DE269574C

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Publication number: DE269574C
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Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines überschüssige Luft enthaltenden Verbrennungsgemisches zur Beaufschlagung von Gasturbinen. Bekanntlich steigt, wenn man ein Verbrennungsgemisch in einem geschlossenen Raum zündet, die Temperatur auf eine außerordentliche Höhe, die nach einer von Bunsen aufgestellten Theorie die Zündung des GemischesThe invention relates to a method and a device for generating a Combustion mixture containing excess air for the admission of gas turbines. It is well known that increases when you put a combustion mixture in an enclosed space ignites, the temperature to an extraordinary level, which according to one established by Bunsen Theory the ignition of the mixture

ίο unterbricht noch bevor alles Gemisch verbrannt ist. Die hohe Temperatur des Gemisches ist fernerhin namentlich dann von Nachteil, wenn die Verbrennungsgase zur Beaufschlagung einer Gasturbine dienen sollen, da die Turbinenschaufeln von den sehr heißen Gasen stark angegriffen und bald zerstört werden. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Temperatur der Gase dadurch herabzusetzen, daß man dem Gemisch einen großen Überschuß von Luft beimischt. Ein großer Luftüberschuß hat aber wiederum den Nachteil, daß er die Sicherheit der Zündung beeinträchtigt. ίο interrupts before all mixture is burned is. The high temperature of the mixture is also particularly disadvantageous when the combustion gases are applied to serve a gas turbine, since the turbine blades are strongly attacked by the very hot gases and soon destroyed will. It has already been proposed to lower the temperature of the gases by that the mixture is admixed with a large excess of air. A large However, excess air again has the disadvantage that it impairs the safety of the ignition.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch das es ermöglicht werden soll, dem Explosionsgemisch einen erheblichen Luftüberschuß beizumischen, ohne dabei die Sicherheit der Zündung zu beeinträchtigen. Das Verfahren besteht darin, daß man zunächst zwei geschlossene Kammern, die durch einen Kanal zusammenhängen, mit Druckluft füllt und alsdann in die eine der Kammern, die auch die Zündkerze enthält, den Brennstoff in einer Richtung einspritzt, die sein Übertreten in die andere Kammer nach Möglichkeit verhindert. Man ruft also auf diese Weise in dem Verbrennungsraum künstlich eine Schichtung in Verbrennungsgemisch und reine Luft hervor. Unmittelbar nach der Erzeugung des Gemisches in der einen Kammer wird in dieser die Zündung bewirkt, noch bevor eine Mischung des Inhalts der Kammern miteinander erfolgen kann. Diese Mischung erfolgt vielmehr erst im Augenblick der Explosion. Es wird auf diese Weise erreicht, daß trotz des hohen Luft Überschusses die vollständige Zündung des Gemisches mit Sicherheit erfolgt.The invention is a method by which it is to be made possible the Mixing a considerable excess of air into the explosion mixture without compromising safety the ignition. The procedure is that you first have two closed chambers, which are connected by a channel, filled with compressed air and then into one of the chambers, which also contains the spark plug, the fuel in one Injected direction that prevents his crossing into the other chamber if possible. In this way, you artificially create stratification in the combustion chamber in combustion mixture and pure air. Immediately after the Mixture in one chamber is caused to ignite in this before a Mixing of the contents of the chambers with each other can be done. This mixing takes place rather, only at the moment of the explosion. It is achieved in this way that despite the high excess of air, the complete ignition of the mixture takes place with certainty.

Eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt.A device for performing this method is shown in the drawing.

Fig. ι ist ein wagerechter Längsschnitt durch einen Verbrennungskompressor nach Linie A-B der Fig. 2;FIG. 1 is a horizontal longitudinal section through a combustion compressor along line AB of FIG. 2;

Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie C-D-E-F der Fig. 1;Fig. 2 is a vertical section on the line CDEF of Fig. 1;

Fig. 3 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie G-H der Fig. 1.FIG. 3 is a vertical section along line GH of FIG. 1.

Der Verbrennungskompressor 1 besteht aus zwei Kammern 2 und 3, die durch eine Scheidewand 4 voneinander getrennt sind und durch einen Kanal 5 miteinander in Verbindung stehen. An den beiden Enden der Verbrennungskammern sind Drehschieber 6 und 7 eingebaut. Der Schieber 6 dient zur Einführung der Druckluft in den Verbrennungsraum. Die ■The combustion compressor 1 consists of two chambers 2 and 3, which are separated by a partition 4 are separated from one another and are in communication with one another through a channel 5. At the two ends of the combustion chambers rotary valves 6 and 7 are installed. The slide 6 is used to introduce the compressed air into the combustion chamber. The ■

