專利名稱：有選擇地將燃料和/或水導(dǎo)入燃燒室的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃燒技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種有選擇地將燃料和/或水導(dǎo)入燃燒室尤其是燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的裝置。該裝置具有將供料管和供水管有選擇地與通向燃燒室的公共的燃燒室供給管連接的閥門機(jī)構(gòu)，或者供料管和供水管可以相互連接，以便沖洗供料系統(tǒng)，或者供料管和供水管可分別關(guān)閉。
在組合式發(fā)電站中所使用的用于生產(chǎn)電能的燃?xì)廨啓C(jī)中，為了達(dá)到適宜的廢氣值(低的NOx)越來越多地注重將水連同燃料(例如燃料油)射入有關(guān)的燃燒室中，以便降低燃燒室中的溫度，從而阻止或很難形成不希望的氮氧化物。在申請人制造的大型燃?xì)廨啓C(jī)(例如GT13E2型)中，燃燒通常采用一大型環(huán)形的燃燒室，其中(環(huán)形地)設(shè)置有多個單獨控制的燃燒器。為了向燃燒器供應(yīng)燃料和水分別設(shè)有可更換的燃燒器噴管，將燃料和水供入噴管的內(nèi)部，必要時也可以從外部向燃燒器供應(yīng)點火氣體。這里，燃料和水可以在分開的導(dǎo)管中輸送并分開噴射，或者已經(jīng)在噴管的入口混合成一種乳濁液，然后繼續(xù)供入一公共的導(dǎo)管(請參見申請人的DE-A1-4401097)。
在所有情況中，燃燒器噴管在入口側(cè)分別經(jīng)獨立的供料閥連接在供料管和供水管上。為了向所有噴管供料，這些供料管和供水管環(huán)形地從噴管入口旁經(jīng)過。供料閥能夠開啟和關(guān)閉各燃燒器并同時控制燃料與水的混合比。另一個將兩根導(dǎo)管相互連接的閥能夠用供水管中的水沖洗供料管。此外在環(huán)形的燃料管上設(shè)有一個排氣閥，系統(tǒng)中的空氣(或水)可以在環(huán)形管加燃料時通過此排氣閥逸出。
因此，這類燃料分配系統(tǒng)具有一定數(shù)目的閥，它們?yōu)槿紵骰驀姽軘?shù)目的數(shù)倍。由于每一這種閥都具有可移動的零件，因此除了設(shè)備費用外，隨著閥數(shù)目的增加故障可能性和維修費用首先增加。
因此，本發(fā)明的目的在于，改進(jìn)上述類型的裝置，克服現(xiàn)今裝置中的缺點，提高可靠性和實現(xiàn)簡單的控制。
這一目的在上述類型的裝置中是這樣實現(xiàn)的，即閥門機(jī)構(gòu)包括一組合閥，該組合閥可以轉(zhuǎn)換到至少五個不同的閥位，其中在第一個閥位只有供料管與燃燒室供給管連接，在第二個閥位只有供水管與燃燒室供給管連接，在第三個閥位，供料管和供水管同時與燃燒室供給管連接，在第四個閥位，供料管和供水管相互連接而與燃燒室供給管隔開，在第五個閥位，供料管和供水管分別關(guān)閉。本發(fā)明的核心在于，所有必需的閥功能用一個單一的組合閥完成，該組合閥可以轉(zhuǎn)換到不同的閥位。這種組合閥只用一個移動件即可實現(xiàn)，從而在燃料器或燃燒器噴管很多時可以大大減少移動件的數(shù)目，從而明顯減少故障率。
在本發(fā)明的裝置中，在第三個閥位，供料管和供水管同時與燃燒室供給管連接，從而將燃料和水供給燃燒室。如果將第三閥位固定而要調(diào)節(jié)燃料和水之間的混合比，則可以至少在一個供給管中裝入另一閥。為了避免使用另一閥，和完全維護(hù)本發(fā)明所能獲得的優(yōu)點，按照本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，在第三閥位內(nèi)部通過改變閥位可以調(diào)節(jié)水和燃料之間的混合比，從而用同一個組合閥也可以調(diào)節(jié)燃料和水的混合比。
