WO2008040327A1 - Nozzle arrangement for supplying a fuel to a combustion chamber - Google Patents
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- F23D14/583—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration of elongated shape, e.g. slits
Definitions
- Nozzle arrangement for the supply of a fuel to a combustion chamber
- the present invention relates to a nozzle arrangement for the supply of a fuel to a combustion chamber, comprising a housing having a flow channel through which the fuel flows in a direction having at least one longitudinal component flow toward a nozzle, wherein the fuel in the region of the nozzle by at least an opening formed by a cross-shaped element emerges.
- a nozzle for a burner which has on its outlet side a plurality of slot-shaped parallel outlet openings and a further opening in a right-angled arrangement, so that there is an outlet with an approximately cross-shaped opening.
- the slots parallel to the outlet openings are arranged so that the fluid, coming from the inlet side, flows through the individual slots in a diverging direction to the outlet.
- Nozzles of this type are used to inject secondary fuel into a burner system, with the nozzles arranged around a central burner so that the secondary fuel coaxially enters and is mixed with the periphery of the stream of primary fuel. Thereby, a rapid mixing of the two fuel streams is to be achieved, wherein the secondary fuel contains oxidizing combustion exhaust gases.
- a fuel injection valve with exact metering and controllable atomization of fuel for internal combustion engines is known.
- the fuel flows through a spray orifice in a nozzle plate formed by a thin sheet membrane.
- the nozzle plate is connected to a carrier plate, which rests on a piezo ceramic. This is vibrated via an alternating voltage, whereby the fuel jet is decomposed into small liquid droplets.
- the orifices in the nozzle plate which serves to assist the jet breakup, may be of various shapes, including, but not limited to, a plurality of smaller phillips apertures.
- turbulent flow processes lead to a characteristic drop size distribution, in addition to a mean droplet size and proportions of smaller and large-volume droplets are contained in the aerosol.
- a nozzle plate with sharp points and edges can enhance this sputtering effect.
- Such nozzles have the function of turbulators.
- an injection nozzle which is intended for injection of a liquid fuel in the flow part of a combustion chamber of an aircraft engine. Flame turbulence is achieved in this nozzle due to the effect of the gas-fuel mixture due to the reverse flow and countercurrent flows in the combustion chamber.
- a disadvantage of this nozzle is the laminarity of most of the fuel stream and the flame in close proximity to the nozzle tip. The mentioned disadvantage is due to the fact that the actual flow of the liquid in the nozzle is laminar virtually at every point of the cross section in the flow part of the nozzle up to its tip.
- the whirling of the burning is achieved by the gas-dynamic action on the drops, jets and the gaseous phase of the fuel directly in the flow part of the combustion chamber with respect to the main flow.
- the speed of the fluidization of the flame is relatively low, which causes the formation of zones of laminar burning.
- the object of the present invention is to provide a nozzle arrangement for the supply of a fuel to a combustion chamber of the type mentioned, which allows an increase in the Reynolds number for the flow of the fuel in the flow channel up to values which are turbulent Correspond to flow.
- At least one vortex guide is arranged in the flow channel, which gives the flow within the flow channel a circular component.
- the vortex guide preferably comprises at least one in
- the flow channel has the shape of a profiled hollow cylinder with vortex guides. This vortex guides can thus be designed similar to trains in a rifle barrel.
- the depth of at least one groove of the vortex guide increases in the flow direction. This can also be achieved by increasing the height of the radial projections between the grooves in the flow direction, which inevitably increases the depth of the grooves and thus of the vortex guides. The flow channel thereby narrows in the flow direction, which leads to an increase in pressure.
- a preferred variant of the task solution according to the invention further provides that downstream of the vortex guide, a projection is arranged, in which initially takes place an extension of the cross section of the flow channel.
- the nozzle downstream of the vortex guide, is arranged, from which the fuel exits via an opening formed by a crosspiece from the flow channel and enters a combustion chamber.
- the fuel flow is thus first turned on by the vortex guides in the channel and then enters the region of the nozzle, where it meets the obstacle formed by the crosspiece.
