DE1097213B

DE1097213B - Incinerator for gas turbine engines

Info

Publication number: DE1097213B
Application number: DER23393A
Authority: DE
Inventors: Frederick Reginald Murray
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1958-05-22
Filing date: 1958-05-22
Publication date: 1961-01-12

Description

Verbrennungsanlage für Gästürbinentriebwerke Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsanlage für Gasturbinentriebwerke, welche aus einem öder mehreren Flammrohren und einem oder mehreren Luftgehäusen.besteht, Es sind bereits derartige Verbrennungsanlagen bekannt, bei denen in den Verbrennungsräumen durch die Anordnung der mehrfachen Zuführung von Luft wie auch Brennstoff eine Verbrennung in zwei in der Hauptströmungsrichtung hintereinanderliegenden Verbrennungszonen stattfindet, und zwar mit Verbrennungsringwirbeln entgegengesetzter Richtung in den beiden Verbrennungszonen. Auch bei den bekannten Verbrennungsanlagen sind schon im Bereich des stromaufwärtigen Flammrohren.des Stromunterteilungsflächen vorgesehen, durch welche verschiedene Luftwege gebildet sind; ein erster Luftweg führt dabei über Durchbrechungen am Flammrohrumfang in den Brennraum hinein; die Durchbrechungen am Flammrohrumfang sind so gerichtet und gegenüber dem stromaufwärtigen Flammrohrabschluß so weit stromal> angeordnet, daß der erste stromabwärtige Verbrennungswirbel durch von den Dürchbrechüngen nach dem Zentrum des Verbrennungsraums strömende Luft wenigstens teilweise tangiert und unterhalten wird.Combustion plant for guest turbine engines The invention relates to an incinerator for gas turbine engines consisting of one or more Flame tubes and one or more air housings. Exists, There are already such Incineration plants known in which in the combustion chambers by the arrangement the multiple supply of air as well as fuel a combustion in two in combustion zones located one behind the other in the main flow direction, with combustion ring vortices in opposite directions in the two combustion zones. Even with the known incineration plants are already in the area of the upstream Flammrohren.des flow subdivision surfaces provided through which different Airways are formed; a first airway leads through openings on the circumference of the flame tube into the combustion chamber; the openings on the circumference of the flame tube are directed in this way and opposite the upstream flame tube closure so far downstream> arranged, that the first downstream combustion vortex through from the breakthroughs after the center of the combustion chamber is at least partially tangent to air flowing and is entertained.

Es hat sich gezeigt, daß bei den bekannten Verbrennungsanlagen die in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Verbrennungswirbel nicht stabil sind.It has been shown that in the known incinerators Combustion vortices lying one behind the other in the direction of flow are not stable.

Erfindungsgemäß ist deshalb eine Verbrennungsanlage derart ausgebildet, daß der zweite Luftweg in an sich bekannter Weise zentral in das Flammrohr innerhalb einer Leitung,. verläuft und durch stromoberhalb von Durchbrechungen der Stromunterteilungsflächen gelegene Ausflußöffnungen in den Verbrennungsraum führt, wobei diese Ausflußöffnüngen so angeordnet und gerichtet sind, daß der zweite stromaufwärtige Verbrennungswirbel durch von den Ausflußöffnungen nach den Stromunterteilungsflächen strömende Luft wenigstens teilweise tangiert und unterhalten wird (sämtliche Figuren).According to the invention, a combustion system is therefore designed in such a way that that the second airway in a known manner centrally in the flame tube within one line. runs and through upstream of breakthroughs in the flow subdivision surfaces located outflow openings leads into the combustion chamber, these outflow openings arranged and directed so that the second upstream combustion vortex by air flowing from the outflow openings to the flow dividing surfaces is at least partially affected and entertained (all figures).

Die Ausflußöffnungen des zweiten Luftwegs sind dabei zweckmäßig so gerichtet und so weit stromab in den Verbrennungsraum hineingezogen angeordnet, daß ein durch sie nach dem zweiten Verbrennungswirbel strömendes Verbrennungsgemisch nach dem Austritt aus diesen Ausflußöffnungen zunächst vom Zentrum des Flammrohres nach den Stromünterteilungsflächen hin, sodann stromaufwärts, sodann wieder nach dem Zentrum hin und schließlich in der Hauptströmungsrichtung strömt; die Durchbrechüngen der Luftstromunterteilungsflächen sind dabei so gerichtet und so angeordnet, daß mindestens ein Teil der durch sie in den ersten stromabwärtigen Verbrennungswirbel einströmenden Verbrennungsluft anschließend an den Strömungsweg nach dem Zentrum des Verbrennungsraums hin, gegen die Hauptströmungsrichtung, hierauf nach den Wänden des Verbrennungsraumes hin und schließlich in der Hauptströmüngsrichtung strömt.The outflow openings of the second airway are expediently like this directed and arranged so far downstream into the combustion chamber, that a combustion mixture flowing through them to the second combustion vortex after emerging from these outflow openings, initially from the center of the flame tube towards the stream dividing surfaces, then upstream, then back again flows towards the center and finally in the main flow direction; the breakthroughs the air flow subdivision surfaces are directed and arranged so that at least a portion of the through it in the first downstream combustion vortex incoming combustion air then follows the flow path to the center of the combustion chamber, against the main flow direction, then towards the walls the combustion chamber and finally flows in the main flow direction.

