ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK GENERAL PRIOR ART
Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft die Luftkonditionierung auf Rohrniveau für Turbinensysteme. The subject matter disclosed herein relates to pipe level air conditioning for turbine systems.
Gasturbinensysteme beinhalten allgemein eine oder mehrere Brennkammern, die ein Gemisch aus verdichteter Luft und Brennstoff verbrennen, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen. Leider können vorhandene Brennkammern Brennstoff und Luft mit Drücken und/oder Volumenströmen erhalten, die aufgrund verschiedener Einschränkungen der Brennkammern, Brennstoffdüsen und zugehöriger Ausrüstung schwanken. Diese Luft- und Brennstoffschwankungen können im Verhältnis von Brennstoff zu Luft Schwankungen fördern oder verursachen, wodurch die Möglichkeit von Flammenhalten, Flammenrückschlag und/oder erhöhten Emissionen (z.B. Stickoxiden) erhöht wird. Konventionelle Systeme können auch beim Erreichen der Vermischung langsamer sein, wodurch die Effizienz des Systems insgesamt verringert wird. Es besteht daher ein Bedarf an einem System, das eine schnellere und gleichmäßigere Brennstoff-Luft-Vermischung erreichen kann, während es gleichzeitig auch dauerhaft und leicht zu warten ist. Gas turbine systems generally include one or more combustors that burn a mixture of compressed air and fuel to produce hot combustion gases. Unfortunately, existing combustors may receive fuel and air at pressures and / or volumetric flows that vary due to various limitations of the combustors, fuel nozzles, and associated equipment. These variations in air and fuel can promote or cause fluctuations in the ratio of fuel to air, thereby increasing the chances of flame arrest, flashback, and / or increased emissions (e.g., oxides of nitrogen). Conventional systems may also be slower to achieve mixing, thereby reducing overall system efficiency. There is therefore a need for a system that can achieve faster and more uniform fuel-air mixing while at the same time being durable and easy to maintain.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Nachstehend werden gewisse Ausführungsformen zusammengefasst, deren Umfang dem der ursprünglich beanspruchten Erfindung entspricht. Es ist nicht vorgesehen, dass diese Ausführungsformen den Umfang der beanspruchten Erfindung beschränken, vielmehr sollen diese Ausführungsformen nur eine Kurzdarstellung möglicher Formen der Erfindung bereitstellen. Tatsächlich kann die Erfindung mehrere verschiedene Formen umfassen, die den unten dargelegten Ausführungsformen ähnlich sein können oder sich von ihnen unterscheiden können. Hereinafter, certain embodiments are summarized, the scope of which corresponds to the originally claimed invention. It is not intended that these embodiments limit the scope of the claimed invention, but rather these embodiments are intended to provide only a brief summary of possible forms of the invention. Indeed, the invention may encompass several different forms, which may be similar or different from the embodiments set forth below.
Gemäß einer ersten Ausführungsform beinhaltet ein System eine Mehrrohrbrennstoffdüse. Die Mehrrohrbrennstoffdüse beinhaltet mehrere Rohre. Jedes Rohr hat ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine um einen zentralen Durchgang angeordnete ringförmige Wand. Das erste Ende ist zur Anordnung um einen Brennstoffinjektor konfiguriert. Jedes Rohr beinhaltet auch eine Luftkonditioniereinrichtung mit mehreren Luftdurchlassöffnungen, die benachbart zu dem ersten Ende angeordnet sind. Die mehreren Luftdurchlassöffnungen verlaufen durch die Wand hindurch in den zentralen Durchgang hinein. According to a first embodiment, a system includes a multi-tube fuel nozzle. The multi-tube fuel nozzle includes several tubes. Each tube has a first end, a second end, and an annular wall disposed about a central passage. The first end is configured to be arranged around a fuel injector. Each tube also includes an air conditioning device having a plurality of air passage openings disposed adjacent to the first end. The plurality of air passage openings extend through the wall into the central passage.
Die mehreren Luftdurchlassöffnungen des Systems können in Umfangsrichtung um die ringförmige Wand angeordnet sein. The plurality of air passage openings of the system may be circumferentially arranged around the annular wall.
Die mehreren Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems können einen ersten Satz Luftdurchlassöffnungen und einen zweiten Satz Luftdurchlassöffnungen umfassen, wobei der zweite Satz Luftdurchlassöffnungen sich relativ zu dem ersten Ende stromabwärts des ersten Satzes Luftdurchlassöffnungen befindet. The plurality of air passage openings of any of the aforementioned systems may include a first set of air passage openings and a second set of air passage openings, the second set of air passage openings being located downstream of the first set of air passage openings relative to the first end.
Ein erster Gesamtquerschnitt jeder Luftdurchlassöffnung des ersten Satzes Luftdurchlassöffnungen eines oben erwähnten Systems kann größer als ein zweiter Gesamtquerschnitt jeder Luftdurchlassöffnung des zweiten Satzes Luftdurchlassöffnungen sein. A first overall cross section of each air passage opening of the first set of air passage openings of a system mentioned above may be larger than a second total cross section of each air passage opening of the second set of air passage openings.
Der erste Satz Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems kann eine erste Reihe und eine zweite Reihe von Luftdurchlassöffnungen umfassen, die in Umfangsrichtung um die ringförmige Wand angeordnet sind, und die erste Reihe von Luftdurchlassöffnungen ist in einer Umfangsrichtung zu der zweiten Reihe von Luftdurchlassöffnungen versetzt. The first set of air passage openings of any of the aforementioned systems may include a first row and a second row of air passage openings circumferentially disposed around the annular wall, and the first row of air passage openings offset in a circumferential direction from the second row of air passage openings.
Der zweite Satz Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems kann eine dritte Reihe und eine vierte Reihe von Luftdurchlassöffnungen umfassen, die in Umfangsrichtung um die ringförmige Wand angeordnet sind, und die dritte Reihe von Luftdurchlassöffnungen ist in der Umfangsrichtung zu der vierten Reihe von Luftdurchlassöffnungen versetzt. The second set of air passage openings of any of the aforementioned systems may include a third row and a fourth row of air passage openings arranged circumferentially around the annular wall, and the third row of air passage openings is offset in the circumferential direction from the fourth row of air passage openings.
Der erste Satz Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems kann zum Führen des Luftstroms in einer radialen Richtung in den zentralen Durchgang konfiguriert sein. The first set of air passages of any of the aforementioned systems may be configured to direct the airflow in a radial direction into the central passageway.
Der zweite Satz Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems kann konfiguriert sein, um die Luft mit einer Drallbewegung um eine zentrale Achse des zentralen Durchgangs zu führen. The second set of air passages of any of the aforementioned systems may be configured to guide the air with a swirling motion about a central axis of the central passage.
Die mehreren Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems können mehrere Größen, Formen, Winkel, Abstände oder eine beliebige Kombination davon aufweisen. The plurality of air vents of any of the aforementioned systems may have multiple sizes, shapes, angles, spacings, or any combination thereof.
Jedes Rohr der mehreren Rohre eines beliebigen oben erwähnten Systems kann konfiguriert sein, um eine gleiche Verteilung des Luftstroms über der Luftkonditioniereinrichtung zu erhalten. Each tube of the plurality of tubes of any of the aforementioned systems may be configured to obtain an equal distribution of air flow over the air conditioning device.
Das System eines beliebigen oben erwähnten Typs kann eine Gasturbine oder eine Brennkammer mit der Mehrrohrbrennstoffdüse aufweisen. The system of any type mentioned above may include a gas turbine or combustor with the multi-tube fuel nozzle.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform beinhaltet ein System eine Brennkammerendabdeckungsbaugruppe und eine mit der Endabdeckungsbaugruppe der Brennkammer gekoppelte Mehrrohrbrennstoffdüse. Die Mehrrohrbrennstoffdüse beinhaltet eine Halteplatte und mehrere Rohre, die zwischen der Endabdeckungsbaugruppe und der Halteplatte angeordnet sind. Jedes Rohr enthält ein erstes Ende benachbart zu der Endabdeckungsbaugruppe, ein zweites Ende benachbart zu der Halteplatte und eine um einen zentralen Durchgang angeordnete ringförmige Wand. Das erste Ende ist zur Anordnung um einen Brennstoffinjektor konfiguriert. Jedes Rohr beinhaltet auch eine Luftkonditioniereinrichtung mit mehreren Luftdurchlassöffnungen, die benachbart zu dem ersten Ende angeordnet sind. Die mehreren Luftdurchlassöffnungen verlaufen durch die Wand hindurch in den zentralen Durchgang hinein. According to a second embodiment, a system includes a Combustor end cover assembly and a multi-tube fuel nozzle coupled to the combustion chamber end cover assembly. The multi-tube fuel nozzle includes a retainer plate and a plurality of tubes disposed between the end cover assembly and the retainer plate. Each tube includes a first end adjacent the end cover assembly, a second end adjacent to the support plate, and an annular wall disposed about a central passage. The first end is configured to be arranged around a fuel injector. Each tube also includes an air conditioning device having a plurality of air passage openings disposed adjacent to the first end. The plurality of air passage openings extend through the wall into the central passage.
Jedes Rohr der mehreren Rohre eines beliebigen oben erwähnten Systems kann so konfiguriert sein, dass es einzeln von der Endabdeckungsbaugruppe und der Halteplatte entfernt oder dazwischen eingebaut werden kann. Each tube of the plurality of tubes of any of the aforementioned systems may be configured to be individually removed from or interposed between the end cover assembly and the retainer plate.
Die Halteplatte eines beliebigen oben erwähnten Systems kann so konfiguriert sein, dass sie nach Entfernen der Endabdeckungsbaugruppe von der Mehrrohrbrennstoffdüse entfernt werden kann, indem die Halteplatte an den mehreren Rohren entlang von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende jedes Rohrs verschoben wird. The retainer plate of any of the aforementioned systems may be configured to be removable from the multi-tube fuel nozzle after removal of the end cover assembly by sliding the retainer plate on the plurality of tubes from the first end to the second end of each tube.
Die mehreren Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems können in Umfangsrichtung um die ringförmige Wand angeordnet sein. The plurality of air passage openings of any of the above-mentioned systems may be circumferentially arranged around the annular wall.
Die mehreren Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems können einen ersten Satz Luftdurchlassöffnungen und einen zweiten Satz Luftdurchlassöffnungen aufweisen, wobei der zweite Satz Luftdurchlassöffnungen sich stromabwärts des ersten Satzes Luftdurchlassöffnungen relativ zu dem ersten Ende befindet. The plurality of air passage openings of any of the aforementioned systems may include a first set of air passage openings and a second set of air passage openings, the second set of air passage openings being downstream of the first set of air passage openings relative to the first end.
Ein erster Gesamtquerschnitt jeder Luftdurchlassöffnung des ersten Satzes Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems kann größer als ein zweiter Gesamtquerschnitt jeder Luftdurchlassöffnung des zweiten Satzes Luftdurchlassöffnungen sein. A first overall cross section of each air passage opening of the first set of air passage openings of any of the above-mentioned systems may be larger than a second total cross section of each air passage opening of the second set of air passage openings.
Der erste Satz Luftdurchlassöffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems kann zum Führen des Luftstroms in einer radialen Richtung in den zentralen Durchgang konfiguriert sein. The first set of air passages of any of the aforementioned systems may be configured to direct the airflow in a radial direction into the central passageway.
Der zweite Satz Öffnungen eines beliebigen oben erwähnten Systems kann konfiguriert sein, um die Luft mit einer Drallbewegung um eine zentrale Achse des zentralen Durchgangs zu lenken. The second set of orifices of any of the aforementioned systems may be configured to direct the air with a swirling motion about a central axis of the central passage.
Gemäß einer dritten Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Entfernen von Rohren aus einer Mehrrohrbrennstoffdüse ein Entfernen der Mehrrohrbrennstoffdüse, die mehrere Rohre aufweist, die zwischen einer Halteplatte und einer Endabdeckung angeordnet sind, von einer Gasturbine. Jedes Rohr enthält ein benachbart zu der Endabdeckung und um einen Brennstoffinjektor angeordnetes erstes Ende, ein benachbart zu der Halteplatte angeordnetes zweites Ende und eine um einen zentralen Durchgang angeordnete ringförmige Wand. Das Verfahren beinhaltet auch ein Entfernen der Endabdeckung von der Mehrrohrbrennstoffdüse, Entfernen der Halteplatte von der Mehrrohrbrennstoffdüse, indem die Halteplatte an den mehreren Rohren entlang vom zweiten Ende zum ersten Ende jedes Rohrs verschoben wird, und Entfernen von wenigstens einem Rohr aus der Mehrrohrbrennstoffdüse. According to a third embodiment, a method of removing pipes from a multi-tube fuel nozzle includes removing the multi-tube fuel nozzle having a plurality of tubes disposed between a retainer plate and an end cover from a gas turbine. Each tube includes a first end disposed adjacent to the end cap and about a fuel injector, a second end disposed adjacent the plate, and an annular wall disposed about a central passage. The method also includes removing the end cap from the multi-tube fuel nozzle, removing the retainer plate from the multi-tube fuel nozzle by sliding the retainer plate along the plurality of tubes from the second end to the first end of each tube, and removing at least one tube from the multi-tube fuel nozzle.
Dementsprechend kann das System umfassen: eine Endabdeckungsbaugruppe einer Brennkammer, eine mit der Endabdeckungsbaugruppe der Brennkammer gekoppelte Mehrrohrbrennstoffdüse, umfassend: eine Halteplatte und ein Rohr, das zwischen der Endabdeckungsbaugruppe und der Halteplatte angeordnet sind, wobei das Rohr aufweist: ein erstes Ende benachbart zu der Endabdeckungsbaugruppe, ein zweites Ende benachbart zu der Halteplatte, eine um einen zentralen Durchgang angeordnete ringförmige Wand, wobei das erste Ende zur Anordnung um einen Brennstoffinjektor konfiguriert ist, und eine Luftkonditioniereinrichtung mit mehreren Luftdurchlassöffnungen, die benachbart zu dem ersten Ende angeordnet sind, wobei die mehreren Luftdurchlassöffnungen durch die Wand hindurch in den zentralen Durchgang hinein verlaufen. Accordingly, the system may include: a combustion chamber end cap assembly, a multi-tube fuel nozzle coupled to the combustor end cap assembly, comprising: a retainer plate and a tube disposed between the end cap assembly and the retainer plate, the tube having a first end adjacent the end cap assembly a second end adjacent the support plate, an annular wall disposed about a central passage, the first end configured to be disposed about a fuel injector, and an air conditioning device having a plurality of air passage openings disposed adjacent to the first end, the plurality of air passage openings through the wall into the central passage.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die Begleitzeichnungen besser verständlich, wobei in den Zeichnungen durchgehend gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen. Es zeigt: These and other features, aspects, and advantages of the present invention will become more apparent upon reading the following detailed description with reference to the accompanying drawings in which like reference characters represent like parts throughout the drawings. It shows:
1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Gasturbinensystems, das eine Mehrrohrbrennstoffdüse innerhalb einer Brennkammer hat, wobei die Rohre zur gleichmäßigen Luftverteilung konfiguriert sind, 1 10 is a block diagram of one embodiment of a gas turbine system having a multi-tube fuel nozzle within a combustor, with the tubes configured for uniform air distribution.
