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KR20180106945A - 액체 연료 팁을 구비한 이중-연료 연료 노즐 - Google Patents

액체 연료 팁을 구비한 이중-연료 연료 노즐 Download PDF

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KR20180106945A
KR20180106945A KR1020180030372A KR20180030372A KR20180106945A KR 20180106945 A KR20180106945 A KR 20180106945A KR 1020180030372 A KR1020180030372 A KR 1020180030372A KR 20180030372 A KR20180030372 A KR 20180030372A KR 20180106945 A KR20180106945 A KR 20180106945A
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radially
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dual
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토마스 에드워드 존슨
케이틀린 마리 그레이엄
제프리 데이비드 마이어스
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

본 발명에 따른 이중-연료 연료 노즐은, 공기 플레넘을 그 안에 적어도 부분적으로 획정하는 센터 바디를 포함한다. 팁 바디가 센터 바디의 하류 단부에 배치된다. 상기 팁 바디는 하류 측면으로부터 축방향으로 이격된 상류 측면을 포함한다. 상기 하류 측면은 원형 슬롯과, 이 원형 슬롯의 반경방향 안쪽에 배치된 원형 리세스를 획정한다. 상기 원형 리세스는 플로어와 측벽을 포함한다. 상기 플로어는 인서트 개구를 획정하고, 상기 측벽은 언더컷 면을 포함하는 환형 홈을 획정한다. 상기 팁 바디는 또한, 상기 원형 리세스의 측벽의 반경방향 안쪽에 있으며 상기 인서트 개구의 주위에 환형으로 배치되는 복수 개의 오리피스를 획정한다. 각 오리피스는, 공기 플레넘과 유체 연통되어 있는 입구 및 상기 언더컷 면을 향해 배향된 출구를 포함한다.

Description

액체 연료 팁을 구비한 이중-연료 연료 노즐{DUAL-FUEL FUEL NOZZLE WITH LIQUID FUEL TIP}
본원에 개시된 대상은 연소 시스템용 연료 노즐에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 액체 연료 팁을 구비한 이중-연료 연료 노즐에 관한 것이다.
가스 터빈은 일반적으로 하나 이상의 연소기에서 연료와 공기의 혼합물을 연소시켜 고에너지 연소 가스를 생성하는 것에 의해 작동되는데, 이 고에너지 연소 가스는 터빈을 통과하여, 터빈 로터 샤프트를 회전시킨다. 로터 샤프트의 회전 에너지는 로터 샤프트에 연결된 발전기를 통해 전기 에너지로 변환될 수 있다. 각 연소기는 일반적으로, 연소 구역의 상류에서 연료와 공기를 예혼합하기 위해 제공되는 연료 노즐을, 질소 산화물(NOx)의 배출 수준을 낮게 유지하는 수단으로서 포함한다.
천연 가스 등과 같은 기체 연료는 대개, 전기를 발생시키는 데 사용되는 가스 터빈 엔진에서 가연성 유체로서 채용된다. 몇몇 예에서는, 연소 하드웨어의 변동 없이도, 연소 시스템이 증류 오일 등과 같은 액체 연료를 연소할 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 가스 연료 성능과 액체 연료 성능을 모두 갖춘 구성을, "이중-연료" 연소 시스템이라 한다. 통상의 구성에서, 액체 연료 주입은, 연료 노즐의 센터 바디 내에서 연장되는 카트리지를 통해 제공될 수 있다. 상기 카트리지는, 액체 연료를 연소기의 연소 구역에 전달하기에 효과적인 수단의 역할을 하지만, 전체 구성요소의 수와 조립 비용을 증가시킨다.
양태들과 이점들은 아래의 설명에서 이하에 제시되어 있거나, 아래의 설명으로부터 분명해질 수 있거나, 또는 실시를 통해 알게 될 수 있다.
