CH275577A - Device for the combustion of liquid fuel in a gas stream at high speed. - Google Patents

Device for the combustion of liquid fuel in a gas stream at high speed.

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Publication number
CH275577A
CH275577A CH275577DA CH275577A CH 275577 A CH275577 A CH 275577A CH 275577D A CH275577D A CH 275577DA CH 275577 A CH275577 A CH 275577A
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CH
Switzerland
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fuel
chamber
zone
dependent
combustion
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Application number
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German (de)
Inventor
Power Jets Research De Limited
Original Assignee
Power Jets Res & Dev Ltd
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/346Feeding into different combustion zones for staged combustion

Description

  

  Einrichtung für die Verbrennung von flüssigem     Brennstoff    in einem Gasstrom  von grosser Geschwindigkeit.    Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf  die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in       (Talströmen    von hoher Geschwindigkeit, z. B.  bei Strahltriebwerken oder dergleichen An  lagen.

   Der Zweck besteht darin, die Energie  eines solchen Stromes zu erhöhen,     indem    Mit  tel vorgesehen sind, durch welche die Zün  dung und nachfolgend die Verbrennung in  einem     CTasstroin    gewährleistet wird, dessen     Gle-          sehwindigkeit    gross ist., und zwar insbesondere  bei Anwendungen, .bei welchen sowohl die     Cre-          schwindigkeit    des Gasstromes     als    auch die er  forderlielre Stärke der     Verbrennung        beträeht-          lieh    verändert     werden    können.  



  Unter  grosser     Geschwindigkeit     wird hier       verstanden,    dass die Geschwindigkeit des Gas  stromes in seiner     liauptsäehliehen    Strömungs  richtung an einer Verbrennungszone vorbei,       hereelinet    aus dem Verhältnis des in der Zeit  einheit hindurchgehenden Gasvolumens zu der  Querschnittfläche des     Strömungsdureliganges,     mindestens zehnmal so gross ist wie die     Cze-          schwindigkeit    der Flammenausbreitung im be  treffenden     Brennstoffgemisch    und daher be  strebt ist, die Flamme auszulöschen.  



  Insbesondere, jedoch nicht ausschliesslich  ist -die Erfindung bei     Gasturbinen-Strahl-          triebwerken    anwendbar, bei welchen in die  Luftförderung eines     Kompressors    Brennstoff  eingespritzt und zur Verbrennung gebracht  wird,     wobei    die heissen Verbrennungsgase eine  Turbine antreiben, welche ihrerseits den Kom-         pressor    antreibt, und nachfolgend durch einen  Auspuffkanal in die Atmosphäre     ausgestossen     werden, um einen     Vortriebsstrahl        zii    bilden.  



  Die erfindungsgemässe Einrichtung zum  Verbrennen von flüssigem Brennstoff kann im  erwähnten Auspuffkanal vorgesehen     werden,     um den gesamten Schub des     Vortriebstrahles     zu erhöhen. Es ist jedoch klar, dass eine solche  Einrichtung auch bei Verbrennung von  Brennstoff in einem Luftstrom, der z. B. ein  Tunnelgebläse verlässt, oder bei     Zwischener-          hit.zungen    des Arbeitsmittels in Gasturbinen  Kraftanlagen anwendbar ist..  



  Bei einem     besonderen    Fall von     Schuberhö-          bung    können die Betriebsbedingungen derart  sein, dass die Stärke der erforderlichen Ver  brennung sich über einen grossen Bereich ver  ändert (z. B. mit der Höhe), und auch dass  die     Nacherhitzungs-Brennstoffzufuhr    rasch  verändert, z. B. rasch abgedrosselt werden  kann, und :es ist, eines der Erfordernisse, dass  in diesem Fall die Flamme nichtsdestoweniger  aufrechterhalten bleibt. Die Erfindung sieht  Mittel vor, welche diese Erfordernisse er  füllen.  



  Demgemäss zeichnet sieh die erfindungs  gemässe Einrichtung für die Verbrennung  von flüssigem Brennstoff in einem Gasstrom  von grosser Geschwindigkeit durch Mittel aus  zur Erzeugung einer stabilisierten Flammen  zone innerhalb des Stromes, durch Mittel zum  Einführen von Brennstoff in diese Zone und      durch weitere Mittel zum Einführen von  Brennstoff in den Gasstrom in einem Bereich  stromabwärts dieser Zone, so dass eine stabile  Verbrennung dieses Brennstoffes nur da  durch stattfindet, dass er sich unmittelbar an  der Flamme der stabilisierten Zone entzündet.  



