DE2555085A1

DE2555085A1 - Brennkammer und verfahren zum erzeugen einer emissionsarmen verbrennung

Info

Publication number: DE2555085A1
Application number: DE19752555085
Authority: DE
Inventors: Stanley Joseph Markowski; Richard Selmer Reilly
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1975-12-06
Publication date: 1976-06-24
Also published as: IT1051100B; BR7508422A; SE7513906L; CA1072349A; GB1534186A; US3937008A; JPS5189017A; FR2295236A1; CH609425A5; NO754248L

Description

Brennkammer und Verfahren zum Erzeugen einer emissions ar men

Verbrennung

Die Erfindung bezieht sich auf Brennkammern und betrifft insbesondere Wirbel— oder Drallbrennkammern, welche eine Verbrennung mit geringer Emission dadurch erzeugen, daß die durch das Triebwerk hindurchgehende Luft für minimale Zeitspannen NOx-erzeugenden hohen Temperaturen ausgesetzt wird und daß eine kontrollierte Zündverzögerung geschaffen wird, so daß eine molekulare Vorvermischung zwischen einem in der Brauchbarkeit beeinträchtigten (d.h. "entkräftigten"), wirbelnden Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft und wirbelnder Primarverbrennungsluft ermöglicht wird, um eine kontrollierte Selbstzündung zu schaffen, so daß eine

609826/0683

schnelle magere Verbrennung in der Primärbrennkammer erzeugt wird.

Auf dem Verbrennungsgebiet ist die Wirbelverbrennung sowohl zur Beschleunigung des Vermischens und Verbrennens von Kraftstoff und Luft als auch zur Beschleunigung des Vermischens von Verbrennungsprodukten und Kühlluft während des Verdünnungsprozesses benutzt worden, wie beispielsweise in den US-PS'en 3 701 255, 3 747 345, 3 788 065, 3 792 582, 3 811 277 und 3 675 419 beschrieben sowie in der DT-OS 24 49 084 bereits vorgeschlagen. Bei diesen bekannten bzw. bereits vorgeschlagenen Wirbelbrennern wird keine selektive Wi rbelverbrennung angewandt, um eine emissionsarme Verbrennung in der hier beschriebenen Weise zu erzielen.

Ein Hauptziel der Erfindung ist es, das Verfahren und die Hardware zu schaffen zur Erzeugung von geringer Emission in einer Brennkammer sowohl durch Verringern der Verweilzeit von Triebwerksgasen bei hoher N Ox-er zeug ender Temperatur und durch Schaffung einer ausreichenden Zündverzögerung, um eine molekulare Vorvermischung eines wirbelnden, in der Brauchbarkeit beeinträchtigten Gemisches aus verdampftem Kraftstoff und Luft aus einer Zündbrennkammer mit wirbelnder Verbrennungsluft zu erzielen, die in die Hauptbrennkammer eintritt, so daß eine Selbstzündung zwischen diesen bei einem Äquivalenzverhältnis von weniger als eins erfolgt und in der Hauptbrennkammer eine schnelle, magere und emissions— arme Verbrennung stattfindet. Der hier verwendete Ausdruck Äquivalenzverhältnis ist das Verhältnis eines Kraftstoff-Luftgemisches

609826/06 83

zu einem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftgemisch. Der hier verwendete Ausdruck "entkräftigt" (oder "in der Brauchbarkeit beeinträchtigt") dient zur Beschreibung eines Gemisches aus Kraftstoff und Luft, bei welchem der zur Verbrennung in der Luft oder in dem Gemisch verfügbare Sauerstoffgehalt geringer als der normale Wert von 21 % ist, d.h. zur Beschreibung eines Gemisches mit reduziertem Sauerstoffgehalt.

Gemäß der Erfindung liegt die geschaffene Zündverzögerung in der Größenordnung von einer oder möglicherweise zwei Millisekunden,

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Kraftstoff— tröpfchenverbrennung vermieden, und zwar wegen der hohen Relativgeschwindigkeit zwischen den Kraftstofftröpfchen und dem umgebenden Gas, wegen des entkräftigten Zustands des sich mit den Kraftstofftröpfchen mischenden Gases und wegen der Zentrifugalkraft, die in den wirbelnden Gasen erzeugt wird, um Umfangsdampf von den Tröpfchen zu trennen, bevor eine Verbrennung erfolgt.

Weiter werden durch die Erfindung ein Verfahren und die Hardware zur Erzeugung einer emissionsarmen Verbrennung angegeben, bei welchen das Prinzip einer minimalen Verweilzeit bei hohen Temperaturen und einer molekularen Vorvermischung des Kraftstoffes und der Luft durch einen schnellen Diffusionsvermischungsprozeß in Verbindung mit einer kontrollierten Zündverzögerung ausgenutzt wird.

Weiter schafft die Erfindung eine Zündbrennkammer, welche eine

609826/0683

— Λ —

sich radial erstreckende vordere Wand enthält, durch welche sich axial erstreckende Kraftstoffdüsen hindurchragen, die von Wirbel blechring en umschlossen sind, wobei eine gewellte und schräge Triggervorrichtung verwendet wird, um die entkräftigten Verbrennungsprodukte aus der Zündverbrennungszone in eine wirbelnde Bewegung zu versetzen, vorzugsweise unter gleichzeitigem Hinzufügen von wirbelnder Luft, wobei Kraftstofftröpfchen in die entkräftigten, wirbelnden Produkte der Zündbrennkammer eingespritzt werden, so daß der Kraftstoff schnell verdampft wird, um ein wirbelndes, entkräftigtes kraftstoffreiches Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft zu erzeugen, welchem wirbelnde Luft nach dem Eintritt in die Primärbrennkammer hinzugefügt wird, vorzugsweise aus einer stromabwärtigen gewellten und schrägen Triggervorrichtung, um eine molekulare Vor Vermischung des vergasten Kraftstoffes und der Luft zu bewirken, damit eine kontrollierte Selbstzündung mit begleitender schneller, magerer Verbrennung zur Erzeugung niedriger Abgasemissionen erreicht wird.

Ferner schafft die Erfindung eine Brennkammer, in welcher die molekulare Vorvermischung von Kraftstoff und Luft durch eine kontrollierte Zündverzögerung unterstützt wird, welche durch Einspritzen von Kraftstofftröpfchen in einen Strom von entkräftigten Verbrennungsprodukten erreicht wird, um den Kraftstoff schnellzuverdampfen, bevor ihm weitere Luft hinzugefügt wird, um eine Selbstzündung bei einem Äquivalenz verhältnis von weniger als 1 zu erreichen.

Ferner werden gemäß der Erfindung eine Vermischung und eine schnelle Verbrennung in der Primärbrennkammer gefördert, indem

609826/0683

wirbelnde Luft mittels einer gewellten und schrägen Triggervorrichtung eingeleitet wird, und außerdem werden gemäß der Erfindung eingesenkte Löcher in der Außenwand der Brennkammer— verkleidung an dieser Stelle verwendet, um zusammenwirkende Verbrennungsluftströme zur Vermischung mit dem wirbelnden Luftstrom zu erzeugen.

Ferner schafft die Erfindung eine derartige Brennkammer, in welcher axial abgestufte, gewellte Triggervorrichtungen verwendet wei— den,um einen Strömungsabriß an der strom ab wärtigen Triggervorrich— tung zu verhindern, der eintreten würde, wenn von ihr verlangt würde, dem Gemisch eine zu starke Wirbelbewegung zu geben; die Wellungen jeder Triggervorrichtung sind unter einem Winkel von

ο
etwa 55 gegen die Achse der Brennkammer schräg , so daß

ο in der Primär brennkammer typischerweise ein 30 -Wirbel erzeugt

Ferner schafft die Erfindung eine solche Brennkammer, in welcher die Verbrennungsprodukte aus der Primärbrennkammer schnell verdünnt werden, so daß ihre Temperatur unter den emissionserzeugenden Wert, mit minimaler Verweilzeit darüber, verringert wird.

Weiter schafft die Erfindung eine Brennkammer, welche eine minimale axiale Abmessung hat und in welcher die Zündung vollständig in einer Größenordnung von Millisekunden erfolgt.

AuQsrdem schafft die Erfindung eine Brennkammer, in welcher eine emissionsarme Verbrennung stattfindet, indem wirbelnde Verbrennungsluft in ein reiches Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft

609826/0683

eingeleitet wird, um eine molekulare Vermischung des Kraftstoffes und der Luft zu erreichen und um eine Zündverzögerung zu schaffen und dadurch eine Selbstzündung bei einem Äquivalenzverhältnis von weniger als 1 zu erreichen.

