DE2650807A1

DE2650807A1 - Brennvorrichtung

Info

Publication number: DE2650807A1
Application number: DE19762650807
Authority: DE
Inventors: Gordon Edward Andrews; George Edward Bunn
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1975-11-07
Filing date: 1976-11-06
Publication date: 1977-05-18
Also published as: FR2330865B1; GB1559779A; JPS5284308A; FR2330865A1; IT1063461B; JPS5645042B2; US4107918A

Description

PATB NTANWALT S BÜRO D-4 DÜSSELDORF . SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK - Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER - Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Lucas Industries Limited

Great King Street

GB-Birmingham 5. November 1976

Brennvorrichtung

Die Erfindung "betrifft eine Brennvorrichtung insbesondere für ein Gas turMnentri ebwerk.

Erfindungsgemäß ist eine Brennvorrichtung vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch eine Anzahl von BrennstoffSprüheinrichtungen, von denen jede einen Körper mit Luft- und Brennstoffkanälen und mindestens einem Auslaß aufweist, der mit dem Luft- und mit dem Brennstoffkanal in Verbindung steht, derart, daß ein Gemisch aus Brennstoff von dem Brennstoffkanal und Luft von dem Luftkanal im Betrieb aus diesem ausgespritzt wird, eine Ablenkplatte, auf der die BrennstoffSprüheinrichtungen sitzen, wobei deren Auslässe an einer Seite der Ablenkplatte stromabwärts in bezug auf die beabsichtigte Richtung des Luftstroms durch die Vorrichtung sitzen, und eine Anzahl von Luftzulaßöffnungen durch die Ablenkplatte, die zwischen den BrennstoffSprüheinrichtungen zur Sicherstellung einer im wesentlichen gleichmäßigen Vermischung des Brennstoff- und Luftgemisches mit Luft sitzen, die im Betrieb durch die Öffnungen geht.

Vorzugsweise hat oede Brennstoff sprüheinrichtung mehrere Auslässe, die sich im wesentlichen radial dem Körper gegenüber erstrecken und die im Betrieb so eingerichtet sind, daß das Brennstoff- und Luftgemisch aus der Brennstoff sprüheinrichtung im wesenetlichen in radialer Richtung ausgespritzt wird.

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Zweckmäßigerweise ist eine Brennstoffauslaßkapillaröffnung des Brennstoffkanalβ jeder Brennstoffsprüheinrichtung mit dem oder jedem Auslaß im Körper der Brennstoffsprüheinrichtung ausgerichtet.

Der oder jeder Auslaß des Körpers jeder Brennstoffsprüheinrichtung kann sich zu einer der Luftzulaßöffnungen erstrecken und kann so eingerichtet sein, daß er das Brennstoff- und Luftgemisch daraus in den Weg der Luft einspritzt, die im Betrieb durch diese Öffnung geht. Ss liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, daß sich der oder jeder Auslaß zu einer Partie der Ablenkplatte hin erstreckt, die nebeneinanderliegende Luftzulaßöffnungen trennt.

Vorteilhafterweise besteht der Körper jeder Brennstoffsprüheinrichtung aus zwei Teilen, von denen ein erster Düsenteil den mindestens einen Auslaß enthält und ein Widerlager hat, das an der Ablenkplatte an deren Seite stromabwärts angreift, sowie einen Zapfen, der sich durch eine Öffnung in der Ablenkplatte erstreckt, und von denen ein zweiter Muffenteil an dem Zapfen angreift, wobei die Ablenkplatte zwischen dem Muffenteil und dem Widerlager des Düsenteils eingespannt ist.

Die Brennvorrichtung weist vorzugsweise auch ein Flammrohr mit einer Einlaßöffnung auf, in der die Ablenkplatte und die Brennstoffsprüheinrichtungen sitzen, wobei die Brennstoffsprüheinriehtungen im wesentlichen über die gesamte Querschnittsflache der Einlaßöffnung verteilt sin'd.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Pig. 1 eine schematische Schnittdarstellnng einer Brennvorrichtung gemäß der Erfindung, die zur Anwendung für ein Gasturbinentriebwerk geeignet ist,

Pig. 2 ein Schnitt an der Linie B-B der Pig. 3 durch eine Brennstoffsprüheinrichtung, die einen Teil der Vorrichtung nach Pig. 1 bildet,

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Fig. 3 ein Schnitt an der Linie A-A in Fig. 2 und

Fig. 4 eine Einzelheit einer Ablenkplatte, die einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 bildet,

Gemäß !ig. 1 besteht die Brennvorrichtung für ein Gasturbinentriebwerk aus einem Flammrohr 10 mit einer axialen Einlaßöffnung 11. In der Öffnung 11 sitzt eine einstückige Ablenkplatte 12 mit mehreren identischen Brennstoffsprüheinrichtungen 13» die auf ihr sitzen und von ihr gehalten sind. Ein Teil der Ablenkplatte 12 ist im einzelnen in Fig. gezeigt. Die Brennstoffsprüheinrichtungen 13 sind auf einem sechseckigen Gitter über im wesentlichen die gesamte Querschnittsfläche der Einlaßöffnung 11 verteilt. Mehrere Luftzulaßöffnungen 14 erstrecken sich durch die Ablenkplatte 12 und sitzen zwischen den Brennstoffsprüheinrichtungen 13 ·

