DE19729246A1

DE19729246A1 - Atomizer nozzle for atomizing fuel in burners

Info

Publication number: DE19729246A1
Application number: DE19729246A
Authority: DE
Inventors: Christoph Ing Hassa; Thomas Ing Behrendt; Manfred Ing Bahlk
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: FR2765952B1; GB9814060D0; GB2327120A; DE19729246C2; GB2327120B; FR2765952A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberdüse für die ma gere vorverdampfte, vorgemischte Verbrennung von flüs sigen Kraftstoffen, insbesondere in Gasturbinen.The invention relates to an atomizing nozzle for the ma gere pre-evaporated, premixed combustion of rivers fuels, especially in gas turbines.

Die magere vorverdampfte, vorgemischte Verbrennung in Gasturbinenbrennkammern erlaubt eine weitgehende Redu zierung der Stickoxidemission. Bei diesem Verbrennungs konzept wird der Kraftstoff in der Düse oder einer Vor verdampferstrecke verdampft und mit Luft gemischt, be vor das Gemisch in der Brennkammer verbrennt. Die Aus drücke "Vorverdampfung" und "Vormischung" bedeuten, daß das Verdampfen und Mischen vor der Verbrennungszone stattfindet. Bei einer vollständigen Verdampfung und Mischung erfolgt die Verbrennung bei mageren Mischungs verhältnissen, d. h. bei einem Luftüberschuß und niedri gen Temperaturen, was zu geringeren Stickoxidemissionen führt. Eine unvollständige Verdampfung des Kraftstoffes führt zu einer Verbrennung in einer Diffusionsflamme um den Kraftstofftropfen herum. Die Verbrennung stabili siert sich dabei in nahstöchiometrischen Bereichen, d. h. bei etwa gleichen Anteilen von Sauerstoff und Kraftstoff. Daraus resultiert eine lokal hohe Verbren nungstemperatur mit hoher Stickoxidemission.The lean pre-evaporated, premixed combustion in Gas turbine combustion chambers allow an extensive reduction adornment of nitrogen oxide emissions. With this combustion concept is the fuel in the nozzle or a pre evaporator section evaporated and mixed with air, be before the mixture burns in the combustion chamber. The out press "pre-evaporation" and "premix" mean that the evaporation and mixing before the combustion zone takes place. With complete evaporation and Mixing takes place when the mixture is lean conditions, d. H. with an excess of air and low temperatures, resulting in lower nitrogen oxide emissions leads. Incomplete evaporation of the fuel leads to combustion in a diffusion flame the fuel drop around. The combustion stabili settles in near-stoichiometric areas, d. H. with approximately equal proportions of oxygen and Fuel. This results in locally high consumption temperature with high nitrogen oxide emissions.

