专利名称：用于燃烧器的燃料喷管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如用于燃气轮机燃烧器的燃烧器喷管，以及尤其一种用于液体燃料的燃料喷管。
背景技术：
这种燃料喷管在例如燃烧器中使用，这种燃烧器既能使用液体燃料，又能使用气体燃料运行。通常设有使用液体燃料，例如油运行的喷管。所述油流经喷管并在其尖端通过油喷嘴流入燃烧室。从喷嘴流出之后所述油在压缩空气也被引入其中的燃烧室内燃烧。 与此相反，气体燃料经常被喷入一个围绕喷嘴喷管的供气通道，并在混合气体被引入燃烧室之前，在该供气通道与压缩空气混合。在使用气体燃料运行时，由于靠近的火焰，喷管尖端通常要遭受高达约1000°C范围内的高温。这种高温能导致在喷嘴喷管内的液体燃料的残留物被烧焦。为了冲洗去可能的沉积物，在将燃烧器转换为使用液体燃料运行之前，通常用冷却水冲洗燃料喷管内的燃料通道。然而冷却水的温度只有约25°C，这能导致在热的燃料喷管内的温度突变。同时，在喷嘴区域内产生大的温度梯度，使得能够在喷管尖端内出现巨大的热应力。由于这种热应力的重复出现能导致在喷嘴区域内产生裂纹，从而减少燃料喷嘴的启动次数和寿命。
发明内容
因此，本发明要解决的问题在于，提供一种应用于燃烧器，尤其是燃气轮机燃烧器的燃料喷管，其有助于克服上述缺点。本发明要解决的另一个问题在于，提供一种有利的燃烧器，尤其是一种燃气轮机燃烧器。第一个技术问题通过按照权利要求1所述的用于燃烧器，尤其用于燃气轮机燃烧器的燃料喷管得到解决，第二个问题通过按照权利要求8所述的燃烧器，尤其是燃气轮机燃烧器得到解决。从属权利要求包含本发明的有利的扩展设计。一种用于燃烧器，尤其用于燃气轮机燃烧器的燃料喷管，包括一个尖端，所述尖端具有一个带有至少两个燃料喷嘴的喷嘴表面。所述喷嘴表面在所述燃料喷嘴之间设有槽缝。所述喷嘴表面能尤其设计为环形表面，大约为圆锥形的环形表面，其中，所述槽缝垂直于所述环形表面的圆周方向通过该环形表面地延伸。位于喷嘴表面的所述槽缝使得喷管尖端能够通过自由的变形来减少热应力，因此燃料喷管较少地承受热梯度。所述槽缝对沿着燃料喷管流动的空气或通过燃料喷嘴喷入气流中的燃料没有实质的空气动力学影响。所述槽缝也意味着对燃料喷管仅进行轻微的改变，并且该改变通过非常少的花费就能进行。因此，现有的燃料喷管能通过少量的花费进行改装，从而提高燃料喷管的可能的启动次数和寿命。在所述尖端内能存在冷却空气通道，其在燃料喷嘴之间在喷嘴表面下方延伸。为了使尖端的温度保持尽可能低，并且进一步减少在燃料喷管的冲洗期间热应力的出现，例如借助通过冷却空气通道引入的压缩空气能在燃烧器运行期间冷却燃料喷管的尖端。在理想情况下所述槽缝从喷嘴表面延伸至各自的冷却流体通道。换言之，所述槽缝构成了从喷嘴表面至冷却流体通道的通孔。这种设计实现了用于减少热应力的相应的材料范围具有特别高的灵活性。当环形表面是一个圆锥形的环形表面时，所述燃料喷管的尖端能具有截锥的形状。在这种情况下所述截锥的外表面构成所述喷嘴表面，并且所述冷却流体通道具有至少朝截锥的外表面开口的排出口。作为对上述排出口地替代或补充方式也可以存在围绕所述燃料喷嘴的通孔，这些通孔与所述供气通道流体技术地连接。通过这些孔流出的压缩空气可以用于冷却尤其在待冲洗的喷嘴区域内的喷管的尖端。由于存在这种通孔，能在与通孔相邻的燃料喷嘴之间尤其分别设一个槽缝。按照本发明的燃烧器，可能尤其是燃气轮机燃烧器，装备有按照本发明所述的燃料喷管。所述燃料喷管在这里可以用于输送液体燃料，其中，除了燃料喷管之外还可能存在用于气体燃料的燃料喷嘴。在本发明的燃烧器内的按照本发明所述的燃料喷管的应用由于燃料喷管寿命的延长导致能够延长对这种燃烧器的维护间隔，这降低了运行成本。
