DE10250239A1 - Ultrasonic method for checking the sealing of a container, especially a plastic fuel container, using an ultrasonic testing instrument - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a Device according to the preamble of the main claim.
Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Flammenstabilisierung für mager vorgemischte Brenner für Flüssigbrennstoff in Gasturbinenbrennkammern mit einem äußeren und einem konzentrisch zu diesem angeordneten inneren Strömungsrohr, welche stromab eines Drallerzeugers angeordnet sind und einen Ringraum bilden, durch welchen eine Brennstoff-Luft-Mischung einem Innenraum einer Brennkammer zugeleitet wird, wobei in dem Ringraum mehrere Turbulatorelemente angeordnet sind.The invention relates in detail on a device for flame stabilization for lean premixed burners for liquid fuel in gas turbine combustors with one outer and one concentric to this arranged inner flow tube, which downstream of a Swirl generator are arranged and form an annular space through which a fuel-air mixture an interior of a combustion chamber is fed, wherein several turbulator elements are arranged in the annular space are.
Eine Anordnung der beschriebenen
Art zeigt beispielsweise die
Bei Magervormischbrennern bzw. LPP-Modulen soll erreicht werden, dass die Verbrennung schadstoffarm erfolgt, wobei insbesondere eine NOx-Reduzierung wichtig ist.For lean premix burners or LPP modules should be achieved that the combustion is low in pollutants, NOx reduction is particularly important.
Bei derartigen Brennern erweist es sich als wichtig, Maßnahmen zu ergreifen, um auch bei extrem magerer Verbrennung einen zuverlässigen Betrieb des Triebwerks sicherzustellen.It turns out with such burners themselves as important measures to ensure reliable operation even with extremely lean combustion of the engine.
Ein Zünden der Brennermodule ist nur bei sehr fetter, nahezu stöchiometrischer Luft-Brennstoff-Mischung und bei vorgeheizter Verbrennungsluft möglich. Insgesamt muss eine relativ hohe Verbrennungslufttemperatur eingestellt werden, um den Sättigungs-Dampfdruck des flüssigen Brennstoffs hoch zu halten. Hierdurch wird eine schnelle Verdampfung des als Spray eingedüsten Tröpfchennebels erreicht. Ein derartig verdampfter Flüssigbrennstoff lässt sich in der Brennkammer entsprechend gut zünden.The burner modules are ignited only with very fat, almost stoichiometric Air-fuel mixture and possible with preheated combustion air. All in all a relatively high combustion air temperature must be set, around the saturation vapor pressure of the liquid To keep fuel high. This will cause rapid evaporation of injected as a spray droplet mist reached. Such a vaporized liquid fuel can be Ignite accordingly in the combustion chamber.
Eine gängige Methode zur Erhöhung der Flammensicherheit besteht darin, Flammenhalter in die Brennkammern einzubauen. Hinter diesen bilden sich Rezirkulationszonen aus, durch welche heiße Gase rückgeleitet und dem Brennstoff-Luft-Strom wieder zugeführt werden. Alternativ hierzu ist es auch bekannt, die Brenner so einzustellen, dass sich durch einen aufgeprägten Drall relativ große Wirbel um die Brennerlängsachse ausbilden. Diese führen ebenfalls zu einer Drallstabilisation des Verbrennungsvorganges. Auch hierbei ergibt sich (im Längsschnitt betrachtet) eine Rezirkulationszone. In diesen Rezirkulationszonen wird somit heißes Brennkammergas an die Flammenwurzel zurückgeführt und dient dort dazu, neu eintretendes, relativ kaltes Luft-Brenngas-Gemisch zu zünden. Hierdurch ergibt sich eine Flammstabilisierung bzw. eine Erhöhung der Flammensicherheit.A common method of increasing flame safety consists of installing flame holders in the combustion chambers. Behind these form recirculation zones through which hot gases retumed and be fed back to the fuel-air stream. Alternatively it is also known to adjust the burner so that it impressed Swirl relatively large Vortex around the longitudinal axis of the burner form. This lead also to a swirl stabilization of the combustion process. This also results in (in longitudinal section considered) a recirculation zone. In these recirculation zones thus becomes hot Combustion chamber gas is returned to the flame root and is used there, new ignite entering, relatively cold air-fuel gas mixture. This results in a flame stabilization or an increase in flame safety.
