DE1476748C

DE1476748C - Filter device

Info

Publication number: DE1476748C
Authority: DE
Inventors: Adolf 7000 Stuttgart Busnau; Hering Hans 7000 Stuttgart-Bad Cannstatt Fehler
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Publication date: 1971-07-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung zum Einbau in Kraftstoffleitungen bzw. -kanäle von Kraftstoffeinspritzdüsen, insbesondere zur Verwendung bei rücklaufgesteuerten Kraftstoffeinspritzdüsen von Gasturbinentriebwerken zur Reinhaltung kleinster Bohrungen und Schlitze.The invention relates to a filter device for installation in fuel lines or channels of fuel injection nozzles, especially for use in return-controlled fuel injection nozzles from Gas turbine engines to keep the smallest bores and slots clean.

Gasturbinentriebwerke werden mit Brennkammern ausgerüstet, in welche üblicherweise eine Anlaßdüse mit einer Zündkerze und eine oder mehrere Hauptkraftstoffdüsen eingebaut sind. Von einer Hauptkraftstoffleitung geht ein Leitungssystem aus, welches zur Verteilung des Kraftstoffs auf die einzelnen , Anlaß- und Einspritzdüsen dient. Es ist bekannt, zur Reinhaltung des Kraftstoffs von Schmutzteilchen in die Hauptkraftstoffleitung ein Filter einzubauen, um die oft konstruktiv bedingt sehr kleinen Querschnitte der Einspritzdüsen vor Verschmutzung zu schützen.Gas turbine engines are equipped with combustion chambers, in which usually a starting nozzle with a spark plug and one or more main fuel nozzles installed. From a main fuel line is a pipe system that is used to distribute the fuel to the individual, Starter and injection nozzles are used. It is known to keep dirt particles in fuel clean Install a filter in the main fuel line to avoid the very small cross-sections, which are often due to the design to protect the injection nozzles from contamination.

Bei Brennereinsätzen von Ölbrennern ist die Verwendung von Hauptstromfiltern bekannt. Diese Hauptstromfilter können vor der Brennerdüse direkt angeordnet sein und den Brennerdüseneinsatz ringförmig umgeben, so daß das Öl vo"r dem Durchtritt durch die Düsen gefiltert wird.When using oil burners, the use of known from main flow filters. These main flow filters can be placed directly in front of the burner nozzle be arranged and surround the burner nozzle insert in a ring, so that the oil in front of the passage is filtered through the nozzles.

In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß noch nach dem Filter Schmutzteile im Kraftstoff vorhanden sind, die entweder das Filter passiert oder sich auf eine bis heute noch nicht ganz geklärte Weise in den Rohrleitungen nach dem Filter gebildet haben. Diese Schmutzteile, die mitunter nicht fest, sondern oft schlammartig sind, können die Einspritzdüsen teilweise oder auch ganz verstopfen und dadurch ihre Funktion beträchtlich stören. Ein weiterer Nachteil der bekannten Filter ist darin zu sehen, daß sie infolge ihres großen Filterquerschnitts einen relativ großen Platz beanspruchen, so daß eine besondere Ausbildung des Düseneinsatzes und eine aufwendige Führung notwendig sind. Um den Nachteil eines zu großen Platzbedarfs zu verringern, sind die bekannten Hauptfilter über eine größere Länge in der Strö- mungsrichtufig angeordnet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich trotz der Filter nach längerem Gebrauch Schmutz vor der Düsenmündun? absetzt und die Düse verstopft. Ein Auswechseln des verschmutzten Hauptfilters ist nur mit einem erheblichen Montageaufwahd möglich.In practice, however, it has been shown that dirt particles are still present in the fuel after the filter that either passed the filter or turned in in a way that has not yet been fully clarified the pipelines formed after the filter. These pieces of dirt that are sometimes not stuck, but rather are often muddy, the injection nozzles can partially or completely clog and thereby considerably disturb their function. Another disadvantage of the known filters is that they take up a relatively large space due to their large filter cross-section, so that a special Training of the nozzle insert and a complex guide are necessary. To the disadvantage of one too to reduce large space requirements, the known main filters are over a greater length in the flow arranged in the correct direction. However, it has been shown that, despite the filter, dirt in front of the nozzle mouth? drops off and the nozzle is clogged. Replacing the dirty main filter is only possible with a considerable amount of assembly work possible.