본원의 일 실시형태는, 공기 플레넘을 그 안에 적어도 부분적으로 획정하는 센터 바디를 포함하는, 이중-연료 연료 노즐이다. 팁 바디가 상기 센터 바디의 하류 단부에 배치된다. 상기 팁 바디는 하류 측면으로부터 축방향으로 이격된 상류 측면을 포함한다. 상기 하류 측면은 원형 슬롯과, 이 원형 슬롯의 반경방향 안쪽에 배치된 원형 리세스를 획정한다. 상기 원형 리세스는 플로어와 측벽을 포함한다. 상기 플로어는 인서트 개구를 획정하고, 상기 측벽은 언더컷 면을 포함하는 환형 홈을 획정한다. 상기 팁 바디는 또한, 상기 원형 리세스의 측벽의 반경방향 안쪽에 있으며 상기 인서트 개구의 주위에 환형으로 배치되는 복수 개의 오리피스를 획정한다. 각 오리피스는, 공기 플레넘과 유체 연통되어 있는 입구 및 상기 언더컷 면을 향해 배향된 출구를 포함한다.
본원의 다른 실시형태는 연소기에 관한 것이다. 상기 연소기는, 외부 케이싱에 연결된 단부 커버를 포함한다. 이중-연료 연료 노즐은 상기 단부 커버에 연결된다. 상기 이중-연료 연료 노즐은 외부 슬리브와, 상기 외부 슬리브를 축방향으로 관통하여 연장되는 센터 바디를 포함한다. 상기 외부 슬리브와 상기 센터 바디는 그 사이에 예혼합 통로를 형성하도록 반경방향으로 이격되어 있고, 복수의 터닝 베인이 상기 예혼합 통로 내에서 상기 센터 바디와 상기 외부 슬리브의 사이에서 반경방향으로 연장된다. 팁 바디가 상기 센터 바디의 하류 단부에 배치된다. 상기 팁 바디는 하류 측면으로부터 축방향으로 이격된 상류 측면을 포함한다. 상기 하류 측면은 원형 슬롯과, 이 원형 슬롯의 반경방향 안쪽에 배치된 원형 리세스를 획정한다. 상기 원형 리세스는 인서트 개구를 획정하는 플로어와, 환형 홈을 획정하는 측벽을 포함한다. 상기 환형 홈은 언더컷 면을 획정한다. 상기 팁 바디는 또한, 상기 원형 리세스의 측벽의 반경방향 안쪽에 있으며 상기 인서트 개구의 주위에 환형으로 배치되는 복수 개의 오리피스를 획정한다. 각 오리피스는, 상기 센터 바디 내에 획정된 공기 플레넘과 유체 연통되어 있는 입구, 및 상기 언더컷 면을 향해 배향된 출구를 포함한다.
당업자는 명세서의 검토시에, 상기한 실시형태 및 다른 실시형태의 특징 및 양태를 보다 잘 인식할 것이다.
당업자에 대한 최적의 모드를 포함하는 여러 실시형태들의 완전하고 실시 가능한 개시는, 첨부 도면들에 대한 참조를 포함하여, 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 제시된다:
도 1은 본원의 여러 실시형태들을 포함할 수 있는 예시적인 가스 터빈의 기능 블록 선도이고;
도 2는 본원의 여러 실시형태들을 포함할 수 있는 예시적인 연소기의 간소화된 단면 측면도이며;
도 3은 본원의 하나 이상의 실시형태를 포함할 수 있는 예시적인 연료 노즐의 단면 측면도이고;
도 4는 본원의 적어도 하나의 실시형태에 따른, 도 3에 도시된 바와 같은 연료 노즐의 센터 바디 부분의 일부분의 단면을 확대하여 보여주는 사시도이며; 그리고
도 5는 본원의 적어도 하나의 실시형태에 따른, 도 4에 도시된 바와 같은 연료 노즐의 센터 바디 부분의 일부분의 단면을 확대하여 보여주는 측면도이다.