Der Stand der Technik zeigt bei LPP-Modulen bzw. Magervormischbrennern meist gestufte Brennkammern, welche über einen Zünd- und/oder Stützbrenner verfügen. Diese Konstruktion ist technisch aufwändig und in der Ausführung kostenintensiv.The state of the art shows with LPP modules or lean premix burners mostly staged combustion chambers, which over a Pilot and / or auxiliary burner feature. This construction is technically complex and expensive to implement.
Ohne Stützmaßnahmen neigen die LPP-Module bzw. die Magervormischbrenner zur Flammenverlöschung bei niedriger Lufttemperatur, da sich dann ein schlechtes Verdampfungsverhalten, bedingt durch den Sättigungsdampfdruck des Flüssigbrennstoffs ergibt. Die notwendigen Magerverlöschgrenzen können unter bestimmten Umständen weit ausgedehnt werden. Dies kann insbesondere zu flammenstabilitätsseitigen Komplikationen bei der schnellen Schubentlastung und bei Schlechtwettereinfluss (Regen- oder Hagelansaugung) kommen.Without support measures, the LPP modules tend or the lean premix burner for flame extinguishing at low air temperature, because then there is poor evaporation behavior due to the saturation vapor pressure of the liquid fuel results. The necessary lean quenching limits can be found under certain circumstances to be expanded widely. This can in particular lead to flame stability Complications with the rapid relieve of thrust and bad weather (rain- or hail suction).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und kostengünstiger Herstellbarkeit ein hohes Maß an Flammstabilität gewährleistet bzw. dazu beträgt.The invention has for its object a To create device of the type mentioned, which with simple Structure and less expensive Manufacturability to a high degree flame stability guaranteed or to do so.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention, the object is achieved by Combination of features of the main claim solved, the sub-claims show further advantageous embodiments of the invention.
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Turbulatorelemente sich jeweils in radialer Richtung über einen Bereich erstrecken, welcher kleiner ist als 30 o der radialen Höhe des Ringraums zwischen dem inneren und dem äußeren Strömungsrohr.According to the invention it is therefore provided that the turbulator elements are each in the radial direction Extend area which is less than 30 o of the radial height of the annular space between the inner and outer flow tube.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.The device according to the invention stands out through a number of significant advantages.
Durch die erfindungsgemäße Formgebung der Turbulatorelemente ist es möglich, die Durchströmung des Ringraumes entsprechend zu beeinflussen, ohne dass sich ein zu großer Strömungswiderstand ergibt.Due to the shape of the invention Turbulator elements it is possible the flow to influence the annulus accordingly, without a too big flow resistance results.
Hinter den Abreißkanten der Turbulatorelemente bilden sich Mikrowirbel. Hierdurch wird zum einen die Flamme durch den sich dabei ausbildenden Rezirkulationseffekt von heißem Brennkammergas stabilisiert. Weiterhin wird eine weitere Turbalenzzone angeregt, durch welche die Durchmischung weiter stromabwärts in der Ausströmung, d. h. in der Brennkammer, verbessert wird.Behind the tear-off edges of the turbulator elements micro vortices are formed. On the one hand, this causes the flame to go through stabilizes the recirculation effect of hot combustion chamber gas. Another turbalence zone is stimulated, through which the mixing further downstream in the outflow, d. H. in the combustion chamber, is improved.
