Brennstoff Einspritzvorrichtung. Die Erfindung betrifft eine Brennstoff- Einspritzvorrichtung für Gasturbomaschinen. Derartige Maschinen weisen gewöhnlich einen Kompressor, eine Verbrennungseinrichtung, in welcher flüssiger Brennstoff verbrannt wird, und eine Turbine auf, welche den Kom pressor antreibt. Die Turbine kann ausser zum Antrieb des Kompressors auch z.
B. bei der Verwendung solcher Maschinen für Flug zeugantrieb einen Propeller oder einen in einem Kanal angeordneten Ventilator antrei ben; ferner kann bei dieser Verwendung die Antriebskraft auch nur durch die hohe Aus- trittsgeschwindigkeit der nach rückwärts ge- richteten Abgase erzielt werden, wobei die Maschine als Strahl-Antriebsaggregat wirkt.
Wenn solche Maschinen für Flugzeugan trieb verwendet werden, so ändert sich der Brennstoffverbrauch in sehr weiten Grenzen, das heisst zwischen dem maximalen Brenn- stoffverbrauch bei der maximalen Krafterzeu gung am Boden und dem minimalen Ver brauch des in grossen Höhen fliegenden Flug zeuges.
Bisher sind bei Gasturbomaschinen für Flugzeugantrieb Brennstoff-Einspritz- mittel in der Verbrennungseinrichtung, in welche der Brennstoff in zerstäubtem Zu stand eingespritzt wird, mit einer Zerstäu- berdüse versehen, aus welcher der Brennstoff unter Druck austritt. Brennstoffkanäle sind der Zerstäuberöffnung zugeordnet und so an geordnet, dass dem Brennstoff vor seinem Austritt aus der Zerstäuberöffnung eine Wir- belbewegung erteilt wird,
so dass der Brenn stoff in Gestalt eines Hohlstrahls aus der Düsenöffnung austritt. Bei gewissen bekann ten Konstruktionen sind zwei getrennte Sätze von Brennstoffkanälen parallel zueinander angeordnet, um den Brennstoff in eine ge meinsame Wirbelkammer einzuführen, welche mit einer einzigen Zerstäuberöffnung ver sehen ist.
Die erfindungsgemässe Brennstoff - Ein- spritzvorrichtung für Gasturbomasehinen ist gekennzeichnet durch zwei koaxial zueinander angeordnete Brennstoff-Zerstäuberöffntmgen, die von getrennten, koaxial zu ihnen vorge sehenen Wirbelkammern gespeist:
werden, in welche der Brennstoff mit. einer rotierenden Bewegung eintritt, wobei die erste dieser Wir belkammern kreisförmigen Querschnitt auf weist und am einen Ende eine kreisförmige Brennstoff-Zerstätiberöffnung besitzt, wäh rend die zweite Wirbelkammer einen kreis ringförmigen Querschnitt hat, eine Innen wand besitzt, die zum Teil von der Wandung der ersten Kammer gebildet ist und in einer kreisförmigen Brennstoff-Zerstäuberöffnung endet, wobei die Wirbelkammern und die Brennstoff-Zerstäuberöffnungen so angeord net sind, dass der hohle Strahl des aus der ersten Wirbelkammer austretenden, zerstäub ten Brennstoffes innerhalb des hohlen Strahls des aus der zweiten Wirbelkammer austreten den,
zerstäubten Brennstoffes liegt. Die Brennstoff-Zerstäuberöffnung der er sten Wirbelkammer kann gegenüber der Aus trittsebene der Brennstoff-Zerstäuberöffnung der zweiten Wirbelkammer zurückversetzt sein, und die beiden Brennstoffstrahlen kön nen voneinander unabhängig sein.
Zweckmässig bildet die erste Wirbelkam- nier geometrisch einen Kegelstumpf und die zweite Wirbelkammer einen Hohlkegelstumpf, wobei die Brennstoff-Zerstäuberöffnungen der beiden Wirbelkammern am engem Ende dieser Kammern angeordnet sind.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist auf beiliegender Zeichnung im Schnitt schematisch dargestellt.
