DE2449084A1 - Wirbelbrennkammer mit turbulenter verbrennung und vermischung - Google Patents

Wirbelbrennkammer mit turbulenter verbrennung und vermischung

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DE2449084A1
DE2449084A1 DE19742449084 DE2449084A DE2449084A1 DE 2449084 A1 DE2449084 A1 DE 2449084A1 DE 19742449084 DE19742449084 DE 19742449084 DE 2449084 A DE2449084 A DE 2449084A DE 2449084 A1 DE2449084 A1 DE 2449084A1
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burner
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Stanley Joseph Markowski
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    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/346—Feeding into different combustion zones for staged combustion
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    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
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    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Description

2A49084
United Aircraft Corporation
Patentanwalt 400 Main Street . Dlpl.-lng. Rolf Meng··
East Hartford, Connecticut 06108 S£l^fi?Ä
Vereinigte Staaten von Amerika
Anwaltsakt· U 201
Wirtelbrennkammer mit turbulenter Verbrennung und
Vermischung.
DkiErfindung betrifft im wesentlichen eine Weiterbildung der in der Offenlegungsschrif t P 21 53 085.R ausführlich beschriebenen W irbe !brennkammer. Die Wirbc!verbrennung ist ebenfalls in der U.S. Patentschrift 3.707..255 beschrieben. Auch die U.S. Patentschrift 3.675.419 betrifft oina Wirtelbrennkammer.
Wia in der oben erwähnten Offenlegungsschrift beschrieben ist kann die Vermischung von zwei ungleichen Fluidien wesentlich verstärkt werden falls man die Grenzfläche zwischen den Fluidien für Zentrifugalkräfte unstabil macht. In der erwähnten Anmeldung wurde besehrieben, da3s eine solche unstabile Grenzfläche erzeugt werden kann falls die zwei Fluidien eine konzentrische WirbeIsfcrömung bilden und dio aerodynamischen Eigenschaften dieser Strömungen derart ausgewählt sind, dass P Vt aussen<^ Pvt innen ist. Hier, in ist r die Dichte und Vt die Tangentialgeschwindigkeit der
JA ·
betreffenden Strömung während "innen" und "aussen" sich auf/radiale Lage der betreffenden Strömung inte zug auf die Grenzfläche beziehen.
Diese bassere Vermischung unter Ausnutzung der Zentrifugalkräfte wird auch erreicht falls P Vt der a'us.seren Strömung gleich null ist, d.u. falls ein Wirbelstrahl von einer Strömung eines ungleichen Fluidiums umgeben ist.
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«Ines der beiden Fluid le η eine Boisegasströraung und da· andere Fluid ium eine Luftströmung ist, und falls geeignete Mittel zum Einspritzen von Kraftstoff vorgesehen sind, so wirkt die he is se Strömung als Zündströmung und bildet einen Zündherd zur Verbrennung in der Luftströmung. Der dadurch entstehende Verbrennungsprozess ist dem durch Zentrifugalkraft getriebenen Vermischungsprozess überlagert und erfolgt in sehr rascher Art und . Weise.
Bei einer Brennkammer entsprechend der vorliegenden Erfindung sind mehrere kleine Wirbelstrahlen in den Brennraum gerichtet, anstelle einer einzigen Grenzfläche mit grösserem Radius, wodurch die Vermischung und die Verbrennung wesentlich beschleunigt wird da ·Ήβ Zentrifugalkraft, die Antriebskraft für eine ra3che Vermischung, umgekehrt proportional zu dem Radius der Grenzfläche zwischen den Fluidien ist.
Eine Brennkammer in welche ein heissea Fluidium eingeleitet wird und wobei mehrere kühlere Strahlen in die Strömung der> heissen Fluidiums hinehdringen ist vorzüglich geeignet zum Ersetzen einer Brennkammer entsprechend der üblichen Bauweise.
Die Erfindung schafft eine Brennkammer, welche die Verbrennung verbessert und die NDx-Erzeugung herabsetzt, wobei alle Reaktionen vollständig ablaufen und dadurch die CO-Erzeugunq sowie die Erzeugung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen wesentlich vermindert wird, und wobei schliesslich auch die Rauchentwicklung stark vermindert wird.
Die Erfindung schafft desweiteren eine Brennkammer mit einem "ündbrenner. um heisse Ga*»e in den Hauptbrennraum zu leiten in welchem kühlere Wirbc !strahlen eines Sauerstoff trägers mit den heissen Gasen vermischt werden und Kraftstoff in das Gemisch eingespritzt wird.
Die Erfindung schafft ausserdem eine brennkammer in welcher der Kraftstoff in den Hauptbrennraum durch die heissen Gase des Zündbrenners eingeleitet wird.
Desweiteren schafft die Erfindung eine Brennkammer worin Kraftstoff in die Wirbelluftstr.ihlen eingespritzt wird, um ein oder mehrera
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Strahlen aus einem zerstSubfcen, vorvermischten Kraftstoff-Luft- ' · gemisch in den Brennraum einzuleiten.
Schlieeslieh schafft die Erfindung eine Brennkammer für ein Strahltriebwerk mit zwei hintereinander angeordneten Verbrennung·, stufen wobei eine Stufe für den Leerlaufbetrieb des Triebwerkes dienen kann.
Aus f uhr ungs be is ρ ie le der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:
Figur 1 eine Ansicht eines Gasturbinentriebwerkes zur Darstellung der Lage der Brennkammer.
Figur 2 eine vergrösserte Schnittansicht des Verbrennungsabschnittes mit einer Brennkammer.
Figur 3 eine Ansicht entlang der Linie 3-3 nach Figur 2.
Figur 4 eine Abänderung des hinteren Teiles der Brennkammer nach Figur 2.
Figur 5 eine Abänderung des vorderen Teiles der Brennkammer nach Figur 2.
Figur 6 ein anderes Ausführungsbeispiel der Brennkammer. Figur 7 eine Ansicht entlang der Linie 7-7 nach Figur 6. Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Brennkammer.
In Figur 1 ist ein Turbinenstrahltriebwerk 2 dargestellt, welches einen Verdichterabschnitt, einen Brennkammerabschnitt, einen Turbinenabschnitt und einen Auslassdüsenabschnitt aufweist. Das Triebwerk 2 ist von üblicher Bauweise, wie ausführlicher in der U.S. Patentschrift 2.747.367 beschrieben ist.
In der Figur 2 ist eine Brennkammer 4 dargestellt, die in einer Kammer 6 zwischen einem Innengehäuse 8 und einem Aussengehä'use IO vorgesehen ist- Die Kammer 6 ist ringförmig und ist an ihrem vorderen Ende Zwischen den vorderen Abschnitten des Innengeha'uses und des Aussengehäusea an den Auslass des Verdichters angeschlossen. Das hintere Ende der Kammer 6 ist an einen ringförmigen Auslasskanal 12 angeschlossen in dem mehrere Turbineneinlasschaufeln
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14 angeordnet sind. Das InnengeiiSuse 8 und das Aussengehfuse IO haben Ringflansche 16 bzw. 18, welche nach auasen bzw. nach innen zu dem ringförmigen Auslass 12 ragen und den hinteren Abschnitt: der Ringkammer 6 schliessen.
Während in Figur 1 die Brennkammer aus mehreren einzelnen Brenn, rohren besteht, die zwischen dem Innengehä'use 8 und dem Aussengeha'use. 10 angeordnet sind, kann die Brennkammer auch aus einem einzigen, ringförmigen Brennrohr gebildet sein, das im wesentlichen symmetrisch inbezug auf die Triebwerksmittellinie ausgebildet ist· und zwischen dem Innengehäuse 8 und dem Aussengehäuse 10 liegt. Zur Vereinfachung der nun folgenden Beschreibung wird die Brennkammer anhand der Ausführung mit mehreren Brennrohren erla'utert. Obschon mehrere dieser Brennrohre in der Rinqkammer 6 angeordnet sind wird im folgenden nur ein solches Rohr beschrieben da sie alle den gleichen Aufbau haben. Ein Brennkammerrohr 4 umfasst einen Zündbrenner 12 und einen Hauptbrenner 22. Der Zündbrenner ist ein üblicher stabilisierter Wirbelbrenner mit einer ringförmigen Oeffnung 24 um das Ende der Kraftstoff einspritzdüse 26, die am vorderen Ende des Zünribrenners angeordnet ist, wie dies bei üblichen Brennkammerausführungen der Fall ist. Wirbelschaufeln 28 sind in der ringförmigen Oeffnung 24 angeordnet. Die in den Wirbelbrenner 20 eintretende Wirbelströmung dient nur zur Stabilisierung der Wirbelbewegung in der Brennzone 30 des Zündbrenners und die Tangentialbewegung ist im wesentlichen abgebaut falls die Strömung den Zündbrenner 2o des Brennkammerxobres 4 verlässt. Die Kraftstoffeinspritzdüse 26 ist von üblicher Bauart und ist über eine Leitung 32 an eine geeignete äu3sere Verteilerleitung 23 sowie an die Kraftstoffregelvorrichtung 25 angeschlossen. Einp Zündvorrichtung 27 ist vorgesehen zum Entzünden des Gemisches in dem Zündbrenner 20.