Diese Art der Führung des Luftstroms innerhalb des Verbrennungsraums ist an sich bekannt.This way of guiding the air flow inside the combustion chamber is known per se.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist innerhalb der Leitung des zweiten Luftwegs ein Verteiler mit einer stromaufwärts gerichteten Eintrittsöffnung und einer Reihe von radial abstehenden, die Leitung durchsetzenden, in den zweiten Verbrennungswirbel führenden Verzweigungsarmen vorgesehen, ferner ein Einspritzgerät, welches in den Verteiler Brennstoff einspritzt, so daß dieser von der durch den Verteiler strömenden Luft in an sich bekannter Weise mitgerissen wird und in den zweiten Verbrennungswirbel gelangt. Dabei kann innerhalb der den zweiten Luftweg bildenden Leitung eine Brennstoffdüse vorgesehen sein, welche Brennstoff in an sich bekannter Weise durch die Ausflußöffnungen in den ersten Verbrennungswirbel einspritzt.According to one embodiment of the invention is within the conduit of the second airway a manifold with an upstream inlet opening and a series of radially extending, penetrating the duct in the second Branching arms leading to combustion vortices are provided, furthermore an injection device, which injects fuel into the manifold so that it is from the through the Distributor flowing air is entrained in a known manner and into the second combustion vortex arrives. It can be within the second airway forming line a fuel nozzle may be provided, which fuel in itself injected in a known manner through the outflow openings into the first combustion vortex.

Innerhalb der den zweiten Luftweg bildenden Leitung können auch in an sich bekannter Weise Einspritzdüsen untergebracht sein, welche Brennstoff in die durch diese Leitung nach dem zweiten Verbrennungswirbel fließende Luft einsprühen.Within the line forming the second airway, in In a known manner, injectors are housed, which fuel in spray the air flowing through this duct after the second combustion vortex.

Die Brennstoffzufuhr für die Verbrennung in dem ersten Verbrennungswirbel kann in an sich bekannter Weise auch durch eine in den Verbrennungsraum eingeführte Einspritzdüse erfolgen. Weiter können Brennstoffdüsen vorhanden sein, welche Brennstoff stromunterhalb des stromabwärtigen Verbrennungswirbels in den Verbrennungsraum in Strömungsrichtung einspritzen.The fuel supply for combustion in the first combustion vortex can also be introduced into the combustion chamber in a manner known per se Injection nozzle done. Fuel nozzles can also be present which fuel downstream of the downstream combustion vortex in inject the combustion chamber in the direction of flow.

Die Stromunterteilungsfläche ist bei einer Ausführungsform in an sich bekannter Weise als Glocke ausgebildet, deren Scheitelende im Bereich des stromaufwärtigen Flammrohrendes liegt und welche Durchbrechungen in ihrem stromünterseitigen an das Flammrohr anschließenden Bereich aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist die den zweiten Luftweg bildende Leitung von einem zentral in die Glocke eingeführten Rohr gebildet, das -an seinem stromunterseitigen, innerhalb der Glocke-gelegenen Ende Luftausflußöffnungen aufweist.In one embodiment, the flow subdivision area is intrinsic known way designed as a bell, the apex end in the area of the upstream The end of the flame tube is located and which openings are in your downstream to the Has flame tube adjoining area. In this embodiment, the den line forming the second airway from a tube inserted centrally into the bell jar formed, the -at its downstream, inside the bell-located end Having air outflow openings.

An dem Verteiler kann eine Brennstoffdüse befestigt sein, welche innerhalb der Leitung liegt und Brennstoff in an sich bekannter -Weise durch die Ausflußöffnungen der Leitung in den: ersten Verbrennungsringwirbel einsprüht.A fuel nozzle may be attached to the manifold, which is inside the line is and fuel in a manner known per se through the outflow openings the line into the: first combustion ring vortex.

Die Erfindung läßt sich auch bei Verbrennungsanlagen für Gasturbinenstrahltriebwerke mit ringförmigem Luftgehäuse und ringförmigem vorn inneren und äußeren Ringwänden gebildetem Flammrohr anwenden, bei denen ringförmige Luftstromunterteilungswände an der Innenfläche der äußeren Flammrohrwand und an der Außenfläche der inneren Flammrohrwand angebracht sind und bei denen zwischen den Luftstromunterteilungswänden und den Flammrohrwänden Luftkanäle gebildet sind, durch welche die Luft in der allgemeinen Strömungsrichtung nach Durchbrechungen der Luftstromunterteilungswände strömt.The invention can also be used in combustion systems for gas turbine jet engines with ring-shaped air housing and ring-shaped front inner and outer ring walls use formed flame tube, in which annular airflow partition walls on the inner surface of the outer flame tube wall and on the outer surface of the inner one Flame tube wall are attached and where between the air flow partition walls and the flame tube walls air ducts are formed through which the air in the general Direction of flow flows after openings in the air flow partition walls.

Erfindungsgemäß sind bei einer solchen Anordnung die Durchbrechungen der Luftstromunterteilungswände im Bereich des ersten Verbrennungswirbels angeordnet; an dem stromaufwärtigen Ende einer jeden der beiden ringförmigen-Luftstromunterteilungswände sind in an sich bekannter Weise Leitflächen befestigt, welche zwischen sich eine in einer mittleren Ringzone des Flammrohrs liegende Luftleitung bilden; zwischen den ringförmigen Luftstromunterteilungswänden liegt eine an sich bekannte Ringplatte, deren Profil eine ringförmige Rippe und zu beiden Seiten dieser Rippe zwei ringförmige Mulden aufweist, wobei die Rippe die Luftleitung stromunterseitig abschließt und in ihren Flanken Ausflußöffnungen aufweist, durch welche Luft aus der Leitung in den zweiten Verbrennungswirbel treten kann.According to the invention in such an arrangement, the openings the airflow partition walls arranged in the region of the first combustion vortex; at the upstream end of each of the two annular airflow partition walls are fixed in a known manner guide surfaces, which between them a forming air ducts located in a central ring zone of the flame tube; between the ring-shaped airflow partition walls have a ring plate known per se, whose profile has an annular rib and two annular ribs on either side of this rib Has troughs, wherein the rib closes the air duct on the downstream side and has outflow openings in their flanks, through which air from the line in the second vortex of combustion can occur.