本發(fā)明裝置的第二優(yōu)選實施例的特征在于，設(shè)置第六個閥位，在這一閥位供水管關(guān)閉，同時供料管與排氣口連接。這樣，不需要附加的移動件或閥就可使供料管排氣并在實際的運行開始之前填充燃料。
本發(fā)明的又一優(yōu)選實施例的特征在于，組合閥設(shè)計成旋轉(zhuǎn)閥，每一個閥位對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)閥的預(yù)定旋轉(zhuǎn)角，組合閥包括一個安裝在閥孔內(nèi)一繞縱軸旋轉(zhuǎn)的閥活塞，在閥活塞中沿旋轉(zhuǎn)軸前后設(shè)置有槽或銑出的孔，它們分別形成一個可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的閥室。燃燒室供給管、供料管和供水管在閥室的各個高度連接到閥孔上。旋轉(zhuǎn)閥唯一的可動件是旋轉(zhuǎn)活塞。旋轉(zhuǎn)活塞的這一特殊結(jié)構(gòu)帶來了閥極為簡單的結(jié)構(gòu)和很高的功能可靠性。
尤其有利的是，按照這一實施例的一個優(yōu)選的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，如果閥活塞具有兩個槽或銑出的孔，它們分別形成具有半圓橫截面的閥室，如果這兩個閥室相對于旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°設(shè)置，如果供料管和供水管相互平行地并沿著旋轉(zhuǎn)軸方向前后接入閥孔中，其中供料管在閥活塞的適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)位置接入第一閥室，供水管在閥活塞的適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)位置接入第二閥室；如果在第一閥室的范圍從閥孔橫向于供料管引出第一燃燒室的出口，如果在第二閥室的范圍，從閥孔沿與第一燃燒室出口相反的方向引出第二燃燒室出口；如果這兩個燃燒室出口連接在燃燒室供給管上；如果在第二閥室的范圍從閥孔沿與第二燃燒室出口的相反方向引出另一個出口，該出口經(jīng)連接管與燃燒室供給管的一條支管相連。
原則上不同的傳動均可用來操作旋轉(zhuǎn)閥，各個旋轉(zhuǎn)位置或閥位可以通過相應(yīng)的卡緊機(jī)構(gòu)確定。按照另一個優(yōu)選的實施例，如果設(shè)置一個步進(jìn)電機(jī)來操作組合閥或旋轉(zhuǎn)閥，則是特別簡單和有利的。用這一步進(jìn)電機(jī)可以同時旋轉(zhuǎn)閥門和可靠地控制一預(yù)定的旋轉(zhuǎn)位置。
按照另一個優(yōu)選的實施例，如果燃燒室供給管在燃燒器噴管內(nèi)通入燃燒室，則是特別節(jié)省空間的。該燃燒器噴管在其背離燃燒室的一端具有一噴管頭，組合閥就裝在噴管頭中。
下面借助于實施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。其中

圖1按照本發(fā)明裝入噴管頭中的組合閥的優(yōu)選實施例的簡化透視圖，其中出于清楚起見省去了組合閥內(nèi)部的各連接管；圖2以示意透視圖表示屬于閥的各種連接管，表示了兩個閥室的中間平面中的橫截面；圖3～8分別為與圖2類似的六個不同閥位的視圖，這六個閥位完成各種閥功能。
圖1以簡化的透視圖表示本發(fā)明組合閥的一個優(yōu)選的實施例，該組合閥裝在燃燒器噴管的噴管頭中。燃燒器噴管10沿著噴管軸線23從一個位于燃燒室外面的噴管頭11延伸至安裝在燃燒室中的燃燒器(兩者均未在圖1中示出)。液態(tài)燃料(油或燃料油)用供料管18供入燃燒器噴管10，相應(yīng)地水用供水管供給。燃料和/或水通過安裝在噴管頭11中的組合閥12根據(jù)閥位有選擇地導(dǎo)入燃燒室供給管17中，該供給管在燃燒器噴管10內(nèi)平行于噴管軸23地向噴管尖端(未圖示)延伸。閥范圍內(nèi)液體的流動方向在圖1中用箭頭表示。出于清楚的原因在圖1中沒有示出組合閥12內(nèi)對于閥功能重要的連接管，而是在下面的結(jié)合圖2的示意圖作進(jìn)一步說明。