Düsen für die magere vorverdampfte und vorgemischte Verbrennung sind bekannt. Der flüssige Kraftstoff wird üblicherweise in die Düse injiziert oder durch Luft ströme von einer Abrißkante zerstäubt. Bei dieser Pri märzerstäubung entsteht ein Spray, bei dem der Kraftstoff sowohl in flüssiger Form (Tropfen) als auch in gasförmiger Form in der Luft vorhanden ist. Bei den bekannten Düsen erfolgt bereits das Zerstäuben des Kraftstoffs mit verdrallter Luft. Die meist gegensinnig verdrallten Luftströme sollen den Kraftstoff gleichzei tig zerstäuben und durch hohe Turbulenz in der Scherschicht der beiden Luftströme die Mischung homoge nisieren.Nozzles for the lean pre-evaporated and premixed Combustion is known. The liquid fuel will usually injected into the nozzle or by air streams atomized from a tear-off edge. With this pri March spraying creates a spray in which the Fuel both in liquid form (drops) and is present in the air in gaseous form. Both known nozzles are already atomizing the With swirled air. The mostly opposite swirled air currents are said to fuel simultaneously atomize and due to high turbulence in the Shear layer of the two air streams the mixture homogeneous nize.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die magere vorverdampfte, vorgemischte Verbrennung in Gasturbinen brennkammern dahingehend zu verbessern, daß die Stick oxidemission gesenkt wird.The invention is based, the lean task pre-evaporated, premixed combustion in gas turbines to improve combustion chambers so that the stick oxide emission is reduced.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Zerstäuberdüse hat einen Druck raum, aus dem Luft ausströmt. Von dem Druckraum geht ein erster Ringkanal ab, in dessen Einlaß Kraftstoff von einer Zuführvorrichtung eingeleitet wird, wobei der Kraftstoff zu einem Spray zerstäubt wird. Die Zuführ vorrichtung kann in oder vor dem Einlaß des ersten Ringkanals angeordnet sein. Der erste Ringkanal ist von einem zweiten Ringkanal umgeben, in den Druckluft ein strömt und der Drallelemente zur Verdrallung der Luft enthält. Die Auslässe der beiden Ringkanäle münden in ein Düsenrohr, das sich in Strömungsrichtung verjüngt. Der eingebrachte Kraftstoff wird in dem ersten Ringka nal von einem schwach turbulenten unverdrallten Zer stäubungsluftstrom nachzerstäubt. Bei dieser Sekundär zerstäubung werden nahezu alle Kraftstofftropfen zer stäubt bzw. verdampft, da aufgrund des unverdrallten Zerstäubungsluftstromes eine hohe Relativgeschwindig keit zwischen Luft und großen Tropfen lang genug auf rechterhalten werden kann, um die großen Tropfen zu kleinen Tropfen zu zerstäuben, die dann während der Aufenthaltszeit in der Düse komplett verdampfen. Die den erzielbaren Verdampfungsgrad bestimmenden Größen sind die Tropfengrößenverteilung und die Aufenthalts zeit in der Düse, die durch die Selbstzündungszeit des Kraftstoffes in der Luft bei den gegebenen Druck- und Temperaturverhältnissen begrenzt ist. Bei kleinen Trop fen erfolgt eine nahezu vollständige Verdampfung, was bei der nachfolgenden Verbrennung zu einer geringeren Stickoxidemission führt. An den Auslässen der beiden Ringkanäle treffen das unverdrallte Kraftstoff-Luft- Gemisch aus dem ersten Ringkanal und der verdrallte Mischluftstrom aus dem zweiten Ringkanal aufeinander. Innerhalb des Düsenrohres erfolgt eine Vermischung der beiden Luftströme, so daß ein homogenes mageres Kraft stoff-Luft-Gemisch entsteht. Die Homogenisierung des Gemisches in der Düse erfolgt durch die Turbulenz in der Scherschicht zwischen unverdrallter Zerstäubungs luft und verdrallter Mischluft. The atomizer nozzle according to the invention has a pressure space from which air flows. Goes from the pressure room a first ring channel, fuel in the inlet is introduced by a feed device, the Fuel is atomized into a spray. The feeder device can be in or before the inlet of the first Ring channel can be arranged. The first ring channel is from surrounded a second ring channel, in the compressed air flows and the swirl elements for swirling the air contains. The outlets of the two ring channels open into a nozzle tube that tapers in the direction of flow. The fuel introduced is in the first ring box nal from a weakly turbulent untwisted zer post-atomized air flow. At this secondary atomization disintegrates almost all fuel drops dusts or vaporizes because of the untwisted Atomizing air flow a high relative speed between air and large drops long enough can be kept to the big drops too atomize small drops which then during the Completely evaporate the time in the nozzle. The variables determining the achievable degree of evaporation are the drop size distribution and the stay time in the nozzle caused by the autoignition time of the Fuel in the air at the given pressure and Temperature conditions is limited. With small trop there is almost complete evaporation, what in the subsequent combustion to a lower one Nitrogen oxide emission leads. At the outlets of the two Ring channels meet the untwisted fuel-air Mixture of the first ring channel and the twisted Mixed air flow from the second ring duct to each other. The inside of the nozzle tube is mixed both air flows, so that a homogeneous lean force Air-substance mixture is created. The homogenization of the Mixtures in the nozzle are caused by the turbulence in the shear layer between unswirled atomization air and swirled mixed air.

