DE1179421B

DE1179421B - Brennstoffeinspritzduese fuer Brennkammern von Gasturbinentriebwerken

Info

Publication number: DE1179421B
Application number: DED40876A
Authority: DE
Inventors: Adolf Fehler
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1963-02-14
Filing date: 1963-02-14
Publication date: 1964-10-08
Also published as: GB1020601A

Description

Brennstoffeinspritzdüse für Brennkammern von Gasturbinentriebwerken Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzdüse mit Steuerung der Einspritzmenge im Rücklauf für Brennkammern von Gasturbinentriebwerken, mit einer um die zentrale Brennstoffrücklaufleitung angeordneten Brennstoffzulaufleitung, von der tangentiale Einströmbohrungen in eine vor der Mündung der Einspritzdüse befindliche, zylindrische, kegelförmig auslaufende Wirbelkammer führen, zwischen der und der Rücklaufleitung eine Drossel vorgesehen ist, wobei die Verbindung zwischen der Wirbelkammer und der Rücklaufleitung durch eine axial nach hinten gerichtete, ringförmige überströmöffnung und nachfolgende Rücklaufbohrungen erfolgt.
Brennstoffeinspritzvorrichtungen der vorbeschriebenen Art sind bekannt. Die innerhalb der Drossel vorgesehene ringförmige öffnung oder hier vorhandene Bohrungen, durch welche die Rücklaufmenge von der Wirbelkammer zur Rücklaufleitung überströmt, sind dabei so angeordnet, daß sich ihre radial äußere Kontur - in radialer Richtung betrachtet -verhältnismäßig weit innerhalb der Eintrittskante der tangential zur Wirbelkammer gerichteten Einströmbohrungen befindet. Diese Anordnung birgt jedoch die Gefahr in sich, daß nachteiligerweise Luft in das Rücklaufsystem gelangen kann, insbesondere bei vorübergehend kleinen Brennstoffmengen. Bei, sogenannten Wirbelbrennern - auf diese bezieht sich ,die Erfindung - bildet sich, nämlich mit Rücksicht auf das Drallgesetz 'iin Zetrum. des Flüssigkeitswirbels innerhalb der Einspritzdüse ein Luftkern, der sich in Richtung von, der' Düse weg aufweitet. Die überschüssige ' Brennstoffrücklaufmenge fließt am hinteren Ende der kegelförmigen Drallströmung durch die ringförmige Rücklauföffnung, ab,",.,Sofern diese Rücklauföffnung radial zu weit innen liegt, wofür konstruktive Gründe verantwortlich sind, besteht die Gefahr, daß, wie bereits erwähnt, Luft in die Rücklaufleitungen gelangt. Außerdem ist bei den bekannten Konstruktionen im Bereich der Drossel der Rücklauf kompliziert gestaltet insofern, als die nach der ringförmigen Überströmöffnung vorgesehenen Rücklaufbohrungen radial weiter außen liegen und zur Längsachse der Vorrichtung schräg liegen, so daß sich hier im Rücklauf durch vergrößerte Strömungswiderstände ein erhöhter Druckabfall einstellt.
Die Aufgabe der Erfindung liegt einmal darin, die Gefahr, daß in das Rücklaufsystem von der Wirbelkammer her Luft gelangt, mit Sicherheit auszuschalten, und weiterhin besteht sie darin, die Rückführung für die überlaufbrennstoffmenge im Bereich der Drossel strömungstechnisch so verlustfrei wie möglich auszubilden. Ein Minimum an Druckverlust innerhalb des Rücklaufes der Einspritzvorrichtung ist von großer Bedeutung im Hinblick auf möglichst gleiche Einspritzmengen für alle vorhandenen Ein-Spritzdüsen; denn umgekehrt steigern sich bei höherem Druckabfall die Unterschiede zwischen den Einspritzmengen der einzelnen Düsen äuf Grund der nicht zu vermeidenden Ungenauigkeiten bei ihrer Herstellung. .
Gelöst wird die gestellte Aufgabe, dadurch, daß erfindungsgemäß `der zylindrische T61 der Wirb elkammbr ohne Unterbrechung in den Außenumfang der ringförmigen berströrnöffnüng übergeht: Neben den bereits angeführten Vvöi@teilerl liegt ein weiteter Vorteil der. Erfindung däriü;` daß durch' die gegenüber der bekannten "Anordnung radial weiter außen äng eordnäte ringförmige Überstfömöffnüiig diese in ihrer lichten."Weife'bei gleichet :- 1,-1 enger "gehalten' werden' kailil" wodurch die Flüssigkeitsreibung erhöht wird, so daß der nach der Drosselvorhandene Beruhigungsraum zum Abbau der Drallströmung kleiner gehalten werden kann.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Außenumfang der aus einer zylindrischen Scheibe bestehenden Rücklaufdrossel mit der Innenwand des eigentlichen Düsenkörpers die ringförmige Überströmöffnung bildet.