本发明的其他特征，特性和优点可从下列关于附图的实施例的说明中得出。图1以剖视图示出了按照本发明的燃烧器的一部分。图2以透视图示出了图1中按照本发明的燃烧器的喷嘴喷管的尖端。图3以正视图示出了图2所示的尖端。
具体实施例方式作为按照本发明的燃烧器的一个实施例，图1示出了燃气轮机燃烧器。该燃气轮机燃烧器具有一个被一基本上圆柱形的壁1限定的供气通道3，在该燃气轮机燃烧器的中心延伸一个燃料喷管5。在燃料喷管的尖端存在燃料喷嘴7，其用于将燃料喷入通过所述供气通道3输送的空气中。在本实施例中，燃料喷管5是一种用于输送液体燃料的油喷管。除了燃料喷管，所述燃烧器还包括一个第二燃料输送系统9，其具有一个轴向的套管11，所述燃料喷管5延伸穿过该套管，因此仅燃料喷管5的端部段13从燃料输送系统9 中突伸出来。所述燃料输送系统9与旋流叶片15连接，所述旋流叶片位于燃料输送系统9 的流出侧的端部并且延伸通过供气通道3。借助于燃料输入通道17，燃料(在本实施例中为气体燃料)被引入旋流叶片15，从那儿燃料通过喷嘴开口 19喷入通过供气通道3流入的空气中。图1示出的燃烧器涉及一种所谓的“双燃料燃烧器” ("Dual Fuel Brenner")，即一种燃烧器，其既能使用气体燃料，又能使用液体燃料运行。本发明也能够在燃烧器的领域内得以实现，其中，既通过燃料输入系统，又通过燃料喷管分别输送处于各自相态的燃料， 例如在燃烧器的领域内，其中，既通过燃料输入系统，又通过燃料喷管分别输送气体燃料。 例如，燃料喷管能作为主控燃烧器使用。图2表示燃料喷嘴5的端部段13的透视图。此外，图3表示沿燃料喷管5的轴向方向的观察方向看到的端部段的正视图。
下面借助图1至图3对端部段13进行更详细的描述。端部段13包括一个基本上圆柱形的部段20，一个基本上截锥形的尖端21与该部段连接。例如尤其从图3可知，三个燃料喷嘴7沿圆周方向均勻分布地设在所述截锥形的尖端21的外表面23上。在这点上要指出的是，带有三个燃料喷嘴的尖端仅描述了一种可能的实施方案，更多或更少的喷嘴，或喷嘴在外表面其他不同的分布方式，都是有可能的。为了冷却尖端21，其设有冷却空气通道23，这些冷却空气通道通向中心的开口 27。该开口位于截锥的外表面延伸处。冷却空气通道25通过喷嘴喷管5的端部段13的圆柱形的段部20内的给油口四供入冷却空气。在燃烧器运行时，部分通过供气通道3流进的空气通过给油口四流入冷却空气通道25。这部分空气具有比尖端21的温度更冷的温度。 然而，尖端21在所述燃烧器以气体燃料运行时通过在火焰空间内充斥的火焰从大约800°C 的温度加热至1000°C。当必须从气体燃料运行方式(此时气体燃料通过燃料输送系统9输入)向油燃料运行方式(此时燃料通过燃料喷管输入)转换时，为了避免烧焦，对燃料通道31和燃料喷管5的燃料喷嘴7进行冲洗。这种冲洗典型地通过温度大约为25°C的水进行。一边是冲洗水，另一边是尖端21，基于二者之间巨大的温差，在所述尖端产生了热应力，而这明显地必须减少。为了实现热应力的明显减少，尖端21的构成喷嘴表面的外表面23配设有槽缝 33。在本实施例中所述槽缝33延伸穿过外表面23至冷却空气通道25，使得在燃烧器运行时冷却空气能通过槽缝33流出，从而阻止热燃气进入。