DE2601270A1 - Kraftstoffeinspritzduese - Google Patents

Description

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12.12.1975

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Kraftstoffeinspritzdüse

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Verbrennungsmaschinen, insbesondere für Gasturbinen, bestehend aus Düsenkörper, Düsennadel und KraftstoffZuführungen mit Tangential-Bohrungen, sowie einer Wirbelkammer.

Die bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen weisen grundsätzlich eine Wirbelkammer auf, in die der Brennstoff durch tangentiale Löcher oder Schlitze gelangt und in der er einen Wirbel mit einem Hohlraum in der Mitte bildet. Aus dem Düsenmund tritt der Kraftstoffstrahl in Form eines hohlen Konus aus. Bei Verwendung der normalen Brennstoffe zum Betrieb der Gasturbinen

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kann es vorkommen, dass die Brennstoffe korrosiv wirkende Bestandteile enthalten, welche auf die Turbinenschaufeln und Heissgasleitungen ungünstige Einflüsse ausüben. Aus diesem Grunde werden den Brennstoffen Additive zum Schutz der Turbine beigefügt. Die Beifügung der Additive zum Brennstoff geschieht normalerweise bereits im Lagertank, bzw. werden sie in der Kraftstoffleitung, welche zur Zerstäuberdüse führt, dem Brennstoff beigemischt.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass bestimmte Additive mit im Brennstoff befindlichen Premdstoffen, beispielsweise mit Wasser, nicht verträglich sind und es zu Ausscheidungen und Ablagerungen im Brennstoffsystem kommt. Diese Ausscheidungen, bzw. Ablagerungen können insbesondere in solchen Organen, welche eine gleitende Bewegung ausführen, wie beispielsweise Ventile, Brennstoffdüse, Regelteile usw., eine Blockierung dieser Teile hervorrufen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen, welche es ermöglicht, die jeweiligen Additive zum Brennstoff erst dort dem Brennstoff zuzuführen, wo eine Schadstoffablagerung nicht mehr erfolgen kann.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,

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dass eine zusätzliche Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitung so angeordnet ist, dass die Kraftstoffzuführung und die Additivzuführung voneinander getrennt sind und die Mündungen der Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitungen direkt in die Wirbelkanuner vorgesehen sind.

Durch diese Anordnung ist es möglich, die entsprechende Menge von Additiven, beispielsweise etwa 1 °/oo der eingespritzten Kraftstoffmenge, erst beim Austritt des Brennstoffes aus dem Düsenmund der jeweiligen Kraftstoffmenge zuzuführen. Eine Beimischung der Additive zum Brennstoff bereits im Lagertank entfällt damit und es kann zu keinerlei Ablagerungen und Ausscheidungen im Brennstoffsystem kommen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Kraftstoffadditiv. -Zuführungsbohrung in der Düsennadel angeordnet.

Bei einer derartigen Anordnung ist es möglich, die Additive durch die in der Düsennadel vorgesehene Bohrung direkt in die Wirbelkammer einzuführen und die Austrittsbohrungen so vorzusehen, dass eine innige Verwirbelung mit dem Kraftstoff, welcher aus den Tangential-Bohrungen in die Wirbelkammer eintritt, erreicht wird.

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Gemilss einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen werden, in der Kraftstoffzuführung zusätzliche Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitungen vorzusehen.

Weiterhin ist es möglich, im Düsenkörper selbst Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrungen anzuordnen.

Die vorgenannten Ausbildungsformen werden sich überall dort empfehlen, wo neben der Kraftstoffeinspritzdüse wenig Raum
zur Verfügung steht, so dass die entsprechenden Additivzuführungen innerhalb des Düsenkörpers untergebracht werden.

Bei Gasturbinenanlagen, wo neben der Einspritzdüse genügend Raum vorhanden ist, wird es sich empfehlen, die Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitungen an der Aussenwand des Düsenkörpers anzuordnen.

Jedoch ist es notwendig, bei allen vorgenannten Ausbildungen der Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitungen bzw. -Zuführungsbohrungen die Mündungen derselben an die Tangential-Bohrungen der Kraftstoff düse zu führen.

Diese Anordnung ermöglicht es, dass über die getrennten Additiv-Zuführungssysteme die Additive dem Brennstoff erst in der

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Zerstäuberdüse beigemischt werden, d.h. unmittelbar bevor der Brennstoff in der Brennkammer zerstäubt wird und zwar derart, dass Leckagen und Rückläufe stromaufwärts von der Beimischstelle liegen, jedoch das Additiv mit dem Brennstoff innig vermischt und gleichzeitig zerstäubt wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenetandes vereinfacht dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Kraftstoffeinspritzdüse, bei welcher die Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrung in der Düsennadel angeordnet ist,

Fig. 2 eine Kraftstoffeinspritzdüse gemäss Fig. 1 mit Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitungen in der Kraftstoff zuführung,

Kip;, 'j eine Kraftstofi'einspritzdüee gemäs3 Pip. 1 mit an der Aussenwand des Düsenkörpere angeordneter Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitung,

Fig. 4 eine Kraftstoffeinspritzdüse gemäss Fig. 1 mit im Düsenkörper angeordneter Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrung .

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Gleiche Teile sind in den Figuren 2, 3 und 4 mit denselben Bezugszahlen versehen wie in Pig. I.

Gemäss Fig. 1 ist mit 1 ein Düsenkörper einer Kraftstoffeinspritzdüse bezeichnet, welcher an seinem unteren Ende eine Düsenmündung 2 aufweist, welche nach obenhin durch eine Düsennadel 3 begrenzt wird. Die Düsennadel 3 wird im Düsenkörper 1 von einer Tangential-Lochbüchse 4 gehalten, welche zur Düsenmündung 2 hin Tangential-Bohrungen 5 aufweist. Zwischen dem Düsenkörper 1 und der Tangential-Lochbüchse 4 ist eine Klemmschraube 6 vorgesehen, welche Durchtrittsbohrungen 7 für den Brennstoff aufweist. Die Düsennadel 3 ist von einer Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrung 8 axial durchsetzt, welche in eine Wirbelkammer 9 mündet. In der Kraftstoffeinspritzdüse der vorbeschriebenen Ausführungsform gelangt der Kraftstoff durch eine Kraftstoffzuführung 10, die Durchtrittsbohrungen 7 der Klemmschraube 6 und die Tangential-Bohrungen 5 in die Wirbelkammer 9· Hier trifft er mit den Kraftstoffadditiven, welche durch die Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrung 8 in der Düsennadel 3 geleitet werden, zusammen, wird in der Wirbelkammer 9 verwirbelt und tritt durch die Düsenmündung 2 in verwirbeltem, fein verteiltem Zustand in die Brennkammer aus.

In der Fig. 2 sind anstelle der in Fig. 1 beschriebenen Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrung 8 in der Düsennadel 2 zusätzliche

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Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitungen 11 in der Kraftstoffzuführung 10 vorgesehen, welche durch die Durchtrittsbohrungen der Klemmschraube 6 hindurchragen und vor den Tangential-Bohrungen 5 der Tangential-Lochbüchse 4 münden. Hier mischt sich der durch die Kraftstoffzuführung 10 zugeführte Brennstoff bereits mit dem Additiv und wird erst in der Wirbelkammer verwirbelt.

Gemäss der Ausbildungsform des Erfindungsgegenstandes nach Fig. 3 ist die Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitung 11 an der Aussenwand des Düsenkörpers 1 vorgesehen, und mündet ebenfalls in den Raum zwischen den Durchtrittsbohrungen 7 der Klemmschraube 6 und den Tangential-Bohrungen 5 der Tangential-Lochbüchse Hy wo das Additiv mit dem durch die Kraftstoffzuführung 10 kommenden Brennstoff vermischt und durch die Tangential-Bohrungen 5 der Wirbelkammer 9 zugeführt wird.

Bei Gasturbinen, wo aus konstruktiven Gründen wenig Platz vorhanden ist, wird sich die Ausführungsform gemäss der Fig. 4 empfehlen, bei welcher die Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrung 8 durch den Düsenkörper 1 geführt wird, wobei diese wiederum nach den Durchtrittsbohrungen 7 mit dem durch die Kraftstoffzuführung 10 und die Durchtrittsbohrungen 7 der Klemmschraube 6 zugeführten Brennstoff

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zusammentrifft und mit diesem zusammen durch die Tangential-Bohrungen 5 in die Wirbelkammer 9 gelangt, wo eine innige Verwirbelung erfolgt, bevor das Brennstoff-Additiv-Gemisch durch die Düsenmündung 2 in die Brennkammer austritt.

Alle zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Merkmale wurden in den Figuren fortgelassen, wie beispielsweise die Kraftstoffmengen-Regulierung, die Einschraubvorrichtung der Kraftstoffeinspritzdüse und die Kraftstoff Zuleitungen ausserhalb des Düsenkörpers 1.

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Claims (6)

164/75 Patentansprüche

1.ζ Kraftstoffeinspritzdüse für Verbrennungsmaschinen, insbesondere für Gasturbinen, bestehend aus Düsenkörper, Düsennadel und Kraftstoffzuführungen mit Tangential-Bohrungen, sowie einer Wirbelkammer, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Kraftstoffadditiv-Zuführung (8, 11) so angeordnet ist, dass Kraftstoffzuführung (10) und Kraftstoffadditiv-Zuführung (8, 11) voneinander getrennt sind und die Mündungen der Kraftstoffadditiv-Zuführung (8, 11) direkt in die Wirbelkammer (9) vorgesehen sind.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrung (8) in der Düsennadel (3) angeordnet ist.

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kraftstoffzuführung (10) zusätzliche Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitungen (11) vorgesehen sind.

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenkörper (1) Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrungen (8) vorgesehen sind.

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5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffadditiv-Zuführungsleitungen (11) an der Aussenwand des Düsenkörpers (1) angeordnet sind.

6. Kraftstoffeinspritzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen der Kraftstoffadditiv-Zuführungsbohrungen (8) und der Kraftstoffadditiv Zuführungsleitungen (11) an die Tangential-Bohrungen (5) führen.

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