RU2707018C1 - Gas-air nozzle - Google Patents
Gas-air nozzle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2707018C1 RU2707018C1 RU2018141448A RU2018141448A RU2707018C1 RU 2707018 C1 RU2707018 C1 RU 2707018C1 RU 2018141448 A RU2018141448 A RU 2018141448A RU 2018141448 A RU2018141448 A RU 2018141448A RU 2707018 C1 RU2707018 C1 RU 2707018C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- fuel
- outlet
- air
- cone
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
- F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
Abstract
Description
Изобретение предназначено для сжигания газа в тепловырабатывающих устройствах относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей и обеспечивает снижение токсичности продуктов сгорания с одновременным повышением надежности работы.The invention is intended for burning gas in heat generating devices, relates to the combustion chambers of gas turbine engines and provides a reduction in the toxicity of combustion products while increasing reliability.
Известно изобретение (Патент РФ №2103611, МКИ F 23 R 3/46, опубл. 27.01.98 г. Бюл. №3) «Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя» которая включает в себе одноконтурную горелку, содержащую лопаточный завихритель, конусное сопло, пустотелый корпус, содержащий на внешней цилиндрической поверхности резьбу для соединения со шлицевой гайкой и отверстия подвода топлива к распылителю, шлицевую гайку с уплотнительными кольцами, для крепления горелки к газораспределительному устройству, в частности к головке кольцевой камеры сгорания.The invention is known (RF Patent No. 2103611, MKI F 23
Недостатками являются нагрев топлива и коксование форсунок, вызванное большими тепловыми потоками от горячих зон камеры сгорания к топливным коллекторам, которые близко расположены к наиболее горячей зоне камеры. Причина этому в том, что на выходе из горелки по соотношению воздуха и топлива формируется «богатая» топливовоздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха α=0.4, что формирует в зоне горения высокую температуру.The disadvantages are heating of the fuel and coking of the nozzles caused by large heat fluxes from the hot zones of the combustion chamber to the fuel collectors, which are close to the hottest zone of the chamber. The reason for this is that at the exit from the burner a “rich” air-fuel mixture is formed with the air-fuel ratio with an excess air coefficient α = 0.4, which forms a high temperature in the combustion zone.
По патенту на изобретение (Патент РФ 2 155 910, F02M 27/00, F02M 51/00, F23D 11/00), известна форсунка, которая содержит корпус с двумя отверстиями для подвода топлива, выполненный за одно целое с лопатками завихрителя и смесительной втулкой, центробежныйраспылитель, топливный сетчатый фильтр, две равноудаленные от центров отверстий для подвода топлива, соосные иглы, обеспечивающие оптимальную работу электрического ветра в непрерывном режиме от запуска до останова энергетической установки.According to the invention patent (
Недостатком является наличие топливного фильтра, который при использовании газообразного топлива будет являться источником гидравлического сопротивления и не обеспечит равномерность подачи топлива на выходе из форсунки. Следующим недостатком является наличие двух равноудаленных от центров отверстий для подвода топлива соосных игл, размещение которых приводит к усложнению конструкции форсунки и не обеспечивают технологичность ее изготовления, что ограничивает ресурс форсунки.The disadvantage is the presence of a fuel filter, which when using gaseous fuel will be a source of hydraulic resistance and will not provide a uniform fuel supply at the outlet of the nozzle. A further disadvantage is the presence of two coaxial needles for equipping fuel equally spaced from the centers, the placement of which complicates the design of the nozzle and does not ensure the manufacturability of its manufacture, which limits the resource of the nozzle.
