DE1179421B

DE1179421B - Fuel injection nozzle for combustion chambers of gas turbine engines

Info

Publication number: DE1179421B
Application number: DED40876A
Authority: DE
Inventors: Adolf Fehler
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1963-02-14
Filing date: 1963-02-14
Publication date: 1964-10-08
Also published as: GB1020601A

Description

Brennstoffeinspritzdüse für Brennkammern von Gasturbinentriebwerken Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffeinspritzdüse mit Steuerung der Einspritzmenge im Rücklauf für Brennkammern von Gasturbinentriebwerken, mit einer um die zentrale Brennstoffrücklaufleitung angeordneten Brennstoffzulaufleitung, von der tangentiale Einströmbohrungen in eine vor der Mündung der Einspritzdüse befindliche, zylindrische, kegelförmig auslaufende Wirbelkammer führen, zwischen der und der Rücklaufleitung eine Drossel vorgesehen ist, wobei die Verbindung zwischen der Wirbelkammer und der Rücklaufleitung durch eine axial nach hinten gerichtete, ringförmige überströmöffnung und nachfolgende Rücklaufbohrungen erfolgt.Fuel injector for combustion chambers of gas turbine engines The invention relates to a fuel injection nozzle with control of the injection quantity in the return for combustion chambers of gas turbine engines, with one around the central one Fuel return line arranged fuel supply line, from the tangential Inflow holes in a cylindrical, lead conically tapering vortex chamber, between the and the return line a throttle is provided, the connection between the swirl chamber and the return line through an axially rearwardly directed, annular overflow opening and subsequent return bores are carried out.

Brennstoffeinspritzvorrichtungen der vorbeschriebenen Art sind bekannt. Die innerhalb der Drossel vorgesehene ringförmige öffnung oder hier vorhandene Bohrungen, durch welche die Rücklaufmenge von der Wirbelkammer zur Rücklaufleitung überströmt, sind dabei so angeordnet, daß sich ihre radial äußere Kontur - in radialer Richtung betrachtet -verhältnismäßig weit innerhalb der Eintrittskante der tangential zur Wirbelkammer gerichteten Einströmbohrungen befindet. Diese Anordnung birgt jedoch die Gefahr in sich, daß nachteiligerweise Luft in das Rücklaufsystem gelangen kann, insbesondere bei vorübergehend kleinen Brennstoffmengen. Bei, sogenannten Wirbelbrennern - auf diese bezieht sich ,die Erfindung - bildet sich, nämlich mit Rücksicht auf das Drallgesetz 'iin Zetrum. des Flüssigkeitswirbels innerhalb der Einspritzdüse ein Luftkern, der sich in Richtung von, der' Düse weg aufweitet. Die überschüssige ' Brennstoffrücklaufmenge fließt am hinteren Ende der kegelförmigen Drallströmung durch die ringförmige Rücklauföffnung, ab,",.,Sofern diese Rücklauföffnung radial zu weit innen liegt, wofür konstruktive Gründe verantwortlich sind, besteht die Gefahr, daß, wie bereits erwähnt, Luft in die Rücklaufleitungen gelangt. Außerdem ist bei den bekannten Konstruktionen im Bereich der Drossel der Rücklauf kompliziert gestaltet insofern, als die nach der ringförmigen Überströmöffnung vorgesehenen Rücklaufbohrungen radial weiter außen liegen und zur Längsachse der Vorrichtung schräg liegen, so daß sich hier im Rücklauf durch vergrößerte Strömungswiderstände ein erhöhter Druckabfall einstellt.Fuel injectors of the type described above are known. The annular opening provided within the throttle or the bores provided here, through which the return flow from the vortex chamber flows over to the return line, are arranged so that their radially outer contour - in the radial direction considered -relatively far within the leading edge of the tangential to Vortex chamber directed inflow bores is located. However, this arrangement harbors there is a risk that air can disadvantageously get into the return system, especially with temporarily small amounts of fuel. With so-called vortex burners - refers to these, the invention - forms, namely with respect to the law of twist in the center. of the fluid vortex inside the injection nozzle an air core that expands towards 'the' nozzle. The excess '' Return fuel flows at the rear end of the conical swirl flow through the annular return opening, from, ",., If this return opening is radial is too far inside, for which constructive reasons are responsible, there is Danger that, as already mentioned, air gets into the return lines. aside from that the return flow is complicated in the known constructions in the area of the throttle designed insofar as that provided after the annular overflow opening Return bores are located radially further out and to the longitudinal axis of the device are inclined, so that here in the return flow through increased flow resistances an increased pressure drop sets.

