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DE2544361A1 - Kraftstoffspritzduese - Google Patents

Kraftstoffspritzduese

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DE2544361A1
DE2544361A1 DE19752544361 DE2544361A DE2544361A1 DE 2544361 A1 DE2544361 A1 DE 2544361A1 DE 19752544361 DE19752544361 DE 19752544361 DE 2544361 A DE2544361 A DE 2544361A DE 2544361 A1 DE2544361 A1 DE 2544361A1
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DE
Germany
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fuel
air
outlet opening
air duct
downstream
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DE19752544361
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DE2544361C2 (de
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Robert R Conrad
Mihkel Orav
Harold C Simmons
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Parker Hannifin Corp
Original Assignee
Parker Hannifin Corp
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Publication date
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Publication of DE2544361A1 publication Critical patent/DE2544361A1/de
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Publication of DE2544361C2 publication Critical patent/DE2544361C2/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • F23D11/106Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet
    • F23D11/107Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour medium and fuel meeting at the burner outlet at least one of both being subjected to a swirling motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2900/00Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11101Pulverising gas flow impinging on fuel from pre-filming surface, e.g. lip atomizers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

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CORPORATION Cleveland, Ohio (V.ot.i.)
Kraftstoffeinspritzdüse
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse.
Es ist bekannt, zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, beispielsweise zum Erzeugen eines Kraftstoff-Sprühregens für die Verbrennung in Gasturbinen, schnell strömende Luft zu verwenden. Dabei werden je nach den Eigenschaften des flüssigen Kraftstoffes, den Ergebnisjen, die hinsichtlich der Feinheit der Zerstäubung, der Apt des Eindringens und der Verteilung der Sprührsgenwolke erwünscht sind, und dem Vorhandensein von Druckluft zur Durchführung der Zerstäubung die verschiedenartigsten Verfahren angewendet.
Jenn beispielsweise eine eigene Druckluftquelle vorhanden ist, kann man eine Einrichtung verwenden, wie sie in der UGA-Patentschrift 3 474 970 angegeben ist und in der schnell strömende Luft gegen die eine Seite eines kegelmanteiförmigen KraftstoffStrahls geblasen wird, der aus einer üblichen .opinnkamner- oder Simplex-Düse austritt, in welcher der Kraftstoff auf einem Hohlkegelmantel strömt« Dieses Prinzip kann jedoch nur auf relativ kleine Kraftstoffdurchflüsse angewendet werden, und die Düse arbeitet wie ein üblicher Druckzerstäuber für Kraftstoffe bei hohen Durchflüssen.
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Bei einer Flugzeug-Gasturbine ist im allgemeinen keine eigene Druckluftquelle verwendet worden, sondern wird zum Zerstäuben des Kraftstoffs vorzugsweise die Luft verwendet, die von dem Verdichter des Triebwerks in die Brennkammer abgegeben wird. Dieses Verfahren ist in der US-PS 3 283 502 angegeben, in der beschrieben wird, dass der Kraftstoff auf einer Fläche zu einem dünnen Film ausgebreitet und der flächige Kraftstoffstrahl beim Verlassen des Landes dieser Flache zerstäubt wird. In der US-PS 3 530 667 ist ebenfalls angegeben, dass der Kraftstoff auf einer relativ großen Flache ausgebreitet wM und das die zerstäubend wirkende Luft gegen beide Seiten des den Rand der Fläche verlassenden, flächigen KraftstoffStrahls geblasen wird. In diesen Kraftstoffdüsen wird daher ein Vorfilm gebildet. In beiden Fällen kann die Zerstäubung durch das Verhalten des Flüssigkeitsfilms auf der Metalloberfläche beeinträchtigt werden, weil die Größe des erzeugten Tropfens im allgemeinen von der Dicke des Kraftstoftrfilms an der Stelle seiner Auflösung abhängt. Jurch folgende Ursachen kann die Dicke des Kraftstoffilms verändert und dadurch die Zerstäubung beeinträchtigt werden:
(a) Der auf die Viskosität der Flüssigkeit zurückzuführende V/iderstand gegen ihre Bewegung auf der Fläche führt zu einer Herabsetzung der Geschwindigkeit und daher zum Verdicken des Films. Diese \7irkunfe tritt natürlich besonders stark bei langen Strömungswegen und bei Kraftstoffen von hoher Viskosität auf und führt im allgemeinen zur Bildung von größeren Tropfen.
