DE901848C

DE901848C - Anordnung der Kraftstoff-Einspritzduese in Gasturbinen-Brennkammern von Heissstrahltriebwerken

Info

Publication number: DE901848C
Application number: DEJ2418D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Schmitt
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1940-10-26
Filing date: 1940-10-26
Publication date: 1954-01-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung der Kraftstoff-Einspritzdüsen in .den Gasturbinen-Brennkammern von Heißstrahltriebwerken zum Vortrieb von Luftfahrzeugen.
Bisher ist es bei derartigen Strahltriebwerken üblich gewesen, die Kraftstoff-Einspritzdüsen der Gasturbinen-Brennkammern derart anzuordnen, daß die Richtung des austretenden Kraftstoffes mit der Richtung des Verbrennungsluftstromes zusammenfällt.
Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Flamme sehr lang wird, weil die Kraftstoffteilchen in ihrer Bewegungsrichtung von der strömenden Luft mitgenommen werden und bis zu ihrer vollständigen Verbrennung einen sehr großen Weg zurücklegen.
Da es zwecks Vermeidung von Verlusten erforderlich ist, den Kraftstoff innerhalb der Brennkammern restlos zu verbrennen, ist es bei großer Flammenlänge notwendig, auch die Baulänge der Brennkammer entsprechend groß zu machen. Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß die Austrittsöffnung der Düse gegen den Z'erbrennungsluftstrom gerichtet ist. In diesem Fall wird das mit einer bestimmten Eigengeschwindigkeit aus der Düse austretende Kraftstoffteilchen von dem entgegengesetzt gerichteten Brennluftstrom zunächst abgebremst, für einen ,Augenblick zum Stillstand gebracht und danach erst wieder in der entgegengesetzten Richtung beschleunigt. Die Folge ist eine wesentliche Verkürzung der Flamme. Durch besondere LAbstimmung,der Eigengeschwindigkeit des Kraftstoffteilchens beim Austritt aus der Düse und der Absolutgeschwindigkeit des Verbrennungsluftstromes ist es möglich, den Beginn der Entflammung und das Ende .der Flamme in gerissen Grenzen willkürlich innerhalb der Brennkammer festzulegen.
Bei Brennkraftturbinen ist zwar schon vorgeschlagen worden, den Kraftstoff entgegen der Bewegungsrichtung der zwischen zwei Schaufelkränzen in Umfangsrichtung kreisenden Luft einzuspritzen. Die vorliegende Erfindung betrifft jedoch ein Heißstrahltriebwerk zum Vortrieb von Luftfahrzeugen, bestehend aus einem Verdichter, der durch eine iGasturbine angetrieben wird, und zwischen Verdichter und Gasturbine angeordneten Brennkammern, in welchen das Treibmittel für die Gasturbine und für die dieser nachgeschalteten, das eigentliche Triebwerk bildende Rückstoßdü,se aufbereitet wird. Die Luftbewegung erfolgt hierbei überwiegend in axialer Richtung, und die Kraftstoff-Einspritzdüsen sind entweder in den im Luftstrom liegenden ,Brennmuffeln und/odür hinter einen der Turbinenschaufelkränze angeordnet.
Der durch die Erfindung dem Bekannten gegenüber erzielte Fortschritt besteht darin, daß eine wesentliche Verkürzung der Baulänge des .Strahltriebwerkes erzielt wird, ohne daß es notwendig wäre, den Treibmittelstrom aus seiner Axialrichtung wesentlich abzulenken und den Stirnwiderstand zu vergrößern. Das Baugewicht kann verringert werden. Infolge des Aufeinanderprallens der entgegengesetzten Ströme von Luft und Kraftstoff findet eine innige Durchmischung beider statt, so daß das bei der alten Ausführung noch mögliche Abreißen der Flamme mit Sicherheit vermieden wird. Bei der Anordnung der auf die Turbinenbeschaufelung zu gerichteten Kraftstoff-Einspritzdüse ergibt sich außerdem noch der Vorteil einer zusätzlichen Kühlung der Turbinenschaufeln.
Die Zeichnung zeigt ein rStrahltriebwerk mit einer Brennkammer nach der Erfindung für Gleichdruckverbrennung im Mittellängsschnitt.
Der von der Gasturbine i angetriebene Verdichter 2 erzeugt einen Druckluftstrom, welcher von der in der Brennkammer 3 angeordneten Brennmuffel q. in zwei Teilströme geteilt wird, von denen in Pfeilrichtung der eine in das Innere der Brennmuffel gelangt, während -der andere von der Brennmuffel in den Ringkanal s, der .die Muffel umgibt, abgedrängt wird. Innerhalb der Brennmuffel ist etwa im Anschluß an,den Stauraum 6 die Kraftstoff-Einspritzdüse 7 in der Weise angeordnet, daß der Kraftstoff entgegen der Richtung der verdichteten Luft austritt, Der Kraftstoffdüse ist die Zündeinrichtung 8 vorgelagert. Die aus dem Brennmuffelbrennraum 9 austretende Brenngase mischen sich mit der in den Ringkanal 5 abgedrängten Frischluft und treten in den Wirbelraum der Brennkammer 3 aus, wo sie das eigentliche Treibmittel für die Gasturbine i bilden, deren Abgase in einer (nicht gezeichneten) Düse zur Erzeugung eines Vortriebs durch Rückstoß entspannt tverden. Eine gegebenenfalls innerhalb der Turbinenaustrittskammer io vorhandene Kraftstoff-Einspritzdüse i i für zusätzlichen Kraftstoff ist ebenfalls so angeordnet, daß der zusätzliche Kraftstoff entgegen -der Richtung des aus der Turbine i austretenden .Abgasluftgemisches eingespritzt wird.

Claims

PATENTANSPRUCH: Heißstrahltriebwerk zum Vortrieb von Luftfahrzeugen, bestehend aus einem Vorverdichter, Brennkammern, einer den Verdichter antreibenden Gasturbine mit anschließender Rückstoßdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen vonKraftstoff-Einspritzdüsen in den Brennkammern oder in in diese eingebaute Brennmuffeln oder hinter der Gasturbine oder in mehreren oder allen diesen Brennstellen auf die -Eintrittsöffnungen für die Verbrennungsluft zu den Brennstellen oder bei Anordnung hinter der Gasturbine auf deren Beschaufelung zu gerichtet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 503 766; schweizerische Patentschrift Nr. 21o 655.