DE1936416A1

DE1936416A1 - Device for atomizing liquid

Info

Publication number: DE1936416A1
Application number: DE19691936416
Authority: DE
Inventors: Cheshire Alan Gillingham; Harold Place
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1968-07-18
Filing date: 1969-07-17
Publication date: 1970-01-22
Also published as: JPS4825445B1; SE351892B; GB1275255A; DE1936416B2; SE377709B; SE377827B; DE1966555A1; FR2014640A1; US3608831A; DE1966554A1

Description

Joseph Lucas (Industries) Limited . l6. Juli 1969 Great King StreetJoseph Lucas (Industries) Limited. l6. July 1969 Great King Street

Birmingham / England ■_-,..". 23 290V Ma/HeBirmingham / England ■ _-, .. ". 23 290V Ma / He

Vorrichtung zum Zerstäuben von FlüssigkeitDevice for atomizing liquid

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeit, insbesondere von Brennstoff in eine Brennkammer einer Gasturbine. «■The invention relates to a device for Atomization of liquids, in particular fuel into a combustion chamber of a gas turbine. «■

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeit zu schaffen, die insbesondere beim Anlassen oder bei Leerlauf einer Gasturbine eine wirksame Zerstäubung der Flüssigkeit gewährleistet, wobei verhältnismäßig niedrige Flüssigkeits- und Luftdrücke herrschen. . .The object of the invention is to provide a device for atomizing liquid which especially when starting or idling a gas turbine ensures effective atomization of the liquid, with relatively low fluid and air pressures. . .

Die Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeit ist gemäß der 'Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß am Austrittsende eines einen Luftstrom führenden Körpers eine. Dralleinriehtung angeordnet ist, an deren Austritt eine Düseneinrichtung für die zu zerstäubende Flüssigkeit derart angeordnet ist, daß die Flüssigkeit quer zum Luftstrom austritt. ....The device for atomizing liquid is characterized according to the 'invention that at the outlet end of a body guiding an air flow. Twist device is arranged, at the outlet of which a Nozzle device for the liquid to be atomized is arranged such that the liquid is transverse to the air flow exit. ....

I)ie Erfiiiduiig "-soll anhand der beiliegenden Zeichnungen näher er!tätitöi»t werfen. Es zieige'niI) The result should be based on the accompanying drawings Throw closer to activity. It zieige'ni

Fig. 1 bis 7 Änsiöhten teilweise im Längsschnitt vonFig. 1 to 7 Änsiöhten partially in longitudinal section of

s^öhs Äusführungsbeispielen der Erfindung, wobei die Fig. 1, 3 und 4 in einem größeren Maßstab als die übrijgen Fig, dargestellt ginä tinäs ^ öhs exemplary embodiments of the invention, Figures 1, 3 and 4 being shown on a larger scale than the rest of the figures ginä tinä

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In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Pig. I dargestellt ist, besteht die Vorrichtung zum Zerstäuben der Flüssigkeit aus einem rohrförmigen Körper IO von zusammengesetztem Aufbau. Der Körper 10 wird an einem Ende von einem Tragteil 11 getragen, durch den ein Flüssigkeitszufuhrdurchgang 12 ausgebildet ist. Am anderen/Ende des Körpers 10 ist eine Dralleinrichtung Ip innerhalb eines Rohrkörpers ausgebildet, die einen konisch expandierenden Luftstrom unmittelbar am Austritt aus dem Körper 10 erzeugt.In the embodiment of the invention disclosed in Pig. I, the device for atomizing the liquid consists of a tubular body IO of composite structure. The body 10 is supported at one end by a support member 11 through which a liquid supply passage 12 is formed. At the other / end of the body 10, a swirl device Ip is formed within a tubular body, which creates a conically expanding air flow directly at the outlet from the body 10.