Ferner schafft die Erfindung eine Brennkammer, in welcher der Kraftstoff schneiIverdampft wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausfuhrungsbeispielen der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 - eine Seitenansicht eines Gasturbinen

triebwerks, welches teilweise aufgebrochen ist, um die Brennkammer in ihrer Umgebung zu zeigen,

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Emissions—

vorteile veranschaulicht, die erzielt werden, indem die Verweilzeit der Triebwerksgase bei hohen Temperaturer minimiert wird,

Fig. 3 ein Diagramm, welches die Emissions-

vorteile zeigt, die erzielt werden, indei eine Zündverzögerung geschaffen wird, so daß eine molekulare Vorvermischung von Kraftstoff und Luft bei einem Äquivalenzverhältnis von weniger als 1 vor der Selbstzündung und der

98 26/068 3

anschließenden Verbrennung erreicht wird,

Fig. 4 einen Lancpstfcnifct durch die Brenn

kammer ,

Fig .5 eine Vorderansicht der Brennkammer,

Fig. 6 eine Ansicht auf der Linie 6-6 von

Fig. 4,

Fig. 7 eine Ansicht auf der Linie 7-7 von

Fig. 4,

Fig. 8 eine Ansicht auf der Linie 8-8 von

von Fig. 7,

Fig. 9 eine abgewickelte Ansicht einer ersten

Abwandlung der ringförmigen Zünd~ brennkammer,

Fig· 10 eine abgewickelte Ansicht einer zweiten

Abwandlung der ringförmigen Zündbrennkammer ,

Fig. 11 eine· abgewickelte Ansicht einer dritten

Abwandlung der ringförmigen Zündbrennkammer,

Fig. 12 und 13 im Längsschnitt bzw. in einer abge

wickelten Ansicht eine vierte Abwand*- lung der ringförmigen Zündbrennkamme'

609826/0683

— ο —

Fig. 14 einen Längsschnitt einer Abwandlung der

Brennkammer, bei welcher schräge Plungerrohre an Stelle des gewellten Ringes von Fig. 4 verwendet werden, um den Zundverbrennungsprodukten eine wirbelnde Strömung zu geben,

Fig .15 eine Ansicht auf der Linie 1 5-1 5 von

Fig. 14, und

Fig. 16 eine schematische Darstellung einer

Brennkammer, bei welcher die Erfindung angewandt wird.

Fig. 1 zeigt ein Gasturbinentriebwerk, bei welchem die Brennkammer verwendet wird. Das Gasturbinentriebwerk 10 hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, ist zu der Triebwerksachse 12 konzentrisch und enthält einen herkömmlichen Verdichter ab schnitt 14, einen Brennerabschnitt 16 und einen Turbinenabschnitt 18, die alle in das Triebwerksgehäuse 20 eingeschlossen sind, so daß in den Triebwerkseinlaß 22 eintretende Luft bei dem Hindurchgang durch den Vei— dichterabschnitt 14 verdichtet wird, der Luft beim Hindurchgang durch den Brennerabschnitt 16 Energie hinzugefügt und anschließend bei dem Hindurchgang durch den Turbinenabschnitt 18 zum Antreiben des Verdichters 14 ausreichende Energie aus der Luft entnommen wird. Die Luft aus der Turbine 1 8 kann entweder über eine herkömmliche Abgasdüse abgelassen werden, um Schub zu erzeugen, oder die Luft kann eine freie Turbine antreiben, um Energie zu erzeugen. Die

609826/0683

■^555035

Brennkammer 16 kann aus mehreren Rohrbrennkammern 24 bestehen, die in umfangsmäßiger Anordnung um die Achse 12 angeordnet und axial zwischen der letzten Verdichterstufe 26 und der vorderen Turbinenstufe 28 angeordnet sind. Jede Rohrbrennkammer 24 ist radial zwischen dem Triebwerksgehäuse 20 und einem inneren Gehäuse 30 angeordnet, so daß sich jeder Brenner 24 in einem Ringkanal 32 befindet, welcher den Verdichter mit der Turbine verbindet. Die Luft, welche die letzte Verdichterstufe 26 verläßt, geht durch einen Diffusorabschnitt 34 und dann entweder durch Brennkammern 24 hindurch oder um dieselben herum zur ersten Turbinenstufe 28. Die Luft, welche um die Brennkammer herumgeht, ist hauptsächlich Kühlluft, und die Luft, welche in die Brennkammer eintritt, wird entweder zur Unterstützung der Verbrennung oder zur Verdünnung der Verbrennungsprodukte benutzt, so daß ihre Temperatur ausreichend verringert wird, damit sie durch die Turbinenstufe 28 hindurchgehen, ohne die Turbine zu beschädigen. Der Brenner 24 ist vorzugsweise rohrförmig und zu der Brennerachse 33 konzentrisch und enthält eine Zündverbrennungszone 38, eine Hauptverbrennungszone 40 und Übergangsabschnitte 42, welche die kreisförmigen Hinterenden jedes Rohrbrenners mit der ersten Turbinenstufe 28 verbinden, da sich der Übergangsabschnitt 42 in seiner Querschnittsfläche von einem mit dem Rohrbrenner zusammenpassenden Kreis an seinem Vorder ende so ändert, daß er mit der gekrümmten Gestalt der Turbinenstufe 28 an seinem hinteren Ende zusammenpasst. Die Brenner oder Brennkammern 24 sind durch Stützteile 44 abgestützt, welche an einer Tragstange 46 angelenkt sind, so daß der Brenner 24 in seiner gewünschten Axialposition gehalten wird. Zündkraftstoff geht durch ein Zündkraftstoffverteilerrohr 48 hindurch in die Brennkammer, und zwar in

6 0 9826/0683

einer im folgenden beschriebenen Weise, während der Primär— kraftstoff in der im folgenden beschriebenen Weise durch ein Vei— teilerrohr 50 hindurch und dann in die Brennkammer geht.

Der Brenner 24 wird zwar als ein Brenner beschrieben und dargestellt, der aus einer Reihe von Rohrbrennkammern besteht, die umfangsmäßig um die Triebwerksachse herum angeordnet sind, es könnte sich jedoch um einen einzigen ringförmigen Brenner handeln, der den Verdichter 14 mit der Turbine 18 verbindet.

Zur Erläuterung der besonderen Konstruktion der Brennkammer erscheint es ratsam, zuerst die Prinzipien ihres Betriebes zu betrachten, die zu einer emissionsarmen Verbrennung führen. Diese werden durch Betrachtung der Fig. 2 und 3 besser verständlich.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit dem Brennkammei—Äquivalenzverhältnis als einer Koordinate, wobei ein Äquivalenzverhältnis von

1 ,0 ein stöchiometrisches Gemisch ist. In dem Diagramm von Fig.

2 ist das stöchiometrische Gemisch mit einem Äquivalenzverhältnis von 1 ,0 angegeben und es ist zu erkennen, daß Aquivalenzverhältnisse von weniger als eins (magere Kraftstoff-Luftgemische) links desselben liegen, während Aquivalenzverhältnisse von mehr als eins (reiche Kraftstoff-Luftgemische) rechts desselben Hegen. Die andere Koordinate in dem Diagramm von Fig. 2 stellt die Verbrennungstemperatur T, das durch die Verbrennung gebildet Kohlenmonoxid (CO) und die in einem Triebwerk gebildeten Stickoxide (NOx) dar. Aus dem Diagramm von Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Verbrennungstemperatur ein Maximum bei einem Äquivalenzver— hältnis hat, das etwas größer als 1 ,0 ist, daß die Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) mit dem Äquivalenzverhältnis zunimmt und daß

609826/068 3

die Verweilzeit der Triebwerksgase bei hohen Temperaturen eine Zunahme der erzeugten NOx-Menge verursacht. Letzteres wird am besten veranschaulicht durch einen Vergleich der Kurve A, welche das NOx darstellt, das erzeugt wird, indem die Triebwerksgase für eine endliche Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt werden, mit der Kurve B, welche das NOx darstellt, das erzeugt wird, indem die Triebwerksgase für eine unendliche Zeit h ohen Temperaturen ausgesetzt werden. Es ist eine bekannte Tatsache, daß die durch das Aufheizen von Luft erzeugte NOx-Menge eine Funktion der Zeit ist, für welche die Luft auf der notwendigen hohen Temperatur gehalten wird, ob nun eine Verbrennung stattfindet oder nicht, und das ist tatsächlich das Prinzip, das durch die Kurven A und B von Fig. 2 veranschaulicht wird. Fig. 2 zeigt demgemäß, daß eine minimale NOx—Menge auftritt, wenn die Trieb— werksgase einschließlich der darin enthaltenen Luft den NOx-erzeugenden Temperaturen für eine minimale Zeitspanne ausgesetzt werden. Die Ausführung dieses Prinzips ist eine der Betriebsfunktionen dieser Brennkammer. Es wird im allgemeinen angenommen, daß eine unzulässige NOx-Erzeugung erfolgt, wenn die Temperaturen

ο ο

der Luft oder der Triebwerksgase auf Werte von über 1758 C (3200 F) erhöht wenden.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit denselben Koordinaten, welches die verringerte Temperatur, Kohlenmonoxiderzeugung und NOx-Erzeugung veranschaulicht, die erzielt werden können, indem die Selbstzündung gesteuert wird und indem dafür gesorgt wird, daß die Verbrennung durch eine Zündverzögerung bei einem verringerten Äquivalenzverhältnis stattfindet. Fig. 3 zeigt die herkömmliche Temperaturkurve T, welche sich durch Veränderung des Äquivalenzverhältnisses oberhalb

609826/0683

und unterhalb von eins, d.h. oberhalb und unterhalb eines stöchiometrischen Gemisches ergibt. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß, wenn es gelingt, die Selbstzündung und die Verbrennung bei einem reduzierten Äquivalenzverhältnis stattfinden zu lassen, beispielsweise an einem Punkt C, eine verringerte Verbrennungstemperatur, eine verringerte CO-Bildung durch Verbrennung und eine verringerte NOx-Erzeugung erreicht werden. Die Kurve D zeigt schematisch den Ort von Äquivalenzverhältnis—Zuständen, welcher von einer charakteristischen Kraftstoffeinheit während der Vermischung mit wirbelnder Verbrennungsluft in der Primärzone vor der Selbstzündung durchquert wird. Δ zeigt die charakteristische magere Äquivalenzverhältnis-Verschiebung gegenüber dem stöchio— metrischen Gemisch (Äquivalenzverhältnis = IjO), die durch das Vormischen innerhalb der Selbstzündungsverzögerungszeitspanne erzielt wird. Fig. 3 zeigt das zweite Prinzip des Verbrennungsbetriebes, das in dieser Brennkammer ausgenutzt wird, nämlich das molekulare Vormischen des Kraftstoffes und der Luft, das durch eine Zündverzögerung gestattet wird, um eine Selbstzündung bei einem verringerten Äquivalenzverhältnis zu erzeugen.

