce from these embodiments other options within the scope of the protection of the invention.

Claims (13)

1. Завихритель (102), предназначенный для использования в системе сгорания газотурбинного двигателя (10), при этом завихритель (102) имеет ось (S) и содержит кольцевой ряд лопаток (112) завихрителя, расположенных вокруг оси (S) и по меньшей мере частично ограничивающих множество простирающихся в основном радиально внутрь каналов (114), выполненных с возможностью создания вихря топлива и воздуха вокруг оси (S),1. Swirl (102) for use in the combustion system of a gas turbine engine (10), while the swirler (102) has an axis (S) and contains an annular row of blades (112) of the swirler located around the axis (S) and at least partially limiting the set of channels (114), which extend mainly radially inwardly, are made with the possibility of creating a vortex of fuel and air around the axis (S), причем каждый канал (114) содержит радиально внешний входной конец (116), радиально внутренний выходной конец (118), первую и вторую простирающиеся в основном радиально внутрь боковые поверхности (3), так что во время эксплуатации завихрителя (102) топливо и воздух, движущиеся по каналам (114) от соответствующих входных концов к соответствующим выходным концам, создают рядом с выходными концами завихряющуюся топливовоздушную смесь,each channel (114) contains a radially outer inlet end (116), a radially inner outlet end (118), the first and second extending mainly radially inward side surfaces (3), so that during operation of the swirler (102) the fuel and air, moving along the channels (114) from the respective input ends to the corresponding output ends, a swirling air-fuel mixture is created near the output ends, при этом по меньшей мере одна боковая поверхность (3) из указанных первой и второй простирающихся в основном радиально внутрь боковых поверхностей (3) содержит по меньшей мере одно отверстие (5) для впрыска газообразного топлива, at the same time, at least one side surface (3) of said first and second side surfaces (3) which extend mainly radially inwardly contains at least one hole (5) for the injection of gaseous fuel, отличающийся тем, что указанная по меньшей мере одна боковая поверхность (3), содержащая указанное по меньшей мере одно отверстие (5) для впрыска газообразного топлива, содержит по меньшей мере одно глухое отверстие (6), радиально окружающее указанное по меньшей мере одно отверстие (5) для впрыска газообразного топлива, при этом указанное по меньшей мере одно глухое отверстие содержит боковую стенку и основание (38), причем боковая стенка содержит линейный профиль между основанием (38) и указанной по меньшей мере одной боковой поверхностью (3),characterized in that said at least one lateral surface (3) containing said at least one opening (5) for injecting gaseous fuel contains at least one blind hole (6) radially surrounding said at least one opening ( 5) for the injection of gaseous fuel, with the specified at least one blind hole contains a side wall and a base (38), and the side wall contains a linear profile between the base (38) and the specified at least one side surface (3), причем указанное по меньшей мере одно глухое отверстие (6) имеет глубину D ниже указанной по меньшей мере одной боковой поверхности (3), ширину W по нормали к направлению потока (8) воздуха поперек указанной по меньшей мере одной боковой поверхности (3) и длину L, в целом параллельную направлению потока (8) воздуха, а указанное по меньшей мере одно отверстие (5) для впрыска газообразного топлива имеет диаметр d;moreover, the specified at least one blind hole (6) has a depth D below the specified at least one side surface (3), width W normal to the direction of flow of air (8) across the specified at least one side surface (3) and length L, generally parallel to the direction of flow (8) of air, and the at least one hole (5) for the injection of gaseous fuel has a diameter d; при этом длина L составляет по меньшей мере 4d и/или ширина W составляет по меньшей мере 3d, и/или глубина D составляет по меньшей мере 2d.wherein the length L is at least 4d and / or the width W is at least 3d, and / or the depth D is at least 2d. 2. Завихритель (102) по п.1, отличающийся тем, что глухое отверстие (6) является прямоугольным, овальным, эллиптическим или круглым.2. Swirl (102) according to claim 1, characterized in that the blind hole (6) is rectangular, oval, elliptical or round. 