Die Brennstoff-Einspritzvorrichtung weist einen Körper 1 auf, der zwei getrennte Zu fuhrkanäle 2 und 3 enthält, an welche Rohr leitungen 4 bzw. 5 angeschlossen sind. Rohr 4 und Kanal 2 bilden die Hauptbrennstoff- zufuhr und Rohr 5 und Kanal 3 die Leerlauf- zufuhr. Der Kanal 3 steht mit einer zentralen Bohrung 6 in Verbindung, welche am vordern Ende des Körpers 1 offen ist, und der Kanal 2 geht in einen Kanal 7 über, der ebenfalls an der Vorderfläche des Körpers 1 offen ist.
Eine Scheibe 8 liegt an der Vorderfläche des Körpers 1 und besitzt eine zentrale Kammer 9, welche mit der Bohrung 6 in Verbindung ist, und eine Ringnut 10, in die der Kanal 7 mündet und welche mit einer Mehrzahl von Bohrungen 11 versehen ist, die parallel zur Achse der Scheibe verlaufen und in eine Ringnut 12 auf der äussern Fläche der Seheibe 8 münden.
Die Scheibe 8 besitzt ferner einen zentra len, hohlen, vorstehenden Teil 13 von Kegel stumpfform, welcher mit einer zylindrischen Kammer 14 versehen ist, die in einen koni schen Teil 15 übergeht. Eine kreisförmige Brennstoff-Zerstäuberöffnung 16 ist an der engsten Stelle des Teils 15 vorgesehen. Ein Pfropfen mit schraubenlinienförmigen Kanä len 17 ist in der Kammer 14 vorgesehen, welche Kanäle in den konischen Raum 15 münden, der die erste Wirbelkammer dar stellt.
Dem durch den Kanal 3 und die Kam mern 6 und 9 zugeführten Brennstoff wird in den Kanälen 17 eine Rotatiotisbewegiing erteilt, worauf er aus der Öffnung 16 in Ge stalt eines hohlen Strahls 18 austritt.
Auf der vordern Fläelie der Seheibe ruht eine Scheibe 19, die mit einer Reihe von Kanälen 20 versehen ist, welche sich einwärts gegen eine zentrale Öffnung 21. erstrecken. Die Kanäle 20 sind zweeli:inässij tangential zur Öffnung 21 angeordnet, so dass der Brenn stoff in der Öffnun- 21. eine Rotationsbewe- gung ausführt. Auf der Vorderfläche der Scheibe 19 befindet sieh eine Scheibe 22, die mit. einer kegelstumpfförmigen Ausnehmung 23 versehen ist.
Der vorstehende Teil 13 der Scheibe 8 ragt in die Ausnehmung 23 hinein, so dass eine Wirbelkammer für die Haupt menge des Brennstoffes gebildet ist, welche einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist und innen von der Wandung des vorstehen den Teils 13 begrenzt ist.
Die Ausnehmung 23 weist am engeren Ende eine kreisförmige Öffnung 24 auf, welche die Zerstäuberöffnung der zweiten Wirbelkammer bildet. Aus dieser Öffnung strömt der Brennstoff in Gestalt. eines hohlen Strahls 25 heraus. Die Öffnung 16 ist in bezug auf die Öffnung 24 zurückversetzt., so dass der Strahl aus der Öffnung 16 durch die Öffnung 24 strömt. Die zwei Öffnungen 16 und 24 sind koaxial zueinander angeordnet.
Die hohlen Strahlen 18, 25 haben ver schiedene Öffnungswinkel, so dass der Strahl 18 innerhalb des Strahls 25 sieh befindet und die beiden Strahlen sieh rieht. mischen und einander rieht stören. Jede Störung der Strahlen begünstigt eine Vereinigung von zer stäubten Teilchen, was die Verbrennung un günstig beeinflusst.