Ferner ist erfindungsgemäß zur freistehenden Anordnung der Rücklaufdrossel innerhalb des Düsenkörpers eine Halterung in Form einer gegenüber der Drosselscheibe im Durchmesser größeren Scheibe vorgesehen, die zwischen der vorderen Stirnseite des Rücklaufrohres und einer radialen Abstufung im Düsenkörper durch Aufschrauben des hinteren Endes des letzteren auf dem vorderen Ende des Rücklaufrohres befestigt ist. Außerdem verlaufen hierbei die in der Halterung vorgesehenen Rücklaufbohrungen in Richtung der Längsachse der Einspritzvorrichtung, und ihre Außenkonturen befinden sich ebenfalls in Höhe der Eintrittskanten der tangentialen Wirbelkammereinströmbohrungen.
Die vorstehenden Merkmale bringen im Bereich der Rücklaufdrossel einen, von der Wirbelkammerströmung aus gesehen, in axialer Richtung durchgehenden »glatten« Verlauf der Rückströmung mit sich.
Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnungsbeschreibung hervor.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Einspritzvorrichtung, teilweise im Schnitt, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-11 der F i g. 1 und F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-III der F i g. 2.
Der Brennstoff gelangt über die Brennstoffzulaufleitung 11 zu den in bezug auf die Wirbelkammer 12 tangential angeordneten Einströmbohrungen 13. Ein Teil des Brennstoffes wird durch die Düse 14 in die Brennkammer eingespritzt; die überschüssige Brennstoffmenge gelangt über die ringförmige Überströmöffnung 15 und durch Rücklaufbohrungen 16 in die Rücklaufleitung 17. Zwischen dieser und der Wirbelkammer 12 ist eine Rücklaufdrossel 18 in Form einer zylindrischen Scheibe vorgesehen, die mit zur Bildung der ringförmigen Rücklauföffnung dient und deren Lage durch eine Halterung 19 in Gestalt einer im Durchmesser größeren Scheibe festgelegt ist. Befestigt wird die Halterung 19 zwischen einer Abstufung im Düsenkörper 20 und der vorderen Stirnwand des Rücklaufrohres 21.
Bekanntlich entsteht innerhalb der Wirbelkammer 12 eine Drallströmung 22 mit einem zentralen Luftkern 23 (s. F i g. 2). Dadurch, daß der Außenumfang der ringförmigen überströmöffnung 15 - in radialer Richtung betrachtet - in gleicher Höhe liegt mit den Mündungen der tangentialen Wirbelkammer-Einströmbohrungen 13, ist die Gefahr, daß unter gewissen Betriebsbedingungen schädliche Luft in das Rücklaufsystem gelangen kann, praktisch ausgeschlossen. Außerdem wird gegenüber bekannten Konstruktionen, wo die ringförmige überströmöffnung radial weiter innen liegt, bei gleicher überströmmenge vorschlagsgemäß der Ringspalt (15) kleiner, so daß durch erhöhte Flüssigkeitsreibung die Drallbewegung der Rücklaufmenge schon hier zusehends abgebaut wird, wodurch der Beruhigungsraum 24 vor den Rücklaufbohrungen 16 verkleinert werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Brennstoffeinspritzdüse mit Steuerung der Einspritzmenge im Rücklauf für Brennkammern von Gasturbinentriebwerken, mit einer um die zentrale Brennstoffrücklaufleitung angeordneten Brennstoffzulaufleitung, von der tangentiale Einströmbohrungen in eine vor der Mündung der Einspritzdüse befindliche, zylindrische, kegelförmig auslaufende Wirbelkammer führen, zwischen der und der Rücklaufleitung eine Drossel vorgesehen ist, wobei die Verbindung zwischen der Wirbelkammer und der Rücklaufleitung durch eine axial nach hinten gerichtete, ringförmige Überströmöffnung und nachfolgende Rücklaufbohrungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil der Wirbelkammer (12) ohne Unterbrechung in den Außenumfang der ringförmigen Oberströmöffnung (15) übergeht. z. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der aus einer zylindrischen Scheibe bestehenden Rücklaufdrossel (18) mit der Innenwand des eigentlichen Düsenkörpers (20) die ringförmige überströmöffnung (15) bildet. 3. Brennstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur freistehenden Anordnung der Rücklaufdrossel (18) im Düsenkörper (20) eine Halterung (19) in Form einer gegenüber der Drosselscheibe (18) im Durchmesser größeren Scheibe vorgesehen ist, die zwischen der vorderen Stirnseite des Rücklaufrohres (21) und einer radialen Abstufung im Düsenkörper (20) durch Aufschrauben des hinteren Endes des letzteren auf dem vorderen Ende des Rücklaufrohres (21) befestigt ist und daß ferrisr die in der Halterung (19) vorgesehenen Rücklaufbohrungen (16) in Richtung der Längsachse der Einspritzvorrichtung verlaufen und daß sich ihre Außenkonturen ebenfalls in Höhe der Eintrittskanten der tangentialen Wirbelkammer-Einströmbohrungen (13) befinden.