3. Завихритель (102) по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна боковая поверхность (3) содержит по меньшей мере два отверстия (5) для впрыска газообразного топлива и по меньшей мере одно глухое отверстие (6), причем глухое отверстие (6) радиально окружает оба отверстия (5) для впрыска газообразного топлива, при этом отверстия (5) для впрыска газообразного топлива расположены в основании (38) глухого отверстия (6).3. Swirl (102) according to claim 1 or 2, characterized in that at least one lateral surface (3) contains at least two holes (5) for the injection of gaseous fuel and at least one blind hole (6), moreover, a blind hole (6) radially surrounds both openings (5) for the injection of gaseous fuel, while openings (5) for injection of gaseous fuel are located at the base (38) of the blind hole (6). 4. Завихритель (102) по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна боковая поверхность (3) содержит по меньшей мере два отверстия (5) для впрыска газообразного топлива и по меньшей мере два глухих отверстия (6), причем каждое отверстие (5) для впрыска газообразного топлива окружено своим собственным глухим отверстием (6) и расположено в основании (38) этого глухого отверстия (6).4. Swirl (102) according to claim 1 or 2, characterized in that at least one lateral surface (3) contains at least two holes (5) for the injection of gaseous fuel and at least two blind holes (6), each opening (5) for the injection of gaseous fuel is surrounded by its own blind hole (6) and is located at the base (38) of this blind hole (6). 5. Завихритель (102) по п.4, отличающийся тем, что глухие отверстия (6) разнесены на некоторое расстояние, а это расстояние X составляет по меньшей мере 2d, где d - диаметр отверстий (5) для впрыска газообразного топлива.5. Swirl (102) according to claim 4, characterized in that the blind holes (6) are separated by a certain distance, and this distance X is at least 2d, where d is the diameter of the holes (5) for the injection of gaseous fuel. 6. Завихритель (102) по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что дополнительно содержит поверхность (3) основания между указанными первой и второй простирающимися в основном радиально внутрь боковыми поверхностями (3), имеющую по меньшей мере одно отверстие (5) для впрыска газообразного топлива и по меньшей мере одно глухое отверстие (6).6. The swirler (102) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises a base surface (3) between said first and second side surfaces (3) which extend mainly radially inwardly, having at least one hole (5 ) for the injection of gaseous fuel and at least one blind hole (6). 7. Горелка (36) для газотурбинного двигателя (10), отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере один завихритель (102) по любому из предыдущих пунктов.7. Burner (36) for a gas turbine engine (10), characterized in that it contains at least one swirl (102) according to any one of the preceding paragraphs. 8. Система сгорания для газотурбинного двигателя (10), содержащая по меньшей мере одну горелку (36) по п.7.8. The combustion system for a gas turbine engine (10), containing at least one burner (36) according to claim 7.
RU2017134597A 2015-04-01 2016-03-17 Swirler, burner and combustion system for gas turbine engine RU2690598C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15162154.7A EP3076081A1 (en) 2015-04-01 2015-04-01 Swirler, burner and combustor for a gas turbine engine
EP15162154.7 2015-04-01
PCT/EP2016/055802 WO2016156055A1 (en) 2015-04-01 2016-03-17 Swirler, burner and combustor for a gas turbine engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017134597A RU2017134597A (en) 2019-04-05
RU2017134597A3 RU2017134597A3 (en) 2019-04-05
RU2690598C2 true RU2690598C2 (en) 2019-06-04