(b) -,Yenn der Kraftstoff in diskreten Sinzelwahlen zugeführt und daher nicht gleichmäßig über die Fläche verteilt wird, sind örtliche Bereiche größerer Dicke vorhanden, in denen sich große Tropfen bilden.
(c) heim die Luft mit dem auf der Oberfläche befindlichen Film in Berührung kommt, können Oberflächenwellen er-
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zeugt werden, die ebenfalls zu örtlichen Verdickungen des Films führenο
(d) Äenn die mit dem Kraftstoff in Berührung stehende Luft eine unregelmäßige Geschwindigkeitsverteilung hat, "beispielsweise infolge von Strudeln stromabwärts von drallerzeugenden Leitblechen, führt dies zu örtlichen Verdickungen in dem Film.
Man erkennt daher, dass die angegebenen Verfahren für die Zerstäubung von Kraftstoff verschiedene Nachteile haben, die unter zahlreichen Bedingungen zu einer unbefriedigenden Zerstäubung des Kraftstoffes führen können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Kraftstoffdüse, die zum Zerstäuben des Kraftstoffs besser befähigt ist als die früheren Düsen und bei der vor der Zerstäubung kein Film gebildet wird und die Zufuhr des Kraftstoffes in den zu zerstäubenden, flächigen Kraftstoffstrahl verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Düsenkörperanordnung vorgesehen ist, die in ihrem Innern einen Kraftstoffkanal begrenzt, der an seinem stromabwärtigen Ende eine Austrittsöffnung besitzt und der eine Wirbelkammer bildet, in der dem durch den Kanal strömenden Kraftstoff ein Drall erteilt wird, so dass er in Form eines kegelmantelförmigen Strahls aus der Austrittsöffnung austritt, und dass in dem Kraftstoffkanal ein zentraler Luftkanal vorgesehen ist, der mit einem Drallerzeuger versehen ist, welcher der durch den Luftkanal strömenden Luft einen Drall erteilt, wooei der Luftkanal stromaufwärts von der Austrittsöffnung des Kraftstoffkanals endet und an seinem stromabwärtigen Ende einen kleineren Durchmesser hat als die Austrittsöffnung des Kraftstoff kanals.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäSen x^raftstoffdüse anhhnd der beigefügten Zeichnung be-
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schrieben. In dieser zeigt
Pig. 1 sehematisch im Längsschnitt eine Gasturbine mit einer Kraftstoffdüse,
Fig. 2 in größerem Maßstab im Lungsschnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffdüse,
Fig. 3 in noch größerem Maßstab als Teildarstellung im Längsschnitt den Kopf der Düse gemäß Fig. 2,
Fig. 4 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform der Kraftstoffdüse und
Fig. 5 eilen Querschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4-.
In Fig. 1 ist schematisch im Längsschnitt eine Gasturbine 1 gezeigt. Diese Figur dient zur Erläuterung des allgemeinen Funktionsprinzips einer Kraftstoffdüse 2 zum Zerstäuben von Kraftstoff mit Hilfe von Druckluft. In einem Triebwerksverdichter 3 verdichtete Luft strömt durch die Brennkammer 4·, die ein perforiertes Flammrohr 5 enthält, Dieses dient zur Steuerung der Verbrennung des Kraftstoffes und der Verdünnung der Verbrennungsprodukte.
