DE563091C

DE563091C - Process for operating deflagration chambers, in particular for internal combustion turbines, with fuels that are difficult to ignite

Info

Publication number: DE563091C
Application number: DEH128232D
Authority: DE
Original assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Current assignee: E H HANS HOLZWARTH DR ING
Priority date: 1931-08-20
Filing date: 1931-08-20
Publication date: 1932-11-01

Description

Verfahren zum Betriebe von Verpuffungskammern, insbesondere für Erennkraftturbinen, mit schwer zündenden Brennstoffen Es sind bereits Verfahren zum Betriebe von Verpuffungskammern für Brennkraftturbinen mit schwerzündenden Brennstoffen, vorzugsweise mit Kohlenstaub, vorgeschlagen worden, bei welchen die Zeitdauer, in welcher in der Brennkammer zwischen Zündzeitpunkt und Düsenventileröffnung der Verbrennungshöchstdruck und die Verbrennungstemperatur herrschen, auf einen Wert eingestellt wird, bei dem die Temperaturen in der Brennkammer eine solche Höhe erreichen, daß die in die Brennkammer eingeladenen, schwer zündenden Brennstoffkerne 01- oder Schwelgase ausscheiden. Die Einstellung der Zeitdauer erfolgte dabei vorzugsweise durch Verlegung des Zündzeitpunktes.Process for the operation of deflagration chambers, in particular for power turbines, with poorly igniting fuels There are already procedures for the operation of deflagration chambers for internal combustion turbines with low-igniting fuels, preferably with coal dust, have been proposed in which the period of time in which in the combustion chamber between Ignition timing and nozzle valve opening, the maximum combustion pressure and the combustion temperature prevail, is set to a value at which the temperatures in the combustion chamber Reach such a height that those loaded into the combustion chamber, difficult to ignite Eliminate fuel cores or carbonisation gases. The time period was set preferably by shifting the ignition timing.

Vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß man in der Verlegung des Zündzeitpunktes nicht so frei ist, daß man durch diese Verlegung willkürlich jede der Zeitspannen verwirklichen kann, die beim Betrieb mit schwer zündenden Brennstoffen zwischen Zündzeitpunkt und Düsenventileröffnung liegen müssen. Die Zündung erfolgt nämlich am zweckmäßigsten zu einem Zeitpunkt, in welchem sich das Brennstoffluftgemisch in -lebhaftester, von der Aufladung oder von der Brennstoffeinführung herrührender Wirbelung in der Kammer befindet. Kommt dieses Brennstöffluftgemisch zu einer großen Beruhigung von Einleitung -der Zündung, so wird die Verpuffung schleichend; der höchste Verbrennungsdruck, der an sich erreichbar wäre, wenn das Gemisch plötzlich verpuffen würde, wird nicht erreicht, und die Entspannung verläuft unter Nachverbrennen derjenigen Brennstoffteile, die während der schleichenden Verpuffung nicht zur Verbrennung gelangten. Nachbrennen während der Entspannung ist aber gleichbedeutend mit einer Einbuße an Wirkungsgrad und mit einer Erhöhung der Austrittstemperatur der Verbrennungsgase aus der Düse, so daß sich auch turbinentechnische Nachteile bemerkbar machen. Aus diesen Gründen kann der Zündzeitpunkt zur Erhaltung hoher Wirkungsgrade nur in bestimmten Grenzen verlegt werden. Hier setzt vorliegende Erfindung _ ein. Erfindungsgemäß wird als weiteres Mittel zur Einstellung der bewußten Zeitspanne die Verlegung der Düsenventileröffnung vorgeschlagen. Die Verlegung der Düsenventileröffnung erfolgt ohne jede Einwirkung auf den Wirkungsgrad, so daß es möglich ist, jede auftretende Zeitspanne durch diese Düsenventilverlegung auf "den erforderlichen Wert einzustellen. Ebenso ist es jedoch möglich, durch Verlegung der Düsenventileröffnung unter gleichzeitiger Verlegung des Zündzeitpunktes die jeweils auftretende Zeitspanne zu verwirklichen.The present invention is based on the knowledge that in the Shifting the ignition point is not so free that this shifting is arbitrary any of the time spans involved in operating with difficult-to-ignite fuels must lie between the ignition point and the nozzle valve opening. The ignition takes place namely most expediently at a time in which the fuel-air mixture in most vibrant, from charging or fueling Vortex located in the chamber. If this fuel air mixture comes to a large Calming of the initiation of the ignition, so the deflagration is creeping; the highest combustion pressure that would be attainable if the mixture suddenly occurred would fizzle out, is not achieved, and the relaxation proceeds with afterburning those fuel parts that do not burn during the creeping deflagration arrived. Afterburn during relaxation is synonymous with one Loss of efficiency and an increase in the outlet temperature of the combustion gases out of the nozzle, so that turbine technology disadvantages also become noticeable. the end For these reasons, the ignition point can only be used in certain cases to maintain high levels of efficiency Limits are moved. This is where the present invention comes into play. According to the invention Another means of setting the conscious time span is the relocation of the Nozzle valve opening proposed. The nozzle valve opening is relocated without any effect on the efficiency, so that it is possible any occurring Adjust the time span by relocating the nozzle valve to "the required value. However, it is also possible by relocating the nozzle valve opening while simultaneously Relocation of the ignition point to realize the time span that occurs in each case.