Figur 3 zeigt eine Vorderansicht eines Brennkammerrohres 4 in dem Raum zwischen dem Innengehäuse 8 und dem Aussengehäuse 10. Der Hauptbrenner 22 ist eine Verlängerung des Zündbrenners 20 und das hintere Ende des Hauptbrenners ist an den ringförmigen Auslasskanal 12 mit den Tür bine nein las schaufeln 14 angeschlossen. Das vordere Ende des Hauptbrenners 22 ist mit dem hinteren Ende des
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Zündbrenners 20 verbunden. Das vordere Ende des Hauptbrenners 22 hat ein trichterförmiges Obergangs stück 34. Der hintere Teil des Hauptbrenners 22 hat ein nach hinten weisendes Übergangsstück 36. Da bei dieser Ausführung mehrere Brennkammerrohre vorgesehen sind ist das Übergangestück 36 mit mehreren kreisförmigen Ansätzen 38 versehen, welche in ein ringförmiges hinteres Ende 4O übergehen da« am ringförmigen Auslasskanal 12 angeschlossen ist. Ein im wesentlichen kreisförmiger Zwischenabschnitt 42 des Hauptbrenners 12 verbindet den hinteren Teil desStückes 34 mit dem vorderen Teil des Stückes 36: Die Stücke 34 und 36 und der Abschnit-t 42 sind zur Kühlung der Brennkammerrohrwände mit Kühlschlitzen versehen. Die Oeffnunaen 44 leiten Kühlluft in den Brennraum. Dieselbe Konstruktionsweise ist auch für die Wand des Zündbrenners 20 vorgesehen. Durch die öeffnungen 45 wird Verdünnungsluft in den Hauptbrennraum geleitet.
Mehrere Wirbelrohre 50, welche jeweils an ihrem vorderen Ende mit Wirbelschaufeln 52 versehen sind sind am Umfang des Hauptbrenners 22 in dem trichterförmigen Übergangsstück 34 angeordnet. Diese Rohre erzeugen mehrere kleine WirbelstrahXen, welche in. den HTuptbrenner 22 hineinblasen und sich mit der heissen Zündströmung vermischen. Eine Kraftsfcoffeinspritzvorrichtung 33 mit einer Verteilerleitung 35 und Kraftstoffeinspritzdüsen 37 dient zum Einspritzen von Kraftstoff in die heisse Zündströmung, welche in den Hauptbrennraum 22 eintritt. Eine Kraftstoffrogelvorrichtunq 29 steuert die Kraftstoff strömung zu der Verteilerleitung 35 durch die Leitung 31. Die Gesamtströmung i«t auf die Zündbrenne rs tr ömung, und auf die Wirbels tr ah Ic trömunge η der Rohre 50 in Abhängigkeit der Abmessungen des Einlasskanales 24 des Zünöbrenners und der Wirbelrohre 50 aufgeteilt. Diese Aufteilung Ist durch die Energie ' bestimmt, welche erforderlich ist zum Beginnen des Verbrennunqsprozesses in den Wirbelstrahlströmungen und üblicherweise -wird durch die Wirbelstrahlen etwa 70 bis 80% der gesamten zu verbrauchenden Luft eingeleitet während der Rest durch den Zündbrenner eingeführt wird. Die Winkelgeschwindigkeit dar einzelnen Strahlen ist abgebaut falls die Strömung in die Turbine eintritt, so dass keine Ro1 .tion der Strömung an dieser Stelle vorliegt unddsment-
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sprechend ist die Wirbelbewegung auf die Stelle begrenzt wo sie zur Beschleunigung des Verbrennungsprozesses dient.
