DE838969C - Brennstoff-Einspritzvorrichtung fuer Brennkammern von Brennkraftturbinen, Heissluftstrahltriebwerken u. dgl. - Google Patents

Description

• Brennstoff-Einspritzvorrichtung für Brennkammern von Brennkraftturbinen, Heißluftstrahltriebwerken u. dgl.

  l)ie l:rlindung bezieht sich auf eine Brennstoff-

  Einspritzvorrichtung fiir13rennkammernvonBrenn-

  kraftturbinen, fIeißluftsträhltriebwerken u. dgl.

  Man liat 1>islier für diesen Zweck einfache Strahl-

  l>zw. Druckzerstäul)ungsdüsen benutzt. Dabei hat

  es sich je(1(>cli als nachteilig herausgestellt, daß die

  (ieniisclil)il(lting hei der verhältnismäßig hohen Ge-

  srhwin<ligkeit (ler Verbrennungsluft im Hals der

  li,rennkammcr einen sehr langen Weg benötigt und

  die Gciniscliwolke in der Querrichtung stark zu-

  sammengedrängt, in der Längsrichtung also ent-

  sprechend lang auseinandergezogen wird. Die

  Folge davon ist ein verhältnismäßig spätes Ein-

  svtzen (lei- \'erlirennuiig und eine lange Flamme,

  wodurch die Brennkammer entsprechend lang und schwer wird oder die Gefahr entsteht, daß das Gemisch in den der Brennkammer nachgeschalteten Düsen bzw. Turbinenschaufeln noch nachbrennt. Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.
• Die Erfindung besteht darin, daß die Einspritzvorrichtung als Prallzerstäuberdüse ausgebildet ist. Dadurch wird im Brennkammerhals ein tellerförmiger, sehr fein zerstäubter Nebel von äußerst geringer Tiefenausdehnung erzeugt, der bei der starken Queranströmung .durch die Verbrennungsluft in seiner ganzen Ausd-ehnung mit Luft durchsetzt wird, wobei eine Mitnahme der fein.stzerstäubten Kraftstofftröpfchen durch die Verbrennungsluft und eine innige Mischung mit dieser erfolgt. Versuche haben ergeben, daß die Verbrennung in diesem Falle ,sehr früh unmittelbar hinter der Düse einsetzt und eine sehr vollkommene isst.
• Man hat zwar auch bereits früher versucht, Prallzerstäuberdüsen zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder von Dieselmaschinen zu verwenden. Doch waren die Ergebnisse derart schlecht, daß seitdem ein Vorurteil gegen die Anwendung dieser Düsen bei Brennkräftmaschinen bestand.
• In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. i die einfachste Form der Pral,lzerstäuberdüse und ihre Lage im Brennkammerhals im Längsschnitt durch den letzteren, Abb. 2 und 3 Sonderformen der Düse zur Erzeugung eines kegelförmigen. Brennstoffschleiers, Abt). 4 ,eine Doppeldüse und Abb.5 eine Vierfachdüse mit paarweise entgegengesetzt gerichteten Kraftstoffstrahlen.
• Irr Abb. i ist die am@ Kraftstoffzuleitungsrohr io in der Längsmittelachse des Brennkammerhalses i i aufgehängte Düse 12 so angeordnet, daß der Kraftstoffstrahl 14 aus dem Spritzloch 13 der Düse gleichgerichtet mit der in Richtung der Pfeile 15 durch den Brennkammerhals hindurchströmenden Verbrennungsluft austritt. Dicht vor dem Spritzloch 13 der Düse ist mittels von dieser ausgehender, dünner Stege 16 eine kreisrunde, ebene, polierte Prallplatte 17 befestigt, deren, der Düse zugewendete Kante 18 möglichst scharf ausgebildet ist.
• Die Prallplatte hat einen Durchmesser von .ungefähr 3 mm und einen lichten Abstand von der Düsenmündung von etwa i mm bei einem Lochdurchmesser der Düse von ebenfalls ungefähr i mm. Diese Größenverhältnisse haben relativ weite Grenzen, müssen aber grundsätzlich etwas eingehalten werden, damit die im folgenden näher beschriebene, äußerst wirksame Art der Zerstäubung des Kraftstoffs zustande kommt.
• Durch die Prallplatte 17 wird der aus dem Spritzloch 13 austretende Kraftstoffstrahl allseitig radial nach außen abgelenkt und an der scharfen, (;latten Kante der Prallplatte eine hauchdünne, zusammenhängende Haut gebildet, die sich, je weiter sie radial wächst, immer mehr dehnt, bis sie plötzlich, wenn die Oberflächenspannung ein bestimmtes Maß überschreitet, zerplatzt, so daß ein quer zum ßrennkammerhals, gerichteter, scheibenförmiger Kraftstoffschleier i9 von sehr geringer Dicke entsteht, dessen einzelne Tröpfchen sich beim Eintritt der Verbrennungsluft in die Brennkammer bereits vollkommen gleichmäßig mit der Luft gemischt haben. Infolgedessen setzt die Verbrennung ,bereits unmittelbar hinter der Düse etwa an der durch die Wellenlinie 20 bezeichneten Stelle ein und erfolgt mit einer verhältnismäßig kurzen Flamme.
