DE1476899A1 - Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine und Gasturbine zur Durchfuehrung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Robert M e 1 d a u

Dipl.-Ing. _s

Gustav M e 1 d a u
- Patentanwälte -

483 Gütersloh

Carl-Bertelsmann-Str. 4

SONIC DEVELOPMENT CORPORATION OP AMERICA

260, Hawthorn Avenue
Yonkers /New York/USA

Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine und Gasturbine zur Durchführung dieses Verfahrens

Es wird die Priorität der US-Anmeldungen 439 738 vom 15· März 1965 und 507 807 vom 15. November I965 - James Madison BlakeIy und Robert Edward Schurig - in Anspruch

genommen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine, bei dem der Brennkammer verdichtete Verbrennungsluft sowie von Brennern zerstäubter Brennstoff zugeführt wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Gasturbine zur Durchführung dieses Verfahrens.

Seit langem ist man ununterbrochen bemüht, die vorhandenen Möglichkeiten zur Zerstäubung von flüssigem Brennstoff zu verbessern und leistungsfähigere Brennersysteme sowie Brennräume für Verbrennungskraftmaschinen zu entwickeln. Die Bemühungen sind auf

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Unterlagen IAn. / § i. f .u>, ^ Hr. l Satz 3 des Änderunfleges. v- ·

dem Gebiet der Gasturbinen besonders stark infolge mannigfaltiger Schwierigkeiten, die in der Praxis auftreten. Ein besonderer Nachteil der heute üblichen Bauarten von Gasturbinen besteht darin, daß der Bereich zu eng ist, in dem die Durchsatzmenge der Brenner ohne wesentliche Rückwirkungen auf die verlangte Zerstäubungsgüte verändert werden kann. Demzufolge ist es notwendig, in vielen Maschinen mehrere im Hinblick auf Arbeitsweise und Größe unterschiedliche Düsen in einer einzigen Maschine unterzubringen, um eine ausreichende Elastizität im Hinblick auf die Regelbarkeit der Durchsatzmenge bei gleichbleibender Zerstäubungsgüte zu erzielen. Aufgrund dieser Maßnahmen können nur Brennkammern weitgehend vagegebener Bauart in Gasturbinen eingesetzt sein, deren Bauart und Größe feststehen· Hinzu kommt, daß das Leistungsgewicht der Maschine naturgemäß niedriger ist gegenüber einem Fall, in dem von vornherein der günstigste Brennkammertyp gewählt werden kann.

Eine andere Schwierigkeit besteht darin, daß mit herkömmlichen Zerstäubern und Brennern gewöhnlich keine Flamme erzielt werden kann, deren Form günst»ist· Die bisherigen Systeme verbrennen den Brennstoff gewöhnlich mit einer schmalen langgestreckten Flamme. Außerdem erreichen die entflammten Gasteilchen außerordentlich hohe Geschwindigkeit« Das hat zur Folge, daß verhältnismäßig lange Brennkammern erforderlich sind, wenn eine möglichst vollkommene Verbrennung angestrebt wird, Darüberhinaus ergibt sich hieraus die Hotwendigkeit, lediglich bestimmte Bauarten von Brennkammern einzusetzen, allein davon ausgehend,

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- 3 eine möglichst günstige Flammenform zu erreichen.

Sehr vielen Bauarten von Zerstäubern und Brennern ist außerdem der Nachteil eigen, daß ihnen der flüssige oder gasförmige Brennstoff mit hohem Förderdruck zugeführt werden muß. Hierfür werden Hochdruckpumpenanlagen benötigt, die zusätzliches Gewicht, Mehrkosten, einen komplizierten Aufbau und eine daraus folgende Anfälligkeit der Maschine bedingen.

Eine weitere Schwierigkeit, die sich häufig bei den bisherigen Bauarten von Zerstäubern und Brennern einstellt, besteht darin, daß die Durehflußöffnungeh für den Brennstoff sehr klein gehalten sind, so daß sie leicht von den Fremrteilchen im Brennstoff verstopft sind. Zusätzliche Schwierigkelten auf diesem Gebiet werden später einzeln angeführt.

Seit langem ist man bestrebt, die Brennstoffkosten für Verbrennungskraftmaschinen herabzudrücken. Infolgedessen wird seit langem nach einem Zerstäuber und einem Brenner gesucht, die fähig sind, auch billige Brennstoffe niederer Qualität zufriedenstellend zu verbrennen. Das Interesse an derartigen Zerstäubern und Brennern ist insbesondere auch deshalb sehr groß, weil die bisher zufriedenstellend verbrennbaren teuren Brennstoffe sehr schnell verdunsten und sehr gefährlich zu handhaben sind. Es sind Versuche unternommen worden, Brennstoffe niederer Qualität mit den bisher zur Verfügung stehenden

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Brennern derart zu verbrennen, daß die Kohleablagerungen in der Maschine in erträglichen (lenzen gehalten wurde . Diese Versuche sind jedoch fehlgeschlagen.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu Betrieb einer Gasturbine vorzuschlagen, mit dem die vorgenannten Schwierigkeiten überwunden werden, sowie eine Gasturbine zu schaffen, die gegenüber den bisher üblichen Bauarten sowohl eine geringe Größe als auch ein hohes Leistungsgewicht aufweist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Zerstäubungs- und Verbrennungssystem für flüssigen Brennstoff zu schaffen, das in der Lage ist, eine Dtfurchfluß-Regelung bei gleichbleibender Zerstäubungsgüte Über einen sehr großen Bereich zuzulassen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Zerstäubungs- und Verbrennungssystem zu schaffen, dem der Brennstoff mit niedrigerem Druck zugeführt werden kann, dessen Brennstoffzuleitungen selbstreinigend und hochgradig unempfindlich gegenüber Teilchen sind, die gewöhnlich ein Verstopfen der Leitungen verursachen. Das System soll ferner eine Flammenform erzielen, die ohne weiteres angepasst werden kann. Ferner ist beabsichtigt, erfindungsgemäß ein Zerstäubungs- und Verbrennungssystem vorzuschlagen, mit dem auch billige und ungereinigte Brennstoffe niederer Qualität ebenso vollkommen und mit gutem Wirkungsgrad verbrannt werden können, wie gewöhnlich verwendete flüssige Brennstoffe, Erdgas oder andere Gase. Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung sieht ferner vor,

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daß das gesuchte System nicht nur die vorstehend aufgeführten Anforderungen erfüllen soll, sondern sich darüber hinaus dnrch eine einfache Konstruktion und leichtes Gewicht auszeichnet sowie dadurch, daß es keine beweglichen Teile aufweist und der für das System erforderliche Wartungsaufwand gering ist. Andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind aus den späteren Erläuterungen ersichtlich.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine, bei dem der Brennkammer verdichtete Verbrennungsluft sowie von Brenner zerstäubter Brennstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der in die Brennkammer einzuleitenden, verdichteten Verbrennungsluft in einem querschnittsverengtem Düsenabschnitt des Brenners auf mindestens Schallgeschwindigkeit beschleunigt sowie mit Brennstoff vermischt wird und zum Zerstäuben des Brennstoffes Schalldruckwellen angewendet werden, die mittels des durchstrS menden Mediums erzeugt und von einem Resonator in ihrer Resonanz verstärkt werden.