Der Betrieb dieser Brennkammer wird besser verständlich, wenn auch Fig. 16 betrachtet wird, die eine schematische Darstellung des Brennkammerbetriebes nach der Erfindung zeigt.

Es sei daran erinnert, daß die Selbstzündung in einem Kraftstoff-Luftgemisch durch eine Kombination des Sauerstoffgehalts, der Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur, des Äquivalenzverhältnisses des Gemisches und der Zeit zustande kommt. Für einen gegebenen Sauerstoffgehalt in einem Kraftstoff-Lurtgemisch

809826/0683

und unter der Annahme, daß die Temperatur desselben oberhalb der Kraftstoffverdampfungstemperatur liegt, und wenn irgendeinem derartigen Gemisch gestattet wird, für eine ausreichend lange Zeit in diesem Zustand zu bleiben, wird es selbstzünden· Es wird vorteilhafter Gebrauch von dieser Eigenschaft eines Kraftstoff— Luftgemisches gemacht, um zuerst eine Zündverzögerung in dem Zeitpunkt zu schaffen, in welchem die Kraftstofftröpfchen eingesprüht werden, so daß der Kraftstoff verdampft statt als Tröpfchen zu \/&rbrennen. Das erfolgt durch Kraftstoffvorbereitung. Anschließend wird wirbelnde Verbrennungsluft eingeleitet und eine molekulare Vermischung zwischen dem Kraftstoff und der Luft aufgrund der Wirbeleigenschaft der beiden Ströme bewirkt und der Sauerstoffgehalt des neuen Gemisches wird erhöht, so daß die Selbstzündung bälder stattfindet als es der Fall gewesen wäre, wenn keine wirbelnde Verbrennungsluft eingeleitet worden wäre, und bei einem Äquivalenzverhältnis von kleiner als 1 ,0. Es wird ersichtlich werden, daß eine Zündverzögerung geschaffen und kontrolliert wird, um diese Emissionsvorteile zu erzielen.

Gemäß Fig. 16 findet die Anfangsverbrennung in einer Zündverbrennungszone 62 statt, in welcher heiße, vollständig verbrannte Zündabgase mit verringertem Sauerstoffgehalt erzeugt und stromabwärts derselben abgegeben werden. Wirbelnde kalte Luft wird dann über Wirbler 92 in die Zündabgase eingeleitet, um in einer Zone 93 ein erstes Gemisch zu erzeugen, das aus den Zündabgasen und dieser wirbelnden Luft aus den Wirblern 92 besteht, um eine Achse 36 herumwirbelt und eine Temperatur hat, die zwar niedriger ist als die der Zündabgase, aber ausreichend hoch ist, um den Kraftstoff zu verdampfen, der an einer Stelle stromabwärts dieser Brennkammer eingesprüht wird. Dieses erste wirbelnde Gemisch wird

609826/0683

ebenfalls einen verringerten Sauerstoffgehalt haben, d.h. entkräftigt sein, weil die ausgewählte Menge von wirbelnder Luft, die über die Wirbler 92 eingeleitet wird, nicht den gesamten Sauerstoff ersetzt, der in der Zündzone 62 verbrannt worden ist. Dann wird zerstäubter Kraftstoff aus einem oder mehreren Zerstäubern 104 eingeleitet, um ein zweites wirbelndes Gemisch in einer Zone 110 mit verringertem Sauerstoffgehalt zu erzeugen, so daß die Selbstzündung der so eingesprühten Kraftstofftröpfchen verhindert oder verzögert wird und statt dessen bewirkt wird, daß die Kraftstofftröpfchen aufgrund der Temperatur des zweiten wirbelnden Gemisches vollständig verdampft werden. Das zweite Gemisch wirbelt ebenfalls um die Achse 36 herum und es ist ein Gemisch aus verdampftem, wirbelndem Kraftstoff und Luft mit einem Sauerstoffgehalt, der die Selbstzündung des zweiten wirbelnden Gemisches mit einer Zeitverzögerung (Zündverzögerung) t erzeugt. Es ist wichtig anzumerken, daß, wenn die Brennkammer von Fig. 16 nicht den zusätzlichen Aufbau oder die zusätzlichen Merkmale enthalten würde, die im folgenden beschrieben werden, die Selbstzündung dieses zweiten wirbelnden Gemisches in einem Bereich 111 stattfinden würde, nachdem diese erste Zeitverzögerung t abgelaufen ist. Dieser Zeitverzögerung t wird jedoch in der Brennkammer nach der Erfindung nicht gestattet, über die volle Zeit zu laufen.

Wirbelnde Verbrennungsluft wird über einen Wirbel 94 eingeleitet, um ein drittes Gemisch in einer Zone 74 zu erzeugen, welches um die Achse 36 herumwirbelt und aus dem zweiten wirbelnden Gemisch und der wirbelnden Verbrennungsluft aus dem Wirbler 94 besteht, wobei eine molekulare Vermischung zwischen dem Kraftstoff und

609826/0683

der Luft aufgrund der Tatsache erzeugt wird, daß diese beiden Fluids eine Wirbelbewegung haben. Di eses dritte wirbelnde Gemisch hat einen Sauerstoffgehalt, der größer ist als der des zweiten wirbelnden Gemisches, um eine neue und verringerte Zündverzögerung oder Zündverzögerungszeit t in dem dritten Gemisch zu schaffen, so daß die Selbstzündung des dritten wirbelnden Gemisches in einem Bereich 99 in der Kammer 74 bei einem Äquivalenzverhältnis von kleiner als 1 ,0 bewirkt wird, wenn die Verzögerungszeit t abgelaufen ist. Es sei beachtet, daß durch Einleiten von wirbelnder Luft aus dem Wirbler 94 die Selbstzündung des dritten Gemisches stromaufwärts des Bereiches 99 und zeitlich früher stattgefunden hat als die Selbstzündung des zweiten Gemisches ,die in dem Bereich 111 stattgefunden hätte. Der Vorteil dieser früheren Verbrennung und der anschließenden Verdünnung der Verbrennungsprodukte derselben besteht darin, daß die Verweilzeit der Triebwerksluft bei der NOx-erzeugenden Temperatur verringert wird und dadurch eine weitere Verringerung von Abgasemissionen erzielt wird.

In den Fig. 4 und 5 ist die Brennkammer 24 ausführlicher dargestellt. Die Bezugszahlen, die bei der Erläuterung von Fig. oenutzt wurden, werden zum Kennzeichnen gemeinsamer Teile in den Fig. 4 und 5 verwendet. Wie oben bereits erwähnt, ist die Brennkammer 24 zwar als Rohrbrennkammer und zu der Achse 36 konzentrisch dargestellt, es sei jedoch beachtet, daß es sich ebenso gut um eine einzelne Ringbrennkammer handeln könnte, die sich zwischen dem Verdichter 14 und der Turbine 18 von Fig. erstreckt und um die Achse 12 konzentrisch ist. Die Brennkammer 24 besteht aus einer äußeren Jalousie- oder Schlitzwand 52, welche

609826/0683

mehrere einander überlappende und miteinander verbundene Jalousieringe 54 enthält, die mehrere Kühlluftöffnungen 56 an ihrem Vorderende haben, um das Kühlen der Wand 52 zu ermöglichen. Die Außenwand 52 ist mit einer Vorderwand 58 verbunden, welche im wesentlichen eben ist, sich radial erstreckt und mit einer Innenwand 60 verbunden ist, so daß darin eine ringförmige Zündbrennkammer 62 gebildet ist. Mehrere Kraftstoffdüsen 64 sind umfangsmäßig versetzt an der Vorderwand 58 angebracht, erstrecken sich axial durch diese hindurch und sind von herkömmlichen Wirbelblechringen 66 umschlossen, durch welche Zündprimarverbrennungsluft in herkömmlicher Weise hindurchgeht, um eine Stagnationszone stromabwärts jeder Kraftstoff du se 64 zur Unterstützung der Verbrennung in der Zündbrennkammer 62 zu schaffen. Kraftstoff wird der Düse 64 aus einem Zündkraft stoffverteüerrohr 48 zugeführt, welches mit jeder Düse über eine Leitung 68 in Verbindung steht. Mehrere Kühlluftlocher 70 sind in der Vorderwand 58 angebracht.