Der Strahl 25 kann züi Beginn der Ein spritzung eine Störung des Strahls 18 hervor rufen. Die im Strahl 18 enthaltene Energie unterstützt jedoch das korrekte Zerstäuben der Brennstoffmenge im Strahl 25, so dass später die beiden Strahlen sieh nicht mehr stören.
Die drei Scheiben 8, 19 und 22 liegen an einander und werden durch eine Z'bei.-%llrf- mutter 26, welche bei 27 auf den Körper 1 geschraubt ist, in ihrer Lage gehalten. Eine äussere Hülse 28 ist vorgesehen, um eine Strömung voij Kühlluft, welche in nicht ge zeichneter Weise bei 32 einströmt, durch den die Überwurfmutter umgebenen Raum 29 zu erzeugen.
Der Pfropfen in der Kammer 14 sitzt an einem Stück 30, das in seiner Lage durch eine Druckfeder 31, welche auf einem in die Kam mer 6 eingesetzten Ring aufsitzt, ;rehalten ist.
Der vorstehende Teil 13 könnte aueli durch die Öffnung 24 hindurch sich erstrecken, so dass die Öffnung 16 vor der Öffnung 24 lie gen würde.
Die Regelung der Brennstoffzufuhr durch die Röhre 4 bzw. 5 kann durch Ventile er folgen. Beispielsweise kann ein federbelaste tes Ventil vorgesehen sein, um die Haupt zufuhr durch das Rohr 4 abzustellen, wenn der Druck in einer gemeinsamen Zufuhrlei- tung, von welcher beide Rohre 4 und 5 ab zweigen, einen vorbestimmten niedrigen Wert erreicht.
Ein solches Ventil kann sich in Ab hängigkeit vom Druck des Brennstoffes in der gemeinsamen Zufuhrleitung öffnen, um den Brennstoffdruck im Rohr 4 entsprechend dem zunehmenden Druck in der gemeinsamen Zufuhrleitung zu steigern, während die Leer lauf-Zufuhrleitung 5 immer mit der gemein samen Zuleitung in Verbindung bleibt.
Fuel injector. The invention relates to a fuel injection device for gas turbine engines. Such machines usually have a compressor, a combustion device in which liquid fuel is burned, and a turbine which drives the compressor. The turbine can be used to drive the compressor and z.
B. when using such machines for aircraft propulsion drive a propeller or a fan arranged in a channel drive ben; furthermore, with this use, the driving force can also only be achieved by the high exit speed of the exhaust gases directed backwards, the machine acting as a jet drive unit.
When such machines are used for aircraft propulsion, the fuel consumption changes within very wide limits, that is, between the maximum fuel consumption with the maximum power generation on the ground and the minimum consumption of the aircraft flying at high altitudes.
So far, in gas turbine engines for aircraft propulsion, fuel injection means in the combustion device, into which the fuel is injected in the atomized state, have been provided with an atomizing nozzle from which the fuel exits under pressure. Fuel channels are assigned to the atomizer opening and are arranged in such a way that the fuel is given a vortex movement before it emerges from the atomizer opening.
so that the fuel emerges from the nozzle opening in the form of a hollow jet. In certain known constructions, two separate sets of fuel channels are arranged parallel to one another to introduce the fuel into a common swirl chamber which is provided with a single atomizer opening.
The fuel injection device according to the invention for gas turbine engines is characterized by two fuel atomizer openings arranged coaxially with one another, which are fed by separate vortex chambers provided coaxially with them:
be in which the fuel is with. a rotating movement occurs, the first of these vortex chambers having a circular cross-section and at one end a circular fuel-atomizer opening, while the second vortex chamber has a circular annular cross-section, has an inner wall that is partly from the wall of the first Chamber is formed and ends in a circular fuel atomizer opening, wherein the swirl chambers and the fuel atomizer openings are angeord net that the hollow jet of exiting from the first swirl chamber, atomized fuel within the hollow jet of exiting the second swirl chamber ,
atomized fuel. The fuel atomizer opening of the first swirl chamber can be set back from the exit plane of the fuel atomizer opening of the second swirl chamber, and the two fuel jets can be independent of one another.