Zur Ausübung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorteilhafterweise eine Gasturbine mit wenigstens einer Brennkammer, einem mit dieser verbundenen Verdichter zur Versoiging der Brennkammer mit Verbrennungsluft und wenigstens einem Brenner mit einem Brennstoff zerstäube·, der in die Brennkammer gerichtet ist, verwendet, deren Besonderheit gekennzeichnet ist, durch einen Zerstäuber und Brenner, der aus einer Düse mit einem divergie-

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renden, in die Brennkammer gerichteten Auslaßabschnitt besteht, eine Vorrichtung zum Einführen des Brennstoffes in den Luftstrom sowie einen Resonator, der in der Brennkammer gegenüber dem Auslaß der Düse angeordnet ist, und der Verdichter mit dem Einlaß der Düse zur Einführung von Luft verbunden ist. Die weiteren Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor ·

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Eine perspektivische Teildarstellung eines zur Zerstäubμng von flüssigem Brennstoff bestimmten Zerstäubers nach der Erfindung!

Fig. 2 eine Seitenansicht des Zerstäubers aus Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht des Zerstäubers im Schnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 2;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Zerstäubers im Schnitt entlang der Linie 4 - H von Fig. 2 mit einer schematischen Darstellnng des zur Zuführung des Brennstoffs zum Zerstäuber bestimmten Leitungssystems;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Zerstäubers in Ergänzung der vorstehenden Figuren, wobei die Schnittlinie mit 5-5 in Fig. 2 angedeutet istj

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Fig. 6 eine perspektivische Darstellung, teilweise geschnitten einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebauten Gasturbine;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer anderen Gasturbinenbauart nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Teildarstellung in Ergänzung von Fig. 6 im Schnitt entlang der Linie 8-8 von Fig. 6;

Fig. '9 eine Schnittdarstellung zur Ergänzung der Darstellung einer Gasturbine in Fig. 7, aufgenommen entlang der Schnittlinie 9-9 von Fig. 7;

Fog. IO eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsart eines zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff benutzten Zenfcäubers nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Seitenansicht des Zerstäubers aus Fig. 10 im Schnitt entlang der Linie 11 - 11 von Fig. 10;

Fig. 12 eine Schnittdarstellung eines Teiles aus Fig. 11 entlang der Linie 12-12 von Fig. 11;

Fig. 13 eine Rückansicht der in Fig. 6 dargestellten Gasturbine unter Verzicht auf unwesentliche Teile.

Nach der vorliegenden Erfindung ist eine Verbrennungsmaschine mit einem Zerstäuber und Brenner ausgerüstet, die mit einem strömungsfähigen Medium betrieben sind und auf deren Zerstäubungs- und Verbrennungsvorgänge Schallenergie angewendet ist. Der hierbei durch den Zerstäuber geleitete Strom eines strömungsfähigen Mediums wird einzig und allein mit, die Druckverhältnisse im gewünschten Maße beeinflussenden Vorrichtungen, die Maschlnen-

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teile darstellen, aufrechterhalten. Dieser Vorteil hat zur Folge, daß keine allein für die Zerstäubung bereits gestellte Pumpenanlage erforderlich ist.

Wenn beispielsweise der Zerstäuber und Brenner innerhalb einer Gasturbine in der Weise in der Wandung der Brennkamtir angeordnet sind, daß der Zerstäuber-Brennerauslaß ins Kammerinnere gerichtet ist und der Einlaß in einer Leitung gelegen ist, durch welche verdichtete Verbrennungsluft von dem Verdichter der Maschine zu deren Verbrennungskammer geleitet ist, wird lediglich ein Teil der für die Verbrennung verdichteten Luft für den Betrieb des Zerstäubers abgezweigt. Das bedeutet, daß der Zerstäuber mit dem selben Arbeitsmittel betrieben werden kann, wie zur Verbrennung in der Brennkammer erforderlich ist. Der Enddruck der . durch den Zerstäuber geleiteten Druckluft entspricht dem Druck der Verbrennungsluft in der Brennkammer, deren Druck geringfügig kleiner ist als der am Verdichterausgang erzeugte. Ϊ

Der Zerstäuber und Brenner verfügt über einzigartige konstrukttive Ausbildungen, die die Brennstoffleitungswege selbstreinigend und nahezu verstopfungssicher machen* Die zur Zuführung der Luft zum Brenner bestimmte Vorrichtung hat gleichfalls überragende Vorteile. Es wurde darüberhinaus Vorsorge getroffen, daß die Konstruktionsteile des Brenners derart angelegt sind, daß sie wirksam gegen überhitzung in der Brennkammer gestaltet sind.

Der Aufbau des Zerstäubers und Brenners nach der Erfindung wird

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nun im Folgenden mit Bezug auf Fig. 1 - 5 im einzelnen erläutert.

Bei der* Gestaltung des Zerstäubers 10 ist man im besonderen von der Lehre ausgegangen, die verschiedenen früheren,gleichfalls auf Zerstäuber gerichteten Vorschlägen, zu entnehmen 1st. Der Zerstäuber 10 umfaßt im wesentlichen einen Düsenkörper 12 mit einem zur Aufnahme des zuströmenden verdichteten Mediums bestimmten Abschnitt 14, einen konvergenten Einlaßabschnitt 16, einen zylindrischen Beruhigungsabschnitt 18 sowie einen divergenten Ausgangs- bzw. Auslaßabschnitt 20. Der Düsenkörper 12 ist aufgrund dieser Ausbildung dazu bestimmt, ein verdichtetes strömungsfähiges Medium, beispielsweise Luft, zu einem schnellströmenden Gasstrom umzuformen, der schließlich mit einem statischen Druck am Ausgang der Düse in die umgebende Luft geleitet wird, der kleiner ist.als der Druck des umgebenden Mediums bzw. der umgebenden Luft. Der Gasstrom hoher Geschwindigkeit wird gegen und in einen Hohlraum 22 eines Aufsatzes 24 zur Erzeugung von Schalldruckwellen geleitet.

