DE1167595B

DE1167595B - Combustion chamber with two spark ignitors

Info

Publication number: DE1167595B
Application number: DER32412A
Authority: DE
Inventors: Gordon Allan Halls; Leslie Barnes
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1961-04-07
Filing date: 1962-04-03
Publication date: 1964-04-09
Also published as: GB989621A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: F 02 c Boarding school Class: F 02 c

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:Number: File number: Registration date: Display day:

Deutsche KL: 46f-13German KL: 46f-13

1 167 595
R32412Ia/46f
3. April 1962
9. April 19641 167 595
R32412Ia / 46f
April 3, 1962
April 9, 1964

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer, insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk, mit zwei Funkenzündern, die so angeordnet sind, daß, wenn die Verbrennungskammer im Betrieb ist und die Funkenzünder gleichzeitig oder näherungsweise gleichzeitig arbeiten, die heißesten Teile der von diesen Funkenzündern erzeugten Funken nahe nebeneinander oder ineinander liegen.The invention relates to a combustion chamber, in particular for a gas turbine engine, with two spark ignitors, which are arranged so that when the combustion chamber is in operation and the spark igniter working at the same time, or approximately at the same time, the hottest parts of those spark igniters generated sparks are close to each other or inside each other.

Jeder Funkenzünder kann an eine selbständige Stromquelle angeschlossen sein, wobei die beiden Stromquellen so arbeiten, daß die Funkenzünder gleichzeitig oder näherungsweise gleichzeitig zünden.Each spark igniter can be connected to an independent power source, both of which Power sources work so that the spark igniter at the same time or approximately at the same time ignite.

In diesem Fall kann jede Quelle so an ihren Funkenzünder angelegt sein, daß ihr Stromkreis elektrisch oder magnetisch mit dem andern Kreis gekoppelt ist. Jeder Stromkreis kann eine abgeschlossene Funkenstrecke mit einer Auslöserelektrode haben, welche durch den Stromfluß im andern Kreis erregt wird.In this case, each source can be applied to its spark igniter so that its circuit is electrical or is magnetically coupled to the other circuit. Each circuit can be a completed one Have a spark gap with a trigger electrode, which is excited by the flow of current in the other circuit will.

Vorzugsweise sind die beiden Funkenzünder jedoch in Reihe an eine einzige Stromquelle angeschlossen. However, the two spark ignitors are preferably connected in series to a single power source.

Diese oder jede Stromquelle hat vorzugsweise einen Wert von 6 Joule.This or each power source preferably has a value of 6 joules.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erklärt. Es stellt darThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Brennkammer, die einen Teil eines Gasturbinentriebwerks bildet und mit zwei Funkenzündern ausgestattet ist;Fig. 1 is an axial section through part of a Combustion chamber according to the invention, which forms part of a gas turbine engine and with two spark ignitors Is provided;

F i g. 2 und 3 sind schematische Querschnitte und zeigen alternative Stromkreise zur Schaltung der Funkenzünder nach Fig. 1;F i g. 2 and 3 are schematic cross sections and show alternative circuits for switching the spark igniter according to Fig. 1;

Fig. 4 ist ein Schema einer Schaltung, die zum weitgehend gleichzeitigen Betrieb der Funkenzünder nach F i g. 1 benutzt werden kann.Fig. 4 is a schematic of a circuit used for largely simultaneous operation of the spark igniter according to FIG. 1 can be used.

Ein Gasturbinentriebwerk hat ein äußeres Gehäuse 11 und ein inneres Gehäuse 12 (Fig. 2 und 3), die durch einen Ringraum 13 getrennt sind und die die äußere bzw. innere Wand der Brennkammer des Triebwerks darstellen.A gas turbine engine has an outer casing 11 and an inner casing 12 (Figs. 2 and 3), the are separated by an annular space 13 and which the outer or inner wall of the combustion chamber of the Represent engine.

In der Kammer 13 befindet sich eine Anzahl (z. B. acht) Flammrohre 14, die in Winkelabständen voneinander vorgesehen sind. Zwischen nebeneinanderliegenden Flammrohren 14 sind nicht dargestellte Verbindungsleitungen, durch welche sich die Flamme ausbreiten kann.In the chamber 13 there is a number (for example eight) flame tubes 14 which are provided at angular distances from one another. Between adjacent flame tubes 14 are not shown connecting lines through which the flame can spread.

