DE1024289B

DE1024289B - Brennstoffeinspritzanlage fuer Brennkammern von Gasturbinen, Strahltriebwerken od. dgl.

Info

Publication number: DE1024289B
Application number: DED22965A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing E H Nallinger
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1956-05-17
Filing date: 1956-05-17
Publication date: 1958-02-13

Description

Brennstoffeinspritzanlage für Brennkammern von Gasturbinen, Strahltriebwerken od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzanlage für Brennkammern von Gasturbinen. Strahltriebwerken od. dgl., bei der für alle Düsen eine in eine einzige Hochdruckleitung fördernde gemeinsame Hochdruckpumpe vorgesehen ist. Das Problem der Verteilung der Brennstoffmenge auf die einzelnen Düsen wird heute meist so gelöst, daß die einzelnen Düsen in ihren Ouerschnitten so abgestimmt sind, daß der Widerstand dieser Ouerschnitte die Gleichmäßig-]zeit der Brennstoffverteilung auf die einzelnen Düsen gew@ihrleistet. Es ist offensichtlich. daß eine solche Verteilung sehr leicht in Unordnung kommen kann, wenn sich bei der einen oder anderen Düse der Wider-.stand durch Verschmutzung und Bußansätze od. dgl. ändert. Besonders gefährlich kann dies dann werden, wenn mit übe: steigerter Leistung gefahren werden muß. beispielsweise bei Ausfallen eines Triebwerke eines Flugzeuges mit mehreren Triebwerken, ,vobei dann diejenigen Düsen, die infolge Verstopfung anderer Düsen solwie schon an, der ob:e-ren Mengengrenze liegen, riech größere Mengen herzugeben haben und dadurch die Brennkammer Örtlich überhitzen.
Das bekannte Verteilungssystem hat weiterhin den Nachteil, daß Düsen mit unter Federdruck stehenden Abschlußventilen nicht zu verwenden sind. weil dann infolge des unterschiedlichen Federverhaltens dasVerteilungsprohlem überhaupt nicht mehr recht zu beherrschen wäre. Andererseits würden aber Düsen finit unter Federdruck stehenden Ventilen den großen Vorteil haben. daß die Vernebelung des Brennstoffes unabhängig von der .Menge unter 1iraktisch immer gleichem Druck stattfinden könnte, so daß auch bei geringen Mengen die gewünschte gute Zerstäubung vorhanden wäre.
Es ist eine Breiinstoffeinspritzanlage bekannt, bei der von den Düsen rückführende L'berströmleitungen vorgesehen sind, in denen jeweils Zuteilvorrichtungen angeordnet sind, die in zwangläufiger Antriebsverbindung miteinander stehen. Auf diese `'eise werden zwar gleiche Rückströmmengen von den einzelne-. Düsen sichergestellt. jedoch keine gleichen Zuströnimengen, so daß die einzelnen Dii#'en trotzdem unterschiedlich viel einspritzen können.
Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgeschlagen. daß die Zuteilvorrichtungen in den von der geinein-5anien Hochdruckleitung abzweigenden Zuströmleitungen zii den einzelnen Düsen angeordnet sind. Auf diese weise wird jeder Düse exakt die gleiche Menge Brennstoff zugeführt.
Besonders einfach wird die Anordnung, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Zuteilvorrichtungen nur durch den Brennstoff in Bewegung ge-:.etzt werden, wenn also die Antriebsverbindung zwischen den Zuteilvorrichtungen nicht zusätzlich v oi: außen her angetrieben wird.
Es ist aber auch möglich, diese Antriebsverbindung der Zuteilvorrichtungen untereinander von außen her anzutreiben, wodurch die Zuteilvorrichtungen als Zuteilpumpen mit Fremdantrieb wirken. Unter anderem hat eine derartige Anordnung den Vorteil, daß beim Zusetzen einer Düse lediglich in der Leitung zwischen der zugeordneten Zuteilpumpe und der Düse der Druck ansteigt, während bei einer Anordnung, bei der kein Fremdantrieb für die Zuteilvorrichtungen vorgesehen ist, im Fall des Verstopfens einer Düse der erhöhte Druck nicht nur in der Leitung von der Zuteilvorrichtung bis zu der Düse, sondern auch in der Leitung zwischen der gerneinsainen Hochdruckpumpe und allen Zuteilvorrichtungen auftritt. Es müssen in einem solchen Fall nämlich die Zuteilvorrichtungen für die nicht verstopften Düsen als Motoren wirken, welche die als Pumpe wirkende Zuteilvorrichtung für die verstopfte Düse antreiben. Damit dies geschehen kann, muß der Druck vor den als Motoren wirkenden Zuteilvorrichtungen entsprechend steigen.
Die Mengenregelung der Anlage kann durch Drehzahl- oder Hubänderung der gemeinsamen Pumpe erfolgen oder aber auch durch Drehzahl- oder Hubänderung der Zuteilpunipen. So ist es z. B. denkbar, den Antrieb der Zuteilpurnpen durch ein stufenlos regelbare> Reibradgetriebe oder eine hydraulische Kupplung finit regelbarem Schlupf zu bewerkstelligen.