Aus der Düse 2 wird Kraftstoff in das Flammrohr 5 gespritzt, in dem der Kraftstoff mittels der Zündeinrichtung 6 gezündet wird. Das erhitzte Gas expandiert und durchströmt die Turbine 7· Da die Kraftstoffdüse 2 in dem Flammrohr 5 montiert ist, sind die Luftkanäle der Kraftstoffdüse im Wesentlichen derselben statischen Luftdruckdifferenz unterworfen wie die Löcher 8 in dem Flammrohr 5· Daher steht schnell strömende Luft zum Zerstäuben des Kraftstoffes zur Verfügung. Im Betrieb der Turbine beträgt die Luftgeschwindigkeit beispielsweise etwa 91»5 m/sek., ge nach der Dichte der Luft in der Brennkammer 4, was einem Luftdruck im Be-
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reich von etwa 0,0176 at bis 0,703 at entspricht. Beim Anfahren des Triebwerks isVdie Luftgeschwindigkeit geringer, doch erreicht sie einen Wert von etwa 30,5 m/sek. gewöhnlich schon vor der Zündung. Die zum Zerstäuben des Kraftstoffes verwendete Luft vermischt sich auch mit dem Kraftstoff-Sprühregen und nimmt an der Verbrennungsreaktion teil. Daher kann sie dazu verwendet werden, den Sprühregen in jener Richtung zu führen, die zum Mischen mit Zusatzluft zwecks Erzielung eines hohen Wirkungsgrades der Verbrennung optimal ist.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Der Einbau der Düse geht aus der B"ig. 1 hervor. Die Düse 2 besitzt einen Halter 10, in dessen Schaft ein Kanal 11 gebohrt ist, in dem der von einer Kraftstoffpumpe und einem Gteuerungssystem (nicht gezeigt) kommende Kraftstoff geführt wird. Der Halter 10 trägt den Düsenkopf. Dieser umfaßt einen äußeren Drallerzeuger 12 für Luft, einen Drallerzeuger 13 für Kraftstoff, einen inneren Drallerzeuger 14- für Luft und ein Deckband 15· Der äußere Drallerzeuger 12 für Luft trägt drallerzeugende Leitbleche 16 und ist auf den Halter 10 aufgeschraubt und mittels einer Umfangsschweißnaht festgelegt, wie aus der Zeichnung hervorgeht. Man kann das Deckband durch Hartlöten derart an den Äußenrändern der drallerzeugenden Leitbleche 16 anbringen, duss es einen ringförmigen äußeren Luftkanal 17 begrenzt. Der Drallerzeuger 13 für Kraftstoff hat einen Rand- oder Flanschteil 18, der mit einer Anzahl von drallerzeugenden Schlitzen 19 ausgebildet ist, die unter einem .vinkel zu der Achse des Drallerzeugers für Kraftstoff angeordnet sind, so dass zusammen mit dem Drallerzeuger für Luft eine Jirbe!kammer 20 für den Kraftstoff gebildet wird. ..enn der Umfang des Randteils 18 in den Innenkonus des Drallerzeuger 12 für Luft bis zum Anschlag eingeführt worden ist, wird der Drallerzeuger 13 für Kraftstoff an seinem stromaufwärtigen Ende an den Halter 10 bei 21 ange-
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flanscht und durch eine Umfangsschweißnaht mit ihm verbunden. Mit 22 sind Abstandhalterippen bezeichnet. Zwischen den Drallerzeugern 12 und 13 ist daher ein Ringraum 23 vorhanden, der mit dem gebohrten Kanal 11 in Verbindung steht und zum Zuführen von Kraftstoff in die Wirbelkammer 20 dient.
Der innerö· Drallerzeuger 14· für Luft kann im Innern des Drallerzeugers 13 für Kraftstoff in dem erweiterten stromwärtigen Teil des zentralen Luftkanals 24- durch Hartlöten festgelegt sein. Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist der zentrale Luftkanal 24- so ausgebildet, dass er stromabwärts von A1 eine kleinere Strömungsquerschnittsfläche hat als der Drallerzeuger 14· für Luft, wobei das Verhältnis etwa 90% beträgt. Durch dieses Merkmal wird der Vorteil erzielt, dass stromabwärts von jedem Leitblech keine Strudel auftreten und dass in dem zentralen Luftkanal eine glatte Luftströmung erzielt wird, die in der Querrichtung ein solches Geschwindigkeitsprofil hat, dass an den Wänden eine hohe Luftgeschwindigkeit erhalten wird. Dasselbe 1-rinzip kommt in dem äußeren drallerzeugenden Luftkanal 17 zur Anwendung, der an einer vereingten Stelle Ao einen Querschnitt besitzt, der kleiner ist als der wirksame Strömungsquerschnitt der drallerzeugenden Leitblechanordnung 16, wobei daa verhältnis wieder etwa 90% beträgt. Die drallerzeugenden Leitbleche 16 und 25 in dem äußeren und dem inneren Kanal sind so ausgebildet, dass die Luft aus der Düse 2 in der gewünschten ■i-iichtung ausströmt, wobei der Kegelwinkel des kegelmantelformigen Luftstrahls beispielsweise 80 betragen kann. Es versteht sich, dass der Winkel und die Drehrichtun^· des Dralles im Hinblick auf die Ausbildung der Brennkammer 4-gewählt werden und keine kritischen Auslegungsmerkmale der Kraftstoffdüse 2 sind.