Die bekannten rücklaufgesteuerten Einspritzdüsen arbeiten nach dem Prinzip, daß dem Drallraum des Zerstäuberteils der Düse mehr Kraftstoff zugeführt wird, als durch die Aüstrittsbohrung der Düse austreten soll. Hierdurch entsteht in dem Drallraum ein Druck, und der nicht der Verbrennung zugeführte Kraftstoff fließt durch eine Rücklaufdrossel zurück. Die Rücklaufmenge des Kraftstoffs wird konstant gehalten. Sind nun die eine oder beide Eintrittsbohrungen bzw. Schlitze zum Drallraum mehr oder weniger verstopft, so bricht der Druck im Drallraum zusammen und sinkt gegebenenfalls unter den in der Rücklaufleitung herrschenden Druck. Da alle Düsen in dem Leitungssystem miteinander verbunden sind und alle unter dem Druck stehen, der in der Rücklaufieitung herrscht, wird in die verstopfte Düse Kraftstoff aus der Rücklaufieitung gefördert, der durch die Austrittsöffnung der Düse in die Brennkammer gelangt. Diese Kraftstoffmenge ist hierbei beträchtlich, Und da sie zusätzlich uhzerstäubt ist, entsteht ein starker Flammenstrahl, der zur Zerstörung des Triebwerks führen kann.The known return-controlled injection nozzles work on the principle that the swirl chamber of the The atomizer part of the nozzle is supplied with more fuel than emerges through the nozzle exit hole target. This creates a pressure in the swirl chamber and that which is not fed to the combustion Fuel flows back through a return throttle. The return quantity of the fuel is kept constant. Are now the one or both inlet bores or slots to the swirl chamber more or less clogged, the pressure in the swirl space collapses and possibly falls below that in the Return line prevailing pressure. Because all nozzles in the pipe system are connected to one another and all are under the pressure that prevails in the return line, is in the clogged nozzle Fuel is pumped from the return line through the outlet opening of the nozzle into the combustion chamber got. This amount of fuel is considerable, and since it is also atomized, creates a strong flame beam that leads to destruction of the engine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Filtereinsätze zu vermeiden und eine Filtervorrichtung zu schaffen, die für das Ausfiltern von kleinsten Schmutzteilchen aus dem Kraftstoff geeignet ist und durch eine entsprechende Konstruktion dem Aufbau von Düsen von Gasturbinentriebwerken angepaßt ist.The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the known filter inserts and to provide a filter device which is capable of filtering out the smallest particles of dirt from the Fuel is suitable and, through an appropriate construction, the construction of nozzles of gas turbine engines is adapted.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß hinter dem Hauptfilter in den kraftstoffzuführenden Teilen des Leitungssystems in unmittelbarer Nähe der Bohrungen und Schlitze Zusatzfilter vorgesehen sind, die als quer zur Strömungsrichtung des Kraftstoffs angeordnete Flachfilter ausgebildet sind. Diese neuen 'Kraftstoffilter werden in vorteilhafter Weise innerhalb der Zulaufleitungen der Einspritzdüsen angeordnet, wodurch auch besonders feine Fremdkörper und Schmutzteile, die das Filter der Hauptkraftstoffleitung noch passiert haben oder sich erst nach diesem Filter bildeten, aufgehalten werden, so daß verhindert wird, daß diese Fremdkörper sich in den Schlitzen des Zerstäuberteils der Einspritzdüserrfestsetzen können.^r~v*orzägsweise wird jeder Einspritzdüse wenigstens ein Kraftstoffilter zugeordnet. Dieses Kraftstoffilter wird zweckmäßigerweise in den Düsenköpfen selbst oder in den Verteilerstücken der Kraftstoffleitungen angeordnet. Um diese Anordnung zu ermöglichen, werden die Kraftstoffilter besonders flach ausgeführt. Dadurch kann das Flachfilter in seiner Form der Düsenkonstruktion so angepaßt werden, daß es bei optimaler Filterwirkurig wenig Raum beansprucht und keine aufwendige Führung voraussetzt. Da das Filtersieb des Flachfilters quer zur Strömungsrichtung angeordnet ist, ergibt sich die beste Ausnutzung des Filtereinsatzes, und die Strömung des Kraftstoffs wird nicht beeinflußt. Durch die Querlage des Filters zur Strömungsrichtung kommt die gesamte Filterfläche vorteilhaft gleichmäßig zum Einsatz.This object is achieved in that additional filters are provided behind the main filter in the fuel-supplying parts of the line system in the immediate vicinity of the bores and slots, which are designed as flat filters arranged transversely to the direction of flow of the fuel. These new 'fuel filters are advantageously arranged within the feed lines of the injection nozzles, so that particularly fine foreign bodies and dirt particles that have passed the filter of the main fuel line or that were only formed after this filter are stopped, so that these foreign bodies are prevented can get stuck in the slots in the spray part of the injector. ^r ~ v * orzägsweise each injector is assigned at least one fuel filter. This fuel filter is expediently arranged in the nozzle heads themselves or in the manifolds of the fuel lines. To enable this arrangement, the fuel filters are designed to be particularly flat. As a result, the shape of the flat filter can be adapted to the nozzle construction in such a way that, with an optimal filter, it effectively takes up little space and does not require complex guidance. Since the filter screen of the flat filter is arranged transversely to the direction of flow, the best utilization of the filter insert results and the flow of the fuel is not influenced. Because the filter is positioned transversely to the direction of flow, the entire filter surface is advantageously used evenly.

