DE1060194B

DE1060194B - Ignition device for gas turbines

Info

Publication number: DE1060194B
Application number: DEB34638A
Authority: DE
Inventors: Noel Parker Coupe
Original assignee: Blackburn and General Aircraft Ltd
Current assignee: Blackburn and General Aircraft Ltd
Priority date: 1954-03-02
Filing date: 1955-02-24
Publication date: 1959-06-25
Also published as: GB747593A

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.The invention relates to an ignition device for gas turbines, in which the by a simultaneously as Inner electrode serving tube fed and injected through an opening arranged at the end of the tube and additionally atomized pilot fuel is mixed with air at baffles, which passes through Openings of an inner tube that surrounds the inner tube, is electrically insulated from it and as a counter electrode serving outer tube flows and in the after ignition of the pilot fuel mixture the The pilot flame flashes through the outlet openings of the outer tube into the combustion chamber of the gas turbine and there ignited the main mixture.

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.The known devices of this type use a spark plug to ignite the atomized liquid fuel to ignite, which probably work satisfactorily, as long as the incoming combustion air has a fraction of the flow rate during operation of the machine. this however, this is no longer the case as soon as it is necessary to cut off the main fuel during operation the machine to re-ignite, the combustion air having a greater flow velocity and is approaching operating speed, often causing the spark plug to stop either ignites or is blown out by the combustion air stream before the main fuel for ignition is brought.

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.The purpose of the invention is to remedy these deficiencies and to provide an ignition device which generates a stable, penetrating flame with the greatest possible range, which is set up in such a way that that the pilot flame becomes stronger, the faster the combustion air flow is.

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. This is achieved in that the end protruding into the combustion chamber of the gas turbine of the outer tube arranged baffle is concave and the .Brennstoffaustrittsöffnung the Inner tube opposite so that the rebounding in the form of a cone auxiliary fuel with the through openings that are relatively far behind compared to the fuel outlet opening and in the space between the outer and inner tubes in the form of a cylinder jacket flowing combustion air at one between one provided with segment-like electrodes Approach of the inner tube or the outer tube formed annular gap meets and that the Flames of the ignited mixture through window-like openings at the end of the outer tube, the webs of which at the same time form the counter-electrodes and the baffle plate, brought together at the end of the tube carry over into the combustion chamber of the gas turbine.

Zündvorrichtung für GasturbinenIgnition device for gas turbines

Anmelder:Applicant:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Berglein, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 49Representative: Dipl.-Ing. A. Berglein, patent attorney,
Munich 22, Widenmayerstr. 49

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 2. März 1954Claimed priority:
Great Britain March 2, 1954

Noel Parker Coupe, North Ferriby, East YorkshireNoel Parker Coupe, North Ferriby, East Yorkshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden(Great Britain),
has been named as the inventor

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.Further details of the invention are in the description in connection with the drawing explained in more detail.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine Ausführungsform der Zündvorrichtung in der Betriebslage an der Brennkraftturbine, mit Teilen der letzteren im Schnitt,1 shows an embodiment of the ignition device in the operating position on the internal combustion turbine, with Parts of the latter in section,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Zündvorrichtung im Mittelschnitt,2 shows an embodiment of the ignition device in central section,

Fig. 3 die gleiche Zündvorrichtung in Ansicht von unten, -Fig. 3 shows the same ignition device in a view from below,

Fig. 4 Mündungsteile der Zündvorrichtung im Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2.FIG. 4 Mouth parts of the ignition device in section along the line IV-IV in 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 RingraumIn the drawing, in particular in FIG. 2, the Ignition device has a head part with a sleeve-shaped outer part 1 with tubular! Approach 13 and sleeve-shaped or tubular inner parts 2 and 12, which are separated from one another by an insulating sleeve 3 and are electrically isolated from one another. The electrical current is supplied by an ignition coil or a Ignition current device or another electrical power source through an insulated cable 4 the inner Parts 2 and 12 fed, with part 2 by a sleeve-shaped insulating piece 5 and a spring 6 with the cable 4 is kept in conductive connection. Liquid pilot fuel is fed through line 7 which is connected to a connector 8. The pilot fuel arrives through an annular space

909 558/127909 558/127

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.into the space above the inner pipe part 2 and flows from here through a central bore 9 of part 2, a filter 10 in the tube or the sleeve 12, which is in electrical contact with the inner part 2.

