DE1147803B

DE1147803B - Kraftstoffoerderung innerhalb der Laeuferwelle von Rotationszerstaeubern fuer Brennkammern, insbesondere fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE1147803B
Application number: DEB53320A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Joachim Schroeder
Original assignee: BMW Triebwerkbau GmbH
Current assignee: BMW Triebwerkbau GmbH
Priority date: 1959-05-22
Filing date: 1959-05-22
Publication date: 1963-04-25
Also published as: US3021675A; GB896223A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B 53320 Ia/46f

ANMELDETAG: 22. MAI 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 25. APRIL 1963

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffförderung innerhalb der Läuferwelle von Rotationszerstäubern für Brennkammern, insbesondere für Gasturbinen, mit Ausnutzung der Förderkraft eines von einer rotierenden Flüssigkeit erzeugten Rotationsparaboloids, wobei der Kraftstoff durch eine zentrale Bohrung in die Läuferwelle eingebracht wird und die Förderstrecke zueinander erweiterte Abschnitte aufweist. Das hierbei angewendete Prinzip, die Ausnutzung der Steighöhe des Rotationsparaboloids einer rotierenden Flüssigkeit, ist an sich bekannt. Es findet beispielsweise Verwendung bei der Förderung von Schmierstoff für die Lagerstellen stehend angeordneter Wellen, bei denen die Anordnung von Berührungsdichtungen zwischen den feststehenden Leitungen und den mit relativ hoher Drehzahl laufenden Wellen Schwierigkeiten bereitet. Auch bei der Förderung von Kraftstoffen in Ölbrennern mit Rotationszerstäubung mit umlaufenden Düsen wird dieses Prinzip angewendet. Bei der Förderung von Kraftstoffen für Brennkammern mit Rotationszerstäubung, insbesondere von Gasturbinen ergeben sich gegenüber der Schmierölförderung besondere Probleme, die bei den bekannten Ausführungen nicht berücksichtigt sind.

Die Bildung eines aus der Brennkammer herrührenden Überdruckes im Innenraum der rotierenden, ringförmigen Kraftstoffsäule würde zur Folge haben, daß das Flüssigkeitsparaboloid zurückgedrückt und daß der Kraftstoff nach unten abfließen würde. Da nun die Abschleuderung des Kraftstoffes bei der Zentrifugalzerstäubung über eine hohle Zerstäuberscheibe mit offenen Düsen erfolgt, ist eine Absperrung des Innenraumes gegen den Brennkammerdruck erforderlich. Andererseits muß aber auch auf der Eintrittsseite eine Absperrung vorgesehen werden, damit keine Frischluft in den Förderraum eintreten und dort ein zündfähiges Gemisch bilden kann. Ferner ist dafür zu sorgen, daß die am heißen Ende des Innenraumes möglicherweise entstehenden Kraftstoffdämpfe durch die Wand der rotierenden, ringförmigen Flüssigkeitssäule hindurch abgeleitet werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Einteilung der Förderstrecke des Kraftstoffes von der zentralen Eintrittsstelle in die Läuferwelle bis zum Austritt in die Düsen der Zerstäuberscheibe in mindestens drei in Förderrichtung hintereinanderliegende Abschnitte mit jeweils zueinander erweiterten Durchmessern, die durch Flüssigkeitssperren voneinander getrennt sind und wobei der Innenraum der rotierenden, ringförmigen Kraftstoffsäule in einem mittleren Abschnitt durch eine Einrichtung mit dem Atmo-Kraftstofförderung innerhalb der Läuferwelle von Rotationszerstäubern für Brennkammern, insbesondere für Gasturbinen

Anmelder:

BMW Triebwerkbau Gesellschaft m. b. H.,
München-Allach, Dachauer Str. 665

Dr.-Ing. Hans Joachim Schröder, München,
ist als Erfinder genannt worden

Sphären- oder einem Unterdruck in Verbindung steht.

Die Flüssigkeitssperren bilden sich in Aussparungen in der Wellenbohrung, in die Einsätze mit Bunde eingreifen und an denen gleichzeitig der Wechsel im Durchmesser stattfindet. Hierbei soll der äußere Durchmesser des Bundes gleich oder größer als der darauffolgende Paraboloiddurchmesser sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht der Innenraum der rotierenden, ringförmigen Flüssigkeitssäule durch eine zwischen den Sperrstellen gelegene Entlüftungseinrichtung mit der Verdichtersaugseite in Verbindung, wobei der Verdichterläufer radial durchbohrt und mit einem Röhrchen versehen ist, welches nach innen die Wand der ringförmigen Flüssigkeitssäule durchbricht.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Teillängsschnitt durch den Rotor einer Kleingasturbine, bestehend aus Welle 1, Verdichterläufer 2, Zerstäuberscheibe 3 und Turbinenläufer 4, welcher mittels einem oder mehreren Wälzlagern 5 im Gehäuse 6 gelagert ist. Die einzelnen Rotorteile sind über Zentrierungen aneinandergefügt und mittels Spannbolzen 7 zusammengehalten. Dieser ist in seinem unteren Teil mit einem Ansatz 8 versehen, der einen Raum 9 umschließt, der über eine Bohrung 10 in axialer Richtung nach außen geöffnet ist und der in seinem mittleren Teil eine oder mehrere radial gerichtete Bohrungen 11 aufweist, die in eine Aussparung 12 der hohl ausgeführten Welle 1 münden.

