DE1060194B - Zuendvorrichtung fuer Gasturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für Gasturbinen, bei welcher der durch ein gleichzeitig als Innenelektrode dienendes Rohr zugeführte sowie durch eine am Ende des Rohres angeordnete Öffnung ausgespritzte und an Prallflächen zusätzlich zerstäubte Zündbrennstoff mit Luft gemischt wird, die durch Öffnungen eines das Innenrohr umschließenden, gegen dieses elektrisch isolierten sowie als Gegenelektrode dienenden Außenrohres zuströmt und bei der nach erfolgter Zündung des Zündbrennstoffgemisches die Zündflamme durch Austrittsöffnungen des Außenrohres in die Brennkammer der Gasturbine überschlägt und dort das Hauptgemisch entzündet.

Die bekannten Einrichtungen dieser Art verwenden eine Zündkerze, um den zerstäubten, flüssigen Zündbrennstoff zu entzünden, welche wohl zufriedenstellend arbeiten, solange die einströmende Verbrennungsluft einen Bruchteil der Strömungsgeschwindigkeit während des Betriebes der Maschine aufweist. Dies ist jedoch nicht mehr der Fall, sobald es notwendig ist, den Hauptbrennstöff während der Arbeitsweise der Maschine wieder zu entzünden, wobei die Verbrennungsluft eine größere Strömungsgeschwindigkeit hat und sich der Betriebsgeschwindigkeit nähert, wodurch die Zündkerze häufig entweder nicht mehr zündet oder von dem Verbrennungsluftstrom ausgeblasen wird, bevor der Hauptbrennstoff zur Zündung gebracht ist.

Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieser Mängel und die Schaffung einer Zündvorrichtung, die eine stabile, durchdringende Flamme mit möglichst großer Reichweite erzeugt, welche so eingerichtet ist, daß die Zündflamme um so stärker wird, je schneller der Verbrennungsluftstrom ist.

Erreicht wird dies dadurch, daß die an dem in die Brennkammer der Gasturbine hineinragenden Ende des Außenrohres angeordnete Prallfläche konkav ausgebildet ist und der .Brennstoffaustrittsöffnung des Innenrohres derart gegenüberliegt, daß der in Form eines Kegels zurückprallende Hilfsbrennstoff mit der durch gegenüber der Brennstoffaustrittsöffnung verhältnismäßig weit zurückliegende Öffnungen eintretenden und in dem Zwischenraum zwischen Außen- und Innenrohr in Form eines Zylindermantels strömenden Verbrennungsluft an einem zwischen einem mit segmentartigen Elektroden versehenen Ansatz des Innenrohres bzw. des Außenrohres gebildeten Ringspalt zusammentrifft und daß die Flammen des gezündeten Gemisches durch am Ende des Außenrohres angebrachte fensterartige Öffnungen, deren Stege gleichzeitig die Gegenelektroden bilden und rohrendseitig zusammengeführt die Prallplatte tragen, in die Brennkammer der Gasturbine überschlagen.

Zündvorrichtung für Gasturbinen

Anmelder:

Blackburn and General Aircraft Limited,
Brough, East Yorkshire (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Berglein, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 49

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 2. März 1954

Noel Parker Coupe, North Ferriby, East Yorkshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Zündvorrichtung in der Betriebslage an der Brennkraftturbine, mit Teilen der letzteren im Schnitt,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Zündvorrichtung im Mittelschnitt,

Fig. 3 die gleiche Zündvorrichtung in Ansicht von unten, -

Fig. 4 Mündungsteile der Zündvorrichtung im Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2.

In der Zeichnung, insbesondere in Fig. 2, besitzt die Zündvorrichtung einen Kopfteil mit einem hülsenförmigen äußeren Teil 1 mit rohrförmigen! Ansatz 13 und hülsenförmige bzw. rohrförmige Innenteile 2 und 12, die durch eine Isolierhülse 3 voneinander getrennt und gegeneinander elektrisch isoliert sind. Der elektrische Strom wird von einer Zündspule oder einer Zündstromeinrichtung bzw. einer anderen elektrischen Stromquelle durch ein isoliertes Kabel 4 den inneren Teilen 2 und 12 zugeleitet, wobei Teil 2 durch ein hülsenförmiges Isolierstück 5 und eine Feder 6 mit dem Kabel 4 in leitender Verbindung gehalten wird. Flüssiger Zündbrennstoff wird durch die Leitung 7 zugeführt, die an ein Anschlußstück 8 angeschlossen ist. Der Zündbrennstoff gelangt über einen Ringraum

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in den Raum über dem inneren Rohrteil 2 und fließt von hier durch eine mittlere Bohrung 9 des Teiles 2, einen Filter 10 in das Rohr oder die Hülse 12, die in elektrischem Kontakt mit dem Innenteil 2 steht.

