DE1243918B

DE1243918B - Anlassvorrichtung fuer ein Gasturbinentriebwerk

Info

Publication number: DE1243918B
Application number: DE1960R0028123
Authority: DE
Inventors: Robert Noel Penny
Original assignee: Rover Co Ltd
Current assignee: Rover Co Ltd
Priority date: 1959-06-10
Filing date: 1960-06-09
Publication date: 1967-07-06
Also published as: GB861843A

Description

Anlaßvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk Die Eifindung bezieht sich auf eine Anlaßvorric'htung für ein Gasturbinentriebwerk mit einer Brennkammer und einem Brenner (Brennstoffzerstäuberdüse), der mit Luft betrieben wird, und betrifft speziell Anlaßvorrichtungen,. die ein Luftgebläse, das den Brenner mit Luft versorgt, und einen Motor aufweist, der das Gebläse beim Anlassen antreibt, bis das Triebwerk eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat.
Anlaßvorrichtungen mit Hilfsgebläse sind bereits bekannt. Bei einer bekannten Einrichtung ist ein Druckbehälter vorgesehen, .der vor dem Anlassen mit einem mehrstufigen Luftkompressor gefüllt wird. Beim Anlaßvorgang wird aus dem Druckbehälter die Luft mit einem höheren Druck -dem Brenner, und der Brennkammer mit einem geringeren Druck, zugeführt, wobei der Anlaßkraftstoff aus einem Vorratstank dem Brenner zugeführt wird. Eine solche Einrichtung, die über einen Drehzahl- und Druckschalter nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl abgeschaltet werden kann, ist durch den Hochdruckbehälter und den Hochdruckkompressor verhältnismäßig aufwendig und für Gasturbinenanlagen, die zum Antrieb von Motorfahrzeugen gedacht sind, nicht geeignet.
Es ist weiterhin bekannt, bei einer Gasturbine ein Zusatzgebläse vorzusehen, das :einen Teil der Sekundärluft für die Brennkammer zusätzlich verdichtet und als Primärluft in die Brennkammer einführt. Diese Einrichtung .dient dazu, die Verbrennung auch bei geringer Last aufrechtzuerhalten und .stellt, da das Gebläse auch im Leerlauf mitlaufen ruß, eine für Fahrzeugantriebe zu aufwendige Einrichtung dar.
Schließlich ist es noch bekannt, einer speziellen Anlaßbrennkammer mittels eines Gebläses Verbrennungsluft zuzuführen, die nach Erreichen des Leerlaufs abgesperrt wird. Auch diese Lösung ist für Fahrzeugantriebe nicht geeignet, da eine besondere Brennkammer mit Brenner und Zündeinrichtung zum Anlassen erforderlich ist.
Ziel der Erfindung ist es, eine Anlaßvorrichtung zu schaffen, die besonders für Fahrzeuggasturbinen geeignet ist, die einen einfachen Aufbau hat und mit Sicherheit eine einwandfreie Zündung gewährleistet. Ein weiteres der Erfindung zugrunde liegendes Problem liegt darin, daß sichergestellt werden soll, daß beim Anlassen in der Hauptbrennkammer, und nicht etwa in einer speziellen Anlaßbrennkammer, -die Zündung gerade in dem Augenblick erfolgt, in dem das gehörig aufbereitete Gemisch aus Luft und Brennstoff vorliegt. Wenn dies nicht der Fall ist, kann es zu unzulässigen Drucksteigerungen in der Brennkammer kommen. Von besonderer Bedeutung ist dabei - und dies gilt insbesondere bei für Fahrzeugantrieb bestimmten Gasturbinentriebwerken -, daß eine sorgfältige Aufbereitung -des Brennstoffes durch eine sehr feine Zerstäubung stattfindet. Demgemäß soll vorliegend ein Brenner verwendet werden, bei welchem die Zerstäubung in bekannter Weise mit Hilfe von verdichteter Luft vorgenommen wird. Weiterhin. soll aus Gründen eines besonders eifachen Aufbaus der Anlaßvoriichtung eine Zündeinrichtung derjenigen Art verwendet werden, wie :sie serienmäßig bei Kolbenbrennkraftmaschinen (bei Gasturbinentriebwerken aber selten), verwendet wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung von einer Anlaßvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk aus mit einer aus Unterbrecher, Zündspule und Zündkerze bestehenden Zündanlage, einer Brennkammer und einer durch Druckluft unterstützten Brennstoffzerstäuberdüse, die bis zum Erreichen einer vorbestimmten Triebwerksdrehzahl über ein motorgetriebenes Gebläse mit Luft versorgt wird.
Die Erfindung besteht erstens darin, daß die Zerstäuberdüse einerseits direkt mit dem Luftgebläse und andererseits durch eine Leitung über ein Rückschlagventil, :das nur eine Luftströmung zur Düse hin zuläßt, .in an sich bekannter Weise mit ; iner Stelle des Verdichters verbunden ist,- an der ein höherer Druck als im Brennraum herrscht; zweitens sieht die Erfindung vor, daß der das Gebläse antreibende Motor auch den Unterbrecher der Anlaßzündanlage antreibt.
Dabei besteht die Erfindung nicht in den genannten Einzelmerkmalen als solchen, wohl aber in .der Vereinigung dieser beiden Merkmale bei einer Anlaßvorrichtung zier genannten Art.