Die zur Zerstäubung bestimmte Flüssigkeit wird durch ein Paar einander gegenüberliegenden öffnungen 26 und 28 in den Gasstrom eingeleitet, die quer zur Längsachse der Düse innerhalb des Beruhigungsabschnittes 18 angeordnet sind.

Ähnlich wie in den früheren Vorschlägen entsprechenden Vorrichtungen entwickelt die eben beschriebene Anordnung Schalldruck·!· wellen, deren jBtflrke djarch den eine Resonanz hervorrufenden Hohl-

raum 22 vergrößert wird. Es wird angenommen, da£ eine In den Zerstäuber eingegebene Flüssigkeitsbrennstoffmenge durch die vereinten Kräfte der Druckwellen des Oasstromes hoher Geschwindigkeit und der verstärkten Schalldruckwellen verstäubt wird· Die Brennstofflüssigkeit wird in sehr kleinen Tröpfchen aufgespalten, deren Größe nur sehr wenig streut. Der niedrige Druck am Düsenausgang hat zur Folge, daß das die Düse umgebende Gas bzw. die die Düse umgebende Luft in den Strahl einbricht und auf diese Weise erhebliehen Einfluß auf den Vorgang der Zerstäubung nimmt.

Wenn eine brennbare Flüssigkeit in dem Zerstäuber zerstäubt und der Tröpfchennebel anschließend entflammt ist, stellt sich eine Eamme ein, deren Eigenschaften die bisher erreichen Flammenqualitäten weit übertreffen. Die Verbrennung innerhalb dieser Flamme ist nahezu vollkommen, und es 1st sogar außerordentlich schwierig, die Flamme zu löschen.

Darüberhinaus, vermutlich aufgrund der beiden einander gegenüberliegenden Einspeisungstffnungen für den flüssigen Brennstoff, zeigt die Flamme eine fächerförmige oder ausgebreitete Form·, so daß der Brenner hervorragend für den Einsatz in Gasturbinen geeignet ist.

Ein besonders wirkungsvoller Vorteil wird durch das Merkmal des Zerstäubers 10 gewonnen, daß die Brennstoffzuleitungsöffnungen und 28 einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisen. Dadurch wird verhindert, daß sie durch Fremdteilchen in den Brennstoff

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leicht verstopft werden können· Außerdem erlauben die Abmaße einen verhältnismäßig niedrigen Förderdruck für die Zuführung des Brennstoffs und Einspeisung durch die öffnungen 26 und 28, selbst bei hohen Durchflußmengen·

Ein anderer sehr beachtlicher Vorteil des Zerstäubers wird dadurch erzielt, daß er auch dann sicher betrieben werden kann, wenn der Druck des der Düse 12 zugeführten Gases sehr niedrig ist. Wenn beispielsweise, wie es in vielen Fällen, besonders bei Gasturbinen, vorkommt, der Eingangsdruck des Gases zwischen 0,035 atü bis zu nicht mehr als 0,35 atü schwankt. Unter diesen Umständen kann der Druck am Ausgang der Zuleitungsöffnungen 26 und 28 unter den atmosphärischen Druck sintfken, wodurch der Brennstoff infolge des niedrigen Druckes von selbst ins Innere der Düse gezogen wird und ein Förderdruck nicht erforderlich ist.

Obgleich die Niederdruekverhältnisse bei der Brennstoffzuführung des Zerstäubers 10 beträchtliche Vorteile aufweisen, ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, wenn der Zerstäuber gemeinsam mit einer Vielzahl von Kontrolleinrichtungen zur überwachung der Brennstoffzufuhr eingesetzt 1st» Derartige Kontrollvorrichtungen reagieren meist auf den Eingangsdruck des Zerstäubers der gleich-deutend ist mit einem vom Zerstäuber im Leitungssystem zurückwirkenden Reaktionsdruck, Dieser wird in den Köntröllvorrichtungen als Impuls ^f aufgenommen. Da Brennstoffpumpen, die meist durch derartige Vorrich· tüngen überwacht sind, meist einen relativ hohen Förderdruck aufbringen, erfordern diese'"^!melst einen von einem ähnlich hohen ^;

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Druck hergeleiteten Impuls seitens des Zerstäubers. Wenn der Reaktionsdruck als Steuerimpuls nicht hoch genug 1st, neigt das gesamte System zu unerwünschter-Beschleunigung oder zu unruhigen Arbeiten. Dadurch wird eine unregelmäßige Brennstoffzufuhr hervorgerufen und eine im gleichen Sinne unruhige Flamme erzeugt.

Zur Überwindung derartiger steuerungstechnischer Schwierigkeiten ist man in der Vergangenheit häufig dazu übergegangen, die Mündungs· durchmesser durch entsprechende Einsatzstücke oder Drosseln zu verkleinern. Auf diese Weise wurde als ausreichender Steuerimpuls ein Reaktionsdruck in dem Kontrollsystem aufgebaut. Es liegt jedoch auf der Hand, daß diese Hilfsmaßnahmen auf der anderen Seite den Nachteil nach sich zog, daß das den Durchmesser verkleinernde Einsatzstück eine Mündung aufweisen mußte, deren Durchmesser kleiner ist als der der Röhre oder Leitung, in die das Stück eingesetzt ist und demzufolge eine Möglichkeit zum Verstopfen der Leitungen geradzu geschaffen wurde. Es ist ersichtlich, daß die aufgrund der reichlich bemessenen Durchgangsquerschnitte weitgehend gegen Verstopfen unempfindliche Durchgangsleitungen sofort eingebüßt sind, wenn ein derartiges Einsatzstück im Zusammenhang mit einem Zerstäuber benutzt wird, der große Durchflußquerschnitte aufweist, wie der dargestellte Zerstäuber 10.

Demzufolge besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein gegen Verstopfungen weltgehend unempfindliches Leitungssystem für die Zuführung des Brennstoffes zu schaffen, das

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über einen verhältnismäßig hohen Reaktionsdruck am Zerstäubereingang verfügt, damit ein ausreichender Steuerimpuls für die die Zuführung des Brennstoffs überwachenden Vorrichtungen abgegeben werden kann. Außerdem soll dafür Sorge getragen sein, daß das Brennstoffzuleitungssystem dazu in der Lage 1st, den flüssigen Brennstoff unter niedrigem oder keinem Förderdruck zu dem Zerstäuber zu leiten.