Das äußere Rohr oder die Hülse 13, die mit dem iußeren Teil 1 einstückig ausgebildet ist, erstreckt sich konzentrisch zum mittleren Rohr 12 und weist an ihrem oberen Ende eine oder mehrere öffnungen 14 zum Eintritt von Verbrennungsluft auf, die zwischen dem äußeren Rohr 13 und dem inneren Rohr 12 nach deren unteren Enden strömt. Am freien Ende des äußeren Rohres 13 sind Austrittsöffnungen zwischen Stegen 16 des Rohres 13 angeordnet, welche, endseitig zusammengeführt, einen konkav ausgebildete Prallfläche 17,17' tragen. Das untere Ende des Rohres 12 weist eine düsenartig verlängerte Austrittsöffnung 18 für den Zündbrennstoff auf, aus welcher der Zündbrennstoff strahlartig auf die konkave Prallfläche 17' geschleudert wird, um von dieser zurückgeworfen und in einem trichterartigen Kegel zerstäubt zu werden. Das andere Ende des inneren Brennstoffzuführungsrohres 12 besitzt seitliche Vorsprünge 19, die bis nahe an die Stege 16 des äußeren Luftzuführungsrohres 13 reichen und mit diesen Zündfunkstrecken bilden. Der größere Teil des ausgespritzten und zerstäubten Zündbrennstoffes wird durch die fensterartigen öffnungen 15 in die Verbrennungskammer der Maschine geschleudert, während der verbleibende Rest auf die Spalte zwischen den inneren Rohrvorsprüngen 19 des Rohres 12 und den Stegen 16 des äußeren Rohres 13 geschleudert wird, um von den an diesen Spalten überspringenden elektrischen Funken entzündet zu werden, wenn der Zündstrom eingeschaltet ist.

Die Zündvorrichtung wird von außen in das äußere Gehäuse oder die Verbrennungsluftkammer 20 um die Verbrennungskammerwand 21 herum eingesetzt, so daß das äußere Rohr 13 durch die Verbrennungskammerwand 21 hindurch in die Hauptverbrennungszone oder -kammer hineinragt, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Bei dieser Anordnung der Zündvorrichtung strömt die Verbrennungsluft aus dem Gehäuse oder der Ringkammer 20 durch die öffnungen 14 und durch das Rohr 13 sowie dessen Austrittsöffnungen 15 in die Verbrennungskammer.

Beim Zünden oder erneuten Zünden des Hauptbrennstoffes wird die Zuführung des Zündbrennstoffes eingeschaltet, so daß Zündbrennstoff durch die Leitung 7 dem Kopf der Zündvorrichtung zufließt, durch das innere Rohr 12 weiterfließt und an dessen Ende ausgespritzt und zerstäubt wird, wie dies im vorhergehenden beschrieben ist. Die Zündspule oder die Zündstromeinrichtung wird dann eingeschaltet, und der Zündstrom fließt durch die isolierte Kabelleitung 4 dem Innenteil 2 zu und erzeugt zwischen den Endvorsprüngen 19 des inneren Rohres 12 und den Stegen 16 des äußeren Rohres 13 Zündfunken, um den auf die Zündfunkenzwischenräume auftreffenden ZündbrennStoff zu entzünden, der dann den Hauptbrennstoff in der Verbrennungskammer der Maschine entzündet.

Die Verbrennungsluft, welche durch die Öffnungen in das äußere Rohr 13 eintritt und durch dieses der Verbrennungskammer zuströmt, fördert die Verbrennung und läßt an den Austrittsöffnungen 15 eine stabile, durchdringende Zündflamme entstehen. Wenn der Hauptbrennstoff vollständig entzündet ist, werden die Zündbrennstoffzufuhr und die Zündstromzuführung abgestellt. Die während des Betriebes der Maschine durch das Rohr 13 strömende Verbrennungsluft kühlt gleichzeitig die Flammzündkerze auf eine zulässige Temperatur ab.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zündvorrichtung für Gasturbinen, bei welcher der durch ein gleichzeitig als Innenelektrode dienendes Rohr zugeführte sowie durch eine am Ende des Rohres angeordnete Öffnung ausge-

   ao spritzte und an Prallflächen zusätzlich zerstäubte Zündbrennstoff mit Luft gemischt wird, die durch Öffnungen eines das Innenrohr umschließenden, gegen dieses elektrisch isolierten sowie als Gegenelektrode dienenden Außenrohres zuströmt, und bei der nach erfolgter Zündung des Zündbrennstoffgemisches die Zündflamme durch Austrittsöffnungen des Außenrohres in die Brennkammer der Gasturbine überschlägt und dort das Hauptgemisch zündet, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem in die Brennkammer der Gasturbine hineinragenden Ende des Außenrohres (13) angeordnete Prallfläche (17) konkav ausgebildet ist und der Brennstoffaustrittsöffnung (18) des Innenrohres (12) derart gegenüberliegt, daß der in Form eines Kegels zurückprallende Hilfsbrennstoff mit der durch gegenüber der Brennstoffaustrittsöffnung verhältnismäßig weit zurückliegende Öffnungen (14) eintretenden und in dem Zwischenraum zwischen Außen- und Innenrohr in Form eines Zylindermantels strömenden Verbrennungsluft an einem zwischen einem mit segmentartigen Elektroden versehenen Ansatz des Innenrohres bzw. des Außenrohres gebildeten Ringspalt zusammentrifft und daß die Flamme des gezündeten Gemisches durch am Ende des Außenrohres angebrachte fensterartige Öffnungen, deren Stege gleichzeitig die Gegenelektroden bilden und, rohrendseitig zusammenführt, die Prallplatte tragen, in die Brennkammer der Gasturbine überschlägt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 838 969;
   französische Patentschriften Nr. 515 641, 640 927; britische Patentschriften Nr. 587 083, 587 564, 621 789;

   USA.-Patentschriften Nr. 1670 819, 2 465 092, 493 743.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen