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KR20050015051A - Fuel injector using a moter with a Nozzle - Google Patents

Fuel injector using a moter with a Nozzle

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KR20050015051A
KR20050015051A KR1020030053518A KR20030053518A KR20050015051A KR 20050015051 A KR20050015051 A KR 20050015051A KR 1020030053518 A KR1020030053518 A KR 1020030053518A KR 20030053518 A KR20030053518 A KR 20030053518A KR 20050015051 A KR20050015051 A KR 20050015051A
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Abstract

PURPOSE: A fuel injection device using a nozzle motor is provided to maximize combustion efficiency by spraying gas mixed from a hollow shaft to a nozzle and atomizing fuel, and to extend the life span of the nozzle motor by discharging heat of the high speed rotating motor to a burner with the mixed gas. CONSTITUTION: A fuel injection device is composed of a fuel input nipple(11) supplying fuel to a burner, a compressed air input nipple(12) supplying air mixed with fuel in the burner, a nozzle motor(13) mixing fuel with compressed air and rotating the nozzle, a power input terminal(14) supplying power to the fuel injection device, a chamber assembling flange(15) bonding the motor unit with the burner, and a fuel diffusion spray nozzle(16) injecting suction fuel and compressed air to the burner. The nozzle motor rotates the hollow shaft at high speed by receiving power from the power input terminal, and mixes fuel and compressed air from the fuel input nipple and the compressed input nipple to the fuel diffusion injection nozzle.

Description

노즐모터를 이용한 연료분사 장치{Fuel injector using a moter with a Nozzle}Fuel injector using a moter with a Nozzle}

본 발명은 노즐모터를 이용한 연료분사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노즐모터를 이용한 연료분사 장치가 연소기내에서 연료와 압축공기를 극미립화하여 하고 완전 연소를 가능케함으로써 가스터빈기관 및 분사추진기관의 연소효율을 극대화하고 노즐모터를 통과한 혼합가스가 노즐모터의 열을 연소기내로 배출함으로써 열에 의한 노즐모터의 변형을 방지해 수명의 연장을 가능하게 하는 노즐모터를 이용한 연료분사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel injection device using a nozzle motor, and more particularly, a fuel injection device using a nozzle motor makes the fuel and compressed air extremely fine in the combustor and enables complete combustion. The present invention relates to a fuel injection device using a nozzle motor that maximizes the combustion efficiency and prevents the deformation of the nozzle motor due to heat and extends the life by discharging the heat of the nozzle motor into the combustor.

일반적으로 가스터빈 기관과 분사추진 기관의 연료분사장치는 압축기에서 발생하는 압축공기를 이용하여 넓은 관에서 좁은 통로를 통하는 노즐 계통의 장치로 연료를 분사시키거나 또는 별도의 인젝션 장치를 사용하여 연료를 연소기내로 분사하였다.In general, the fuel injection of gas turbine engines and injection propulsion engines uses the compressed air generated by the compressor to inject fuel into a device of a nozzle system through a narrow passage through a wide pipe or use a separate injection device. Injection into the combustor.

그러나, 이와같은 종래의 가스터빈 기관과 분사추진 기관의 연료분사장치는 연료의 미립화에 한계로 인해 완전 연소에 장애가 발생되어 연료의 연소 효율이 떨어지고 배기가스에 유해물질이 다소 발생한다는 문제점이 있었다.However, the fuel injection device of the conventional gas turbine engine and the injection propulsion engine has a problem that the combustion of the fuel is reduced due to the limitation of the atomization of the fuel, resulting in the poor combustion efficiency of the fuel and the generation of some harmful substances in the exhaust gas.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 연료분사장치를 노즐모터를 이용한 연료분사장치로 대체함으로써 연소효율의 증대하고 노즐모터의 수명을 연장할 수 있는, 노즐모터를 이용한 연료분사 장치를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to replace the conventional fuel injection device with a fuel injection device using a nozzle motor nozzles that can increase the combustion efficiency and extend the life of the nozzle motor, To provide a fuel injection device using a motor.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 연소기에 연료를 공급하는 연료입력부와, 연소기에서 연료와 함께 혼합될 공기를 공급하는 압축공기 입력부와, 연료와 압축공기를 혼합하고 결합된 노즐을 회전시켜주는 모터부와, 연료분사 장치에 전원을 공급하는 전원입력부와, 모터부와 연소기를 접합해주는 이음부와, 흡입된 연료와 압축공기를 연소기내에서 분사해주는 연료 확산분무부로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for realizing the above object, the fuel input unit for supplying fuel to the combustor, the compressed air input unit for supplying air to be mixed with the fuel in the combustor, the fuel and compressed air is mixed and rotated combined nozzle It consists of a motor unit, a power input unit for supplying power to the fuel injection device, a joint portion for joining the motor unit and the combustor, and a fuel diffusion spray unit for injecting the sucked fuel and compressed air in the combustor. .