In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 werden etwa 20% des Kraftstoffes durch die Einspritzdüse 26 und etwa 60% durch die Einspritzdüse 37 eingespritzt. Etwa 10% der Luftströmung gelangen durch die Oeffnung 24, etwa 30% durch die Rohre 50, etwa 30% durch, die Locher 45 und etwa 30% durch die Löcher 44 in das Brennkammer rohr.
Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Figur 4 dargestellt wobei der'sekundäre Kraftstoff in die Hanptverbrennungsluft eingespritzt wird, bevor diese Luft durch die Wirbler strömt. Auf diese Weise ist die in den Hauptbrennraum eintretende Strömung in wirbelndes Gemisch aus vorvermischtem Kraftstoff und Luft. Infolge der an der a'usseren Grenzfläche dieser Strahlen auftretenen Instabilität wirken die umgebenden Zündgase als Zündherd für den sich dadurch einstellenden Hauptverbrennungsprozecs.
In der Figur 4 sind die Abänderungen des Ausführunqsbeispieles nach Figur 2 durch die besondere Ausführung der Wirbelrohre 5OB und der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 33B gegeben. Die Wirbelrohre 5OB sind in der gleichen Weise am Hanptbrenner 22 befestigt, ihre vordere Enden sich jedoch gekrümmt und ragen bis zu einer Stelle radial ausserhalb und nahe hinter der Verteilerleitung 35B der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 33B. Die Kraftstoffe inspritz<3ü3en 37B ragen in die gekrümmten vorderen Enden der Wirbolrohre 5OB und sind ah ihren hinteren Enden an die Verteilerleitung 35B angeschlossen. Es ist nicht erforderlich eine Kraftstoffeinspritzdüse 3/ß in jedem Wirbelrohr 5OB vorzusehen. Zur Einspritzung der erforderlichen Krafts to ff menge genügt es falls z.B. jedes zweite Wirbelrohr 5OB mit einer Einspritzdüse versehen ist.
Ein weiteres Ausführunqsbeispiel ist in Fiyur 5 dargestellt wobei der Zündkraftstoff durch Kraftstoffe«nspritzdüsen 36C in das vordere Ende des Zündbrenners in die in denselben eindringende Luft eingespritzt wird, welche dann mit dem Kraftstoff durch eine perforierte Flammenhalterplatte 41C strömt.
Der Flammenhalter 41C dient zur Regelung der in die Zündbrennerzone
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eintretenden Luftströmung und ebenfalls zur Stabilisierung der Flamme in dem Zündabschnitt. Der Zündbrenner dient zur Erzeugung einer vorverbrauchten Heissgasströmung und für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass auch andere Mittel für diesen Zweck herangezogen werden können.
In Figur 6 ist ein abgeändertes Au*führunqsbeispiel der Brennkammer dargestellt wobei ein Brennkammer rohr 4a in der Kammer 6A zwischen einem inneren Gehäuse (nicht dargestellt) und einem äusseren Gehäuse 1OA angeordnet ist. Die Kammer 6A ist ringförmig und ist an ihrem, vorderen Ende an den Auslass des Verdichters angeschlossen. Das hintere Ende der Kammer 6a ist an einen ringförmigen Auslasskanal angeschlossen, der mehrere Tür bine nein lass leitschaufeln aufweist, wie in Figur 2 dargestellt ist.
Während auch bei dieser Ausführungsform die Brennkammer mehrere einzelne Brennkammer rohre 4a aufweist, kann natürlich die Brenn kammer auch aus einem einzigen, ringförmigen Brennkammer rohr bestehen. Obschon mehrere dieser Breη;<kammerrohre in der Ringkammer 6A angeordnet sind wird im folgenden nur eines dieser Rohre aus-
I führlicher beschrieben, da sie alle den gleichen Aufbau haben.