2 eine ausgeschnittene Seitenansicht der Ausführungsform eines Gasturbinensystems von 1, 2 a cutaway side view of the embodiment of a gas turbine system of 1 .
3 eine ausgeschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Brennkammer von 2 innerhalb der Linie 3-3, die eine Mehrrohrbrennstoffdüse veranschaulicht, die mit einer Endabdeckungsbaugruppe der Brennkammer gekoppelt ist, 3 a cut-away side view of an embodiment of the combustion chamber of 2 within the line 3-3, the one Multi-tube fuel nozzle coupled to an end cover assembly of the combustion chamber,
4 eine perspektivische Explosivdarstellung der Mehrrohrbrennstoffdüse und Endabdeckungsbaugruppe nach 3, 4 an exploded perspective view of the multi-tube fuel nozzle and end cover assembly according to 3 .
5 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, der Brennkammer von 3, die mehrere Rohre und Brennstoffinjektoren der Mehrrohrbrennstoffdüse veranschaulicht, 5 a side view, partially in cross section, of the combustion chamber of 3 illustrating multiple tubes and fuel injectors of the multi-tube fuel nozzle,
6 eine seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform des ersten und zweiten Endes eines einzelnen Rohrs und jeweiligen Brennstoffinjektors der Mehrrohrbrennstoffdüse von 5, 6 a side cross-sectional view of an embodiment of the first and second ends of a single tube and respective fuel injector of the multi-tube fuel nozzle of 5 .
7 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines einzelnen Mischrohrs, die eine Luftkonditioniereinrichtung mit Luftdurchlassöffnungen im Mischrohr veranschaulicht, 7 3 is a perspective view of an embodiment of a single mixing tube illustrating an air conditioning device with air passage openings in the mixing tube,
8 eine teilweise perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Mischrohrs von 7 innerhalb Linie 8-8, die Details einer Luftkonditioniereinrichtung mit Luftdurchlassöffnungen an dem ersten Ende des Mischrohrs entlang veranschaulicht, 8th a partial perspective view of an embodiment of the mixing tube of 7 within line 8-8, which illustrates details of an air conditioner having air passage openings at the first end of the mixing tube,
9 eine teilweise Seitenansicht einer Ausführungsform des ersten Endes des Mischrohrs von 7, die eine Luftkonditioniereinrichtung mit Luftdurchlassöffnungen veranschaulicht, 9 a partial side view of an embodiment of the first end of the mixing tube of 7 , which illustrates an air conditioning device with air passage openings,
10 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform des Mischrohrs von 9 entlang Linie 10-10 durch Luftdurchlassöffnungen der Luftkonditioniereinrichtung, 10 a cross-sectional view of an embodiment of the mixing tube of 9 along line 10-10 through air passage openings of the air conditioning device,
11 eine seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform des Mischrohrs von 9 entlang Linie 11-11 durch Luftdurchlassöffnungen der Luftkonditioniereinrichtung, 11 a side cross-sectional view of an embodiment of the mixing tube of 9 along line 11-11 through air passage openings of the air conditioner,
12 eine seitliche Querschnittansicht einer Ausführungsform des Mischrohrs von 9 entlang Linie 12-12 durch Luftdurchlassöffnungen der Luftkonditioniereinrichtung und 12 a side cross-sectional view of an embodiment of the mixing tube of 9 along line 12-12 through air passage openings of the air conditioner and
13–16 eine Reihe von Ansichten einer Ausführungsform einer Mehrrohrbrennstoffdüse und einer Brennkammerendabdeckung, die ein Verfahren zum Entfernen von Rohren der Mehrrohrbrennstoffdüse veranschaulichen. 13 - 16 a series of views of an embodiment of a multi-tube fuel nozzle and a combustion chamber end cover, illustrating a method for removing pipes of the multi-tube fuel nozzle.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Im Folgenden werden eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Bemühen, eine prägnante Beschreibung dieser Ausführungsformen zu geben, werden in der Patentbeschreibung eventuell nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung beschrieben. Es ist zu beachten, dass bei der Entwicklung einer derartigen tatsächlichen Implementierung wie bei jedem Bau- oder Planungsprojekt zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Zielsetzungen der Entwickler zu erzielen, wie z.B. die Einhaltung systembezogener und geschäftsbezogener Beschränkungen, die bei jeder Implementierung verschieden sein können. Es ist daher zu beachten, dass ein derartiges Entwicklungsvorhaben komplex und zeitraubend sein kann, trotzdem aber für den von dieser Offenbarung profitierenden Durchschnittsfachmann bezüglich Entwurf, Fertigung und Herstellung eine Routineangelegenheit wäre. Hereinafter, one or more specific embodiments of the present invention will be described. In an effort to provide a concise description of these embodiments, the specification may not describe all features of an actual implementation. It should be noted that in the development of such an actual implementation, as with any construction or design project, numerous implementation-specific decisions must be made in order to achieve the specific objectives of the designers, e.g. adherence to systemic and business-related constraints, which may vary with each implementation. It should be understood, therefore, that such a developmental project may be complex and time consuming, but would be a matter of routine for the person skilled in the art of this disclosure as to design, manufacture, and manufacture.
Beim Vorstellen von Elementen der diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist beabsichtigt, dass die Artikel „ein“, „eine“, „der/die/das“ und „genannte“ bedeuten, dass es eines oder mehrere der Elemente gibt. Es ist vorgesehen, dass die Begriffe „aufweisen“, „beinhalten“ und “haben” einschließlich sind und bedeuten, dass es außer den angeführten Elementen noch zusätzliche Elemente geben kann. In presenting elements of the various embodiments of the present invention, it is intended that the articles "a," "an," "the" and "the" mean that there are one or more of the elements. It is intended that the terms "comprising", "including" and "having" include, and signify that there may be additional elements besides the elements listed.
Die vorliegende Offenbarung richtet sich auf Systeme zur Luftkonditionierung innerhalb einer Mehrrohrbrennstoffdüse eines Turbinensystems. Das Turbinensystem kann eine oder mehrere Mehrrohrbrennstoffdüsen beinhalten. Jede Mehrrohrbrennstoffdüse beinhaltet mehrere Rohre (z.B. Vormischrohre), wobei jedes Rohr eine Luftkonditioniereinrichtung und einen Brennstoffinjektor hat. In der Mehrrohrbrennstoffdüse kann Druckluft durch eine Luftkonditioniereinrichtung, die mehrere Luftdurchlassöffnungen beinhalten kann, die durch eine ringförmige Wand des Mischrohrs verlaufen, in jedes Mischrohr eintreten. Die ringförmige Wand jedes Rohrs ist um einen zentralen Durchgang angeordnet. Die einzelnen Mischrohre sind jeweils zur Anordnung um einen Brennstoffinjektor konfiguriert, der Brennstoff in den zentralen Durchgang des Mischrohrs zerstreut, so dass das Luft-Brennstoff-Gemisch geschaffen wird. Die Luftdurchlassöffnungen der Luftkonditioniereinrichtungen sind zur Konditionierung der in die Mischrohre eintretenden Luft konfiguriert, um die in die Mischrohre eintretende Luft auf spezifische Druckabfälle abzielend zu konditionieren und Luft und Brennstoff gleichmäßiger zu vermischen, bevor sie anschließend in die Brennregion geleitet werden. Die Luftdurchlassöffnungen jeder Luftkonditioniereinrichtung können mit verschiedenen Merkmalen ausgebildet sein, um luftseitige Systemdruckabfälle zu optimieren und einen gleichmäßigen Luftstrom am besten bereitzustellen. Dementsprechend können die Luftdurchlassöffnungen jeder Luftkonditioniereinrichtung in Umfangsrichtung um die ringförmige Wand angeordnet sein, um ein Luftdruckprofil auszunutzen, das in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßig ist. Die Luftkonditioniereinrichtung an jedem Mischrohr kann einen ersten Satz und einen zweiten Satz Luftdurchlassöffnungen beinhalten, wobei der zweite Satz Luftdurchlassöffnungen stromabwärts des ersten Satzes Luftdurchlassöffnungen liegt. Der zweite Satz Luftdurchlassöffnungen kann einen Gesamtquerschnitt haben, der größer als der Querschnitt des ersten Satzes Luftdurchlassöffnungen ist, um für eine Region mit einem Querschnitt für niedrigeren Luftdruck stromabwärts im Brennstoffdüsenluftraum zu kompensieren. Die Luftdurchlassöffnungssätze jeder Luftkonditioniereinrichtung können mehrere Reihen beinhalten, die in einer Umfangsrichtung voneinander versetzt sind, um bei der Stromabwärtsbewegung der verdichteten Luft den Luftdruck gleichmäßiger zu verteilen. Die Luftdurchlassöffnungen jeder Luftkonditioniereinrichtung können konfiguriert sein, um den Luftstrom in einer im Wesentlichen radialen Richtung in die Mischrohre zu führen, in anderen Ausführungsformen könnten sie aber konfiguriert sein, um den Luftstrom in einer Richtung zu führen, die verschiedene Richtungskomponenten hat (z.B. radial, abgewinkelt axial stromaufwärts, abgewinkelt axial stromabwärts, abgewinkelt in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn, abgewinkelt in Umfangsrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn oder ein beliebige Kombination davon). Diese abgewinkelten Luftdurchlassöffnungen (z.B. in Umfangsrichtung im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn abgewinkelt) können die in den zentralen Durchgang der Mischrohre gerichtete Luft Drall verleihen, was die Gleichmäßigkeit des Brennstoff-Luft-Gemischs erhöhen kann. Die Rohre können jeweils auf Basis ihrer Lage innerhalb der Mehrrohrbrennstoffdüse zur Aufnahme einer im Wesentlichen gleichen Luftstromverteilung konfiguriert sein. The present disclosure is directed to air conditioning systems within a multi-tube fuel nozzle of a turbine system. The turbine system may include one or more multi-tube fuel nozzles. Each multi-tube fuel nozzle includes a plurality of tubes (eg, premix tubes), each tube having an air conditioner and a fuel injector. In the multi-tube fuel nozzle, compressed air may enter each mixing tube through an air conditioning device, which may include a plurality of air passage openings passing through an annular wall of the mixing tube. The annular wall of each tube is arranged around a central passage. The individual mixing tubes are each configured to be arranged around a fuel injector which disperses fuel into the central passage of the mixing tube to provide the air-fuel mixture. The air passages of the air conditioners are configured to condition the air entering the mixing tubes to condition the air entering the mixing tubes for specific pressure drops and to more uniformly mix the air and fuel before passing them into the burning region. The air passage openings of each air conditioning device may be configured with various features to optimize airside system pressure drops and to best provide a uniform airflow. Accordingly, the air passage openings of each air conditioning device can be circumferentially around the annular wall to be used to exploit an air pressure profile, which is substantially uniform in the circumferential direction. The air conditioning device on each mixing tube may include a first set and a second set of air passage openings, the second set of air passage openings being downstream of the first set of air passage openings. The second set of air vents may have an overall cross-section greater than the cross-section of the first set of air vents to compensate for a region having a lower air-pressure cross-section downstream in the fuel nozzle air space. The air passage opening sets of each air conditioning device may include a plurality of rows offset from each other in a circumferential direction to more evenly distribute the air pressure as the compressed air moves downstream. The air passage openings of each air conditioning device may be configured to guide the airflow in a substantially radial direction into the mixing tubes, but in other embodiments, they could be configured to guide the airflow in a direction having different directional components (eg, radial, angled axially upstream, angled axially downstream, angled circumferentially clockwise, angled circumferentially counterclockwise, or any combination thereof). These angled air passages (eg, angled circumferentially clockwise or counterclockwise) can impart swirl to the air directed into the central passage of the mixing tubes, which can increase the uniformity of the fuel-air mixture. The tubes may each be configured based on their location within the multi-tube fuel nozzle to receive a substantially similar airflow distribution.