- the interaction with this obstacle leads to a lowering of the circular component of the flow velocity practically to zero, which in turn causes a violent local turbulence of the flow.
- the fuel flows into the combustion chamber.
- a particularly preferred structural embodiment according to a development of the task solution according to the invention provides that the opening from which the fuel emerges is formed by four quarter-circle sectors, between which each run webs of the crosspiece.
- the nozzle according to the invention makes it possible to greatly increase the Reynolds number of the fuel flow at the nozzle outlet, for example 20 to 5000 times.
- the nozzle arrangement according to the invention is particularly applicable to the injection of liquid fuel into a combustion chamber of a gas turbine engine
- Figure 1 is a schematically greatly simplified longitudinal sectional view of a nozzle .... according to an exemplary embodiment of the invention
- Figure 2 is a cross-section through the nozzle taken along section line 1-1 of Figure 1;
- Figure 3 is a cross-section through the nozzle taken along section line 2-2 of Figure 1;
- Figure 4 is a cross-section through the nozzle taken along section line 3-3 of Figure 1;
- Figure 5 is a cross-section through the nozzle taken along section line 4-4 of Figure 1;
- the nozzle arrangement comprises a housing 1, in the cavity of which a flow channel 2 for the fuel is formed, which flows through it in the direction of a nozzle 4 with a flow having a longitudinal component.
- vortex guides 3 are provided, through which the flow receives a circular component and is, as it were, turned up. It thus creates an approximately spiral flow.
- the vortex guides 3 are formed by grooves 6 and between these grooves arranged radial projections 7, which can be seen in particular from the various cross-sectional views of Figures 2 to 4.
- the longitudinal section through the housing 1 is shown, it can be seen from this that the vortex guides 3 from the input side 8 of the flow channel 2 ago seen gradually be conical deeper, characterized in that the radial extent of the radially inwardly projecting projections 7 gradually increases in the flow direction and thus the depth of the grooves 6 also increases.
- the grooves 6 thus form in the flow direction in depth gradually increasing spiral vortex guide channels.
- FIGS. 2 to 4 show the gradual change in the cross section in the interior of the flow channel 2 in the flow direction.
- the use of a nozzle arrangement of the type according to the invention makes it possible to increase the Reynolds number of the fuel flow at the nozzle inlet to 20-5,000 times, depending on the fuel consumption and engine running conditions.
- the Reynolds number in the zone of the secondary jet flame can be increased, for example, to 8 to 1000 times, which corresponds to the characteristics of a turbulent flow.
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Abstract
Description
Düsenanordnung für die Zufuhr eines Brennstoffs zu einer Verbrennungskammer Nozzle arrangement for the supply of a fuel to a combustion chamber
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenanordnung für die Zufuhr eines Brennstoffs zu einer Verbrennungskammer, umfassend ein Gehäuse mit einem Strömungskanal, durch den der Brennstoff in einer mindestens auch eine Längskomponente aufweisenden Strömung in Richtung auf eine Düse strömt, wobei der Brennstoff im Bereich der Düse durch wenigstens eine durch ein kreuzförmiges Element geformte Öffnung austritt.The present invention relates to a nozzle arrangement for the supply of a fuel to a combustion chamber, comprising a housing having a flow channel through which the fuel flows in a direction having at least one longitudinal component flow toward a nozzle, wherein the fuel in the region of the nozzle by at least an opening formed by a cross-shaped element emerges.