Zur Durchführung des Verfahrens bei Verpuffungskammern mit Ventilsteuerung werden zweckmäßig die Ventile durch ein gespanntes - Mittel--über--einen Drehschieber, der von einer Steuerbüchse umgeben ist, bewegt. Erfindungsgemäß -soll nqn bei einer derartigen Vorrichtung mindestens für eine der zu steuernden Ventilgattungen, vorzugsweise für die Düsenventile, ein besonderer Steuerbüchsenabschnitt vorgesehen und dieser Abschnitt der Steuerbüchse gegenüber den anderen Abschnitten der Steuerbüchse verstellbar sein, so daß die Steuerzeiten der von dem verstellbaren- Steuerbüchsenabschriitt beeinflußten Ventile, vorzugsweise also der Düsenventile, relativ zu den Steuerzeiten der übrigen Ventile verändert werden können.To carry out the procedure in deflagration chambers with valve control will expediently the valves by a tense - means - over - one Rotary valve, which is surrounded by a control sleeve, moves. According to the invention -soll nqn with such a device at least for one of the valve types to be controlled, A special control sleeve section is preferably provided for the nozzle valves and this section of the control sleeve opposite the other sections of the control sleeve be adjustable, so that the timing of the adjustable- Steuerbüchsenabschriitt influenced valves, so preferably the nozzle valves, relative to the control times the other valves can be changed.

Es liegt im Wesen der Erfindung, daß das vorliegende wie das bereits vorgeschlagene Verfahren auch dann anwendbar ist, wenn die in der Verpuffungskammer erzeugten Feuergase nicht in einem Turbinenlaufrad oder in mehreren Laufradsätzen, sondern beispielsweise in Wärmetauschern unter Abgabe ihres Wärmeinhaltes ausgenutzt werden. Die Verfahren sind völlig unabhängig von der Art und Weise, wie die erzeugten, hochgespannten und hocherhitzten Verbrennungsgase verwendet werden.It is in the essence of the invention that the present like that already Proposed method is also applicable when the in the deflagration chamber generated fire gases not in one turbine wheel or in several wheel sets, but, for example, used in heat exchangers by releasing their heat content will. The processes are completely independent of the way in which the generated, highly stressed and heated combustion gases are used.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens, und zwar gibt Abb. r in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine mehrkammerige Verpuffungsbrennkraftturbine und den zugeordneten Verteiler wieder, während Abb.2 einen waagerechten Schnitt durch den Verteiler nach Linie II-II der Abb. z zeigt. .The drawing shows an example of an embodiment of the inventive concept, namely, Fig. r is a schematic representation of a longitudinal section through a multi-chamber detonation combustion turbine and the associated distributor again, while Fig.2 shows a horizontal section through the distributor according to line II-II of the Fig.z shows. .