Die Figuren zeigen Beispiele der Erfindung. Es steilt dar Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführung, Fig.2 eine ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform, Fig.3- eine ähnliche Ansicht einer dritten Ausführungsform, Fig.4 eine ähnliche Ansicht einer vierten Ausführungsform, Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4.The figures show examples of the invention. It is shown in Fig. 1 a Axial section through a first embodiment, FIG. 2 a similar view of a second Embodiment, Fig.3- a similar view of a third embodiment, Fig.4 a similar view of a fourth embodiment, FIG. 5 a section along the line 5-5 of FIG. 4.

Die in Fig. 1 dargestellte Brennanlage besteht aus einem Flammrohr 10, welches innerhalb eines rohrförmigen Luftgehäuses 11 untergebracht ist; es ist also um das Flammrohr herum ein Luftkanal gebildet.The combustion system shown in Fig. 1 consists of a flame tube 10 which is housed within a tubular air housing 11; it is so an air duct is formed around the flame tube.

Das Luftgehäuse 11 besteht aus einem diffusorartigen Abschnitt 11 a, welcher an einem (nicht eing r 7 e,eichneten) Verdichter des Gasturbinenaggregats angeschlossen ist, und einem Hauptabschnitt 11 b, welcher, von dem diffusorartigen Abschnitt ausgehend, bis zu der zugehörigen Turbine (nicht eingezeichnet führt.The air casing 11 comprises a diffuser-like portion 11a, which at one (not eing r 7 e, verifiable Neten) compressor of the gas turbine unit is connected, and a main portion 11 b, which, starting from the diffuser-type section, to the associated turbine (not drawn leads.

Das Flammrohr 10 besteht aus einem stromaufwärtigen Abschnitt 12 mit einer Eintrittsöffnung 13, welche mit der Eintrittsöffnung des diffusorartigen Lufkanalabschnitts 11d fluchtet und einem stromabwärtigen Abschnitt 14; in den Wänden des stromabwärtigen Abschnitts 14 sind große Öffnungen 15 ausgebildet, durch welche Luft aus dem zwischen Flammrohr und Luftgehäuse gebildeten Raum in das Innere des Flammrohrs eindringen kann.The flame tube 10 consists of an upstream section 12 with an inlet opening 13, which is connected to the inlet opening of the diffuser-like air duct section 11d is aligned and a downstream section 14; in the walls of the downstream Section 14 large openings 15 are formed through which air from the between The flame tube and the air housing penetrate into the interior of the flame tube can.

In dem stromaufwärtigen Abschnitt 12 des Flammrohrs 10 ist eine glockenförmige Stromunterteilungsfläche 16 eingebaut; der Scheitel der Glocke fällt mit dem stromaufwärtigen Ende des Brennraums zusammen. Die glockenförmige Stromunterteilungsfläche 16 verläuft im wesentlichen parallel zum stromoberseitigen Abschnitt des Flammrohrs und ist an diesem durch einen Flansch 17 befestigt. Ein Teil der in das Flammrohr durch dessen Eintrittsöffnung 13 einströmenden Luft strömt in Richtung des Pfeils 18 zwischen, den Wänden des stromoberseitigen Flammrohrabschnitts 12 und der glockenförmigen Luftstromunterteilungsfläche 16 und weiter durch einen Kranz von knapp oberhalb des Flansches 17 liegende Durchbrechungen 20 der glockenförmigen Luftstromunterteilungsfläche. Eine geringere Strömung findet auch durch Durchbrechungen in dem Flansch 17 hindurch statt.In the upstream section 12 of the flame tube 10 is a bell-shaped Built-in flow dividing surface 16; the top of the bell coincides with the upstream one End of the combustion chamber together. The bell-shaped flow dividing surface 16 runs and is substantially parallel to the upstream portion of the flame tube attached to this by a flange 17. Part of the through into the flame tube whose inlet opening 13 flowing air flows in the direction of arrow 18 between, the walls of the upstream flame tube section 12 and the bell-shaped Air flow subdivision surface 16 and further through a rim from just above of the flange 17 lying openings 20 of the bell-shaped air flow subdivision surface. A smaller flow also takes place through openings in the flange 17 instead of.

In die glockenförmige Luftstromunterteilungsfläche wird Brennstoff als auch Verbrennungsluft eingeführt. Die Luftzufuhr besorgt eine Leitung 21, welche durch den kuppelartigen Abschluß der glockenförmigen Luftstromunterteilungswand 16 hindurchgeführt ist. Das stromaufwärtige offene Ende dieser Leitung fluchtet mit der Eintrittsöffnung 13; ein mittlerer Abschnitt der Leitung21 ist eingeschnürt, so daß diese die Form einer Venturidüse besitzt; an dem stromabwärtigen Ende der Leitung 21 ist eine Kappe 22 mit kegelstumpfförmiger seitlicher Begrenzungsfläche angebracht; in der seitlichen Begrenzungsfläche ist ein Kranz von Ausflußöffnungen 23 vorgesehen. Innerhalb der Leitung 21 liegt ein Verteiler 24 mit vier, in radialer Richtung verlaufenden Verzweigungsarmen 25, welche durch die Leitung 21 hindurchtreten, und zwar stromaufwärts vor der Einschnürung dieser Leitung 21. Der Verteiler 24 ist nach der Eintrittsöffnung 13 hin offen; die Verzweigungsarme 25 führen nach dem die Leitung 21 umgebendem Raum. Eine Rohrleitung27 versorgt eine Brennstoffeinspritzdüse 26 mit flüssigem Brennstoff, welcher in dem Verteiler 24 versprüht wird. Im Inneren der glockenförmigen: Stromunterteilungsfläche 16 ist eine kegelstumpfförmige Umlenkplatte 29 befestigt, welche nach der Einschnürung der Leitung 21 hin konvergiert. Durch Löcher 20 und ein Brennstoffeinspritzrohr 28 gelangen weiterer Brennstoff bzw. Luft in das Flammrohr 10. Eine Düse 30 des Brennstoffeinspritzrohrs 28 spritzt Brennstoff gegen die allgemeine Strömungsrichtung aus, eine weitere Düse 31 in der allgemeinen Strömungsrichtung.Fuel is put into the bell-shaped airflow partition as well as combustion air introduced. The air supply worried a line 21, which by the dome-like closure of the bell-shaped air flow partition wall 16 is passed through. The upstream open end of this line is aligned with the inlet opening 13; a middle section of the line21 is constricted, so that it has the shape of a venturi nozzle; at the downstream end of the Line 21 is a cap 22 with a frustoconical lateral boundary surface appropriate; in the lateral boundary surface is a ring of outflow openings 23 provided. Within the line 21 is a distributor 24 with four, in radial Direction extending branch arms 25 which pass through the line 21, namely upstream of the constriction of this line 21. The distributor 24 is open towards the inlet opening 13; the branch arms 25 lead to the space surrounding the line 21. A conduit 27 supplies a fuel injector 26 with liquid fuel, which is sprayed in the distributor 24. Internally the bell-shaped flow dividing surface 16 is a frustoconical baffle plate 29 attached, which converges after the constriction of the line 21. By Holes 20 and a fuel injection tube 28 provide additional fuel or air into the flame tube 10. A nozzle 30 of the fuel injection tube 28 injects fuel against the general direction of flow, another nozzle 31 in the general Direction of flow.