이제, 본원의 실시형태들에 관하여 상세하게 언급이 이루어질 것인데, 이들 실시형태의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시되어 있다. 상세한 설명에서는, 도면의 특징부들을 언급하기 위해 숫자 및 문자 부호를 이용한다. 도면들과 설명에서 유사하거나 비슷한 부호는 본원의 유사하거나 비슷한 부분을 나타내기 위해 사용되었다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "제1", "제2" 및 "제3"은 개개의 구성요소의 위치 또는 중요도를 나타내려는 것이 아니라, 어느 한 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 교환 가능하게 사용될 수 있다. 용어 "상류" 및 "하류"는 유체 경로에서의 유체 흐름에 대하여 상대적인 방향을 나타낸다. 예를 들어, "상류"는 유체가 흘러나오는 방향을 나타내고, "하류"는 유체가 흘러가는 방향을 나타낸다. 용어 "반경방향으로"는 특정 구성요소의 축 중심선에 대해 실질적으로 수직한 상대적인 방향을 나타내고, 용어 "축방향으로"는 특정 구성요소의 축 중심선에 대해 실질적으로 평행한 및/또는 동축 관계로 정렬된 상대적인 방향을 나타낸다.
본원에 사용된 용어는, 단지 특정 실시형태를 기술하기 위한 것이며, 제한하려는 의도는 없다. 본원에 사용되고 있는 바와 같이, 단수 형태의 부정관사 및 정관사는, 별도로 문맥에서 명확히 지시하고 있지 않으면, 복수 형태도 또한 포함하는 것으로 의도되어 있다. 또한, 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은, 본원에서 사용될 때, 명시된 특징, 정수, 단계, 작업, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작업, 요소, 구성요소, 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는 것으로 이해될 것이다.
각 예는 한정하려는 것이 아니라 설명하려는 것으로 제공된다. 실제로, 본 발명의 범위 또는 정신을 벗어나지 않고서도 수정 및 변형이 실시될 수 있다는 것이, 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 일 실시형태의 일부분으로서 예시되거나 기술된 특징부들은, 또 다른 실시형태를 만들어내기 위해 다른 실시형태들에 사용될 수 있다. 따라서, 본원은 첨부된 청구범위의 범위 안에 있는 이러한 수정 및 변형과 그 균등물을 커버하는 것으로 되어 있다. 본원의 예시적인 실시형태들은 일반적으로 예시를 목적으로 지상 기반의 발전 가스 터빈용 연료 노즐의 맥락에서 기술될 것이지만, 당업자라면 본원의 실시형태들이 터보 기계용의 임의의 유형 또는 타입의 연소기에 적용될 수 있고, 청구범위에 구체적으로 언급되지 않는 한, 지상 기반의 발전 가스 터빈용 연소기 또는 연소 시스템에 국한되지 않는다는 것을 쉽게 인지할 것이다.
이제 도면들을 참조해 보면, 도 1은 예시적인 가스 터빈(10)의 개략도를 보여준다. 가스 터빈(10)은 일반적으로, 입구 섹션(12), 입구 섹션(12)의 하류에 배치된 압축기(14), 압축기(14)의 하류에 배치된 적어도 하나의 연소기(18)를 포함하는 연소 시스템(16), 연소기(18)의 하류에 배치된 터빈(20), 및 터빈(20)의 하류에 배치된 배기 섹션(22)을 포함한다. 추가적으로, 가스 터빈(10)은 압축기(14)를 터빈(20)에 연결하는 하나 이상의 샤프트(24)를 포함할 수 있다.
작동 중에, 공기(26)는 입구 섹션(12)을 통과하여 그리고 압축기(14)에 흘러 들어가고, 이 압축기에서 공기(26)가 점진적으로 압축되며, 이에 따라 압축 공기(28)가 연소기(18)에 제공된다. 유체 공급부(32)로부터의 유체(30), 예를 들어 연료, 가스, 또는 물 등이 연소기(18)에 주입되고, 압축 공기(32)의 일부분과 혼합되며, 연소되어 연소 가스(34)를 생성한다. 연소 가스(34)는 연소기(18)에서부터 터빈(20)에 흘러 들어가고, 이 터빈에서 (운동 및/또는 열) 에너지가 연소 가스(34)에서부터 로터 블레이드(도시 생략)로 전달되며, 이에 따라 샤프트(24)가 회전하게 된다. 이때, 기계적인 회전 에너지는, 압축기(14)에 동력을 공급하는 것 및/또는 전기를 발생시키는 것 등과 같은 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 그 후에, 터빈(20)에서 나오는 연소 가스(34)는, 배기 섹션(22)을 통해 가스 터빈(10)으로부터 배기될 수 있다.