Jetzt Bezug auf die Zeichnungen nehmend und zunächst in Bezug auf 1 wird ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Gasturbinensystems 10 veranschaulicht. Das Gasturbinensystem 10 beinhaltet eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12 (z.B. Mehrrohrbrennstoffdüsen), eine Brennstoffzufuhr 14 und eine Brennkammer 16. Die Brennstoffdüse 12 erhält an 18 verdichtete Luft von einem Luftverdichter 20 und Brennstoff 22 von einer Brennstoffzufuhr 14. Die vorliegenden Ausführungsformen werden zwar im Zusammenhang von Luft als ein Oxidationsmittel besprochen, die vorliegenden Ausführungsformen können aber auch Sauerstoff, sauerstoffangereicherte Luft, sauerstoffreduzierte Luft, Sauerstoffgemische oder eine beliebige Kombination davon verwenden. Wie unten ausführlicher besprochen wird, beinhaltet die Brennstoffdüse 12 mehrere Brennstoffinjektoren 24 (z.B. 10 bis 1000) und zugeordnete Mischrohre 26 (z.B. 10 bis 1000), wobei jedes Mischrohr 26 eine Luftkonditioniereinrichtung 27 mit Luftdurchlassöffnungen 28 (z.B. 1 bis 100) zum Leiten und Konditionieren eines Luftstroms in das jeweilige Rohr 26 hat und jedes Mischrohr 26 einen jeweiligen Brennstoffinjektor 24 (z.B. in einer koaxialen oder konzentrischen Anordnung) zur Injektion von Brennstoff in das jeweilige Rohr 26 hat. Jedes Mischrohr 26 mischt die Luft und den Brennstoff entlang seiner Länge und gibt dann ein Luft-Brennstoff-Gemisch 30 in die Brennkammer 16 aus. In gewissen Ausführungsformen können die Mischrohre 26 als Mikromischrohre beschrieben werden, die Durchmesser zwischen etwa 0,5 bis 2, 0,75 bis 1,75 oder 1 bis 1,5 Zentimeter haben. Die Mischrohre 26 können in einem oder mehreren Bündeln (z.B. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr) von eng beabstandeten Rohren allgemein in einer parallelen Anordnung relativ zueinander angeordnet sein. In dieser Konfiguration ist jedes Mischrohr 26 zum Mischen (z.B. Mikromischen) in relativ kleinem Maßstab innerhalb jedes Mischrohrs 26 konfiguriert, das dann ein Brennstoff-Luft-Gemisch 30 in den Brennraum ausgibt. Die Luftkonditioniereinrichtung 27 (z.B. mit Durchlassöffnungen 28) der offenbarten Ausführungsformen sieht die Luftkonditionierung auf Rohrniveau vor (d.h. für jedes einzelne Mischrohr 26), so dass der Strom und/oder Druck von Luft in jedes Rohr 26 und unter den mehreren Rohren 26 geregelt werden kann, um eine bessere Vermischung von Brennstoff und Luft zu ergeben. Now referring to the drawings and referring first to 1 Fig. 12 is a block diagram of one embodiment of a gas turbine system 10 illustrated. The gas turbine system 10 includes one or more fuel nozzles 12 (eg multi-tube fuel nozzles), a fuel supply 14 and a combustion chamber 16 , The fuel nozzle 12 he stops 18 compressed air from an air compressor 20 and fuel 22 from a fuel supply 14 , While the present embodiments are discussed in the context of air as an oxidant, the present embodiments may also utilize oxygen, oxygen-enriched air, oxygen-reduced air, oxygen mixtures, or any combination thereof. As will be discussed in more detail below, the fuel nozzle includes 12 several fuel injectors 24 (Eg 10 to 1000) and associated mixing tubes 26 (eg 10 to 1000), with each mixing tube 26 an air conditioning device 27 with air vents 28 (eg 1 to 100) for conducting and conditioning an air flow into the respective pipe 26 has and every mixing tube 26 a respective fuel injector 24 (eg, in a coaxial or concentric arrangement) for injecting fuel into the respective tube 26 Has. Every mixing tube 26 mixes the air and fuel along its length and then gives an air-fuel mixture 30 into the combustion chamber 16 out. In certain embodiments, the mixing tubes may 26 are described as micromixing tubes having diameters between about 0.5 to 2, 0.75 to 1.75 or 1 to 1.5 centimeters. The mixing tubes 26 may be arranged in one or more bundles (eg, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more) of closely spaced tubes generally in a parallel arrangement relative to each other. In this configuration, every mixing tube is 26 for mixing (eg micromixing) on a relatively small scale within each mixing tube 26 configured, then a fuel-air mixture 30 in the combustion chamber outputs. The air conditioning device 27 (eg with passage openings 28 ) of the disclosed embodiments provides air conditioning at tube level (ie, for each individual mixing tube) 26 ), allowing the flow and / or pressure of air into each pipe 26 and under the several pipes 26 can be controlled to give a better mixing of fuel and air.
Die Brennkammer 16 entzündet das Brennstoff-Luft-Gemisch 30, wodurch unter Druck stehende Abgase 32 erzeugt werden, die in eine Turbine 34 strömen. Die unter Druck stehenden Abgase 32 strömen gegen die und zwischen den Schaufeln in der Turbine 34, wobei sie die Turbine 34 zum Drehen antreiben. Die Turbinenschaufeln sind mit einer Welle 36 gekoppelt, die sich beim Entweichen der Abgase 32 in die Brennkammer 16 wiederum ebenfalls dreht. Das Abgas 32 des Verbrennungsprozesses verlässt das Turbinensystem 10 schließlich über einen Abgasauslass 38. Schaufeln innerhalb des Verdichters 20 sind zusätzlich mit der Welle 36 gekoppelt und drehen sich, während die Welle 36 von der Turbine 34 zum Drehen angetrieben wird. Die Drehung der Schaufeln innerhalb des Verdichters 20 verdichtet Luft 40, die von einem Lufteintritt 42 in den Verdichter 20 gezogen wurde. Die resultierende verdichtete Luft 18 wird dann in die Mehrrohrbrennstoffdüse 12 der Brennkammern 16 gespeist, wie oben besprochen, wo sie mit Brennstoff 22 vermischt und entzündet wird, was einen im Wesentlichen selbsterhaltenden Prozess entstehen lässt. Ferner kann die Welle 36 mit der Last 44 gekoppelt sein. Wie erkennbar ist, kann die Last 44 eine beliebige geeignete Vorrichtung sein, die über den Rotationsausgang eines Turbinensystems 10 Energie erzeugen kann, wie eine Stromerzeugungsanlage oder eine externe mechanische Last. Die Beziehung zwischen der Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs 30 und dem effizienten Betrieb des Gasturbinensystems lässt sich daher erkennen. Die Ausformung der mehreren Mischrohre 26, die jeweils eine Luftkonditioniereinrichtung 27 mit mehreren Luftdurchlassöffnungen 28 zur Konditionierung von Luft 18 haben, wird unten ausführlicher besprochen. The combustion chamber 16 ignites the fuel-air mixture 30 , whereby pressurized exhaust gases 32 generated in a turbine 34 stream. The pressurized exhaust gases 32 flow against and between the blades in the turbine 34 , being the turbine 34 to turn. The turbine blades are with a shaft 36 coupled, resulting in the escape of exhaust gases 32 into the combustion chamber 16 again also turns. The exhaust 32 of the combustion process leaves the turbine system 10 finally via an exhaust outlet 38 , Shovels inside the compressor 20 are in addition to the wave 36 coupled and rotate while the shaft 36 from the turbine 34 is driven to rotate. The rotation of the blades inside the compressor 20 compressed air 40 coming from an air intake 42 in the compressor 20 was pulled. The resulting compressed air 18 then enters the multi-tube fuel nozzle 12 the combustion chambers 16 fed, as discussed above, where they are fueled 22 is mixed and ignited, which creates a substantially self-sustaining process. Furthermore, the wave 36 with the load 44 be coupled. As can be seen, the load can 44 be any suitable device, via the rotary output of a turbine system 10 Generate energy, such as a power plant or an external mechanical load. The relationship between the composition of the fuel-air mixture 30 and the efficient operation of the gas turbine system can therefore be seen. The shape of the several mixing tubes 26 each having an air conditioning device 27 with several air vents 28 for the conditioning of air 18 will be discussed in more detail below.
2 zeigt eine seitliche Schnittansicht der Ausführungsform des Gasturbinensystems 10 von 1. Wie abgebildet, beinhaltet die Ausführungsform einen Verdichter 20, der mit einer ringförmigen Anordnung von Brennkammern 16 gekoppelt ist. Jede Brennkammer 16 beinhaltet wenigstens eine Brennstoffdüse 12 (z.B. eine Mehrrohrbrennstoffdüse), die das Brennstoff-Luft-Gemisch 30 einem in jeder Brennkammer 16 befindlichen Brennraum 46 zuführt. Wie unten ausführlich beschrieben wird, beinhalten gewisse Ausführungsformen der Mischrohre 26 der Brennstoffdüse 12 einzigartige Merkmale, um die verdichtete Luft 18 gleichmäßiger zu verteilen, was ein gleichmäßigeres Brennstoff-Luft-Gemisch 30 entstehen lässt. Die Gleichmäßigkeit des Brennstoff-Luft-Gemischs 30 sorgt für eine effizientere Verbrennung, wodurch die Leistung gesteigert wird und Emissionen reduziert werden. Die Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs 30 in den Brennkammern 16, wie oben in Bezug auf 1 erwähnt, veranlasst, dass die Laufschaufeln oder Schaufeln innerhalb der Turbine 24 sich beim Durchströmen von Abgasen 22 (z.B. Verbrennungsgasen) zu einem Abgasauslass 38 hin drehen. Während der Besprechung wird durchgehend auf einen Satz Achsen Bezug genommen. Diese Achsen basieren auf einem zylindrischen Koordinatensystem und zeigen in eine axiale Richtung 48, eine radiale Richtung 50 und eine Umfangsrichtung 52. Zum Beispiel verläuft die axiale Richtung 48 an einer Längen- oder Längsachse 54 der Brennstoffdüse 12 entlang, die radiale Richtung 50 erstreckt sich von der Längsachse 54 weg und die Umfangsrichtung 53 verläuft um die Längsachse 54. 2 shows a side sectional view of the embodiment of the gas turbine system 10 from 1 , As shown, the embodiment includes a compressor 20 Made with an annular array of combustion chambers 16 is coupled. Every combustion chamber 16 includes at least one fuel nozzle 12 (eg, a multi-tube fuel nozzle) containing the fuel-air mixture 30 one in each combustion chamber 16 located combustion chamber 46 supplies. As will be described in detail below, certain embodiments of the mixing tubes include 26 the fuel nozzle 12 unique features to the compressed air 18 to distribute more evenly, resulting in a more uniform fuel-air mixture 30 can arise. The uniformity of the fuel-air mixture 30 Ensures more efficient combustion, increasing performance and reducing emissions. The combustion of the fuel-air mixture 30 in the combustion chambers 16 as above regarding 1 mentions that the blades or blades within the turbine 24 when flowing through exhaust gases 22 (eg combustion gases) to an exhaust outlet 38 turn back. Throughout the discussion, reference is made to a set of axes throughout. These axes are based on a cylindrical coordinate system and point in an axial direction 48 , a radial direction 50 and a circumferential direction 52 , For example, the axial direction runs 48 on a longitudinal or longitudinal axis 54 the fuel nozzle 12 along, the radial direction 50 extends from the longitudinal axis 54 away and the circumferential direction 53 runs around the longitudinal axis 54 ,
3 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht der Brennkammer 16 des Gasturbinensystems 10 von 2 und innerhalb Linie 3-3 von 2 entnommen. Wie gezeigt, beinhaltet die Brennkammer 16 ein Kopfende 56 und einen Brennraum 46. Die Brennstoffdüse 12 ist innerhalb des Kopfendes 56 der Brennkammer 16 positioniert. Innerhalb der Brennstoffdüse 12 sind die mehreren Mischrohre 26 (z.B. Luft-Brennstoff-Vormischrohre) aufgehängt. Veranschaulicht wird eine Ausführungsform der Mischrohre 26 mit Luftkonditioniereinrichtungen 27 mit Luftdurchlassöffnungen 28, die verdichtete Luft 18 eintreten und sich mit Brennstoff 22 vermischen lassen. Die Mischrohre 26 verlaufen allgemein axial zwischen einer Endabdeckungsbaugruppe 58 der Brennkammer 16 und einer Kappenseitenbaugruppe 60 der Brennstoffdüse 12. Die Mischrohre 26 können mit der Endabdeckungsbaugruppe 58 und der Kappenseitenbaugruppe 60 gekoppelt sein, wie unten weiter beschrieben wird. Die Endabdeckungsbaugruppe 58 kann einen Brennstoffeinlass 62 und einen Brennstoffraum 64 zum Versorgen von mehreren Brennstoffinjektoren 24 mit Brennstoff 22 beinhalten. Wie oben besprochen, ist jeder einzelne Brennstoffinjektor 24 mit einem einzelnen Mischrohr 26 gekoppelt. Während des Verbrennungsprozesses bewegt sich der Brennstoff 22 axial durch jedes der Mischrohre 26 von der Endabdeckungsbaugruppe 58 (durch die Brennstoffinjektoren 24) durch die Kappenseitenbaugruppe 60 und zum Brennraum 46. Die Richtung dieser Bewegung an der Längsachse 54 der Brennstoffdüse 12 entlang wird als die Stromabwärtsrichtung 66 bezeichnet. Die entgegengesetzte Richtung wird als die Stromaufwärtsrichtung 68 bezeichnet. 3 is a cutaway side view of the combustion chamber 16 of the gas turbine system 10 from 2 and within line 3-3 of 2 taken. As shown, the combustion chamber includes 16 a headboard 56 and a combustion chamber 46 , The fuel nozzle 12 is inside the headboard 56 the combustion chamber 16 positioned. Inside the fuel nozzle 12 are the several mixing tubes 26 (eg air-fuel premix tubes) suspended. Illustrated is an embodiment of the mixing tubes 26 with air conditioners 27 with air vents 28 , the compressed air 18 Come in and fuel yourself 22 mix. The mixing tubes 26 generally extend axially between an end cover assembly 58 the combustion chamber 16 and a cap side assembly 60 the fuel nozzle 12 , The mixing tubes 26 can with the end cover assembly 58 and the cap side assembly 60 be coupled, as further described below. The end cover assembly 58 can a fuel inlet 62 and a fuel room 64 for supplying several fuel injectors 24 with fuel 22 include. As discussed above, every single fuel injector is 24 with a single mixing tube 26 coupled. During the combustion process, the fuel moves 22 axially through each of the mixing tubes 26 from the end cover assembly 58 (through the fuel injectors 24 ) through the cap side assembly 60 and to the combustion chamber 46 , The direction of this movement along the longitudinal axis 54 the fuel nozzle 12 along is called the downstream direction 66 designated. The opposite direction is called the upstream direction 68 designated.