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 노즐모터를 이용한 연료분사 장치의 평면도이다.1 is a plan view of a fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 노즐모터를 이용한 연료분사 장치의 정면도이다.2 is a front view of a fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 노즐모터를 이용한 연료분사 장치의 구성은, 연소기에 연료를 공급하는 연료 입력니플(Nipple)(11)과, 연소기에서 연료와 함께 혼합될 공기를 공급하는 압축공기 입력니플(12)과, 연료와 압축공기를 혼합하고 결합된 노즐을 회전시켜주는 노즐모터(13)와, 연료분사 장치에 전원을 공급하는 전원입력단자(14)와, 모터부와 연소기를 접합해주는 챔버(Chamber) 조립용 플랜지(Flange)(15)와, 흡입된 연료와 압축공기를 연소기내에서 분사해주는 연료확산분무노즐(Nozzle)(16)로 이루어진다.1 and 2, the configuration of the fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention, the fuel input nipple (11) for supplying fuel to the combustor, and the fuel in the combustor Compressed air input nipple 12 for supplying air to be mixed, nozzle motor 13 for mixing fuel and compressed air and rotating the combined nozzle, and power input terminal 14 for supplying power to the fuel injection device. And a chamber assembly flange 15 for joining the motor unit and the combustor, and a fuel diffusion nozzle 16 for injecting the sucked fuel and the compressed air into the combustor.

연료 입력니플(11)은 니플 형태로 노즐모터(13)의 입력부분에 압축공기 입력니플(12)과 함께 부착되어 있고 니플을 통해 연료를 입력받는다.The fuel input nipple 11 is attached to the input portion of the nozzle motor 13 together with the compressed air input nipple 12 in the form of a nipple and receives fuel through the nipple.

압축공기 입력니플(12)은 니플 형태로 노즐모터(13)의 입력부분에 연료 입력니플(11)과 함께 부착되어 있고 니플을 통해 압축된 공기를 입력받는다.The compressed air input nipple 12 is attached to the input portion of the nozzle motor 13 together with the fuel input nipple 11 in the form of a nipple and receives compressed air through the nipple.

노즐모터(30)는 전원입력단자(14)에 의해 전원을 입력받아 중공가공된 내부가 빈 관형태의 축을 고속 회전시키고 연료 입력니플(11)과 압축공기 입력니플(12)로부터 들어온 연료와 압축공기를 혼합하여 연료확산분무노즐(16)로 보내준다.The nozzle motor 30 receives the power by the power input terminal 14 and rotates the hollow tube-shaped shaft at high speed, and compresses the fuel from the fuel input nipple 11 and the compressed air input nipple 12. The air is mixed and sent to the fuel diffusion spray nozzle (16).

전원입력단자(14)는 노즐모터(13)을 구동시키는 동력원을 제공한다.The power input terminal 14 provides a power source for driving the nozzle motor 13.

챔버 조립용 플랜지(15)는 노즐모터(14)와 연소기 중간에 삽입되어 입력된 연료와 압축공기가 연소기밖으로 새지않도록 한다.The chamber assembly flange 15 is inserted between the nozzle motor 14 and the combustor so that the input fuel and compressed air do not leak out of the combustor.