In seiner einfachsten Form besteht das Zusatzfilter aus einem niedrigen Hohlzylinder mit einem darin befestigten Sieb. Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das Zusatzfilter aus einem niedrigen Hohlzylinder mit einem durchlöcherten Boden besteht, auf dem ein Sieb aufliegt, das von einem in den Hohlzylinder eingepreßten Ring gehalten wird. Ein derartiges Zusatzfilter eignet sich besonders für den Einbau in die Verteilerstücke oder in die Anlaßdüse. Hierbei kann zur sicheren Befestigung des Zusatzfilters der das Sieb tragende flache Hohizylinder auf seiner äußeren Wandung mit einem Gewinde versehen sein, so daß das Zusatzfilter in seine vorbestimmte Lage eingeschraubt werden kann. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht das Zusatzfilter aus einem Ring, der mit einer in Achsrichtung angeordneten Ringnut versehen ist. In dem Nutboden befindet sich ein Kranz kleiner Bohrungen, und der Nutboden dient zur Auflage des Filtersiebes, das durch je einen an die Innen- und Außenwand der Nut angepaßten und eingepreßten Ring gehalten wird. Ein solches Zusatzfilter läßt sich in kleinsten Abmessungen herstellen und eignet sich deshalb besonders zum Einbau in den Düsenkopf rücklaufgesteuerter Düsen. Da das Sieb hohen Temperaturen ausgesetzt sein kann, wird es zweckmäßigerweise aus wärmebeständigem und nichtrostendem Material gefertigt.In its simplest form, the additional filter consists of a low hollow cylinder with an inside attached sieve. Another preferred embodiment provides that the additional filter from a low hollow cylinder with a perforated bottom, on which a sieve rests, which by a ring pressed into the hollow cylinder. Such an additional filter is suitable especially for the installation in the manifold or in the starting nozzle. This can be used for secure attachment of the additional filter of the flat hollow cylinder carrying the sieve on its outer wall with a Be provided with a thread so that the additional filter can be screwed into its predetermined position. In another preferred embodiment, the additional filter consists of a ring with a is provided in the axial direction arranged annular groove. There is a small wreath in the bottom of the groove Holes, and the bottom of the groove is used to support the filter screen, which is attached to the inner and Outer wall of the groove adapted and pressed ring is held. Such an additional filter can Manufacture in the smallest dimensions and is therefore particularly suitable for installation in the nozzle head return-controlled nozzles. Since the screen can be exposed to high temperatures, it becomes convenient made of heat-resistant and rustproof material.