Ein Innenkörper 72 ist konzentrisch um die Achse 36 innerhalb der Außenwand 52 angeordnet und begrenzt zusammen mit dieser eine ringförmige P r im ärb renn kamm er 74, deren Querschnittsfläche in Stromabwärtsrichtung zunimmt, so daß sie als ein Diffusor dient. Eine Hülse 76 umschließt konzentrisch ein zentrales Teil 72, so daß zwischen ihnen ein ringförmiger Verbrennungsluftdurchlaß 78 gebildet ist. Mehrere Wirbelbleche 80 sind innerhalb des ringförmigen Verbrennungsluftdurchlasses 78 umfangsmäßig angeordnet

ο und ihre Winkellage, beispielsweise 55 , ist so gewählt, daß die hindurchgehende Verbrennungsluft in eine Wirbelbewegung um die

609826/0683

Achse 35 herum versetzt wird. Ein Kanalteil 82 ist konzentrisch zwischen dem zentralen Teil 72 und der Hülse 76 angeordnet und kann an dem Teil 72 durch Stifte 84 und 86 abgestützt sein, um einen ringförmigen Verbrennungsluftdurchlaß 88 zusammen mit dem Innenkörper 72 und einen ringförmigen Verbrennungsdurchlaß 90 zusammen mit der Hülse 76 zu begrenzen. Triggerteile 92 und 94 sind an den stromabwärtigen Enden der Teile 76 und 82 angebracht, so daß eine axial abgestufte Triggerung der durch den Verbrennungsluftdurchlaß 78 hindurchgehenden Verbrennungsluft und dann die Aufteilung derselben auf die Durchlässe 88 und 90 erfolgt. Die Triggervorrichtungen 92 und 94 sind vorzugsweise gewellte Ringe, deren Weitungen in bezug auf die Achse 36 schräg oder abgewinkelt sind und die dazu dienen, die darunter hindurchgehende Luft und die darüber hinweggehenden Verbrennungsprodukte in eine Dreh- oder Wirbelbewegung um die Achse 33 zu versetzen. Aus den Fig. 6,7 und 8 ist ersichtlich, daß die Triggervorrichtungen 92 und 94 gewellte Ringe sind, deren Wellungen ihre maximale Amplitude an ihren strom abwärtigen Enden und ihre minimale Amplitude an ihren stromaufwärtigen Enden haben und, wie am

ο besten aus Fig. 8 ersichtlich, einen Winkel von etwa 55 mit der Brennkammerachse 33 bilden.

Kühlluft geht durch den inneren zylindrischen Durchlaß 96 innerhalb des Innenkörpers 72 und dann durch einen Wirbelblechring 98 hindurch in die Brennkammerverdünnungszone 100.

Die Außenwand oder Verkleidung 52 enthält mehrere sich radial erstreckende und umfangsmäßig orientierte Durchgangslöcher 102,

609826/0683

durch welche hindurch Luft'hach Art von abwechselnden spiralförmigen Streifen"in das Innere der Brennkammer und in den Hauptverbrennungsstrom 74 strömen kann, um die Vermischung innerhalb der Brennkammer 74 zu beschleunigen, wie ausführlicher in der US-PS 3 788 065 beschrieben. Kraftstoff für die Primärbrennkammer 74 tritt durch ein Verteilerrohr 50 ein und wird in Form von Tröpfchen oder in zerstäubter Form durch mehrere Kraftstoffdüsen 104 eingespritzt, die umfangsmäßig selektiv um die Außenwand 52 herum angeordnet und jeweils mit dem Verteilerrohr 50 über einen Leitungsteil 106 verbunden sind.

Herkömmliche Verbindungsrohre 108 erstrecken sich für die
üblichen Zwecke zwischen benachbarten Brennkammern 24.

BETTRIEB

Anhand der Fig. 4 und 5 wird nun der Betrieb der Brennkammer 24 beschrieben. Kraftstoff tritt in die Zündbrennkammer 62 in
zerstäubter Form als Spray durch mehrere herkömmliche Kraftstoffdüsen 64 ein, welche umfangsmäßig um die radiale Vorderwand 58 der Brennkammer 24 angeordnet sind. In herkömmlicher Weise ist jede Kraftstoffdüse 64 von einem Wirbelschaufelring 66 umhüllt, durch welchen ein Teil der Brennkammerluft hindurchgeht, um eine Rezirkulationszone zur Unterstützung der Verbrennung in der Zündbrennkammer 62 zu schaffen. Bei Bedarf kann ein toroidförmiger Ablenkring 63 verwendet werden, um einen Teil der Luft aus dem Wirbelblechring 66 aufzufangen und ihn über die freiliegende Seite der Düse 64 zu leiten, um eine Koksbildung auf diesem zu verhindern. Die Verbrennungsprodukte aus der Zündverbrennungszone 64, welche typischerweise ein Äquivalenzverhältnis von etwa

609826/0683

ο ο

0,35 und eine Temperatur von etwa 1092 C (2000 F) haben, strömen dann in vollkommen verbranntem, entkräftigtem Zustand und bei erhöhter Temperatur rückwärts über die Außenflächen der schrägen Wellungen des Triggerringes 92, damit sie beim Hinweggang über diesetben in eine Wirbelbewegung um die Achse 35 versetzt werden. Gleichzeitig wird Verbrennungs- oder Kühlluft aus dem Durchlaß 90 in wirbelndem Zustand in die Zündverbrennungsprodukte eingeleitet, wenn die Luft über die inneren schrägen Wellungen der Triggervorrichtung 92 hinweggeht, und ihr Wirbelimpuls, den sie durch das Hinweggehen über die Wirbelbleche 80 und die Triggervorrichtung 92 erhält, kommt zu der Wirbelkomponente der Zündverbrennungsprodukte hinzu und beschleunigt das schnelle Vermischen zwischen den Zundverbrennungsprodukten und der wirbelnden Luft aus der Triggervorrichtung 92. In dem typischen

2 Wirbelmischungszustand wird der Produktparameter pV , wobei ρ die Dichte und V die Tangentialgeschwindigkeit ist, für die Luft aus der Triggervorrichtung 92 größer sein als der vergleichbare Produktparameter der Zündverbrennungsprodukte, so daß die gegenseitige Vermischung derselben beschleunigt wird, wie in der US-PS 3 788 065 näher beschrieben. Auf diese Weise wird ein entkräftigtes Gasgemisch in wirbelndem Zustand in den Kammerbereich 110 bei einer Temperatur unterhalb der NOx-erzeugenden Temperatur, aber bei einer ausreichend hohen Temperatur eingeleitet, die für die Verdampfung von Kraftstofftröpfchen geeignet ist. Typischer weise hat das Gemisch aus Zundverbrennungsprodukten und Luft aus der Triggervorrichtung 92, das in den Bereich 110 eintritt, ein Äqui-

o valenzverhältnis von etwa 0,18 und eine Temperatur von etwa 815 C 0 500 F). Zerstäubte Kraftstofftröpfchen werden dann in dieses entkräftigte wirbelnde Gemisch an der Stelle 110 aus mehreren

609826/0683

umfangsmäßig angeordneten Kraftstoffdüsen 104 eingeleitet, um durch dieses schnell verdampft zu werden. Die Schnellverdampfung findet statt und die Tröpfchenverbrennung wird in dem Bereich 110 vermieden, und zwar wegen der hohen Relativgeschwindigkeit zwischen den Kraftstofftröpfchen und dem umgebenden wirbelnden Gas, wegen des entkräftigten Zustands des wirbelnden Gases, und weil die Zentrifugalkraft des wirbelnden Gases den Umfangsdampf von den Tröpfchen abstreift, bevor eine Verbrennung erfolgen kann. Auf diese Weise wird ein wirbelndes, entkräftigtes reiches Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft erzeugt, welches eine Zündverzögerung oder Verzögerungszeit t hat, wie oben beschrieben, und welches über die Außenflächen der Wellungen der Trigger— vorrichtung 94 hinweggeleitet wird, damit es in eine stärkere Wirbelbewegung versetzt und unmittelbar mit der wirbelnden Verbrennungsluft aus dem Durchlaß 88 vermischt wird, welche ihre Wirbelbewegung durch Passieren sowohl der Wirbelbleche 80 als auch der Innenflächen der schrägen Wellungen der Triggervor— richtung 94 erhalten hat. Die Vermischung des Kraftstoffes und der Luft in der Primarverbrennungszone 74 wird durch die Tatsache unterstützt, daß die Verbrennungsluft auch über mehrere umfangsmäßig angeordnete Öffnungen 1 02 in der Brennerwand 52 eintritt und von diesen aus im wesentlichen radial nach innen als diskrete Ströme von Verbrennungsluft geleitet wird, die sich "nach Art von abwechselnden spiralförmigen Streifen"im wesentlichen radial zu den nach außen gerichteten Windungen der Verbrennungsluft aus dem Kanal 88 bewegen, die unter der Triggervorrichtung 94 hindurchgeht,und mit ihr zusammenwirken, um eine schnelle Vermischung und Verbrennung zwischen dem Kraftstoff und der Luft zu bewirken,