연료 확산분무노즐(16)은 노즐모터(13)을 통해 들어온 혼합가스를 노즐모터(13)에 의해 회전된 노즐을 통해 연소기내에 분무한다.The fuel diffusion spray nozzle 16 sprays the mixed gas introduced through the nozzle motor 13 into the combustor through the nozzle rotated by the nozzle motor 13.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노즐모터를 이용한 연료분사 장치의 내부 흐름도이다.3 is an internal flowchart of a fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 연료 입력니플(11)에서 연료와 압축공기 입력니플(12)에서 압축공기가 각각 들어오고 노즐모터(13)의 내부에서 서로 혼합되어 연료확산분무노즐(16)로 흘러들어간다. 이때 노즐모터(13)는 전원입력단자(14)로 부터 전원을 입력받아 중공축을 회전시키기때문에 연료와 압축공기가 중공축 내부에서 좀더 혼합(18)이 잘된다. 그리고 노즐모터(13)의 중공축은 연료 확산분무노즐(16)과 연결되어 있어 노즐모터(13)의 회전시 노즐(16)이 함께 회전하게 된다. 그리고 이 회전하는 연료확산분무노즐(16)을 통해 혼합된 가스가 연소기내로 분무된다.Referring to FIG. 3, the fuel is supplied from the fuel input nipple 11 and the compressed air from the compressed air input nipple 12, respectively, mixed with each other in the nozzle motor 13, and flows into the fuel diffusion spray nozzle 16. . At this time, since the nozzle motor 13 receives power from the power input terminal 14 and rotates the hollow shaft, fuel 18 and the compressed air are better mixed 18 inside the hollow shaft. The hollow shaft of the nozzle motor 13 is connected to the fuel diffusion spray nozzle 16 so that the nozzle 16 rotates together when the nozzle motor 13 rotates. The mixed gas is sprayed into the combustor through the rotating fuel diffusion spray nozzle 16.

도 4는 본 발명의 일시예에 따른 노즐모터를 이용한 연료분사 장치의 동작시 연료만 입력하여 분사하였을 때의 도면이다.4 is a diagram when only the fuel is input and injected during the operation of the fuel injection device using the nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 압축공기 입력니플(12)로부터 압축공기를 입력하지 않고 연료 입력니플(11)로부터 연료만 입력하여 노즐모터(13)에 의해 회전하고 있는 연료 확산분무노즐(16)을 통해 연료는 상기 노즐(16)의 회전방향(23)과 수평으로 분무된다. 따라서 연료는 상하로 퍼진후 천천히 도 4의 오른편(25)으로 확산하게 되지만 혼합가스의 확산 움직임이 약해 연소기내에 골고루 퍼지지 않는다.Referring to FIG. 4, through the fuel diffusion spray nozzle 16 rotating by the nozzle motor 13 by inputting only fuel from the fuel input nipple 11 without inputting compressed air from the compressed air input nipple 12. Fuel is sprayed horizontally with the direction of rotation 23 of the nozzle 16. Therefore, the fuel spreads up and down and then slowly diffuses to the right side 25 of FIG. 4, but the diffusion movement of the mixed gas is weak and does not spread evenly in the combustor.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 노즐모터를 이용한 연료분사 장치의 동작시 연료와 압축공기를 함께 입력하여 분사하였을 때의 도면이다.FIG. 5 is a view when the fuel and the compressed air are injected and injected together during the operation of the fuel injection device using the nozzle motor according to the embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 연료 입력니플(11)과 압축공기 입력니플(12)로부터 각각 연료와 압축공기가 노즐모터(13)에서 혼합된후 회전하고 있는 연료 확산분무노즐(16)을 통해 분무된다. 이때 연료에 고압의 공기가 혼합됨으로써 혼합가스는 도 4와 같이 상하로 분무되는 것이 아니라 연소기의 내측의 대각 상하부분(34, 35)으로 비스듬히 분무되어 확산기류가 생성되고 혼합가스는 이 기류를 타고 퍼지게 된다. 그리고 이 혼합가스의 일부가 기존에 남아있던 연소된 가스와 함께 배기구부분(37)로 흘러가게 되고 이 흐름(35)으로 인해 중심부(36)에는 저기압이 생성되어 소용돌이(Vortex)효과가 발생하게 되고 이것은 연료의 미립화에 도움을 준다.Referring to FIG. 5, fuel and compressed air are respectively sprayed from the fuel input nipple 11 and the compressed air input nipple 12 through the fuel diffusion spray nozzle 16 which is rotated after being mixed in the nozzle motor 13. . At this time, by mixing the high pressure air with the fuel, the mixed gas is not sprayed up and down as shown in FIG. Spreads. A portion of the mixed gas flows to the exhaust port portion 37 together with the combustion gas remaining in the existing gas, and low flow pressure is generated in the central portion 36 due to the flow 35, thereby generating a vortex effect. This helps to atomize the fuel.