An Hand mehrerer Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt _/ The invention is explained in more detail below on the basis of several exemplary embodiments. It shows _/

. Fig. 1 einen Schnitt durch eine Anlaßdüse mit einem eingebauten flachen Zusatzfilter,. Fig. 1 is a section through a starting nozzle with a built-in flat additional filter,

F i g. 2 einen Schnitt durch ein Verteilerstück mit einem eingebauten Zusatzfilter,F i g. 2 a section through a distributor piece with a built-in additional filter,

Fig.3 eine Rücklaufdüse mit einem Zusatzfilter,Fig. 3 a return nozzle with an additional filter,

Fig. 4 und 5 ein ringförmiges Zusatzfilter in der Draufsicht und im Schnitt.4 and 5 an annular additional filter in plan view and in section.

Wie die F i g. 1 zeigt, wird, um eine Verunreinigung der sehr kleinen Drallbohrungen der Anlaßdüse zu vermeiden, in den Körper der Anlaßdüse 1 ein Zusatzfilter 2 eingesetzt. Dieses Zusatzfilter 2 besteht aus dem flachen Hohlzylinder 3, der mit einem Außengewinde versehen ist und eine mit den Bohrungen 4 versehene Bodenplatte 5 aufweist. Oberhalb der Bodenplatte S wird das aus einem Sieb 6 bestehende Flachfilter angebracht, welches durch den in den Hohlzylinder 3 eingepreßten Ring 7 fixiert wird. Das Zusatzfilter 2 wird in eine mit einem Gewinde versehenen Bohrung 8 derart eingeschraubt, daß es unterhalb des Einlaufkanals 9 zu liegen kommt. Die Bojirung 8 wird durch eine Schraube 10 abgeschlossen. Bevor der Kraftstoff aus der Düsenöffnung 11 der Anlaßdüse 1 austritt,-muß er also das Zusatzfilter 2 durchströmen. Jegliche Verunreinigungen werden durch das Zusatzfilter 2 abgehalten, und eine Verschmutzung der Düsenöffnung 11 kann nicht eintreten. Eine Reinigung des Zusatzfilters ist sehr leicht möglich. Hierfür braucht lediglich die Schraube 10 entfernt zu werden, wonach die Reinigung durchgeführt werden kann.As the F i g. 1 shows, in order to avoid contamination of the very small swirl bores of the starting nozzle To avoid an additional filter 2 inserted into the body of the starting nozzle 1. This additional filter 2 consists from the flat hollow cylinder 3, which is provided with an external thread and one with the bores Has 4 provided base plate 5. A sieve 6 is used above the base plate S existing flat filter attached, which is fixed by the ring 7 pressed into the hollow cylinder 3 will. The additional filter 2 is screwed into a threaded hole 8 in such a way that that it comes to lie below the inlet channel 9. The buoyancy 8 is secured by a screw 10 closed. Before the fuel emerges from the nozzle opening 11 of the starter nozzle 1, it must do so Flow through additional filter 2. Any impurities are kept out by the additional filter 2, and contamination of the nozzle opening 11 cannot occur. Cleaning the auxiliary filter is very easily possible. For this only the screw 10 needs to be removed, after which the cleaning is carried out can be.