對于實現(xiàn)組合閥12的功能重要的是圓柱形閥活塞14，它可(圍繞噴管軸23)旋轉(zhuǎn)地安裝在噴管頭11的相應(yīng)閥孔13中。為了在閥孔13中密封閥活塞14，可以設(shè)置例如O形環(huán)等的密封件。出于簡化原因沒有表示這類密封件。在閥活塞14中沿著旋轉(zhuǎn)軸前后設(shè)置有槽或銑出的孔，它們分別形成一可圍繞旋轉(zhuǎn)軸23旋轉(zhuǎn)的、具有半圓形橫截面的閥室15、16。這兩個閥室15、16相對于旋轉(zhuǎn)軸23旋轉(zhuǎn)180°設(shè)置。供料管18和供水管19相互平行地沿著旋轉(zhuǎn)軸23的方向前后接入閥孔14，其中供料管18在閥活塞14的適當(dāng)旋轉(zhuǎn)位置(如圖1所示)通入第一閥室15，而供水管19在閥活塞14的適當(dāng)旋轉(zhuǎn)位置(與圖1所示的情況相反)通入第二閥室16。燃燒室供給管17在兩個閥室15、16的高度連接在閥孔13上。閥活塞14可以繞旋轉(zhuǎn)軸23 360°旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)入不同的閥位。為了操作閥活塞設(shè)有一個位于旋轉(zhuǎn)軸23上的步進(jìn)電機(jī)20，該電機(jī)經(jīng)控制回路21控制，其控制信號經(jīng)信號線22獲得。
從圖2的示意透視圖中可以看到對于閥功能重要的而在圖1中省去了的組合閥12中的連接管。圖2的下(前)部分表示圖1中在通過閥室15的中間平面中噴管頭11的橫截面。圖2的上(后)部分相應(yīng)表示在通過第二閥室16的中間平面的橫截面。供料管18從右側(cè)接入閥孔13或第一閥室15。其后的供水管19在第二閥室16的范圍接入閥孔13，但在圖2所示的閥位用閥活塞14(陰影線)封閉。
在第一閥室15的范圍橫向于供料管18從閥孔13引出第一燃燒室出口25，該出口連接在導(dǎo)向燃燒器(虛線表示)的燃燒室供給管17上。第一燃燒室出口25略微向左錯開地設(shè)置，這樣，在第一閥室15的底位于豎直方向和第一閥室15向著供料管18開放的閥位中，該出口25通過閥活塞14關(guān)閉。此外，橫向于供料管18向下從閥孔13引出一排氣口24，該排氣口24略微向左錯開設(shè)置，這樣，在第一閥室15的底位于豎直方向和第一閥室15向著供料管18開放的閥位，該排氣口通過閥活塞14關(guān)閉。
在第二閥室16的范圍，橫向于供水管19從閥孔13向下引出第二燃燒室出口26，該出口同樣連接在燃燒室供給管17上。第二燃燒室出口26同樣略向左錯開設(shè)置，這樣，在第二閥室16的底位于豎直方向和第二閥室16向著供水管18開啟的閥位，該出口26通過閥活塞14關(guān)閉。此外，在第二閥室16的范圍從閥孔10向著供水管19向上引出一出口29，該出口經(jīng)過(虛線表示的)連接管28連接在供料管18的支管27上。出口29略向右錯開設(shè)置，這樣，在第二閥室16的底位于豎直方向和供水管18關(guān)閉的閥位，該出口通過閥活塞14同樣被關(guān)閉。
用上述的組合閥12的結(jié)構(gòu)借助于適當(dāng)?shù)拈y位(旋轉(zhuǎn)位置)即可實現(xiàn)用于燃燒器噴管的所有必要的閥功能。在圖3-8中表示了不同的閥位，下面將說明有關(guān)閥的功能。
在圖3所示的相應(yīng)于圖2的閥位中，供料管18徑第一閥室15完全與燃燒室供給管17相連。相反，供水管19關(guān)閉。這同樣適用于出口29或連接管28。在這一閥位只有液態(tài)燃料噴入燃燒室。