도 2는 본원의 여러 실시형태들을 포함할 수 있는 예시적인 연소기(18)의 개략적인 단면도를 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 연소기(18)는 압축기 토출 케이싱 등과 같은 외부 케이싱(36)으로 적어도 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 외부 케이싱(36)은, 연소기(18)의 여러 구성요소를 적어도 부분적으로 둘러싸는 고압 플레넘(38)을 적어도 부분적으로 획정할 수 있다. 고압 플레넘(38)은, 압축 공기(28)를 압축기로부터 수용하도록, 압축기(16)(도 1)와 유체 연통되어 있을 수 있다. 단부 커버(40)가 외부 케이싱(36)에 연결될 수 있다. 특정 실시형태에서, 외부 케이싱(36) 및 단부 커버(40)는, 연소기(18)의 헤드 단부 공간 또는 부분(42)을 적어도 부분적으로 획정할 수 있다. 특정 실시형태에서, 헤드 단부 부분(42)은 고압 플레넘(38) 및/또는 압축기(14)와 유체 연통되어 있다. 하나 이상의 라이너 또는 덕트(44)는, 연료-공기 혼합물을 연소시키기 위한 연소실 또는 연소 구역(46)을 적어도 부분적으로 획정할 수 있고, 및/또는 연소 가스(34)를 터빈(20)에 대한 입구를 향해 보내기 위한 고온 가스 경로(48)를 연소기를 통과하게 적어도 부분적으로 획정할 수 있다.
여러 실시형태들에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 연소기(18)는 단부 커버(40)에 연결되어 있고 연소실(46)을 향해 연장되어 있는 하나 이상의 연료 노즐(100)을 포함한다. 연소기(18)의 여러 실시형태는 다양한 개수 및 배치 구성의 연료 노즐(100)을 포함할 수 있고, 청구범위에 달리 특정되어 있지 않은 한, 임의의 특정 개수의 연료 노즐에 국한되지 않는다. 예를 들어, 특정 구성에서, 하나 이상의 연료 노즐(100)은 중앙 연료 노즐의 주위에 환형으로 배치된 복수의 연료 노즐을 포함할 수 있다.
도 3은 본원의 적어도 하나의 실시형태에 따른 예시적인 이중-연료 타입의 연료 노즐(100)의 단면 측면도를 제공한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 연료 노즐(100)은 고리 또는 관 형상을 갖는 센터 바디(102)를 포함한다. 특정 실시형태에서, 연료 노즐(100)은, 센터 바디(102)의 적어도 일부분의 주위에서 둘레 방향으로 연장되는 외부 슬리브 또는 버너 튜브(104), 및 센터 바디(102)와 외부 슬리브(104)의 사이에서 연장되는 복수 개의 터닝 베인(106)을 포함할 수 있다. 터닝 베인(106)은, 센터 바디(102)와 외부 슬리브(104)의 사이에 획정되어 있는 예혼합 공기 통로(108) 내에 배치된다. 특정 실시형태에서, 하나 이상의 터닝 베인은, 각각 유체 공급부(32)와 유체 연통되어 있는 연료 포트(107)를 포함한다.
센터 바디(102)는 연료 노즐(100)의 종축 또는 축 중심선(112)과 동축 관계로 정렬된 하나 이상의 슬리브 또는 튜브(110)로부터 형성될 수 있다. 연료 노즐(100)은 기계식 패스너를 통해 또는 다른 연결 수단(도시 생략)에 의해 단부 커버(40)의 내부면에 연결될 수 있다.
특정 실시형태에서, 외부 슬리브(104)의 상류 단부 부분(114)이 예혼합 공기 통로(108)에 대한 입구(116)를 적어도 부분적으로 획정할 수 있고, 외부 슬리브(104)의 하류 단부 부분(118)이 예혼합 공기 통로(108)의 출구(120)를 적어도 부분적으로 획정할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 상기 입구(116)는 연소기(18)의 헤드 단부 부분(42)(도 2)과 유체 연통되어 있다.
