喷嘴以及用于这种喷嘴的运行的方法技术

本发明专利技术涉及喷嘴以及用于这种喷嘴的运行的方法，具体而言，涉及一种尤其地用于将液体燃料(优选为原油)喷射到燃气涡轮的燃烧室中的喷嘴(10)，其包括沿着喷嘴轴线(19)延伸的内室(16)，该内室朝向同心的喷嘴开口(17)锥形地渐缩，并且通过多个布置成围绕喷嘴轴线(19)分布的进口孔(18)从外部将待喷射的介质供应给内室，其中，进口孔(18)垂直于喷嘴轴线(19)定向，并且分别切向地通入到内室(16)中。在这种喷嘴中，通过以下方式实现改进的喷雾锥体，即，在内室(16)中以同心切且不可运动的方式布置有在轴向方向上延伸的销(14)，其穿过进口孔(18)的通入部的区域，并且延伸直到喷嘴开口(17)中。

Nozzle and method for operation of such a nozzle

The present invention relates to a nozzle and method for the operation of the nozzle, in particular, relates to a particularly for liquid fuel (preferably oil) injected into the combustion chamber nozzle in a gas turbine (10), including (19) extending along the axis of the nozzle chamber (16), the chamber toward the concentric the nozzle opening (17) conical tapered, and through a plurality of arranged around the nozzle axis (19) inlet hole distribution (18) to be ejected from the external medium supplied to the chamber, the inlet hole (18) perpendicular to the axis of the nozzle (19) to, and were cut to pass into the (16) in the inner room. In the realization of spray nozzle, cone, improved by the following way: in the inner chamber (16) arranged in concentric cutting and not moving way of extending in the axial direction of the pin (14), through the inlet hole (18) through the area, and extends until the nozzle opening (17).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及尤其地与燃气涡轮相关的燃烧技术的领域。本专利技术涉及一种根据权利 要求1的前序部分的喷嘴以及一种用于这种喷嘴的运行的方法。
技术介绍
为了将液体的(flssiiig)燃料雾化地<zerstaubend)喷射到燃气涡轮的燃烧室 中，从现有技术中已知多种不同的喷嘴，这些喷嘴在其内部的构造和所产生的喷雾锥体 (Spruhkegel)的类型方面不同。例如从文件WO 2009/095100中已知一种带有涡流通道(Drallkanal)的燃料 喷嘴，其包含套管(HUlse)和销。该销如此地布置在套管中，即，使得套管的内表面与销 的外周缘表面(Manteloberflache)以配合的方式(schlussig)相连接。涡流通道以凹 槽(Vertiefimg)的形式沿着销的外周缘表面伸延，该涡流通道在外周缘表面上螺旋形 地绕着销的中心轴线缠绕。由于销布置在套管中，涡流通道径向上基于销的中心轴线通 过套管的内表面来覆盖或限制。套管在离开燃料喷嘴的燃料的流动方向上具有出口开 口。销如此地布置在套管中，即，使得销的盖面(Deckflache>朝着套管的出口开口回缩 (zuruckversetzen) 0由此构造了涡流室。在涡流室中发生燃料(在目前实施例中为油) 与空气的混合。另外，通过回缩使薄膜喷雾代替射流喷雾成为可能。同样可能的是，盖面与 出口开口对准(fluchten)。在涡流室的情况中，只可困难地调整喷雾锥体。如果盖面与出 口开口对准，则燃料仅在涡流通道的端部处流出，即燃料强烈地局部化。此外，涡流通道的 制造是相对昂贵的。文件DE 2654587A1公开了一种用于液体的带有涡流室的压力雾化喷嘴，其包括 带有切向通入的涡流通道的圆柱形的区段和锥形的区段(其通向喷嘴孔)，并且其由在圆柱形的区段中引导的且由液体克服弹簧的 压力被施加作用(beaufschlagen)的控制活塞(Steuerkolben)来限制，通过该控制活塞的 纵向移位使涡流室的容积和涡流通道的入口截面依赖于液体压力自动地变化，其中，在控 制活塞的端侧处布置有喷嘴针阀(DUsermadel)，该喷嘴针阀伸出到喷嘴孔中，并且与该喷 嘴孔形成环状间隙(Ringspalt)，该环状间隙随着涡流通道的入口截面来增大或减小。因 此，此处描述了一种控制和调节机构，其借助于控制活塞和可运动的喷嘴针阀以或多或少 的程度减小出口截面，并且以或多或少的程度覆盖侧向上进入的涡流通道。