Family

ID=52780484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017134597A RU2690598C2 (en) 2015-04-01 2016-03-17 Swirler, burner and combustion system for gas turbine engine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180045414A1 (en)
EP (2) EP3076081A1 (en)
CN (1) CN107466354A (en)
RU (1) RU2690598C2 (en)
WO (1) WO2016156055A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10837643B2 (en) 2018-08-06 2020-11-17 General Electric Company Mixer assembly for a combustor
GB2593123A (en) 2019-06-25 2021-09-22 Siemens Ag Combustor for a gas turbine
GB2585025A (en) 2019-06-25 2020-12-30 Siemens Ag Combustor for a gas turbine
US11280495B2 (en) * 2020-03-04 2022-03-22 General Electric Company Gas turbine combustor fuel injector flow device including vanes
DE112021002636T5 (en) * 2020-06-26 2023-02-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. FUEL INJECTOR, COMBUSTOR WITH FUEL INJECTOR, AND GAS TURBINE WITH COMBUSTOR
US11761632B2 (en) * 2021-08-05 2023-09-19 General Electric Company Combustor swirler with vanes incorporating open area
CN115388428B (en) * 2022-07-29 2023-06-16 北京航空航天大学 Main combustion stage swirler, combustor nozzle and combustor with improved radial temperature distribution

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1867925A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Burner
RU2511992C2 (en) * 2012-06-27 2014-04-10 Николай Борисович Болотин Injector unit of gas-turbine engine combustion chamber

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2337102A (en) * 1998-05-09 1999-11-10 Europ Gas Turbines Ltd Gas-turbine engine combustor
EP1918638A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-07 Siemens AG Burner, in particular for a gas turbine
EP1921376A1 (en) * 2006-11-08 2008-05-14 Siemens Aktiengesellschaft Fuel injection system
EP1995521A1 (en) * 2007-05-24 2008-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Swirler vane
US20100011770A1 (en) * 2008-07-21 2010-01-21 Ronald James Chila Gas Turbine Premixer with Cratered Fuel Injection Sites
RU2548521C2 (en) * 2009-05-05 2015-04-20 Сименс Акциенгезелльшафт Swirler, combustion chamber and gas turbine with improved mixing
US8572981B2 (en) * 2010-11-08 2013-11-05 General Electric Company Self-oscillating fuel injection jets
EP2629008A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-21 Siemens Aktiengesellschaft Inclined fuel injection of fuel into a swirler slot

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1867925A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-19 Siemens Aktiengesellschaft Burner
RU2511992C2 (en) * 2012-06-27 2014-04-10 Николай Борисович Болотин Injector unit of gas-turbine engine combustion chamber

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017134597A (en) 2019-04-05
RU2017134597A3 (en) 2019-04-05
EP3076081A1 (en) 2016-10-05
EP3278029A1 (en) 2018-02-07
US20180045414A1 (en) 2018-02-15
WO2016156055A1 (en) 2016-10-06
CN107466354A (en) 2017-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2690598C2 (en) Swirler, burner and combustion system for gas turbine engine
RU2643908C2 (en) System of preliminary mixing fuel and air (variants) and mixing method
US10415479B2 (en) Fuel/air mixing system for fuel nozzle
JP4658471B2 (en) Method and apparatus for reducing combustor emissions in a gas turbine engine
KR101324142B1 (en) A multi-stage axial combustion system
US8590311B2 (en) Pocketed air and fuel mixing tube
US7685823B2 (en) Airflow distribution to a low emissions combustor
US9360221B2 (en) Gas turbine burner
US20120017595A1 (en) Swirler, combustion chamber, and gas turbine with improved swirl
JP2014132214A (en) Fuel injector for supplying fuel to combustor
JP5172468B2 (en) Combustion device and control method of combustion device
RU2715129C1 (en) Swirler, combustion chamber unit and gas turbine with improved fuel/air mixing
KR101774094B1 (en) Can-annular combustor with premixed tangential fuel-air nozzles for use on gas turbine engines
EP3102877B1 (en) Combustor
EP3425281B1 (en) Pilot nozzle with inline premixing
RU2626887C2 (en) Tangential annular combustor with premixed fuel and air for use on gas turbine engines
EP3169938B1 (en) Axially staged gas turbine combustor with interstage premixer
EP2340398B1 (en) Alternately swirling mains in lean premixed gas turbine combustors
JP5460846B2 (en) Combustion device and control method of combustion device
MX2008005404A (en) Improved airflow distribution to a low emission combustor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200318