Aus der US 2004/0195402 A 1 ist eine Düse für einen Brenner bekannt, die an ihrer Auslassseite mehrere schlitzförmige parallele Auslassöffnungen aufweist und eine weitere Öffnung in dazu rechtwinkliger Anordnung, so dass sich ein Auslass mit etwa kreuzförmiger Öffnung ergibt. Die an den Auslassöffnungen parallelen Schlitze sind dabei so angelegt, dass das Fluid von der Einlassseite her kommend durch die einzelnen Schlitze in divergierender Richtung zum Auslass strömt. Düsen dieser Art werden verwendet, um sekundären Brennstoff in ein Brennersystem zu injizieren, wobei die Düsen um einen zentralen Brenner herum angeordnet werden, so dass der sekundäre Brennstoff koaxial am Umfang des Stroms eines primären Brennstoffs eintritt und mit letzterem vermischt wird. Dadurch soll eine rasche Vermischung der beiden Brennstoffströme erzielt werden, wobei der sekundäre Brennstoff oxidierende Verbrennungsabgase enthält.From US 2004/0195402 A 1, a nozzle for a burner is known, which has on its outlet side a plurality of slot-shaped parallel outlet openings and a further opening in a right-angled arrangement, so that there is an outlet with an approximately cross-shaped opening. The slots parallel to the outlet openings are arranged so that the fluid, coming from the inlet side, flows through the individual slots in a diverging direction to the outlet. Nozzles of this type are used to inject secondary fuel into a burner system, with the nozzles arranged around a central burner so that the secondary fuel coaxially enters and is mixed with the periphery of the stream of primary fuel. Thereby, a rapid mixing of the two fuel streams is to be achieved, wherein the secondary fuel contains oxidizing combustion exhaust gases.
Aus der DE 44 09 848 A1 ist ein Kraftstoff-Einspritzventil mit exakter Zumessung und steuerbarer Zerstäubung von Kraftstoff für Verbrennungsmotoren bekannt. Der Kraftstoff strömt durch eine Zerstäuberöffnung in einer Düsenplatte, die durch eine dünne Blechmembran gebildet wird. Die Düsenplatte ist mit einer Trägerplatte verbunden, die auf einer Piezokera- mik aufliegt. Diese wird über eine Wechselspannung in Schwingungen versetzt, wodurch der Treibstoffstrahl in kleine Flüssigkeitströpfchen zersetzt wird. Die Öffnungen in der Düsenplatte, die zur Unterstützung des Strahlzerfalls dient, können verschiedene Formen aufweisen, wobei unter anderem auch eine Mehrzahl kleinerer kreuzschlitzförmiger Öffnungen verwendet werden kann. In der genannten Druckschrift wird auch ausgeführt, dass turbulente Strömungsvorgänge zu einer charakteristischen Tropfengrößenverteilung führen, bei der neben einer mittleren Tropfengröße auch Anteile kleinerer und großvolumiger Tropfen im Aerosol enthalten sind. Die Verwendung einer Düsenplatte mit scharfen Spitzen und Kanten kann diesen beim Zerstäuben genutzten Effekt verstärken. Derartige Düsen haben die Funktion von Turbulatoren.From DE 44 09 848 A1 a fuel injection valve with exact metering and controllable atomization of fuel for internal combustion engines is known. The fuel flows through a spray orifice in a nozzle plate formed by a thin sheet membrane. The nozzle plate is connected to a carrier plate, which rests on a piezo ceramic. This is vibrated via an alternating voltage, whereby the fuel jet is decomposed into small liquid droplets. The orifices in the nozzle plate, which serves to assist the jet breakup, may be of various shapes, including, but not limited to, a plurality of smaller phillips apertures. In the cited document is also stated that turbulent flow processes lead to a characteristic drop size distribution, in addition to a mean droplet size and proportions of smaller and large-volume droplets are contained in the aerosol. The use of a nozzle plate with sharp points and edges can enhance this sputtering effect. Such nozzles have the function of turbulators.