Eine Einrichtung, bei der parallel zum Luftgebläse noch eine vom Verdichter zum Brenner führende Leitung vorgesehen ist, die. den Brenner nach dem Anlassen weiterhin mit Luft versorgt, ist außerordentlich einfach, da die einzigen zusätzlichen Teile das Gebläse und dessen Antriebsmotor (Elektromotor) sind. Eine weitere bauliche Vereinfachung ergibt sich dadurch, daß der Gebläseantriebsmotor zugleich auch Antrieb der Unterbrechereinrichtung der-Anlaßzündanlage ist.
Weitere Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich. In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt, die im folgenden im einzelnen erläutert wird.
F i g. 1 zeigt die schematische Artordnung der Einrichtung; F i g. 2 ist, teilweise im Schnitt, eine Kombination des Gebläses, des Unterbrechers und des Antriebsmotors; F i g. 3 ist eine Ansieht in Richtung des Pfeiles III der F i g. 2.
Nach F i g. 1 .ist bei der Einrichtung ein Elektromotor 1 vorgesehen, der ein Flügelradgebläse 2 für die Zerstäubungsluft beim Anlassen treibt. Der Elektromotor 1 und das Gebläse 2 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 3 (s. F i g. 2), auf >der weiterhin ein umlaufender Unterbrecher 4 angeordnet ist. Dieser ist im einzelnen in den F.i g. 2 und 3 dargestellt und entspricht dem bei Kolbenbrennkraftmaschinen, verwendeten Unterbrecher.
Der Unterbrecher 4 ist mit einem nockenbetätigten Kontaktpaar 5 versehen (s. F i g. 2 und 3), das in Reihe mit einer Niederspannungsquelle 6, einer Zündspule 7 und einem Anlaßsolenoid 25 liegt; -dieses schließt, wenn der Zündschalter 8 geschlossen wird und ein normalerweise geschlossener, auf Druck ansprechender Schalter 27, der weiter unten beschrie= ben wird, nicht geöffnet ist. Die Zündspule weist einen Hochspannungsanschluß auf, der durch ein Kabel 9 mit einer im Flammrohr 11 des Triebwerks angeordneten Zündkerze 10 verbunden ist. Der Elektromotor 1 ist mit der Niederspannungsquelle 6 ebenfalls über das Anlaßsolenoid 25 verbunden.
Das Gebläse 2 ,erhält seine Luft durch eine Leitung 12 von einer Anzapfung, die an der engsten Stelle zwischen zwei Diffusorsehaufeln 13 des Verdichters 14 liegt. Der Gesamtdruck der in die Leitung 12 eintretenden Luft ist etwas höher -als der Druck der vorn Verdichter der Brennkammer 15 zugeführten Luft. Die Luft wird aus dem Gebläse 2 dem Brenner 17 durch eine Rohrleitung 16 zugeführt. Parallel zum Gebläse 2 liegt eine Nebenschlußleitung 18, in der ein Rückschlagventil 19 angeordnet ist, durch das die Luft nur in Richtung der Pfeile 20 zum Brenner strömen kann. Der Brenner 17 ist mit einer Brennstoffzufuhr durch ein Rohr 21 verbunden, in dem ein Ventil 22 liegt, das von einem Solenoid 23 betätigt wird, Das Solenoid ist mit der Niederspannungsquelle 6 -nur über den Zündschalter 8 verbunden und wird daher sofort nach dem Schließen des Zündschalters 8 mit Strom versorgt. Parallel zum Gebläseantriebsmotor 1 liegt ein Anlaßmotor 24, der in Betrieb gesetzt wird, wenn das Anlaßsolenoid 25 ge- schlossen ist.
Der auf Druck ansprechende Schalter 27 ist durch eine Rohrleitung 26 mit der Leitung 12 verbunden und schaltet das Anlaßsolenoid 25 ab, wenn der Druck in der Rohrleitung 12, d. h. der Druck an der engsten Stelle im Diffusor, eisten Wert erreicht, der einer vorbestimmten Drehzahl des Verdichters entspricht.
Beim Schließen des Zündschalters 8 wird das Brennersolenoid 23- betätigt, so daß dem Brenner 17 Brennstoff zugeführt wird. Weiterhin wird auch das Anlaßsolenoid 25 mit Strom versorgt, wodurch die Stromkreise zum Anlaßmotor 24, zum Gebläsemotor 1 und zur Zündspule 7 geschlossen werden, wobei der auf Druck ansprechende Schalter 27 geschlossen ist. Der Anlaßmotor 24 dreht den Verdichter 14 und die nicht dargestellte Turbine durch, während der Gebläsemotor 1 das Gebläse 2 antreibt, die Luft zum Brenner 17 fördert und die Kontakte des Unterbrechers 4 öffnet und schließt. Von der Spule 7 fließt eiü Hochspannungsstrom zur Zündkerze und zündet das in der Brennkammer 15 vorhandene Brennstoff-Luft-Gemisch.
Wenn die Verdichterdrehzahl auf den vorbestimmten Wert angestiegen ist, öffnet sich der auf Druck ansprechende Schalter 27, so daß das Anlaßsolenoid 25 stromlos wird, der Anlaßmotor 24 und der Gebläseantriebsmotor 1 angehalten werden und der Strom zur Zündspule abgeschaltet wird. Dabei ist dann eine genügende Luftströmung zum Brenner durch die Nebenschlußleitung 18 und das Rückschlagventil" 19 vorhanden. Das Brenustoffsolenoid bleibt so lange unter Strom, wie der Schalter 8 geschlossen bleibt.
Stau einer Versorgung des Gebläses 2 mit Luft vom Verdichter über die Leitung 12 kann das Gebläse auch mit einem mit der Atmosphäre in Verbindung .stehenden Einlaß versehen sein. In -diesem Fall endet die Leitung 12 an dem zur Leitung 18 führenden T-Stück"so daß die Luft, wenn das Triebwerk seine normale Drehzahl erreicht hat, durch die Leitungen 12 und, 18 wie.bisher zum Brenner strömt. Weiterhin muß dann in der von dem Gebläse 2 zum Brenner 17 führenden Leitung 16 ein Rüekschlagventil vorgesehen werden, das eine Luftförderung des Gebläses nur in Richtung zum Brenner gestattet.