Eine Anordnung zur Zuführung des Brennstoffs, die die vorstehend angegebenen Bedingungen erfüllt, ist besonders aus Figur 2 ersichtlich und umfaßt eine innere Hülse 30, die auf einen zylindrischen Abschnitt der äußeren Mantelfläche des Düsenkörpers 12 aufgesogen ist und gegen eine nahe dem vorderen oder stromabwärts gelegenen Ende des Düsenkörpers 12 angeordnete Schulter stößt. Auf die äußere Oberfläche der inneren Hülse 30 ist eine äußere Hülse 32 aufgesetzt und an dem unteren oder stromabwärts gelegenen Ende des Düsenkörpers 12 auf einen erhaben ausgeführten Ring 34 des Düsenkörpers 12 aufgezogen. Durch diese Anordnung der äußeren Hülse 32, des RingeH 3¹*, der vorstehend genannten Schulter und der Stirnseite am stromabwärts gelegenen Ende der Düse gelegenen Teil der inneren Hülse 30 ist eine ringförmige Nut oder Leitung 36 gebildet. He inneren Öffnungen der Brennstoffwege 26 und 28 münden in diese Nut 36.

Eine gleichfalls ringförmige Nut 38 am anderen Ende der inneren Hülse 30 bildet einen ringförmigen Einlaßkanal für den flüssigen Brennstoff. Der Einlaßkanal 38 steht in Verbindung mit einem

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Anschlußstück 4O₉ das einen Teil der äußeren Hülse 32 bildet.

Wie aus Figur 4 hervorgeht, wird der Brennstoff von einem System, das eine Hochdruckpumpe und eine Kontrolleinrichtung umfaßt und mit 43 bezeichnet 1st, In das Anschlußstück 40 gefördert· Der Reaktionsdruck der Flüssigkeit Innerhalb des Einlaßkanales 38 wird von der Kontrolleinrichtung registriert und als P Steuerungsimpuls verwendet.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ein hoher Reaktionsdruck in dem Einlaßkanal 38 dadurch erzeugt, daß ein Paar parallel schraubenförmig nebeneinander verlaufender Nuten 42 und 44 in der äußeren Oberfläche der Inneren Hülse 30 angelegt sind. Die Nuten 42 und 44 bilden gemeinsam alt der äußeren Hülse 32 mehrfach im Kreis geführte, den BrennstoffzifLuß hemmende Kanäle, die zwischen den Einlaßkanal 38 und die - unmittelbaren Zufüh- ) rungsöffnungen 26 und 28 geschaltet sind.

Wie aus Figur 3 hervorgeht, sind die Mündungen 46 und 48 der schraubenförmig gewundenen Kanäle 42 und 44 um 180° gegeneinander und um 90° gegenüber der Achse der öffnungen 26 und 28 versetzt· In gleicher Weise, sind die Eingangsöffnungen 50.und 52 der schraubenförmig gewundenen Kanäle 42 und 44, wie aus Figur 4 hervorgeht, üb l80° gegeneinander und um 90° gegenüber dem Anschlußstück 40 versetzt*

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Die Nuten 42 und 44 sind vorzugsweise In die äußere Oberfläche der inneren Hülse 30 als Windungen eingeschnitten und weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Jede Mute zeigt einen über Ihre gesamte Länge gleichbleibende einheitliche Querschnitts-, fläche· Die Nuten 42 und 44 sind vorzugsweise von gleicher Querschnittsfläche, ihre Flächen können jedoch auch ungleiche Formen aufweisen, um auf diese Welse Einfluß auf den Flüssigkeitsstrahl bzw· auf die mit dem Zerstäuber erzeugte Flamme zu nehmen. Der Nutgrund der Nuten 42 und 44 liegt Jeweils auf gleicher Höhe mit dem Grund der Nut 36 sowie mit dem der Nut 38, um zu gewährleisten, daß ein welcher, stufenloser übergang sowohl am Ginlaß als auch an der Mündung der Nuten 42 und 44 geschaffen ist. ' -

Jede schraubenförmig gewundene Nute 42 bzw. 44 bewirkt einen Reibungswiderstand gegenüber dem durch sie hindurchgehenden Flüssigkeitsstrom. Die Länge jeder Nute ist so gewählt, daß der erreichte Reibungswiderstand groß genug ist, um den gewünschten Reaktionsdruck in dem Einlaßkanal 38 zu bewirken. In einem praktisch erprobten System eines Innerhalb einer Gasturbine angeordneten Zerstäubers 10 beträgt der von den Nuten 42 und hervorgerufene Druck 4,22 atü oder mehr an Ihrem Eingang jedoch einen sehr niedrigen Druck an ihren Mündungen·

Die Nuten 42 und 44 zeichnen sich vorteilhaft dadurch aus, daß sie einen verhältnismäßig großen Druckabfall auf kleinem Raum ermöglichen. Die Innere Hülse, in welche die Windungen 42 und 44

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eingeschnitten sind, bildet einen Teil der zylindrischen Düse, so daß die Nuten 42 und 44 nötigenfalls beträchtlich lang angelegt sein können, ohne mehr Platz hierfür in Anspruch nehmen zu müssen, als der Zerstäuber ohnehin einnimmt.

Außerordentlich wichtig ist das Verhältnis der relativ groß angelegten Querschnitte der Nuten 42 und 44 gegenüber den üblichen * Mündungsdurchmessern der bisher üblichen Einsatzstücke, die zur Erzielung des gewünschten Druckabfalls ebenfalls dienen können. Im Gegensatz zu diesen bisher verwendeten Einsatzstücken kann auch ein Brennstoff, der verhältnismäßig viel Verunreinigungen enthält, die Nuten 42 und 44 leicht durchfließen, ohne daß es zu Verstopfungen kommt. Der gleiche, Verunreinigungen aufweisende Brennstoff würde die bisher üblichen Einrichtungen in kürzester Zeit verstopfen und außer Betrieb setzen.

Die Figuren 10 bis 12 stelLen eine andere Ausführungsart eines Zerstäubers und Brenners nach der vorliegenden Erfindung dar.Ber Zerstäuber und Brenner 60, der in diesen Figuren gezeigt ist, ist der Vorrichtung 10 in den Figuren 1 bis 5 im Aufbau . sehr ähnlich, und daher sind füreinander entsprechende Teile beider Vorrichtungen die gleichen Bezugszeichen gewählt. Der wesentliche Unterschied zwischen den Vorrichtungen 10 und 60 besteht darin, daß die Vorrichtung 60 einen verhältnismäßig kurzen Düsenkörper 12 aufweist, der mittels einesSTabes 64 und eines Rohres 66 an einem Zuleitungsblock 62 befestigt 1st. Diese Gestaltung hat zur Folge, daß die Eingangsöffnung 68 des

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ORIGINAL INSPECTED

konvergenten Düsenabschnitts 16 offen gegenüber der Umgebung ist, Dadurch.ist es möglich, daß die Düse auf direktem Wege mit von dem Turbinenkompressor verdichteter Luft gespeist wird, wie nachfolgend dargelegt wird.