Der Durchgang für die Flüssigkeitszufuhr 12 ist mit einem Ende eines Rohres 14 verbunden, das sich koaxial innerhalb des rohrförmigen Körpers 10 erstreckt und mit einem umgebogenen Ende an den genannten Durchgang für die Flüssigkeitszufuhr angeschlossen ist. Das freie Ende des Rohres 14 ist in einem hohlen Zentrierstück 15 gehalten, das innerhalb der Dralleinrichtung 13 eingepaßt ist. Das Zentrierstück 15.besitzt an einem Ende eine geschlossene Wand und in der Nähe dieser Wand ist eine Reihe von Flüssigkeitsaustrittsöffnungen 16 ausgebildet, durch die die Flüssigkeit im Betrieb dem drallförmigen Luftstrom unmittelbar am Austritt aus der Dralleinrichtung IJ zugeführt wird. Es ist die gleiche Anzahl von öffnungen 16 vorgesehen, wie geneigte Drallplatten bei der Dralleinrichtung .vorhanden sind und die öffnungen Io sind in der Nähe der Austrittskanten dieser Drallplatten derart angeordnet, daß jede öffnung in der Nähe des Fußes einer damit zusammenhängenden Drallplatte angebracht ist. Die Austrittskante der Drallplatte ist gegenüber dem Radius geneigt, entlang dem Flüssigkeit aus der betreffenden öffnung 16 ausgespritzt wird. .: '■■■.-,■ "■■";■ " ■ . . -.. , - ." : The passage for the liquid supply 12 is connected to one end of a tube 14 which extends coaxially within the tubular body 10 and is connected with a bent end to said passage for the liquid supply. The free end of the tube 14 is held in a hollow centering piece 15 which is fitted within the swirl device 13. The centering piece 15 has a closed wall at one end and a series of liquid outlet openings 16 is formed in the vicinity of this wall, through which the liquid is fed to the swirling air flow directly at the outlet from the swirl device IJ during operation. The same number of openings 16 are provided as are inclined swirl plates in the swirl device and the openings Io are arranged in the vicinity of the outlet edges of these swirl plates in such a way that each opening is attached near the base of a swirl plate connected therewith. The exit edge of the swirl plate is inclined with respect to the radius along which liquid is sprayed out of the relevant opening 16 . .: '■■■ .-, ■ "■■"; ■ "■.. - .., -." :

Die Anordnung, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist giLeh derjenigen von Fig. 1, jedoch anstatt radialer öffnungen 16The arrangement shown in Fig. 2 is the same as that from FIG. 1, but instead of radial openings 16

909884/1326 . :909884/1326. :

in einem Zenfcrierstück 15 ist das Rohr 14 mit einem andersartigen Zentrierstück 17 ausgebildet, das einen Flansch 18 besitzt, auf den die Flüssigkeit aus geneigten Düsen 19 auftrifft. Die gegen die Strömungsrichtung geneigte Oberkante der Oberfläche des Flansches 18, die größer ist als der äußere Durchmesser des Fußes der Drallplatten der Dralleinrichtung 13, besitzt eine konkave ringförmige Form, die derart angeordnet ist, daß die Flüssigkeit, die auf die konkave ringförmige Fläche auftrifft, einen expandierten Flüssigkeitsschleier in einer leicht entgegengesetzt der Strömungsrichtung gerichteten Richtung bildet. Der Luftstrom durch den rohrförmigen ; Körper 10 bricht diesen expandierenden Luftschleier unmittelbar, nachdem er die Kante des Flansches 18 verlassen hat ab. ~\ ■' ■ - - - : In a centering piece 15, the tube 14 is formed with a different type of centering piece 17 which has a flange 18 on which the liquid from inclined nozzles 19 impinges. The upper edge of the surface of the flange 18, which is inclined against the direction of flow and which is larger than the outer diameter of the foot of the swirl plates of the swirl device 13, has a concave annular shape which is arranged in such a way that the liquid which strikes the concave annular surface, forms an expanded liquid curtain in a direction slightly opposite to the direction of flow. The air flow through the tubular; Body 10 breaks this expanding air curtain immediately after it has left the edge of flange 18. ~ \ ■ '■ - - -:

Die Vorrichtung, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist im Prinzip gleich derjenigen von Fig. 1,. jedoch ist sie auf eine etwas andere Weise aufgebaut» Der grundlegende Unterschied besteht darin, daß das Rohr I¹I durch einen gegossenen Einsatz 20 ersetzt ist, der einen Ringteil 21 besitzt, der in dem Mittelteil des Rohres 20 eingepaßt ist und mittels radialer Arme 23 getragen wird, durch die sich ein Flüssigkeitsdurchgang 24 erstreckt.The device shown in Fig. 3 is basically the same as that of Fig. 1. However, it is constructed in a slightly different manner "The basic difference is that the pipe is I ¹ I replaced by a molded insert 20 having a ring portion 21 which is fitted in the middle part of the pipe 20 and by means of radial arms 23 through which a liquid passage 24 extends.