Aus a. Lefeuvre, „Prozesse in den Verbrennungskammern von Gasturbinenmotoren", Moskau „Mir", 1986, S. 404.407, ist eine Einspritzdüse bekannt, die zur Einspritzung eines flüssigen Brennstoffs in den Strömungsteil einer Verbrennungskammer eines Flugzeugmotors bestimmt ist. Die Flammenwirbelung wird in dieser Düse aufgrund der Einwirkung auf die Gas-Brennstoff-Mischung seitens der Sperrströme und Luftgegenströmungen in der Verbrennungskammer erreicht. Ein Nachteil dieser Düse ist die Laminarität des größten Teils des Brennstoffstroms sowie der Flamme in unmittelbarer Nähe zur Düsenspitze. Der erwähnte Nachteil ist dadurch bedingt, dass die eigentliche Strömung der Flüssigkeit in der Düse praktisch in jedem Punkt des Querschnitts im Strömungsteil der Düse bis zu deren Spitze laminar ist. Die Wirbelung des Brennens wird durch die die gasdynamische Einwirkung auf die Tropfen, Strahlen und die gasförmige Phase des Brennstoffs unmittelbar im Strömungsteil der Verbrennungskammer bezüglich des Hauptstroms erreicht. Die Geschwindigkeit der Flammenwirbelung ist relativ gering, was die Entstehung von Zonen des laminaren Brennens hervorruft.From a. Lefeuvre, "Processes in the combustion chambers of gas turbine engines", Moscow "Mir", 1986, p 404 407, an injection nozzle is known, which is intended for injection of a liquid fuel in the flow part of a combustion chamber of an aircraft engine. Flame turbulence is achieved in this nozzle due to the effect of the gas-fuel mixture due to the reverse flow and countercurrent flows in the combustion chamber. A disadvantage of this nozzle is the laminarity of most of the fuel stream and the flame in close proximity to the nozzle tip. The mentioned disadvantage is due to the fact that the actual flow of the liquid in the nozzle is laminar virtually at every point of the cross section in the flow part of the nozzle up to its tip. The whirling of the burning is achieved by the gas-dynamic action on the drops, jets and the gaseous phase of the fuel directly in the flow part of the combustion chamber with respect to the main flow. The speed of the fluidization of the flame is relatively low, which causes the formation of zones of laminar burning.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Düsenanordnung für die Zufuhr eines Brennstoffs zu einer Verbrennungskammer der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die eine Erhöhung der Reynolds-Zahl für die Strömung des Brennstoffs im Strömungskanal bis hin zu Werten ermöglicht, die einer turbulenten Strömung entsprechen.The object of the present invention is to provide a nozzle arrangement for the supply of a fuel to a combustion chamber of the type mentioned, which allows an increase in the Reynolds number for the flow of the fuel in the flow channel up to values which are turbulent Correspond to flow.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Düsenanordnung für die Zufuhr eines Brennstoffs zu einer Verbrennungskammer der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.The solution to this problem provides a nozzle arrangement for the supply of a fuel to a combustion chamber of the aforementioned type with the characterizing features of the main claim.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in dem Strömungskanal mindestens eine Wirbelführung angeordnet ist, die der Strömung innerhalb des Strömungskanals eine Kreiskomponente verleiht.According to the invention it is provided that at least one vortex guide is arranged in the flow channel, which gives the flow within the flow channel a circular component.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Düse liegt darin, dass die Strömung des Brennstoffs in dem Strömungskanal durch die Wirbelführung quasi aufgedreht wird und eine turbulenteThe advantage of the nozzle according to the invention is that the flow of the fuel in the flow channel is quasi opened by the vortex guide and a turbulent
Strömung erzeugt wird. Dazu umfasst vorzugsweise die Wirbelführung wenigstens eine inFlow is generated. For this purpose, the vortex guide preferably comprises at least one in
Längsrichtung des Strömungskanals gesehen spiralförmig verlaufende Nut in der Kanalwan- dung. Es können mehrere solcher Nuten vorgesehen sein, wobei dann zwischen diesen spiralförmig verlaufenden Nuten jeweils radiale Vorsprünge angeordnet sind. Der Brennstoff strömt dann im radial äußeren Bereich des Strömungskanals in diesen spiralförmigen Nuten und die Strömungsgeschwindigkeit erhält neben der Längskomponente eine Kreiskompo- nente. Es wird damit eine geführte etwa spiralförmige Strömung in dem Strömungskanal geschaffen, bevor der Brennstoff auf die Düse trifft. Der Strömungskanal hat die Form eines profilierten Hohlzylinders mit Wirbelführungen. Diese Wirbelführungen können somit ähnlich gestaltet sein wie Züge in einem Gewehrlauf.Longitudinal direction of the flow channel seen spiraling groove in the Kanalwan- dung. There may be provided a plurality of such grooves, wherein in each case radial projections are arranged between these helically extending grooves. The fuel then flows in the radially outer region of the flow channel in these spiral grooves and the flow velocity is replaced by a circular component in addition to the longitudinal component. It is thus created a guided approximately spiral flow in the flow channel before the fuel hits the nozzle. The flow channel has the shape of a profiled hollow cylinder with vortex guides. This vortex guides can thus be designed similar to trains in a rifle barrel.