Durch die in dem Ringraum angeordneten Turbulatorelemente erfolgt eine Verringerung des freien Strömungsquerschnitts. Hierdurch wird die Austrittstemperatur des Brenngases-Luft- Gemisches erhöht. Auch hieraus ergibt sich eine zusätzliche Sicherheit gegen eine Flammenrückzündung. Weiterhin ermöglicht diese Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eine Verringerung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit im weiter stromaufwärts liegenden Bereich des Hauptluftkanals. Eine weitere Folge ist, dass die gesamte Länge des Hauptluftkanals verkürzt werden kann, um die Verweildauer des Luft-Brenngas-Gemisches im Hauptkanal zu reduzieren bzw, nicht weiter zu erhöhen. Dies führt zu einer kompakten Bauweise.Through the turbulator elements arranged in the annular space there is a reduction in the free flow cross section. hereby the outlet temperature of the fuel gas-air mixture is increased. This also results from this an additional Security against flame reignition. Farther allows this increase the flow velocity a decrease in the mean flow velocity in the further upstream lying area of the main air duct. Another consequence is that the entire length of the main air duct is shortened can be to increase the residence time of the air-fuel gas mixture in the main duct reduce or not further increase. This leads to a compact design.
Zusätzlich kann der auftretende Druckverlust durch diese Bauweise reduziert werden.In addition, the occurring Pressure loss can be reduced by this design.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass benachbarte Turbulatorelemente jeweils einen Abstand zueinander aufweisen, der in Umfangsrichtung des Ringraums im Wesentlichen der Breite der Turbulatorelemente in Umfangsrichtung entspricht. Es wechseln sich somit in der Umfangsrichtung Freiräume und Turbulatorelemente ab, wobei jeweils gleiche Umfangsbereiche abgedeckt bzw. nicht mit Turbulatorelementen bestückt sind.In a preferred development of the invention, it is provided that adjacent turbulators elements each have a distance from one another which corresponds in the circumferential direction of the annular space essentially to the width of the turbulator elements in the circumferential direction. Clearances and turbulator elements thus alternate in the circumferential direction, the same circumferential areas being covered or not being equipped with turbulator elements.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Turbulatorelemente in Umfangsrichtung jeweils gleich breit sind. Hierdurch ergibt sich ein symmetrischer Aufbau des durch die Mikrowirbel oder die Turbulenzen ausgebildeten Bereichs der Brennstoff-Luft-Strömung.It is particularly preferred if the turbulator elements are each of the same width in the circumferential direction. This results in a symmetrical structure of the micro vortex or the turbulence-formed region of the fuel-air flow.
Als besonders vorteilhaft kann es sich erweisen, die Turbulatorelemente bezüglich ihrer angeströmten Seite in einem Winkel zur Anströmrichtung anzuordnen. Dieser Winkel kann beispielsweise 45° betragen. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Abströmung von einem stromauf des Hauptströmungskanals angeordneten Drallerzeuger besonders günstig ge nutzt werden. Die Turbulatorelemente werden somit „schräg" angeströmt.It can be particularly advantageous prove to be the turbulator elements with respect to their flow side to be arranged at an angle to the flow direction. This angle can be 45 °, for example. With such a The outflow can be configured from an upstream of the main flow channel arranged swirl generator can be used particularly cheap ge. The turbulator elements are flowed "obliquely".
Erfindungsgemäß können sich die Turbulatorelemente sowohl von der Innenseite des äußeren Strömungsrohres aus als auch von der äußeren Seite des inneren Strömungsrohres aus erstrecken. Es ist auch möglich, diese beiden Anordnungen zu kombinieren, sodass der Ringraum sowohl mit von außen in den Ringraum ragenden als auch von innen in den Ringraum stehenden Turbulatorelementen besetzt ist.According to the invention, the turbulator elements can both from the inside of the outer flow tube from as well as from the outside of the inner flow tube extend from. It is also possible, to combine these two arrangements so that the annulus both with from the outside in protruding the annulus as well as from the inside into the annulus Turbulator elements is occupied.