In der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse erfolgen die Zerstäubung und Vorverdampfung einerseits und die Vor mischung andererseits in getrennten Zonen. Die Vorver dampfung erfolgt mit einem unverdrallten Luftstrom ho her Geschwindigkeit innerhalb des ersten Ringkanals, während die sich daran anschließende Vormischung mit tels verdrallter Luftströmung aus dem zweiten Ringkanal in dem Düsenrohr erfolgt. So entsteht ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit vollständig verdampftem Kraftstoff, das in einer sich an die Zerstäuberdüse an schließenden Brennkammer bei geringerer Stickoxidemis sion verbrannt wird.This takes place in the atomizer nozzle according to the invention Atomization and pre-evaporation on the one hand and the pre mix on the other hand in separate zones. The preliminary steaming takes place with an untwisted air flow ho speed within the first ring channel, while the subsequent premixing with twisted air flow from the second ring channel done in the nozzle tube. This creates a homogeneous one Air-fuel mixture with completely vaporized Fuel that adheres to the atomizer nozzle closing combustion chamber with lower nitrogen oxide emissions sion is burned.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Zeichnung.Further advantageous developments of the invention result itself from the subclaims and the drawing.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.The following is an embodiment of the invention explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Zerstäuberdüse im Längsschnitt und Fig. 1, the atomizer nozzle in longitudinal section and

Fig. 2 einen Trennkörper mit Drallelementen. Fig. 2 shows a separating body with swirl elements.

Die in Fig. 1 gezeigte Zerstäuberdüse 1 ist mit einem Lufteinlaß 2 an eine nicht dargestellte Druckquelle, wie z. B. einen Verdichter, angeschlossen, die erwärmte Luft mit einer Temperatur von etwa 350 bis 700°C bei einer Geschwindigkeit von 80 bis 130 m/sec. bereit stellt. Die Luft strömt mit einem Druck von 3 bis über 50 bar in die Zerstäuberdüse ein. Der Lufteinlaß 2 ist ringförmig ausgebildet, wobei sich der Querschnitt stromabwärts, also von der Druckquelle entfernend, ver jüngt, um die Luft weiter zu beschleunigen. An den Lufteinlaß 2 schließt sich ein Düsenrohr 3 an, dessen Durchmesser sich im Stromverlauf kontinuierlich ver jüngt. An das stromabwärts liegende Ende des Düsenrohrs 3 schließt sich ein Diffusor 4 an, dessen Querschnitt sich in Strömungsrichtung vergrößert, um den Luftstrom zu verlangsamen und Verwirbelungen für die sich an den Diffusor 4 anschließende Brennkammer 5 zu erzeugen. Die Übergänge zwischen dem Lufteinlaß 2, dem Düsenrohr 3 und dem Diffusor 4 sind stetig, d. h. daß keine die Strömung behindernden Kanten vorhanden sind.The spray nozzle 1 shown in Fig. 1 is provided with an air inlet 2 to a not shown pressure source such. B. a compressor connected, the heated air at a temperature of about 350 to 700 ° C at a speed of 80 to 130 m / sec. provides. The air flows into the atomizer nozzle at a pressure of 3 to over 50 bar. The air inlet 2 is annular, the cross-section tapers downstream, that is, away from the pressure source, to further accelerate the air. At the air inlet 2 is followed by a nozzle tube 3 , the diameter of which tapers continuously in the course of the current. A diffuser 4 adjoins the downstream end of the nozzle tube 3 , the cross section of which increases in the flow direction in order to slow down the air flow and to generate turbulence for the combustion chamber 5 adjoining the diffuser 4 . The transitions between the air inlet 2 , the nozzle tube 3 and the diffuser 4 are continuous, ie that there are no edges obstructing the flow.