609826/0683

und zwar sowohl unter Ausnutzung des Wirbelverbrennungs— Prinzips als auch des Prinzips der Vermischung'Viach Art von abwechselnden spiralförmigen Streifen "(sog. Barberpole-Miechprinzip) das ausführlicher in der US-PS 3 788 065 beschrieben ist. Typischerweise ist das Aquivalenzverhältnis des kraftstoffreichen Gemisches aus verdampftem Kraftstoff und Luft größer als 1 vor der Vermischung mit Verbrennungsluft aus der Triggervorrichtung 94 und kleiner als 1 im Anschluß daran. Die Ver-

schiedenheit der Produktparameter pV zwischen dem entkräftigten Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft und der Verbrennungsluft aus dem Durchlaß 88 verursacht eine beschleunigte Vermischung derselben, so daß der Kraftstoff und die Luft molekular vorgemischt werden und das Aquivalenzverhältnis auf unter eins verringert wird, bevor die Selbstzündung in der Primär— verbrennungszone 74 stattfindet, da der Zusatz von Sauerstoff aus der Luft aus dem Durchlaß 88 zu dem entkräftigten verdampften Kraftstoff den Sauerstoffgehalt des Gemisches auf einen Wert bringt, der eine Verringerung der Zündverzögerung auf t bedeutet, wie in Verbindung mit Fig. 16 beschrieben, um die Selbstzündung an dem in Fig. 3 dargestellten Punkt C zu bewirken. Es ist deshalb zu erkennen, daß das Einleiten von Verbrennungsluft an der Stelle 94 sowohl das Aquivalenzverhältnis des Kraftstoff-Luftgemisches unter 1 verringert als auch den Sauerstoffgehalt erhöht, um die Selbstzündung desselben zu beschleunigen. Es ist zu erkennen, daß eine Zündverzögerung stattgefunden hat von dem Zeitpunkt ab, in welchem zerstäubter Kraftstoff aus den Düsen 104 eingesprüht worden ist, bis er schließlich in der Primärbrennkammer 74 selbstgezündet worden ist, wodurch dem Kraftstoff und der Luft

609826/0683

Gelegenheit gegeben wird, sich molekular vorzumischen und eine Kraftstofftröpfchen verbrennung zu vermeiden, um eine schnelle, magere Verbrennung in der Primärverbrennungszone 74 zu erzeugen, so daß ein Minimum an NOx erzeugt wird. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, werden, da die Selbstzündung an dem Punkt C stattgefunden hat, die Verbrennungstemperatur, die Menge an durch die Verbrennung erzeugtem CO und die Menge an erzeugtem NOx, wenn die Abgase hohen Temperaturen ausgesetzt werden, über das hinaus verringert, was sich durch Verbrennung von Kraftstofftröpfchen bei einem Äquivalenzverhältnis von eins ergeben hätte. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit der durch die Brennkammer 24 hindurchgehenden Gase, die in der Nähe von 122 m/s Hegt, wird die Zündung in der Verbrennungszone 74 wahrscheinlich bei einem Äquivalenzverhältnis von 0,45

oo und einer Temperatur von etwa 1388 C (2500 F) stattfinden.

Es sei angemerkt, daß diese Brennkammer keine Kraftstofftröpfchenverbrennung benutzt, sondern das stattdessen in ihr der Kraftstoff zur molekularen Vermischung mit der Verbrennungsluft vorverdampft wird, damit sich eine schnelle, magere Verbrennung ergibt und ein Minimum an NOx erzeugt wird. Bei der Kraftstofftröpfchenverbrennung wird der Umfang der Tröpfchen auf hohe Temperaturen gebracht, sobald die Verbrennung beginnt, und die Temperatur der in der Nähe befindlichen Luft wird über den Wert erhöht, bei welchem NOx erzeugt wird. Wenn die Verbrennung weitergeht, geht die Temperatur des gesamten Kraftstoffes, der mit der Luft in dem Verbrennungsbereich verbrannt wird, durch die maximal erreichbaren Werte hindurch, und zwar bei einem Äquivalenzverhältnis von etwas mehr als 1 ,0, wodurch eine

609826/0683

wesentliche NOx-Menge erzeugt wird, weil dte Kraftstofftröpfchenverbrennung bewirkt hat, daß die Luft in dem Brenner der NOxerzeugenden Temperatur für lange Zeitspannen ausgesetzt worden ist.

Verdünnungsluft geht durch den Kanal 66 und durch den Wirbel— blechring 98 hindurch, um sich mit den Verbrennungsprodukten aus der Verbrennungszone 74 zu vermischen und um ihre Temperatur schnell unter einen Wert zu verringern, welcher für die Turbine 28 schädlich wäre. Der gewünschte ungleichartige Pro-

duktparameter ρ V ist vorzugsweise zwischen der Verdünnungsluft aus dem Wirbler 98 und den Verbrennungsprodukten aus der Primärbrennkammer 74 vorhanden, um die Vermischung und damit die Verdünnung und Kühlung derselben zu beschleunigen. Zusätzliche Kühlluft wird über Durchlässe in der Wand 52 empfangen, wie beispielsweise die Durchlässe 112, und über jegliche weitere Öffnungen herkömmlicher Konstruktion in den Jalousieringen 54, die axial stromabwärts der Zone 74 angeordnet sind.

Es sei außerdem angemerkt, daß aufgrund der schnellen Vermischung von Kraftstoff und Luft und aufgrund der schnellen Vei— brennung in dieser Brennkammer die gesamte Verbrennung auf einer sehr kurzen axialen Länge stattfindet, so daß die Gesamtabmessung der Brennkammer minimal ist.

Die gewünschte emissionsarme Verbrennung, die in dieser Brennkammer erreicht wird, kommt durch eine Kombination von Verbrennungsprinzipien zustande, und zwar erstens, indem die

609826/0683

Triebwerksluft hohen Temperaturen für eine minimale Zeitspanne ausgesetzt wird, um den in Fig. 2 veranschaulichten Vorteil niedriger NOx-Erzeugung zu erzielen, und zweitens, indem die molekulare Vor Vermischung von Kraftstoff und Luft durch kontrollierte Zündverzögerung gestattet wird, um den weiteren Vorteil einer niedrigen Emission zu erzielen, der in der in Fig. 3 dargestellten Weise erreicht wird.

Es kann in Betracht gezogen werden, daß die Triggervorrichtungen 92 und 94 eine abgestufte Verwirbelung schaffen, wodurch der Strömungsabriß in der Triggervorrichtung 94 vermieden wird, der auftreten könnte, wenn die Triggervorrichtung allein benutzt würde und deshalb dem über sie hinweggehenden Gas sehr starke Wirbelkomponenten zu geben hätte.

Was den Betrieb angeht, so kann der Zündbrenner 62 während des Triebwerksleerlaufes allein betrieben werden, während sowohl der Zündbrenner 62 als auch der Hauptbrenner 74 während Hochleistungsbetriebszuständen, wie beispielsweise beim Start, in Betrieb sind.

Bis hierher wird gemäß der Beschreibung der Brennkammer bei derselben eine sich radial erstreckende Vorderwand 58 verwendet, mit sich axial erstreckenden Kraftstoffdüsen 64 und Wirbelblechringen 66, die sich durch diese hindurch erstrecken, und mit einer Wirbelbewegung, die den Zundverbrennungsprodukten durch die Triggereinrichtung 92 gegeben wird. Es werden nun Abwandlungen

609826/0683

dieser Konstruktion beschrieben, die in den Fig. 9 bis 15 dargestellt sind, wobei die Wand 58 sich nicht immer radial erstreckt und wobei die Kraftstoffdüsen und die Wirbelblechringe sich nicht axial zu erstrecken brauchen.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Konstruktion handelt es sich um eine Abwandlung der Brennkammer 24 in der Verbrennungszone 62, in welcher die Brennkammerwand 58a sich teilweise radial erstreckt und so gestaltet ist, daß sie mehrere umfangs— mäßig angeordnete Kraftstoffdüsen 64a abstützt, die innerhalb von Wirbelblechringen 66a angeordnet sind, so daß die Kraftstoffdüsen und Wirbelblechringe in bezug auf die Brennkammermittellinie «'33 abgewinkelt angeordnet sind, um in der Zündzone 62 eine Wirbel— verbrennung zu erzeugen. Die Verbrennungsprodukte aus der Zünd— verorennungszone 66 von Fig. 9 werden ebenfalls um die Achse 36 herumwirbeln, wenn sie in die Sekundärkraftstoffeinspritzzone 110 eintreten. Der übrige Teil der Brennkammer 24 der in den Fig. 9 bis 15 dargestellten Abwandlungen ist so wie in Fig. 4 aufgebaut. Es ist beabsichtigt, daß mit den in den Fig. 9 bis 15 dargestellten Konstruktionen die stromaufwärtige Triggervoi— richtung 92 beseitigt werden kann; sie könnte aber, falls gewünscht, auch in den Konfigurationen der Fig. 9 bis 15 verwendet werden. Die Kraftstoffdüsen 64a und 66a von Fig. 9 sind in Wirbelstromführungen 120 angeordnet, bei welchen es sich entweder um ein zylindrisches oder um ein axial gekrümmtes Rohr mit kreisförmigem Querschnitt oder um besonders gestaltete Wandteile handeln kann, die so ausgerichtet sind, daß der eintretende Kraftstoff und die wirbelnde Luft aus der Düse 64a bzw. den Wirbelblechen 66a in die Zundverbrennungszonen 62 in wirbelnder oder tangentialer

609826/0683

Weise in bezug auf die Mittellinie 36 eingeleitet werden. Kühljalousien 122 sind in den stromabwärtigen Wänden der Führungen 120 angeordnet und dienen zum Einleiten von Kühlluft längs des Außenumfangs der strom abwärtig en Wände der Führungen 12O₃ um die Wände vor der Hitze der Zündverbrennungszone 62 zu schützen. Die Jalousien 122 können in herkömmlicher Weise gebildet sein, beispielsweise als Schlitze oder diskrete Löcher der in Fig. 4 gezeigten Art, d.h. wie die Kühlluftlocher 56 und 112.