In der F i g. 2 ist der Einbau eines Zusatzfilters 12 in ein Verteilerstück 13 gezeigt. Die beiden Bohrungen 14 und 15 des Verteilerstückes 13 sind die Anschlußstellen für die nicht eingezeichneten Verbindungsrohre zwischen den einzelnen Verteilerstücken, durch die der Zulauf des Kraftstoffs erfolgt. Von diesem Verteilerstück 13 aus wird das Zulaufrohr der Einspritzdüse über die Bohrung 16 gespeist. Bevor der Kraftstoff in die Bohrung 16 gelangt, muß er das Zusatzfilter 12 passieren, welches im Prinzip genauso aufgebaut ist wie das in F i g. 1 dargestellte Filter. Lediglich die äußere Wandung des Hohlzylinders 3 ist ohne Gewinde, und der Boden 5 des Hohlzylinders hat eine andere Verteilung der Bohrungen 4.In FIG. 2 is the installation of an additional filter 12 shown in a distributor piece 13. The two bores 14 and 15 of the distributor piece 13 are the connection points for the connecting pipes not shown between the individual manifolds, through which the supply of fuel takes place. From this distributor piece 13, the feed pipe the injection nozzle is fed via the bore 16. Before the fuel gets into the bore 16, it must the additional filter 12 pass, which in principle is constructed in the same way as that in FIG. 1 shown Filter. Only the outer wall of the hollow cylinder 3 is without a thread, and the bottom 5 of the hollow cylinder has a different distribution of the holes 4.

In der Fig. 3 ist das Zusatzfilter-in den Kopf einer Rücklaufdüse eingesetzt. Der Kopf dieser Düse besteht im wesentlichen aus dem Düsenkörper 19, der mit Bohrungen zur Aufnahme des Kraftstoffzufürungsrohrs 17 und des Kraftstoffrücklaufrohrs 18 und mit einer Zulauf- und mit einer Rücklaufbohrung 20 und 21 versehen ist. Das Kraftstoffzuleitungsrohr 17 und das Rückleitungsrohr 18 sind mit dem Düsenkörper 19 verschweißt. Die Zulaufbohrung 20 mündet in eine Ringkanalnut 22. An den Düsenkörper 19 schließt das Zusatzfilter 23 an, welches eine ringförmige Nut 24 mit gleichem Querschnitt wie die Ringkanalnut 22 aufweist. Aus der Ringkanalnut 22 strömt also der Kraftstoff direkt in die Nut 24 des Zusatzfilters 23 und von dort über die im Boden des Zusatzfilters 23 angeordneten Löcher in eine Ringnut der Rücklaufdrossel 25. Von dieser letzten Ringnut gelangt der Kraftstoff über die Zulaufbohrungen 26 in der Rücklaufdrossel 25 zu einer zweiten Ringnut der Rücklaufdrossel 25, die den Kraftstoff auf die Schlitze einer Drallplatte 27 verteilt. Über die Schlitze der Drallplatte 27 gelangt der Kraftstoff in einen Drallraum 28 der Düsenplatte 29 und von dort aus über die Düsenöffnung 30 in-den Verbrennungsraum. Ein Teil des Kraftstoffs wird jedoch beim gezeigten Ausführungsbeispiel über die Rücklaufbohrungen 31 der Rücklaufdrossel 25 in die Rücklaufbohrung 21 des Düsenkörpers 19 und von dort in das Rücklaufrohr 18 zurückgeführt. Bei einem solchen rücklaufgesteuerten Düsensystem mit kleinstem Kraftstoffdurchsatz und damit kleinsten Abmessungen geschieht es leicht, daß Schlitze oder Bohrungen durch Verschmutzungen verstopft werden. Dieses wird nach der Erfindung durch das Zusatzfilter 23 verhindert. Die einzelnen Teile wie Zusatzfilter 23, Rücklaufdrossel 25, Drallplatte 27 und Düsenplatte 29 werden durch eine Überwurf kappe an dem Düsenkörper 19 befestigtIn FIG. 3, the additional filter is inserted into the head of a return nozzle. The head of this nozzle consists essentially of the nozzle body 19, which has holes for receiving the fuel supply pipe 17 and the fuel return pipe 18 and with an inlet and a return bore 20 and 21 is provided. The fuel supply pipe 17 and the return pipe 18 are with welded to the nozzle body 19. The inlet bore 20 opens into an annular channel groove 22. To the Nozzle body 19 connects the additional filter 23, which has an annular groove 24 with the same cross section as the annular channel groove 22 has. The fuel therefore flows directly into the annular channel groove 22 the groove 24 of the additional filter 23 and from there via the holes arranged in the bottom of the additional filter 23 into an annular groove of the return throttle 25. The fuel arrives from this last annular groove via the inlet bores 26 in the return throttle 25 to a second annular groove of the return throttle 25, which the Fuel distributed over the slots of a swirl plate 27. The passes through the slots in the swirl plate 27 Fuel into a swirl chamber 28 of the nozzle plate 29 and from there through the nozzle opening 30 in-the Combustion chamber. However, in the embodiment shown, some of the fuel is via the Return bores 31 of the return throttle 25 into the return bore 21 of the nozzle body 19 and from there returned into the return pipe 18. In such a return-controlled nozzle system with smallest fuel throughput and thus the smallest dimensions, it happens easily that slots or Bores are blocked by dirt. According to the invention, this is achieved by the additional filter 23 prevented. The individual parts such as additional filter 23, return flow throttle 25, swirl plate 27 and Nozzle plate 29 are attached to the nozzle body 19 by a cap