Из исследованного уровня техники выявлено техническое решение, совпадающее с заявленным техническим решением, как по совокупности совпадающих признаков, так и по назначению, а именно, известна также одноконтурная форсунка (горелка) камеры сгорания двигателя НК-16-18СТ, содержащая корпус завихрителя включающего лопаточный завихритель, смесительную в виде конуса втулку, пустотелый корпус форсунки, содержащий внутренний канал с установленным шнеком и дроссельной шайбой, содержащий на внешней цилиндрической поверхности резьбу для соединения со шлицевой гайкой, шлицевую гайку с уплотнительными кольцами, для крепления горелки к газораспределительному устройству, дросселирующую шайбу (см. Двигатель НК-16-18СТ. Серия 2. «Руководство по технической эксплуатации». Стр. 125-126).From the investigated prior art, a technical solution is identified that matches the claimed technical solution, both in terms of a set of matching features and for the intended purpose, namely, a single-circuit nozzle (burner) of an NK-16-18ST engine combustion chamber containing a swirler body including a blade swirl is also known a mixing cone-shaped sleeve, a hollow nozzle body containing an internal channel with an installed screw and a throttle washer, containing a thread on the external cylindrical surface for connecting with a slotted nut, a slotted nut with o-rings, for attaching the burner to a gas distribution device, a throttle washer (see. NK-16-18ST Engine.
Основными недостатками данного технического решения указанной форсунки (горелки):The main disadvantages of this technical solution of the specified nozzle (burner):
- низкая полнота сгорания топлива, вследствие формирования слабо закрученной струи газа из-за наличия шнека;- low completeness of fuel combustion, due to the formation of a weakly swirling gas stream due to the presence of a screw;
- недостаточное качество распыла газа форсункой по причине загромождения канала прохода газа шнеком;- insufficient quality of gas atomization by the nozzle due to obstruction of the gas passage channel by the screw;
- неравномерность температуры на выходе из форсунки вследствие сочетания шнека и дросселирующей шайбы, что приводит к уменьшению пропускной способности топлива, увеличению гидравлического сопротивления, что затрудняет продвижение газа на выходе из форсунки и приводит к возникновению большой неравномерности температур в зоне горения;- uneven temperature at the outlet of the nozzle due to the combination of a screw and a throttle washer, which leads to a decrease in fuel throughput, an increase in hydraulic resistance, which complicates the advancement of gas at the exit of the nozzle and leads to a large temperature unevenness in the combustion zone;
- высокая температура на выходе из форсунки, так как по соотношению воздуха и топлива формируется «богатая» топливовоздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха α-0,6, что вызывает значительное завышение выбросов оксида азота (более 150 мг/м3);- high temperature at the outlet of the nozzle, since a “rich” air-fuel mixture with an air excess coefficient of α-0.6 is formed by the ratio of air and fuel, which causes a significant overestimation of nitric oxide emissions (more than 150 mg / m 3 );
- низкая надежность работы форсунки, так как большие тепловые потоки от высокотемпературной зоны горения взаимодействуют с форсункой и фронтовым устройством, в которое она устанавливается, что приводит к перегреву фронтового устройства и оплавлению смесительных втулок.- low reliability of the nozzle, since large heat fluxes from the high-temperature combustion zone interact with the nozzle and the front device in which it is installed, which leads to overheating of the front device and the melting of the mixing sleeves.
Указанные выше недостатки можно интерпретировать следующим образом:The above disadvantages can be interpreted as follows:
- не обеспечивает возможность повышения полноты сгорания топлива, -не обеспечивается качество смешения топлива с воздухом,- does not provide the possibility of increasing the completeness of combustion of fuel, - the quality of mixing fuel with air is not ensured,
- не исключают высокую неравномерность температуры на выходе из форсунки,- do not exclude high temperature non-uniformity at the outlet of the nozzle,
- не обеспечивают снижение выбросов вредных загрязняющих веществ, таких как оксиды азота,- do not provide a reduction in emissions of harmful pollutants, such as nitrogen oxides,
- не обеспечивают высокой надежности работы форсунки.- do not provide high reliability of the nozzle.
Технической задачей заявленного изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков прототипа.The technical task of the claimed invention is to eliminate the above disadvantages of the prototype.