Diese Vielzahl von in Winkelabständen vorgesehenen Flammrohren kann auch durch ein einziges ringförmiges Flammrohr ersetzt werden.This plurality of flame tubes provided at angular intervals can also be provided by a single ring-shaped Flame tube to be replaced.

Luft strömt in jedes Flammrohr 14 und 15 ein, wo-Brennkammer mit zwei FunkenzündernAir flows into each flame tube 14 and 15 where-combustion chamber with two spark ignitors

Anmelder:Applicant:

Rolls-Royce Limited, Derby, DerbyshireRolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire

(Großbritannien)(Great Britain)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,Dipl.-Ing. C. Wallach, patent attorney,

München 2, Kaufingerstr. 8Munich 2, Kaufingerstr. 8th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Gordon Allan Halls, Mackworth, Derbyshire,Gordon Allan Halls, Mackworth, Derbyshire,

Leslie Barnes, Littleover, Derby, DerbyshireLeslie Barnes, Littleover, Derby, Derbyshire

(Großbritannien)(Great Britain)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 7. April 1961 (12 721)Great Britain 7 April 1961 (12 721)

bei Brennstoff in jedes Flammrohr durch nicht dargestellte Mittel eingespritzt wird.when fuel is injected into each flame tube by means not shown.

as Eines der Flammrohre 14 hat ein Paar Funkenzünder 16, 17.One of the flame tubes 14 has a pair of spark ignitors 16, 17.

Die Funkenzünder 16, 17 sitzen im Gehäuse 11 und erstrecken sich durch die Kammer 13 so, daß ihre inneren Enden 20, 21, die mit nicht gezeigten Zündelektroden ausgestattet sind, durch die Wand des betreffenden Flammrohres 14 durchgehen und in die Verbrennungszone vorstoßen.The spark igniters 16, 17 sit in the housing 11 and extend through the chamber 13 so that their inner ends 20, 21, which are equipped with ignition electrodes, not shown, pass through the wall of the flame tube 14 in question and advance into the combustion zone.

Die Funkenzünder 16, 17 liegen sehr nahe beieinander, so daß bei gleichzeitigem oder näherungsweise gleichzeitigem Betrieb der Funkenzünder die heißesten Teile der Funken dicht beieinander oder ineinander liegen.The spark igniter 16, 17 are very close to one another, so that at the same time or approximately Simultaneous operation of the spark igniter keeps the hottest parts of the sparks close together or in one another lie.

Es hat sich herausgestellt, daß die Vereinigung der heißesten Teile der Funken der Funkenzünder 16, 17 zu einer besseren Zündleistung führt als die eines einzigen Funkens. Es hat sich auch gezeigt, daß bei Erregung der Funkenzünder 16, 17 durch selbständige 6-Joule-Quellen die Zündleistung weitgehend der entspricht, die durch einen einzigen, von einer 12-Joule-Quelle gespeisten Funkenzünder erreicht werden kann.It has been found that the union of the hottest parts of the sparks of the spark ignitors 16, 17 leads to a better ignition performance than that of a single spark. It has also been shown that when the spark igniter 16, 17 is excited by independent 6 joule sources, the ignition power largely corresponds to that which can be achieved by a single spark igniter fed by a 12 joule source.

Es ist klar, daß nach Zündung durch die Funkenzünder 16, 17 im Flammrohr 14, in dem sie liegen, die Zündung in den anderen Flammrohren 14 durch die Verbindungsleitungen sichergestellt ist.It is clear that after ignition by the spark igniter 16, 17 in the flame tube 14 in which they are located, the ignition in the other flame tubes 14 is ensured by the connecting lines.

Obwohl die Funkenzünder 16,17 in der Zeichnung zueinander geneigt sind, ist dies nicht notwendig;Although the spark igniter 16, 17 are inclined to one another in the drawing, this is not necessary;

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sie sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. they are preferably arranged parallel to one another.

Fig. 4 zeigt eine Schaltung, die zum näherungsweise gleichzeitigen Betrieb der Funkenzünder 16, 17 nach F i g. 1 benutzt werden kann.Fig. 4 shows a circuit that for approximately simultaneous operation of the spark igniter 16, 17 according to FIG. 1 can be used.

Die Schaltung nach Fig. 4 umfaßt zwei Ladequellen 26, 27, die je über eine 24-V-Gleichstromquelle verbunden sind. Die Ladequellen 26, 27 zerhacken den Gleichstrom und erzeugen Hochspannungsstromimpulse. The circuit according to FIG. 4 comprises two charging sources 26, 27, each via a 24 V direct current source are connected. The charging sources 26, 27 chop the direct current and generate high voltage current pulses.