Der ZuleitungsbljLck 62 weist ein Gehäuse 70 mit einem Paar Planschen 72 auf, die zur Befestigung der Vorrichtung 60 an der Maschine mit Bohrungen ausgestattet sind. Das Gehäuse 70 weist einen vertikal verlaufenden zylindrischen Hohlraum mit einer seitlichen Bohrung 73 auf, die mit diesem Hohlraum in Verbindung steht. Ein Ende der der Zuführung des Brennstoffs dienenden Röhre 66 ist mit Hilfe einer Presspassung in die Bohrung 73 eingesetzt, um auf diese Weiset das Rohr 66 mit

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dem vertikalen Hohlraum im Gehäuse 70 zu verbinden. Ein Ende des Stabes 64 ist in gleicher Weise inieine oberhalb der

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Bohrung 73 gelegene Bohrung im Gehäus^ 70 eingesetzt.

In den vertikalen Hohlraum des Gehäuses 70 ist ein zylindrischer Schaft 74 eingesetzt, in dessen Hantelfläche eine schraubenförmig gewundene Nut 76 mit quadratischem Querschnitt, ge-

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schnitten ist. Das untere Endg des Schaftes 74 weist einen kleineren Durchmesser auf al£ der übrige Schaft, so daß auf diese Weise eine ringförmige Kammer 78 in dem Gehäuse 70 gebildet ist, die mit dem Brennstoffzuleitungsrohr 66 in Verbindung steht. Eine Kappe 80 ist oben auf das Gehäuse 70 aufgesetzt und gesichert. Deren Unterseite steht in fester Flächenberührung mit der oberen Stirnseite des schraubenförmig ausgestatte-

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ten Schaftes 74. Die Kappe 80 weist eine horizontale Bohrung 82 auf und eine nach unten verlaufende Bohrung 84, die mit der horizontalen Bohrung 82 in Verbindung steht.

Wie deutlich aus Figur 12 hervorgeht, verläuft über die obere Stirnseite des Schaftes 74 eine Nut 86 mit quadratischem Querschnitt. In die Bohrung 82 sind Leitungsrohre 88 eingesetzt. Auf diese Weise wird der flüssige Brennstoff durch die Zulei-. tungsrohre 88, die Bohrung 84 über die Nute 86 den schraubenförmig gewundenen Durchflußkanälen 86 zugeleitet. Der Durchlaßkanal 86 bewirkt einen Reibungswiderstand auf den durchströmenden Kraftstoffflüß und stellt damit einen verhältnismäßig hohen Reaktionsdruck für die der Brennstoffzuführung und Brennstoffzuführüberwachung dienenden Vorrichtung· Das Prinzip ist hler das gleiche wie bei den in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Vorrichtungen. Der Schaft 74 ist vorzugsweise mit einer Presspassung in den vertikalen zylindrischen Hohlraum im Gehäuse eingesetzt, damit ein ringsum abgedichteter Durchlaßkanal für die Brennstoffströmung eitsteht. Alle anderen möglicherweise durchlässigen Stellen, an denen Teile der Vorrichtung 60 miteinander verbunden sind, sind zweckmäßig verschweißt, um eine absolut dichte Brennstoffzuleitung zu erreichen.

In Figur 11 ist gezeigt , daß das linke Ende 92 des Zuleitungsrohrs 66 außen einen Absatz und dahinter einen verminderten Durchmesser aufweist. Mit diesem Ende 1st das Rohr 66 in eine Aufnahmebohrung in den Düsenkörper 12 eingepasst. Eine Bohrung

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94 im Düsenkörper 12 stellt, die Verbindung zu den Leitungsrohr $6 her· Eine sich ringsum den Düsenkörper 12 erstreckende Nut 96 steht mit den beiden die Mündungen 26 und 28 aufweisenden BrennstoffZuleitungen in Verbindung. Wie bereits angegeben, -liegen die Mündungen 26 und 28 innerhalb der Beruhigungsstrecke 18 der Düse. Nach außen 1st die Nut 96 durch einen aufgesetzten und gesicherten Rlng98 abgeschlossen und abgedichtet· Der Resonator 10O₄ der in Figur 10 und 11 dargestellt ist, unterscheidet sich in verschiedener Hinsicht von dem Resonator 24 der

Figuren.! und 2. per Resonator 100 1st insgesamt kürzer und von

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halbkugeliger statt zylindrischer Gestalt. Auch die Oberfläche des der Reflektiö|i dienenden hinteren Abschnitts 102 des Hohlraums 22 liegt dein ^ÜeÄüsilng wesentlich näher als die der Reflektion dienend^ O^r^peheTdes, Hohlraums 22 nach der Darstellung in den Figuren 1 tülä 2* Die gestrichelten Linien 104 zeigen in Figur 11 den Vermutlichen Weg der schräg anlaufenden Druckwellen, von denen angekommen wixdj daß sie zwischen dem Düsenausgang und der der Reflektion dienenden Oberfläche 102 gebll-

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det sind. Es wird angenommen,, daß diese Druckwellen ständig reflektiert hin und her laufen mit einer Wellenlänge, die in einer Welse berechnet werden kann, die in früheren Vorschlägen genau dargelegt 1st. Der Abstand »X» in Figur 11 ist der Abstand zwischen dem Mile der Düse und dem ersten Schnittpunkt 106 der gestrichelten. Druckwellenike ge 104. Diese Entfernung entspricht einer halben Wellenlänge der Druckwellencharakteristik· Die der Reflektion dienende Oberfläche 102 liegt genau neben diesem Schnittpunkt 106; mit anderen Worten 1st die Oberfläche

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102 genau in dem ersten Abschnitt der zweiten Hälfte der Wellenlänge angeordnet, gerechnet von der Ausgangsöffnung der Düse 12. Demgegenüber ist der der Reflektion dienende Oberflächenteil in dem Resonator nach den Figuren 1 und 2 in dem letzten Abahnitt der zweiten Jlälfte 4er Wellenlänge angeordnet. Auch die Tiefe des Hohlraums 22 in Figur 11 ist nicht so groß wie die der entsprechenden Höhlung in den Figuren 1 und 2. Daraus folgt, daß sich der Resonator 100, gemessen von der Düse, nicht annähernd so weit erstreckt, wie der Resonator 24· Aufgrund dieser Ausbildung wird vermieden, daß der Resonatoraufbau in der Brennkammer der Gasturbine zum Überhitzen neigt. Der heißeste Flammpunkt liegt in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Resonator 100. Es wird angenommen, daß die Halbkugelform des Resonators 100 besonders geeignet ist, verhältnismäßig stafcke Gasgrenzschichten zwischen der Oberfläche des Resonators und dem vorbeiströmenden Gas zu erzeugen. Aufgrund starker Gasgrenzschichten auf der Resonatoroberfläche wird eine Isolationsschicht als Schutz gegen den Wärmeübergang von der Flamme auf den Resonator gebildet. Der Werkstoff, aus dem der Resonator 100 besteht, ist vorzugsweise ein äußerst hitzebeständiger Stahl.

