DE612458C

DE612458C - Device for feeding combustion chambers for constant pressure gas turbines

Info

Publication number: DE612458C
Application number: DEC46959D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1932-06-14
Filing date: 1932-09-29
Publication date: 1935-04-25

Description

Vorrichtung zur Speisung von Brennkanunern für Gleichdruck-Gasturbinen Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Gasturbinen eine Mischkammer vor der Brennkammer anzuordnen. Besitzen die unter Druck in die Mischkammer eingeführten Brennstoffteilchen eine große Geschwindigkeit, so ist es schwierig; in der kurzen zum Vermischen zur Verfügung stehenden Zeit eine genügende Durchmischung von Luft und Brennstoff, also ein gleichmäßiges brennbares Gemisch, herzustellen. Bei derartigen Mischkammern besteht weiterhin die-Gefahr, daß bei gewissen Betriebsbedingungen die- Flamme aus der Brennkammer in die Mischkammer zurückschlägt, wodurch Betriebsstörungen eintreten können. Um ein Zurückschlagen der Flamme zu verhindern, kann man z. B. Drahtgitter zwischen Mischkammer und Brennkammer schalten.Device for feeding combustion ducts for constant pressure gas turbines It has already been proposed to have a mixing chamber in front of the combustion chamber in gas turbines to arrange. Possess the fuel particles introduced into the mixing chamber under pressure a great speed so it is difficult; in the short to mix too There is sufficient mixing of air and fuel in the time available to produce a uniform combustible mixture. With such mixing chambers there is still the risk that the flame will extinguish under certain operating conditions the combustion chamber strikes back into the mixing chamber, causing malfunctions can. To prevent flashback of the flame, you can z. B. Wire mesh Switch between mixing chamber and combustion chamber.

Durch die vorliegende Erfindung soll eine möglichst vollkommene Mischung von Luft und Brennstoff in der Mischkammer erzielt werden, ferner ein schnelles Löschen der unter Umständen in die Mischkammer zurückschlagenden Flamme.The aim of the present invention is to achieve as perfect a mixture as possible can be achieved by air and fuel in the mixing chamber, furthermore a fast Extinguishing the flame that may flash back into the mixing chamber.

Die Erfindung besteht darin, daß die Mischkammer eine konzentrisch zur Luftleitung angeordnete Ringleitung für die Brennstoffzufuhr besitzt, die durch mehrere Kanäle, deren Achsen sich in einem Punkte schneiden, mit der Mischkammer in Verbindung steht, und daß zwischen Mischkammer und Brennkammer ein Verteiler angeordnet ist, dessen Bohrungen vorteilhaft nach dem Austrittsende zu konvergieren. Die Ringleitung hat zweckmäßig einen halbkreisförmigen Querschnitt, befindet sich am äußeren Umfang des kegelförmigen Mischkammergehäuses und wird von einem kegelförmigen Ringdeckel abgeschlossen, der die Brennstoffzufuhrleitung trägt.The invention consists in that the mixing chamber is concentric to the air line arranged ring line for the fuel supply, which through several channels, the axes of which intersect at one point, with the mixing chamber is in communication, and that a distributor between the mixing chamber and the combustion chamber is arranged, the bores of which advantageously converge towards the outlet end. The ring line expediently has a semicircular cross-section, is located on the outer circumference of the conical mixing chamber housing and is supported by a conical Completed ring cover that carries the fuel supply line.

Es könnten ebenfalls mehrere Ringkanäle und mehrere Reihen von Einspritzdüsen verwendet werden, und zwar in der Weise, daß jede Reihe für sich öder sämtliche Reihen gemeinsam in Wirksamkeit treten können.There could also be several annular channels and several rows of injectors can be used in such a way that each row or all Rows can come into effect together.