Einführung der Luft erfolgt durch einen Kanal 9, der mittels eines Flansches ig an die Druckluftleitung angeschlossen ist. Er ist zweckmäßig so angeordnet, daß er zwischen der Außenwand 8 und den Kammern 2 und 3 die letzteren in Form eines Hohlraumes umgibt, so daß die aus den Kammern ausstrahlende Wärme zur Vorwärmung der Druckluft nutzbar gemacht wird. Der Schieber 6 ist in dem Ausführungsbeispiel als Drehschieber ausgebildet, so daß er die beiden Kammern 2 und 3 stets gleichzeitig mit dem Luftkanal in Verbindung setzt bzw. sie absperrt.The air is introduced through a channel 9, which is connected to the ig by means of a flange Compressed air line is connected. It is conveniently arranged so that it is between the outer wall 8 and the chambers 2 and 3 surrounds the latter in the form of a cavity, so that the heat radiating from the chambers can be used to preheat the compressed air. The slide 6 is in the exemplary embodiment designed as a rotary slide valve, so that the two chambers 2 and 3 always communicates with the air duct or closes it off at the same time.

Der Drehschieber 7 ist am anderen Ende des Verbrennungsraumes so angebracht, daß er in geöffnetem Zustande einen Weg von dem Verbindungskanal 5 zur Turbine freigibt. In dem Ausführungsbeispiel ist der Schieber 7 von einem Hohlraum 10 umgeben, der zur Vorwärmung des Brennstoffs, z. B. Petroleum, dient. Der Brennstoff tritt durch einen Stutzen 21 und eine nicht .gezeichnete Rohrleitung in einen Kanal 20, der ihn an dem Ende 11 der hohl ausgebildeten Zwischenwand 4 in diese einführt. Hier wird der Brennstoff auf sehr hohe Temperatur vorgewärmt, bevor er in das Ventil tritt, das ihn in die Kammer 2 einspritzt. Das Einspritzventil besteht aus einer in den Nocken 12 der Kammer 4 eingeschraubten, zylindrischen Schieberhülse 13, in der ein Schieber^ 14 mit zwei Durchbrechungen 15 und 16 gefagert ist. An der der Kammer 2 zugekehrten Seite besitzt die Hülse 13 zwei Öffnungen 17, die den Durchbrechungen 15 und 16 gegenüberstehen. Die Stange 22 des Drehschiebers 14 ist mittels einer Stopfbüchse durch den Deckel der Hülse 13 durchgeführt. Sie ist zwangläufig mit dem Triebwerk der Drehschieber 6 und 7 verbunden, so daß sich sämtliche Schieber in bestimmter Zeitfolge nacheinander öffnen und schließen. Außerdem steht die Stange 22 noch mit dem Regler der Maschine in Verbindung, so daß man durch Heben oder Senken des Schiebers 14 die Uberdeckung der Durchbrechungen 15 und 16 mit den Öffnungen 17 zwecks Regelung der jedesmal eingespritzten Brennstoffmenge verändern kann. In der Kammer 2 befindet sich außerdem noch die Zündkerze 18.The rotary valve 7 is attached to the other end of the combustion chamber so that in the open state it clears a path from the connecting duct 5 to the turbine. In the exemplary embodiment, the slide 7 is surrounded by a cavity 10, which to preheat the fuel, e.g. B. Petroleum, is used. The fuel passes through one Nozzle 21 and a pipeline not. Drawn into a channel 20 that connects him to the The end 11 of the hollow intermediate wall 4 is introduced into it. Here is the fuel preheated to a very high temperature before it enters the valve that puts it in the Chamber 2 is injected. The injection valve consists of one in the cam 12 of the chamber 4 screwed, cylindrical slide sleeve 13, in which a slide ^ 14 with two Breakthroughs 15 and 16 is supported. Has on the side facing the chamber 2 the sleeve 13 has two openings 17, which the Opposite openings 15 and 16. The rod 22 of the rotary valve 14 is means a stuffing box passed through the cover of the sleeve 13. It is inevitable connected to the engine of the rotary valve 6 and 7, so that all the slide open and close one after the other in a certain time sequence. In addition, the rod 22 is standing still in connection with the regulator of the machine, so that one can by lifting or lowering of the slide 14 the overlap of the openings 15 and 16 with the openings 17 to control the amount of fuel injected each time. In the Chamber 2 also houses the spark plug 18.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende :The device works as follows:

Zunächst ist der Drehschieber 7 und das Ventil 14 geschlossen, während der Drehschieber 6 geöffnet ist. Hierbei tritt vorgewärmte Druckluft in die Kammern 2 und 3. Alsdann schließt sich der Schieber 6, während sich der Schieber 14 öffnet und vorgewärmten Brennstoff in die Kammer 2 einspritzt.First, the rotary slide 7 and the valve 14 are closed, while the rotary slide 6 is open. Here, preheated compressed air enters the chambers 2 and 3. Then the slide 6 closes while the slide 14 opens and injects preheated fuel into the chamber 2.