Ein Teil der in dem Diffusorabschnitt 11a einströmenden Luft durchsetzt die Eintrittsöffnung 13; der Rest fließt außerhalb des Flammrohrs nach den Durchbrechungen 15 hin.Part of the air flowing into the diffuser section 11a passes through the inlet opening 13; the remainder flows outside the flame tube to the openings 15.

Die durch die Eintrittsöffnung 13 strömende Luft fließt teilweise in, den Verteiler 24, in dem sie mit Brennstoff besprüht wird, um als Brennstoffgemisch sodann durch die Verzweigungsarme 25 und schließlich durch die Umlenkplatte 29 nach der Außenseite der Leitung 21 hingelenkt zu werden, teilweise durch die Leitung 21 nach einem Kranz von Ausflußöffnungen 23 und durch diese hindurch gegen die glockenförmige Unterteilungswand 16 zu und teilweise in Richtung des Pfeiles 18 nach den Durchbrechungen der Luftstromunterteilungswand hin.The air flowing through the inlet opening 13 partially flows in, the manifold 24, in which it is sprayed with fuel to serve as a fuel mixture then through the branching arms 25 and finally through the deflection plate 29 the outside the line 21 to be deflected, partially through the line 21 to a ring of outflow openings 23 and through them towards the bell-shaped partition wall 16 and partly in the direction of the arrow 18 towards the openings in the air flow partition wall.

Das aus den Verzweigungsarmen 25 kommende Brennstoff-Luftgemisch und die durch die Ausflußöffnungen 23 eintretende Luft (zweiter Luftweg) vereinigen sich in einer Verbrennungszone 32 und bilden einen zweiten Verbrennungsringwirbel, wie er durch die Pfeile 33 angedeutet ist; innerhalb dieses Wirbels strömt das Gemisch zunächst nach der glockenförmigen Stromunterteilungswand 16 hin, sodann gegen die allgemeine Strömungsrichtung, hierauf nach der Leitung 21 zurück und schließlich in der allgemeinen Strömungsrichtung. Die Brennstoff- und Luftmengen der Verbrennungszone 32 stehen in ihrem stöchiometrischen Verhältnis.The fuel-air mixture coming from the branching arms 25 and unite the air entering through the outflow openings 23 (second airway) in a combustion zone 32 and form a second combustion ring vortex, as indicated by the arrows 33; the mixture flows within this vortex first after the bell-shaped flow partition wall 16, then against the general direction of flow, then back to line 21 and finally in the general direction of flow. The amount of fuel and air in the combustion zone 32 are in their stoichiometric ratio.

Die durch die Durchbrechungen 20 eintretende Luft und der durch die Brennstoffdüse 30 eingespritzte Brennstoff vereinigen sich in: einer Verbrennungszone 34, welche knapp stromabwärts der Verbrennungszone 32 liegt. Auch hier entsteht ein Verbrennungsringwirbe135, und zwar ist sein Drehsinn entgegengesetzt demjenigen des Verbrennungsringwirbels der Zone 32. In der Zone 34 strömt also das brennende Brennstoff-Luftgemisch zunächst nach der Mittelachse des Flammrohrs hin, dann, gegen die allgemeine Strömungsrichtung, hierauf nach der Luftstromunterteilungsfläche 16 hin und schließlich in der allgemeinen Strömungsrichtung.The air entering through the openings 20 and the fuel injected through the fuel nozzle 30 combine in: a combustion zone 34, which is located just downstream of the combustion zone 32. Here, too, a combustion ring vortex135 arises, namely its direction of rotation is opposite to that of the combustion ring vortex of zone 32.In zone 34 the burning fuel-air mixture first flows towards the central axis of the flame tube, then, against the general direction of flow, then towards the air flow subdivision surface 1 6 there and finally in the general direction of flow.

Die Verbrennungsprodukte der Verbrennungszonen 32 und 34 strömen sodann weiter in der allgemeinen Strömungsrichtung und erhalten noch einmal Brennstoff beigemischt, nämlich den durch die Düse 31 eingespritzten Brennstoff. Dieser verbrennt mit der in den Verbrennungsprodukten noch enthaltenen überschußluft und mit Zusatzluft, welche durch Öffnungen 15 in den Verbrennungsraum eintritt. Die durch die Öffnungen 15 in den Verbrennungsraum eintretende Luft führt außerdem eine gewisse Abkühlung der Verbrennungsprodukte herbei.The products of combustion from combustion zones 32 and 34 then flow continue in the general direction of flow and receive fuel again mixed in, namely the fuel injected through the nozzle 31. This burns with the excess air still contained in the combustion products and with additional air, which enters the combustion chamber through openings 15. The through the openings 15 air entering the combustion chamber also causes a certain amount of cooling the products of combustion.