  Vorteilhaft kann der Brennstoff mittels  einer Mehrzahl von derart angeordneten  Brennstoffdüsen eingeführt werden, dass der       Brennstoff    quer     zum    Gasstrom eingespritzt  wird, und dass die Brennstoffstrahlen sich in  einem Bereich stromabwärts der stabilisierten  Flammenzone treffen. Bei der Anwendung  der Einrichtung bei einem Gasturbinentrieb  werk sind die die Flammenzone erzeugenden  Mittel vorteilhaft am hintern Ende der Ver  kleidung innerhalb des Strahlrohres ange  ordnet.  



  Ein     Ausführungsbeispiel    des Erfindungs  gegenstandes ist auf der beiliegenden     Zeieh-          nung    dargestellt, welche -einen Schnitt zeigt.  



  Die Zeichnung veranschaulicht den     hin-          tern    Teil eines Gasturbinentriebwerkes, wobei  der Teil 8 der hintere Teil der Verkleidung  ist, die gewöhnlich im Strahlrohr 7 angeord  net ist.  



  Um die Energie der Auspuffgase zu er  höhen, wird zusätzlicher Brennstoff, der als        Naclierliitzungs -Brennstoff    bezeichnet wird,  in das Strahlrohr 7 eingespritzt.  



  Zu diesem Zweck ist eine kleine     Hilfsver-          brennungska.mmer    23 axial in das Strahlrohr  7 eingebaut, deren offenes Ende 24 sich am  stromabwärts gelegenen Ende befindet. Das       stromaufwärts    liegende geschlossene Ende der  Kammer 23 ist mit einer Zündkerze 25 aus  gerüstet, welche von einem durchlöcherten  Schirm 26 umgeben sein kann, und eine     Hilfs-          brennstoffdüse    29 ist in der Kammer 23 in       Strömungsrichtung    gesehen in kurzem Ab  stand nach der Kerze 25 untergebracht, wäh  rend das Ende "4 der Kammer, welche mit.

    Löchern 28 versehen ist, sich bis zu einer  Stelle erstreckt, die eine geringe Entfernung  von den in Strömungsrichtung dahinter     lie-          genden        Hauptbrennstoffdüsen    27 hat. Die  Düsen 27 sind auf dem Umfang verteilt so  angeordnet, dass der Brennstoff quer zum    Gasstrom eingespritzt wird und ihre Brenn  stoffstrahlen an einer Stelle in kurzem Ab  stand nach dem Kammerende 24 sich treffen.

    Die Brennstoffzuführung     zur        Hilfsbrennstoff-          düse    29 kann von der     Hauptbrennstoffpumpe     oder irgendeiner andern Quelle durch eine  Leitung erfolgen, welche durch die Kammer  wand 23 hindurchgeht; oder die Düse 29 kann  mit Brennstoff von der     Hauptdüsenzufüh-          rung    durch eine Zweigleitung der Leitung,  welche Brennstoff .dem Satz von Brenner  düsen zuleitet, gespeist werden.  



  Im Betrieb wird der in die Kammer 23  innerhalb der Abschirmung 26 durch die  Düse 29 eingespritzte Brennstoff in dieser  Kammer verdampft und anfänglich durch die  Zündkerze 25 entzündet. Eine beständige  Hilfsflamme brennt, dann am Ende 24 der       Kammer    23, welche als Schirm für die Hilfs  düse 29 wirkt und an ihrer stromabwärts ge  richteten Seite die stabilisierte Flammenzone  erzeugt. Der durch die     Hauptbrennerdüse    27  eingespritzte Brennstoff gelangt in die Hilfs  flamme, wodurch er entzündet und brennend  gehalten wird, so dass die Verbrennung auf  einer geringen Länge beendigt ist und am       hintern    Ende des Strahlrohres 7 nur eine  kleine oder keine Flamme erscheint.

