DE942603C

DE942603C - Propellant gas generator for pressurized starter engines

Info

Publication number: DE942603C
Application number: DEA16045A
Authority: DE
Inventors: Sidney Allen; Morris Amos Stokes
Original assignee: Armstrong Siddeley Motors Ltd
Current assignee: Armstrong Siddeley Motors Ltd
Priority date: 1951-07-07
Filing date: 1952-06-24
Publication date: 1956-05-03
Also published as: US2729060A; BE512515A; CH310327A; GB708548A

Description

Die Erfindung betrifft Treibgaserzeuger für druckmittelbetriebene -Anlaßmotoren mit einem an einem Ende geschlossenen Flammrohr, das mit ringförmigem Zwischenraum innerhalb eines äußeren Gehäuses angebracht ist, an dem es sich mit seinem geschlossenen Ende abstützt, während sein offenes Ende in einer seinem äußeren Durchmesser entsprechenden Bohrung des anderen Gehäuseendes gleitfähig geführt ist.The invention relates to propellant gas generators for pressure medium-operated starters with a one end closed flame tube that is annularly spaced within an outer one Housing is attached, on which it is supported with its closed end, while his open end in a bore corresponding to its outer diameter in the other end of the housing is slidably guided.

Bei Gasturbinen wird der Brennstoff der Brennkammer bzw. dem Flammrohr allgemein durch übliche Zerstäuberdüsen, beispielsweise Wirbel- oder Sprühdüsen, zugeführt. Bei einer bekannten derartigen Zerstäuberdüse tritt das in axialer Richtung durch die Düse strömende Medium am Düsenende durch radiale Öffnungen in einen axial durch den Düsenkörper fließenden Luftstrom aus. Bei allen derartigen Düsen handelt es sich um mit besonderer Präzision bearbeitete Werkstücke, die einer sorgfältigen Überwachung bedürfen.In the case of gas turbines, the fuel in the combustion chamber or the flame tube is generally supplied by the usual Atomizer nozzles, for example vortex or spray nozzles, supplied. In a known such At the atomizer nozzle, the medium flowing through the nozzle in the axial direction enters the nozzle end through radial openings into an air stream flowing axially through the nozzle body. at all such nozzles are workpieces machined with particular precision, the require careful monitoring.

Es ist weiter ein Treibgaserzeuger bekannt, bei dem dem durch eine Einspritzdüse in das Flammrohr austretenden Brennstoff Primärluft durch kleine Öffnungen rings um diese Düse zugeführt wird. Zur Erreichung einer innigen Mischung von »5 Luft und zerstäubtem Brennstoff ist hier ein mit der. Düse verbundener Staukörper vorgesehen.There is also a known propellant gas generator, in which through an injection nozzle into the flame tube Exiting fuel is supplied with primary air through small openings around this nozzle will. To achieve an intimate mixture of air and atomized fuel, here is one with the. Nozzle connected bluff body provided.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für einen Treibgaserzeuger für Anlaßmotoren, bei dem es wegen der kurzzeitigen Benutzung weniger aufThe invention has the object for a propellant gas generator for starters in which because of the short-term use it has less

