DE915286C - Aus zwei oder mehr gleichachsig ineinander angeordneten Einzelduesen bestehende Brennstoffeinspritzduese - Google Patents

Description

• Aus zwei oder mehr gleichachsig ineinander angeordneten Einzeldüsen bestehende Brennstoffeinspritzdüse Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung von Brennstoffeinspritzdüsen, insbesondere für Gasströmungsmaschinen, wie Gasturbinentriebwerke od. dgl., bei denen mehrere gleichachsig ineinander angeordnete, von innen nach außen fortschreitend nacheinander freigegebene Einzeldüsen in einem Düseneinsatzkörper vereinigt sind.
• Die Erfindung besteht darin, daß die der Zuführung der Anfahrbrennstoffmenge dienende innere Düse als offene Düse und die eine oder mehrere der Zufuhr der Teil- oder Vollastbrennstoffmenge dienenden äußeren Düsen als durch den Brennstoffdruck gesteuerteTellerventile ausgebildet sind. Die Verwendung einer offenen Düse und die Verwendung von weiteren Düsen mit Tellerventilen hat den Vorteil, daß keine langen, genau eingepaßte Ventilschaftführungen mit geläppten Flächen notwendig sind. Dies ist insbesondere für der Verbrennungswärme ausgesetzte Düsen von Bedeutung. Auch wird durch die ausschließlich durch den Brennstoffdruck bewirkte Düsensteuerung ein mechanisches Triebwerk für die Steuerung entbehrlich. Es entsteht schon bei kleinen Einspritzdrücken ein für die Einspritzung und gute Zerstäubung ausreichendes Druckgefälle.
• Bei Vollastbetrieb bleibt der Durchflußwiderstand gering. Dabei kann die Vollastbrennstoffmenge das Hundertfache der Anfahrbrennstoffmenge betragen. Der Übergang vom Anfahrbetrieb auf Vollastbetrieb erfolgt ganz allmählich. Auch stören sich die Einspritzkegel der einzelnen Düsen nicht gegenseitig.
• In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen schematisch in einem größeren Maßstab dargestellt, und zwar zeigt jeweils im Längsschnitt Abb. i eine zweistufige und Abb.2 eine dreistufige Brennstoffeinspritzdüse, insbesondere für die Brennkammern von Gasströmungsmaschinen; Abb.3 zeigt ein Einspritzdiagramm für eine zweistufige Düse nach Abb. i.
• Wie die Abb. i zeigt, besteht die Düse aus einer Schraubbüehse i, die oben durch eine Schraubkappe :2 abgeschlossen ist. In die Schraubkappe mündet die Brennstoffzuleitung 3 ein. In der Düse gleitet unter der Einwirkung einer Rückführfeder 4 ein Nadelschaft 5 mit einem Ventilteller 6, der eine untere Einspritzdfisenmündung 7 der Büchse i abschließt. Die Rückführfeder 4 stützt sich mit ihrem einen Ende auf einer in der Düsenbohrung 8 der Büchse i angeordneten Schulter g ab und stemmt sich mit ihrem anderen Ende gegen einen an der Ventilnadel befestigten Federteller io. Unmittelbar hinter dem Federteller ist der NTadelschaft 5 mit einem Flachgewinde i i versehen, dessen Gänge mit dem Federraum 12 der Büchsenbohrung 8 in Verbindung stehen. Zwischen diesem Raum und dem Brennstoffzuleitungsanschluß 3 besteht eine Verbindung durch das Spiel 13, mit welchem der Federteller in einer an den Federraum 12 sich anschließenden Erweiterung in der Büchsenbohrung 8 sich bewegt. Die Ventilnadel 5 weist ebenfalls eine Längsbohrung 14 mit einer Einsatzhülse 15 auf, deren Bohrung 16 die Brennstoffzuleitung 3 mit einer in der Mitte des Ventiltellers 6 vorgesehenen Düsenbohrung 17 verbindet, und zwar besteht diese Verbindung nicht unmittelbar, sondern über einen Querkanal 18 im Bereich einer Erweiterung i9 der N adelschaftbohrung 14 und den tangentialen Drallschlitzen 2o, die in eine Stirnausnehmung 21 in der Einsatzbüchse 15 einmünden.