Die Aufgabe der Erfindung liegt einmal darin, die Gefahr, daß in das Rücklaufsystem von der Wirbelkammer her Luft gelangt, mit Sicherheit auszuschalten, und weiterhin besteht sie darin, die Rückführung für die überlaufbrennstoffmenge im Bereich der Drossel strömungstechnisch so verlustfrei wie möglich auszubilden. Ein Minimum an Druckverlust innerhalb des Rücklaufes der Einspritzvorrichtung ist von großer Bedeutung im Hinblick auf möglichst gleiche Einspritzmengen für alle vorhandenen Ein-Spritzdüsen; denn umgekehrt steigern sich bei höherem Druckabfall die Unterschiede zwischen den Einspritzmengen der einzelnen Düsen äuf Grund der nicht zu vermeidenden Ungenauigkeiten bei ihrer Herstellung. .The object of the invention is to reduce the risk that in the Return system from the vortex chamber, switch off with safety, and furthermore it consists in the recirculation for the amount of overflow fuel in the area of the throttle with as little loss of flow as possible. There is a minimum of pressure drop within the injector return of great importance with regard to the same injection quantities as possible for everyone existing injection nozzles; because conversely, increase with a higher pressure drop the differences between the injection quantities of the individual nozzles due to the unavoidable inaccuracies in their manufacture. .

Gelöst wird die gestellte Aufgabe, dadurch, daß erfindungsgemäß `der zylindrische T61 der Wirb elkammbr ohne Unterbrechung in den Außenumfang der ringförmigen berströrnöffnüng übergeht: Neben den bereits angeführten Vvöi@teilerl liegt ein weiteter Vorteil der. Erfindung däriü;` daß durch' die gegenüber der bekannten "Anordnung radial weiter außen äng eordnäte ringförmige Überstfömöffnüiig diese in ihrer lichten."Weife'bei gleichet :- 1,-1 enger "gehalten' werden' kailil" wodurch die Flüssigkeitsreibung erhöht wird, so daß der nach der Drosselvorhandene Beruhigungsraum zum Abbau der Drallströmung kleiner gehalten werden kann.The object set is achieved by the fact that, according to the invention, the cylindrical T61 of the vertebral comb merges without interruption into the outer circumference of the annular overflow opening: In addition to the vvöi @ parts already mentioned, there is a further advantage of the. Däriü invention; `that by: - is'" the ", this arrangement radially outer annular äng eordnäte Überstfömöffnüiig in their clearance." Gleichet over the known Weife'bei held 1, -1 close '' kailil "thereby increasing the fluid friction, so that the calming space available after the throttle can be kept smaller for reducing the swirl flow.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Außenumfang der aus einer zylindrischen Scheibe bestehenden Rücklaufdrossel mit der Innenwand des eigentlichen Düsenkörpers die ringförmige Überströmöffnung bildet.Another feature of the invention is that the outer circumference the return flow throttle consisting of a cylindrical disc with the inner wall of the actual nozzle body forms the annular overflow opening.

Ferner ist erfindungsgemäß zur freistehenden Anordnung der Rücklaufdrossel innerhalb des Düsenkörpers eine Halterung in Form einer gegenüber der Drosselscheibe im Durchmesser größeren Scheibe vorgesehen, die zwischen der vorderen Stirnseite des Rücklaufrohres und einer radialen Abstufung im Düsenkörper durch Aufschrauben des hinteren Endes des letzteren auf dem vorderen Ende des Rücklaufrohres befestigt ist. Außerdem verlaufen hierbei die in der Halterung vorgesehenen Rücklaufbohrungen in Richtung der Längsachse der Einspritzvorrichtung, und ihre Außenkonturen befinden sich ebenfalls in Höhe der Eintrittskanten der tangentialen Wirbelkammereinströmbohrungen.Furthermore, according to the invention for the free-standing arrangement of the return flow throttle within the nozzle body a holder in the form of one opposite the throttle plate Larger diameter disc is provided between the front face of the return pipe and a radial step in the nozzle body by screwing on the rear end of the latter is attached to the front end of the return pipe is. In addition, the return bores provided in the holder run here in the direction of the longitudinal axis of the injection device, and its outer contours is also in Height of the leading edges of the tangential vortex chamber inflow bores.

Die vorstehenden Merkmale bringen im Bereich der Rücklaufdrossel einen, von der Wirbelkammerströmung aus gesehen, in axialer Richtung durchgehenden »glatten« Verlauf der Rückströmung mit sich.The above features bring a, in the area of the return throttle, seen from the vortex chamber flow, in the axial direction continuous "smooth" Course of the return flow with itself.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnungsbeschreibung hervor.Details of the invention emerge from the description of the drawings.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Einspritzvorrichtung, teilweise im Schnitt, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-11 der F i g. 1 und F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-III der F i g. 2.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows an injection device, partly in section, FIG. 2 one Section along line II-11 of FIG. 1 and F i g. 3 a section along the line 111-III of FIG. 2.