圖4所示的閥位是從圖3閥位通過閥活塞反時針方向旋轉(zhuǎn)45°獲得的，其中排氣口24和出口29都對連接管28關(guān)閉。相反，供料管18和供水管19部分開啟，即燃料和水經(jīng)閥室15或16流入燃燒室供給管17中。其中燃料對水的混合比根據(jù)閥活塞14的精細(xì)調(diào)節(jié)而確定。在圖4所示的位置中，燃料和水相同部分地流入燃燒室供給管中。相反，如果閥活塞沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，則供水管19的通道被大大的節(jié)流，而供料管19的通道被大大的開啟，這樣就提高了燃料/水混合物中燃料的成份。在沿反時針方向調(diào)節(jié)閥活塞14時，混合比反向改變。其中借助于步進(jìn)電機(jī)20通過精確的調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)對混合比的精確調(diào)節(jié)。
圖5所示的閥位是從圖3的閥位通過沿順時針方向旋轉(zhuǎn)閥活塞1445°獲得的，其中供水管19和出口29關(guān)閉。同樣，供料管18與第一燃燒室出口25和與排氣口24的連接中斷。在燃燒器關(guān)閉時，這一閥位起作用，而使燃燒室供給管17、供料管18和供水管19本身中斷或關(guān)閉。
圖6所示的閥位是從圖4的閥位沿順時針方向旋轉(zhuǎn)閥活塞14 45°獲得的，其中只有供水管19經(jīng)第二閥室16與燃燒室17完全連接。所有其余的連接均中斷。在這一閥位，燃燒器噴管10至燃燒器側(cè)的出口用水沖洗，以除去殘留的燃料。
圖7所示的閥位是從圖3的閥位旋轉(zhuǎn)閥活塞14 180°獲得的，其中燃燒室供給管17關(guān)閉。相反，供水管19經(jīng)出口29和連接管28與供料管18相連。在這一閥位，(環(huán)形的)供料管18用供水管19中的水沖洗并清潔。
圖8所示的閥位是從圖6的閥位旋轉(zhuǎn)閥活塞14 180°獲得的，其中燃燒室供給管17和供水管19關(guān)閉，而供料管18經(jīng)第一閥室15與排氣口24相連。在這一閥位，供料管18可以用燃料充填，同時排氣，這樣，燃料分配系統(tǒng)在運行開始時就已經(jīng)完全充滿燃料。
總而言之，用本發(fā)明獲得了一種將燃料和/或水有選擇地導(dǎo)入燃燒室中的裝置，該裝置具有下述優(yōu)點-通過只具有一個活動件(闊活塞)的組合閥按簡單和可靠操作的方式通過至少六個不同的閥位實現(xiàn)了六種不同的閥功能，這對于該裝置的運行是重要的，-通過位置精確的閥的傳動(步進(jìn)電機(jī))可以在一個閥位同時調(diào)節(jié)燃料對水的混合比，-按上述方法對于每個燃燒器或燃燒器噴管可以各自調(diào)節(jié)混合比，-具有傳動的組合閥可以按簡單和節(jié)省空間的方式直接整合在燃燒器噴管的頭中。
權(quán)利要求
1.將燃料和/或水有選擇地導(dǎo)入燃燒室中尤其是燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中的裝置，該裝置具有閥機(jī)構(gòu)，借助于該閥機(jī)構(gòu)，燃料供料管(18)和供水管(19)可以有選擇地與通向燃燒室的公共的燃燒室供給管(17)相連，或者供料管(18)和供水管(19)相互連接，以便沖洗供給系統(tǒng)，或者供料管(18)和供水管(19)分別關(guān)閉，其特征在于，上述閥機(jī)構(gòu)包括一組合閥(12)，該組合閥至少可轉(zhuǎn)換到五個不同的閥位，其中，在第一閥位只有供料管(18)與燃燒室供給管(17)連接，在第二閥位只有供水管(19)與燃燒室供給管(17)連接，在第三閥位供料管(18)和供水管(19)同時與燃燒室供給管(17)連接，在第四閥位供料管(18)和供水管(19)相互連接而與燃燒室供給管(17)隔開，在第五個閥位供料管(18)和供水管(19)分別關(guān)閉。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，在第三閥位內(nèi)，通過改變閥位可調(diào)節(jié)水和燃料間的混合比。
3.按照權(quán)利要求1和2中之一的裝置，其特征在于，設(shè)有第六個閥位，在該閥位，供水管(19)關(guān)閉，同時供料管(18)與排氣口(24)相連。