从文件EP 1793165中已知一种用于燃气涡轮燃烧室的用于与主燃料33和引燃燃 料32(Pil0tbrennst0ff) —起运行的液体燃料喷嘴(该文件的图1)，该液体燃料喷嘴包含 喷嘴盖100 (Dusenkappe)，喷嘴嵌件101，引燃嵌件102及喷嘴体103。引燃嵌件102布置在 喷嘴嵌件101之内。喷嘴嵌件101本身布置在喷嘴盖100之内。喷嘴具有引燃通道105， 其向引燃嵌件102供应燃料32。引燃嵌件102具有涡流室110，引燃涡流孔107切向地通 入到该涡流室110中。引燃燃料32通过引燃通道105从引燃嵌件102的周围流动通过引 燃涡流孔107，并且在该处获得涡流，利用该涡流引燃燃料在涡流室110中运动。引燃燃料32在涡流室110的内壁处形成了薄膜，并且以细小的微滴从引引燃喷射孔108中射出。因 此，在该处布置有中心管，引燃燃料32通过该中心管流出。在喷嘴中实现了主燃料33和引 燃燃料32的组合的同心的喷射，其中，两个喷雾锥体自然地(naturgemass)相互影响。文件EP 1793165的引燃布置的结构和功能与单一涡流喷雾器相当，单一涡流喷 雾器在D.B Kulshreshtha等人的《为微型燃气涡轮发动机而设计的压力涡流喷雾器的 喷射锥角和穿透长度的变型》，国际流体动力学学报，第5卷，第2篇，165-172页Q009) (Variations of SprayCone Angle and Penetration Length of Pressure Swirl Atomizer Designedfor Micro Gas Turbine Engine,Int.J. Dynamics of Fluids, Vol. 5, Number2, pp. 165-172 (2009))的文章中说明。在两种情况中，处于压力下且设有涡流的燃 料从圆形的孔洞中流出。涡流室(燃料切向地并垂直于喷嘴轴线流入到该涡流室中)构造 成不带有促进涡流的装置的简单的腔室。两者导致了喷雾锥体的非最优的构造，此外，该喷 雾锥体具有受限制的锥角。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的为，创造一种用于液体的燃料(尤其以原油的形式)的喷嘴， 以及公开一种用于该喷嘴的运行的方法。该目的通过权利要求1和14的特征的总和来实现。对于本专利技术重要的是，在喷嘴 的内室中以同心且不可运动的方式布置有在轴向方向上延伸的销，该销穿过进口孔的通入 部(Einmtodimg)的区域，并且延伸直到喷嘴开口中。在内室的中心的销促进了通过进口孔 切向地引入的燃料的涡流。同时，销将喷嘴开口变窄成环状间隙，通过该环状间隙有力地改 进了喷雾锥体的形成。喷嘴具有静态的特征，并且设置成用于与主燃料(即在无额外的引 燃燃料的情况下)一起运行。本专利技术的一种设计方案的特征在于，喷嘴开口构造成圆形，并且销在喷嘴开口的 区域中如此地具有圆形的横截面，即，在销和喷嘴开口的边缘之间形成圆环形状的间隙。该 间隙在喷嘴的运行期间为恒定的。尤其地，销可以连续圆柱形的方式构造成带有恒定的外径。但是，同样可设想，销以圆柱形的方式构造成带有恒定的外径，并且在喷嘴开口的 区域中具有偏离于圆柱形的形状，尤其地构造成以锥形的方式渐缩。本专利技术的另一种设计方案的特征在于，内室在与喷嘴开口相对的侧边上通过垂直 于喷嘴轴线来定向的壁而封闭，并且销伸展直到壁，并固定在壁处。尤其地，销可与壁一起 构造成单件。本专利技术的另一种设计方案的特征在于，内室具有圆柱形的区段和在轴向方向上联 接到圆柱形的区段处的锥形地渐缩且通入到喷嘴开口中的区段，并且进口孔通入到内室的 圆柱形的区段中。本专利技术的另一种设计方案的特征在于，内室由外室同心地来围绕，并且外室通过 进口孔与内室相连接。优选地，在此外室由管状的壳体包围，该壳体在一端部处是敞开的，并在另一端部 处通过喷嘴板来闭合，并且内室布置在喷嘴板中。尤其地，该壳体包括圆柱区段和锥形区段，并且带有内室的喷嘴板布置在壳体的圆柱形的区段中。本专利技术的另一种设计方案的特征在于，至少三个进口孔以围绕喷嘴轴线在一个平 面中均勻分布的方式布置。当喷嘴开口具有3mm的内径且销具有2mm的外径时，并且三个进口孔设置成分别 带有Imm的内径时，达到好的结果。当喷嘴开口具有2. 5mm的内径且销具有2mm的外径时，并且三个进口孔设置成分 别带有Imm的内径时，同样达到好的结果。同样适用的是，喷嘴开口具有2. 5mm的内径且销具有1. 8mm的外径，并且三个进口 孔设置成分别带有Imm的内径。在根据本专利技术的方法中，喷嘴加载有在1和^ar之间的范围中的喷射压力，或以 在40和120kg/h之间的质量流量率来运行。附图说明下面借助于实施例结合图纸来详细地阐述本专利技术。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种喷嘴（１０），尤其地用于将液体燃料、优选为原油喷射到燃气涡轮的燃烧室中，所述喷嘴（１０）包括沿着喷嘴轴线（１９）延伸的内室（１６），所述内室（１６）朝向同心的喷嘴开口（１７）锥形地渐缩，并且通过多个布置成围绕所述喷嘴轴线（１９）分布的进口孔（１８）从外部给所述内室（１６）供应待喷射的介质，其中，所述进口孔（１８）垂直于所述喷嘴轴线（１９）定向，并且分别切向地通入到所述内室（１６）中，其特征在于，在所述内室（１６）中以同心且不可运动的方式布置有在轴向方向上延伸的销（１４），所述销（１４）穿过所述进口孔（１８）的通入部的区域，并且延伸直到所述喷嘴开口（１７）中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F·马格尼，D·诺瓦克，T·多布斯基，R·斯莱法斯基，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CH