Технический результат заявленного изобретения заключается в том, что бы повысить полноту сгорания топлива, обеспечить высокое качество смешения топлива с воздухом, обеспечить минимальную неравномерность температуры на выходе из форсунки, снизить выбросы вредных загрязняющих веществ, обеспечить высокую надежность работы форсунки.The technical result of the claimed invention is to increase the completeness of fuel combustion, to ensure high quality mixing of fuel with air, to ensure minimal temperature unevenness at the outlet of the nozzle, to reduce emissions of harmful pollutants, to ensure high reliability of the nozzle.
Технический результат достигается тем, что смесительная втулка имеет удлиненную коническую форму с переходом на цилиндр с отверстиями на конусе и фаской в выходном сечении цилиндра, во внутренний канал корпуса форсунки установлен распылитель, содержащий перфорированные трубки, расположенные на выходе из завихрителя, оси отверстий перфорированных трубок выполнены и расположены перпендикулярно поверхностям (осям) лопаток завихрителя.The technical result is achieved by the fact that the mixing sleeve has an elongated conical shape with a transition to a cylinder with holes on the cone and a chamfer in the exit section of the cylinder, an atomizer is installed in the inner channel of the nozzle body containing perforated tubes located at the outlet of the swirl, the axis of the holes of the perforated tubes are made and are perpendicular to the surfaces (axes) of the swirl blades.
Суть устройство поясняется чертежом:The essence of the device is illustrated in the drawing:
Чертеж - общий вид форсунки, продольный разрез.Drawing - a general view of the nozzle, a longitudinal section.
Газовоздушная форсунка (Чертеж), содержит корпус завихрителя 1, включающий лопаточный завихритель 3, смесительную втулку 4, корпус форсунки 2 содержащий внутренний канал с установленным шнеком и дроссельной шайбой 5, уплотнительные кольца 7, корончатую гайку 8, распылитель 10 и перфорированные трубки 11.The gas-air nozzle (Drawing), contains a swirl case 1, including a
Принцип работы устройства заключается в следующем. Поток воздуха (Чертеж) движется через лопатки завихрителя 3. Топливный газ поступает в отверстия корпуса форсунки 2 и через дроссельную шайбу 5 попадает в канал распылителя 10, затем выходит через отверстия в перфорированных трубках 11. Топливо, прошедшее через отверстия в перфорированных трубках 11, смешивается с воздухом, подаваемый через лопатки завихрителя 3, и поступает во внутреннюю полость смесительной втулки 4, где происходит перемешивание топлива с воздухом. Затем, часть топливовоздушной смеси выходит из отверстий на конусе 6, а другая часть движется через выходное сечении цилиндрической части смесителя 4, пройдя через фаску 9 расширяется, и выходит в зону горения.The principle of operation of the device is as follows. The air flow (Drawing) moves through the blades of the
Заявленная газовоздушная форсунка характеризуется наличием существенных конструктивных особенностей и изменений по сравнению с известными аналогами, в частности прототипа, обеспечивающие возможность реализовать поставленные цели. Смесительная втулка (4) удлиненная конической формы с переходом на цилиндр с отверстиями (6) на конусе и фаской (9) в выходном сечении цилиндра, во внутренний канал корпуса форсунки установлен распылитель (10) содержащий перфорированные трубки (11) расположенные на выходе из завихрителя (3). Ось отверстий перфорированных трубок выполнены и расположены перпендикулярно поверхностям лопаток завихрителя.The claimed gas-air nozzle is characterized by the presence of significant design features and changes compared to well-known analogues, in particular the prototype, providing the opportunity to realize the goals. The mixing sleeve (4) is elongated in a conical shape with a transition to a cylinder with holes (6) on the cone and a chamfer (9) in the exit section of the cylinder; a spray gun (10) containing perforated tubes (11) located at the outlet of the swirl is installed in the inner channel of the nozzle body (3). The axis of the holes of the perforated tubes is made and arranged perpendicular to the surfaces of the blades of the swirler.