Wie oben beschrieben, verdichtet der Verdichter 20 aus dem Lufteintritt 42 erhaltene Luft 40. Der resultierende Strom von verdichteter Druckluft 18 wird den im Kopfende 56 der Brennkammer 16 liegenden Brennstoffdüsen 12 zugeführt. Die Luft tritt durch Lufteinlässe 70 in die Brennstoffdüsen 12 ein, um im Verbrennungsprozess verwendet zu werden. Spezieller strömt die Druckluft 18 vom Verdichter 20 in einer Stromaufwärtsrichtung 68 durch einen Ringraum 72, der zwischen einer Auskleidung 74 (z.B. einer ringförmigen Auskleidung) und einer Strömungshülle 76 (z.B. einer ringförmigen Strömungshülle) der Brennkammer 16 ausgebildet ist. Am Ende dieses Ringraums 72 wird die verdichtete Luft 18 in die Lufteinlässe 70 der Brennstoffdüse 12 gezwungen und füllt einen Luftraum 78 innerhalb der Brennstoffdüse 12. Die Druckluft 18 im Luftraum 78 tritt dann durch die Luftdurchlassöffnungen 28 der Luftkonditioniereinrichtung 27 in die mehreren Mischrohre 26 ein. Zusätzlich dazu, dass sie die Luft 18 in die Mischrohre 26 eintreten lassen, können die Luftdurchlassöffnungen 28 der Luftkonditioniereinrichtung 27 die Luft auf verschiedene Weisen konditionieren, wie unten weiter besprochen wird. Im Inneren der Mischrohre 26 wird die Luft 18 dann mit dem von den Brennstoffinjektoren 24 bereitgestellten Brennstoff 22 vermischt. Das Brennstoff-Luft-Gemisch 30 strömt in einer Stromabwärtsrichtung 66 von den Mischrohren 26 in den Brennraum 46, wo es entzündet und zum Bilden der Verbrennungsgase 22 (z.B. Abgase) verbrannt wird. Die Verbrennungsgase 32 strömen vom Brennraum 46 in der Stromabwärtsrichtung 66 zu einem Übergangsstück 80. Die Verbrennungsgase 22 strömen dann vom Übergangsstück 80 zur Turbine 34, wo die Verbrennungsgase 22 die Drehung der Schaufeln innerhalb der Turbine 34 antreiben. As described above, the compressor compresses 20 from the air intake 42 preserved air 40 , The resulting stream of compressed air 18 will be the head end 56 the combustion chamber 16 lying fuel nozzles 12 fed. The air passes through air inlets 70 into the fuel nozzles 12 to be used in the combustion process. More specifically, the compressed air flows 18 from the compressor 20 in an upstream direction 68 through an annulus 72 that is between a lining 74 (eg, an annular liner) and a flow wrap 76 (Eg, an annular flow envelope) of the combustion chamber 16 is trained. At the end of this annulus 72 becomes the compressed air 18 in the air inlets 70 the fuel nozzle 12 forced and fills an airspace 78 inside the fuel nozzle 12 , The compressed air 18 in the airspace 78 then passes through the air vents 28 the air conditioning device 27 into the several mixing tubes 26 one. In addition to being the air 18 into the mixing tubes 26 can enter, the air vents 28 the air conditioning device 27 condition the air in several ways, as discussed further below. Inside the mixing tubes 26 gets the air 18 then with that of the fuel injectors 24 provided fuel 22 mixed. The fuel-air mixture 30 flows in a downstream direction 66 from the mixing tubes 26 in the combustion chamber 46 where it ignites and to make the combustion gases 22 (eg exhaust gases) is burned. The combustion gases 32 flow from the combustion chamber 46 in the downstream direction 66 to a transitional piece 80 , The combustion gases 22 then flow from the transition piece 80 to the turbine 34 where the combustion gases 22 the rotation of the blades inside the turbine 34 drive.
4 veranschaulicht eine perspektivische Explosivdarstellung der Mehrrohrbrennstoffdüse 12 innerhalb Linie 4-4 von 3. Diese Figur veranschaulicht ferner die einigen Ausführungsformen gemäße Anordnung der mehreren Brennstoffinjektoren 24 an der Endabdeckung 58 und ihre Beziehung zu den mehreren Mischrohren 26. Die Brennstoffräume 64 verteilen den Brennstoff 22 an die Brennstoffinjektoren 24. Wie oben beschrieben, sind die Mischrohre 26 so angeordnet, dass sie zwischen der Endabdeckungsbaugruppe 58 und der Kappenseitenbaugruppe 60 angeordnet sind. Die einzelnen Mischrohre 26 sind jeweils mit einem einzelnen Brennstoffinjektor 24 gepaart und zur Anordnung um diesen Brennstoffinjektor 24 (z.B. in einer koaxialen oder konzentrischen Anordnung) konfiguriert. Die Luftdurchlassöffnungen 28 befinden sich auf dieser stromaufwärtigen 68 Seite der Mischrohre 26 am nächsten zu den Brennstoffinjektoren 24. In gewissen Ausführungsformen können die Brennstoffinjektoren 24 entfernbar mit der Endabdeckungsbaugruppe 58 gekoppelt sein. 4 illustrates an exploded perspective view of the multi-tube fuel nozzle 12 within line 4-4 of 3 , This figure further illustrates the arrangement of the plurality of fuel injectors according to some embodiments 24 at the end cover 58 and their relationship with the several mixing tubes 26 , The fuel rooms 64 distribute the fuel 22 to the fuel injectors 24 , As described above, the mixing tubes are 26 arranged so that they are between the end cover assembly 58 and the cap side assembly 60 are arranged. The individual mixing tubes 26 are each with a single fuel injector 24 paired and arranged around this fuel injector 24 configured (eg in a coaxial or concentric arrangement). The air vents 28 are on this upstream 68 Side of the mixing tubes 26 closest to the fuel injectors 24 , In certain embodiments, the fuel injectors may 24 removable with the end cover assembly 58 be coupled.
Außerdem veranschaulicht 4 eine Stützkonstruktion 82 (z.B. ringförmige Trommel, Brennstoffdüsenkappe) der Brennstoffdüse 12, welche die Mischrohre 26 und andere Gebilde innerhalb der Brennstoffdüse 12 umgibt. Die Stützkonstruktion 82 verläuft von der Endabdeckungsbaugruppe 58 zur Kappenseitenbaugruppe 60, schützt und stützt die innerhalb der Brennstoffdüse 12 positionierten Gebilde allgemein und definiert den Luftraum 78 innerhalb der Brennstoffdüse 12. Die Lufteinlässe 70 befinden sich an der Stützkonstruktion 82 und leiten die verdichtete Luft 18 radial in den Luftraum 78 am Inneren der Brennstoffdüse 12. Stromaufwärts 68 und am nächsten zur entfernbaren Kappenseitenbaugruppe 60 befindet sich eine Halteplatte 84. In gewissen Ausführungsformen beinhaltet die Düse 12 einen die Lufteinlässe 70 umgebenden ringförmigen Luftstromkonditionierungsdiffusor 86. Also illustrated 4 a support structure 82 (eg annular drum, fuel nozzle cap) of the fuel nozzle 12 , which are the mixing tubes 26 and other structures within the fuel nozzle 12 surrounds. The support structure 82 extends from the end cover assembly 58 to the cap side assembly 60 protects and supports those inside the fuel nozzle 12 positioned entities in general and defines the airspace 78 inside the fuel nozzle 12 , The air inlets 70 are located on the support structure 82 and direct the compressed air 18 radially into the airspace 78 on the inside of the fuel nozzle 12 , upstream 68 and closest to the removable cap side assembly 60 there is a holding plate 84 , In certain embodiments, the nozzle includes 12 one the air inlets 70 surrounding annular airflow conditioning diffuser 86 ,
5 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, der Brennkammer 16 innerhalb Linie 5-5 von 3. Das Kopfende 56 der Brennkammer 16 enthält einen Teil der Mehrrohrbrennstoffdüse 12. Die Stützkonstruktion 82 umgibt die Mehrrohrbrennstoffdüse 12 und die mehreren Mischrohre 26. Wie oben besprochen kann in einigen Ausführungsformen jedes Mischrohr 26 axial zwischen der Endabdeckungsbaugruppe 58 und der Kappenseitenbaugruppe 60 verlaufen. Die Mischrohre 26 können sich ferner durch die Kappenseitenbaugruppe 60 erstrecken, um das Brennstoff-Luft-Gemisch direkt dem Brennraum 46 zuzuführen. Jedes Mischrohr 26 ist so positioniert, dass es einen Brennstoffinjektor 24 umgibt (z.B. koaxiale oder konzentrische Anordnung), so dass der Injektor 24 Brennstoff 22 aus dem Brennstoffraum 64 erhält und den Brennstoff in das Rohr 26 leitet. Der Brennstoffraum 64 wird mit in den Brennstoffeinlass 62, der sich an der Endabdeckungsbaugruppe 58 befindet, eintretendem Brennstoff gespeist. 5 is a side view, partially in cross section, of the combustion chamber 16 within line 5-5 of 3 , The head end 56 the combustion chamber 16 contains a part of the multi-tube fuel nozzle 12 , The support structure 82 surrounds the multi-tube fuel nozzle 12 and the several mixing tubes 26 , As discussed above, in some embodiments, each mixing tube may be 26 axially between the end cover assembly 58 and the cap side assembly 60 run. The mixing tubes 26 can also be through the cap side assembly 60 extend to the fuel-air mixture directly to the combustion chamber 46 supply. Every mixing tube 26 is positioned so that it has a fuel injector 24 surrounds (eg coaxial or concentric arrangement) so that the injector 24 fuel 22 from the fuel room 64 get and the fuel into the pipe 26 passes. The fuel room 64 is with in the fuel inlet 62 that attaches to the end cover assembly 58 is fed by incoming fuel.
Wie oben beschrieben, tritt verdichtete Luft 18 durch die Lufteinlässe 70, die von einem Diffusor 86 umgeben sein können, in die Brennstoffdüse 12 ein. Der Diffusor 86 kann ringförmig und zur Vorkonditionierung und Verteilung der Druckluft über die Mischrohre 26 in verschiedenen Richtungen in die Brennstoffdüse 12 konfiguriert sein. Die Richtung des Luftstroms innerhalb der Brennstoffdüse 12 ist im Wesentlichen radial einwärts 88, kann aber eine stromaufwärtige 68 Komponente oder eine stromabwärtige 66 Komponente haben. Der Luftstrom variiert über die Mischrohre 26, die sich an radial weiter außen 90 gelegenen Stellen innerhalb der Brennstoffdüse 12, näher an den Lufteinlässen 70, befinden. Nach dem Eintreten in die Brennstoffdüse 12 durch den Lufteinlass 70 und dem Bewegen über die Mischrohre 26 tritt die Druckluft 18 durch einen oder mehrere Luftdurchlassöffnungen 28 einer Luftkonditioniereinrichtung 27 in jedes Mischrohr 26 ein. In gewissen Ausführungsformen ist die Konfiguration von Luftdurchlassöffnungen 28 der Luftkonditioniereinrichtung 27 unter einzelnen Mischrohren 26 auf Basis ihrer radialen 50 Lage innerhalb des Luftraums 78 der Brennstoffdüse verschieden. Diese spezifische Anpassung kann die Schwankungen von Luftdruck und -bewegung über die Mischrohre 26, nämlich den Druckabfall, der in der radial einwärts gehenden 88 Richtung stattfindet, ausgleichen. In gewissen Ausführungsformen können die axialen 48 Positionen der Luftdurchlassöffnungen 28 entlang der Mischrohre 26 unterschiedlich sein, um axiale 48 Luftdruckschwankungen auszugleichen. Zur zusätzlichen Regulierung des Druckluftstroms 18 können die Luftdurchlassöffnungen 28 der Luftkonditioniereinrichtung 27 so konfiguriert sein, dass sie verschiedene Formen, Größen und Anordnungen haben, wie unten weiter besprochen wird. In einigen Ausführungsformen, wie ebenfalls in 5 gezeigt, können die Halteplatte 84 und/oder eine Prallplatte 92 innerhalb der Brennstoffdüse 12 positioniert sein, die das stromabwärtige 66 Ende der Mischrohre 26 allgemein am nächsten zur Kappenseitenbaugruppe 60 umgibt. Die Prallplatte 92 kann mehrere Prallkühlungsaussparungen beinhalten, die Luftstrahlen zum Aufprallen auf eine hintere Oberfläche der Kappenseitenbaugruppe 60 lenken können, um für Prallkühlung zu sorgen. As described above, compressed air occurs 18 through the air inlets 70 coming from a diffuser 86 can be surrounded in the fuel nozzle 12 one. The diffuser 86 can be annular and for preconditioning and distribution of compressed air through the mixing tubes 26 in different directions in the fuel nozzle 12 be configured. The direction of the air flow inside the fuel nozzle 12 is essentially radially inward 88 but may be an upstream one 68 Component or downstream 66 Have component. The air flow varies over the mixing tubes 26 extending radially further out 90 located within the fuel nozzle 12 , closer to the air inlets 70 , are located. After entering the fuel nozzle 12 through the air inlet 70 and moving over the mixing tubes 26 enters the compressed air 18 through one or more air passage openings 28 an air conditioning device 27 in every mixing tube 26 one. In certain embodiments, the configuration is air vents 28 the air conditioning device 27 under individual mixing tubes 26 based on their radial 50 Location within the airspace 78 the fuel nozzle different. This specific adaptation can reduce the fluctuations of air pressure and movement across the mixing tubes 26 namely, the pressure drop going in the radially inward direction 88 Direction takes place, compensate. In certain embodiments, the axial 48 Positions of air vents 28 along the mixing tubes 26 be different to axial 48 To compensate for air pressure fluctuations. For additional regulation of the compressed air flow 18 can the air vents 28 the air conditioning device 27 be configured to have various shapes, sizes and arrangements, as further discussed below. In some embodiments, as well as in 5 shown, the retaining plate 84 and / or a baffle plate 92 inside the fuel nozzle 12 be positioned, which is the downstream 66 End of the mixing tubes 26 generally closest to the cap side assembly 60 surrounds. The flapper 92 may include multiple impingement cooling recesses, the air jets impacting a rear surface of the cap side assembly 60 can steer to provide impingement cooling.