Die Ladequellen 26, 27 sind durch Gleichrichter 28 bzw. 29 und Leiter 30 bzw. 30' mit Drosselkupplungen 31 bzw. 32 verbunden. Geerdete Kondensatoren 33, 34 werden mit Stromimpulsen durch die Gleichrichter 28, 29 aufgeladen. Im vollaufgeladenen Zustand speichert jeder Kondensator 33, 34 6 Joule Energie.The charging sources 26, 27 are through rectifiers 28 and 29 and conductors 30 and 30 'with throttle clutches 31 or 32 connected. Grounded capacitors 33, 34 are pulsed with current through the Rectifier 28, 29 charged. In the fully charged state, each capacitor 33, 34 stores 6 joules of energy.

Die Drosseln 31, 32 sind über abgeschlossene Funkenstrecken 35, 36 mit den Funkenzündern 16, 17 verbunden. Die abgeschlossenen Funkenstrecken ao 35, 36 besitzen Auslöseelektroden 37, 38, die mit den Drosseln 32, 31 verbunden sind.The chokes 31, 32 are connected to the spark igniters 16, via closed spark gaps 35, 36. 17 connected. The sealed spark gaps ao 35, 36 have trigger electrodes 37, 38 with the throttles 32, 31 are connected.

Wenn z. B. der Kondensator 33 vor dem Kondensator 34 aufgeladen ist, bricht die verschlossene Funkenstrecke 35 zusammen, und Zündstrom fließt zum Funkenzünder 16. Der Stromfluß durch die Drossel 31 löst jedoch die verschlossene Funkenstrecke 36 über die Auslöseelektrode 38 aus, und Zündstrom fließt gleichzeitig zum Funkenzünder 17.If z. B. the capacitor 33 is charged before the capacitor 34, breaks the sealed spark gap 35 together, and ignition current flows to spark igniter 16. The current flow through the choke 31, however, triggers the sealed spark gap 36 via the trigger electrode 38, and ignition current flows simultaneously to spark igniter 17.

Die Funkenzünder 17, 16 arbeiten daher stets näherungsweise gleichzeitig.The spark igniters 17, 16 therefore always work approximately at the same time.

Die Anordnung nach F i g. 4 stellt nur eine mögliche Anordnung zum gleichzeitigen Betrieb der Funkenzünder 16, 17 dar.The arrangement according to FIG. 4 represents only one possible arrangement for the simultaneous operation of the spark igniters 16, 17.

So können die Drosseln 31, 32, an Stelle an die Auslöseelektroden 37, 38 angelegt zu sein, an eine dritte, nicht dargestellte Elektrode in den verschlossenen Funkenstrecken 36, 35 angelegt sein.The chokes 31, 32, instead of being applied to the trigger electrodes 37, 38, can be connected to a Third, not shown electrode in the sealed spark gaps 36, 35 be applied.

Die Drosseln 31, 32 können auch weggelassen werden und die Leitungen 30, 30' magnetisch durch nicht dargestellte Drosseln verbunden sein, die auf einem gemeinsamen nicht dargestellten Kern gewikkelt sind.The chokes 31, 32 can also be omitted and the lines 30, 30 'through magnetically Chokes, not shown, are connected, which are wound on a common core, not shown are.

Nach einer andern Ausführungsform werden die Drosseln 31, 32 und die beiden verschlossenen Funkenstrecken 35, 36 weggelassen und wird eine einzige gemeinsame verschlossene Funkenstrecke (nicht gezeigt) benutzt, so daß die Entladung des einen Kondensators die Entladung des andern bewirkt.According to another embodiment, the chokes 31, 32 and the two sealed spark gaps 35, 36 are omitted and a single common sealed spark gap (not shown) used so that the discharge of one capacitor causes the discharge of the other.

Es ist auch möglich, die Leitungen 30, 30' durch Transformatorkopplung oder Widerstandskopplung zu koppeln.It is also possible to connect the lines 30, 30 'by means of transformer coupling or resistor coupling to pair.

Gemäß F i g. 2 werden die Funkenzünder 16, 17 durch selbständige 6-Joule-Quell en 32,23 erregt, wobei die Funkenzünder 16, 17 gleichzeitig arbeiten, z. B. über den in F i g. 4 gezeigten Kreis.According to FIG. 2, the spark igniters 16, 17 are excited by independent 6 Joule sources 32, 23, with the spark igniter 16, 17 work simultaneously, e.g. B. on the in F i g. 4 circle shown.