Die Turbulatorelemente, die an dem äußeren Strömungsrohr bzw. an dem inneren Strömungsrohr befestigt sind, können in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, diese fluchtend oder auf Lücke zu setzen.The turbulator elements attached to the outer flow tube or attached to the inner flow tube are, can be arranged offset to one another in the circumferential direction. However, it is also possible, these in alignment or for a gap to put.
Zur effektiven Ausbildung der Turbulenzen bzw. der Mikrowirbel kann es günstig sein, die angeströmte Seite des Turbulatorelements senkrecht zur Strömungsrichtung auszubilden. Es ergibt sich somit eine im Wesentlichen ebene Drallwand. Es ist jedoch auch möglich, die angeströmte Seite abzuschrägen oder als widerstandsarmer Stromlinienkörper auszubilden. In den beiden letztgenannten Fällen gleitet die Strömung leichter auf die Turbulatorelemente und bildet an deren Abrisskante die erwähnten Verwirbelungen oder Turbulenzen. Dabei ist es besonders günstig, wenn die stromab angeordnete Seite des Turbulatorelements senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet ist, d. h. eine im Wesentlichen ebene Abrisskante oder Abrissfläche bildet.For the effective formation of turbulence or the micro vortex can do it cheaply to be the one who came Form side of the turbulator element perpendicular to the flow direction. This results in an essentially flat swirl wall. It is however also possible the flowed Bevel or to be designed as a low-resistance streamlined body. In both the latter cases the current slides lighter on the turbulator elements and forms at their tear-off edge the mentioned Turbulence or turbulence. It is particularly beneficial if the downstream side of the turbulator element perpendicular to flow direction is arranged, d. H. a substantially flat tear-off edge or demolition site forms.
Um den Umfang des Ringraumes sind erfindungsgemäß zumindest zehn Turbulatorelemente angeordnet. Diese vorteilhafte Aus gestaltungsform ermöglicht eine gleichmäßige Strömungsbeeinflussung am Umfang des Hauptströmungskanals.Around the circumference of the annulus are at least according to the invention ten turbulator elements arranged. This advantageous design enables a uniform flow control on the circumference of the main flow channel.
In axialer Richtung ist es möglich, die Turbulatorelemente zueinander zu versetzen, insbesondere die an dem äußeren Strömungsrohr gegenüber denen am inneren Strömungsrohr angeordneten Turbulatorelemente.In the axial direction it is possible to To offset turbulator elements to each other, especially the the outer flow tube towards them on the inner flow tube arranged turbulator elements.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described below of embodiments described in connection with the drawing. It shows:
Erfindungsgemäß ist ein äußeres Strömungsrohr
In dem Ringraum
Aus der Darstellung der
Die
Bei der in der
Die
Bei dem in
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- äußeres Strömungsrohr des Hauptstromkanalsouter flow tube of the main flow channel
- 22
- inneres Strömungsrohr des Hauptstromkanalsinner flow tube of the main flow channel
- 33
- Ringraum des Hauptstromkanalsannulus of the main flow channel
- 44
- Turbulenzelemente / Turbulatorenturbulence elements / Turbulators
- 55
- angeströmte Seite (Anströmseite der Turbulatoreleinflow side (inflow the Turbulatorele
-
mente
4 )mente4 ) - 66
- stromab angeordnete Seite (Abströmseite der Turbudownstream arranged side (outflow side the turbu
-
latorelemente
4 )latorelemente4 ) - 77
- Mittelachse des Brennerscentral axis of the burner
- 88th
- Mikrowirbel (Rezirkulationswirbel, Rezirkulationsmicro vortex (Recirculation vortex, recirculation
- zone)Zone)
- 99
- WirbelschleppeWirbelschleppe
- HH
- Höhe des HauptstromkanalsMain flow channel height
Claims (17)
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Citations (3)
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