도 4는 본원의 여러 실시형태에 따른, 도 3에 도시된 바와 같은 센터 바디(102)의 일부분의 단면 사시도를 제공한다. 도 5는 본원의 적어도 하나의 실시형태에 따른, 도 4에 도시된 바와 같은 센터 바디(102)의 일부분의 단면 측면도를 제공한다. 여러 실시형태에서, 도 3 내지 도 5에 함께 도시된 바와 같이, 파일럿 팁(122)이 센터 바디(102) 및/또는 튜브(들)(110)의 하류 단부(124)에 배치되어 있다. 도관(126)이 센터 바디(102)의 튜브(들)(110) 내에서 연장되어 있고, 파일럿 팁(122)에 분리 가능하게 고정되는 미립화기 인서트(atomizer insert)(128)와 액체 연료 공급부(50)(도 3) 사이를 유체 연통시킨다. 특정 실시형태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 도관(126)의 적어도 일부분이 나선형일 수 있거나 또는 센터 바디(102) 내에서 나선형으로 연장될 수 있다. 여러 실시형태에서, 도 3 내지 도 5에 함께 도시된 바와 같이, 센터 바디(102)는 튜브(들)(110) 내에 획정된 공기 플레넘(130)을 포함한다. 특정 실시형태에서, 도관(126)의 적어도 일부분이 공기 플레넘(130)을 통과하여 연장된다.
여러 실시형태에서, 도 4 및 도 5에 함께 도시된 바와 같이, 파일럿 팁(122)은 팁 바디(132)로부터 형성된다. 팁 바디(132)는 전방 또는 상류 측면(134)과 후방 또는 하류 측면(136)을 포함하거나 및/또는 획정한다. 원형 또는 환형 슬롯(138)이 팁 바디(132)의 하류 측면(136)에 획정된다. 원형 슬롯(138)은 플로어(140)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯은 반경방향으로 대향하는 한 쌍의 측벽(142, 144)을 더 포함한다. 여러 실시형태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 측벽들(142, 144)은 팁 바디(132)의 하류 측면(136)과 플로어(140)의 사이에서 서로를 향해 수렴하거나 또는 경사질 수 있다. 도 4 및 도 5에 함께 도시된 바와 같이, 원형 슬롯(138)은 하류 측면(136)을 반경방향 외부 표면 또는 외부면(146)과 반경방향 내부 표면 또는 내부면(148)으로 분할한다.
여러 실시형태에서, 도 4 및 도 5에 함께 도시된 바와 같이, 팁 바디(132)는, 원형 슬롯(138)의 플로어(140)와 전방 측면(134)을 관통하여 연장되는 복수의 구멍(150)을 획정한다. 상기 구멍들(150)은 중심선(112)에 대해 환형으로 배치되어 있다. 각 구멍(150)은, 공기 플레넘과 유체 연통되어 있는 입구(152) 및 상기 플로어(140)를 따라 획정되어 있는 출구(154)를 포함한다. 각 구멍(150)은, 유체가 공기 플레넘(130)으로부터 팁 바디(132)를 통과하여 슬롯(138) 안으로 그리고 연소실(46) 안으로 유동하게 한다. 특정 실시형태에서, 각각의 구멍(150)은 또는 구멍(150)의 적어도 일부는, 구멍을 통과하는 공기에 각도 선회를 부여하도록, 중심선(112)에 대해 각도를 이루고 있거나, 경사져 있거나, 또는 다른 방식으로 형성될 수 있다.