Die Konfiguration von Fig. 10 ist eine zweite Abwandlung des Zundzonenbereiches der in Fig. 4 dargestellten Brennkammer, wobei die Vorderwand 58b der ringförmigen Zündzone 62 der Brennkammer 24 mehrere umfangsmäßig angeordnet und versetzte Rohr- oder Leitungsteile 124 hat, die sich stromaufwärts derselben erstrecken, so daß sie in bezug auf die Brennkammerachse 36 schräg sind und jeweils eine Kraftstoffdüse 64b und einen Wirbelblechring 66b darin an dem vorderen oder stromaufwärtigen Ende derselben tragen, so daß die Kraftstoffdüse und die Wirbelbleche in gleicher Weise in bezug atf die Achse 36 schräg sind. Bei der Konstruktion von Fig. 10 treten der Kraftstoff und die Luft aus den Kraftstoffdüsen 64b bzw. den Ringen 66b in die Brennkammer 62 als eine Reihe von wirbelnden Kraftstoff-Luftgemisch-Säulen ein, deren Wege in bezug auf die Achse 36 tangential oder schräg sind, so daß darin eine wirbelnde Verbrennung erfolgt und die Verbrennungsprodukte die Zündzone 62 verlassen. Bei allen Konstruktionen der Fig. 9 bis 13 ist die in der Zündbrennkammer 62 geschaffene Wirbelbewegung so gewählt, daß sie dem stromabwärtigen Wirbler 94 angepasst ist oder mit diesem optimal integriert ist.

609826/0683

Fig. 11 zeigt eine dritte Abwandlung der Brennkammer 24, bei welcher sich die Vorderwand 58c radial erstreckt und mehrere sich axial erstreckende Kraftstoffdüsen 64c trägt, die in der Wand von Wirbelblechringen 66c umgeben sind. Die Vorderwand 58c hat mehrere abgewinkelt angeordnete, vorzugsweise parallele Durchlässe 126, die sich derart durch die Wand hindurch erstrecken, daß die durch die Durchlässe 126 hindurchgehende Luft in die Brennkammerzündzone 62 in bezug auf die Achse 36 abgewinkelt oder wirbelnd eintritt, so daß sie auf den Kraftstoff trifft, der durch die Kraftstoff du se 64c eingesprüht wird, und diesem eine Winkelströmung gibt, so daß eine Verbrennung in der Zone 62 und dieselbe verlassend geschaffen wird, welche um die Achse 36 herumwirbelt.

Eine vierte Abwandlung der Brennkammer 24 ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt, in welchen eine sich radial erstreckende Vorderwand 58d umfangsmäßig ausgerichtete und versetzte und sich axial erstreckende Kraftstoffdüsen 64d und Wirbelstromringe 66d darin trägt und darüberhinaus mehrere umfangsmäßig angeordnete und versetzte Ablenkschaufelteile 128 trägt. Die in den Fig. 12 und 13 gezeigten Schaufel- oder Ablenkteile 128 erstrecken sich über die volle radiale Abmessung der Zundverbrennungszone 62 und sind in bezug auf die Achse 33 in der in Fig. 13 dargestellten Weise gekrümmt, so daß die Verbrennungsprodukte aus den Verbrennungszonen 62 veranlasst werden, in mit Bezug auf die Achse 35 wirbelndem Zustand auszutreten, so daß sie in die Sekundärkraftstoffeinspritzzone 110 in diesem wirbelnden Zustand eintreten. Die Ablenkschaufeln 128 sind hohl, so daß Kühlluft

609826/0683

durch ihr Vorderende 130 eintreten und um die Achse 36 herumwirbelnd durch ihr Auslaßende 132 austreten kann. Vorzugsweise sind mit Öffnungen versehene Kühljalousien 1 34 auf gegenüberliegenden Seiten d&r Ablenkschaufeln 128 angeordnet und sie lassen einen Teil der Kühlluft aus dem Schaufelinnern über Öffnungen 1 35 in den Seitenwänden austreten, damit die Kühlluft an den Außenwänden der Schaufeln 128 entlangströmt, um sie vor der Verbrennungshitze zu schützen.

Noch eine weitere Abwandlung der Brennkammer 24 ist in den Fig. 14 und 15 dargestellt. Bei dieser Abwandlung soll die Brennkammer 24 in jeder Beziehung wie die in Fig. 4 dargestellte Brennkammer aufgebaut sein, mit der Ausnahme, daß die Verbrennungsprodukte aus der Zundverbrennungszone 62 veranlaßt werden, um die Brennkammerachse 33 herumzuwirbeln, indem mehrere umfangsmäßig angeordnete und versetzte versenkte Rohre 1 30 so angebracht werden, daß sie von der Außenwand 52 des Brenners 24 vorstehen und derart ausgerichtet sind, daß die durch sie hindurch in das Innere der Brennkammer gehende Luft veranlaßt wird, eine Wirbelbewegung um die Achse 35 herum auszuführen, um dadurch den Verbrennungsprodukten aus der Zundverbrennungszone 62 eine Wirbelbewegung zu geben. In gleicher Weise könnten mehrere umfangsmäßig angeordnete geneigte Rohre 1 32 in der Innenwand 60 der Brennkammer angeordnet und in der am besten aus Fig. 15 ersichtlichen Weise ausgerichtet sein, um dieselbe Aufgabe zu erfüllen. Offenbar könnten in jeder Brennkammer äußere Rohre 130 mit oder ohne innere Rohre 132 benutzt werden, und umgekehrt. Schräge, eingesenkte Rohre 1 30 und 1 32 wurden dieselbe Aufgabe

609826/0683

erfüllen wie der stromaufwartige Wirbler 92 in der Konstruktion von Fig. 4, um den Zundzonenverbrennungsprodukten eine Wirbelbewegung um die Achse 36 herum zu geben. Es ist zu erkennen, daß, wenn die geneigten Rohre 130 und 1 32 in derselben Brennkammer benutzt werden, sie so gerichtet sein sollten, daß sie den Verbrennungsprodukten eine Wirbelbewegung in derselben Richtung um die Achse 36 geben. Die Rohre 1 30 und 1 32

kennen in einer radialen Flucht um die Achse 36 herum oder umfangsmäßig versetzt voneinander angeordnet sein.

609826/0683

Claims

Patentansprüche:

. Brennkammer mit geringer NOx-Erzeugung, gekennzeichnet durch:

A) Einrichtungen zum Erzeugen heißer, vollständig verbrannter Zündabgase mit verringertem Sauerstoffgehalt,

B) Einrichtungen zum Vermischen einer ausgewählten Menge von kühler wirbelnder Luft mit den Zündabgasen, um ein erstes wirbelndes Gemisch zu bilden, welches eine ausgewählte Temperatur hat, die niedriger ist als die der Zündabgase, aber größer als die Verdampfungstemperatur des in der Brennkammer zu verwendenden Kraftstoffes, und mit verringertem Sauerstoffgehalt, so daß das erste wirbelnde Gemisch ein Äquivalenzverhältnis von kleiner als 1 hat,

C) Einrichtungen zum Einspritzen von zerstäubtem Kraftstoff in das erste wirbelnde Gemisch in ausgewählter Menge, um ein zweites wirbelndes Gemisch aus Kraftstoff und Luft mit verringertem Sauerstoffgehalt zu bilden, so daß das zweite wirbelnde Gemisch eine erste Zündverzögerungszeit hat, um die Selbstzündung der zerstäubten Kraftstofftröpfchen zu verhindern, wobei das zweite wirbelnde Gemisch außerdem eine ausgewählte Temperatur hat, um den Kraftstoff zu verdampfen, so daß das zweite wirbelnde Gemisch ein wirbelndes Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft ist, mit einem verringerten Sauerstoffgehalt, um die Selbstzündung in dem Höhepunkt der ersten Verzögerungs— zeit zu erzeugen, und

D) Einrichtungen zum Vermischen einer ausgewählten Menge von wirbelnder Verbrennungsluft mit dem zweiten wirbelnden Gemisch, um eine molekulare Vermischung zwischen dem Kraftstoff und der