Andererseits ist es auch möglich, eine Mengenregelung dadurch zu erzielen, daß zwischen der gemeinsamen Pumpe und den Zuteilvorrichtungen eine Druckregelung stattfindet, z. B. in Form eines veränderlichen Drosselquerschnittes in einer zum Tank zurückführenden Brennstoffleitung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an einem Propellerstrahltriebwerk dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Anlage. bei der die Zuteilvorrich Lungen lediglich miteinander in zwangläufiger Antriebsverbindung stehen, während bei der Anlage nach Fig.2 die Zuteilpumpen mit einem regelbaren Fremdantrieb versehen sind.
Das Propellerstrahltriebwerk enthält in üblicher Weise eine Turbine 11, einen Kompresser 12 und eine Propellernabe 13, die gleichachsig angeordnet sind, wobei zwischen dem Kompresser 12 und der Nabe 13 ein Untersetzungsgetriebe 14 vorgesehen ist. Die Luft gelangt über den Eintrittskanal 15 zum Kompressor 12 und wird von diesem in Brennkammern 16, 16" usw. gedrückt. um von dort aus durch die Turbine 11 zu gehen und das Triebwerk in einer Strahldüse 17 zu verlassen. Vom Getriebe 14 aus wird eine gemeinsame Hochdruckpumpe 18 über Kegelräder angetrieben, die über eine Leitung 19 vom Tank 20 aus mit Brennstoff versorgt wird. Der Hochdruckteil der Pumpe 18 ist Tiber eine Leitung 21 mit fünf auf einer gemeinsamen Welle 22 sitzenden, z. B. als Zahnradpumpen ausgebildeten Zuteilvorrichtungen 23, 23' usw. verbunden. Von den Zuteilvorrichtungen gehen Leitungen 24, 24' usw. zu den entsprechenden Einspritzdüsen 25, 25" usw. Von der Druckleitung 21 zweigt eine Rückleitung 26 zum Tank 20 ab. In diese Rückleitung ist ein Drosselventil 27 eingebaut, das durch ein durch den Piloten zu verstellendes Gestänge 28 eingestellt werden kann.
Die Zuteilvorrichtungen 23, 23' usw. sorgen dafür, daß stets die gleiche Menge Brennstoff zu den einzelnen Düsen 25, 25' usw. gelangt. Sollte sich beispielsweise die Düse 25" verstopfen, so erhöht sich der Druck in der Leitung 21 so weit, daß die Zuteilvorrichtungen 23. 23', 23"' und 23"" als hydraulische Motoren wirken und über die gemeinsame Welle 22 die Zuteilvorrichtung 23" antreiben, die nunmehr als Pumpe wirkt. In der Leitung 24" zwischen der Zuteilvorrichtung 23" und der Düse 25" stellt sich nun ein Druck von einer Höhe ein, die genügt, die durch die Zuteilvorrichtung zugemessene Menge, die genau den durch die anderen Zuteilvorrichtungen den anderen Düsen zugeteilten Mengen entspricht, durch den verengten Ouerschnitt hindurchzudrängen bzw. das die Verstopfung verursachende Hindernis hinauszuspülen. Die Mengenregulierung der Anlage geschieht über das Gestänge 28 bzw. das Ventil 27, welches mehr oder weniger Brennstoff zum Tank 20 über die Leitung 26 zurückfließen läßt.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 wird die gemeinsame Hochdruckpumpe 18 ebenfalls vom Getriebe 14 aus angetrieben. Die einzelnen Zuteilvorrichtungen 23, 23' usw. sind auch wieder durch eine gemeinsame Welle 22 verbunden, die ihrerseits aber noch einen Antrieb erhält. Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß ein Zahnrad 29 auf der Welle der Pumpe 18 sitzt. Das Rad 29 kämmt mit einem Rad 30, welches über eine hydraulische Kupplung 31, deren Schlupf regulierbar ist, die gemeinsame Welle 22 der Zuteilvorrichtungen antreibt. Ein vom Rad 29 angetriebenes Zahnrad 32 setzt eine Ölpumpe 33 in Bewegung. Diese Pumpe saugt aus einem Tank 34 Öl an und drückt es über ein Regulierventil 35 zur hydraulischen Kupplung 31. Das Öl verläßt diese Kupplung über eine Leitung 36, die in dem Tank 34 zurückführt. Das Ventil 35 kann durch ein vom Piloten bedienbares Gestänge 37 eingestellt werden. Hierdurch kann die Ölfiilluii@ der livdraulischen Kupplung 31 verändert werden, womit sich auch die Drehzahl der Welle 22 entsprechend ändert. In der Druckleitung 21 von der Hauptpumpe 18 zu den Zuteilvorrichtungen 23, 23' usw. ist ein Überdruckventil 38 angeordnet, von dem eine Rückleitung 39 zum Tank 20 führt.
@#.'enn sich beispielsweise die Düse 25" zusetzt, so wird der höhere Druck in der Leitung 24" dadurch erzielt, daß über die Welle 22 mehr Energie auf die als Zuteilpumpe wirkende Zuteilvorrichtung 23" übertragen wird. Die Leitung 21 kann unter gleichen Druck wie vorher bleiben, so daß also lediglich die Leitung 24" unter höherem Druck steht und dieser nicht, wie bei der Anlage nach Fig. 1 auch in der Leitung 21 t_uftritt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Au>-führungsbeispiele beschränkt. So ist es z. B. auch möglich. bei der Ausführung nach Fig. 2 die hydraulische Kupplung 31 durch ein anderes stufenlos regelbares Getriebe, z. B. ein Reibradgetriebe, zu ersetzen.