4.按照權(quán)利要求1～3中任一的裝置，其特征在于，組合閥(12)設(shè)計為旋轉(zhuǎn)閥，每一個閥位對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)閥的一個預(yù)定旋轉(zhuǎn)角。
5.按照權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，組合閥(12)包括一個在閥孔(13)內(nèi)可圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)安裝的閥活塞(14)，在閥活塞(14)中在旋轉(zhuǎn)軸上前后設(shè)有槽或銑出的孔，它們分別形成可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的閥室(15，16)，燃燒室供給管(17)、供料管(18)和供水管(19)分別在閥室(15、16)的高度連接在閥孔(13)上。
6.按照權(quán)利要求5的裝置，其特征在于，閥活塞具有兩個槽或銑出的孔，它們分別形成具有半圓形橫截面的閥室(15，16)，這兩個閥室(15，16)相對于旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°設(shè)置，供料管(18)和供水管(19)相互平行地沿著旋轉(zhuǎn)軸的方向前后接入閥孔(14)中，其中供料管(18)在閥活塞(14)的適當(dāng)旋轉(zhuǎn)位置接入第一閥室(15)，供水管(19)在閥活塞(14)的適當(dāng)旋轉(zhuǎn)位置接入第二閥室(16)，在第一閥室(15)的范圍，從閥孔(14)橫向于供料管(18)引出第一燃燒室出口(25)，在第二閥室(16)的范圍，從閥孔(14)沿著與第一燃料室出口(25)相反的方向引出第二燃燒室出口(26)，這兩個燃燒室出口(25，26)連接在燃燒室供給管(17)上，在第二閥室(16)的范圍，從閥孔(14)沿著與第二燃燒室出口相反的方向引出另一出口(29)，該出口經(jīng)連接管(28)與供料管(18)的支管(27)相連。
7.按照權(quán)利要求6的裝置，其特征在于，在第一閥室(15)的范圍內(nèi)，從閥孔(14)沿著與第一燃燒室出口(25)相反的方向引出一排氣口(24)。
8.按照權(quán)利要求4～7中任一的裝置，其特征在于，為了操作組合閥(52)或旋轉(zhuǎn)閥設(shè)有一步進(jìn)電機(jī)(20)。
9.按照權(quán)利要求1～8中任一的裝置，其特征在于，燃燒室供給管(17)在燃燒器噴管(10)內(nèi)通入燃燒室，燃燒器噴管(10)在其背離燃燒室的一端具有一噴管頭(10)，組合閥(12)安裝在噴管(11)中。
10.按照權(quán)利要求9的裝置，其特征在于，組合閥(12)設(shè)計成旋轉(zhuǎn)閥，旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)軸平行于燃燒器噴管(10)的軸線(53)。
全文摘要
一種將燃料和/或水有選擇地導(dǎo)入燃燒室尤其是燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的裝置,具有控制供料管和供水管可以有選擇地與燃燒室供給管相連的閥機(jī)構(gòu),在這類裝置中通過使閥機(jī)構(gòu)具有一組合閥而大大減少活動件的數(shù)目,該閥可轉(zhuǎn)換到至少五個不同的閥位,其中在第一閥位只有供料管與燃燒室供給管相連,在第二閥位只有供水管與供給管相連,在第三閥位供料管和供水管同時與供給管相連,在第四閥位供料管和供水管相互連接而與供給管隔開,在第五閥位供料管和供水管分別關(guān)閉。
文檔編號F23K5/14GK1242469SQ9910704
公開日2000年1月26日 申請日期1999年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月25日
發(fā)明者F·梅爾 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司