609826/0683

Luft zu bewirken, da sowohl das zweite Gemisch als auch die Verbrennungsluft in Wirbelbewegung sind, und in ausgewählter Menge, um ein drittes wirbelndes Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft zu erzeugen, dessen Sauerstoffgehalt größer ist als der des zweiten Gemisches, um eine neue und reduzierte Zündverzögerungszeit zu schaffen, so daß das dritte Gemisch bei einem Äquivalenzverhältnis von kleiner als 1 und in einem Zeitpunkt selbstzündet, der früher liegt als der Ablauf der ersten Zündverzögerungszeit, um dadurch die Verweilzeit der Triebwerksluft bei NOx-erzeugender Temperatur zu reduzieren.
2. Brennkammer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Achse und eine Zundverbrennungskannmer axial stromaufwärts einer Hauptverbrennungskammer hat und daß das erste, das zweite und das dritte Gemisch konzentrisch um die Achse herumwirbeln .
3. Brennkammer mit geringer NOx-Emission, die zu einer Achse konzentrisch ist und eine Hauptverbrennungszone hat, gekennzeichnet durch:

A) eine Zündbrennkammer, die so betreibbar ist, daß entkräftigte Verbrennungsprodukte erzeugt werden, die um die Achse herumwirbeln und eine zum Verdampfen von Kraftstoff ausreichend hohe Temperatur haben,

B) Einrichtungen zum Einleiten von Kraftstofftröpfchen in die wirbelnden Verbrennungsprodukte, um sie mit ihnen schnell zu vermischen, damit ein wirbelndes reiches Gemisch aus vollständig verdampftem Kraftstoff und Luft erzeugt wird, welches einen ausgewählten Sauerstoffgehalt hat, um eine ausgewählte

60982 6/0683

Selbstzündverzögerung zu schaffen, und

C) Einrichtungen zum Einleiten von wirbelnder Luft in das wirbelnde reiche Gemisch von verdampftem Kraftstoff und Luft, um eine beschleunigte Vermischung derselben zu erzeugen, die zu einer molekularen Vorvermischung des Kraftstoffes und der Luft führt, und in ausreichender Menge, um das Äquivalenzverhältnis auf weniger als 1 zu verringern und den Sauerstoffgehalt zu vergrößern, damit die Selbstzündung beschleunigt und dadurch eine schnelle magere Verbrennung mit sich ergebenden Verbrennungsprodukten mit niedrigem NOx-Gehalt erzeugt wird.
4. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündabgas erzeugenden Einrichtungen die Zündbrennkammer enthalten, welche eine Ringkammer enthält, die eine sich im wesentlichen radial erstreckende Vorderwand mit mehreren hindurchgeführten Kraftstoffdüsen hat, durch die Kraftstoff in die Ringkammer eingespritzt und um die jeweils ein Wirbelblechring herum angeordnet ist, so daß sich die Kraftstoffdüse und der Wirbelring axial erstrecken und gemeinsam eine stabile Verbrennung bewirken, und die weiter Einrichtungen enthält, welche den entkräftigten Verbrennungsprodukten aus der Zündbrennkammer eine Wirbelbewegung um die Brennkammerachse herum geben und die Form einer ersten Triggervorrichtung haben, welche einen gewellten Ring enthält, dessen Wellungen in bezug auf die Achse schräg sind und deren Amplituden in Stromabwärtsrichtung zunehmen.
5. Brennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Einleiten von wirbelnder Verbrennungsluft in das zweite wirbelnde Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und

609826/0683

Luft aus einer zweiten Triggervorrichtung in Form eines gewellten Ringes bestehen, der konzentrisch um die Brennkammerachse angeordnet ist und Wellungen hat, welche in bezug auf die Achse schräg sind und in ihrer radialen Abmessung in Strom— abwärtsrichtung zunehmen.
6. Brennkammer nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Kanal, in welchem Wirbelbleche angeordnet sind und der mit der ersten Triggervorrichtung in Verbindung steht, um ihr Luft zuzuführen, auf welche die Wirbelbleche eingewirkt haben, um eine Wirbelbewegung der Luft um die Brennkammerachse hervorzurufen.
7. Brennkammer nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Kanal an Ordnung, in welcher Wirbelbleche angeordnet sind und welche mit der zweiten Triggervorrichtung in Verbindung steht, so daß auf die hindurchgehende Luft durch die Wirbelbleche eingewirkt wird, um ihr eine zu der Brennkammerachse konzentrische Wirbelbewegung zu geben.
8. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle, welche der ersten und der zweiten Triggervorrichtung wirbelnde Luft zuführen, zum Teil gemeinsam sind und daß eine einzige Gruppe von Wirbelblechen auf die durch jeden Kanal hindurchgehende Luft einwirkt.
9. Brennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggervorrichtungen längs der Brennkamnnerachse axial versetzt sind, so daß sich ihre Wirkungen bei der Erzeugung der Wirbelbewegung des Gemisches aus verdampftem Kraftstoff und

609 826/0683

Luft um die Achse herum addieren.
10. Brennkammer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen der Triggervorrichtungen in bezug auf die Achse unter ausgewählten Winkeln schräg sind, so daß dem Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft, welches die stromabwärtige Trigger vor rich
gegeben wird.

ο
Trigger vor richtung verläßt, eine 30 -Wirbelbewegung um die Achse
11. Brennkammer nach, Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen jeder Triggervorrichtung unter einem Winkel von

ο
etwa 55 gegen die Achse schräg sind.
12. Brennkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggervorrichtungen axial versetzt und konzentrisch zu der Achse sind, daß die strom abwärtige Triggervorrichtung mit der Hauptbrennkammerzone in Verbindung steht und daß die Triggervorrichtungen so groß und so angeordnet sind, daß die Verbrennungsprodukte aus der Zundverbrennungszone über die gewellte Außenfläche der strom— aufwärtigen Triggervorrichtung hinweggehen und durch den Kanal hindurchgehende Luft über die innere gewellte Fläche der stromauf— wärtigen Triggervorrichtung hinweggeht, damit ihr eine Wirbelbewegung gegeben wird, um einen Produktparameter ρ ν der Kanalluft zu erzeugen, wobei ρ die Dichte der Kanalluft und V die Tangentialgeschwindigkeit der Kanalluft um die Achse herum ist, welcher größer ist als der entsprechende Produktparameter der Zündbrennkammer-Verbrennungsprodukte, und wobei das zweite Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft über die äußere gewellte Fläche der stromabwärtigen Triggervorrichtung hinweggeht, während die

609826/0683

durch die Kanalanordnung gehende Luft über die innere gewellte Fläche der stromabwärtigen Triggervorrichtung hinweggeht, so daß der Produktparameter der Luft in der Kanalanordnung, die über die stromabwärtige Triggervorrichtung hinweggeht, eine derartige Wirbelbewegung erhält, daß sich ein Produktparameter

2
ρ V ergibt, der größer ist als der Produktparameter des zweiten

Gemisches aus verdampftem Kraftstoff und Luft hinsichtlich der ihm durch die stromabwärtige Triggervorrichtung gegebenen Wirbelbewegung .
13. Brennkammer nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Außenwand mit mehreren umfangsmäßig verteilten und versetzten Plungerlöchern, die sich in ausgewählter Position durch die Wand hindurch erstrecken, um eine Reihe von radial gerichteten Verbrennungsluftströmen zu erzeugen, welche so positioniert sind, daß sie auf das dritte wirbelnde Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft treffen, kurz nachdem es über die stromabwärtige Triggervorrichtung hinweggangen ist.
14. Brennkammer nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Einleiten von Verdünnungsluft in das Brennkammerinnere, um die Hauptbrennkammer-Verbrennungsprodukte zu verdünnen und ihre Temperatur zu verringern.
15. Brennkammer nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mehrere umfangsmäßig versetzte und angeordnete Rohrteile, die mit den inneren und/oder äußeren Wänden der Zündbrennkammer verbunden und unter einem derartigen Winkel zu der Brennkammerachse gerichtet sind, daß durch sie hindurch in die Zündbrennkammer

609826/0683

eintretende Luft unter einem in bezug auf die Achse beträchtlichen Winkel gerichtet wird und dadurch den Zündbrennkammer-Verbrennungsprodukten eine Drehbewegung um die Brennkammerachse verleiht.
16. Brennkammer, die zu einer Achse konzentrisch ist und eine Außenwandanordnung und eine Innenwandanordnung hat, welche in gegenseitigem Abstand abgestützt sind, so daß sie zwischen sich einen ringförmigen Brennkammerhohlraum begrenzen, und wobei die Außenwandanordnung und die Innenwandanordnung so gestaltet sind, daß sie bilden:

A) eine ringförmige Zündverbrennungszone, die an dem Brennkammervorderende angeordnet ist,

B) eine Triggervorrichtung in Form eines gewellten Ringes mit Wellungen, die in bezug auf die Achse schräg sind und in ihrer Amplitude in Stromabwärtsrichtung zunehmen, und der an dem strom ab wart ig en Ende der Zündverbrennungszone angeordnet ist, um den Zündzonenverbrennungsprodukten eine Wirbelbewegung um die Achse zu geben,

C) eine ringförmige Primärverbrennungszone, die stromabwärts der Zündtriggervorrichtung angeordnet und so geformt ist, daß die Querschnittsfläche in Stromabwärtsrichtung zunimmt, so daß sich die Form eines Diffusors ergibt,