   Da die  Hilfsflamme vom Ende 24 der Kammer 23  ausgeht und die Hilfsdüse 29 nicht umhüllt,  wird die letztere nicht infolge     Craekens    des  Brennstoffes in     der    feinlöcherigen die Düse  speisenden Leitung verstopft.



  Device for the combustion of liquid fuel in a gas stream at high speed. The present invention relates to the combustion of liquid fuel in (valley streams of high velocity, e.g. in jet engines or similar plants.

   The purpose is to increase the energy of such a current by providing means by means of which the ignition and subsequent combustion is ensured in a CTasstroin, the speed of which is high, especially in applications which both the speed of the gas flow and the required strength of the combustion can be changed.



  High speed is understood here to mean that the speed of the gas flow in its main flow direction past a combustion zone, based on the ratio of the gas volume passing through in the unit of time to the cross-sectional area of the flow length, is at least ten times as large as the Cze speed the flame spread in the fuel mixture concerned and therefore strives to extinguish the flame.



  In particular, but not exclusively, the invention is applicable to gas turbine jet engines in which fuel is injected into the air supply of a compressor and burned, the hot combustion gases driving a turbine, which in turn drives the compressor, and subsequently be expelled through an exhaust duct into the atmosphere to form a propulsion jet zii.



  The device according to the invention for burning liquid fuel can be provided in the exhaust duct mentioned in order to increase the total thrust of the propulsion jet. It is clear, however, that such a device can also be used when burning fuel in an air stream, e.g. B. leaves a tunnel blower, or in the case of Zwischener- hit.zungen the working fluid in gas turbine power plants can be used ..



  In a particular case of thrust increase, the operating conditions may be such that the strength of the combustion required changes over a wide range (e.g. with height) and also that the reheat fuel supply changes rapidly, e.g. B. can be quickly throttled, and: it is one of the requirements that in this case the flame is nonetheless maintained. The invention provides means that meet these requirements.



  Accordingly, the device according to the invention for the combustion of liquid fuel in a gas stream of high speed is characterized by means for generating a stabilized flame zone within the stream, by means for introducing fuel into this zone and by further means for introducing fuel into the gas flow in an area downstream of this zone, so that a stable combustion of this fuel only takes place by igniting it directly at the flame of the stabilized zone.



  The fuel can advantageously be introduced by means of a plurality of fuel nozzles arranged in such a way that the fuel is injected transversely to the gas flow and that the fuel jets meet in an area downstream of the stabilized flame zone. When using the device in a gas turbine engine, the means generating the flame zone are advantageously arranged at the rear end of the Ver cladding within the jet pipe.



  An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the accompanying drawing, which shows a section.



  The drawing illustrates the rear part of a gas turbine engine, part 8 being the rear part of the fairing which is usually arranged in the jet pipe 7.



  In order to increase the energy of the exhaust gases, additional fuel, which is referred to as Naclierliitzungs fuel, is injected into the jet pipe 7.



  For this purpose, a small auxiliary combustion chamber 23 is installed axially in the jet pipe 7, the open end 24 of which is located at the downstream end. The upstream closed end of the chamber 23 is equipped with a spark plug 25, which can be surrounded by a perforated screen 26, and an auxiliary fuel nozzle 29 is housed in the chamber 23, viewed in the direction of flow, a short distance after the candle 25, while the end "4 of the chamber, which with.

    Holes 28 is provided, extends to a point which is a short distance from the main fuel nozzles 27 located behind in the direction of flow. The nozzles 27 are distributed around the circumference in such a way that the fuel is injected transversely to the gas flow and their fuel jets meet at a point shortly after the end of the chamber 24.

    The fuel supply to the auxiliary fuel nozzle 29 can take place from the main fuel pump or any other source through a line which passes through the chamber wall 23; or the nozzle 29 can be fed with fuel from the main nozzle feed through a branch of the line which feeds fuel to the set of burner nozzles.



  In operation, the fuel injected into the chamber 23 within the shield 26 through the nozzle 29 is vaporized in this chamber and initially ignited by the spark plug 25. A constant auxiliary flame burns, then at the end 24 of the chamber 23, which acts as a screen for the auxiliary nozzle 29 and generates the stabilized flame zone on its downstream side directed ge. The fuel injected through the main burner nozzle 27 gets into the auxiliary flame, whereby it is ignited and kept burning, so that the combustion is completed over a short length and only a small or no flame appears at the rear end of the jet pipe 7.