In dem Lufteinlaß 2 und dem Düsenrohr 3 erstreckt sich ein axial angeordneter Innenkörper 6, der die Luftströ mung im inneren Bereich des Lufteinlasses 2 und des Düsenrohres 3 führt. In dem ringförmigen Zwischenraum 7 zwischen der Innenwand des Lufteinlasses 2 und dem In nenkörper 6 befindet sich eine Zuführvorrichtung 8 für den flüssigen Kraftstoff. Die Zuführvorrichtung 8 be steht aus einem den Innenkörper 6 umgebenden Ringkörper 9, der mit Haltestreben 10 an dem Lufteinlaß 2 be festigt ist. Die Haltestreben 10 halten auch den Innen körper 6.In the air inlet 2 and the nozzle tube 3 extends an axially arranged inner body 6 , which leads the air flow in the inner region of the air inlet 2 and the nozzle tube 3 . In the annular space 7 between the inner wall of the air inlet 2 and the inner body 6 is a feed device 8 for the liquid fuel. The feed device 8 be consists of a ring body 9 surrounding the inner body 6 , which is fastened with struts 10 to the air inlet 2 be. The struts 10 also hold the inner body 6 .

In zumindest einer der Haltestreben 10 verläuft eine Kraftstoffleitung 11 bis in den Ringkörper 9. Dort schließt sich ein ringförmiger, innerhalb des Ringkör pers 9 umlaufender Kanal 12 an, der den Kraftstoff auf nimmt. Stromabwärts läuft der Ringkörper 9 in einer Zunge 13 aus, die in einer Abrißkante 14 endet. Die Abrißkante 14 befindet sich im Übergangsbereich zwi schen dem Lufteinlaß 2 und dem Düsenrohr 3. Der ring förmige Kraftstoffkanal 12 setzt sich innerhalb des Ringkörpers 9 stromabwärts fort und hat am Anfang der Zunge 13 eine ringförmige Öffnung 15, aus der der Kraftstoff austritt und die Zunge mit einem Film be legt. Die ringförmige Öffnung 15 befindet sich an der Außenseite des Ringkörpers 9. Im Bereich der mit dem Kraftstoffilm benetzten Zunge 13 hat der Innenraum 7 des Lufteinlasses 2 seinen geringsten Querschnitt. In diesem Bereich hat der Innenkörper 6 seinen größten Durchmesser, wobei die Breite des Durchtrittsbereiches für die Luft im Vergleich zu dem Einlaßbereich des Lufteinlasses 2 etwa halbiert ist. Die einströmende Luft hat also hier eine erhöhte Geschwindigkeit. Die einströmende unverdrallte Luftströmung umströmt den Ringkörper 9 und die Zunge 13 innen und außen und treibt den Kraftstoff auf der Außenseite der Zunge 13 auf die Abrißkante 14 zu. Die Luftströmung löst den Kraftstoff an der Abrißkante 14 ab, wobei ein Spray 16 aus Luft und Kraftstofftropfen entsteht.In at least one of the struts 10 , a fuel line 11 extends into the ring body 9 . There is an annular, within the Ringkör pers 9 circumferential channel 12 , which takes up the fuel. Downstream, the ring body 9 ends in a tongue 13 which ends in a tear-off edge 14 . The tear-off edge 14 is located in the transition region between the air inlet 2 and the nozzle tube 3 . The ring-shaped fuel channel 12 continues within the ring body 9 downstream and has at the beginning of the tongue 13 an annular opening 15 from which the fuel exits and the tongue with a film be. The ring-shaped opening 15 is located on the outside of the ring body 9 . In the area of the tongue 13 wetted with the fuel film, the interior 7 of the air inlet 2 has its smallest cross section. The inner body 6 has its largest diameter in this area, the width of the passage area for the air being approximately halved in comparison with the inlet area of the air inlet 2 . The incoming air has an increased speed here. The inflowing unswirled air flow flows around the ring body 9 and the tongue 13 inside and outside and drives the fuel on the outside of the tongue 13 towards the tear-off edge 14 . The air flow detaches the fuel at the tear-off edge 14 , a spray 16 being formed from air and fuel drops.