Die Größe der Einspritzöffnungen ist so bemessen, daß gerade so viel Brennstoff eingespritzt wird, als zur Karburierung der in der Kammer 2 enthaltenen Luft erforderlich ist. Dadurch daß die Einspritzöffnungen 17 gegen die Kammer 2 gerichtet sind, teilt sich der Brennstoff zunächst nur der in dieser Kammer enthaltenen Luft mit, während ein Übertreten des Brennstoffes in die Kammer 3 gar nicht ,oder doch nur in verschwindend geringem Maße eintritt. Infolge der hohen Vorwärmung des Brennstoffs erfolgt die Bildung des Explosionsgemisches außerordentlich schnell. Sogleich nach dem Schließen des Schiebers 14, noch bevor der Inhalt der Kammern 2 und 3 sich miteinander vermischen kann, wird das Gemisch gezündet. Da das Gemisch in der Kammer 2 die theoretisch richtige Zuzammensetzung hat, erfolgt die Zündung mit größter Sicherheit. Die Explosionsgase treten durch den Kanal 5 in die Kammer 3 über, wo eine Vermischung der heißen Gase mit der in der letzteren enthaltenen Luft stattfindet. · Hierdurch werden die Verbrennungsgase so weit gekühlt, daß eine vollständige Verbrennung mit Sicherheit erfolgt und eine Beschädigung der Turbinenschaufeln bei der darauffolgenden Beaufschlagung durch zu heiße Gase nicht mehr stattfinden kann.The size of the injection openings is dimensioned so that just as much fuel is injected than is required to carburize the air contained in the chamber 2. Because the injection openings 17 are directed towards the chamber 2, the fuel initially only divides in this Chamber contained air, while a passage of the fuel into the chamber 3 not at all, or only to a negligible extent. As a result of the high When the fuel is preheated, the explosive mixture is formed extraordinarily fast. Immediately after closing the slide 14, even before the contents of the chambers 2 and 3 can mix with each other, the mixture is ignited. Since the mixture in the chamber 2 the theoretically If the composition is correct, the ignition takes place with the greatest possible certainty. The explosion gases pass through the channel 5 into the chamber 3, where a mixing of the hot gases with that contained in the latter Air takes place. · This cools the combustion gases to such an extent that complete combustion is guaranteed occurs and damage to the turbine blades during the subsequent impact can no longer take place due to excessively hot gases.

Unmittelbar nach der erfolgten Mischung öffnet sich der Schieber 7, so daß der Inhalt der Kammern 2 und 3 in die Turbine expandiert. Die Reihenfolge der Vorgänge wiederholt sich alsdann, jedoch ist zweckmäßig die Anordnung so getroffen, daß sich der Schieber 6 bereits einen Augenblick früher öffnet, bevor der Schieber 7 sich wieder schließt und den Zutritt zur Turbine absperrt. Infolge dieser Anordnung geht vor der erneuten Füllung der Kammern mit Druckluft ein kräftiger Strom von Spülluft durch die Kammern 2 und 3, der die rückständigen Verbrennungsgase vollständig austreibt.Immediately after the mixture has been mixed, the slide 7 opens so that the contents of chambers 2 and 3 expanded into the turbine. The order of operations is repeated then, however, the arrangement is expediently made so that the slide 6 opens a moment earlier before the slide 7 closes again and blocks access to the turbine. As a result of this arrangement, it is before the renewed filling the chambers with compressed air a powerful flow of scavenging air through chambers 2 and 3, which removes the residual combustion gases completely drives out.

Claims

Patent claims:

1. Process for generating a pressure mixture containing excess air for acting on gas turbines, characterized in that one of two together permanently connected chambers (2, 3) formed, closed Space filled with compressed air, the compressed air in one chamber (2) by introducing it carburized an amount of fuel calculated for the air contained in this chamber and then it is ignited immediately, even before the fuel is in the second Chamber contained compressed air can communicate.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that

shows that the two chambers that are in open communication with one another (2, 3) provided with sliders (6 and 7) for the inlet of compressed air and for the discharge of the chamber contents into the turbine and the one chamber (2) in which a device for igniting the mixture is attached, a valve (14) carries, through which the fuel is introduced in a direction that is its in

step into the other chamber, if possible prevented.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the two chambers (2, 3) run flat next to one another, connected at one end by a perpendicular to its longitudinal direction channel (5) and between them a Leave a cavity (4) that serves to preheat the fuel.

1 sheet of drawings.