여러 실시형태에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 팁 바디(132)는 반경방향 내부면(148)을 따라 배치된 원형 리세스(156)를 획정한다. 원형 리세스(156)는 실질적으로 중심선(112)과 동축 관계로 정렬될 수 있다. 원형 리세스(156)는 플로어(158)와, 상기 플로어(158)로부터 축방향 외측으로 연장되는 측벽(160)을 포함한다. 상기 측벽(160)은, 반경방향으로 측벽(160) 안으로 그리고 둘레 방향으로 측벽(160) 내에서 연장되는 환형 홈(160)을 획정한다. 도 5에 가장 분명하게 도시된 바와 같이, 환형 홈(162)은 측벽(160) 내에 언더컷 면(164)을 형성한다.
특정 실시형태에서, 반경방향 내부면(148)의 일부분이, 언더컷 면(164)의 후방에서 또는 하류에서, 중심선(112)을 따라 반경방향 외측으로 분기되어 있다. 특정 실시형태에서, 팁 바디(132)는 원형 리세스(156)의 플로어(158)를 따라 배치된 인서트 개구(166)를 획정한다. 미립화기 인서트(128)는 인서트 개구(166) 내에, 분리 가능하게 안치되거나, 나사 결합되거나, 또는 다른 방식으로 고정된다. 팁 바디(132)는 또한, 인서트 개구(166)로의 유동을 허용하는 입구(168)를 획정한다. 상기 입구(168)는, 액체-연료 연료 공급부(50)(도 3)로부터 액체 연료를 또는 공기, 가스, 또는 물 등과 같은 다른 유체를 받도록, 도관(126)에 연결되거나 및/또는 유동 관계로 연결된다.
여러 실시형태에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 팁 바디(132)는 또한, 원형 리세스(156)의 플로어(158)와 팁 바디(122)의 전방 측면(134)을 관통하여 연장되는 복수의 오리피스(170)를 획정한다. 오리피스(170)는 중심선(112)에 관하여 인서트 개구(166)의 둘레에 환형으로 배치되어 있고 복수의 구멍(150)으로부터 반경방향 안쪽에 배치되어 있다. 복수의 오리피스(170)의 각 오리피스(170)는 각각의 입구(172)와 각각의 출구(174)를 포함하고, 유체가 공기 플레넘(130)으로부터 팁 바디(132)를 통과하여 연소실(46) 안으로 유동하게 한다. 특정 실시형태에서, 각각의 오리피스(170)는, 오리피스를 통과하는 공기에 각도 선회를 부여하도록, 중심선(112)에 대해 각도를 이루고 있거나, 경사져 있거나, 또는 다른 방식으로 형성될 수 있다. 각 오리피스(170)의 각각의 출구(174)가 언더컷 면(164)을 향해 배치되거나 및/또는 경사져 있다.
작동 중에는, 고압 플레넘(38) 또는 다른 압축 공기 공급원으로부터의 압축 공기가 공기 플레넘(130)에 충전된다. 액체 연료가 도관(126)을 통해 미립화기 인서트(128)에 공급된다. 액체 연료는 미립화기 인서트(128)를 통해 미립화되고, 원형 리세스(156)에서부터 연소실(46)을 향해 내보내어진다. 압축 공기의 제1 부분이 공기 플레넘(130)으로부터 유동하여 복수의 구멍(150)을 통과하고, 팁 바디(132)의 하류 측면(136)으로부터 연소실(46)을 향해 보내어지며, 연소실에서 미립화된 액체 연료와 혼합된다. 압축 공기의 제2 부분이 공기 플레넘(130)으로부터 유동하여 복수의 오리피스(170)를 통과한다. 상기 압축 공기의 제2 부분은 원형 리세스의 언더컷 면(164)에 충돌하여, 이 언더컷 면에 냉각을 제공한다. 또한, 상기 압축 공기의 제2 부분의 압력은, 원형 리세스(156)에 있어서의 노즐간의 압력차로 인하여 그리고 도관들이 유체 공급부(32)에 유동 관계로 연결되어 있다는 사실로 인하여 야기될 수 있는 현상인, 연소 가스가 미립화기 인서트 내로 역류하는 현상 및/또는 화염이 유지되는 현상을 방지할 수 있다.