Vorzugsweise ist dabei weiterhin vorgesehen, dass die Tiefe wenigstens einer Nut der Wirbelführung in Strömungsrichtung zunimmt. Dies kann auch dadurch erreicht werden, dass die Höhe der radialen Vorsprünge zwischen den Nuten in Strömungsrichtung zunimmt, wodurch zwangsläufig die Tiefe der Nuten und somit der Wirbelführungen zunimmt. Der Strömungskanal verengt sich dadurch in Strömungsrichtung, was zu einer Druckerhöhung führt.Preferably, it is further provided that the depth of at least one groove of the vortex guide increases in the flow direction. This can also be achieved by increasing the height of the radial projections between the grooves in the flow direction, which inevitably increases the depth of the grooves and thus of the vortex guides. The flow channel thereby narrows in the flow direction, which leads to an increase in pressure.
Eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sieht weiterhin vor, dass stromabwärts der Wirbelführung ein Ansatz angeordnet ist, in dem zunächst eine Erweiterung des Querschnitts des Strömungskanals erfolgt.A preferred variant of the task solution according to the invention further provides that downstream of the vortex guide, a projection is arranged, in which initially takes place an extension of the cross section of the flow channel.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass stromabwärts der Wirbelführung die Düse angeordnet ist, aus der der Brennstoff über eine durch ein Kreuzstück gebildete Öffnung aus dem Strömungskanal austritt und in eine Verbrennungskammer eintritt. Der Brennstoffstrom wird also zunächst durch die Wirbelführungen im Kanal aufgedreht und gelangt dann in den Bereich der Düse, wo er auf das durch das Kreuzstück gebildete Hindernis trifft. Die Wech- selwirkung mit diesem Hindernis führt zu einer Senkung der Kreiskomponente der Strömungsgeschwindigkeit praktisch gegen Null, was seinerseits ein heftiges lokales Turbulentwerden der Strömung verursacht. Durch die Düse hindurch fließt dann der Brennstoff in die Verbrennungskammer.Preferably, it is further provided that downstream of the vortex guide, the nozzle is arranged, from which the fuel exits via an opening formed by a crosspiece from the flow channel and enters a combustion chamber. The fuel flow is thus first turned on by the vortex guides in the channel and then enters the region of the nozzle, where it meets the obstacle formed by the crosspiece. The interaction with this obstacle leads to a lowering of the circular component of the flow velocity practically to zero, which in turn causes a violent local turbulence of the flow. Through the nozzle then the fuel flows into the combustion chamber.
Eine besonders bevorzugte konstruktive Ausgestaltung gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sieht dabei vor, dass die Öffnung, aus der der Brennstoff austritt, durch vier Viertelkreissektoren gebildet ist, zwischen denen jeweils Stege des Kreuzstücks verlaufen.A particularly preferred structural embodiment according to a development of the task solution according to the invention provides that the opening from which the fuel emerges is formed by four quarter-circle sectors, between which each run webs of the crosspiece.