den höchst erreichbaren Wirkungsgrad ankommt, eine einfache, aber dennoch wirksame Zerstäubungseinrichtung zu schaffen.the highest achievable degree of efficiency arrives, a simple, but nevertheless effective atomization device to accomplish.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem geschlossenen. Ende des -Flammrohres eine zylindrische Vorkammer vorgesehen ist, die über wenigstens einen Kanal mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser, der tangential in die Vorkammer einmündet, so mit der Druckluftzufuhr ίο in Verbindung steht, daß ein Teil der für die Verbrennung des Brennstoffes erforderlichen Druckluft durch diesen Kanal hindurchströmt, und daß zwischen den Enden dieser Kanäle "Dosiervorrichtungen angebracht sind, .durch die der Brennstoff, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht,, in diese Kanäle eintritt, wo er durch den Luftstrom' versprüht und so in zersprühtem Zustand in die Vorkammer getragen wird, in der eine Verwirbelung des Brennstoff-Luft-Gemisches stattfindet, das danach in das Flammrohr eintritt, in dem es mit der in bekannter Weise durch'Öffnungen im Flammrohr in den Brennraum eintretenden Lufft verbrannt wird. Eine weitere.Zerstäubung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man die zylindrische Vorkammer gegen den Flammraum durch eine Blende mit scharfkantiger Öffnung abschließt, wobei der Durchmesser der Blendenöffnung kleiner ist als der Durchmesser der zylindrischen Kammer.This object is achieved in that in the closed. End of the flame tube a cylindrical antechamber is provided, which has at least one channel with relatively small diameter, which opens tangentially into the antechamber, so with the compressed air supply ίο that part of that is related to incineration of the fuel required compressed air flows through this channel, and that between the ends of these channels "metering devices are attached through which the fuel, preferably essentially perpendicular "enters these channels, where it is sprayed by the air flow" and is carried in the sprayed state into the antechamber, in which a turbulence of the fuel-air mixture takes place, which then enters the flame tube, in which it is with the is burned in a known manner through'openings in the flame tube in the combustion chamber entering air. A further atomization is achieved according to the invention in that the cylindrical antechamber closes off against the flame chamber by a diaphragm with a sharp-edged opening, the Diameter of the aperture opening is smaller than the diameter of the cylindrical chamber.

Mit dieser Einrichtung ist eine einfache, aber dennoch 'höchst wirksame Zerstäubirngseinrichtung geschaffen, die sich durch besondere Betriebssicherheit und Einfachheit in der Herstellung auszeichnet. In den Zeichnungen istWith this device is a simple, but still 'highly effective atomizing device created, which is characterized by particular operational reliability and ease of manufacture. In the drawings is

Fig. ι ein schematischer Gesamtplan einer erfindungsgemäßen Einrichtung undFig. Ι a schematic overall plan of an inventive Establishment and

Fig. 2 ein Längsschnitt in vergrößertem Maßstab durch die Brennkammer der Fig. i- nach der Ebene der Linie 2-2 in Fig. 3;FIG. 2 is a longitudinal section on an enlarged scale through the combustion chamber of FIG Plane of line 2-2 in Fig. 3;

Fig. 3 und 4 sind Querschnitte nach den ■ Linien 3-3 und 4-4 der Fig. 2, und3 and 4 are cross-sections along lines 3-3 and 4-4 of FIGS. 2, and

Fig. 5 stellt in einem Teillängsschnitt eine abgewandelte Form der Brennkammer dar.Fig. 5 shows a modified form of the combustion chamber in a partial longitudinal section.

In der Konstruktion der Fig. 1 bis 4 ist 11 eine Brennkammer mit einem äußeren Gehäuse 12. An dessen geschlossenem Ende 13 ist unter Freilassung eines ringförmigen Mantelraumes in einem gewissen Abstand von der Außenwand 12 das geschlossene Ende 15 eines zylindrischen Flammrohres 16 fest angesetzt. Das gegenüberliegende Ende 17 des Flammrohres ist offen und gleitfääiig in einer im Vergleich zum Gehäuseinnendurchmesser engeren Bohrung 18 des Gehäuses 12 oder eines daran befestigten besonderen Bauteiles 19 geführt. Das Teil 19 kann in geeigneter Weise an den Einlaß 20 des Anlaßmotors 21 anges'chlosisen werden. Das geschlossene Ende 15 des Flammrohres 16 ist mit einer gleichachsigen zylindrischen Kammer 23 ausgestattet, die im folgenden als Wirbelkammer bezeichnet ist; ihr Durchmesser ist kleiner als der des Flammrohres. An dem einen Ende ist die Wirbelkammer nach dem Innern des Flammrohres offen; diese Öffnung ist scharfkantig und im Durchmesser kleiner als die Wirbelkammer.In the construction of Figs. 1 to 4, 11 is one Combustion chamber with an outer housing 12. At its closed end 13 is under release an annular shell space at a certain distance from the outer wall 12 the closed End 15 of a cylindrical flame tube 16 firmly scheduled. The opposite end 17 of the flame tube is open and slidable in an im Compared to the housing inner diameter narrower bore 18 of the housing 12 or one attached to it special component 19 out. The part 19 can be connected in a suitable manner to the inlet 20 of the Starter motor 21 are connected. The closed end 15 of the flame tube 16 is with equipped with an equiaxed cylindrical chamber 23, hereinafter referred to as the vortex chamber is; their diameter is smaller than that of the flame tube. At one end is the vortex chamber open to the inside of the flame tube; this opening is sharp-edged and in diameter smaller than the vortex chamber.