Sine der Brennstoffsprüheinrichtungen 13 ist im einzelnen in Fig. 2 und 3 gezeigt. Diese Einrichtung 13 weist einen Körper 16 auf, der in zwei Teilen ausgebildet ist - einem Düsenteil 17 und einem Muffenteil 18. Der Düsenteil 17 weist eine Kopfpartie 19 tmcL einen einstückigen hohlen Zapfen 20 auf, der an seiner Außenseite mit Gewinde versehen ist. Sechs sich radial erstreckende Auslaßkanäle 21 sind in der Kopfpartie 19 vorgesehen und sind im gleichen Winkelabstand um eine Achse des Körpers 16 herum angeordnet. Die Auslaßkanäle 21 stehen mit einem ringförmigen Luftkanal 22 in Verbindung, der sich axial durch den Zapfen 20 erstreckt. Der Luftkanal 22 umgibt koaxial einen Brennstoffkanal 23, der von einer hohlzylindrischen Wand 24 gebildet ist, und diese Wand 24 ist einstückig mit einer Endwand 25 des Düsenteils I7 ausgebildet und erstreckt sich axial über das Ende des Zapfens 20 hinaus. Der Brennstoffkanal 23 steht mit dem Auslaßkanal 21 in Verbindung, und Brennstoffauslaßkapillaröffnungen 26 des Brennstoffkanals 23 sind mit den Auslaßkanälen 21 ausgerichtet. Im Betrieb werden Brennstoff vom Brennstoffkanal 23 und Luft vom Luftkanal 22 innerhalb der Vorrichtung 13 gemisch^ und das entstehende Gemisch wird aus den Auslaßkanälen 21 im wesentlichen in radialer Richtung herausgespritzt. Der Brennstoffkanal 23 ist mit einem Brennstoffzuleitungsrohr 27 (Fig. 1) an dessen Ende verbunden, das von der Endwand 25 entfernt ist.

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Der Muffenteil 18 des Körpers 16 hat eine axiale Bohrung 29, die sich durch ihn erstreckt, und diese Bohrung 29 hat eine zylindrischen Partie JO und eine nach innen konische Partie J1, die damit in Verbindung steht. Die zylindrische Partie 30 ist mit Gewinde versehen und greift in das Gewinde am Zapfen 20 des Düsenteils 17· Die nach innen konische Partie 31 umgibt den Brennstoffkanal 23 und steht direkt mit dem Luftkanal 22 im Düsenteil 17 in Verbindung.

Jede Brennstoffsprüheinrichtung 13 sitzt an der Ablenkplatte 12 in der folgenden Art. Die Verbindung zwischen der Kopfpartie 19 und dem Zapfen 20 des Düsenteils 17 bildet ein ringförmiges Widerlager, diasan der Seite der Ablenkplatte 12 stromabwärts in bezug auf die beabsichtigte Sichtung des Luftstroms durch das Triebwerk liegt, und der Zapfen 20 erstreckt sich durch eine Öffnung 33 (3?ig. 4) in der Ablenkplatte 12. Der Muffenteil 18 wird auf den Zapfen 20 an der Seite der Ablenkplatte 12 stromaufwärts augeschraubt, und die Ablenkplatte 12 wird dadurch zwischen dem Muffenteil 18 und dem Widerlager am Düsenteil 19 einge spannt.

In diesem speziellen Ausführungsbeispiel ist jede Brennstoffsprüheinrichtung 13 so orientiert, daß jeder der Auslaßkanäle 21 sich zu einem der Öffnungen I4 erstreckt, die die Hinrichtung I3 umgeben. Auf diese Weise wird das Brennstoff- und Luftgemisch aus der Einrichtung 13 in den Weg der Luft herausgespritzt, die durch die Öffnungen I4 geht. In einer Alternativausführung (nicht dargestellt) erstrecken sich die Auslaßkanäle 21 jedoch zu Partien der Ablenkplatte 12 hin, die nebeneinanderliegende Öffnungen I4 trennen.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß Brennstoff für das Gasturbinentriebwerk mit Luft innerhalb der Brennstoff Sprüheinrichtungen I3 vorgemischt wird, aus diesen herausgespritzt wird und dann weiter mit Luft vermischt wird, die durch die Öffnungen I4 in der Ablenkplatte 12 fließt. In Anbetracht der Tatsache, daß die Brennstoff aus laßka»piILaröffnungen 26 mit den Auslaßkanälen 21 in jeder Einrichtung I3 ausgerichtet sind, und außerdem in Anbetracht der Tatsache, daß die Auslaß-

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kanäle 21 so angeordnet sind, daß sie das Brennstoff- und Luftgemisch an der Seite der Ablenkplatte stromabwärts herausspritzen, wird ein Aufprall des Brennstoffs auf Metallflächen im wesentlichen vermieden. Der Brennstoff wird zum größten Teil durch Luft vernebelt, die durch die Brennstoffsprüheinrichtungen 13 geht; die durch die Öffnungen 14 in der Ablenkplatte 12 gehende Luft kann jedoch dazu benutzt werden, große Brennstofftröpfchen zu vernebeln.