In 6 ist eine Querschnittansicht eines einzelnen Mischrohrs 26 und Brennstoffinjektors 24 innerhalb Linie 6-6 von 5 veranschaulicht. Der zentrale Teil des Rohrs 26 wurde weggelassen, um mehr Details des ersten und des zweiten Endes 94 und 96 zu zeigen. Der Brennstoffinjektor 24 kann allgemein innerhalb eines zentralen Durchgangs 98 am ersten Ende 94 (z.B. stromaufwärtigen 68 Ende) jedes Mischrohrs 26 positioniert sein. Dieses erste Ende 94 befindet sich auf der stromaufwärtigen 68 Seite der Mehrrohrbrennstoffdüse 12 benachbart zu der Endabdeckungsbaugruppe 58. In gewissen Ausführungsformen befinden sich die Luftdurchlassöffnungen 28 der Luftkonditioniereinrichtung 27 an oder nahe diesem ersten Ende 94 allgemein am nächsten zum Brennstoffinjektor 24. In anderen Ausführungsformen liegen die Luftdurchlassöffnungen 28 der Luftkonditioniereinrichtung 27 an Stellen weiter stromaufwärts 68 oder stromabwärts 66 vom Brennstoffinjektor 24. Die Lage der Luftdurchlassöffnungen 28 kann konfiguriert sein, um die Luft 28 selektiv in verschiedene Wege zu leiten, je nach dem Strom von Brennstoff 22 und Druckluft 28 an einer spezifischen Stelle innerhalb der Brennstoffdüse 12. In einigen Ausführungsformen kann die Halteplatte 84 ein zweites Ende 96 der Mischrohre 26 abstützen, das sich auf der stromabwärtigen 66 Seite befindet. In gewissen Ausführungsformen kann die Halteplatte 84 außerdem zur Befestigung des zweiten Endes 96 der Mischrohre 26 an der Prallplatte 82 beitragen. In 6 is a cross-sectional view of a single mixing tube 26 and fuel injector 24 within line 6-6 of 5 illustrated. The central part of the pipe 26 was omitted to get more details of the first and second end 94 and 96 to show. The fuel injector 24 can generally be within a central passage 98 at the first end 94 (eg upstream 68 End) of each mixing tube 26 be positioned. This first end 94 is located on the upstream 68 Side of the multi-tube fuel nozzle 12 adjacent to the end cover assembly 58 , In certain embodiments, the air passage openings are located 28 the air conditioning device 27 at or near this first end 94 generally closest to the fuel injector 24 , In other embodiments, the air passages are located 28 the air conditioning device 27 in places upstream 68 or downstream 66 from the fuel injector 24 , The location of the air vents 28 Can be configured to take the air 28 to conduct selectively in different ways, depending on the flow of fuel 22 and compressed air 28 at a specific location within the fuel nozzle 12 , In some embodiments, the retaining plate 84 a second end 96 the mixing tubes 26 support, located on the downstream 66 Page is located. In certain embodiments, the retaining plate 84 also for fixing the second end 96 the mixing tubes 26 at the flapper 82 contribute.
6 veranschaulicht auch eine Ausführungsform der räumlichen Beziehung unter den Mischrohren 26, der Kappenseitenbaugruppe 60 und/oder der Endabdeckungsanordnung 58. In einigen Ausführungsformen können die Mischrohre 26 mit verschiedenen Befestigungselementen oder Verbindungen, wie Schweißung, Hartlötverbindungen, Halterungen, Gewindebefestigungsteilen, Schnappverbindungen, Verbindungsstücken oder anderen Verbindungen, an Bauteilen innerhalb des Kopfendes 56 der Brennkammer 16 angebracht werden, wie der Kappenseitenbaugruppe 60, der Halteplatte 84 und/oder der Prallplatte 92. In anderen Ausführungsformen werden die Mischrohre 26 in einer schwimmenden Konfiguration gehalten und werden lediglich von einer oder mehreren der Kappenseitenbaugruppe 60, der Halteplatte 84, der Prallplatte 92, verschiedenen Federn oder anderen Stützkonstruktionen getragen. Derartige schwimmende Konfigurationen können vorteilhaft eine Wärmeausdehnung der Mischrohre 18 und anderer Bauteile der Brennkammer 14 aufnehmen. Schwimmende Konfigurationen ermöglichen auch die leichtere Durchführung von spezifischer Anpassung und Konfiguration von Mischrohren 26 mit diversen Konfigurationen von Luftdurchlassöffnungen 28. Wenn festgestellt wird, dass Brennstoff-Luft-Gemische 20 nicht gleichmäßig sind, können leicht einzelne Rohre 26 entfernt und durch Rohre 26 ersetzt werden, die andere Konfigurationen der Luftdurchlassöffnungen 28 (z.B. Luftkonditioniereinrichtung 27) haben, die Luftdruckschwankungen in der Brennstoffdüse 12 besser ausgleichen. Die schwimmenden Konfigurationen können außerdem durch den Einbau einer axialen Feder 100 implementiert werden, um federnde axiale 48 Unterstützung und Einschränkung der Bewegung der Mischrohre 26 bereitzustellen. Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform kann die axiale Feder 100 zwischen einer Halteplatte 84 und einer Prallplatte 92 positioniert sein. Ferner kann eine radiale Feder 102 zwischen dem Brennstoffinjektor 24 und dem ersten Ende 94 des Mischrohrs 26 liegen und kann eine federnde radiale 50 Einschränkung der Bewegung und Wärmeausdehnung des Mischrohrs 26 bereitstellen. Es kann ferner Merkmale wie zusätzliche Federn, Kanäle und/oder Führungen zum Sperren einer Bewegung der Mischrohre 26 in Umfangsrichtung 52 geben. 6 also illustrates an embodiment of the spatial relationship among the mixing tubes 26 , the cap side assembly 60 and / or the end cover assembly 58 , In some embodiments, the mixing tubes may 26 with various fasteners or joints, such as weld, braze joints, brackets, threaded fasteners, snap fits, connectors or other connections, to components within the head end 56 the combustion chamber 16 be attached, such as the cap side assembly 60 , the retaining plate 84 and / or the baffle plate 92 , In other embodiments, the mixing tubes 26 are held in a floating configuration and are only supported by one or more of the cap side assembly 60 , the retaining plate 84 , the flapper 92 , various springs or other support structures worn. Such floating configurations can advantageously thermal expansion of the mixing tubes 18 and other components of the combustion chamber 14 take up. Floating configurations also allow for easier customization and configuration of mixing tubes 26 with various configurations of air vents 28 , If it is determined that fuel-air mixtures 20 are not uniform, can easily single pipes 26 removed and through pipes 26 be replaced, the other configurations of the air vents 28 (eg air conditioning device 27 ), the air pressure fluctuations in the fuel nozzle 12 better balance. The floating configurations can also be achieved by installing an axial spring 100 be implemented to resilient axial 48 Support and restriction of the movement of the mixing tubes 26 provide. According to the illustrated embodiment, the axial spring 100 between a holding plate 84 and a flapper 92 be positioned. Furthermore, a radial spring 102 between the fuel injector 24 and the first end 94 of the mixing tube 26 lie and can have a resilient radial 50 limiting the movement and thermal expansion of the mixing tube 26 provide. It may further include features such as additional springs, channels and / or guides for blocking movement of the mixing tubes 26 in the circumferential direction 52 give.
Wie ferner in 6 veranschaulicht, hat der Brennstoffinjektor 24 eine ringförmige Wand 103 um einen inneren Brennstoffdurchgang 104, der zu einer oder mehreren Brennstoffdurchlassöffnungen 106 in einem abgeschrägten Teil 108 des Brennstoffinjektors 24 führt, der im Inneren des Mischrohrs 26 angeordnet ist (z.B. in einer koaxialen oder konzentrischen Anordnung). Im Betrieb lässt der Brennstoffinjektor 24 Brennstoff 22 aus dem Brennstoffraum 64 über den einen oder die mehreren Brennstoffdurchlassöffnungen 106 stromabwärts 66 zu einer Region im Inneren des Mischrohrs 26 strömen. In gewissen Ausführungsformen können die Brennstoffdurchlassöffnungen 106 relativ zu den Luftdurchlassöffnungen(n) 28 axial stromaufwärts 69, axial stromabwärts 66, axial fluchtend mit oder in einer Kombination davon positioniert sein. In der veranschaulichten Ausführungsform befinden sich die Brennstoffdurchlassöffnungen 106 am abgeschrägten Teil 108, der eine lineare oder gekrümmte Abschrägung in der Stromabwärtsrichtung 66 haben kann. Zum Beispiel kann der abgeschrägte Teil 108 als eine konische Wand, eine einwärts gekrümmte ringförmige Wand (z.B. einwärts in Richtung auf die Achse des Injektors 24 gekrümmt), eine nach außen gekrümmte ringförmige Wand (z.B. von der Achse des Injektors 24 weg nach außen gekrümmt) oder eine Kombination davon ausgebildet sein. In der veranschaulichten Ausführungsform verläuft der abgeschrägte Teil 108 von einer ersten Position stromaufwärts 68 der Luftdurchlassöffnungen 28 zu einer zweiten Position stromabwärts 66 der Luftdurchlassöffnungen 28 des Mischrohrs 26. Wie veranschaulicht, nimmt der Durchmesser des abgeschrägten Teils 108 des Brennstoffinjektors 24 in der Stromabwärtsrichtung 66 allmählich ab (d.h. er konvergiert), wodurch die Querschnittsfläche zwischen dem Brennstoffinjektor 24 und dem Mischrohr 26 in der Stromabwärtsrichtung 66 allmählich vergrößert wird. Auf diese Weise ergibt die veranschaulichte Ausführungsform einen allmählichen Druckabfall zwischen dem Brennstoffinjektor 24 und dem Mischrohr 26, wodurch zur Verbesserung der Strömung und Vermischung von Brennstoff und Luft beigetragen wird. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Luftkonditioniereinrichtung 27 (z.B. Luftdurchlassöffnungen 28) am Mischrohr 26 entlang und die Brennstoffdurchlassöffnungen 106 am Brennstoffinjektor 24 (z.B. abgeschrägten Teil 108) beide stromaufwärts einer Spitze 109 des Brennstoffinjektors 24 angeordnet, so dass die Luft und der Brennstoff sich an der abnehmenden Querschnittsfläche zwischen dem Brennstoffinjektor 24 und dem Mischrohr 26 wenigstens teilweise vermischen. Des Weiteren sind die veranschaulichten Luftdurchlassöffnungen 28 stromaufwärts der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 angeordnet, um den Druck stromaufwärts der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 zu erhöhen. As further in 6 The fuel injector has illustrated 24 an annular wall 103 around an internal fuel passage 104 leading to one or more fuel ports 106 in a beveled part 108 of the fuel injector 24 that leads inside the mixing tube 26 is arranged (eg in a coaxial or concentric arrangement). In operation leaves the fuel injector 24 fuel 22 from the fuel room 64 over the one or more fuel ports 106 downstream 66 to a region inside the mixing tube 26 stream. In certain embodiments, the fuel passage openings 106 relative to the air passage (s) 28 axially upstream 69 , axially downstream 66 be positioned axially aligned with or in a combination thereof. In the illustrated embodiment, the fuel passage openings are located 106 at the beveled part 108 that has a linear or curved slope in the downstream direction 66 may have. For example, the chamfered part 108 as a conical wall, an inwardly curved annular wall (eg inwardly towards the axis of the injector 24 curved), an outwardly curved annular wall (eg from the axis of the injector 24 curved outward) or a combination thereof. In the illustrated embodiment, the chamfered part extends 108 from a first position upstream 68 the air passage openings 28 to a second position downstream 66 the air passage openings 28 of the mixing tube 26 , As illustrated, the diameter of the chamfered part decreases 108 of the fuel injector 24 in the downstream direction 66 gradually (ie, it converges), reducing the cross-sectional area between the fuel injector 24 and the mixing tube 26 in the downstream direction 66 is gradually increased. In this way, the illustrated embodiment provides a gradual pressure drop between the fuel injector 24 and the mixing tube 26 , which contributes to improving the flow and mixing of fuel and air. In the illustrated embodiment, the air conditioners are 27 (eg air vents 28 ) on the mixing tube 26 along and the fuel passage openings 106 at the fuel injector 24 (eg beveled part 108 ) both upstream of a tip 109 of the fuel injector 24 arranged so that the air and the fuel adhere to the decreasing cross-sectional area between the fuel injector 24 and the mixing tube 26 at least partially mix. Furthermore, the illustrated air passage openings 28 upstream of the fuel passage openings 106 arranged to the pressure upstream of the fuel passage openings 106 to increase.