Suitably, the first vortex chamber geometrically forms a truncated cone and the second vortex chamber a hollow truncated cone, the fuel atomizer openings of the two vortex chambers being arranged at the narrow end of these chambers.
An embodiment of the subject invention is shown schematically in section on the accompanying drawing.
The fuel injection device has a body 1 which contains two separate feed channels 2 and 3, to which pipe lines 4 and 5 are connected. Tube 4 and channel 2 form the main fuel supply and tube 5 and channel 3 form the idle supply. The channel 3 communicates with a central bore 6 which is open at the front end of the body 1, and the channel 2 merges into a channel 7 which is also open at the front surface of the body 1.
A disc 8 lies on the front surface of the body 1 and has a central chamber 9 which is in communication with the bore 6, and an annular groove 10 into which the channel 7 opens and which is provided with a plurality of bores 11 which are parallel run to the axis of the disk and open into an annular groove 12 on the outer surface of the Seheibe 8.
The disc 8 also has a zentra len, hollow, protruding part 13 of truncated cone, which is provided with a cylindrical chamber 14 which merges into a part 15 conical. A circular fuel atomizer opening 16 is provided at the narrowest point of the part 15. A plug with helical Kanä len 17 is provided in the chamber 14, which channels open into the conical space 15, which represents the first vortex chamber.
The fuel supplied through the channel 3 and the chambers 6 and 9 is given a rotational movement in the channels 17, whereupon it emerges from the opening 16 in the form of a hollow jet 18.
On the front surface of the disk rests a disk 19 provided with a series of channels 20 which extend inwardly towards a central opening 21. The channels 20 are arranged in two ways tangential to the opening 21, so that the fuel in the opening 21 executes a rotational movement. On the front surface of the disk 19 is a disk 22, which with. a frustoconical recess 23 is provided.
The protruding part 13 of the disc 8 protrudes into the recess 23, so that a swirl chamber for the main amount of fuel is formed, which has an annular cross-section and is bounded inside by the wall of the protruding part 13.
The recess 23 has at the narrower end a circular opening 24 which forms the atomizer opening of the second vortex chamber. The fuel flows out of this opening in shape. a hollow beam 25 out. The opening 16 is set back with respect to the opening 24, so that the jet flows from the opening 16 through the opening 24. The two openings 16 and 24 are arranged coaxially with one another.
The hollow beams 18, 25 have different opening angles, so that the beam 18 is located within the beam 25 and the two beams are seen. mix and disturb each other. Any disturbance of the rays favors a union of atomized particles, which has an unfavorable effect on the combustion.
The beam 25 can cause a disturbance of the beam 18 at the beginning of the injection. The energy contained in the jet 18, however, supports the correct atomization of the amount of fuel in the jet 25, so that the two jets no longer interfere later.
The three disks 8, 19 and 22 lie against one another and are held in their position by a Z'bei .-% llrf- nut 26, which is screwed onto the body 1 at 27. An outer sleeve 28 is provided in order to generate a flow of cooling air, which flows in at 32 in a manner not shown, through the space 29 surrounding the union nut.
The plug in the chamber 14 sits on a piece 30, which is held in its position by a compression spring 31 which is seated on a ring inserted into the chamber 6;
The protruding part 13 could also extend through the opening 24 so that the opening 16 would lie in front of the opening 24.
The regulation of the fuel supply through the tube 4 or 5 can be followed by valves. For example, a spring-loaded valve can be provided to shut off the main supply through pipe 4 when the pressure in a common supply line, from which both pipes 4 and 5 branch off, reaches a predetermined low value.
Such a valve can open in dependence on the pressure of the fuel in the common supply line to increase the fuel pressure in the pipe 4 according to the increasing pressure in the common supply line, while the idle supply line 5 is always connected to the common supply line remains.