Claims

Patentansprüche: 1. Anlaßvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk mit seiner aus Unterbrecher, Zündspule und Zündkerze bestehenden Zündanlage, einer Brennkammer und einer durch Druckluft unterstützten Brennstoffzerstäuberdüse, die bis zum Erreichen einer vorbestimmten Triebwerksdrehzahl über ein motorgetriebenes Gebläse mit Luft versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (17) einerseits direkt mit dem Luftgebläse (2) und andererseits durch eine Leitung (18) über ein Rückschlagventil (19), das nur eine Luftströmung zur Düse (17) hin zuläßt, in an sich bekannter Weise mit einer Stelle des Verdichters (14) verbunden ist, an der ein höherer Druck als im Brennraum herrscht, wobei der -das Gebläse antreibende Motor (1) auch den Unterbrecher (4) der Anlaßzündanlage (6 bis 10) antreibt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, :daß das Luftgebläse (2) parallel zur Leitung (18) angeordnet ist und Luft aus dem Verdichterdiffusor ansaugt. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftgebläse (2) aus der Atmosphäre ansaugt und in seiner Verbindungsleitung (16) zur Zerstäuberdüse (17) ein Rückschlagventil aufweist, welches ein Rückströmen der Luft durch das Gebläse verhindert. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Abschalten des Motors (1) für das Luftgebläse (2) beim Erreichen einer vorbestimmten Triebwerksdrehzahl einen Schalter (27) aufweist, der auf den Druck in der.Leitung (18) anspricht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 760170, 843 481, 888 484, 956 553, 968 568, 1022 423, 1028 834; schweizerische Patentschriften Nr. 273 506, 302 682, 318 025; »Flugwelt«, 1954, Nr. 6, S. 166.