Das Brennkammerrohr 4A hat einen Zündbrenner 2OA und einen Haupt- j brenner 22a. In diesem abgeänderten Ausführungsbeispiel ist der j Zündbrenner 2OA mit einer ringförmigen Verbrennungszone 3OA vernehen, welche zwischen der äusseren V?anJ 60 und der Innenwand 62 liegt. Die äussere Wand 60 ist mittels mehreren Streben 64 mit dem äusseren Gehäuse 1OA verbunden und von demselben in Abstand angeordnet. ; Die innere Wand 62 ist mittels mehreren Streben 70 mit dem Mittel- %> körper 68 verbunden und ist von demselben in Abstand angeordnet ■ zur Bildung eines ringförmigen Strömungskannlos 72. j
Die äussere wand 60 ragt nach vorne in einen ringförmigen StrÖmungsweg 66, etwa in dem Zentrum desselben, acr zwischen der Wand des Mittelkör per s 6B und dem äusseren Gehäuse 1OA ausgebildet ist. Die Wand 60 ist an ihrem vorderen Ende 61 nach hinten umgebogen zur Bildung eines aerodynamischen Strömungsteiler für die Luft von dem Verdichter. Der Mittelkörper 68 hat eine mittlere Einlaseöffnung 69 für die Verdichterluft.
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Die innere Wand 62 liegt etwa halbwegs zwischen der äusseren Wand 60 und der Wand des Mittelkörpers 68. Das vordere Ende der Wand 62 ist bei 63 nach aussen und nach hinten umgebogen zur Bildung eines kleineren ringförmigen Einlässkanales 65 durch welchen Luft aus dem ringförmigen Strömungsweg zwischen den Mittelkörper 68 und der Susseren Wand 60 in die Verbrennungszone 3OA des Zündbrenners strömen kann. Das hintere Ende dieses umgebogenen Wandteiles ist bei 67 nach innen abgeschrägt zur Bildung eines Zuströmkanales für den Flammenhalter 74, der zwischen der äusseren Wand 6O und der inneren Wand 62 angeordnet ist, um die Flamme an dieser Stelle des Zündbrenners zu stabilisieren. Der Kraftstoff wird dem Zündbrenner von öiner Kraf tstoff rege Ivor ι ich tung 76 und einer Verteilerleitung 78 -zugeführt. Der Kraftstoff strömt von der Verteilerleitung 78 über mehrere Leitungen 32a zu dsn Kraftstoffeinspritzdüsen 26A, die in dem ringförmigen Kanal 65 angeordnet sind. Eine Zündvorrichtung 80 ist vorgesehen zur Zündung des Gemisches bei β2 unmittelbar hinter dem Flaiarr^nhalter 74. Sekundärer Kraftstoff wird mittels der Kraf tstoff χ\ί ge !vorrichtung 33 zu einer Verteilerleitung 35A geleitet. Dieser Kraftstoff gelangt von der Verteilerleitung 35A über mehrere Leitungen zu einer Anzahl von Kraf tstoffeinspritzdüsen 37A wo der Kraftstoff in den Zündbrenner eingespritzt wird, so dass er zusammen mit den heissen Gasen der Verbrennungszone stromabwärts gefördert wird zwecks Bildung eines kraf tstoff re iche η, heisaen Gemisches am Auslass 84 zwischen der äusseren Wand 60 und der inneren Wand 62.
Der Mittelk6rper 68 ragt stromabwärts bis hinter die Enden der Hus_ sere η Wand 60 und der inneren Wand 61 und dieser hintere Bereich des Mittelkörpers besteht aus Mantelahnchnitten 86 mit Kühlluftöffnungen 88 und hat eine hintere Auslassöffnung für die Luft aus dem Mittelkörper. Bine mittlere Nabe .92 ist in der Oeffnu.ng 90 angeordnet während Wirbelschaufeln 94 um die Nabe 92 verteilt sind. Es kann auch· eine massive Platte anstelle der Nabe 92 mit den Wirbelschaufeln 94 verwendet werden.