Der Durchmesser des Resonators 100 ist größer als der Durchmesser des in den Figuren 1 und 2 abgebildeten Resonators 2H, Vorzugsweise soll der Durchmesser des Resonators genau so groß sein wie der äußere Durchmesser des Düsenkörpers 12. Hierdurch wird eine kürzere und weiter auseinandergezogene Flamme

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erreicht und so die Länge der Brennkammer, die in der Maschine eingesetzt ist, klein gehalten und die Flamme selbst stark auseinandergezogen·

Die Figuren 6, 8 und 13 stellen eine Gasturbine 106 dar, in der zehn Zerstäuber- und Brennervorrichtungen 60 eingesetzt sind. Mit Ausnahme der Brennersysterne entspricht der Aufbau der Gasturbine 106 herkömmlichen Bauarten. Es handelt sich bei der dargestellten Gasturbine um einen Typ, der sehr häufig verwendet wird und sich im heutigen Flugbetrieb sehr häufig im Einsatz befindet. Die Verbrennungsluft gelangt auf einem von Luftleitblechen 108 gebildeten Weg In die Maschine und wird auf die Beschaufelung 110 der ersten Verdichterstufe geleitet. Der Weg der Verbrennungsluft, die diese durch die Maschine zurücklegt, ist durch die gestrichelte Linie 112 angedeutet. Die den ersten Verdichter verlassende Druckluft gelangt auf dem Wege der Leitung 114 auf die Beschaufelung 116 des zweiten Verdichters Die Schaufeln 110 sowie 116 der beiden Verdichterstufen sind auf einer gewöhnlichen Antriebswelle 117 angeordnet, die darüberhinaus auch über Rotationsenergie zum Antrieb für Luftpropeller, elektrische Generatoren und andere Hilfsmaschinen verfügt. Die Druckluft wird von der zweiten Verdichterstufe über eine Leitung 118 zu einem Kanal geleitet, der zwischen der äußeren Wandung 1130 der Maschine und einer Ringbrennkammer 120 gebildet ist. Die Seitenwände der Brennkammer 120 (vergl. Figur 8) weisen eine Vielzahl von Löchern 122 auf, durch welche die Druckluft in die Brennkammer einströmt.

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Aus Figur 8 ist ersichtlich, daß die Zerstäuber- und Brennervorrichtung 60 einen kurzen zylindrischen Abahnitt 124 aufweist, der sich von dem Gehäuse 70 erstreckt, in dem die Brennstoffzuleitungen untergebra-cht sind. Der Teil 124 ist in eine zylindrische Ausnehmung im hinteren Teil des Maschinengehäuses eingepaßt. Durch die Bohrungen der Planschen 72 sind Stiftschrauben ^ geführt, auf die Muttern 126 aufgeschraubt sind (in Figur 8 mit gestrichtelten Linien angedeutet), um die Vorrichtung 60 gegenüber der übrigen Maschinen in genau vorbestimmter Weise zu halten.

Der Düsenkörper 12 ist in einen Ring 128 eingepaßt, der selbst in einer öffnung am hinteren Ende der Verbrennungskammer 120 befestigt ist. Auf diese Weise wird die Druckluft, die in den Kanal zwischen der äußeren Wandung 130 des Maschinengehäuses und der Brennkammer 120 einströmt, direkt der Einlaßöffnung 68 der Düse zugeführt. Aufgrund der Tatsache, daß die Bohrungen 122 in der Brennkammer den Luftdruckfluß in die Brennkammer begrenzt, entsteht eine Druckdifferenz zwischen dem Innern der Brennkammer und ihrer Umgebung. Wie bereits oben angegeben wurde, schwankt diese Druckdifferene in den im Betrieb befind-

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liehen Maschinen von etwa 0,035 kg/cm oder 0,07 kg/cm bis

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0,35 kg/cm . Dieses Druckgefälle wird dazu benutzt, die Luft durch die Düse 12 zu fördern und die Zerstäuber- und Brennervorrichtung 60 zu betreiben. Es muß an dieser Stelle hervorgehoben werden, daß der Turbinenverdichter die einzige Vorrichtung

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bildet, die Druckluft zum Betrieb des Zerstäubers bereitstellt. Ee wird kein Hilfsverdichter zur gesonderen Drucklufterzeugung benötigt·

Bei der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Vorrichtung 10 wird die Druckluft von dem Turbinenverdichter zum Düseneingang Ik mittels einer gesonderten Leitung (nicht dargestellt) geführt. In den in den Figuren 6 und 8 dargestellten Ausführungsformen wird eine derartige gesonderte Leitung Jedoch nicht benötigt·

Der Brennstoff wird der ringförmigen Zuleitung 88 (vergl. Figur 13) über eine Sammelleitung 132 zugeführt. Jeder der zehn Bren- ner erzeugt eine flache Flamme, deren größte Ausdehnung im Querschnitt in einer Richtung liegt, die mit dem Mantel der Verbrennungskammer 120 übereinstimmt bzw. diesen tangiert. Auf diese Weise vereinigen sich die Flammen der zehn Brenner an ihren Flanken und bilden so eine kontinuierliche ringförmige Flamme· Während der Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer 120 steigt die Temperatur der strömenden Luft innerhalb der Kamper, so daß die erhitzte Luft durch eine Auslaß-Öffnung 134 gedrückt ist, von der sie anschließend auf eine dreistufige Turbine 136 geleitet ist., die auf dem Schaft 117 angeordnet let. Die verdichteten heißen Gase werden in der Turbine 136 entspannt und vermitteln der Welle 117 auf diese Weise die erforderliche Rotationsenergie. Auf der Welle 117, sind die Turbinenschaufeln befestigt. Wenn die Verbrennungsgase die Turbine 136 verlassen, durchströmen diese einen divergenten