In den F i g. 4 und 5 ist ein ringförmiges Zusatzfilter 23, wie es in der F i g. 3 verwendet ist, dargestellt. Dieses Zusatzfilter 23 besteht aus einem Ring 33, der mit einer in Achsrichtung angeordneten Nut versehen ist und dessen Boden einen Kranz Bohrungen 34 aufweist. Auf dem Boden der NüT24" ist das Sieb 35 angeör<3netj welches durch je einen an die Innen- und Außenwand der Nut 24 angepaßten und eingepreßten Ring 36 und 37 gehalten ist.In the F i g. 4 and 5 is an annular additional filter 23, as shown in FIG. 3 is used. This additional filter 23 consists of a ring 33 with a groove arranged in the axial direction is provided and the bottom of which has a ring of bores 34. On the floor of the NüT24 "is the sieve 35 is connected by one each the inner and outer walls of the groove 24 adapted and pressed-in ring 36 and 37 is held.

Claims

Patent claims:

1. Filter device for installation in fuel lines or channels of fuel injection nozzles, in particular for use in return-controlled Fuel injection nozzles of gas turbine engines for keeping the smallest bores and slots clean, characterized in that that behind the main filter in the fuel-supplying parts of the pipe system Additional filters (2, 12, 23) are provided in the immediate vicinity of the bores and slots, designed as a flat filter (6, 35) arranged transversely to the direction of flow of the fuel are.

2. Filter device according to claim 1, characterized in that the filter (2, 12) in the Fuel supply lines and / or arranged in the distribution pieces (13) of the fuel lines are. .

3. Filter device according to claims 1 and 2, characterized in that the filter is formed from a low hollow cylinder with a sieve attached therein.

4. Filter device according to claims 1 and 2, characterized in that the filter (2, 12) consists of a low hollow cylinder (3) with a perforated bottom (5) on which a sieve (6) rests, which is supported by an in the hollow cylinder (3) pressed-in ring (7) is held.

5. Filter device according to claim 4, characterized in that the sieve (6) carrying Hollow cylinder (3) is threaded on its outer wall.

6. Filter device according to claims 1 and 2, characterized in that the additional filter (23) consists of a ring (33) which is provided with an annular groove (24) arranged in the axial direction and which, in continuation of the groove (24), has holes ( 34) and carries a sieve (35) on the groove bottom, which is passed through one to the

inner and outer wall of the groove (24) adapted Lind pressed-in ring (36, 37) is held.

7. Filter device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the sieve (6, 35) consists of heat-resistant and rustproof material.

1 sheet of drawings