본 명세서는, 본 발명을 가장 바람직한 유형을 포함해 개시하고, 임의의 당업자가 개시된 본 발명을 실시할 수 있게 하기 위해, 실시예를 사용하고 있는데, 상기 실시에는 임의의 디바이스 또는 시스템을 제작하고 사용하는 것과, 임의의 수반되는 방법을 행하는 것 등이 있다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 정해지며, 당업자에게 떠오르는 다른 실시예들도 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예들은, 청구범위의 문자 그대로의 표현과 다르지 않은 구조 요소를 포함한다면, 또는 청구범위의 문자 그대로의 표현과 실질적으로 차이가 없는 등가의 구조 요소를 갖는다면, 청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 되어 있다.

Claims (19)

  1. 이중-연료 연료 노즐로서:
    공기 플레넘을 그 안에 적어도 부분적으로 획정하는 센터 바디;
    센터 바디의 하류 단부에 배치된 팁 바디로서, 상기 팁 바디는 축방향으로 하류 측면으로부터 이격된 상류 측면과, 원형 슬롯을 획정하는 하류 측면, 그리고 원형 슬롯으로부터 반경방향 안쪽에 배치된 원형 리세스를 구비하며, 상기 원형 리세스는 인서트 개구를 획정하는 플로어와, 환형 홈을 획정하는 측벽을 포함하는 것인 팁 바디를 포함하고,
    상기 환형 홈은 언더컷 면을 획정하며, 상기 팁 바디는 또한 상기 원형 리세스의 측벽의 반경방향 안쪽에 있으며 상기 인서트 개구의 주위에 환형으로 배치되는 복수 개의 오리피스를 획정하고, 각 오리피스는 공기 플레넘과 유체 연통되어 있는 입구 및 상기 언더컷 면을 향해 배향된 출구를 포함하는 것인 이중-연료 연료 노즐.
  2. 제1항에 있어서, 상기 팁 바디의 슬롯은 플로어와, 상기 플로어에 걸쳐 환형으로 배치된 복수 개의 구멍을 포함하고, 복수 개의 구멍의 각 구멍은 공기 플레넘과 유체 연통되어 있는 입구 및 플로어를 따라 획정된 출구를 구비하는 것인 이중-연료 연료 노즐.
  3. 제1항에 있어서, 상기 팁 바디의 슬롯은 플로어와, 반경방향으로 대향하는 한 쌍의 벽, 그리고 상기 플로어에 걸쳐 환형으로 배치된 복수 개의 구멍을 포함하고, 상기 반경방향으로 대향하는 벽들 중의 적어도 하나는, 이중-연료 연료 노즐의 축 중심선에 대하여 반경방향 내측을 향해 또는 반경방향 외측을 향해 경사져 있는 것인 이중-연료 연료 노즐.
  4. 제1항에 있어서, 상기 슬롯은 하류 측면을 반경방향 외부면과 반경방향 내부면으로 분할하고, 상기 원형 리세스는 상기 반경방향 내부면 내에 획정되는 것인 이중-연료 연료 노즐.
  5. 제4항에 있어서, 상기 반경방향 내부면의 일부분이 상기 환형 홈의 뒤에서 반경방향 바깥쪽으로 분기되는 것인 이중-연료 연료 노즐.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인서트 개구 내에 분리 가능하게 안치되는 미립화기 인서트를 더 포함하는 이중-연료 연료 노즐.
  7. 제1항에 있어서, 상기 센터 바디 내에서 연장되는 도관을 더 포함하고, 상기 도관의 일단부가 상기 인서트 개구의 입구에 연결되며, 상기 도관의 제2 단부가 유체 공급부에 유동 관계로 연결되는 것인 이중-연료 연료 노즐.
  8. 제1항에 있어서, 상기 센터 바디의 적어도 일부분을 둘레 방향으로 둘러싸는 외부 슬리브, 및 상기 센터 바디와 상기 외부 슬리브의 사이에서 반경방향으로 연장되는 복수 개의 터닝 베인을 더 포함하는 이중-연료 연료 노즐.
  9. 제8항에 있어서, 각 터닝 베인은 가스-연료 연료 공급부와 유체 연통되어 있는 적어도 하나의 연료 포트를 포함하는 것인 이중-연료 연료 노즐.