Eine Zwischenwand 96 ist zwischen der besseren Wand 60 und dem äusseren Gehäuse lOA angeordnet und diese Wand 96 ist von der äusseren Wand 60 im wesentlichen im gleichen Abstand angeordnet als die Wand
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des Mittelkörpers 68 von der inneren Wand 62 entfernt ist zur Bildung eines ringförmigen Strömungsweges 97. Ein weiterer, ringförmiger Strömungsweg 98 ist zwischen der Wand 96 und dem Susseren Gehäuse 1OA vorgesehen und dieser Strömungsweg gewährleistet die Zuführung von Kühlluft und Verdünnungsluft zu dem Hauptbrenner 22a. Die Wand 96 ragt stromabwärts, wie oben schon beschrieben wurde, zu einem ringförmigen Auslasskanal, wie in Figur 2 dargestellt ist, wobei die Wand an ihrem stromabwärts liegenden Bereich mehrere Wandsegmente mit Kühlluftlöcher und Verdünnungsluftlöcher versehen ist.
Wirbelrohre 5OA mit Wirbelschaufeln 52a sind im hinteren Bereich der ringförmigen Strömungswege 97 und 72 angeordnet und liegen kurz vor dem hinteren Ende der äusseren Wand 60 und der inneren Wand 62. Die Wirbelschaufeln 52a eines jeden Wirbelrohres 5OA sind an der Innenfläche des Wirbelrohree befestigt und ragen nach innen zu einem kleineren mittleren Rohr 53A. Jedes Rohr 50A erzeugt dementsprechend eine Wirbelluftströrrnng um eine gerade mittlere Luftströmung. Auf diese Weise wird die Wirbelluf ts tr ömung für eine längere Zeitdauer aufrechterhalten. Wie in Figur 7 dargestellt ist sind die Wirbelrohre 5OA paarweise um den Umfang des ringförmigen Strömungsweges 97 und des ringförmigen Strömungsweges 72 angeordnet. Die W ir be Ir ohr paare sind in Abstand voneinander angeordnet, so dass an der äusseren Wand 60 und an der inneren Wand 62 stromabwärts der Wirbelrohre angeordnete Wellung&n 92 sich nicht nachteilig auf die von den Wirbelrohren ausgehenden Strömungen auswirken. Die Wellungen sind vorgesehen, um einen Teil der heissen Gase , vom Zündbrenner in die leeren Stellen zwischen den Wirbelrohr paaren zu leiten. Die Wirbelschaufeln 52a der in den beiden ringförmigen Strömungswegen 72 und 97 angeordneten Wirbelrohre 5OA sind derart gerichtet, dass die Luft in entgegengesetzten Richtungen wirbelt falls sie die Wirbelrohre durchsetzt, d,h. die von-einem Wirbelrohr 5OA abströmende Luft wirl^lt im Uhrzeigersinn während die vom benachbarten Wirbelrohr 5CA des gleichen Paares abströmende Luft im Gegenuhrzeigersinn wirbelt.
Die Durchgänge zwischen den Wirbelrohren 5OA sind verschlossen wie z.B. bei 104, 106 und 108 dargestellt ist damit die Luft die Wir-
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be !rohre nicht umgehen kann. In dem ringförmigen Strömungsweg 72 • ind sum gleichen Zweck Ähnliche Verschlussplatten vorgesehen, welche bei 110 und 112 angedeutet sind.
In einer Brennkammer entsprechend der Ausführungsform nach Figur 6 wird etwa 4% der Luft durch die vordere Oeffnung 69 des Mittelkörpers 68 eingeleitet, etwa 17% strömen durch den ringförmigen Strömungsweg· 97 in die Brennkammer und etwa 52% der Luft strömen um den Hauptbrenner 22a wovon etwa 30% durch die Verdünnungsluftlöcher und etwa 22% durch die Kühlluftlöcher eintreten. Desweiteren wird etwa 20% des gesamten Kraftstoffes durch die Einspritzdüsen 26a eingespritzt während die restlichen 80% der gesamten Kraftstoffströmung durch die Kraftstoffeinspritzdüsen 37A eingespritzt werden. Die Brennkammer i3t dabei im wesentlichen in den gleichen Verhältnissen als in Figur 6 aufgebaut, d.h. es sind 12 Wirbelrohrpaare, also insgesamt 24 Wirbelrohre mit einem Durchmesser von etwa 25,40 mm um den ringförmigen Strömungsweg 97 vorgesehen., während 7 Wirbelrohr paare, von im wesentlichen gleichem Durchmesser, also insgesamt 14 Wirt»!rohre in dem Strö'mungskanal 72 «»ngeordnet sind. Die Wirbe!rohre 5OA liegen in dem Strö'mungskanal 97 in der gleichen Querebene als die Wirbelrohre 5OA in dem ringförmigen Strömungskanal 72.