Способ достижения технического результата в следующем:The way to achieve a technical result is as follows:
- для повышения полноты сгорания за завихрителем установлен распылитель содержащий перфорированные трубки, расположенные на выходе из завихрителя, что позволяет организовать равномерную струйную подачу топлива по высоте завихрителя, вследствие чего обеспечивается полнота сгорания топлива;- to increase the completeness of combustion behind the swirler, a sprayer is installed containing perforated tubes located at the outlet of the swirl, which makes it possible to organize uniform jet fuel supply along the height of the swirl, which ensures the completeness of fuel combustion;
- обеспечение высокого качества смешения топлива с воздухом достигается за счет формы смесительной втулки: удлиненная конусная часть с переходом в цилиндрическую форму с фаской на конце, а так же установкой перфорированных трубок на выходе из завихрителя;- ensuring high quality mixing of fuel with air is achieved due to the shape of the mixing sleeve: an elongated conical part with a transition to a cylindrical shape with a chamfer at the end, as well as the installation of perforated tubes at the outlet of the swirl;
- форма втулки и поперечно подаваемые струи газа позволяют обеспечить на выходе из форсунки хорошо подготовленную газовоздушную смесь;- the shape of the sleeve and the transversely supplied gas jets make it possible to provide a well-prepared gas-air mixture at the outlet of the nozzle;
- обеспечение минимальной неравномерности температуры на выходе из форсунки, достигается за счет обеспечения соотношения воздуха и топлива формируемого «бедной» топливовоздушной смесью с коэффициентом избытка воздуха в диапазоне α=(1.3…2), что обеспечивается исключением дроссельной шайбы из конструкции форсунки;- ensuring the minimum temperature unevenness at the outlet of the nozzle is achieved by ensuring the ratio of air and fuel generated by the "poor" air-fuel mixture with an excess air coefficient in the range α = (1.3 ... 2), which is ensured by the exclusion of the throttle washer from the nozzle design;
- снижение выбросов вредных загрязняющих веществ (оксидов азота) осуществляется за счет совокупности технических решений по установке распылителя с перфорированными трубками, в результате чего снижается температура в зоне горения, снижается время пребывания газов в зоне горения и уменьшается концентрация оксидов азота;- emissions of harmful pollutants (nitrogen oxides) are reduced due to a combination of technical solutions for installing a spray gun with perforated tubes, as a result of which the temperature in the combustion zone decreases, the residence time of gases in the combustion zone decreases, and the concentration of nitrogen oxides decreases;
- обеспечение высокой надежности работы форсунки осуществляется конструкцией смесительной трубки, ее удлиненной конической формы с переходом на цилиндр с отверстиями на конусе и фаской в выходном сечении цилиндра, что позволяет отодвинуть фронт пламени от места установки форсунки в фронтовом устройстве, а также от выходной части смесительной втулки за счет имеющихся на ней отверстий и избежать перегрева фронтового устройства и перегрева смесительной втулки.- ensuring the high reliability of the nozzle is carried out by the design of the mixing tube, its elongated conical shape with the transition to the cylinder with holes on the cone and a chamfer in the output section of the cylinder, which allows you to move the flame front from the place of installation of the nozzle in the front device, as well as from the output part of the mixing sleeve due to the openings on it and to avoid overheating of the front device and overheating of the mixing sleeve.