Die erfindungsgemäße Düse ermöglicht es, die Reynolds-Zahl des Brennstoffstroms am Düsenaustritt stark zu erhöhen, beispielsweise auf das 20- bis 5000-fache. Die erfindungsgemäße Düsenanordnung ist insbesondere anwendbar zur Einspritzung von flüssigem Brennstoff in eine Verbrennungskammer eines GasturbinenmotorsThe nozzle according to the invention makes it possible to greatly increase the Reynolds number of the fuel flow at the nozzle outlet, for example 20 to 5000 times. The nozzle arrangement according to the invention is particularly applicable to the injection of liquid fuel into a combustion chamber of a gas turbine engine
Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.The features mentioned in the dependent claims relate to preferred developments of the task solution according to the invention. Further advantages of the invention will become apparent from the following detailed description.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of embodiments with reference to the accompanying drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Figur 1 eine schematisch stark vereinfachte Längsschnittdarstellung einer Düse.... gemäß einer beispielhaften Ausführungsvariante der Erfindung;Figure 1 is a schematically greatly simplified longitudinal sectional view of a nozzle .... according to an exemplary embodiment of the invention;
Figur 2 einen Querschnitt durch die Düse entlang der Schnittlinie 1-1 von Figur 1;Figure 2 is a cross-section through the nozzle taken along section line 1-1 of Figure 1;
Figur 3 einen Querschnitt durch die Düse entlang der Schnittlinie 2-2 von Figur 1;Figure 3 is a cross-section through the nozzle taken along section line 2-2 of Figure 1;
Figur 4 einen Querschnitt durch die Düse entlang der Schnittlinie 3-3 von Figur 1 ;Figure 4 is a cross-section through the nozzle taken along section line 3-3 of Figure 1;
Figur 5 einen Querschnitt durch die Düse entlang der Schnittlinie 4-4 von Figur 1 ;Figure 5 is a cross-section through the nozzle taken along section line 4-4 of Figure 1;
Nachfolgend wird zunächst auf die Figur 1 Bezug genommen. Die Darstellung ist schema- tisch stark vereinfacht und es sind nur die zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung wesentlichen Komponenten dargestellt. Die erfindungsgemäße Düsenanordnung umfasst ein Gehäuse 1 , in dessen Hohlraum ein Strömungskanal 2 für den Brennstoff gebildet ist, den dieser in Richtung auf eine Düse 4 durchströmt mit einer eine Längskomponente aufweisenden Strömung. Entlang des Strömungskanals 2 sind Wirbelführungen 3 vorgese- hen, durch die die Strömung eine Kreiskomponente erhält und quasi aufgedreht wird. Es entsteht demnach eine etwa spiralförmige Strömung. Die Wirbelführungen 3 sind durch Nuten 6 und zwischen diesen Nuten angeordnete radiale Vorsprünge 7 gebildet, die man insbesondere aus den verschiedenen Querschnittdarstellungen gemäß den Figuren 2 bis 4 erkennen kann.In the following, reference will first be made to FIG. The representation is greatly simplified schematically and only the essential components for explaining the principle of the present invention are shown. The nozzle arrangement according to the invention comprises a housing 1, in the cavity of which a flow channel 2 for the fuel is formed, which flows through it in the direction of a nozzle 4 with a flow having a longitudinal component. Along the flow channel 2, vortex guides 3 are provided, through which the flow receives a circular component and is, as it were, turned up. It thus creates an approximately spiral flow. The vortex guides 3 are formed by grooves 6 and between these grooves arranged radial projections 7, which can be seen in particular from the various cross-sectional views of Figures 2 to 4.
In der Figur 1 ist der Längsschnitt durch das Gehäuse 1 dargestellt, wobei man aus diesem erkennt, dass die Wirbelführungen 3 von der Eingangsseite 8 des Strömungskanals 2 her gesehen allmählich konisch tiefer werden, dadurch, dass die radiale Ausdehnung der radial nach innen hin vorstehenden Vorsprünge 7 in Strömungsrichtung nach und nach zunimmt und damit die Tiefe der Nuten 6 ebenfalls zunimmt. Die Nuten 6 bilden somit in Strömungsrichtung in der Tiefe allmählich zunehmende spiralförmige Wirbelführungskanäle. Dies kann man auch aus den diversen Querschnittsdarstellungen gemäß den Figuren 2 bis 4 erkennen, die die allmähliche Querschnittsveränderung im Inneren des Strömungskanals 2 in Strömungsrichtung zeigen.In the figure 1, the longitudinal section through the housing 1 is shown, it can be seen from this that the vortex guides 3 from the input side 8 of the flow channel 2 ago seen gradually be conical deeper, characterized in that the radial extent of the radially inwardly projecting projections 7 gradually increases in the flow direction and thus the depth of the grooves 6 also increases. The grooves 6 thus form in the flow direction in depth gradually increasing spiral vortex guide channels. This can also be seen from the various cross-sectional views according to FIGS. 2 to 4, which show the gradual change in the cross section in the interior of the flow channel 2 in the flow direction.