Die F*igur 8 zeigt eine Abänderung des Ausf ührungsbe is pie les nach Figur 6 wobei ein Brennkaminerrohr 4D in der Kammer 6D zwischen einem inneren Gehäuse (nicht dargestellt) und einem ä'usseren Gehäuse IOD angeordnet ist. Die Kammer 6D ist ringförmig und ist an ihrem vorderen Ende an den Verdichterauslsss angeschlossen. Das stromabwärts liegende Ende der Brennkammer 6D ist an einen ringförmigen Auslasskanal angeschlossen, der mehrere Turbinene inlass le itschaufeln aufweist, wie in Figur 2 dargestellt ist.
Auch hier kann die Brennkammer aus einem einzigen ringförmigen Brennkammerrohr bestehen obschon in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur ein Brennkammerrohr einer mehrere solche Brennkammerrohre aufweisenden Brennkammer dargestellt ist. Eines dieser einzelnen Brennkammerrohre wird im folgenden beschrieben. Das Brennkammerrohr 4D umfasst einen Zünöbrenner 20D und einen Hauptbrenner 22D. In diesem abgeänderten Ausführunqsbeispiel ist der Zündbrenner
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2OD mit einer ringförmigen Verbrennungszone 3OD versehen, die zwischen der ä'usseren Wand 60D und der inneren Wand 62D ausgebildet ist. Die ä'ussere Wand 60D ist Ober mehrere Streben 64D mit dem Susseren Gehäuse IOD verbunden und in Abstand von demselben angeordnet. Die innere Wand 62D ist über mehrere Streben 7OD mit einem kurzen vorderen Mittelkörper 68D verbunden und von demselben in Abstand angeordnet. Streben 71D verbinden den kurzen Mittelkörper mit der Wand 6OD. Der Zündbrenner ist in gleicher Weise als in Figur 6 ausgebildet und auch die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen für den Zündbrenner urtd den Hauptbrenner sowie die Zündvorrichtung haben im wesentlichen den gleichen Aufbau als in Figur 6. Am hinteren Ende der Viände 6OD und 62D sind zwei grosse Verlängerungen 120 und 122 mit Kühlluftschlitzen vorgesehen zur Vervollständigung des Zöndbrenners. Ein Ringflansch 124 ragt nach aussen und nach hinten vom hinteren Ende der Verlängerung 120 und ein Ringflansch 126 ragt nach innen und nach hinten vom Ende der Verlängerung 122. Wirbelrohre 5OD sind um jeden, der Flansche 124 und 126 angeordnet und in einer. Winkel nach innen in Richtung aufeinander zu gerichtet. Die Wirbelrohre 5OD sind um die Flansche angeordnet in gleicher Weise wie in Figur 7 dargestellt ist. Der Hauptbrenner 22Dragt nach hinten vom äusseren Rand des Flansches 124 und ein kurzer Mittelkörper ragt nach hinten vom inneren Ende des Flansches 126. Dieser Mittelkörper 128 bildet den hinteren Bereich des Mittelkörpers 68 nach Figur 6.
Falls die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 6 und 8 in einer Brennkammer mit einem einzigen ringförmigen Brennkammer rohr verwendet werden so ist' der Mittelkörper nicht abgestumpft, wie dargestellt, ist sondern er ist nach hinten verlängert zur Bildung Cer inneren Wand des ringförmigen Einlasskanales zu der Turbine wahrend die aussere Wand der Hauptbrennkamircr die aus sere Wand des ringförmigen Einlasskanales zu der Turbine bildet.