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.The outer tube or sleeve 13 that comes with the The outer part 1 is formed in one piece, extends concentrically to the central tube 12 and instructs its upper end one or more openings 14 for the entry of combustion air, which between the outer pipe 13 and the inner pipe 12 flows to their lower ends. At the free end of the outer tube 13 outlet openings are arranged between webs 16 of the tube 13, which, at the end brought together, carry a concave baffle 17,17 '. The lower end of the tube 12 has a nozzle-like elongated outlet opening 18 for the pilot fuel, from which the pilot fuel Is thrown like a jet on the concave baffle 17 'to be thrown back from this and to be atomized in a funnel-like cone. The other end of the inner fuel supply tube 12 has lateral projections 19 which extend close to the webs 16 of the outer air supply pipe 13 range and form ignition radio links with these. The greater part of the sprayed and atomized pilot fuel is thrown through the window-like openings 15 into the combustion chamber of the machine, while the remainder on the gaps between the inner tubular projections 19 of the Tube 12 and the webs 16 of the outer tube 13 is thrown to jump over from these columns electric sparks to be ignited when the ignition current is on.

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.The ignition device is from the outside in the outer housing or the combustion air chamber 20 around the Combustion chamber wall 21 inserted around so that the outer tube 13 through the combustion chamber wall 21 protrudes through into the main combustion zone or chamber, as can be seen from FIG is. With this arrangement of the ignition device, the combustion air flows out of the housing or the annular chamber 20 through the openings 14 and through the tube 13 and its outlet openings 15 into the combustion chamber.

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.When igniting or re-igniting the main fuel, the supply of the pilot fuel switched on, so that pilot fuel flows through line 7 to the head of the ignition device the inner tube 12 continues to flow and is injected and atomized at its end, as in the preceding is described. The ignition coil or the ignition current device is then switched on, and the ignition current flows through the insulated cable line 4 to the inner part 2 and is generated between the end projections 19 of the inner tube 12 and the webs 16 of the outer tube 13 ignition spark to the To ignite the ignition spark gaps impinging pilot fuel, which then becomes the main fuel in the engine's combustion chamber ignites.

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.The combustion air which enters through the openings in the outer tube 13 and through this the Combustion chamber flows in, promotes combustion and leaves at the outlet openings 15 a stable, penetrating pilot flame is created. When the main fuel is fully ignited, will be the ignition fuel supply and the ignition current supply switched off. During the operation of the machine Combustion air flowing through the pipe 13 simultaneously cools the flame spark plug to one permissible temperature.

Claims

Claim:

Ignition device for gas turbines, in which the by a simultaneously as an inner electrode serving pipe as well as through an opening arranged at the end of the pipe.

ao splashed and additionally atomized on baffles Pilot fuel is mixed with air, which is passed through openings in an inner tube surrounding the flows against this electrically insulated and serving as a counter electrode outer tube, and after the ignition of the pilot fuel mixture, the pilot flame enters the combustion chamber through outlet openings in the outer tube the gas turbine flips over and ignites the main mixture there, characterized in that the arranged on the end of the outer tube (13) protruding into the combustion chamber of the gas turbine Impact surface (17) is concave and the fuel outlet opening (18) of the inner tube (12) opposite so that the rebounding in the form of a cone auxiliary fuel with the through openings that are relatively far back compared to the fuel outlet opening (14) entering and in the space between the outer and inner tube in the form of a cylinder jacket flowing combustion air at one between one with segment-like electrodes provided approach of the inner tube or the outer tube formed annular gap meets and that the flame of the ignited mixture is attached to the end of the outer tube window-like openings, the webs of which simultaneously form the counter-electrodes and bring them together at the end of the pipe, carry the baffle plate, overturns into the combustion chamber of the gas turbine.

Considered publications:
German Patent No. 838,969;
French Patent Nos. 515 641, 640 927; British Patent Nos. 587 083, 587 564, 621 789;

U.S. Patent Nos. 1670,819, 2,465,092, 493,743.

1 sheet of drawings