Im Einlaßbereich des Düsenrohres 3 befindet sich ein ringförmiger Trennkörper 17, der den zwischen Innenkör per 6 und Düsenrohr 3 befindlichen Düsenraum 18 in ei nen innenliegenden ersten Ringkanal 19 und einen außen liegenden zweiten Ringkanal 20 unterteilt. Der erste Ringkanal 19 wird von dem Innenkörper 6 und dem Trenn körper 17 begrenzt. Der konzentrisch zu dem ersten Ringkanal 19 verlaufende zweite Ringkanal 20 wird von dem Trennkörper 17 und dem Düsenrohr 3 begrenzt. An ihren stromaufwärts liegenden Enden stehen die beiden Ringkanäle 19, 20 mit dem Lufteinlaß 2 in Verbindung. An ihren stromabwärts liegenden Enden stehen die beiden Ringkanäle 19, 20 mit dem Düsenraum 18 in Verbindung. In the inlet region of the nozzle tube 3 there is an annular separating body 17 which divides the nozzle space 18 located between the inner body 6 and the nozzle tube 3 into an inner first ring channel 19 and an outer second ring channel 20 . The first ring channel 19 is delimited by the inner body 6 and the separating body 17 . The second annular channel 20 , which runs concentrically to the first annular channel 19 , is delimited by the separating body 17 and the nozzle tube 3 . The two ring channels 19 , 20 are connected to the air inlet 2 at their upstream ends. The two ring channels 19 , 20 are connected to the nozzle chamber 18 at their downstream ends.

Im stromaufwärts liegenden Eingangsbereich des ersten Ringkanals 19 ist die Abrißkante 14 angeordnet. Das sich hinter der Abrißkante 14 bildende Spray 16 wird von der Luftströmung durch den ersten Ringkanal 19 be wegt. Im Verlauf des ersten Ringkanals 19 weitet sich Spraygemisch 16 in Richtung der Wände auf. Die Höhe des ersten Ringkanals 19 ist so ausgelegt, daß keine Kraftstofftropfen die Wände benetzen. Eine Benetzung von Innenteilen der Zerstäuberdüse 1 mit Kraftstoff hätte zur Folge, daß dieser zu lange in der Zerstäuber düse 1 verweilen und aufgrund der hohen Temperatur und des Druckes der einströmenden Luft sich bereits inner halb der Zerstäuberdüse 1, und nicht erst im Brennraum 5 entzünden würde.The tear-off edge 14 is arranged in the upstream input region of the first ring channel 19 . The spray 16 which forms behind the tear-off edge 14 is moved by the air flow through the first annular channel 19 . In the course of the first annular channel 19 , spray mixture 16 expands in the direction of the walls. The height of the first ring channel 19 is designed so that no fuel drops wet the walls. A wetting of the inner parts of the atomizer nozzle 1 with fuel would have the consequence that this would linger too long in the atomizer nozzle 1 and due to the high temperature and the pressure of the inflowing air would already ignite inside the atomizer nozzle 1 , and not only in the combustion chamber 5 .

Das Ablösen des Kraftstoffilmes an der Abrißkante 14 wird als Primärzerstäubung bezeichnet. Dabei entstehen mehr oder weniger große Kraftstofftropfen. In dem er sten Ringkanal 19 findet die sogenannte Sekundärzer stäubung des Kraftstoffes statt. Die Kraftstofftropfen werden in dem ersten Ringkanal 19 infolge der hohen Relativgeschwindigkeit zwischen unverdrallt einströmen der Luft und den Kraftstofftropfen zu immer kleineren Kraftstofftropfen zerstäubt. Die an beiden Seiten der Abrißkante 14 vorbeiströmende Luft umhüllt das sich hinter der Abrißkante 14 bildende Kraftstoff-Luft-Ge misch 16. Dies verringert die Gefahr des Kraftstoffnie derschlags an den Wänden des ersten Ringkanals 19. Die kleineren Kraftstofftropfen verdampfen aufgrund der Lufttemperatur, weshalb der erste Ringkanal 19 auch als Vorverdampfungszone VZ bezeichnet wird. Die Länge des ersten Ringkanals 19 ist derart bemessen, daß möglichst viele Kraftstofftropfen verdampfen, was durch eine hohe Verweilzeit des Kraftstoffes erreicht werden kann, die Verweilzeit jedoch nicht so groß wird, daß sich eine Selbstzündung des Kraftstoffes innerhalb der Zerstäu berdüse 1 ereignet.The detachment of the fuel film at the tear-off edge 14 is referred to as primary atomization. This creates more or less large fuel drops. In the most annular channel 19 , the so-called secondary atomization of the fuel takes place. The fuel drops are atomized in the first ring channel 19 due to the high relative speed between the swirling air flow and the fuel drops to smaller and smaller fuel drops. The passing on both sides of the separation edge 14 air envelops the forming behind the tear-off edge 14 fuel-air mixing Ge sixteenth This reduces the risk of fuel shock on the walls of the first ring channel 19 . The smaller fuel drops evaporate due to the air temperature, which is why the first ring channel 19 is also referred to as the pre-evaporation zone VZ. The length of the first ring channel 19 is dimensioned such that as many fuel drops as possible evaporate, which can be achieved by a long residence time of the fuel, but the residence time is not so great that self-ignition of the fuel occurs within the atomizer nozzle 1 .