In einer konventionellen Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk besitzt jedes von zwei diametral gegenüberliegenden Flammrohren je einen einzigen Funkenzünder, der durch eine 12-Joule-Quelle erregt wird. Die Anordnung nach F i g. 2 hat diesem konventionellen System gegenüber den Vorteil, daß die Lebensdauer der Funkenzünder 16,17 infolge der niedrigeren elektrischen Energie (6 Joule gegenüber Joule) bedeutend verlängert wird. Der Einsatz dieser kleineren Energiequellen führt auch zu bedeutenden Gewichtseinsparungen. Trotz dieser Reduktion in elektrischer Energie schafft die Anordnung nach Fig. 2 dennoch ein doppeltes Zündungssystem, da beim Ausfallen eines Funkenzünders oder einer Energiequelle die andere genügend gut für normalen Flug bei niedrigen Höhen arbeitet.In a conventional combustor for a gas turbine engine, each of two is diametrically opposed opposite flame tubes each have a single spark igniter, which is powered by a 12 joule source is excited. The arrangement according to FIG. 2 has the advantage over this conventional system that the service life of the spark igniter 16.17 due to the lower electrical energy (6 joules compared to Joule) is significantly lengthened. The use of these smaller energy sources also leads to significant Weight savings. Despite this reduction in electrical energy, the arrangement copes with it Fig. 2 nevertheless shows a double ignition system, since if a spark igniter or a The other power source works well enough for normal flight at low altitudes.

Es hat sich gezeigt, daß die Zünddauer eines Triebwerks mit einer Brennkammer nach F i g. 2 sich nicht bemerkenswert von der Zünddauer eines Triebwerks mit einer konventionellen Brennkammer unterscheidet. It has been shown that the ignition duration of an engine with a combustion chamber according to FIG. 2 themselves does not differ significantly from the ignition time of an engine with a conventional combustion chamber.

Gemäß F i g. 3 hat jedes von zwei diametral gegenüberliegenden Flammrohren 14 je ein Paar von Funkenzündern 16, 17. Die Funkenzünder 16, 17 jedes Paares sind in Reihe über eine einzige 6-Joule-Quelle geschaltet. Diese Reihenschaltung kann einen nicht dargestellten Schalter umfassen.According to FIG. 3 each of two diametrically opposed flame tubes 14 each has a pair of spark igniters 16, 17. The spark ignitors 16, 17 of each pair are in series from a single 6 joule source switched. This series connection can comprise a switch (not shown).

Im Vergleich mit der konventionellen Brennkammer hat die Anordnung nach F i g. 3 den Vorteil eines bedeutenden geringeren Gewichts (durch Verwendung von 6-Joule-Quellen an Stelle von 12-Joule-Quellen), ohne die Zündzeit bei niedrigen Höhen irgendwie zu beeinträchtigen.In comparison with the conventional combustion chamber, the arrangement according to FIG. 3 the advantage of a significantly lighter weight (by using 6 joule sources instead of 12 joule sources), without affecting the ignition timing at low altitudes in any way.

Die Anordnung nach F i g. 3 eignet sich insbesondere für Senkrechtstart-Gasturbinentriebwerke.The arrangement according to FIG. 3 is particularly suitable for vertical take-off gas turbine engines.

Claims

Patent claims:

1. Combustion chamber, especially for gas turbine engines, characterized thereby e t that two spark igniter (16, 17) are arranged such that when the combustion chamber is in Is in operation and the spark igniters are working at the same time or approximately at the same time hottest parts of the sparks produced by these spark ignitors close together or within one another lie.

2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that each spark igniter (16, 17) is connected to an independent electrical energy source (22, 23), the two electrical energy sources (22, 23) are arranged so that the spark igniter (16, 17) at least ignite approximately at the same time.

3. Combustion chamber according to claim 2, characterized in that each source (26, 27) to its spark igniter (16, 17) is applied via a circuit (30, 30 '), which is electrical or magnetic is coupled with the other circle.

4. Combustion chamber according to claim 3, characterized in that each circle (30, 30 ') one closed spark gap (35, 36) includes, with a trigger electrode (37, 38), which through the current flow is triggered in the other circuit.

5. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the two spark igniter (16, 17) are connected in series via a single electrical energy source (24).

6. Combustion chamber according to one of claims 2 to 4, characterized in that the or each electrical energy source (22 to 24) is a 6 joule source.

1 sheet of drawings