In gewissen Ausführungsformen können die Brennstoffdurchlassöffnungen 106 und die Luftdurchlassöffnungen 28 (z.B. Achsen der Öffnungen) in der radialen Richtung 50, der axialen Richtung 48, einem axial stromaufwärtigen Winkel, einem axial stromabwärtigen Winkel, der Umfangsrichtung 52 (z.B. im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) oder einer Kombination davon ausgerichtet sein. Des Weiteren können die Brennstoff- und Luftdurchlassöffnungen 106 und 28 in derselben Richtung und/oder in verschiedenen Richtungen ausgerichtet sein. Zum Beispiel können die Brennstoffdurchlassöffnungen 106 radial nach außen ausgerichtet sein, während die Luftdurchlassöffnungen 28 radial nach außen ausgerichtet sein können, und die Brennstoffdurchlassöffnungen 106 können in derselben und/oder entgegengesetzten Umfangsrichtung 52 wie die Luftdurchlassöffnungen 28 ausgerichtet sein. Die Umfangsrichtung der Öffnungen 28 und 106 kann verwendet werden, um einen Drallstrom zu ermöglichen. Die Ausrichtung der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 und Luftdurchlassöffnungen 28 können auch in Umfangsrichtung 52 um jedes Rohr 26, axial an jedem Rohr 26 entlang oder in einer Kombination davon variieren. Des Weiteren kann auch die Ausrichtung der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 und der Luftdurchlassöffnungen 28 unter den mehreren Mischrohren 26 von einem Rohr 26 zu einem anderen Rohr 26 verschieden sein. Auf diese Weise kann die Ausrichtung der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 und der Luftdurchlassöffnungen 28 verwendet werden, um die Brennstoff-Luft-Vermischung in jedem Rohr 26 zu verbessern, während Durchfluss- und Druckschwankungen innerhalb der Mehrrohrbrennstoffdüse 12 ausgeglichen werden. Diese Fähigkeit, die Ausrichtung von Öffnungen 28 und 106, speziell der Luftdurchlassöffnungen 28, zu verändern, ermöglicht die Luftkonditionierung auf Rohrbasis unter den mehreren Mischrohren 26. In certain embodiments, the fuel passage openings 106 and the Air passage openings 28 (eg axes of the openings) in the radial direction 50 , the axial direction 48 , an axially upstream angle, an axially downstream angle, the circumferential direction 52 (eg clockwise or counterclockwise) or a combination thereof. Furthermore, the fuel and air passage openings 106 and 28 be aligned in the same direction and / or in different directions. For example, the fuel passage openings 106 be aligned radially outward while the air passage openings 28 may be aligned radially outward, and the fuel passage openings 106 can in the same and / or opposite circumferential direction 52 like the air vents 28 be aligned. The circumferential direction of the openings 28 and 106 can be used to allow a swirl flow. The orientation of the fuel ports 106 and air vents 28 can also be in the circumferential direction 52 around each tube 26 , axially on each tube 26 vary along or in a combination thereof. Furthermore, the orientation of the fuel passage openings 106 and the air vents 28 under the several mixing tubes 26 from a pipe 26 to another pipe 26 to be different. In this way, the orientation of the fuel passage openings 106 and the air vents 28 used to mix the fuel and air in each tube 26 improve while flow and pressure fluctuations within the multi-tube fuel nozzle 12 be compensated. This ability, the orientation of openings 28 and 106 , especially the air vents 28 To change, allows tube-based air conditioning under the multiple mixing tubes 26 ,
Die Zahl, Größe und/oder Form der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 und der Luftdurchlassöffnungen 27 können dieselbe und/oder voneinander verschieden sein. In gewissen Ausführungsformen können die Luftdurchlassöffnungen 28 Lochdurchmesser haben, die so groß wie, größer als und/oder kleiner als Lochdurchmesser der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 sind. Zum Beispiel können die Luftdurchlassöffnungen 28 einen Durchmesser mit dem 0,1- bis 10-fachen, 0,2 bis 5-fachen, 0,3- bis 4-fachen, 0,4- bis 3-fachen oder 0,5- bis 2-fachen des Durchmessers der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 haben. In gewissen Ausführungsformen kann die Zahl der Luftdurchlassöffnungen 28 so groß wie, größer als und/oder kleiner als die Zahl der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 sein. Als Beispiel kann die Zahl der Luftdurchlassöffnungen etwa das 0,5- bis 50-fache, 0,5 bis 25-fache, 1- bis 10-fache oder 2- bis 5-fache der Zahl der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 sein. Als Beispiel kann die Luftkonditioniereinrichtung 27 jedes Mischrohrs 26 5 bis 500, 10 bis 100 oder 15 bis 50 Luftdurchlassöffnungen 28 haben. In gewissen Ausführungsformen kann die Form der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 und der Luftdurchlassöffnungen 28 kreisförmige Öffnungen, rechteckige Öffnungen, ovale Öffnungen, dreieckige Öffnungen, mehreckige Öffnungen oder eine beliebige Kombination davon beinhalten. Zusammen mit der Variation der Ausrichtung, Zahl, Größe und/oder Form können die Brennstoffdurchlassöffnungen 106 und Luftdurchlassöffnungen 28 auch in Umfangsrichtung 52 um jedes Rohr 26, axial an jedem Rohr 26 entlang oder in einer Kombination davon verschieden sein. Des Weiteren kann die Zahl, Größe und/oder Form der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 oder Luftdurchlassöffnungen 28 auch von einem Rohr 26 zu einem anderen Rohr 26 unter den mehreren Mischrohren 26 verschieden sein. Auf diese Weise kann die Zahl, Größe und/oder Form der Brennstoffdurchlassöffnungen 106 und der Luftdurchlassöffnungen 28 verwendet werden, um die Brennstoff-Luft-Vermischung in jedem Rohr 26 zu verbessern, während Durchfluss- und Druckschwankungen innerhalb der Mehrrohrbrennstoffdüse 12 ausgeglichen werden. Diese Fähigkeit, die Zahl, Größe und/oder Form der Öffnungen 28 und 106, speziell der Luftdurchlassöffnungen 28, zu verändern, ermöglicht die Luftkonditionierung auf Rohrbasis unter den mehreren Mischrohren 26. The number, size and / or shape of the fuel ports 106 and the air vents 27 may be the same and / or different from each other. In certain embodiments, the air passage openings 28 Have hole diameters that are as large as, greater than and / or smaller than the hole diameter of the fuel passage openings 106 are. For example, the air vents 28 a diameter of 0.1 to 10 times, 0.2 to 5 times, 0.3 to 4 times, 0.4 to 3 times or 0.5 to 2 times the diameter of the fuel passage openings 106 to have. In certain embodiments, the number of air vents 28 as large as, greater than and / or less than the number of fuel ports 106 be. By way of example, the number of air vents may be about 0.5 to 50 times, 0.5 to 25 times, 1 to 10 times, or 2 to 5 times the number of fuel ports 106 be. As an example, the air conditioner 27 every mixing tube 26 5 to 500, 10 to 100 or 15 to 50 air vents 28 to have. In certain embodiments, the shape of the fuel passage openings 106 and the air vents 28 circular openings, rectangular openings, oval openings, triangular openings, polygonal openings, or any combination thereof. Along with the variation of orientation, number, size and / or shape, the fuel ports may be 106 and air vents 28 also in the circumferential direction 52 around each tube 26 , axially on each tube 26 be different along or in a combination thereof. Furthermore, the number, size and / or shape of the fuel passage openings 106 or air vents 28 also from a pipe 26 to another pipe 26 under the several mixing tubes 26 to be different. In this way, the number, size and / or shape of the fuel passage openings 106 and the air vents 28 used to mix the fuel and air in each tube 26 improve while flow and pressure fluctuations within the multi-tube fuel nozzle 12 be compensated. This ability, the number, size and / or shape of the openings 28 and 106 , especially the air vents 28 To change, allows tube-based air conditioning under the multiple mixing tubes 26 ,
7 ist eine Veranschaulichung eines einzelnen, von der Brennstoffdüse 12 getrennten Mischrohrs 26. In gewissen Ausführungsformen können die Mischrohre 26 zur Reparatur, zur Überprüfung oder zum Auswechseln aus der Brennstoffdüse 12 ausbaubar sein. Wie oben besprochen, können die Mischrohre 26 innerhalb von Mischrohren, die andere Konfigurationen von Luftdurchlassöffnungen 28 haben, die Druckabfälle innerhalb der Brennstoffdüse 12 möglicherweise besser ausgleichen, selektiv entfernt und ersetzt werden. Ein Verfahren zum Entfernen und Ersetzen der Mischrohre 26 wird unten ausführlicher besprochen. 7 veranschaulicht außerdem ein vollständiges Mischrohr 26 mit einem ersten Ende 94, in dem in einigen Ausführungsformen allgemein die Luftdurchlassöffnungen 28 liegen, und einem zweiten Ende 96, an dem das Mischrohr 26 mit der Kappenseitenbaugruppe 60, einer Halteplatte 84 und/oder einer Prallplatte 92 gekoppelt ist. Jedes Mischrohr 26 kann ferner eine beliebige verschiedener Formen und Größen haben. In einigen Ausführungsformen kann jedes Mischrohr 26 eine allgemein zylindrische Form haben und kann beispielsweise einen allgemein kreisförmigen Querschnitt haben. Außerdem kann das Mischrohr 26 in einigen Ausführungsformen einen Durchmesser von etwa 5 bis 20 mm, 5 bis 10 mm, 10 bis 15 mm und allen Untergruppen dazwischen haben. Zum Beispiel kann ein Mischrohr 26 einen Durchmesser von 5, 10, 15 oder 20 Millimetern oder einen anderen Durchmesser haben. In gewissen Ausführungsformen kann das Mischrohr 26 einen Durchmesser von etwa 6,35 Millimetern haben. Es ist zu beachten, dass alle Mischrohre 26 innerhalb der Brennkammer 16 einen im Wesentlichen ähnlichen Durchmesser haben können, dass es aber in gewissen Ausführungsformen vorteilhaft sein kann, wenn die Mischrohre 26 verschiedene Durchmesser haben. Des Weiteren kann jedes Mischrohr 26 eine axiale Länge von etwa 10 bis 300 cm, 20 bis 200 cm, 30 bis 150 cm oder eine(n) beliebige(n) inkrementelle(n) Länge oder Bereich innerhalb dieser Bereiche haben. Zum Beispiel kann jedes Mischrohr 26 eine axiale Länge von 10, 15, 20, 35, 30, 75, 80, 85, 90 oder 150 cm oder eine beliebige andere Länge haben. In gewissen Ausführungsformen können die Mischrohre 26 innerhalb der Brennkammer 16 im Wesentlichen ähnliche Längen haben, obwohl die Mischrohre 26 in einigen Ausführungsformen zwei oder mehr verschiedene Längen haben können. Des Weiteren kann die Luftkonditioniereinrichtung 27 (z.B. Luftdurchlassöffnungen 28) an einem beliebigen axialen Teil jedes Rohrs 26 entlang liegen, wie innerhalb von 0 bis 10, 0 bis 20, 0 bis 30, 0 bis 40 oder 0 bis 50 Prozent der Länge jedes Rohrs 26, gemessen vom stromaufwärtigen Ende 94 des Rohres 26. Die Luftkonditioniereinrichtung 27 kann auch eine oder mehrere Gruppen von eng beabstandeten Luftdurchlassöffnungen 28 an einer oder mehreren axialen Regionen an jedem Rohr 26 entlang beinhalten. 7 is an illustration of a single, from the fuel nozzle 12 separate mixing tube 26 , In certain embodiments, the mixing tubes may 26 for repair, inspection or replacement of the fuel nozzle 12 be expandable. As discussed above, the mixing tubes can 26 inside mixing tubes, the other configurations of air vents 28 have the pressure drops inside the fuel nozzle 12 possibly better offset, selectively removed and replaced. A method for removing and replacing the mixing tubes 26 will be discussed in more detail below. 7 also illustrates a complete mixing tube 26 with a first end 94 in which, in some embodiments, generally the air passage openings 28 lie, and a second end 96 where the mixing tube 26 with the cap side assembly 60 , a holding plate 84 and / or a baffle plate 92 is coupled. Every mixing tube 26 may also have any of various shapes and sizes. In some embodiments, each mixing tube 26 have a generally cylindrical shape and may, for example, have a generally circular cross-section. In addition, the mixing tube 26 in some embodiments have a diameter of about 5 to 20 mm, 5 to 10 mm, 10 to 15 mm and all subgroups in between. For example, a mixing tube 26 have a diameter of 5, 10, 15 or 20 millimeters or another diameter. In certain embodiments, the mixing tube 26 a diameter of about 6.35 Have millimeters. It should be noted that all mixing tubes 26 inside the combustion chamber 16 may have a substantially similar diameter, but that in certain embodiments it may be advantageous when the mixing tubes 26 have different diameters. Furthermore, every mixing tube 26 have an axial length of about 10 to 300 cm, 20 to 200 cm, 30 to 150 cm or an arbitrary incremental length or area within these ranges. For example, every mixing tube 26 have an axial length of 10, 15, 20, 35, 30, 75, 80, 85, 90 or 150 cm or any other length. In certain embodiments, the mixing tubes may 26 inside the combustion chamber 16 have substantially similar lengths, although the mixing tubes 26 in some embodiments may have two or more different lengths. Furthermore, the air conditioning device 27 (eg air vents 28 ) at any axial part of each tube 26 along within 0 to 10, 0 to 20, 0 to 30, 0 to 40, or 0 to 50 percent of the length of each tube 26 , measured from the upstream end 94 of the pipe 26 , The air conditioning device 27 may also include one or more groups of closely spaced air passage openings 28 at one or more axial regions on each tube 26 along.