Der aus den Wirbelführungen des Strömungskanals 2 austretende Brennstoff gelangt dann in den Hohlraum 10 des Ansatzes 4, der sich in Strömungsrichtung anschließt, und in dem zunächst eine kurzzeitige Querschnittserweiterung und Entspannung erfolgt. Der Brennstoff prallt dann jedoch gegen die Stege 11 des den Düsenauslass 9 bestimmenden Kreuzstücks 5. Die Wechselwirkung mit diesem Kreuzstück 5 führt zu einer Senkung der Kreiskomponente der Strömungsgeschwindigkeit praktisch gegen Null, wodurch ein heftiges lokales turbu- lent werden des Brennstoffstroms verursacht wird. Aus den durch das Kreuzstück gebildeten vier Öffnungen der Düse 4 strömt dann der Brennstoff in den Strömungsteil einer hier nicht dargestellten Verbrennungskammer, wo dieser vorzugsweise unter zusätzlicher Wirbelung verbrennt. Wie man aus Figur 5 erkennt, haben die Öffnungen 12 zwischen den beiden sich rechtwinklig kreuzenden Stegen 11 des Kreuzstücks 5 jeweils den Umriss von Viertelkreis- Sektoren.The emerging from the vortex guides of the flow channel 2 fuel then passes into the cavity 10 of the lug 4, which adjoins in the flow direction, and in which initially a short-term cross-sectional widening and relaxation takes place. However, the fuel then bounces against the ridges 11 of the crosspiece 5 which determines the nozzle outlet 9. Interaction with this crosspiece 5 results in a lowering of the circular component of the flow velocity to practically zero, causing a violent local turbulence of the fuel stream. From the four openings of the nozzle 4 formed by the crosspiece then the fuel flows into the flow part of a combustion chamber, not shown here, where it burns preferably with additional cyclone. As can be seen from Figure 5, the openings 12 between the two perpendicular crossing webs 11 of the crosspiece 5 each have the outline of Viertelkreis- sectors.
Die Verwendung einer Düsenanordnung der erfindungsgemäßen Bauart erlaubt es, die Rey- nolds-Zahl des Brennstoffstroms am Düsenaistritt auf das 20-5000-fache zu erhöhen, je nachdem, welcher Brennstoffverbrauch und welche Motorlaufverhältnisse gegeben sind. Die Reynoldszahl in der Zone der Nebendüsenflamme kann beispielsweise auf das 8 bis 1000fache erhöht werden, was den Kennwerten einer turbulenten Strömung entspricht. The use of a nozzle arrangement of the type according to the invention makes it possible to increase the Reynolds number of the fuel flow at the nozzle inlet to 20-5,000 times, depending on the fuel consumption and engine running conditions. The Reynolds number in the zone of the secondary jet flame can be increased, for example, to 8 to 1000 times, which corresponds to the characteristics of a turbulent flow.
Bezugszeichen I isteReference I iste
1 Gehäuse1 housing
2 Strömungskanal für den Brennstoff2 flow channel for the fuel
3 Wirbelführungen 4 Ansatz3 vortex guides 4 approach
5 Kreuzstück5 cross piece
6 Nuten6 grooves
7 Vorsprünge7 protrusions
8 Eingangsseite 9 Düsenauslass8 inlet side 9 nozzle outlet
10 Hohlraum10 cavity
11 Stege11 bridges
12 Öffnungen 12 openings
Claims
Applications Claiming Priority (2)
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2006
- 2006-09-28 DE DE200610045943 patent/DE102006045943A1/en not_active Withdrawn
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2007
- 2007-09-28 WO PCT/DE2007/001755 patent/WO2008040327A1/en not_active Ceased
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