Die Verbrennung in zwei gegenläufigen Ringwirbeln erhöht den Wirkungsgrad der Verbrennung.The combustion in two counter-rotating ring vortices increases the efficiency of combustion.

In Fig.2 ist eine ringförmige Verbrennungsanlage dargestellt, bei der zwischen der inneren. und der äußeren Wand 40 bzw. 41 eines Luftgehäuses innere und äußere Wände42 bzw. 43 eines ringförmigen Flammrohrs liegen. Die Flammrohrwände 42, 43 sind aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt und besitzen an ihren stromabwärtigen Enden große Öffnungen 44; durch die Öffnungen 44 kann Luft, welche in den Räumen zwischen den inneren Wänden 40,42 und den äußeren Wänden41, 43 fließt, in den. zwischen Flammrohrwänden 42 und 43 liegenden Brennraum eindringen.In Fig.2 an annular incinerator is shown at the one between the inner. and the outer wall 40 and 41 of an air housing inner and outer walls 42 and 43, respectively, of an annular flame tube. The flame tube walls 42, 43 are composed of several sections and have their downstream Ends of large openings 44; through the openings 44 can air, which in the rooms between the inner walls 40, 42 and the outer walls 41, 43 flows into the. between Penetrate flame tube walls 42 and 43 lying combustion chamber.

Die stromaufwärtigen Kanten der Flammrohrwände 42. 43 bilden zwischen sich einen ringförmigen Lufteintritt 45. An der Innenfläche der äußeren Flammrohrwand 43 und an der Außenfläche der inneren Flammrohrwand 42 sind ringförmige Luftstromunterteilungsflächen 46, 47 angebracht. Jede der Luftstromunterteilungsflächen 46, 47 hat einen dem Verlauf der benachbarten Flammrohrwände 43 bzw. 42 ähnlichen Verlauf; an ihren stromabwärtigen Enden sind die Luftstromunterteilungsflächen@ 46, 47 mit Flansche 48 für die Befestigung an den Flammrohrwänden versehen. An den stromaufwärtigen Enden sind die Luftstromunterteilungsflächen 46, 47 zu Leitflächen 49 umgebogen, welche zur Achse des Flammrohrs parallel liegen. Diese Leitflächen 49 bilden zwischen sich eine Leitung. Knapp stromaufwärts der Flansche 48 sind in den Stromunterteilungsflächen Kränze von Durchbrechungen50 ausgebildet; durch diese Durchbrechungen kann die zwischen den Luftstromunterteilungsflächen 46,47 einerseits und den Flammrohrwänden 43, 42 andererseits strömende Luft in den Verbrennungsraum innerhalb des Flammrohrs eintreten.The upstream edges of the flame tube walls 42. 43 form between an annular air inlet 45. On the inner surface of the outer flame tube wall 43 and on the outer surface of the inner liner wall 42 are annular air flow dividing surfaces 46, 47 attached. Each of the airflow dividing surfaces 46, 47 has a course the adjacent flame tube walls 43 and 42, respectively, have a similar course; at their downstream Ends are the airflow dividing surfaces @ 46, 47 with flanges 48 for attachment provided on the flame tube walls. At the upstream ends are the airflow dividing surfaces 46, 47 bent to form guide surfaces 49 which are parallel to the axis of the flame tube. These guide surfaces 49 form a line between them. Just upstream of the Flanges 48 are formed with rings of openings 50 in the flow dividing surfaces; through these openings between the airflow subdivision surfaces 46,47 on the one hand and the flame tube walls 43, 42 on the other hand air flowing into the Enter the combustion chamber inside the flame tube.

Zwischen den Luftstromunterteilungsflächen 46 und 47 erstreckt sich ein Blechring, welcher an den stromabwärtigen Rändern der Leitflächen 49 befestigt ist. Der Querschnitt des Blechrings weist eine ringförmige stromabwärts vorstehende Rippe51 auf; diese Rippe schließt den Raum zwischen den Leitflächen 49. Nach innen und außen schließt sich an, diese Rippe je eine ringförmige Mulde 52 an. In den Seitenflanken der Rippe sind Kränze von Ausflußöffnungen 51a ausgebildet.Extends between the airflow dividing surfaces 46 and 47 a sheet metal ring which is attached to the downstream edges of the guide surfaces 49 is. The cross section of the sheet metal ring has an annular shape protruding downstream Rib51 on; this rib closes the space between the guide surfaces 49. Inward and on the outside, this rib is adjoined by an annular trough 52. In the Wreaths of outflow openings 51a are formed on the side flanks of the rib.

Der Brennstoff wird in den Raum zwischen den Leitflächen 49 mittels eines Einspritzrohrs 53 eingespritzt; das Einspritzrohr53 hängt an einer Rohrleitung 54. Weiter wird knapp stromabwärts der Luftunterteilungsflächen 46, 47 Brennstoff durch ein Brennstoffeinspritzrohr 55 eingespritzt; das Brennstoffeinspritzrohr 55 weist eine gegen die allgemeine Strömung gerichtete Düse 56 und eine mit der allgemeinen Strömung gerichtete Düse 57 auf.The fuel is in the space between the guide surfaces 49 by means an injection pipe 53 injected; the injection pipe 53 is suspended from a pipeline 54. Next just downstream of the air partition surfaces 46, 47 is fuel injected through a fuel injection tube 55; the fuel injection pipe 55 has a counter-flow nozzle 56 and one with the general Flow-directed nozzle 57 on.