Im zweiten Ringkanal 20 befinden sich Drallelemente 21, die die in den zweiten Ringkanal 20 axial einströmende Luft in Rotation versetzen, d. h. der Luftströmung eine Umfangskomponente geben. In Fig. 2 ist ein Ausschnitt des Trennkörpers 17 in Draufsicht gezeigt. Die Drall elemente 21 sind als gebogene Leitbleche ausgebildet, wobei durch den Grad der Umlenkung der Betrag der Ver drallung der Luft bestimmt ist. Die verdrallte Luft tritt am stromabwärts liegenden Ende des zweiten Ring kanals 20 in den Düsenraum 18 ein und trifft dort auf das unverdrallt strömende Kraftstoff-Luft-Gemisch 16 auf. In dem Düsenraum 18, der die Vormischungszone MZ bildet, vermischen sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch 16 und die verdrallte Luft miteinander zu einer homogenen Mischung, wobei je nach Auslegung der Gasturbine eine für die magere Verbrennung gewünschte Luftzahl von ca. 2 erreicht wird. "Luftzahl 2" bedeutet, daß die doppel te Menge Luft vorhanden ist wie bei einer stöchiometri schen Verbrennung. Durch die stetige Abnahme der Quer schnittsfläche des Düsenraumes 18 wird das Kraftstoff- Luft-Gemisch kontinuierlich beschleunigt, so daß keine Strömungsablösung und auch keine Rückströmungen in den Düsenraum 18 möglich sind.In the second ring channel 20 there are swirl elements 21 which set the air flowing axially into the second ring channel 20 in rotation, ie give the air flow a peripheral component. A section of the separating body 17 is shown in plan view in FIG. 2. The swirl elements 21 are formed as curved baffles, the amount of swirling of the air being determined by the degree of deflection. The swirled air enters the nozzle chamber 18 at the downstream end of the second ring channel 20 and hits the swirling fuel-air mixture 16 there. In the nozzle chamber 18 , which forms the premixing zone MZ, the fuel-air mixture 16 and the swirled air mix with one another to form a homogeneous mixture, an air ratio of approximately 2 desired for the lean combustion being achieved, depending on the design of the gas turbine. "Air number 2" means that twice the amount of air is present as in a stoichiometric combustion. Due to the constant decrease in the cross-sectional area of the nozzle chamber 18 , the fuel-air mixture is accelerated continuously, so that no flow separation and no backflow into the nozzle chamber 18 are possible.

Am stromabwärts liegenden Ende des Düsenrohres 3 läuft der Innenkörper 6 in einer Spitze aus. Diese Spitze weist einen Luftauslaß 22 auf, der in Verbindung mit einem Einlaßkanal 23 und einem inneren Hohlraum 24 des Innenkörpers 6 steht. In den Einlaßkanal 23 tritt im Bereich der Zuführvorrichtung 8 Luft ein, die in den Hohlraum 24 geführt wird. Dort wird die Luft infolge der Querschnittsverringerung des Hohlraums 24 beschleu nigt, so daß ihre Geschwindigkeit der der um den Innen körper 6 herumströmenden Luft angepaßt wird. Am Ende des Hohlraums 24 tritt die Luft aus dem Luftauslaß 22 aus und verhindert eine Ablösung und Verwirbelung der Strömung hinter der Spitze des Innenkörpers 6. Der In nenkörper 6, die Innenkontur des Düsenrohrs 3 und die Drallelemente 21 sind so ausgestaltet, daß bei geeigne ter Luftströmung das Kraftstoff-Luft-Gemisch 16 weder an den Innenkörper 16 noch an das Düsenrohr 3 gelangt.At the downstream end of the nozzle tube 3 , the inner body 6 ends in a tip. This tip has an air outlet 22 which is connected to an inlet channel 23 and an inner cavity 24 of the inner body 6 . Air enters the inlet channel 23 in the region of the feed device 8 and is guided into the cavity 24 . There, the air is accelerated due to the reduction in cross section of the cavity 24 , so that its speed is adapted to that of the air flowing around the inner body 6 . At the end of the cavity 24 , the air emerges from the air outlet 22 and prevents the flow from becoming detached and swirled behind the tip of the inner body 6 . In the body 6 , the inner contour of the nozzle tube 3 and the swirl elements 21 are designed such that the fuel-air mixture 16 does not reach the inner body 16 or the nozzle tube 3 when the air flow is suitable.

In dem Diffusor 4 wird das strömende Kraftstoff-Luft- Gemisch aufgeweitet und in die Brennkammer 5 hinein verwirbelt, wo es gezündet wird.The flowing fuel-air mixture is expanded in the diffuser 4 and swirled into the combustion chamber 5 , where it is ignited.

Claims

1. atomizer nozzle ( 1 ) for atomizing fuel in burners, in particular for gas turbines, with a pressure chamber, one of the pressure chamber, the first annular channel ( 19 ) having an inlet at one end and an outlet at the other end, one in the inlet of the first ring channel ( 19 ) fuel supply device ( 8 ), a second ring channel ( 20 ) surrounding the first ring channel ( 19 ), which has a compressed air inlet and contains swirl elements ( 21 ), and whose outlet that of the first ring channel ( 19 ) surrounds, and a nozzle tube ( 3 ) adjoining the outlet of the second ring channel ( 20 ) and tapering in the direction of flow, the first ring channel ( 19 ) forming a pre-evaporator in which essentially all of the supplied fuel evaporates, and the nozzle tube ( 3 ) forms a premixer ( 18 ).

2. Atomizer nozzle according to claim 1, characterized in that the first ring channel ( 19 ) surrounds an axially extending inner body ( 6 ) which extends into the nozzle tube ( 3 ).

3. Atomizer nozzle according to claim 2, characterized in that the inner body ( 6 ) at its downstream end has at least one flow stop of the fuel-air mixture preventing the air opening ( 22 ).

4. Atomizer nozzle according to any one of claims 1-3, characterized in that the feed device ( 8 ) has a ring body ( 9 ) which is surrounded by untwisted air and which at its downstream end is in an annular tongue ( 13 ) with a tear-off edge ( 14 ) passes over, on the ring body by ( 9 ) circumferentially distributed at least one outlet opening ( 15 ) is provided for the fuel, so that the air distributes the fuel on the tongue ( 13 ) and detaches at the tear-off edge ( 14 ).

5. atomizer nozzle according to any one of claims 1-4, there characterized in that the inflowing air preheated to a temperature of 350-700 ° C is.

6. atomizer nozzle according to any one of claims 1-5, there characterized in that the inflow rate speed of the air 80-130 m / sec. is.

7. atomizer nozzle according to any one of claims 1-6, there characterized in that the air with a pressure from 3 to over 50 bar.

8. Atomizer nozzle according to one of claims 1-7, characterized in that the air inlets and the feed device ( 8 ) are designed such that the fuel-air mixture has an air ratio of about 2.