Die Wirbelkammer 23 steht mit dem ringförmigen Mantelraum 27 zwischen. Flammrohr 16 und äußerem Gehäuse 12 durch mindestens einen Kanal 28 von relativ kleinem Durchmesser in Verbindung (vgl. Fig. 3); dieser mündet tangential in die Bohrung der Wirbelkammer ein. An einer Zwischen,-stelle steht dieser tangentiale Kanal 28 mit einem Querkanal 30 ■ in Verbindung, in dem sich eine D osier ungs vor richtung für den Brennstoff befindet. Diese ist bei 31 angedeutet und wird zweckmäßig gleich dazu benutzt, um das Flammrohr mit dem geschlossenen Ende das äußeren Gehäuses zu verbinden, beispielsweise zu verschrauben, wie es die Fig. 2 darstellt. Vorzugsweise ordnet man mehrere solche tangentiale Kanäle und Brennstoffdosierungsvorrichtungen an.The vortex chamber 23 is between the annular shell space 27. Flame tube 16 and outer Housing 12 connected by at least one channel 28 of relatively small diameter (see Fig. 3); this opens tangentially into the bore of the vortex chamber. At an intermediate point is this tangential channel 28 with a transverse channel 30 ■ in connection, in which a Dosing device for the fuel is located. This is indicated at 31 and is useful used to connect the flame tube with the closed end of the outer housing, to screw, for example, as shown in FIG. It is preferable to arrange several such tangential channels and fuel metering devices.

An diametral gegenüberliegenden Punkten 33 ist das äußere Gehäuse mit Einrichtungen versehen, .um den Mantelraum 27 mit einem Vorratsbehälter für Druckluft in Verbindung zu setzen, beispielsweise über ein Reduzierventil 3 4 mit einer Batterie Druckluftflaschen 3 5, wenn das HauptventÜ36 offen ist. Das Flammrohr 16 hat wenigstens einen Kranz von Löchern 38, die radial oder tangential darin angeordnet sind, um das Innere des Flammrohres mit dem Mantelraum 27 in Verbindung zu setzen. Wenn zwei oder mehr solcher tangentialen Lochkränze vorhanden sind, die sich mit Zwischenraum, über die axiale Länge des Flammrohres verteilen, so wird ihr Drehsinn· zweckmäßig, wie durch die Pfeile 39 in der Fig. 4 angedeutet wird, in jedem folgenden Kranz entgegengesetzt zum vorhergehenden angeordnet.At diametrically opposite points 33 the outer housing is provided with devices . To put the jacket space 27 in connection with a storage container for compressed air, for example Via a reducing valve 3 4 with a battery Compressed air cylinders 3 5 when the main valve is open is. The flame tube 16 has at least one rim of holes 38 that are radial or tangential therein are arranged to put the interior of the flame tube with the jacket space 27 in connection. If there are two or more such tangential hole rings that are spaced apart, Distribute it over the axial length of the flame tube, its direction of rotation becomes Arrows 39 in Fig. 4 is indicated, in each subsequent wreath opposite to the previous one arranged.

Die Anzahl der Lochkränze und die Zahl der Löcher in jedem Kranz richtet man in Einklang mit den Erfordernissein, der Verbrennung ein, je nachdem der Anlaßmotor mit einem Arbeitsmittel von relativ hoher oder niedriger Temperatur betrieben werden muß.The number of perforated rings and the number of holes in each ring are aligned in accordance with the requirement of incineration, as the case may be the starter motor operated with a working fluid of relatively high or low temperature must become.