상기한 바와 같이 본 발명은 연료분사 장치를 중공축과 노즐이 부착된 고속 회전 모터로 대체하고 고속 회전 모터의 중공축 내부에서 혼합된 가스를 회전하고 있는 노즐을 통해 분무함으로써 연료의 미립화가 증대되어 연소효율이 극대화되는 효과가 있다. 그리고 노즐모터의 중공축을 통과한 혼합가스가 고속으로 회전하는 모터의 열을 연소기내로 배출함으로써 노즐모터의 수명을 연장해주는 효과가 있다.As described above, in the present invention, fuel atomization is increased by replacing the fuel injection device with a high speed rotating motor having a hollow shaft and a nozzle, and spraying a mixed gas inside the hollow shaft of the high speed rotating motor through a rotating nozzle. Combustion efficiency is maximized. In addition, there is an effect of extending the life of the nozzle motor by discharging the heat of the motor in which the mixed gas passing through the hollow shaft of the nozzle motor rotates at a high speed into the combustor.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 노즐모터를 이용한 연료분사 장치를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing a fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 노즐모터를 이용한 연료분사 장치를 나타낸 정면도이다.2 is a front view showing a fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 노즐모터를 이용한 연료분사 장치의 내부 흐름도이다.3 is an internal flowchart of a fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 노즐모터를 이용한 연료분사 장치에 연료만 입력되어 분사하였을 때의 도면이다.4 is a view when only the fuel is injected into the fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 노즐모터를 이용한 연료분사 장치에 연료와 압축공기가 함께 입력되어 분사하였을 때의 도면이다.5 is a view when fuel and compressed air are injected together and injected into a fuel injection device using a nozzle motor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

11 : 연료 입력니플 12 : 압축공기 입력니플11 fuel input nipple 12 compressed air input nipple

13 : 노즐모터 14 : 전원 입력단자13: nozzle motor 14: power input terminal

15 : 챔버 조립용 플랜지 16 : 연료 확산분무노즐15 Flange for chamber assembly 16 Fuel diffusion spray nozzle

Claims (4)

연소기에 연료를 공급하는 연료입력부와,A fuel input unit for supplying fuel to the combustor, 연소기에서 연료와 함께 혼합될 공기를 공급하는 압축공기 입력부와,A compressed air input for supplying air to be mixed with fuel in the combustor, 연료와 압축공기를 분사하는 노즐을 회전시켜주는 모터부와,A motor unit rotating the nozzle for injecting fuel and compressed air; 연료분사 장치에 전원을 공급하는 전원입력부와,A power input unit for supplying power to the fuel injection device; 모터부와 연소기를 접합해주는 이음부와,A joint connecting the motor part and the combustor, 흡입된 연료와 압축공기를 연소기내에서 분사해주는 연료 확산분무부로 이루어진 것을 특징으로 하는 노즐모터를 이용한 연료분사 장치.A fuel injection device using a nozzle motor, characterized in that the fuel diffusion spraying unit for injecting the intake fuel and compressed air in the combustor. 제 1항에 있어서, 상기 모터부는The method of claim 1, wherein the motor unit 회전축이 내부가 중공으로 가공된 관형태로 되어있고 한쪽 끝에는 연료입력부와 압축공기 입력부로 연결되어 있고 반대쪽 끝에는 연료 확산분무부로 되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐모터를 이용한 연료분사 장치.A fuel injection device using a nozzle motor, characterized in that the rotating shaft is formed in a hollow tube shape, one end is connected to the fuel input part and the compressed air input part, and the other end is a fuel diffusion spray part. 제 2항에 있어서, 상기 모터부는The method of claim 2, wherein the motor unit 연료입력부에서 들어온 연료와 압축공기 입력부에서 들어온 압축공기를 입력받아 모터부의 내부에서 혼합하고 모터부에 의해 회전되는 노즐을 통해 분사하는 것을 특징으로 하는 노즐모터를 이용한 연료분사 장치.A fuel injection device using a nozzle motor, characterized in that the fuel input from the fuel input unit and the compressed air from the compressed air input unit receives the mixture in the motor unit and injected through the nozzle rotated by the motor unit. 제 1항에 있어서, 상기 연료 확산분무부는The method of claim 1, wherein the fuel diffusion spray unit 혼합가스를 분사하는 노즐이 안쪽으로 비스듬히 소정의 각도로 가공되어 혼합가스 분사시 소정의 각도에 따라 분사되는 것을 특징으로 하는 노즐모터를 이용한 연료분사 장치.A nozzle for injecting a mixed gas is inclined inwardly at a predetermined angle, the fuel injection device using a nozzle motor, characterized in that the injection in accordance with a predetermined angle when the mixed gas injection.
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