Der Luftkanal 24- hat an seinem stromabwärtigen Ende einen kleineren Durchmesser als die Austrittsöffnung des die
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Kammer 20 enthaltenden Kraftstoffkanals. Die Austrittsöffnung de« Kanals 24 endet stromaufwärts von der Austritts öffnung der Kammer 20 des Kraftstoffkanals. Man erkennt ferner, dass sich die Austrittsöffnung des Kanals 17 stromabwärts von der Austrittsöffnung des Kraftstoffkanals befindet und einen größeren Durchmesser hat als die Austrittsöffnung des Kraftstoffkanals.
Kraftstoffdüse 2 sitzt passend in einer öffnung 26 des Flammrohrs 5· Dieses kann mit v/eiteren Einrichtungen versehen sein, beispielsweise mit Drallerzeugern für Luft oder mit Kühlluftschlitzen. Diese Einrichtungen sind in Fig. 2 nicht dargestellt, weil sie keine Teile der vorliegenden Erfindung sind.
Die Wirkungsweise der Kraftstoffdüse 2 kann am besten anhand der Fig. 3 erläutert werden, in der ein Teil des Düsenkopfes stark vergrößert dargestellt ist, wobei die kritischen .oislegungsmerkmale der Deutlichkeit halber etwas übertrieben sind. Man erkennt deutlich, dass die Wirbelkammer 20 für Kraftstoff dazu dient, einen rotierenden FlüSöigkeitskörper zu erzeugen, dessen Innenfläche G mit einem Luftkern in Berührung steht. An dieser Fläche 0 ißt der statische Druck der Flüssigkeit gleich dem statischen Druck der Luft. Der rotierende Flüssigkeitskörper hat die -eigenschaften eines freien .Wirbels, so dass seine Tangentialgeschwindigkeit an dem Luftkern im Verhältnis R-./Rp höher ist als an dem größten Durchmesser der Wirbelkammer 20 für Kraftstoff. Diese Beschleunigung der Flüssigkeit wirkt im Sinne eines Ausgleichs von Geschwindigkeitsunterschieden am Austritt der Wirbelkammer 20. Dieser Austritt ist von dem kreisförmigen Randteil des Drallerzeugers 12 für Luft mit dem Radius RQ begrenzt. Die Differenz R -R^ zwischen den Radien bestimmt die Dicke des Flüssigkeitsfilms F. Es ist bekannt, dass bei einer gegebenen Flüssigkeit und bei gegebenen Abmessungen der 7/irbe!kammer 20
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die Dicke des Films im wesentlichen unabhängig ist von dem Durchfluß der Flüssigkeit. Bei einer Wahl von geeigneten Abmessungen- kann man einen sehr dünnen Film erzielen. Beispielsweise beträgt bei R = etwa 12,7 mm und Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen mit einer Viskosität von unter 12 Oentistoke die Filmdicke etwa 0,127 τητη* Dieser Film hat beim Verlassen der Drall-vV'irbelkammer 20 eine beträchtliche Tangentialgeschwindigkeit, so dass er einen sich erweiternden, kegelmantelförmigen Strahl bildet, der in Fig. 3 mit F bezeichnet ist.
Jetzt sei zunächst der aus dem Kanal 24 in Fig. 2 austretende Luftstrom betrachtet. Die äußerste Schicht des Luftstroms verläßt den stromabwärtigen Rand des Drallerzeugers 13 in Form eines sich erweiternden Kegels, dessen Winkel in Fig. 3 durch den Pfeil V1 angedeutet und durch eine geeignete Auslegung so gewählt ist, dass diese Luftschicht auf den Kraftstoffilm im wesentlichen an dem Rand des Drallerzeugers auftrifft, d.h. an der Stelle, an welcher der Film durch die Metalloberfläche des Drallerzeugers 12 praktisch nicht beeinflußt wird. Der vorstehend bei der Besprechung des Standes der Technik erwähnte Vorfilm wird daher nicht gebildet.