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Claims (17)

  1. - 12 PATENTANSPRUEChE1
    flT)Verfahren zur Durchführung eines Verbrennungsprozesses gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    (1) Zuführung von heissen Gasen unter einer g«<wQnschten Temperatur in die Brennkammer,
    (2) Zuführung von Wirbelstrahlen eines Oxydationsmittels in die heissen Gase,
    (3) Einspritzen eines Kraftstoffes in das Gemisch der heissen Gase und des Oxydationsmittels, welches durch die sich einstellende Temperatur der Mischung zündfähig ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet dass das Oxydationsmittel Luft ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff zusammen mit den heissen Gasen eingeleitet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff zusammen mit dem Oxydationsmittel eingeleitet wird.
  5. 5. Verfahrer» nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Strahlen des Oxydationsmittels in entgeyengeoetzten Richtungen wirbeln.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennaeichnwt, dass bei einer aus einem ringförmigen Rohr bestehenden Brennkammer die Wirbelstrahlen des Oxydationsmittels von beiden Seiten des ringförmigen Brennkammerrohres in die heiosen Gase ep leitet werden.
  7. 7. Brennkammer mit einem Hauptbrenner und einem Zündbrenner am stromauftfä'rtigen Entfe des Hauptbrenners zwecks Zuführung einer Hc-issgasströmung mit gewünschter Temperatur in den Kauptbrenner, gekennzeichnet durch Mittel zum Einleiten von mehreren Wirbelluftstrahlen in den Hauptbrenner zur Bildung einer innigen Vermischung mit der HeissgasstrCmung vom Zündbrenner, und durch Mittel zum Einspritzen von Kraftstoff in den Hauptbrenner zur Vermischung mit der Hei^sgasströmung und den Wirbelluftstrahlen.
  8. 8. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen von Kraftstoff in den Hauptbrenner Mittel vorgesehen
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    sind zum Einspritzen des Kraftstoffes in den Zündbrenner« um eine Heissgasströmung mit dem Kraftstoff aus dem Zündbrenner in den Hauptbrenner einzuleiten.
  9. 9. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen von Kraftstoff in den Hauptbrenner Mittel vorgesehen sind zum Einspritzen des Kraftstoffes in die Mittel zum Einleiten von mehreren Wirbel luftstrahle η in den Hauptbrenner.
  10. 10. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet., das» zum Einleiten von mehreren Wirbel luftstrahle η in den Hauptbrenner mehre re Rohre vorgesehen sind, welche am Hauptbrenner nahe an seinem 'Stromaufwärts liegenden Ende angeordnet sind, und diese Rohre mit Wirbelmittel versehen sind, um die durch die Rohre strömende T-.uft in Wirbelbewegung zu versetzen.
  11. 11. Brennkamraer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre mit Schaufeln versehen sind zur Wirbelung der durch die Rohre strömenden Luft.
  12. 12. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die" Mittel zum Einleiten von mehreren Wirtel luftstrahle η in den Hauptbrenner in einem Winkel inbezug auf den Hauptbrenner angeordnet sind.
  13. 13. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbrenner ringförmig ist.
  14. 14. Brennkammer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Zündbrenner einen ringförmigen Auslass hat, der konzentrisch zum ringförmigen ZündLrenner ist.
  15. 15. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass rter Hauptbrenner ein divergentes Übergangsstück an seinem vorderen Ende aufweist wobei dieses divergente über gangs stück· eine .kleine vordere Oeffnung und eine grössere hintere Oaffnung aufweist, die mit der Aussenwand der Brennkamrrer verbunden ist, dass der Zündbrenner an die kleinere vordere Oeffnung des divergenten Übergangsstückes angeschlossen ist, und dass die Wirbelrohre an dem divergenten Übergangsstück des Hauptbrenners angeschlossen sind.
  16. 16. Brennkammer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
    509816/0360 -
    ORIGINAL
    2Λ49084
    - 14 _ Wirbelrohre in einem Winkel zum Hauptbrenner angeordnet aind.
  17. 17. Brennkammer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelrohre paarweise angeordnet sind und dass die Abstünde zwischen den Wirbelrohrpaaren verschlossen sind zwecks Vermeidung einer die Wirbelrohre umgehenden Luftströmung.
    509816/0360
    Leerseite
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