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DlBusorabschnitt 138, durch den sie In die Atmosphäre ausgestoßen werden. Je nachdem, für welche Zwecke die Turbine ausgelegt 1st, besteht die Möglichkeit, entweder eine große Energiemenge der Verbrennungsgase innerhalb der Turbine in Rotationsenergie umzusetzen, die dann der Welle II7 zu entnehmen ist, oder aber mit Hilfe der Turbinenbeschaufelung den Verbrennungsgasen lediglich so viel Energie zu entziehen, wie notwendig ist, um die Verdichter anzutreiben und die verbleibende Restenergie als Schub im Staustahlbetrieb zu verwenden· Die Zerstäuber- und Brennervorrichtung 60 erfordert ebenso wie die Vorrichtung 10 der Figuren 1 bis 5 keinen hohen Druck für die Brennstoffzufuhr und weist beträchtlich große Querschnitte im Leitungssystem auf, die nicht leicht verstopft werden können. Darüberhlnaus dient auch die von der Vorrichtung entwickelte Schalldruckenergie dazu, die Brennstoffleitungen zu reinigen und als zusätzliche Möglichkeit zur Verhinderung von Verstopfungen zur Verfügung zu stehen. Der Bereich der Durchflußmenge des Brennstoffes, innerhalb dessen eine gute Zerstäubungsgüte erhalben bleibt, ist gegenüber den bisher bekannten Systemen sehr weit, so daß nur eine Düse eingesetzt werden muß, um in allen Betriebszuständen eine ausreichende Zerstäubungsdüse zu erzielen. Die Figuren 7 und 9 zeigen eine Gasturbine mo, in der eine einzelne zylindrische Brennkammer gemeinsam mit einer Zerstäuber- und Brennervorrichtung 60 eingesetzt ist.

Die Luft tritt in die Eingangsöffnung 144 der Maschine 140 ein und wird dort auf die Verdichterschaufeln 146 geleitet, die auf

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der angetriebenen Welle 148 befestigt sind. Die verdichtete Luft strömt anschließend durch die Leitung 150 auf dem mit einer gestrichelten Linie 152 angegebenen Weg und von dort durch einen Kanal 154, der sich rund um die Brennkammer 142 erstreckt· Die Brennkammer 142 ist in Figur 7 teilweise offen abgebildet, um einen Einblick in die innere Konstruktion der Maschine zu geben·

In Figur 9 1st dargestellt, daß die Druckluft von dem Verdichter zwischen den Raum strömt, der zwischen der Brennkammer 142 und der außen gelegenen Wandung 156 des Maschinengehäuses liegt· Die Brennkammer 142 weist eine Vielzahl von Löchern 158 über ihrer gesamten Wandung auf, durch die die Druckluft die Kammer betritt·

Die Zerstäubungs- und Brennervorrichtung 60 ist in der rückwärtigen Wandung des Gehäuses 156 und außerdem in der rückwärtigen Wandung der Brennkammer 142 befestigt. Die Druckluft 1st durch die öffnung 68 im Düsenkörper 12 in der gleichen Weise zugeführt wie Im Zusammenhang mit der Erläuterung der Figur 8 beschrieben wurde. Die verwendete Kappe 160 unterscheidet sich von der Kappe 80 und ist auf dem Oberteil des Gehäuses 70, das Brennstoffleitungen umschließt, befestigt· Die Kappe 160 weist eine Gewindebohrnung 162 auf, mit der die Brennstoffleitung 164 (vergl. Fig· 7) verbunden ist.

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Die in der Brennkammer 142 erzeugten Verbrennungsgaee strömen durch einen spiralförmigen Kanal In die Maschine auf einem mit Linien 166 angedeuteten Weg· Sie treffen dann auf Schaufeln einer einstufigen Turbine 168, in der der größte Teil der Energie den Verbrennungsgasen entnommen und in RotatIonsenergie verwandelt 1st. Die erhitzten Verbrennungsgase verlassen die Maschine durch einen kurzen Diffusor 170.

Die Maschine 140 ist kleiner als die in Figur 6 dargestellte Maschine 106. Hierzu sei erklärt, daß die Maschinen 106 und 140 lediglich als Einzelbeispiele angeführt sind, um zu zeigen, daß die Erfindung auf die verschiedensten Bauarten von Verbrennungskraftmaschinen anwendbar 1st. Die Zerstäubungs- und Brennervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ebenso gut in Turboprobmaschinen angewendet werden, in denen gewöhnlich eine Vielzahl einzäner aylindrischer Brennkammern ringförmig angeordnet 1st, die für Maschinen dienen, die reine Staustrahltriebwerke darstellen. Darüberhinaus kann die Erfindung überall dort angewendet werden, wo Zerstäuber- und Einspritzsysteme benötigt werden.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung wird noch dadurch unterstrichen, daß es für den Betrieb eines erfindungsgemäßen Zerstäubers und Brenners nicht erforderlieh ist, diesen mit verdichteter Luft zu speisen. Es ist lediglich dafür zu sorgen, daß der Gasdruck am Düseneingang etwas höher 1st als der Druck

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des das Düsenende umgebenden Mediums. Es let daher ohne weiteres mOglieh, den Düseneingang der Umgebungsluft auszusetzen, wenn der Düsenausgang beispielsweise In einer teilweise evakuierten Kammer liegt· Es ist also lediglich dafür zu sorgen, daß ein geringfügiger Druckunterschied vorhanden ist.

Die Zerstäuber und Brenner IO und 60 haben sich bereits als außerordentlich erfolgreich erwiesen, und zwar speziell Im Einsäte bei Oasturbinen· In einem Test wurden sie herkömmlichen Düsen gegenübergestellt, durch deren kleine Durchlaßöffnungen der Brennstoff unter hohem Druck hindurchgepreßt ist. Die Versuche wurden unter Gasturbinenbedingungen mit entsprechender. Vorriohtungen durchgeführt, wobei zehn Zerstäuber 10 nach der Erfindung eingesetzt wurden. Die Versuche haben ergeben, daß die auf diese Weise betriebene Turbine ohne Unterbrechung länger als zehn Stunden betrieben werden konnte« Dabei wurde Brennstoff verwendet, in dem sich als Verunreinigungen Feststoffteilchen wie Sand o.a. befanden. Es konnte kein Anzeichen einer Verstopfung wahrgenommen werden· Demgegenüber ergaben sich die gleichen Versuche mit dem gleichen Brennstoff unter Verwendung herkömmlicher Düsen und Brenner in dieser Versuchseinrichtung, daß die Maschine nur wenige Minuten betrieben werden konnte, bevor die Turbine zum Stillstand kam, da die Brennstoffzuleitungen der Düsen verstopft waren.