Die Anordnung,die in den Fig. 4 und 8 dargestellt ist, isi/im allgemeinen gleich derjenigen von Fig. 3* jedoch besitzt ein Gußteil 4o einen einzigen Flüssigkeitsdurchgang 41. Der Durchgang 41 befindet sich innerhalb eines radialen Armes 42, wobei ein diametral entgegengesetzter Tragsteg 43 vorgesehen ist. Das Endstück I5 ist durch Schweißen an dem Einsatz 40 befestigt.: Jede der Öffnungen l6 ist in der Nahe des Fußes an der Austrittskante einer Drallplatte der Dralleinrichtung I3 angeordnet. 'The arrangement shown in Figs. 4 and 8 isi / is generally the same as that of FIG. 3 *, however a casting 4o has a single liquid passage 41. The passage 41 is located within one radial arm 42, with a diametrically opposite support web 43 is provided. The end piece I5 is through Welding attached to the insert 40 .: Each of the openings l6 is near the foot at the trailing edge of one Swirl plate of the swirl device I3 arranged. '

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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist kein Mittelrohr Ik oder Mitteigußeinsatz 20 vorhanden. Stattdessen wird der Körper aus einer inneren und einer äußeren Hülse 25, 26 gebildet, zwischen denen ein ringförmiger Durchgang 27 vorhanden ist, der mit der Flüssigkeitszufuhr 12 in Verbindung steht.. Dieser Flüssigkeitsdurchgang 27 endet in einer ringförmigen Endwand 28,.in der sich axial erstreckende Düsen 29 ausgebildet sind. Das Austrittsende des Körpers besitzt eine nach innen gerichtete ringförmige Rippe 30, auf die die aus den Düsen 29 austretende Flüssigkeit auf trifft, bevor sie von dem Luftstrom der Dralleinricxitung I3 fortgetragen werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 5, there is no central tube Ik or central cast insert 20. Instead, the body is formed from an inner and an outer sleeve 25, 26, between which there is an annular passage 27 which is in communication with the liquid supply 12. This liquid passage 27 ends in an annular end wall 28, in which axially extending nozzles 29 are formed. The outlet end of the body has an inwardly directed annular rib 30 on which the liquid emerging from the nozzles 29 hits before it is carried away by the air flow of the swirl device I3.

In der Anordnung nach Fig. 6 ist die Dralleinrichtung 23 von einer konvergierenden Düse umgeben, jedoch ist die Anordnung"sonst die gleiche wie in Fig. 5.In the arrangement according to FIG. 6, the swirl device 23 is surrounded by a converging nozzle, but the arrangement is otherwise the same as in FIG. 5.

In Fig., 7 endet der ringförmige Durchgang 27 in Düsenöffnungen 35> die rund um den Umfang des in Strömungsrichtung unterhalb liegenden Endes des Körpers angeordnet sind und die nach innen quer zu der Dralleinrichtung IJ gerichtet sind. Jede Düse ist derart angeordnet, daß ein Strahl von Flüssigkeit die Achse schneidet, jedoch in einem Winkel zu dieser geneigt ist.In FIG. 7, the annular passage 27 terminates in nozzle openings 35> the round of the are arranged in the flow direction below lying end of the body around the periphery and which are transversely directed inwardly toward the swirl device IJ. Each nozzle is arranged so that a jet of liquid intersects the axis but is inclined at an angle to it.