Der Brennstoff gelangt über die Brennstoffzulaufleitung 11 zu den in bezug auf die Wirbelkammer 12 tangential angeordneten Einströmbohrungen 13. Ein Teil des Brennstoffes wird durch die Düse 14 in die Brennkammer eingespritzt; die überschüssige Brennstoffmenge gelangt über die ringförmige Überströmöffnung 15 und durch Rücklaufbohrungen 16 in die Rücklaufleitung 17. Zwischen dieser und der Wirbelkammer 12 ist eine Rücklaufdrossel 18 in Form einer zylindrischen Scheibe vorgesehen, die mit zur Bildung der ringförmigen Rücklauföffnung dient und deren Lage durch eine Halterung 19 in Gestalt einer im Durchmesser größeren Scheibe festgelegt ist. Befestigt wird die Halterung 19 zwischen einer Abstufung im Düsenkörper 20 und der vorderen Stirnwand des Rücklaufrohres 21.The fuel arrives via the fuel supply line 11 to the inflow bores 13 arranged tangentially with respect to the swirl chamber 12. A part of the fuel is injected through the nozzle 14 into the combustion chamber; the excess fuel reaches the return line 17 via the annular overflow opening 15 and through return bores 16. Between this and the swirl chamber 12 , a return flow throttle 18 in the form of a cylindrical disk is provided, which is used to form the annular return opening and its position is provided by a bracket 19 is set in the form of a larger diameter disc. The holder 19 is fastened between a step in the nozzle body 20 and the front end wall of the return pipe 21.

Bekanntlich entsteht innerhalb der Wirbelkammer 12 eine Drallströmung 22 mit einem zentralen Luftkern 23 (s. F i g. 2). Dadurch, daß der Außenumfang der ringförmigen überströmöffnung 15 - in radialer Richtung betrachtet - in gleicher Höhe liegt mit den Mündungen der tangentialen Wirbelkammer-Einströmbohrungen 13, ist die Gefahr, daß unter gewissen Betriebsbedingungen schädliche Luft in das Rücklaufsystem gelangen kann, praktisch ausgeschlossen. Außerdem wird gegenüber bekannten Konstruktionen, wo die ringförmige überströmöffnung radial weiter innen liegt, bei gleicher überströmmenge vorschlagsgemäß der Ringspalt (15) kleiner, so daß durch erhöhte Flüssigkeitsreibung die Drallbewegung der Rücklaufmenge schon hier zusehends abgebaut wird, wodurch der Beruhigungsraum 24 vor den Rücklaufbohrungen 16 verkleinert werden kann.As is known, a swirl flow 22 with a central air core 23 (see FIG. 2) arises within the swirl chamber 12. Because the outer circumference of the annular overflow opening 15 - viewed in the radial direction - is at the same height as the mouths of the tangential vortex chamber inflow bores 13, the risk that harmful air can get into the return system under certain operating conditions is practically excluded. In addition, compared to known constructions, where the annular overflow opening is located radially further inward, the annular gap (15) is smaller according to the proposal for the same overflow amount, so that the swirling movement of the return flow is already visibly reduced here due to increased fluid friction, whereby the calming space 24 in front of the return bores 16 is reduced can be.

Claims

Claims: 1. Fuel injection nozzle with control of the injection quantity in the return for combustion chambers of gas turbine engines, with a fuel supply line arranged around the central fuel return line, from which tangential inflow bores lead into a cylindrical, conically tapering vortex chamber located in front of the mouth of the injection nozzle, between the and the return line a throttle is provided, the connection between the vortex chamber and the return line being made through an axially rearwardly directed, annular overflow opening and subsequent return bores, characterized in that the cylindrical part of the vortex chamber (12) extends into the outer circumference of the annular overflow opening (15 ) transforms. z. Fuel injection nozzle according to Claim 1, characterized in that the outer circumference of the return flow throttle (18) consisting of a cylindrical disk forms the annular overflow opening (15) with the inner wall of the actual nozzle body (20). That a holder (19) in the form provided a with respect to the throttle disc (18) larger in diameter pulley 3. The fuel injector of claim 1 and 2, characterized in that the free-standing arrangement of the return throttle (18) in the nozzle body (20) between the front end face of the return pipe (21) and a radial step in the nozzle body (20) by screwing the rear end of the latter on the front end of the return pipe (21) and that ferrisr the return bores (16) provided in the holder (19 ) in Run in the direction of the longitudinal axis of the injection device and that their outer contours are also at the level of the leading edges of the tangential swirl chamber inflow bores (13) .