In Abb. z bezeichnen z die Verpuffungskammern, welchen die Betriebsmittel durch. die Einlaßorgane 2 zugeführt 'werden. Die gebildeten, zündfähigen Gemische werden in den richtigen Zeitpunkten entzündet; nachdem die erzeugten hochgespannten und hocherhitzten Verbrennungsgase eine bestimmte Zeitspanne in der geschlossenen Verpuffungskammer gehalten worden sind, werden die Düsenventile 3 geöffnet; `es erfolgt über den Düsenvorraum 4 und die Düse 5 eine Beaufschlagung des Turbinenlaufrades 6. Durch Einstellung der Zeitspanne zwischen Zündzeitpunkt und Düsenventileröffnung auf einen bestimmten Wert erreicht die Temperatur in den Verpuffungskammern z eine solche Höhe, daß die in die Verpuffungskammern bei der nächsten Ladung eingeladenen, schwerzündenden Brennstoffkerne Ö1- oder Schwelgase ausscheiden und diese die Zwischenräume zwischen den einzelnen Kernen auszufüllen beginnen. Diese Öl- und Schwelgase wirken dabei als Zündbrennstoff und begünstigen die plötzliche und vollkommene Verbrennung der gesamten Ladung. Während man nach dem bisher -vorgeschlagenen Verfahren vorzugsweise = den Zündzeitpunkt zur Einstellung dieser Zeitspanne veränderte, wird gemäß den eingangs dargelegten Erkenntnissen vorliegender Erfindung vorzugsweise die Düsenventileröffnung verlegt. Diese Verlegung der Düsenventileröffnung kann beispielsweise dadurch geschehen, daß bei durch ein gespanntes Mittel gesteuerten Verpuffungskammern die wirksame Steuerkante an dem umlaufenden Verteiler verlegt wird, der die Ventile periodisch steuert. Einfacher ist die Änderung der Düsenvehtileröffnung durch Verlegung der wirksamen Steuerkante nach vorliegendem Ausführungsbeispiel. In diesem bezeichnet 7 den umlaufenden Verteiler, der durch ein Vorgelege 8 seine umlaufende Bewegung erhält. Dem Hohlraum g des Verteilers wird von einer Pumpe zo aus über Leitung 1r und Windkessel 12 das gespannte Mittel zugeführt. Je nach der Stellung des Verteilers tritt gespanntes Mittel über eine Öff- nung 13 in einen Ringraum 14 zwischen den Steinen 15 des Verteilers und der zylindrischen Führung des Verteilers ein. In die ' zylindrische Führung des Verteilers münden die Ventilanschlüsse 17 bzw. 18; die Ventilanschlüsse 17 führen über Leitung ig zu den Düsenventilen 3, die Ventilanschlüsse z8über Leitung 2o zu den Betriebsmitteleinlaßorganen, insbesondere den Ladelufteinlaßorganen z der V erptiffüngskammern z der Brennkraftturbine.. Erfindungsgemäß ist nun zwischen der zur Führung des Verteilers 7 dienenden- Gehäusewandung 21 in jedem Verteilerabschnitt, der den Ventilanschlüssen 17 bzw. 18 zugeordnet ist, ein verdrehbarer Drehschieber 22 bzw.. 23 vorgesehen: Betrachtet zu werden braucht nur der verdreh,--bare Drelhschieber22,-der zur Änderung der Düsenventileröffnungen dient., Die Verdrehung selbst erfolgt über ein am Ringschieber 2ä vorgesehenes. Zahnsegment 24 und eine Zahnradwelle 25, 26. Über Vierkante 2; und auf diese aufgesetzte Vierkantschlüssel kann die Verstellung bewirkt werden. Nimmt man beispielsweise an, der Verteiler 7 hätte die in Abb. 2 eingezeichnete Umlaufrichtung, so würde sich eine Verdrehung des Ringschiebers 22- im Uhrzeigersinn in einer Nachverlegung -der . Eröffnung der Düsenventile auswirken, die noch anzusteuern sind, d: h. der beiden Düsenventile, die von den rechts liegenden Anschlüssen 17 aus mit Steuermitteln beaufschlagt werden. Die Düsenventile, die von den links gelegenen Anschlüssen versorgt werden, .sind bereits voll geöffnet, so daß sich - auf diese die Wirkung der Schieberverstellung erst beim nächsten Arbeitstakt auswirkt. Die gerade nicht beeinflußtenVentile sind jeweils mit dem Raum 28 verbunden, der über die Ausnehmungen 29 und den Raum 30 mit der Rückflußleitung 3 1 für das steuernde Mittel in Verbindung steht. Die Rückflußleitung 3i führt zum Behälter 32, aus dem die Pumpe io das Mittel wieder entnimmt und es unter Druck in den Windkessel 12 fördert.In Fig. Z, z denote the deflagration chambers through which the operating equipment passes. the inlet organs 2 are supplied '. The ignitable mixtures formed are ignited at the right times; after the generated high-tension and high-temperature combustion gases have been held in the closed deflagration chamber for a certain period of time, the nozzle valves 3 are opened; By setting the time between the ignition point and the nozzle valve opening to a certain value, the temperature in the deflagration chambers z reaches such a level that those loaded