Darüber hinaus stellt die Anordnung der Öffnungen 14 in der Ablenkplatte 12 sicher, daß ein im wesentlichen gleichmäßiges Vermischen zwischen dem aus den Brennstffsprüheinrichtungen 13 herausgespritzten Brennstoff- und Luftgemisch und dem durch die Öffnungen 14 fließenden Luftstrom erfolgt. Auf diese Yeise werden brennstoffreiche Taschen im Flammrohr 10 im wesentlichen vermieden. Das ermöglicht eine Verringerung des Anteils an Verunreinigungen, besonders der Oxide von Stickstoff, im Triebwerksabgas durch Arbeiten mit einer geringeren Verbrennung s tempera tür. Das dient außerdem dazu, die Menge an Kühlluft zu verringern, die für die Brennvorrichtung erforderlich ist.

Ss hat sich herausgestellt, daß das Mischen der Luft und des Brennstoffs sich mit der Erehöhung des prozentualen Druckverlusts an der Ablenkplatte verbessert. Ferner kann die Mischrate dadurch geändert werden, daß der Abstand zwischen jeder Brennstoffsprüheinrichtung und den sie umgebenden Öffnungen in der Ablenkplatte verändert wird.

Ansprüche

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Claims

Ansprüche

1. Brennvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Anzahl von BrennstoffSprüheinrichtungen (13)> von denen jede einen Körper (16) mit Luft- und Brennstoffkanälen (22,23) und mindestens einem Auslaß (21) aufweist, der mit dem Luft (22) und mit dem Brennstoffkanal (2j) in Verbindung steht, derart, daß ein Gemisch aus Brennstoff von dem Brennstoffkanal (23) und Luft von dem Luftkanal (22) im Betrieb aus deiesem ausgespritzt wird, eine Ablenkplatte (12), auf der die BrennstoffSprüheinrichtungen (I3) sitzen, wobei deren Auslässe (21) an einer Seite der Ablenkplatte (12) stromabwärts in bezug auf die beabsichtigte Richtung des Luftstroms durch die Vorrichtung sitzen, und eine Anzahl von Luftzulaßöffnungen (I4) durch die Ablenkplatte (12), die zwischen den Brennstoffsprüheinrichtnngen (I3) ^zu£ sicherstellung einer im wesentlichen gleichmäßigen Vermischung des Brennstoff- und Luftgemisches mit Luft sitzen, die im Betrieb durch die Öffnungen (I4) geht.

2. Brennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Brennstoffsprüheinrichtung (I3) mehrere Auslässe (21) hat, die sich im wesentlichen radial dem Körper (16) gegenüber erstrecken und die im Betrieb so eingerichtet sind, daß das Brennstoff- und Luftgemisch aus der Brennstoffsprüheinrichtung (I3) im wesentlichen in radialer Sichtung ausgespritzt wird.

3. Brennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennstoffauslaßkapillaröffnung (26) des Brennstoffkanals (23) jeder Brennstoffsprüheinrichtung (I3) mit dem oder jedem Auslaß (21) im Körper (16) der Brennstoff .sprüheinrichtung (13) ausgerichtet ist.

4. Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Auslaß (21) im Körper (16) jeder Brennetffsprüheinrichtung (I3) sich zu einer der Luftzulaßöffnungen (14) erstreckt und so angeordnet ist, daß das Brenn-

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stoff- und Luftgeinisch daraus in den Weg der Luft eingespritzt wird, die im Betrieb durch diese öffnung (I4) geht.

5· Brennvorrichtung nach einem der Anspüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichne t , daß der oder jeder Auslaß (21) sich zu einer Partie der Ablenkplatte (12) erstreckt, die nebeneinandefiegende Luftzulaßöffnungen (I4) trennt.

6. Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5? dadurch gekennzeichne t , daß der Körper (16) jeder Brennstoffsprüheinrichtung (15) ^aiis zwei Teilen (17» 18) besteht, von denen ein erster Düsenteil (I7) äen mindestens einen Auslaß (21) enthält und ein Widerlager hat, das an der Ablenkplatte (12) an deren Seite stromabwärts angreift, wowie einen Zapfen (20), der sich dirch eine öffnung (33) in der Ablenkplatte (12) erstreckt, und von denen ein zweiter Teil (18) als Muffenteil an dem Zapfen (2o) angreift, wobei die Ablenkplatte (12) zwischen dem Kuffenteil (18) und dem Widerlager des Düsenteils (17) eingespannt ist.

7· Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 1bis6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Flammrohr (1O) mit einer ZTinla3- öffnung (11) vorgesehen ist, in der die Ablenkplatte (12) und die BrennstoffSprüheinrichtungen (13) sitzen, wobei die Brennstoff sprüheinrichtungen (I3) im wesentlichen über die gesamte Querschnittsflache der Einlaßöffnung (11) verteilt sind.

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