此外，在本实施例中槽缝33延伸至给油口四。然而，该给油口仅能设置在截锥的外表面23上，因此没有槽缝段延伸通过圆柱形的部段20。在本实施例中所述槽缝33分别设在两个燃料喷嘴7的中间。根据尖端区域的流体技术的实际情况(例如在考虑由旋流叶片15产生的旋流的情况下)，槽缝33与图中所描述的实施例相比可以沿顺时针方向或逆时针方向错开。此外，当槽缝仅延伸通过截锥21 的外表面23，而不通过圆柱形的段20时，也可以设置更多的槽缝。通过槽缝33可能产生的截锥外表面23在冷却空气通道25的区域内的变形实现了使在冲洗过程中出现的热应力减少。在本实施例中围绕燃料喷嘴7还存在可选择的通孔30，它们延伸至冷却空气通道 25并实现使冷却流体穿过的目的。因此，能够对在待冲洗的喷嘴口 7的区域内的喷管尖端的材料实现尤其有效的冷却，从而减少在冲洗时的温度突变以及进而降低待减少的热应力。槽缝33在本发明所述的燃烧器的燃料喷管内的设置以有利的方式实现了在用冲洗水对燃料喷管进行冲洗期间热应力的减小，而槽缝不会对在燃料喷管的尖端的区域内的空气动力学特性产生负面影响。通过热应力的改进的减小，使得燃料喷管的寿命延长。在现有的不具有槽缝的燃料喷管内不需要很大的花费即可实现槽缝的开设，因此，已经存在的燃料喷管能够通过少量的花费进行改装。
权利要求
1.一种用于燃烧器，尤其用于燃气轮机燃烧器的燃料喷管(5)，其具有一个尖端(21)， 所述尖端具有带有至少两个燃料喷嘴(7)的喷嘴表面(23)，其中，所述喷嘴表面在燃料喷嘴之间设有槽缝(33)。
2.按照权利要求1所述的燃料喷管(5)，其中，所述喷嘴表面是环形表面(23)，并且所述槽缝(3 垂直于所述环形表面的圆周方向延伸穿过该环形表面。
3.按照权利要求2所述的燃料喷管，其中，所述环形表面是圆锥形的环形表面03)。
4.按照权利要求1至3之一所述的燃料喷管，其中，在所述尖端内存在冷却空气通道(25)，这些冷却空气通道在所述燃料喷嘴(7)之间在喷嘴表面03)下方延伸，其中，所述槽缝(33)从喷嘴表面03)延伸至各自的冷却空气通道05)。
5.按照权利要求3和4所述的燃料喷管，其中，所述尖端具有截锥的形状，所述截锥的外表面03)构成所述喷嘴表面，并且所述冷却空气通道05)具有至少朝向截锥的外表面的开口、2 、。
6.按照权利要求4或5所述的燃料喷管，其中，存在围绕所述燃料喷嘴(7)的通孔 (30)，这些通孔处于与所述供气通道0 流体技术上的连接。
7.按照权利要求6所述的燃料喷管，其中，在与所述通孔(30)相邻的燃料喷嘴(7)之间分别设有槽缝(33)。
8.一种燃烧器，尤其是燃气轮机燃烧器，具有按前述权利要求中任一项所述的燃料喷管⑶。
9.按照权利要求8所述的燃烧器，其中，所述燃料喷管(5)用于输入液体燃料，并且所述燃烧器除了所述燃料喷管( 之外还具有用于气体燃料的燃料喷嘴(19)。
全文摘要
本发明涉及一种用于燃烧器，尤其用于燃气轮机燃烧器的燃料喷管(5)，其具有一个尖端(21)，所述尖端具有一个带有至少两个燃料喷嘴(7)的喷嘴表面(23)，其中，所述喷嘴表面在燃料喷嘴之间配设有槽缝(33)。
文档编号F23D11/12GK102265091SQ200980149749
公开日2011年11月30日 申请日期2009年11月5日 优先权日2008年12月12日
发明者于尔根.梅斯尔, 安德烈亚斯.波特克, 托拜厄斯.克里格 申请人:西门子公司