Das Brennstoffeinspritzrohr 53 und die Leitung zwischen den Leitflächen 49 erzeugen. ein Luft-Brennstoff-Gemisch, welches einen zweiten Verbrennungsringwirbel 59 aufbauen hilft; in diesem strömt das Gemisch zunächst von einer mittleren Stelle des Flammrohrs nach den Luftstromunterteilungsflächen 46, 47, sodann gegen die allgemeine Strömungsrichtung, hierauf nach der Mitte des Flammrohrs hin und schließlich in Richtung der allgemeinen Strömung. Die Luft- und Brennstoffmengen stehen auch hier in ihrem stöchiometrischen Verhältnis zueinander.The fuel injection tube 53 and the line between the baffles 49 generate. an air-fuel mixture that forms a second combustion ring vortex 59 helps build up; in this the mixture initially flows from a central point of the flame tube after the air flow subdivision surfaces 46, 47, then against the general Direction of flow, then towards the center of the flame tube and finally in Direction of general flow. The air and fuel quantities are also here in their stoichiometric ratio to each other.

Die Durchbrechungen 50 in den Luftstromunterteilungsflächen 46 und 47 und die Brennstoffeinspritzdüse 56 liefern ein weiteres Gemisch, welches in einer Verbrennungszone 60 einen ersten Verbrennungsringwirbel hervorruft. Der Drehsinn dieses ersten Verbrennungsrin.gwirbels ist demjenigen des vorhergenannten zweiten ähnlich, d. h., das Gemisch strömt zunächst von den Durchbrechungen, 50 nach der Mitte des Flammrohrs hin, dann gegen die Strömungsrichtung, hierauf von der Mitte des Flammrohrs weg nach den L uftstromunterteilungsflächen 46, 47 und schließlich in Richtung der allgemeinen Strömung. Der aus der Düse 57 kommende Brennstoff mischt sich mit den Verbrennungsgasen der Verbrennungszonen 58, 60 und wird mit der in diesen Gasen enthaltenen Überschußluft sowie mit zusätzlicher, durch die Öffnungen 44 zutretender Luft verbrannt, welche die Verbrennungsgase, während sie sich mit ihnen mischt, abkühlt.The openings 50 in the airflow dividing surfaces 46 and 47 and fuel injector 56 provide another mixture which is in a Combustion zone 60 creates a first burn ring vortex. The sense of rotation this first combustion vortex is that of the aforementioned second similar, d. That is, the mixture first flows from the openings, 50 after the Center of the flame tube, then against the direction of flow, then from the center the flame tube away to the air flow subdivision surfaces 46, 47 and finally in the direction of the general flow. The fuel coming from the nozzle 57 mixes with the combustion gases of the combustion zones 58, 60 and with the in Excess air contained in these gases and with additional air through the openings 44 incoming air, which burns the combustion gases while dealing with it mixes them, cools them down.

In Fig.3 ist eine Verbrennungsanlage gezeichnet, welche in ihrem Aufbau derjenigen-der Fig. 1 ähnlich ist. Gleiche Teile sind in den Fig. 1 und 3 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. An, Stelle des Verteilers 24, 25 und der Brennstoffeinspritzrohre 26, 28 ist in der Ausführungsform der Fig. 3 eine ringförmige Mulde 62 geschaffen worden, welche die Leitung 21 in der Nähe ihrer Einschnürungsstelle umgibt; diese Ringmulde ist, gegen die Strömungsrichtung betrachtet, konkav. Der Brennstoff wird beiden Verbrennungszonen von einem einzigen Brennstoffeinspritzrobr 63 geliefert. Das Einspritzrohr 63 besitzt in ringförmiger .Anordnung eine Reihe von# Brennstoffdüsen 64, welche Brennstoff in die innerhalb der Kappe22 strömende Luft einspritzen, bevor diese Luft in eine Verbrennungszone 65 durch die Durchbrechungen 23 austreten kann; durch eine zentrale Öffnung der Kappe spritzt das Einspritzrohr 63 Brennstoff auch nach der Verbrennungszone 67.In Figure 3, an incinerator is drawn, which in its structure that of FIG. 1 is similar. Identical parts are identical in FIGS. 1 and 3 Reference numerals denoted. In place of the manifold 24, 25 and the fuel injection tubes 26, 28, an annular trough 62 is created in the embodiment of FIG. 3 which surrounds the conduit 21 in the vicinity of its constriction point; these The annular trough is concave when viewed against the direction of flow. The fuel will two combustion zones from a single fuel injection tube 63 delivered. The injection tube 63 has in an annular .Anordnung a number of # fuel nozzles 64, which inject fuel into the air flowing inside the cap 22 before this air can exit into a combustion zone 65 through the openings 23; The injection tube 63 also injects fuel through a central opening in the cap after the combustion zone 67.

Genauso wie in der Ausführungsform der Fig. 1 treten in den Zonen 65 und 66 gegenläufige Verbrennungsringwirbel auf, welche durch die Pfeile 33 und 35 dargestellt sind.Exactly as in the embodiment of Fig. 1 occur in the zones 65 and 66 counter-rotating combustion ring vortices, which are indicated by the arrows 33 and 35 are shown.

In den Fig.4 und 5 ist eine vierte Ausführung form einer Brennanlage gezeichnet; die Brennanlage besteht aus einem Luftgehäuse, welches sich aus einem diffusorartigenAbschnitt70 und einem Hauptabschnitt 71 zusammensetzt, und einem innerhalb des Luftgehäuses in gewissem Abstand von dessen Wänden untergebrachten Flammrohr; das Flammrohr setzt :ich ebenfalls aus einigen Abschnitten zusammen, insbesondere einem Eintrittsabschnitt 72 und einem Abschnitt 73 mit großen Lufteintrittsöffnungen 74.In Figures 4 and 5, a fourth embodiment is the form of a still drawn; the combustion system consists of an air housing, which consists of a composed of diffuser-like portion 70 and a main portion 71, and a housed within the air housing at a certain distance from its walls Flame tube; the flame tube is composed of some sections, in particular an inlet section 72 and a section 73 with large air inlet openings 74.