   Since the auxiliary flame emanates from the end 24 of the chamber 23 and does not envelop the auxiliary nozzle 29, the latter is not clogged as a result of cracking of the fuel in the fine-perforated line feeding the nozzle.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Einrichtung für die Verbrennung von flüssigem Brennstoff in einem Gasstrom von grosser Cresehwindigkeit, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung einer stabilisierten Flammenzone innerhalb des Stromes, durch Mittel zum Einführen von Brennstoff in diese Zone und durch weitere Mittel zum Einführen von Brennstoff in den Gasstrom in einem Be reich stromabwärts dieser Zone, so dass eine stabile Verbrennung dieses Brennstoffes nur dadurch stattfindet, dass er sich unmittelbar an der Flamme der stabilisierten Zone ent zündet. UNTERANSPRÜCHE: 1. Claim: device for the combustion of liquid fuel in a gas stream of high creak velocity, characterized by means for generating a stabilized flame zone within the stream, by means for introducing fuel into this zone and by further means for introducing fuel into the gas stream in one Be rich downstream of this zone, so that stable combustion of this fuel only takes place when it ignites directly at the flame of the stabilized zone. SUBCLAIMS: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch eine Mehrzahl von derart angeordneten Brennstoffzuführdüsen, dass der Brennstoff quer zum Gasstrom in einen Be reich stromabwärts der stabilisierten Flam menzone eingespritzt wird. 2. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch sol che Anordnung der Düsen, dass die Brenn stoffstrahlen sich in einem Bereich stromab wärts der Zone treffen. 3. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Er zeugung der stabilisierten Flammenzone so ausgebildet sind, dass diese Flammenzone an ihrer stromabwärts gerichteten Seite gebildet ist. 4. Device according to patent claim, characterized by a plurality of fuel supply nozzles arranged in such a way that the fuel is injected transversely to the gas flow in a region downstream of the stabilized flame zone. 2. Device according to claim and dependent claim 1, characterized by sol surface arrangement of the nozzles that the fuel jets meet in an area downstream of the zone. 3. Device according to claim, characterized in that the means for generating the stabilized flame zone are designed so that this flame zone is formed on its downstream side. 4th Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die stabilisierte Flammenzone durch eine hohle Kammer be grenzt ist, die ein geschlossenes, stromauf- wärts gerichtetes Ende und ein offenes strom abwärts gerichtetes Ende aufweist. 5. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerwand mit Löchern versehen ist. 6. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchbrochene Abschirmung inner halb der Kammer angeordnet ist und Hilfs brennstoff in einen Bereich innerhalb dieser Abschirmung eingeführt wird. 7. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer zylindrische Form hat. B. Device according to patent claim, characterized in that the stabilized flame zone is delimited by a hollow chamber which has a closed, upstream-directed end and an open downstream-directed end. 5. Device according to claim and dependent claim 4, characterized in that the chamber wall is provided with holes. 6. Device according to claim and dependent claim 4, characterized in that a perforated shield is arranged within the chamber and auxiliary fuel is introduced into an area within this shield. 7. Device according to claim and dependent claim 4, characterized in that the chamber has a cylindrical shape. B. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1, 2 und 4,dadurch gekenn zeichnet, dass in der Kammer eine Hilfsbrenn- stoffdüse vorgesehen ist, welche Brennstoff in die Kammer einspritzt, und dass eine Zünd vorrichtung in der Kammer vorhanden ist. Device according to claim and dependent claims 1, 2 and 4, characterized in that an auxiliary fuel nozzle is provided in the chamber, which injects fuel into the chamber, and that an ignition device is present in the chamber.
CH275577D 1944-09-14 1946-01-22 Device for the combustion of liquid fuel in a gas stream at high speed. CH275577A (en)

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CH275577D CH275577A (en) 1944-09-14 1946-01-22 Device for the combustion of liquid fuel in a gas stream at high speed.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1007121B (en) * 1952-04-24 1957-04-25 Snecma Recoil engine
DE1051071B (en) * 1955-07-13 1959-02-19 Sud Aviation Combustion device for supersonic ramjet engines

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1007121B (en) * 1952-04-24 1957-04-25 Snecma Recoil engine
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