8 ist eine ausführliche Ansicht des ersten Endes 94 des Mischrohrs 26 von 7, die eine Ausführungsform der Luftkonditioniereinrichtung 27 (z.B. Luftdurchlassöffnungen 28) an einem Mischrohr 26 veranschaulicht. Wie unten besprochen, können die Luftdurchlassöffnungen 28 verschiedene Formen, Größen, Ausrichtungen, Zahlen und Konfigurationen haben. 8 veranschaulicht eine Konfiguration mit zwei Sätzen 110 und 112 elliptischer Luftdurchlassöffnungen 28, die in Umfangsrichtung 52 um das Mischrohr 26 angeordnet sind, wobei der erste Satz 110 Luftdurchlassöffnungen 28 axial stromaufwärts 68 des zweiten Satzes 112 Luftdurchlassöffnungen 28 liegt. In dieser Ausführungsform haben die einzelnen Luftdurchlassöffnungen 28 des ersten Satzes 110 eine Querschnittsfläche 114, die im Wesentlichen größer als die Querschnittsfläche 114 der Luftdurchlassöffnungen 28 des zweiten Satzes 112 ist. Der größere Querschnitt 114 der weiter stromabwärts befindlichen Luftdurchlassöffnungen 28 kann den stromabwärtigen Druckabfall ausgleichen, der über die Rohre 26 innerhalb des Luftraums 78 erfahren wird. In anderen Ausführungsformen können die Luftdurchlassöffnungen 28 eine kreisförmige, tropfenförmige oder rechteckige Querschnittsform oder eine beliebige andere Form haben. Jeder veranschaulichte Satz 110 und 112 Luftdurchlassöffnungen 28 beinhaltet mehrere Reihen 116 und 118 (z.B. zwei Reihen) von Luftdurchlassöffnungen 28, die in Umfangsrichtung 52 um das Mischrohr 26 gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Luftdurchlassöffnungen 28 der ersten Reihe 116 in der axialen Richtung 48 und der Umfangsrichtung 52 von den Luftdurchlassöffnungen 28 in der zweiten Reihe 118 versetzt (z.B. gestaffelt) sind. In einigen Ausführungsformen können nachfolgende Reihen 118 nicht in Umfangsrichtung 52 versetzt (z.B. gestaffelt) sein, sondern können stattdessen in Umfangsrichtung mit vorhergehenden Reihen 116 von Luftdurchlassöffnungen 28 fluchten (z.B. in einer axialen Linie). In anderen Ausführungsformen können nachfolgende Reihen 118 teilweise voneinander versetzt sein. In einigen Ausführungsformen können die Luftdurchlassöffnungen 28 einen Querschnitt 114 in einem Bereich von etwa 1 mm2 bis 100 mm2, 10 mm2 bis 50 mm2, 25 mm2 bis 75 mm2 oder einer beliebigen Untergruppe dazwischen haben. Zum Beispiel können die einzelnen Luftdurchlassöffnungen 28 einen Querschnitt von 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 75, 80, 85, 90, 95 oder 100 Quadratmillimeter(n) oder einen beliebigen anderen Querschnitt haben. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die Luftkonditioniereinrichtung 27 zwei Reihen 116 und 118 von Luftdurchlassöffnungen 28 in zwei Sätzen 110 und 112 Luftdurchlassöffnungen 28. In anderen Ausführungsformen kann die Luftkonditioniereinrichtung 27 1 bis 1000, 2 bis 500, 3 bis 250, 4 bis 100 oder 5 bis 25 oder mehr Sätze und Reihen von Luftdurchlassöffnungen 28 mit verschiedenen Größen, Formen, Ausrichtungen, Mustern oder einer Kombination davon beinhalten. Zum Beispiel kann die Luftkonditioniereinrichtung 27 1 bis 100 Sätze verschieden großer Luftdurchlassöffnungen 28 beinhalten, wobei jeder Satz 1 bis 100 Reihen gleich oder verschieden beabstandeter, abgewinkelter oder geformter Luftdurchlassöffnungen 28 hat. Weiter kann beispielsweise die Größe, die Zahl und/oder der Winkel der Luftdurchlassöffnungen 28 der gleiche sein, in der axialen Richtung 48 und/oder der Umfangsrichtung 52 an jedem Mischrohr 26 entlang zunehmen und/oder abnehmen. In gewissen Ausführungsformen kann der Durchmesser der Luftdurchlassöffnungen 28 allmählich von einer Reihe zu einer weiteren am Mischrohr 26 entlang zunehmen oder abnehmen (oder abwechseln). 8th is a detailed view of the first end 94 of the mixing tube 26 from 7 showing an embodiment of the air conditioning device 27 (eg air vents 28 ) on a mixing tube 26 illustrated. As discussed below, the air vents 28 have different shapes, sizes, orientations, numbers and configurations. 8th illustrates a two-set configuration 110 and 112 elliptical air vents 28 in the circumferential direction 52 around the mixing tube 26 are arranged, the first sentence 110 Air passage openings 28 axially upstream 68 of the second sentence 112 Air passage openings 28 lies. In this embodiment, the individual air passage openings 28 of the first sentence 110 a cross-sectional area 114 that is substantially larger than the cross-sectional area 114 the air passage openings 28 of the second sentence 112 is. The larger cross section 114 the further downstream air passage openings 28 can compensate for the downstream pressure drop across the pipes 26 within the airspace 78 is experienced. In other embodiments, the air passage openings 28 have a circular, teardrop-shaped or rectangular cross-sectional shape or any other shape. Each illustrated sentence 110 and 112 Air passage openings 28 includes several rows 116 and 118 (eg two rows) of air vents 28 in the circumferential direction 52 around the mixing tube 26 are arranged uniformly spaced from each other, wherein the air passage openings 28 the first row 116 in the axial direction 48 and the circumferential direction 52 from the air vents 28 in the second row 118 offset (eg staggered) are. In some embodiments, subsequent rows 118 not in the circumferential direction 52 can be staggered (eg staggered) but instead can be circumferentially aligned with previous rows 116 of air vents 28 aligned (eg in an axial line). In other embodiments, subsequent rows 118 be partially offset from each other. In some embodiments, the air passage openings 28 a cross section 114 in a range of about 1 mm 2 to 100 mm 2 , 10 mm 2 to 50 mm 2 , 25 mm 2 to 75 mm 2 or any subgroup in between. For example, the individual air vents 28 have a cross section of 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 75, 80, 85, 90, 95 or 100 square millimeters or any other cross section. In the illustrated embodiment, the air conditioner includes 27 two rows 116 and 118 of air vents 28 in two sentences 110 and 112 Air passage openings 28 , In other embodiments, the air conditioning device 27 1 to 1000, 2 to 500, 3 to 250, 4 to 100 or 5 to 25 or more sets and rows of air vents 28 with different sizes, shapes, orientations, patterns or a combination thereof. For example, the air conditioning device 27 1 to 100 sets of different sized air vents 28 each set comprising 1 to 100 rows of equally or differently spaced, angled or formed air passage openings 28 Has. Further, for example, the size, the number and / or the angle of the air passage openings 28 be the same, in the axial direction 48 and / or the circumferential direction 52 on each mixing tube 26 increase and / or decrease. In certain embodiments, the diameter of the air passage openings 28 gradually from one row to another on the mixing tube 26 increase or decrease (or alternate).
9 ist eine Ausführungsform der Luftkonditioniereinrichtung 27 (z.B. Luftdurchlassöffnungen 28) am ersten Ende 94 eines Mischrohrs 26, wobei die Luftdurchlassöffnungen 28 im Wesentlichen die gleiche Form und Querschnittsfläche 114 haben. Eine Ausführungsform von Luftdurchlassöffnungen 28 wie diese kann einen Querschnitt ausnutzen, bei dem in der axialen 48 oder Umfangsrichtung 52 ein unerheblicher Druckabfall erwartet wird. Die Luftdurchlassöffnungen 28 dieser Ausführungsform sind in sechs Reihen 116 angeordnet. Der axiale 48 Abstand zwischen den Reihen 116 ist jeweils gleich und die Luftdurchlassöffnungen 28 jeder Reihe 116 sind in Umfangsrichtung 52 um das Mischrohr 26 gleichmäßig voneinander beabstandet. Außerdem ist jede Reihe 116 in der Umfangsrichtung 52 von der nächsten Reihe 118 vollständig versetzt, d.h. gestaffelt. 9 is an embodiment of the air conditioning device 27 (eg air vents 28 ) at the first end 94 a mixing tube 26 , wherein the air passage openings 28 essentially the same shape and cross-sectional area 114 to have. An embodiment of air passage openings 28 how this can take advantage of a cross section, in which in the axial 48 or circumferential direction 52 an insignificant pressure drop is expected. The air vents 28 this embodiment are in six rows 116 arranged. The axial 48 Distance between the rows 116 is the same and the air vents 28 every row 116 are in the circumferential direction 52 around the mixing tube 26 equally spaced from each other. Besides, every row is 116 in the circumferential direction 52 from the next row 118 completely offset, ie staggered.
10 ist ein Querschnitt des Mischrohrs 26 von 9 durch Linie 10-10 von 9. Wie veranschaulicht, sind die Luftdurchlassöffnungen 28 direkt einwärts in Richtung auf eine zentrale Achse 119 des Mischrohrs 26 ausgerichtet, wodurch eine Luftinjektion radial einwärts in das Mischrohr 26 ermöglicht wird, wie durch die Pfeile angezeigt. Wie oben besprochen, tritt die verdichtete Luft 18 über den Luftraum 78 der Brennstoffdüse 12 in die Mischrohre 26 ein. Die Luft 18 wird von einem Diffusor 86 und einem Lufteinlass 70 in einer im Wesentlichen radialen Einwärtsrichtung 74 in den Luftraum 78 geleitet. Beim Eintreten der Luft 18 in die Mischrohre 26 tragen die Luftdurchlassöffnungen 28 der Luftkonditioniereinrichtung 27 zum Leiten, Verteilen und allgemeinen Konditionieren des Luftstroms in das Mischrohr 26 zur Verbesserung der Vermischung mit dem Brennstoff 22 vom Brennstoffinjektor 24 bei. In dieser Ausführungsform sind die Luftdurchlassöffnungen 28 zur radialen Achse 48 parallel und verleihen so der in die Mischrohre 26 eintretenden Luft 18 keine Drallbewegung. 10 is a cross section of the mixing tube 26 from 9 by line 10-10 of 9 , As illustrated, the air vents are 28 directly inward towards a central axis 119 of the mixing tube 26 aligned, whereby an air injection radially inwardly into the mixing tube 26 is enabled as indicated by the arrows. As discussed above, the compressed air occurs 18 over the airspace 78 the fuel nozzle 12 into the mixing tubes 26 one. The air 18 is from a diffuser 86 and an air intake 70 in a substantially radial inward direction 74 in the airspace 78 directed. When entering the air 18 into the mixing tubes 26 carry the air vents 28 the air conditioning device 27 for conducting, distributing and generally conditioning the flow of air into the mixing tube 26 to improve the mixing with the fuel 22 from the fuel injector 24 at. In this embodiment, the air passage openings 28 to the radial axis 48 parallel and thus lend into the mixing tubes 26 entering air 18 no twisting movement.
11 ist ein Querschnitt des Mischrohrs 26 von 9 durch Linie 11-11 von 9. Die Luftdurchlassöffnungen 28 sind, wie von den Pfeilen veranschaulicht, radial einwärts hin zur zentralen Achse 119 des Mischrohrs 26, aber davon versetzt, ausgerichtet. Das heißt, die Luftdurchlassöffnungen 28 sind allgemein relativ zur radialen Achse 50 abgewinkelt, wie von einem Winkel 120 angedeutet wird, so dass die Luftdurchlassöffnungen 28 in der Umfangsrichtung 52 um die zentrale Achse 119 des Rohrs 26 einen Drallstrom verleihen. Wie veranschaulicht, ist der Winkel 120 der Luftdurchlassöffnung 28 in Bezug auf die radiale Achse 50 größer als null. Der Winkel 120 einzelner Luftdurchlassöffnungen 28 kann im Bereich zwischen etwa 0 und 45 Grad, 0 und 30 Grad, 15 und 45 Grad, 15 und 30 Grad oder in einer beliebigen Untergruppe dazwischen liegen. Zum Beispiel kann der Winkel 120 einiger Luftdurchlassöffnungen 28 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 oder 45 Grad betragen oder ein beliebiger anderer Winkel sein und der Winkel 120 anderer Luftdurchlassöffnungen 28 kann 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 oder 45 Grad betragen oder ein beliebiger anderer Winkel sein. In einigen Ausführungsformen können die Luftdurchlassöffnungen 28 konfiguriert sein, um der Luft im Uhrzeigersinn Drall zu verleihen, während andere Luftdurchlassöffnungen 28 konfiguriert sein können, um die Luft entgegen dem Uhrzeigersinn Drall zu verleihen. Diese Variation kann auf der Basis der Umfangslage des einzelnen Mischrohrs 26 in Bezug auf den Lufteinlass 70 der Brennstoffdüse 12 erfolgen, um den Strom verdichteter Luft 18 im Luftraum 78 der Brennstoffdüse 12 besser zu erfassen. 11 is a cross section of the mixing tube 26 from 9 through line 11-11 of 9 , The air vents 28 are, as illustrated by the arrows, radially inward toward the central axis 119 of the mixing tube 26 but offset, aligned. That is, the air vents 28 are generally relative to the radial axis 50 angled, as if from an angle 120 is hinted, so that the air vents 28 in the circumferential direction 52 around the central axis 119 of the pipe 26 impart a swirl flow. As illustrated, the angle is 120 the air passage opening 28 with respect to the radial axis 50 greater than zero. The angle 120 individual air vents 28 may be in the range between about 0 and 45 degrees, 0 and 30 degrees, 15 and 45 degrees, 15 and 30 degrees, or any subgroup in between. For example, the angle 120 some air vents 28 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 or 45 degrees or any other angle and the angle 120 other air vents 28 can be 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, or 45 degrees, or any other angle. In some embodiments, the air passage openings 28 be configured to impart swirling air clockwise while leaving other air vents 28 can be configured to impart the air counterclockwise twist. This variation may be based on the circumferential position of the single mixing tube 26 in terms of the air intake 70 the fuel nozzle 12 done to the stream of compressed air 18 in the airspace 78 the fuel nozzle 12 better to grasp.
12 ist ein Querschnitt des Mischrohrs 26 von 9 durch Linie 12-12 von 9. Wie von den Pfeilen veranschaulicht, sind die Luftdurchlassöffnungen 28 radial einwärts hin zur zentralen Achse 119 des Mischrohrs 26, aber davon versetzt, ausgerichtet. Das heißt, die Luftdurchlassöffnungen 28 sind allgemein relativ zur radialen Achse 50 abgewinkelt, wie von dem Winkel 120 angedeutet wird, so dass die Luftdurchlassöffnungen 28 in der Umfangsrichtung 52 um die zentrale Achse 119 des Rohrs 26 einen Drallstrom verleihen. Im Gegensatz zu 11 ist der Winkel 120 der Luftdurchlassöffnungen 28 in 12 größer, um einen stärkeren Drallstrom bereitzustellen. Das heißt, der Winkel 120 der Luftdurchlassöffnung 28 in Bezug auf eine radiale Achse 50 ist ein größerer Wert als der Winkel 120 in 11. Zum Beispiel kann der Winkel 120 der Luftdurchlassöffnungen 28 im Bereich zwischen etwa 45 und 90 Grad, 60 und 90 Grad, 45 und 75 Grad oder 60 und 75 Grad oder in einer beliebigen Untergruppe dazwischen liegen. Es wird auch erörtert, dass einzelne Luftdurchlassöffnungen 28 innerhalb eines Satzes Luftdurchlassöffnungen 28 mit verschiedenen Winkeln 120 konfiguriert sein können, um den Strom verdichteter Luft 18 innerhalb der Brennstoffdüse 12 spezifisch anzupassen. Zum Beispiel können Mischrohre 26, die in einigen Ausführungsformen innerhalb der Brennstoffdüse 12 an Stellen eingebaut sind, die radial weiter außen und näher am Lufteinlass 70 liegen, konfiguriert sein, so dass sie Luftdurchlassöffnungen 28 haben, die größere Winkel 120 als die Luftdurchlassöffnungen an Mischrohren 26 haben, die innerhalb der radial weiter einwärts liegenden Stellen innerhalb der Brennstoffdüse 12, weiter vom Lufteinlass 70 weg, liegen. In einigen Ausführungsformen können Luftdurchlassöffnungen 28 an den Mischrohren 26 abgewinkelt sein, so dass sie die Luft in Richtungen mit einer axialen 48 Komponente leiten. Das heißt, die Luftdurchlassöffnung 28 kann für noch größere Kontrolle über den Strom verdichteter Luft 18 innerhalb der Mischrohre 26 so konfiguriert sein, dass sie die verdichtete Luft in einer Richtung mit einer stromabwärtigen 66 oder stromaufwärtigen 68 Komponente leitet. Diese Variationen in der Winkelkonfiguration der Luftdurchlassöffnungen 28 kann Schwankungen des Flusses verdichteter Luft innerhalb des Mischrohrs 26, Schwankungen der Feinverteilung von eingespritztem Brennstoff 22 von den Brennstoffinjektoren 24 oder andere variierende Bedingungen der Umgebung innerhalb der Brennstoffdüse 12 ausgleichen, welche die Gleichmäßigkeit des Brennstoff-Luft-Gemischs 30 beeinträchtigen können. 12 is a cross section of the mixing tube 26 from 9 by line 12-12 of 9 , As illustrated by the arrows, the air vents are 28 radially inward toward the central axis 119 of the mixing tube 26 but offset, aligned. That is, the air vents 28 are generally relative to the radial axis 50 angled, as from the angle 120 is hinted, so that the air vents 28 in the circumferential direction 52 around the central axis 119 of the pipe 26 impart a swirl flow. In contrast to 11 is the angle 120 the air passage openings 28 in 12 larger to provide a stronger swirl current. That is, the angle 120 the air passage opening 28 with respect to a radial axis 50 is a greater value than the angle 120 in 11 , For example, the angle 120 the air passage openings 28 range between about 45 and 90 degrees, 60 and 90 degrees, 45 and 75 degrees or 60 and 75 degrees, or any subgroup in between. It is also discussed that individual air vents 28 within a set of air vents 28 with different angles 120 can be configured to control the flow of compressed air 18 inside the fuel nozzle 12 to adapt specifically. For example, mixing tubes can 26 in some embodiments, within the fuel nozzle 12 are installed at locations that are radially outward and closer to the air inlet 70 lie, be configured so that they have air vents 28 have, the larger angles 120 as the air vents on mixing tubes 26 that are within the radially inward locations within the fuel nozzle 12 , further from the air intake 70 away, lie. In some embodiments, air passage openings 28 at the mixing tubes 26 be angled so that they air in directions with an axial 48 Direct component. That is, the air passage opening 28 Can for even greater control over the flow of compressed air 18 inside the mixing tubes 26 Be configured to direct the compressed air in one direction with a downstream one 66 or upstream 68 Component conducts. These variations in the angular configuration of the air vents 28 may be fluctuations in the flow of compressed air within the mixing tube 26 , Fluctuations in the fine distribution of injected fuel 22 from the fuel injectors 24 or other varying conditions of the environment within the fuel nozzle 12 compensate for the uniformity of the fuel-air mixture 30 can affect.