Преимущества заявляемого устройства следующие:The advantages of the claimed device are as follows:
- повышена полнота сгорания топлива,- increased completeness of fuel combustion,
- обеспечена высокое качество смешения топлива с воздухом, -обеспечена минимальная допустимая неравномерность температуры на выходе из форсунки,- high quality of fuel and air mixing is ensured, -the minimum permissible temperature unevenness at the nozzle exit is ensured,
- снижены выбросы вредных загрязняющих веществ,- reduced emissions of harmful pollutants,
- увеличена надежность работы форсунки.- increased reliability of the nozzle.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости на стандартном оборудовании в КНИТУ им. А.Н. Туполева-КАИ с применением современных материалов и технологий.The claimed technical solution meets the requirement of industrial applicability on standard equipment in KNITU them. A.N. Tupolev-KAI using modern materials and technologies.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из исследованного заявителем уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности «новизны» и «изобретательский уровень».An analysis of the known technical solutions, carried out according to scientific, technical and patent documentation, showed that the set of essential features of the claimed technical solution is not known from the prior art investigated by the applicant, therefore, it meets the patentability conditions of “novelty” and “inventive step”.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141448A RU2707018C1 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Gas-air nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141448A RU2707018C1 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Gas-air nozzle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2707018C1 true RU2707018C1 (en) | 2019-11-21 |
Family
ID=68652922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141448A RU2707018C1 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Gas-air nozzle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2707018C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767678C1 (en) * | 2021-01-21 | 2022-03-18 | Акционерное общество "Казанское моторостроительное производственное объединение" | Fuel-air injector |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2013693C1 (en) * | 1991-05-06 | 1994-05-30 | Владимир Витальевич Кисляков | Burner |
RU2289068C2 (en) * | 2004-11-30 | 2006-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Силовые Машины - Зтл, Лмз, Электросила, Энергомашэкспорт" (Оао "Силовые Машины") | Device for supplying fuel |
RU94665U1 (en) * | 2009-12-28 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество "Мотор Сич" | TWO-CIRCUIT NOZZLE FOR GAS-TURBINE ENGINES |
-
2018
- 2018-11-26 RU RU2018141448A patent/RU2707018C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2013693C1 (en) * | 1991-05-06 | 1994-05-30 | Владимир Витальевич Кисляков | Burner |
RU2289068C2 (en) * | 2004-11-30 | 2006-12-10 | Открытое Акционерное Общество "Силовые Машины - Зтл, Лмз, Электросила, Энергомашэкспорт" (Оао "Силовые Машины") | Device for supplying fuel |
RU94665U1 (en) * | 2009-12-28 | 2010-05-27 | Открытое акционерное общество "Мотор Сич" | TWO-CIRCUIT NOZZLE FOR GAS-TURBINE ENGINES |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767678C1 (en) * | 2021-01-21 | 2022-03-18 | Акционерное общество "Казанское моторостроительное производственное объединение" | Fuel-air injector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5613363A (en) | Air fuel mixer for gas turbine combustor | |
RU2707018C1 (en) | Gas-air nozzle | |
RU158820U1 (en) | Gas oil burner | |
RU2692443C1 (en) | Fuel-air atomizer | |
CN104266189A (en) | Low-calorific-value gas radiating tube burner and control method thereof | |
RU2698621C1 (en) | Fuel-air burner and nozzle module of fuel-air burner | |
US5569029A (en) | Burner | |
RU2456510C1 (en) | Continuous-action combustion chamber | |
CN104421939A (en) | Zigzag gas burner | |
RU170359U1 (en) | Injector module of a low-emission combustion chamber of a gas turbine engine | |
RU131455U1 (en) | BURNER | |
RU118029U1 (en) | HEAT PIPE OF A SMALL EMISSION COMBUSTION CHAMBER WITH DIRECTED DIRECTION OF AIR | |
RU2749434C1 (en) | Air-fuel burner and frontal device of combustion chamber | |
RU2301376C1 (en) | Method of burning liquid or gas fuel and combustion chamber of heat generator | |
RU2767678C1 (en) | Fuel-air injector | |
RU2396488C1 (en) | Burner for gas burning | |
RU2350844C1 (en) | Combustion chamber of heat generator for firing liquid fuel | |
RU2301942C2 (en) | Method of the fluid fuel combustion and the device for the fluid fuel combustion | |
RU2454605C1 (en) | Technological vortex ejection gas burner | |
RU173171U1 (en) | Modular Vortex Burner | |
RU178084U1 (en) | Burner device | |
RU2812558C1 (en) | Low-emission dual-circuit burner | |
RU2750402C1 (en) | Dual-fuel nozzle | |
RU2395039C1 (en) | Front device of annular combustion chamber of gas-turbine engine | |
RU2231715C2 (en) | Two-component injector |