Durch die Anordnung einer Ringleitung erhält man die Vorteile; daß man eine beliebige Anzahl von engen Einspritzdüsen durch einfaches Ausbohren des Gehäuses an vielen konzentrischen Stellen herstellen kann, wodurch für eine bestimmte Brennstoffmenge die Anzahl der Strahlen und somit die Berührungsfläche. mit der Luft vergrößert wird, und ferner; daß sich diese Strahlen gegenseitig beaufschlagen und eine Zerstäubungsstelle entstehen. lassen, die sich im Wege der axial einströmenden Luft befindet. Bildet man ferner das Gehäuse kegelförmig aus; so erreicht man, daß ein vergrößerter und sich erweiternder Raum geschaffen wird; an dessen Umfang Wirbel der sich seitlich ausbreitenden Luft entstehen, auf welche Wirbel die aus den Düsen austretenden Brennstoffteilchen, trotzdem- -.die @IDüsenkanäle schräg in bezug auf den Hauptluftstrom verlaufen, nahezu senkrecht äüftreffen, von ihnen- mitgerissen und zerstäubt werden. Der schräge Verlauf der Brennstoffstrahlen sichert ferner einen längeren Weg, bevor sie zu dem Hauptluftstrom gelangen.By arranging a ring main one gets the advantages; that you can get any number of narrow injectors by simply drilling out the Housing can be made in many concentric places, which means for a specific Amount of fuel is the number of jets and therefore the contact area. with the Air is enlarged, and further; that these rays strike each other and an atomization point is created. let that get in the way of the axially inflowing Air is located. Furthermore, if the housing is conical; so one achieves that an enlarged and expanding space is created; at its circumference vortices of the laterally spreading air, on which eddies the the end Fuel particles escaping from the nozzles, but the @I nozzle ducts at an angle with respect to the main air flow run, almost perpendicularly, from them- be carried away and atomized. The inclined course of the fuel jets ensures also a longer way before they get to the main air stream.

Die Verteilerwand zwischen der Mischkammer und der Brennkammer bietet dem bereits mit Brennstoff durchmischten Luftstrom einen gewissen Widerstand, so daß derselbe nicht ohne weiteres in die Brennkammer einströmen kann, sondern -gezwingen wird, an den Seitenwänden des Gehäuses zurückzuströmen und zur Entstehung der genannten Wirbel beizutragen. Die Hauptaufgabe des Verteilers besteht aber hauptsächlich darin, das Zurückschlagen der Flamme aus der Brennkammer in die Mischkammer zu verhüten, ohne den Durchtritt des Gemisches beim normalen Betrieb zu stören. Die Bohrungen des Verteilers können in solcher Anzahl und von so geringem Durchmesser bemessen werden, daß bei bestimmter Durchtrittsmenge des Gemisches die Geschwindigkeit der Gemischfäden in den Bohrungen oberhalb der Geschwindigkeitsgrenze der rückschlagenden Flamme, gehalten wird. Ordnet man die Bohrungen ferner nach dem Austrittsende zu konvergierend, d. h. nach der Mischkammer zu divergierend an, so erleichtert man einerseits den Durchtritt des Gemisches aus der breiten Mischkammer in den engen Austrittskanal, sichert aber andererseits, cjaß die etwa rückschlägenden Flammengase sich in der Mischkammer auch seitlich ausbreiten und vor der Luftleitung eine unter starkem Gasdruck stehende Schutzzone entstehen lassen, die nur geringe Luftmengen durchläßt, so daß der weiter zutretende Brennstoff das Gemisch derart anreichert, daß es nicht brennbar wird und der Brennstoff als Löschmittel für die Flammengase zur Wirkung kommt. Eine ähnliche, wenn auch weniger vorteilhafte Wirkung erzielt man mit parallel zueinander und zu der Luftleitung verlaufenden Bohrungen im Verteiler, die jedoch die obengenannte Schutzzone nicht entstehen lassen können.The distributor wall between the mixing chamber and the combustion chamber provides a certain resistance to the air flow already mixed with fuel, see above that it cannot easily flow into the combustion chamber, but is forced will flow back on the side walls of the housing and cause the aforementioned To contribute vortex. The main task of the distributor, however, is mainly to prevent the flame from flashing back from the combustion chamber into the mixing chamber, without disturbing the passage of the mixture during normal operation. The holes of the manifold can be sized in such a number and of such a small diameter be that with a certain amount of passage of the mixture, the speed of the Mixture threads in the holes above the speed limit of the recoil Flame, is held. The holes are also assigned to the exit end converging, d. H. to diverge after the mixing chamber, so one facilitates on the one hand, the passage of the mixture from the wide mixing chamber into the narrow one The outlet channel, but on the other hand, ensures that the flame gases, for example, are thrown back spread out to the side in the mixing chamber and one under in front of the air line create a protective zone under high gas pressure that only contains small amounts of air lets through, so that the fuel entering the mixture enriches the mixture in such a way that that it is not flammable and that the fuel acts as an extinguishing agent for the flame gases comes into effect. A similar, albeit less beneficial, effect is achieved with holes in the manifold that run parallel to each other and to the air line, which, however, cannot create the above-mentioned protection zone.

Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung im axialen Schnitt.The drawing illustrates an example embodiment of the invention in axial section.

Mit i i ist die Mischkammer bezeichnet, welche die Primärluft durch die Luftleitung 12 empfängt und an entgegengesetzter Stelle in einen Austrittskanal io mündet" der das Brenngemisch zu der Brennkammer i führt. Zwischen der Mischkammer i i und dem Kanal io ist der Verteiler 14 mit einer Reihe von schmalen, nach dem Austrittsende zu konvergierenden Kanälen 15 eingeschaltet. Der Brennstoff wird in die Mischkammer i i durch mehrere Düsenkanäle 2o, 2ox eingespritzt, welche einen geringen Querschnitt besitzen und schräg gerichtet sind, so daß deren Achsen sich in einem Punkt 13, der sich in der Mittellinie des Luftstromes befindet, schneiden. Die Düsenkanäle 2o münden aus der einen Vorratsraum bildenden Ringleitung 2i aus, welche im Querschnitt einen Halbkreis bildet, dessen Mittelhalbmesser in einer Linie mit den Achsen der Düsenkanäle 2o verläuft. Die Ringleitung2i ist am äußeren Umfang des kegelförmigen Gehäuses der Mischkammer ausgebildet und nach außen durch einen kegelförmigen Ringdeckel verschlossen. Der Brennstoff wird unter Druck ununterbrochen der Ringleitung 2a- durch die Leitung 22 zugeführt.With ii the mixing chamber is designated, which receives the primary air through the air line 12 and opens at the opposite point in an outlet channel io "which leads the combustion mixture to the combustion chamber i. Between the mixing chamber ii and the channel io is the distributor 14 with a row of narrow channels 15 to be converged towards the outlet end. The fuel is injected into the mixing chamber ii through several nozzle channels 2o, 2ox, which have a small cross-section and are directed obliquely so that their axes are at a point 13, which is located in the The nozzle channels 2o open out of the ring line 2i, which forms a storage space and which forms a semicircle in cross section, the center radius of which runs in line with the axes of the nozzle channels 2o. The ring line2i is on the outer circumference of the conical housing Mixing chamber formed and outwardly through a conical ring cover l locked. The fuel is continuously fed to the ring line 2a through the line 22 under pressure.

Man könnte auch mehrere Ringleitungen 2 i vorsehen, von, denen jede ihren eigenen Brennstoffzutritt erhält und getrennt in und außer Betrieb gesetzt wird. Auf diese Weise wird eine ununterbrochene Speisung mit Brennstoff erreicht, ohne daß die Brennstoffdüsen in die Brennkammer vorragen. Die Brennkammer i 'findet in einem Mantel 4 Aufnahme, zu welchem Sekundärluft; zugeführt wird. -One could also provide several ring lines 2 i, each of which receives their own fuel access and put them in and out of operation separately will. In this way an uninterrupted supply of fuel is achieved, without the fuel nozzles protruding into the combustion chamber. The combustion chamber i 'finds in a jacket 4 receptacle, to which secondary air; is fed. -

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for feeding combustion chambers for constant pressure gas turbines with a fuel-air mixture, characterized in that the mixing chamber (ii) upstream of the combustion chamber (r) has a ring line (2i) for the fuel supply which is concentric to the air line (i2) and which through several channels (2o), the axes of which intersect at one point, is in communication with the mixing chamber, and that a distributor (z4) is arranged between the mixing chamber and combustion chamber, the bores (i5) of which advantageously converge towards the outlet end.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the Ring line (21) on the outer circumference of the conical housing of the mixing chamber itself is located, has a semicircular cross-section and of a. conical Ring cover is completed, which carries the fuel supply line (22).