Darüberhinaus hat sich bei den Versuchen gezeigt, daß die mit

den erfindungsgemäßen Vorrichtungen erzeugte Flamme wesentlich

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heißer war als die mit den Düsen herkömmlicher Bauart erzeugte Flamme. Außerdem kamen bei den Versuchen Brennstoffe sehr verschiedener Viskositäten zum Einsatz, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtungen gleich gut verarbeitet werden konnten, während bekannt ist, daß die Düsen bisheriger Bauart lediglich flüssige Brennstoffe mit hohem Verdunstung^grad, wie beispielsweise Kerosine verarbeiten können. Abgesehen von der Viskosität ^ gehörten zu den zufriedenstellend verarbeiteten Brennstoffen auch solche niederer Qualität wie beispielsweise Schweröle. Daraus ist ersichtlich, daß durch den Einsatm der erfindungsgemäßen Düsen die Brennstoffkosten einer Turbine wesentlich gesenkt werden können.

Nach der vorliegenden Erfindung ist sogar die Möglichkeit ge-■ schaffen, die Brennstoffart während des Betriebes der Maschine zu wechseln, ohne daß die Maschine aussetzt oder eine bemerkenswer e Unterbrechung des VerbrennungsVorganges zu verzeictmen ist. Es ist beispielsweise möglich, von einem hochqualitativen sehr leicht verdunstenden Brennstoff überzuwechseln auf einen solchen niederer Qualität und geringen Verdunstungsgrades. Ebenso gut ist es möglich, die Maschine mit reinem Erdgas zu betreiben ₄ das durch die Düse des Zerstäubers eingespeist wird. Wenn gasförmige Brennstoffe bentutztwerden, können diese in der gleichen Weise in die Zerstäuber- und Brennervorrichtung eingespeist werden wie flüssige Brennstoffe. Andererseits können gasförmige Brennstoffe jedoch auch mit der Vorrichtung, die in den Figuren 1 bis 5 dargestellt ist, eingespeist werden wie ein

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gasförmiges verdichtetes Medium, das zum Betrieb des Zerstäubers dient.

Wie bereits oben angedeutet wurde, besteht ein anderer wesentlicher Vorteil der Erfindung darin, daß der Zerstäuber mit ausserordentlich niedrigen Drücken betrieben werden kann, so daß es sogar möglich 1st, mit einem Eingangsdruck zu arbeiten, der unter 0,035 atü liegt. Das bedeutet,-daß der von dem Turbten- ä verdichter zur Verdichtung der Verbrennungsluft aufgebrachte Druck in jedem Fall ausreicht, den Zerstäuber zu betreiben, ohne daß eine andere Verdichterwuelle erforderlich ist.

Ein anderes sehr vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Zerstäubers bei der Verbrennung von Brennstoffen möglich ist, eine abgeplattete Flamme zu erzeugen, deren größte Querschnittsausdehnung in Richtung der Achse der Bohrung 26 und 28 liegt. Diese Flammenform stellt deshalb eine wesentliche Verbesserung der Gasturbinenflammen dar, weil eine Mehrzahl von Zerstäubern nun in ringförmiger Anordnung eingesetzt sein kann, so daß ihre auseinandergezogenen Flammen Seite an Seite eine ununterbrochene Reihe bilden« Auf diese Weise entsteht ein zusammenhängender Flammenring mit außerordentlich gleichmäßiger Temperaturverteilung. Diese gestattet eine wesentlich betriebssichere Arbeitsweise der Turbine. Die breit auseinandergezogenen Flammen überdecken sich sogar erheblich, so daß diese gegenseitige Durchdringung noch zu einer Verbesserung der Temperaturverteilung beitragen kann.

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η τ Η76899 Professor Dr.-Ing. Robert M e 1 d a u ς bnc. . Dipl.-Ing. 30 S 4°5 E/M8 Gustav M e 1 d a u - Patentanwälte - Gütersloh Carl-Bertelsmann-Str. 4 Patentansprüche

1.) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine, bei dem der Brennkammer verdichtete Verbrennungsluft sowie von Brennern zerstäubter Brennstoff zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der in die Brennkammer einzuleitenden, verdichteten Verbrennungsluft in einem querschnittsverengtem Düsenabschnitt des Brenners auf mindestens Schallgeschwindigkeit beschleunigt sowie mit Brennstoff vermischt wird und zum Zerstäuben des Brennstoffes Schalldruckwellen angewendet werden, die mittels des durchströmenden Mediums erzeugt und von einem Resonator in ihrer Resonanz verstärkt werden.

2.) Gasturbine zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit wenigstens einer Brennkammer, einem mit dieser verbundeen Verdichtet zur Versorgung der Brennkammer mit Verbrennungsluft und wenigstens einem Brenner mit einem Brennstoffzerstäuber, der in die Brennkammer gerichtet ist, gekennzeichnet durch einen Zerstäuber..und Brenner, der aus einer Düse mit einem divergierendem, in die Brennkammer gerichteten

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Auslaßabschnitt besteht, eine Vorrichtung zum Einführen des Brennstoffs In den Luftstrom sowie einen Resonator, der in der Brennkammer gegenüber dem Auslaß der Düse angeordnet ist, und der Verdichter mit dem Einlaß der Düse zur Einführung von Luft verbunden ist.

3.) Gasturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß I die BrennstoffZuführungseinrichtung einen langen, gewundenen StrOmungsweg aufweist, dar dem Flüssigkeits-Strom einen Widerstand entgegensetzt und in der dem gewundenen Strömungsweg zugeführten Flüssigkeit einen starken Rückstau erzeugt.

4.) Gasturbine nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse einen konvergenten und einen divergenten Abschnitt aufweist, zwischen denen ein BerUhigungsabschnito | angeordnet 1st.

5.) Gasturbine nach den Ansprüchen 2, 3 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß Mündungen der Brennstoffzuführungselnrichtungen in den Innenwandungen der Düse, vorzugsweise in den Wandungen des Beruhigungsabschnittes, zum Eingeben des Brennstoffes dein den Luftstrom angeordnet sind.

6.) Gasturbine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Brennstoff-

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Zuführungseinrichtungen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. .

7.) Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator einen Teil mit einer dem Düsenauslaß gegenüberliegenden Höhlang aufweist und auf der vom Düsenauslaß stromabgewandten Seite im allgemeinen eine halbkugelige äußere Gestalt hat.

8.) Gasturbine nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuführungseinrichtung ein Leitungsrohr (88) aufweist, das mit der Düse verbunden ist und auf der Außenseite der Turbine sowohl außerhalb der Brennkammer als auch der Luftzuführung zur Brennkammer und dem Düseneinlaß befestigt ist.

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