Innerhalb des Eintrittsabschnittes 72 des Flammrohrs ist wiederum eine glockenförmige Luftstromunterteilungsfläche75 a untergebracht, welche an ihrem stromabwärtigen Ende mit Hilfe eines nach außen ragenden Flansches 75 b an der Wand des Flammrohrs befestigt ist. Die glockenförmige Luftstromunterteilungsfläche 75 weist einen Kranz vonDurchbrechungen 89 auf, und. zwar in der Nähe des Flansches 75 b. Am Scheitel 75a - der glockenförmigen Luftstromunterteilungsfläche 75 ist eine Luftzutrittsöffnung 76 in Flucht mit einer Eintrittsöffnung 77 am stromaufwärtigen Abschluß des Flammrohrabschnitts 72. An die Lufteintrittsöffnung 76 schließt sich eine eingeschnürte Leitung 78 an. Diese Leitung reicht in das Innere der glockenförmigen Luftstromunterteilungsfläche 75 hinein. An ihrem stromabwärtigen Ende ist die Leitung 78 mit einer kegelstumpfförmigen Kappe 79 abgedeckt, in deren konischem Mantel eine Reihe von Ausflußöffnungen ausgebildet ist.Inside the inlet section 72 of the flame tube there is again a bell-shaped air flow subdivision surface 75 a, which is fastened to the wall of the flame tube at its downstream end with the aid of an outwardly projecting flange 75 b. The bell-shaped airflow dividing surface 75 has a ring of perforations 89, and. although in the vicinity of the flange 75 b. At the apex 75a - the bell-shaped airflow subdivision surface 75, an air inlet opening 76 is in alignment with an inlet opening 77 at the upstream end of the flame tube section 72. A constricted line 78 connects to the air inlet opening 76. This line extends into the interior of the bell-shaped airflow dividing surface 75. At its downstream end, the line 78 is covered with a frustoconical cap 79, in the conical shell of which a series of outflow openings is formed.

In das Rohr 78 ist ein Verteiler 81 eingesetzt, der nach der Lufteintrittsöffnung 77 hin offen ist. Die Verzweigungsarme 81a des Verteilers reichen durch die Leitung 78 hindurch, und zwar an einer Stelle stromaufwärts der Einschnürung dieses Rohrs; diese Verzweigungsarme ragen in. den .Verbrennungsraum hinein, und zwar an einer Stelle unmittelbar stromabwärts einer in. Gegenstromrichtung betrachtet konkaven Ringmulde 83. Die Verzweigungsarme 81a weisen Austrittsöffnungen 84 an ihren radial äußeren Enden auf, welche die Form tangential gerichteter Schlitze haben. Nach einer anderen Ausführungsform braucht in den Verzweigungsarmen nur ein einziger tangential gerichteter Schlitz vorgesehen zu sein; wenn die Schlitze der einzelnen Verzweigungsarme s .- mtlich die gleiche Richtung haben, so wird die Bildung eines Ringwirbels um die Achse des Flammrohrs begünstigt.In the pipe 78 a distributor 81 is inserted, which is after the air inlet opening 77 is open. The manifold branch arms 81a extend through the conduit 78 through, at a point upstream of the constriction of this tube; these branching arms protrude into the combustion chamber, namely at one Place immediately downstream of a concave when viewed in the countercurrent direction Annular trough 83. The branching arms 81a have outlet openings 84 at their radial outer ends which have the form of tangentially directed slots. After a Another embodiment only needs a single tangential in the branching arms directional slot to be provided; when the slots of the individual branch arms s .- may have the same direction, so will the formation of a vortex around the axis of the flame tube favors.

Der Brennstoff wird bei der Ausführungsform der Fig. -1 durch eine Rohrleitung 85 zugeführt, welche üine Düse 86 versorgt. Diese Düse sprüht Brennstoff in den Verteiler ein; eine zweite Rohrleitung 87 führt Brennstoff nach einer Einspritzdüse 88, welche an dem Verteiler befestigt ist und einen konischen Brennstoffstrahl durch die Ausflußöffnungen 80 aussprüht.The fuel is in the embodiment of Fig. -1 by a Pipeline 85 supplied, which supplies a nozzle 86. This nozzle sprays fuel into the distributor; a second conduit 87 carries fuel to an injection nozzle 88, which is attached to the manifold and a conical fuel jet through the outflow openings 80 sprayed out.

Bei der Ausführungsform der Fig.4 liefern die Düse 86 und der Verteiler 81 und auch die Ausflußi>ffnungen 80 ein Brennstoff-Luftgemisch, welches in eine Verbrennungszone 90 eintritt. Hier entsteht ein zweiter Verbrennungsringwirbel, dessen Richtung durch die Pfeile 91 angegeben ist.In the embodiment of Figure 4, the nozzle 86 and the manifold deliver 81 and also the outflow openings 80 a fuel-air mixture, which in a Combustion zone 90 enters. A second combustion ring vortex is created here, the direction of which is indicated by the arrows 91.

Weiter-. wird von der Düse 88 und den Durchhrechungen ein Gemisch geliefert, das in der Verbrennungszone 92 einen ersten Verbrennungsringwirbel mit dem Drehsinn des zweiten entgegengerichteten Drehsinns aufbaut. Der aus der Düse 88 ausgespritzte Brennstoff tritt ebenfalls durch die Ausflußöffnungen in die Zone 92 ein, und zwar annähernd. tangential zu dem Verbrennungsringwirbel der Zone 92. Further-. a mixture is supplied by the nozzle 88 and the Durchhrechungen, which builds up a first combustion ring vortex in the combustion zone 92 with the direction of rotation of the second opposite direction of rotation. The fuel ejected from the nozzle 88 also enters the zone 92 through the outflow openings, to be precise approximately. tangential to the combustion ring vortex of zone 92.