into the deflagration chambers during the next charge , poorly igniting fuel cores excrete oil or carbonization gases and these begin to fill the spaces between the individual cores. These oil and smoldering gases act as pilot fuel and favor the sudden and complete combustion of the entire cargo. While, according to the previously proposed method, the ignition time was preferably changed to set this time period, the nozzle valve opening is preferably relocated in accordance with the findings of the present invention set out at the beginning. This relocation of the nozzle valve opening can be done, for example, by relocating the effective control edge to the circulating manifold which periodically controls the valves when the deflagration chambers are controlled by a tensioned means. It is easier to change the nozzle valve opening by relocating the effective control edge according to the present exemplary embodiment. In this, 7 designates the circulating distributor, which receives its circulating movement through a countershaft 8. The tensioned agent is fed to the cavity g of the distributor by a pump zo via line 1r and air chamber 12. Depending on the position of the distributor, the tensioned agent enters via an opening 13 into an annular space 14 between the stones 15 of the distributor and the cylindrical guide of the distributor. The valve connections 17 and 18 open into the 'cylindrical guide of the distributor; the valve connections 17 lead via line ig to the nozzle valves 3, the valve connections z8 via line 2o to the operating fluid inlet organs, in particular the charge air inlet organs z of the combustion chambers z of the internal combustion turbine .. According to the invention, there is now between the housing wall 21 serving to guide the distributor 7 in each distributor section , to which the valve connections 17 or 18 is assigned, a rotatable rotary slide 22 or. 23 is provided: Only the rotatable - bare rotary slide 22, -which is used to change the nozzle valve openings, needs to be considered., The rotation itself takes place via an am Ring slide 2ä provided. Toothed segment 24 and a gear shaft 25, 26. About square 2; and the adjustment can be effected on this square wrench. If one assumes, for example, that the distributor 7 would have the direction of rotation shown in Fig. 2, then a rotation of the ring slide 22 in a clockwise direction would result in a subsequent movement of the. Effect opening of the nozzle valves that are still to be controlled, i.e. of the two nozzle valves, which are acted upon by control means from the connections 17 on the right. The nozzle valves, which are supplied by the connections on the left, are already fully open, so that the effect of the slide adjustment does not affect them until the next work cycle. The valves that are currently not influenced are each connected to the space 28, which is connected via the recesses 29 and the space 30 to the return line 3 1 for the controlling means. The return line 3i leads to the container 32, from which the pump io removes the agent again and conveys it into the air chamber 12 under pressure.

Claims

PATENT CLAIMS: i.-method for operating deflagration chambers, in particular for combustion turbines, with fuels that are difficult to ignite, in which the period of time in which the maximum combustion pressure and the combustion temperature prevail in the deflagration chamber between the ignition point and the nozzle valve opening is set to a value at which the temperatures in the deflagration chamber can reach a height that the difficult-to- ignite fuel cores 01 or carbonization gases loaded into the deflagration chamber are eliminated, characterized in that the setting of this period is effected by relocating the nozzle valve opening.

2. Procedure according to claim i, characterized in that this period of time by relocating the Ignition timing and the nozzle valve opening is set.

3. Device for Implementation of the method according to one of claims i and 2 in deflagration chambers, the valves of which are surrounded by a tensioned means via a control sleeve Rotary valve are moved, characterized in that the control sleeve at least ' for the nozzle valves has a special section and this section of the Control sleeve is adjustable with respect to the other sections, so that the control times of the nozzle valves can be changed relative to the control times of the other valves.