Die diametral entgegengesetzten Punkte 33 des Außenmantels sind nach Fig. 1 mit Rohrleitungen 40 verbunden, die in eine gemeinsame Leitung 41 einmündein, und diese steht mit einem Hauptventil 36 in Verbindung. Dieses ist ein pneumatisches Ventil," das geschlossen ist; wenn der Anlaßmotor nicht in Betrieb ist, und durch Luftdruck geöffnet wird, der aus einer Anzapf öffnung durch eine Leitung 43 aus dem Hauptvorrat entnommen und durch ein elektrisch betätigtes Ventü.44 geregelt wird. Der Schalter 46 für den Stromkreis dieses Ventils 44 kann auch dazu eingerichtet werden, einen Stromkreis eines Zündgenerators 48 für eine Zündkerze 47 zu schließen. Die Zündkerze kann gleichachsig in dem geschlossenen Ende des Außengebäuses angeordnet sein und in der Wirbelkammer zur Wirkung kommen; · sie kann aber auch wie in Fig. 5 angedeutet ist, durch das Außengehäuise 12 und den Mantelraum 27 hindurch in das Flammrohr 16 in der Nähe von dessen geschlossenem Ende führen. Flüssiger Brennstoff in einem geschlossenen Brennstoffbehälter 49 steht oben durch ein Rohr 50 mit der gemeinsamen Luftleitung 41 und unten durch eine Leitung 51 mit der · oder den Brennstoff-The diametrically opposite points 33 of the outer jacket are shown in FIG. 1 with pipelines 40 connected, which are in a common line 41 into one, and this is in communication with a main valve 36. This is a pneumatic one Valve, "that is closed; when the starter motor is not in operation, and is opened by air pressure coming from a bleed opening through a pipe 43 is taken from the main supply and regulated by an electrically operated valve 44. Of the Switch 46 for the circuit of this valve 44 can also be set up for a circuit an ignition generator 48 for a spark plug 47 to close. The spark plug can be equiaxed be arranged in the closed end of the outer housing and in the vortex chamber to act come; · But it can also, as indicated in FIG. 5, through the outer housing 12 and the Lead jacket space 27 through into the flame tube 16 in the vicinity of its closed end. Liquid fuel in a closed fuel container 49 stands up through a pipe 50 with the common air line 41 and below through a line 51 with the fuel or

dosierungsvorrichtungen in Verbindung. Dieser Brennstoffbehälter kann aus dem Hauptbrennstofftank der Kraftmaschine gespeist und nach Bedarf in irgendwelcher Weise automatisch aufgefüllt werden.dosing devices in connection. This fuel container can be taken from the main fuel tank powered by the prime mover and automatically replenished in some way as required will.

Um den Treibgaserzeuger in Betrieb zu setzen, schließt man den Schalter 46 und öffnet dadurch das Solenoidventil 44 und damit das pneumatische Ventil 36; gleichzeitig oder durch einen besonderen Schalter wird die Zündkerze in Tätigkeit gesetzt. Dadurch wird Druckluft in den Mantelraum 27 gefördert und ein Teil dieser Druckluft wird .durch die tangentialen Kanäle 28 geleitet, die mit der Wirbelkammer in Verbindung stehen. Durch den Druckabfall in den Kanälen 28 und den Druck, der über die Leitung 50 auf den Brennstoff im Behälter 49 geleitet wird, wird nun Brennstoff durch die Dosierungsöffnungen 31 in den Luftstrom geführt, der mit hoher Geschwindigkeit durch die Tangentialkanäle 28 eilt. So wird der Brennstoff auf seinem Wege zur Wirbelkammer zerstäubt, wo in dem so gebildeten Wirbel ein inniges Vermischen stattfindet. Wenn das gehaltvolle Gemisch in diesem Wirbel in das Flammrohr einströmt, so bewirkt die scharfkantige Öffnung 25 eine weitere Zerstäubung der Brennstoffteilchen in dem Gemisch und verhindert deren Verflüssigung.In order to put the propellant gas generator into operation, the switch 46 is closed and thereby opens the solenoid valve 44 and hence the pneumatic valve 36; at the same time or through a special one Switch activates the spark plug. As a result, compressed air is conveyed into the jacket space 27 and some of this compressed air is passed through the tangential channels 28 connected to the vortex chamber stay in contact. By the pressure drop in the channels 28 and the pressure that is above the line 50 is directed to the fuel in the container 49, fuel is now fed through the metering openings 31 led into the air stream, which at high speed through the tangential channels 28 hurries. So the fuel is atomized on its way to the swirl chamber, where in that so formed vortices an intimate mixing takes place. If the rich mixture in this If eddy flows into the flame tube, the sharp-edged opening 25 causes further atomization the fuel particles in the mixture and prevents them from liquefying.