• Der radiale Abstand der Stege 16 von der Düsenmitte soll an den Stellen, wo die Stege den Kraftstoffschleier durchdringen, zweckmäßig so groß sein, daß die Bildung der zusammenhängenden Flüssigkeitshaut durch die Stege nicht gestört wird, das selbsttätige Zerplatzen der Flüssigkeitshaut also vor der Berührung mit den Stegen eintritt.
• In Abb. 2 ist die Prallplatte 17 von der Düse aus gesehen konkav, in Abb. 3 konvex ausgebildet, so daß sich ein kegelförmiger Kraftstoffschleier i9 mit von der Düse hinweg bzw. zur Düse hin gerichteter Spitze ergibt.
• Bei großen Brennkammern ist die erforderliche Kraftstoffmenge so groß, daß mit einer einzigen Einlochdüse eine zu große Seitendurchschlagkraft des Kraftstoffschleiers erzielt und infolgedessen die Wandung des Brennkammerhalses mit Kraftstoff benetzt wird. In diesem Falle ist es zweckmäßig, mehrere Einlochdüsen hintereinanderzuschalten. So kann man z. B. gemäß Abb. 4 eine Prallplatte 17 von zwei Düsen 12, 12' mit entgegengesetzt gerichteten Kraftstoffstrahlen anspritzen lassen oder sogar gemäß Abt). 5 zwei Doppeldüsen 22, 22' mit zusammen drei Prallplatten 17 zusammenarbeiten lassen, um einen vierfachen Kraftstoffschleier i9, i9', i9", i9 "' zu erzielen.
• Diese Anordnung von' Mehrfachdüsen gibt die Möglichkeit, zur Regelung der BrennkamtnerbeIastung die einzelnen Düsen nacheinander zu-und abzuschalten. Dadurch wird bei allen Belastungsstufen eine gleich feine Zerstäubung erzielt, da der Kraftstoffdruck vor den Düsen in allen Stufen gleich groß gehalten werden kann. Um außerdem dafür zu sorgen, daß der Kraftstoffstrahl auch bei kleinen Fördermengen mit einer gewissen Mindestschlagkraft auf die Prallplatte aufprallt, kann in an sich bekannter Weise vor jeder Düsenmündung in der Kraftstoffleitung ein Kugelrückschlagventil angeordnet sein.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Brennstoff-Einspritzvorrichtung fürBrennr kammern vorn Brennkraftturbinen, Heißluftstrahltriebwerken u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß sie als Prallze.rstäuberdüse ausgebildet ist.
2. 2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse als Einlochdüse mit einer lotrecht zur Spritzlochbohrung in geringem Abstand von der Spritzlochmündung angeordneten runden Prallplatte (17) mit sehr glatter Oberfläche und scharfen Kanten ausgebildet ist.
3. 3. Einspritzvorrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (17) bei einem Spritzlochdurchmesser von etwa i mm einen Durchmesser von etwa 3 mm und einen lichten Abstand von der Spritzlochmündung von o, i bis 5 mm, vorzugsweise von etwa i mm 'hat.
4. 4. Einspritzvorrichtung nachdenAnsprücheni bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Spritzloch der. Düse angeordnete Prallplatte (17) mit dem Düsenkörper (12) durch dünnwandige Stege (16) verbunden ist.
5. 5. Ei.ns@pritzvorrichtung nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) den Brennstoffschleier (i9) erst auf einem Durchmesser durchdringen, auf dem die ursprünglich zusammenhängende Flüssigkeitshaut des Brennstoffschleiers bereits, infolge ihrer großen Oberflächenspannung von selbst zerplatzt ist.
6. 6. Einspritzvorrichtung-nachdenAnsprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Spritzloch der Düse angeordnete Prallplatte (17) konkav bzw. konvex ausgebildet ist.
7. 7. Einspritzvorrichtung nachdenAn.sprüchen ri bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Prallplatte (17 in Abb. q.) von zwei Düsen (12, 12') mit entgegengesetzt gerichteten Kraftstoffstrahlen angespritzt wird. B. Einspritzrvorrichtung nachden Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daßzwei, Doppeldüsen (22, 22') mit je zwei entgegengesetzt gerichteten Spritzlöchern (13), vorzugsweise unter Verwendung von drei Prallplatten (17) hintereinander angeordnet sind.