Claims

PATENT :xsPR;Vc:HL-1. Brenustoffeinspritzanlage für Brennkannneru von Gasturbinen, Strahltriebwerken od. dgl.. bei der für alle Düsen eine in eine einzige Hochdruckleitung fördernde gemeinsame Hochdruckpumpe und weiterhin für jede Düse eine Zuteilvorrichtung vorgesehen ist, wobei die Zuteilvorrichtungen in zwangläufiger Antriebsverbindung miteinander stehen. dadurch gekennzeichnet, daß die Zuteilvorrichtungen in den von der gemeinsamen Hochdruckleitung abzweigenden Zuströnileitungen z:-i den einzelnen Düsen angeordnet sind. z. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen in an sich bekannter Weise mit einem unter Federdruck stehenden Abschlußventil versehen sind. 3. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuteilvorrichtungen nur durch den Brennstoff in Bewegung gesetzt werden. 4. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuteilvorrichtungen als Zuteilpunipen finit Fremdantrieb ausgebildet sind. 5. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mengenregelung durch Drehzahl- oder Hubänderung der gemeinsamen Pumpe erfolgt. 6. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mengenregelung durch Drehzahl- oder Hubänderung der Zuteilpumpen erfolgt, z. B. mit Hilfe eines stufenlos regelbaren Reibradgetriebes oder einer hydraulischen Kupplung mit regelbarem Schlupf. 7. Brennstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß eine Mengenregelung durch eine Druckregelung zwischen der gemeinsamen Pumpe und den Zuteilvorrichtungen, z. B. in Form eines veränderlichen Drosselquerschnitts in einer von dieser Stelle zum Tank zurückführenden Brennstoffleitung erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 841665; britische Patentschriften Nr. 618 486, 617 578; U- SA.-Patentschrift Nr. 2731976.