• Die Wirkungsweise der Erfindung ergibt sich aus der Zeichnung ohne weiteres. Es wird hierzu auf das Diagramm der Abb. 3 verwiesen. In diesem bezeichnen die Abszisse die Einspritzmenge und die Ordinate den Einspritzdruck. Die Kurve a entspricht dem Einspritzdruck- und Mengenanstieg der Düsenbohrung 17, und die Kurve h zeigt den Druck- und Mengenanstieg durch den von einem Ventilteller 6 überwachten Durchlaß 7. Die Kurve c, c' ergibt dann das Einspritzdiagramtn beider Düsen 17 und 7. Bei einer Druckwirkung des durch die Leitung 3 der Düse i zufließenden Brennstoffdruckes spritzt zunächst Brennstoff entsprechend dem Kurvenabschnitt c aus der Düsenbohrung 17. Steigt der Brennstoffdruck weiter an und überwindet den Druck der Feder 4, dann beginnt der Ventilteller 6 die Öffnung 7 freizugeben. Dies geschieht ab Punkt cl der Kurve c, c'. Der Kurvenabschnitt c entspricht dabei der Leerlaufeinspritzmenge und der Kurvenabschnitt c' der Teillasteinspritzung, bis beim Punkt c" die Düse 7 ebenfalls ganz offen ist und bei weiter ansteigendem Brennstoffdruck die Vollasteinspritzung erfolgt, die durch die Linie d dargestellt ist, und die sich aus der Summe der Einspritzungen beider Düsen 7 und 17 ergibt. Dem höchsten zulässigen Einspritzdruck entspricht die Linie e.
• Die flache Eingangscharakteristik der Kurve c' bzw. der zweiten Einspritzstufe (Düse 7) ergibt gerade für den Betrieb von Gasströmungsmaschinen den Vorteil, daß beim Übergang vom Leerlauf auf Teillast die Brennstoffzuführung nicht sprunghaft ansteigt und eine störende Überfettung des Verbrennungsgemisches eintritt. An Stelle von zwei Stufen kann man auch davon mehrere vorsehen. Es zeigt z. B. die Abb, 2 eine dreistufige Düse mit einem Längsschnitt, bei der die dem Ausführungsbeispiel von Abb. i entsprechenden, wesensgleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Gegensatz zu der Düsenschraubbüchse i nach Abb. i ist der Düsenkörper ja für die Ventilnadel 5, 6 beim Ausführungsbeispiel nach Abt). 2 ebenfalls als ein Ventilkörper ausgebildet, der einen unteren Ventiltellerrand 22 aufweist und unter dem Einfluß einer Rückholfeder 23 steht. Durch die dreistufige Düse kann man die der Vollasteinspritzmenge nahe Charakteristik der Einspritzung hinter dem Punkt c2 (Abb.3) flacher gestalten. Das Flachgewinde i i hat den Zweck, einen Drall zu erzeugen. Außerdem soll dadurch der aufgeheizte Brennstoffweg durch die Düse verlängert werden. Die Stirnaüsnehmungen 2o und 21 dienen zur Erzeugung eines Dralles und einer Prallwirkung. Beide Maßnahmen haben den Zweck, die Aufbereitung des Brennstoffes zu erleichtern. Weiterhin können bei beiden Ausführungen nach den Abb. i und 2 die Düsendurchlässe 7, 17 bzw. 21 axial gestaffelt liegen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß ein größerer Bereich der Brennkammer mit Brennstoff beschickt werden kann. Von Vorteil ist weiterhin, den Hub der beweglichen Düsenteile durch Anschläge zu begrenzen, wie ein solcher z. B. in Abb. i mit 24 bezeichnet ist. Auch die Schultern für die Abstützung der Rückführfedern -. und 23 können als Anschläge dienen.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Aus zwei oder mehr gleichachsig ineinander angeordneten, insbesondere von innen nach außen fortschreitend nacheinander freigegebenen Einzeldüsen bestehende Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere für Gasströmungsmaschinen, z. B. Gasturbinentriebwerke od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die der Zuführung der Anfahrbrennstoffmenge dienende innere Düse als offene Düse und die eine oder mehrere der Zufuhr der Teil- oder Vollastbrennstoffmenge dienenden äußeren Düsen als durch den Brennstoffdruck gesteuerte Tellerventile ausgebildet sind.
2. 2. Düse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Düsenstufen unter verschiedenen Winkeln einspritzen.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse in an sich bekannter Weise aus einer Schraubbüchse (i) besteht, die an ihrem der Einspritzmündung entgegengesetzten Ende durch eine den $rennstoffzuleitungsanschluß enthaltende Schraubkappe (2) abgeschlossen ist, und in der ein mit einem zentralen Ventil (6, 21) versehener Ventilschaft (5, ja) gleitet, der wiederum als Führung für einen gleichzeitig als Tellerventil (6) ausgebildeten Ventilkörper (5) dient, oder mit einer als offene Düse wirkenden Axialbohrung (17) versehen ist.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzuleitungsbohrung (16) des beweglichen Ventilkörpers (5) in einem axialen Einsatz (15) vorgesehen ist, der vor dem Übergang der Axialbohrung (16) in die Düsenmündungsöffnung (17) einen Querkanal (18) im Bereich einer Ausnehmung (ig) aufweist, die über die Tangentialschlitze (2o) einer Stirnausnehmung (21) des Einsatzes (15) mit der Düsenöffnung (17) in Verbindung steht.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenmündungen (7, 22) axial gestaffelt angeordnet liegen.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der beweglichen Düsenteile (5, ja) durch Anschläge (9, 24) begrenzt ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 682 763.