In sämtlichen Konstruktionen sind Zündgeräte 95 vorgesehen, und. zwar in den stromaufwärtigen Verbrennungszonen 32 bzw. 58 bzw. 90.Ignitors 95 are provided in all constructions, and. though in the upstream combustion zones 32, 58 and 90, respectively.

Claims

PATENT CLAIMS: 1 .. Combustion plant for gas turbine engines, consisting of one or more flame tubes and one or more air housings, in the case of the combustion chambers by the arrangement of the multiple supply of Air as well as fuel burns in two in the main flow direction consecutive combustion zones takes place, with combustion ring vortices opposite direction of rotation in the two combustion zones, being in the area of the upstream end of the flame tube flow dividing surfaces are provided which a first opening into the combustion chamber via openings on the circumference of the flame tube Form airways, which perforations so directed and opposite to the upstream Flame tube closure are arranged so far downstream that the first, downstream Combustion ring vortex through the openings towards the center of the combustion chamber flowing air is at least partially affected and maintained, characterized in that that the second airway in a known manner centrally into the flame tube (12, 42, 72) runs within a line (21, 49, 78) and through upstream of Breakthroughs (20, 50, 89) of the flow-dividing surfaces located outflow openings (23, 51 a, 80) leads into the combustion chamber, these outflow openings so arranged and are directed that the second, upstream combustion vortex (33rd, 59, 91) through from the outflow openings (23, 51 a, 80) to the Stromunterteilüngsflächen flowing air is at least partially affected and entertained (all figures).

2. Incinerator according to claim 1, characterized in that the outflow openings (23, 51 a, 80) of the second airway (21, 49, 78) so directed and so far downstream are arranged drawn into the combustion chamber that a through them to the second, upstream combustion vortex (33, 59, 91) flowing combustion mixture then to the flow path from the center of the flame tube to its walls, upstream, then again towards the center and finally in the main flow direction flows, and that the openings (20, 50, 89) of the air flow subdivision surface so directed and arranged so that in. Per se known manner at least part of by them in the first; downstream combustion vortices (35, 60 ,. 93) incoming combustion air adjoins the flow path to the center of the combustion chamber, against the main flow direction, then after the walls of the combustion chamber and finally in the main flow direction flows (all figures).

3. Combustion system according to claim 1 and 2, characterized by a distributor (24, 25, 81, 81ä) located within the line (21 , 78) of the second air path, with an upstream inlet opening and a series of radially protruding lines (21 , 78) passing through, branching arms (25, 81a) leading into the second combustion vortex (33, 91) as well as by an injection device (26, 86) which injects fuel into the distributor so that the fuel is fed from the distributor (24, 25, 81, 81 a) flowing air is entrained in a manner known per se and enters the second combustion vortex (33, 91) (FIGS. 1 and 4).

4. Incineration plant according to claim 1 to 3, characterized characterized in that within the conduit (78) forming the second airway a Fuel nozzle (88) is provided, which fuel in a known manner injected through the outflow openings (80) into the first combustion vortex (93) (Fig. 4).

5. Incineration plant according to claim 1 to 4, characterized in that the injection nozzles (53, 64) in a manner known per se within the line (49, 21) are provided, which fuel in the through line (49, 21) after second combustion vortex (59, 33) spray flowing air (Fig. 2 and 3).

6th Combustion plant according to Claims 1 to 5, characterized in that in per se In a known manner, an injection nozzle (30, 56) is provided within the combustion chamber which injects fuel upstream into the first combustion vortex (34, 60) (Figures 1 and 2).

7. Combustion system according to claim 1 to 6, characterized in that fuel nozzles (31, 57) are provided which inject fuel downstream of the downstream combustion vortex into the combustion chamber in the flow direction (Fig. 1 and 2). B. Incineration plant according to claim 1 to 7, characterized in that the flow subdivision surface (16, 75) is designed in a manner known per se as a bell, the apex end of which is in the region of the flame tube end on the upstream side and which openings (20, 89) in their downstream, has an area adjoining the flame tube, and that the line is also formed by a tube (21, 78) which is introduced centrally into the bell and which has air outflow openings (23, 80) at its downstream end located inside the bell (FIG. 1, 3 and 4). . 9. Combustion system according to claim 1 to 8, characterized in that a fuel nozzle (88) is attached to the distributor (81, 82), which is located within the line (78) and feeds fuel in a manner known per se through the outflow openings (80) the line (78) is sprayed tangentially into the first combustion ring vortex (93) (FIG. 4). 10. Combustion system for gas turbine engines according to claim 1 to 7 with an annular air casing and an annular flame tube formed by inner and outer ring walls, in which the annular air flow partition walls are attached to the inner surface of the outer flame tube wall and to the outer surface of the inner flame tube walls and air ducts between them and the flame tube walls form, through which the air flows in the general direction of flow after openings in the air flow dividing surface, characterized in that the openings in the air flow dividing walls are arranged in the region of the first combustion vortex, that at the upstream end of each of the two annular air flow dividing walls (46, 47) in In a known manner, guide surfaces (49) are attached, which between them form an air duct located in a central annular zone of the flame tube, that between the annular air flow partition walls (46, 47) a per se b e known ring plate lies, the profile of which has an annular rib (51) and two annular troughs (52) on both sides of this rib, the rib (51) closing the air line on the downstream side and having outflow openings (51 a) in its flanks through which air can pass out of the line into the second combustion vortex (59). Considered publications German Auslegeschrift No. 1000 189; Swiss Patent No. 273 847; British patents no. 780 493, 777 948, 775 365, 774 704, 765 327, 763 359, 757 871, 733 485, 723 413; U.S. Patent Nos. 2,635,426, 2,529,506; "Luftfahrttechnik", issue 4 from August 1955, p.58; "Aero Digest" :, Vol. 60. Issue 2 (February 1950), pp. 53, 54.