Alle oben beschriebenen Ausführungsbeisplele der Vorrichtung gemäß der Erfindung dienen dazu, eine wirksame Zerstäubung von Flüssigkeit über einen weiten-Bereich von ^Flüssigkeits- und Luftdruck zu erzeugen. Dieses ist von" besonderer Bedeutung bei ,Brennern e"iner Gas turbine, da sehr niedrige Brennstoffdrücke und· Luftdrücke bei dem Anlassen einer solchen Turbine -vorhanden sind, jedoch soll der Brenner auch wirksam bei hohen Luftdrücken Und bei-hohen Flüssigkeitsdrücken arbeiten, während die Gasturbine mit einer hohen Drehzahl umläuft.All of the above-described exemplary embodiments of the device according to the invention serve to ensure effective atomization of liquid over a wide range of ^ liquid and generate air pressure. This is of "particular importance" for burners in a gas turbine, since it is very low Fuel pressures and air pressures when starting such a turbine are present, but the burner should also effective at high air pressures And at -high liquid pressures work, while the gas turbine with a high Speed revolves.

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Claims

Patent claims:

1.! Device for atomizing liquid, in particular fuel in a burner chamber of a gas turbine, characterized in that a swirl device (13) is arranged at the outlet end of an "air flow leading body (XQ), at the outlet of which a nozzle (16) for the liquid to be atomized is arranged in such a way that the liquid exits across the air flow. ''"_'■?

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the swirl device (I3) is formed from a plurality of swirl plates. ".

j5. Device according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the tubular body (10) has a composed structure has und'von a support part

(11) is carried through which. "A first passage

(12) extends from liquid.

4. Apparatus according to claim 3> * characterized in that the first passage (12) is ^{in communication with a second passage (I 2} I-) which is located within the body (10) and through which the liquid.der nozzle device ( 16) is fed.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the nozzle device (16) consists of a plurality of outlet openings which, in connection with the aforesaid second passage (14). , - ■ ■

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6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that said two passages (l4) is formed by a substantially tubular component which is at least partially coaxial with the body (10). . -

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that that the tubular component forms part of the body (10).

8. Apparatus according to claim J _ß, characterized in that the second passage (27) between the body (10) and the tubular component (25) is formed «

9. Apparatus according to claim 6, characterized in that said second passage (22) is within: tubular component (20) is located.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that said tubular component (20) from a casting consists. ";

11. The device according to claim 10, characterized in that said casting has radial passages (24), Via which the first passage (12) is connected to the second passage (22). '

12. Device according to one of claims 5 to 11, characterized characterized in that said openings (16) are formed near an end wall of the second passage (14, 22).

13 · Device according to one of claims 5 to 11, characterized ₉ _ that said openings (19) are formed in an end wall of the second passage (14).

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l4. Device according to one of Claims 5 to 11, characterized * marked that the axes of the openings mentioned

(16) substantially perpendicular to the axis of the tubular. against the body (10).

. 15. Apparatus according to claim! J, characterized in that the said end wall is provided with a pad (18) on which the liquid flowing out of said openings (19) emerges, hits.

16. Apparatus according to claim 13 *, characterized in that the body has an inwardly directed annular rib (18) on which the exiting liquid impinges.

17. The device according to claim 15, characterized in that said flange (18) has a concave annular surface possesses, which is so ^^ that the hitting one is curved Liquid is directed in a direction against the flow direction of the air. ·

18. Device according to one of claims 5 to 17 *, characterized in that that the number of openings (16, I9, 29) 'corresponds to the number of swirl plates in the swirl device.

, »19. The device according to claim l8, characterized in that each opening (16, 19, 29) with the trailing edge of one

Swirl plate is in connection.
■. /.'.j.- ". - '.-". "-" -. ■ - , ■

20 ,. Device according to one of Claims 15 to 8, characterized > That the swirl device is enclosed by a converging nozzle (3A) which is carried by the tubular component (25).

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Device for atomizing liquid, characterized in that a swirl device (13) consisting of a plurality of swirl plates is arranged at the outlet end of a tubular body (25) carrying the compressed air, and a passage (27) - for the to be atomized discharges liquid into a Düserieinrichtung consisting of a plurality of openings 05), the '■ - ■ being arranged such that the liquid is transversely injected in the outlet of the airflow from the twist device to the flow direction, and that each of the openings ( ^ 5) in the vicinity of the foot of a swirl plate (IJ) connected to the opening is arranged in such a way that the axis of each of these openings (35) is directed radially to the axis of said body (25); - ■ ■ ^;

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