Der Luftstrom in dem äußeren Kanal 17 is1/&.llgemein durch den einwärtsgerichteten Pfeil Vp angedeutet. Die durch den Pfeil Vp angedeutete, innerste Luftschicht trifft auf den flächigen Kraftstoffstrahl auf, wenn dieser den Rand des Drallerzeugers 12 verläßt. Dabei beträgt der Winkel zwischen der Strömungsrichtung der Luft und der Oberfläche des flächigen Kraftstoffstrahle annähernd 90°. Ee versteht sich jedoch, dass die Luft in dem äußeren Luftkanal 17 infolge der drallerzeugenden Leitbleche 16 eine solche tangentiale Geschwindigkeitskomponente hat, dass die Luft stromabwärts von der Düse allgemein längs eines sich erweiternden Kegelmantels strömt, der durch den Pfeil
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V^ dargestellt ist, der im wesentlichen dieselbe Richtung hat wie der Pfeil V-,. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass man einen Sprühregen mit besonders vorteilhaften Eigenschaften erzielt, wenn die Düse 2 so ausgebildet ist, dass der innere Luftstrom mit einem etwas kleineren wirksamen Kegelwinkel ausströmt als der äußere Luftstrom.
Die Figo 3 ist eine im wesentlichen zweidimensionale Darstellung eines dreidimensionalen Vorganges. Da äba? die Drallkomponente oder die tangentiale Komponente der Geschwindigkeit nur das Verhältnis der ',/inkel beeinflußt, unter denen sich die Luftströme der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms nähern, ist diese Komponente für den Zerstäubungsvorgang prinzipiell nicht wichtig. 3s ist bekannt, dass das Zerstäuben eineü flächigen Flüssigkeitsstrahls, d.h., seine auflösung in Tropfen, nicht im üblichen Sinne von dem Auftreffen von Luft auf Flüssigkeit abhängig ist. Diese Auflösung ist prinzipiell durch die Instabilität des flächigen Flüssigkeitsstroms bedingt und durch dessen Neigung, unter der Einwirkung der Helativströmung der Luft Wellen zu bilden. Diese bellen führen zum Auftreten von örtlichen Luftdruckunterschieden, welche trachten, die Amplituden der Wellen auf einen kritischen wert zu erhöhen, bei dem der flächige Film in Fäden zerfällt, die ihrerseits in l'ropfen zerfallen. In der erfindungsgemäßen Düse wird ein flächiger Kraftstoffstrahl von sehr geringer Dicke erzeugt, der sehr dünn ist und an seinem Anfangspunkt eine konstante Dicke hat. Dieser Strom wird dann auf beiden leiten der iSinwirkung strömender Luft unterworfen, die auf beiden Seiten mit annähernd gleichen Geschwindigkeiten strömt und frei ist von örtlichen Geschwindigkeitsunterschieden, die durch Strudel hervorgerufen werden, die auf drallerzeugende Leitbleche oder andere Hindernisse zurückzuführen sind.
Ss wurde festgestellt, dass für eine gute Zerstäubung die
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Massen der strömenden Luft und des strömenden Kraftstoffs annähernd gleich sein sollen, d.h., dass das Massenverhältnis der strömenden Luft zu dem strömenden Kraftstoff etwa gleich 1 sein soll. Ferner tuit es sich gezeigt, dass die Zerstäubung schnell schlechter wird, wem dieses Verhältnis kleiner ist als etwa 0,5» und dass ein Verhältnis von mehr als etwa 4 nur zu einer geringen Verbesserung führt. Das Mengenverhältnis zwischen den auf beiden Seiten des flächigen KraftstoffStrahls vorhandenen Strömen der Zerstäubungsluft ist ebenfalls nicht kritisch, doch werden optimale Ergebnisse erzielt, wenn das Massenverhältnis des äußeren Luftstroms zu dem inne-iren Luftstrom zwischen 1 und 2 liegt.