Die 13–16 sind Perspektivansichten der Brennstoffdüse 12, die eine Reihe von Schritten eines Verfahrens zum Entfernen von wenigstens einem Mischrohr 26 gemäß gewissen Ausführungsformen veranschaulichen. Wie in 13 veranschaulicht, ist die Mehrrohrbrennstoffdüse 12 vom Kopfende 56 der Brennkammer 16 entfernt und mit der Endabdeckungsbaugruppe 58 gekoppelt. Die Endabdeckungsbaugruppe 58 mit Brennstoffeinlass 62 ist mit der Stützkonstruktion 82 und der Kappenseitenbaugruppe 60 gekoppelt veranschaulicht. Um die Mischrohre 26 freizulegen, wie in 14 gezeigt, wird die Endabdeckungsbaugruppe 58 von der Stützkonstruktion 82 und der Kappenseitenbaugruppe 60 getrennt. 14 zeigt die Brennstoffinjektoren 24 auf, die mit der Endabdeckungsbaugruppe 58 der Brennstoffdüse 12 gekoppelt sind. Als nächstes wird, wie in 15 gezeigt, die Halteplatte 84 von der Kappenseitenbaugruppe 60 entfernt, indem die Halteplatte 84 in einer Stromaufwärtsrichtung 68 vom zweiten Ende 96 zum ersten Ende 94 der Mischrohre 26 an den Mischrohren 26 entlang geschoben wird. Wie in 16 gezeigt, können dann die Mischrohre 26 aus ihrer Lage an der Kappenseitenbaugruppe 60 entfernt werden. Das Entfernen von einem oder mehreren Mischrohren 26 kann die Überprüfung, das Ersetzen, die Reparatur oder beliebige andere Zwecke ermöglichen, die sich im Verlauf der Herstellung, der Montage und des Betriebs der Brennstoffdüse 12 zeigen. Der Einbau von Mischrohren 26 wird durch Befolgen der in den 13 bis 16 veranschaulichten Schritte in umgekehrter Reihenfolge erreicht. Das eine oder die mehreren Mischrohre 26 können nämlich an der Kappenseitenbaugruppe 60 (16) in ihre Sollage eingesetzt werden, dann kann die Halteplatte 84 durch Aufschieben über die Mischrohre 26 vom ersten Ende 94 zum zweiten Ende 96, bis die Rohre 26 mit der Kappenseitenbaugruppe 60 und/oder der Prallplatte 92 (15) bündig sind, eingebaut werden. Die Stützkonstruktion 82 wird dann mit der Endabdeckungsbaugruppe 58 gekoppelt, indem die Mischrohre 26 auf ihre jeweiligen Brennstoffinjektoren 24 (14) ausgerichtet werden. Die zusammengebaute Brennstoffdüse 12 (13) kann dann in das Kopfende 56 der Brennkammer 12 eingebaut werden. The 13 - 16 are perspective views of the fuel nozzle 12 showing a series of steps of a method for removing at least one mixing tube 26 according to certain embodiments. As in 13 Illustrated is the multi-tube fuel nozzle 12 from head 56 the combustion chamber 16 removed and with the end cover assembly 58 coupled. The end cover assembly 58 with fuel inlet 62 is with the support structure 82 and the cap side assembly 60 coupled illustrated. To the mixing tubes 26 to expose, as in 14 is shown, the end cover assembly 58 from the supporting structure 82 and the cap side assembly 60 separated. 14 shows the fuel injectors 24 on that with the end cover assembly 58 the fuel nozzle 12 are coupled. Next, as in 15 shown the retaining plate 84 from the cap side assembly 60 removed by holding plate 84 in an upstream direction 68 from the second end 96 to the first end 94 the mixing tubes 26 at the mixing tubes 26 pushed along. As in 16 can then be shown the mixing tubes 26 from their location on the cap side assembly 60 be removed. The removal of one or more mixing tubes 26 It may allow inspection, replacement, repair or any other purpose during the manufacture, assembly and operation of the fuel nozzle 12 demonstrate. The installation of mixing tubes 26 By following in the 13 to 16 Steps achieved in reverse order. The one or more mixing tubes 26 can namely on the cap side assembly 60 ( 16 ) can be used in their desired position, then the holding plate 84 by sliding over the mixing tubes 26 from the first end 94 to the second end 96 until the pipes 26 with the cap side assembly 60 and / or the baffle plate 92 ( 15 ) are flush mounted. The support structure 82 then comes with the end cover assembly 58 coupled by the mixing tubes 26 on their respective fuel injectors 24 ( 14 ). The assembled fuel nozzle 12 ( 13 ) can then be in the headboard 56 the combustion chamber 12 to be built in.
Technische Ergebnisse der offenbarten Ausführungsformen beinhalten Systeme und Verfahren zum Verbessern der Vermischung der Luft und des Brennstoffs innerhalb von Mehrrohrbrennstoffdüsen 12 eines Gasturbinensystems. Speziell ist die Brennstoffdüse 12 mit mehreren Mischrohren 26 bestückt, die Luftdurchlassöffnungen 28 (z.B. Luftkonditioniereinrichtung 27) haben, durch welche verdichtete Druckluft 18, die in die Brennstoffdüse 12 eintritt, geleitet wird und sich mit Brennstoff 22 vermischt, der von mehreren Brennstoffinjektoren 24 eingespritzt wird. Die Luftdurchlassöffnungen 28 können mit verschiedenen Formen, Größen, räumlichen Anordnungen konfiguriert sein und konfiguriert sein, um die Luft in verschiedenen Winkeln zu leiten. Die schwankenden Drücke von Luft 18 und Brennstoff 22 unter den mehreren Brennstoffinjektoren 24 in der Mehrrohrbrennstoffdüse 12 ausgleichend, erhöht diese spezifische Anpassung die Vermischung und Gleichmäßigkeit. Die erhöhte Vermischung der Luft 18 und des Brennstoffs 22 erhöht die Flammenstabilität innerhalb der Brennkammer 16 und reduziert die Menge unerwünschter Benachbart zuprodukte der Verbrennung. Das Verfahren zum Entfernen und Einbauen der einzelnen Mischrohre 26 ermöglicht die kosteneffektive und -effiziente Reparatur der Brennstoffdüse 12. Technical results of the disclosed embodiments include systems and methods for improving the mixing of air and fuel within multi-tube fuel nozzles 12 a gas turbine system. Special is the fuel nozzle 12 with several mixing tubes 26 equipped, the air vents 28 (eg air conditioning device 27 ), through which compressed compressed air 18 in the fuel nozzle 12 enters, is directed and fueled 22 mixed, that of several fuel injectors 24 is injected. The air vents 28 can be configured with different shapes, sizes, spatial arrangements and configured to direct the air at different angles. The fluctuating pressures of air 18 and fuel 22 among the several fuel injectors 24 in the multi-tube fuel nozzle 12 Balancing, this specific adjustment increases the mixing and uniformity. The increased mixing of the air 18 and fuel 22 increases flame stability within the combustion chamber 16 and reduces the amount of undesirable adjacent combustion products. The procedure for removing and installing the individual mixing tubes 26 enables cost-effective and efficient repair of the fuel nozzle 12 ,
In der vorliegenden Offenbarung werden oben zwar einige typische Größen und Abmessungen vorgesehen, es ist aber zu beachten, dass die verschiedenen Bauteile der beschriebenen Brennkammer maßstäblich vergrößert oder verkleinert werden können und auch individuell auf diverse Brennkammertypen und diverse Anwendungen angepasst werden können. Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele zur Offenbarung von Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich der besten Art der Ausführung, und auch, um einer Fachperson die Ausübung der Erfindung zu ermöglichen, einschließlich der Herstellung und Benutzung jedweder Vorrichtungen oder Systeme und der Durchführung eingebundener Verfahren. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele beinhalten, die fachkundigen Personen einfallen werden. Es ist vorgesehen, dass derartige weitere Beispiele in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie strukturelle Elemente haben, die sich nicht von der wörtlichen Sprache der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden von den wörtlichen Sprachen der Ansprüche beinhalten. Although some typical sizes and dimensions are provided above in the present disclosure, it should be understood that the various components of the described combustor may be scaled up or down and may also be customized to various types of combustors and various applications. This written description uses examples to disclose embodiments of the invention, including the best mode of execution, and also to enable any person skilled in the art to practice the invention, including making and using any devices or systems and performing integrated methods. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that will occur to those skilled in the art. It is intended that such further examples fall within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they include equivalent structural elements with insubstantial differences from the literal languages of the claims.
Ein System beinhaltet eine Mehrrohrbrennstoffdüse. Die Mehrrohrbrennstoffdüse beinhaltet mehrere Rohre. Jedes Rohr hat ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine um einen zentralen Durchgang angeordnete ringförmige Wand. Das erste Ende ist zur Anordnung um einen Brennstoffinjektor konfiguriert. Jedes Rohr beinhaltet auch eine Luftkonditioniereinrichtung mit mehreren Luftdurchlassöffnungen, die benachbart zu dem ersten Ende angeordnet sind. Die mehreren Luftdurchlassöffnungen verlaufen durch die Wand in den zentralen Durchgang. One system includes a multi-tube fuel nozzle. The multi-tube fuel nozzle includes several tubes. Each tube has a first end, a second end, and an annular wall disposed about a central passage. The first end is configured to be arranged around a fuel injector. Each tube also includes an air conditioning device having a plurality of air passage openings disposed adjacent to the first end. The plurality of air passage openings pass through the wall into the central passage.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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1010
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Gasturbinensystem Gas Turbine System
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1212
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Brennstoffdüse fuel nozzle
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1414
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Brennstoffzufuhr fuel supply
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1616
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Brennkammer combustion chamber
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1818
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verdichtete Luft compressed air
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2020
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Verdichter compressor
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2222
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Brennstoff fuel
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2424
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Brennstoffinjektor fuel injector
-
2626
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Mischrohre mixing tubes
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2727
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Luftkonditioniereinrichtung type air conditioner
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2828
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Luftdurchlassöffnung Air passage opening
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3030
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Brennstoff-Luft-Gemisch Fuel-air mixture
-
3232
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unter Druck stehende Abgase pressurized exhaust gases
-
3434
-
Turbine turbine
-
3636
-
Welle wave
-
3838
-
Abgasauslass exhaust outlet
-
4040
-
Luft air
-
4242
-
Lufteintritt air inlet
-
4444
-
Last load
-
4646
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Brennraum combustion chamber
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4848
-
axial axial
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5050
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radial radial
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5252
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in Umfangsrichtung in the circumferential direction
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5454
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Längsachse longitudinal axis
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5656
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Kopfende head
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5858
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Endabdeckungsbaugruppe end cover
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6060
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Kappenseitenbaugruppe Cap side assembly
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6262
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Brennstoffeinlass in der Endabdeckung Fuel inlet in the end cover
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6464
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Brennstoffraum in der Endabdeckung Fuel chamber in the end cover
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6666
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Stromabwärtsrichtung Downstream direction
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6868
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Stromaufwärtsrichtung Upstream direction
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7070
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Lufteinlass air intake
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7272
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Ringraum annulus
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7474
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Auskleidung lining
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7676
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Strömungshülle flow envelope
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7878
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Luftraum airspace
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8080
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Übergangsstück Transition piece
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8282
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Stützkonstruktion support structure
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8484
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Halteplatte Retaining plate
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8686
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Diffusor diffuser
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8888
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radial einwärts gehende Richtung radially inward direction
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9090
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radial nach außen radially outward
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9292
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Prallplatte flapper
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9494
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erstes Ende des Mischrohrs first end of the mixing tube
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9696
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zweites Ende des Mischrohrs second end of the mixing tube
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9898
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zentraler Mischrohrdurchgang central mixing tube passage
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100100
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axiale Feder axial spring
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102102
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radiale Feder radial spring
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103103
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ringförmige Wand des Brennstoffinjektors annular wall of the fuel injector
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104104
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innerer Brennstoffdurchgang des Brennstoffinjektors internal fuel passage of the fuel injector
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106106
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Brennstoffdurchlassöffnungen am Brennstoffinjektor Fuel passage openings on the fuel injector
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108108
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abgeschrägter Teil bevelled part
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109109
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Spitze des Brennstoffinjektors Tip of the fuel injector
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110110
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erster Satz Luftdurchlassöffnungen first set of air vents
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112112
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zweiter Satz Luftdurchlassöffnungen second set of air vents
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114114
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Luftdurchlassöffnungsquerschnitt Air passage opening cross-section
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116116
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erste Reihe von Luftdurchlassöffnungen first row of air vents
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118118
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zweite Reihe von Luftdurchlassöffnungen second row of air vents
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120120
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Winkel angle