D) eine Primärverbrennungszone-Triggervorrichtung in Form eines gewellten Ringes, der konzentrisch um die Achse angebracht ist und Wellungen hat, die in bezug auf die Achse schräg sind und in der Amplitude in Stromabwärtsrichtung zunehmen, und der so abgestützt ist, daß er an dem Eingang der Primärverbrennungszone angeordnet und gegenüber der Zündtriggervorrichtung

609826/0683

axial stromabwärts versetzt ist, so daß die Zündzonenverbrennungsprodukte über die Wellungen beider Triggervorrichtungen hinweggehen,

E) Einrichtungen zum Hinwegleiten ausgewählter Mengen von Verbrennungsluft über die entgegengesetzten Wellungsflächen beider Triggervorrichtungen, um eine beschleunigte Vermischung zwischen den über die entgegengesetzten Flächen der Triggervorrichtungen hinweggeleiteten Fluids zu erzeugen,

F) Einrichtungen zum Einleiten von Kraftstofftröpfchen in die Brennkammer und umfangsmäßig um diese herum in einem axialen Bereich zwischen den Triggervorrichtungen, und

G) Einrichtungen zum Einleiten von Verdünnungsluft in das Innere der Brennkammer stromabwärts der Primärverbrennungszone.
17. Brennkammer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß

die Wellungen der Triggervorrichtungen in bezug auf die Achse

ο ausgewählt schräg sind, so daß eine 30 -Wirbelbewegung des durch die Primärverbrennungszone hindurchgehenden Fluids um die Achse erzeugt wird.
18. Brennkammer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß uic .., -¹^¹" Triggervorrichtungen in bezug auf die Achse unter einem Winkel voii etwa ^w ........
19. Brennkammer nach Anspruch 1t- gekennzeichnet durch mehrere umfangsmäßig versetzte und verteilte Plunger löcher, die durch die Brennkammeraußenwand in einem axialen Bereich etwas stromabwärts der Primärverbrennungszonentriggervorrichtung hindurchgeführt und so geformt sind, daß eine Reihe von radial in die Primärverbrennungszone gerichteten Luftströmen in einem Bereich

609826/0683

unmittelbar stromabwärts der Verbrennungszonentriggervorrichtung erzeugt wird.
20. Brennkammer nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Strömungsdreheinrichtung, die stromaufwärts der Triggervorrichtungen angeordnet ist, mit diesen betriebsmäßig verbunden ist und derart geformt ist, daß die auf ihrem Weg zu den Triggervorrichtungen darüber hinweggehende Luft in eine Wirbelbewegung um die Achse versetzt wird.
21 . Brennkammer nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch mehrere umfangsmäßig versetzte und angeordnete Rohrteile, die mit den Innen— und/oder Außenwänden der Zündbrennkammer verbunden und unter einem derartigen Winkel zu der Brennkammer achse gerichtet sind, daß durch die 'Rohrteile hindurch in die Zündbrenn— kammer eintretende Luft unter einem beträchtlichen Winkel in bezug auf die Achse gerichtet wird und dadurch den Zündbrenn— kammer-Verbrennungsprodukten eine Drehbewegung um die Brennkammerachse verleiht.
22. Verfahren zum Erzeugen einer NOx-armen Verbrennung in einer Brennkammer, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

A) Erzeugen heißer, vollständig verbrannter Zündabgäse mit verbring ertem Sauerstoffgehalt,

B) Vermischen einer ausgewählten Menge von kalter wirbelnder Luft mit den ZQndabgasen, um ein erstes wirbelndes Gemisch zu erzeugen, welches eine ausgewählte Temperatur hat, die niedriger ist als die der Zündabgase, die aber höher ist als

60 9826/068

25 5^085

die Verdampfungstemperatur des in der Brennkammer zu verwendenden Kraftstoffes, und mit reduziertem Sauerstoffgehalt, so daß das erste wirbelnde Gemisch ein Äquivalenzverhältnis von weniger als eins hat,

C) Einspritzen von zerstäubtem Kraftstoff in das erste wirbelnde Gemisch in ausgewählter Menge, um ein zweites wirbelndes Gemisch aus Kraftstoff und Luft mit reduziertem Sauerstoffgehalt zu bilden, so daß das zweite wirbelnde Gemisch eine erste Zundverzögerungszeit hat, um die Selbstzündung der zerstäubten Kraftstofftröpfchen zu verhindern, wobei das zweite wirbelnde Gemisch ausserdem eine ausgewählte Temperatur zum Verdampfen des Kraftstoffes hat, so daß das zweite wirbelnde Gemisch ein wirbelndes Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft ist, welches einen reduzierten Sauerstoffgehalt hat, um die Selbstzündung in dem Höhepunkt der ersten Verzögerungszeit zu erzeugen, und

D) Vermischen einer ausgewählten Menge von wirbelnder Verbrennungsluft mit dem zweiten wirbelnden Gemisch, um eine molekulare Vermischung zwischen dem Kraftstoff und der Luft zu bewirken, da sowohl das zweite Gemisch wie auch die Verbrennungsluft in Wirbelbewegung sind, und in ausgewählter Menge, um ein drittes wirbelndes Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft mit einem Sauerstoffgehalt zu erzeugen, der größer ist als der des zweiten Gemisches, um eine neue und geringere Zündvei— zögerungszeit zu schaffen, so daß die Selbstzündung des dritten Gemisches bei einem Äquivalenzverhältnis von weniger als eins und in einem Zeitpunkt erfolgt, der früher liegt als der Ablauf der ersten Zundverzögerungszeit, um dadurch die Verweilzeit der Triebwerksluft bei NOx-erzeugender Temperatur zu reduzieren.

6098 26/0683
23. Verfahren zum Erzeugen einer NOx-armen Verbrennung in einer Brennkammer, welche eine Achse hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

A) Erzeugen eines ersten wirbelnden Gemisches aus verdampftem Kraftstoff und Luft, welches einen reduzierten Sauerstoffgehalt hat, um die Selbstzündung in dem Höhepunkt einer ausgewählten Verzögerungszeit zu erzeugen, und

B) Schnelles Vermischen von wirbelnder Verbrennungsluft mit dem wirbelnden Gemisch, um eine schnelle molekulare Vorvermischung des Kraftstoffes und der Luft zu erzeugen und um ein zweites wirbelndes Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft zu erzeugen, welches einen größeren Sauerstoffgehalt als das erste Gemisch hat, um die Verzögerungszeit zu reduzieren und die Selbstzündung des dritten Gemisches zu beschleunigen.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft und die Verbrennungsluft konzentrisch um die Brennkammerachse herumwirbeln.
25. Verfahren zum Erzeugen einer Verbrennung in einer Brennkammer mit geringer NOx-Emission, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

A) Erzeugen heißer, entkräftigter Verbrennungsprodukte in einem Zündbrenner,

B) Abkühlen der Zundverbrennungsprodukte auf eine Temperatur, bei welcher sie ausgewählten Kraftstoff zwar verdampfen, jedoch ihren entkräftigten Zustand beibehalten, und Bewirken, daß die Zundverbrennungsprodukte um eine Achse herumwirbeln,

609826/0683

C) Einleiten von Kraftstoff in Tröpfchenform in die wirbelnden , entkräftigten, abgekühlten Zundverbrennungsprodukte, um eine Schnellverdampfung des Kraftstoffes aufgrund der hohen Relativgeschwindigkeit zwischen den Kraftstofftröpfchen und den wirbelnden entkräftigten Verbrennungsprodukten und aufgrund der zwischen den entkräftigten Verbrennungsprodukten und den so eingespritzten Kraftstofftröpfchen vorhandenen Zentrifugalkraft zu erzeugen, so daß ein wirbelndes Gemisch aus vollständig verdampftem Kraftstoff und Luft erzeugt wird, welches einen Sauerstoffgehalt zum Schaffen einer ausgewählten Zeitvei— zögerung bis zur Selbstzündung hat, und

D) Einleiten von wirbelnder Verbrennungsluft in das wirbelnde Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft, um eine molekulare Vorvermtschung des Kraftstoffes und der Luft zu schaffen und um den Sauerstoffgehalt derselben zu erhöhen, damit die Zeitverzögerung reduziert wird und die Selbstzündung bei einem Äquivalenz verhältnis von weniger als eins hervorgerufen wird, um dadurch eine schnelle, magere Verbrennung des vorgemischten Gemisches zu erzeugen, so daß eine geringe NOx-Emission aufgrund einer Kombination von minimaler Verweilzeit der Luft oberhalb der NOx-bildenden Temperatur und die schnelle, magere Verbrennung aufgrund der molekularen Vor Vermischung verwirkt werden.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft und die Verbrennungsluft konzentrisch um die Brennkammerachse herumwirbeln.
27. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch folgenden

609826/0683

weiteren Schritt:

Einleiten mehrerer gesonderter Verbrennungsluftströme in das zweite wirbelnde Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft zusätzlich zu der wirbelnden Verbrennungsluft, um gemeinsam mit der wirbelnden Verbrennungsluft an der schnellen Vermischung mit dem wirbelnden Gemisch aus verdampftem Kraftstoff und Luft teilzunehmen.

609826/0683

Ue e rs e ι te