Vorstehend wurde angedeutet, das,.; die Menge der Zerstäubungsluft einem konstanten Bruchteil der Gesamtmenge der in die Brennkammer eingeleiteten Luft entspricht. Dagegen ist das Verhältnis der Kraftstoffmenge zu der Gesamtluftmenge von der Belastung des Triebwerkes abhängig. Daraus geht her-vor, dass auch das Verhältnis der Zerstäubungsluftmenge zu der Kraftstoffmenge von dem Betriebszustand des Triebwerkes abhängig ist. Daher ist im allgemeinen das Verhältnis der Zerstäubungsluftmenge zu der Kraftstoffmenge beim Anfahren des Triebwerkes größer, was den Vorteil hat, dass der Kraftstoff während der kritischen Zünd- und Anfahrphase besser zerstäubt wird. Infolge dieser Wirkung und der Vermeidung der vorstehend angeführten Wachteile, die auf die Bildung eines Vorfilms zurückzuführen sind, ist es bei der Verwendung der hier beschriebenen Kraftstoffdüse 2 nicht erforderlich, ζψη. Anfahren eine eigene Anfahrdüse vorzusehen, wie dies gemäß der US-PS 3 283 502 erforderlich ist.
xiine weitere A.usfuhrungsform der Erfindung ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. In diesem Fall wird die Kraftstoff düse 30 derart in die Brennkammer eingesetzt, dass in dem inneren Luftkanal 24 keine drallerzeugenden axialen
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Leitbleche 25 verwendet werden können, weil die Luft in aen Düsenkopf nicht gemäß Fig. 2 an dessen stromaufwärtigen Ende, sondern von der Seite eintreten muß. In Fig. 4 sind jene Teile, die Teilen gemäß Fig. 2 entsprechen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Man erkennt, dass das Deckband 15 und der äußere Drallerzeuger 12 für Luft den in Fig. 2 gezeigten Teilen entsprechen. Der in Figo mit 13 bezeichnete Drallerzeuger für Kraftstoff ist jetzt mit dem in Fig. 2 mit 10 bezeichneten Halter zu einem Teil 31 vereinigt. Die Funktion des in Fig. 2 mit 14 bezeichneten, inneren Drallerzeugers für Luft wird durch Schlitze 32 erzielt, die gemäß Fig. 5 in dem Körper 31 ausgebildet sind. Der Kraftstoff wird durch gebohrte Kanäle 33 zugeführt, welche die ^eitbleche 34 durchsetzen. Der Innenkanal ist an seinem stromaufwärtigen Ende nicht erweitert, weil man den durch die Schlitze 32 gegebenen Strömungsquerschnitt für die Luft ohne weiteres größer machen kann als die Querschnittsflä he A-, . Bei der Verwendung von Leitblechen 34, die an der Bohrung 24 im wesentlichen in scharfkantigen Rändern enden, ist die Eintrittsquerschnittsfläche gleich A-, , wenn die Länge L gleiche 1/4 des Durchmessers des Kanals 24 ist. Wenn daher L gleich dem 0^3-fachen dieses Durchmessers ist, beträgt das Verhältnis von A-, zu der Eintrittsquerschnittsfläche 83/ό. Bei dieser Ausführungsform erzeugen die drallerzeugenden Leitbleche im wesentlichen keine Strudel.
Bei der Verwendung der vorstehend beschriebenen Kraftstoffdüsen werden die Ursachen vermieden, die bei den früher vorgeschlagenen Düsen zu einer Verschlechterung der Zerstäubung dienen und wird zum Unterschied von diesen älteren Düsen der vorstehend erwähnte Vorfilm nicht erzeugt. Mit den hier beschriebenen Kraftstoffdüsen wird auch gewährleistet, dass der Kraftstoff dem flächigen Kraftstoff strahl gleichmäßig zugeführt wird, der durch die Wirkung der schnell
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strömenden Luft zerstäubt wird. Dabei werden Schwankungen in der Dicke des flächigen KraftstoffStrahls und unerwünschte Schwankungen in der Geschwindigkeit der Zerstäubungsluft vermieden.