  10. 제1항에 있어서, 도관의 적어도 일부분이 상기 팁 바디의 인서트 개구의 상류에 있는 상기 센터 바디 내에서 나선형으로 연장되는 것인 이중-연료 연료 노즐.
  11. 연소기로서:
    외부 케이싱에 연결된 단부 커버;
    상기 단부 커버에 연결된 이중-연료 연료 노즐로서, 외부 슬리브와, 상기 외부 슬리브를 축방향으로 관통하여 연장되는 센터 바디, 그리고 복수의 터닝 베인을 포함하고, 상기 외부 슬리브와 상기 센터 바디는 그 사이에 예혼합 통로를 형성하도록 반경방향으로 이격되어 있으며, 상기 복수의 터닝 베인은 상기 예혼합 통로 내에서 상기 센터 바디와 상기 외부 슬리브의 사이에서 반경방향으로 연장되는 것인 이중-연료 연료 노즐;
    센터 바디의 하류 단부에 배치된 팁 바디로서, 상기 팁 바디는 축방향으로 하류 측면으로부터 이격된 상류 측면과, 원형 슬롯을 획정하는 하류 측면, 그리고 원형 슬롯으로부터 반경방향 안쪽에 배치된 원형 리세스를 구비하며, 상기 원형 리세스는 인서트 개구를 획정하는 플로어와, 환형 홈을 획정하는 측벽을 포함하는 것인 팁 바디를 포함하고,
    상기 환형 홈은 언더컷 면을 획정하며, 상기 팁 바디는 또한 상기 원형 리세스의 측벽의 반경방향 안쪽에 있으며 상기 인서트 개구의 주위에 환형으로 배치되는 복수 개의 오리피스를 획정하고, 각 오리피스는 센터 바디 내에 획정된 공기 플레넘과 유체 연통되어 있는 입구 및 상기 언더컷 면을 향해 배향된 출구를 포함하는 것인 연소기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 팁 바디의 슬롯은 플로어와, 상기 플로어에 걸쳐 환형으로 배치된 복수 개의 구멍을 포함하고, 복수 개의 구멍의 각 구멍은 공기 플레넘과 유체 연통되어 있는 입구 및 플로어를 따라 획정된 출구를 구비하는 것인 연소기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 팁 바디의 슬롯은 플로어와, 반경방향으로 대향하는 한 쌍의 벽, 그리고 상기 플로어에 걸쳐 환형으로 배치된 복수 개의 구멍을 포함하고, 상기 반경방향으로 대향하는 벽들 중의 적어도 하나는, 이중-연료 연료 노즐의 축 중심선에 대하여 반경방향 내측을 향해 또는 반경방향 외측을 향해 경사져 있는 것인 연소기.
  14. 제11항에 있어서, 상기 슬롯은 상기 팁 바디의 하류 측면을 반경방향 외부면과 반경방향 내부면으로 분할하고, 상기 원형 리세스는 상기 반경방향 내부면 내에 획정되는 것인 연소기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 반경방향 내부면의 일부분이 상기 환형 홈의 뒤에서 반경방향 바깥쪽으로 분기되는 것인 연소기.
  16. 제11항에 있어서, 상기 인서트 개구 내에 분리 가능하게 안치되는 미립화기 인서트를 더 포함하는 연소기.
  17. 제11항에 있어서, 상기 센터 바디 내에서 연장되는 도관을 더 포함하고, 상기 도관의 일단부가 상기 인서트 개구의 입구에 연결되며, 상기 도관의 제2 단부가 유체 공급부에 유동 관계로 연결되는 것인 연소기.
  18. 제11항에 있어서, 상기 복수 개의 터닝 베인의 각 터닝 베인은 가스-연료 연료 공급부와 유체 연통되어 있는 적어도 하나의 연료 포트를 포함하는 것인 연소기.
  19. 제11항에 있어서, 도관의 적어도 일부분이 상기 팁 바디의 인서트 개구의 상류에 있는 상기 센터 바디 내에서 나선형으로 연장되는 것인 연소기.
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