Die Bohrung 13 der Welle 1 wird durch die gleich große oder größere Bohrung 14 im Verdichterläufer 2

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fortgesetzt und mündet in eine Aussparung 15 in der Zerstäuberscheibe 3. In der an die Aussparung 15 anschließenden Bohrung 16 ist ein im Längsschnitt U-förmiger Ring 17 angeordnet, der mit einem oberen Bund mittels Festsitz in der Bohrung 16 gehalten wird und dessen zweiter Bund 18 in die Aussparung 15 hineinragt. Eine Mehrzahl offener Düsenbohrungen 19 führen von dem in der Bohrung 16 durch den Ring 17 gebildeten Ringraum in radialer Richtung in eine nicht gezeichnete Brennkammer.

Die Wirkungsweise der Kraftstofförderung ist wie folgt: Der von einer nicht gezeichneten Förderpumpe nach Maßgabe der gewünschten Leistung geförderte Kraftstoff wird vom Ende der stillstehenden, als Düse ausgebildeten Leitung 20 beispielsweise im freien Strahl durch die Bohrung 10 der rotierenden WeUe in den Raum 9 gefördert. In einer Abwandlung kann auch an Stelle des freien Strahles das Mundstück der Leitung 20 berührungsfrei durch die Bohrung 10 bis in den Raum 9 geführt werden.

Unter dem Einfluß der Fliehkraft wird der Kraftstoff entlang der Wand des Raumes 9 fließen und durch die radialen Bohrungen 11 in die Aussparung 12 überströmen. Der gleiche Vorgang wiederholt sich in den Bohrungen 13 und 16 über die Aussparung 15, so daß der Kraftstoff letztlich über die Bohrungen 19 in die Brennkammer gefördert wird. Für die Ausbildung der Außenkontur der rotierenden, ringförmigen Kraftstoffsäule ist zu beachten, daß die Durchmesser jedes Abschnittes in Förderrichtung derart zunehmen, daß das Rotationsparaboloid auf der so gebildeten Stufe sich halten kann und daß es darüber hinaus einen genügenden Überschuß an Steighöhe besitzt, um den Kraftstoff in die nächstgrößere Bohrung zu fördern. Zur schnelleren Überführung des durch Bohrung 10 eingespritzten Kraftstoffstrahles in die Drehbewegung kann in der Bohrung 9 ein Strahlteiler 21 angeordnet sein.

Der Bund 18 des Einsatzes 17 ragt in die Aussparung 15 derart hinein, daß der rotierende Kraftstoff eine wirksame Flüssigkeitssperre gegen den Überdruck der Brennkammer bildet. Eingangsseitig wird die Absperrung gegen den Zutritt von Frischluft durch die Aussparung 12 mit Hufe des Spannschraubenabsatzes 8 gebildet. Um auch den Innenraum des Flüssigkeitsringes zwischen den Absperrungen von einem möglichen Überdruck durch vergasenden Kraftstoff freizuhalten, ist die Wandung des Verdichterläufers 2 durchbohrt und mit einem Röhrchen 22 versehen, welches die Flüssigkeitswand nach innen durchdringt und damit den Innenraum mit der Saugseite des Verdichters verbindet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kraftstofförderung innerhalb der Läuferwelle von Rotationszerstäubern für Brennkammern, insbesondere für Gasturbinen, mit Ausnutzung der Förderkraft eines von einer rotierenden Flüssigkeit erzeugten Rotationsparaboloids, wobei der Kraftstoff durch eine zentrale Bohrung in die Läuferwelle eingebracht wird und die Förderstrecke zueinander erweiterte Abschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderstrecke des Kraftstoffes von der zentralen Eintrittsstelle in die Läuferwelle (1) bis zum Austritt in die Düsen (19) der Zerstäuberscheibe (3) in mindestens drei in Förderrichtung hintereinanderliegende Abschnitte mit jeweils zueinander erweiterten Durchmessern eingeteilt ist, die durch Flüssigkeitssperren voneinander getrennt sind, und daß der Innenraum der rotierenden, ringförmigen Flüssigkeitssäule in einem mittleren Abschnitt durch eine Einrichtung mit dem Atmosphären- oder einem Unterdruck in Verbindung steht.

2. Kraftstofförderung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkeitssperren in Aussparungen (12 und 15) in der Wellenbohrung bilden, in die Wellenschultern (8) oder Bunde (18) ragen und an denen gleichzeitig der Wechsel im Durchmesser in den Räumen (9, 13 und 16) stattfindet.

3. Kraftstofförderung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bunde (8 und 18) in den Aussparungen (12 und 15) der Sperrstellen gleich oder größer als der darauffolgende Paraboloid-Außendurchmesser in den Räumen (13 und 16) ist.

4. Kraftstofförderung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der ringförmigen Flüssigkeitssäule durch ein zwischen den Sperrstellen, vorzugsweise in der Verdichterwand eingesetztes und die Flüssigkeitswand nach innen durchdringendes Röhrchen (22) mit der Saugseite des Verdichters verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 263 414;
USA^Patentschrift Nr. 2004 346.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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