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Claims (10)

  1. Patentansprüche:
  2. Kraftstoffdüse zum Zerstäuben von Kraftstoff mit Hilfe von Druckluft, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düsenkörper anordnung (10, 12, 13) vorgesehen ist, die in ihrem Innern einen Kraftstoffkanal (23, 20) begrenzt, der an seinem stromabwärtigen Ende eine Austrittsöffnung besitzt und der eine .virbelkammer (20) bildet, in der dem durch den Kanal (23, 20) strömenden Kraftstoff ein Drall erteilt wird, so dass er in Form eines kegelmantelförmigen Strahls (F in Fig.
  3. 3) aus der Austrittsöffnung austritt, und di.ss in dem Kraft stoff kanal (23 j 20) ein zentraler Luftkanal (24) vorgesehen ist, der mit einem Drallerzeuger (25) vershen ist, welcher der durch den Luftkanal (24) strömenden Luft einen Drall erteilt, wobei der Luftkanal (24) stromaufwärts von der Austrittsöffnung des Kraf"csboffkanals endet und an seinem stromabwärtigen ^nde einen kleineren Durchmesser hat als die Austrittsöffnung des Kraftstoffkanals.
    Kraftstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkörperanordnung (10, 12, 13) einen ringförmigen äußeren Luftkanal (17) besitzt, der an seinem stromabwsrtigen Ende so eingerichtet ist, dass er einen Luftstrom (Vp, V2) im Winkel gegen den kegelmantelförmigen Kraftstoffstrahl (F) bei dessen Austritt aus der Aistrittsöffnung abgibt.
    Kraftstoffdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmige, radial äußere V/andung(von 12) der 7/irbelkammer an der Austrittsöffnung endet und dass der ringförmige äußere Luftkanal (17) eine kegelförmige, radial innere Vandung (von 12) besitzt, die an ihrem stromabwärtigen Ende in die Austrittsöffnung übergehto
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  4. 4. Düse nach Einspruch 2 oder 3) dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige äußere Luftkanal (17) eine kegelförmige, radial äußere Wandung (von 15) besitzt, die an ihrem stroma"bwärtigen Ende in einer Öffnung endet, die stromabwärts von der Austrittsöffnung angeordnet ist und im Durchmesser grüßer ist als diese.
  5. 5. Düse nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige äußere Luftkanal (17) mit einem Drallerzeuger (16) versehen ist, der bewirkt, dass die aus dem stromabwärtigen Ende (Ap) des ringförmigen äußeren Luftkanals (17) austretende Luft in dem Bereich stromabwärts von der .,.ustrittsöffnung längs eines allgemein kegelförmigen w'eges strömt.
  6. 6. Kraftstoffdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Luftkanal (24) so angeordnet ist, dass die äußere Schicht (¥-, in ffig. 3) der in dem zentralen Kanal (24) strömenden Luft sich nach dem Austritt aus dem stromabwärtigen Ende des zentralen Kanals (24) auswärts erweitert und im wesentlichen an der Austrittsöffnung auf den Luftkern (0) des Kraftstoffwirbels (]?) auf trifft.
  7. 7· Kraftstoffdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das iuftreffen nur an der Austrittsöffnung erfolgt.
  8. 8. Düse nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die kegelförmige, radial äußere Wandung der Wirbel-, kammer (20) und die kegelförmige, radial innere Wandung des ringförmigen äußeren Luftkanals (17) sich im wesentlichen an der Austrittsöffnung vereinigen.
  9. 9. Kraftstoffdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Luftkanal (24) stromaufwärts von seinem stromabwärtigen Ende eine kleinere Strömungsquerschnittsfläche (Αη') hat als der Drallerzeuger (25), so dass stromabwärts von diesem keine Luftstrudel auftreten.
  10. 10. Kraftstoffdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem äußeren ringförmigen Luftkanal (17) stromaufwärts von dessen stromabwärtigen Ende ein Drallerzeuger (16) vorgesehen ist und dass der ringförmige äußere Luftkanal (17) an seinem stromabwart.igen Ende verengt ist und dort eine kleinere Strömungsquerschnittsflache hat als sein Drallerzeuger (16), so dass stromabwärts von dem Drallerzeuger (16) keine Strudel auftreten.
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    Le ers e11e
DE19752544361 1974-10-07 1975-10-03 Kraftstoffspritzduese Granted DE2544361A1 (de)

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