Die Verbrennung erfolgt in dem Flammrohr; die erforderliche Verbrennungsluft wird aus dem Mantelraum 27 durch die Lochkränze 3 8 geleitet, und dadurch wird eine nochmalige gründliche Mischung dieser Verbrennungsluft mit dem aus der Wirbelkammer kommenden gehaltvollen Gemisch begünstigt, da die Luft diese Löcher 38 mit relativ hoher Geschwindigkeit durchströmt.The combustion takes place in the flame tube; the required combustion air is taken from the shell 27 passed through the perforated rings 3 8, and this results in another thorough mixing this combustion air favors the rich mixture coming from the swirl chamber, since the air flows through these holes 38 at a relatively high speed.

Es ist klar, daß die Regelung der Brennstoffmenge von der Größe der Dosierungsöffnungen 31 abhängt, die man je nach der speziellen Anwendung wählen kann. Es braucht auch die Druckluftzufuhr zu dem Mantelraum 27 nicht wie oben beschrieben zu erfolgen; in einigen Fällen mag eine einzelne Zuführung ausreichend sein.It is clear that the regulation of the amount of fuel depends on the size of the metering openings 31 which one can choose depending on the particular application. It also needs the compressed air supply to the shell space 27 not to be done as described above; in some cases a single feeder likes be enough.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Propellant gas generator for pressure medium-operated starter motors with one closed at one end Flame tube, which is attached with an annular space within an outer housing, to which it is closed with its closed Supported end, while its open end in one of its outer diameter corresponding The bore of the other end of the housing is slidably guided, characterized in that that in the closed end of the flame tube (16) a cylindrical prechamber (23) is provided, which has at least one channel (28) with a relatively small diameter, which opens tangentially into the antechamber, so with the compressed air supply., in connection stands that part of the compressed air required for the combustion of the fuel through this channel flows through, and that between the ends of these channels dosing devices (31) are attached, through which the fuel, preferably substantially perpendicular, into this Channels enters, where it is sprayed by the air flow and so in the sprayed state into the Antechamber is carried, in which a turbulence of the fuel-air mixture takes place, which then enters the flame tube, in which it with the in a known manner through openings (38) air entering the combustion chamber is burned in the flame tube.

2. Propellant gas generator according to claim 1, characterized characterized in that the cylindrical chamber (23) against the combustion chamber by a diaphragm is delimited with a sharp-edged opening (25), the diameter of the diaphragm opening is smaller than the diameter of the cylindrical chamber.

3. Propellant gas generator according to claim 1, characterized characterized in that the channels establish communication between the antechamber and the annular Create a space (27) between the flame tube (16) and the outer housing (12).

Referred publications:
Swiss patent specification No. 269 303,

French Patent Nos. 928867, 917884; British Patent Nos _v 619036, 616695;
U.S. Patent Nos. 2551276, '2110 209; BWK Vol. 3, 1951, No. 3, standard sheet draft DIN 2481 p. 8;

The Motor Ship, Vol. 31, 1951, No. 371, p. 359; Gas and Oil Power, Vol. 45, 1950, p. 256.

1 sheet of drawings