DE2018485A1 - Fuel supply system - Google Patents
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Description
HEINZ LINSER .PATENTANWALT · PHYSIKERHEINZ LINSER .PATENT ADVOCATE · PHYSICIST
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1451-13 D-50671451-13 D-5067
General Electric Comp.General Electric Comp.
1 River Road
Schenectady, Ή.Y./USA1 River Road
Schenectady, Ή. Y./USA
BrennstoffVersorgungssystemFuel supply system
Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verbrennungsgerät und insbesondere auf ein Gerät zur Lieferung von Brennstoff an eine Verbrennungskammer.The invention "relates to a combustion apparatus and, more particularly, to an apparatus for supplying fuel to a Combustion chamber.
Die Brennstoffversorgung eines kontinuierlich "brennenden Verbrennungsgerätes, z.B. in einer Gasturbine, in einer stark verteilten Weise, so daß eine vollständige und wirksame Verbrennung. des Brennstoffes und gleichzeitig eine Verringerung von brenn— stoffangereicherten Taschen erreicht wird, die bei der Verbrennung Kohlenstoff oder Rauch erzeugen, hat ein weitergehendes Konstruktionsproblem aufgeworfen. Die Lösungen dieses Problems werden darüberhinaus noch bei Anwendungen, z.B. bei Gasturbinen, durchs die rauhen Temperaturbedingungen der Verbrennungskammer, ebenso wie durch die Gesamtlängenbegrenzungen für die Verbrennungskammer erschwert. . The fuel supply of a continuously "burning combustion device, e.g. in a gas turbine, in a highly distributed Way, so that a complete and effective combustion. of the fuel and at the same time a reduction in the Enriched pockets are reached, which produce carbon or smoke when burned, has a further going Construction problem raised. The solutions to this problem are also used in applications, e.g. gas turbines, due to the harsh temperature conditions of the combustion chamber, as well as made more difficult by the overall length limitations for the combustion chamber. .
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Obgleich sich Zerstäuberdüsen, die in der Lage sind, einen einfach oder doppelt zerstäubten konischen Brennstoffstrahl durch eine kleine Austrittsöffnung zu liefern', hierfür einer weitverbreiteten Anwendung erfreuen, so sind derartige Anordnungen im allgemeinan sehr kompliziert und teuer und erfordern ein relativ taueres und kompliziertes Hochdruckbrennstoffversorgungs-und Verteilungssystem. Darüberhinaus neigen derartige Zerstäuberdüsen dazu, örtlich brennstoffangereicherte Taschen zu erzeugen, und sind gegen eine Verschmutzung durch Kohlenstoffablägerungen oder durch andere schädliche Stoffe sehr empfindlich.Although atomizer nozzles that are able to produce a single or double atomized conical fuel jet To deliver through a small outlet opening, enjoy widespread use for this purpose, so are such arrangements generally very complicated and expensive and require a relatively tough and complicated high pressure fuel supply and Distribution system. In addition, such atomizing nozzles tend to have localized fuel-enriched pockets and are against pollution from carbon deposits or very sensitive to other harmful substances.
Eine andere Lösung, die hierfür verwendet worden ist, umfasst die Anwendung eines Rohres, das sich zur Lieferung von Luft und Brennstoff an eine Kappe in die Verbrennungskammer erstreckt, die in der primären Verbrennungszone der Verbrennungskammer angeordnet und derartig ausgebildet ist, daß aus der Verbrennungsflamme Energie zur Verdampfung des Brennstoffes entnommen werden kann. Mit einer derartigen Lösung jedoch werden in bezug auf die in den heißen Bereich der Verbrennungskammer hineinragenden Elemente Lebensdauerprobleme berührt.Another solution that has been used for this includes the use of a tube extending into the combustion chamber to supply air and fuel to a cap, those in the primary combustion zone of the combustion chamber is arranged and designed such that from the combustion flame Energy for evaporation of the fuel can be taken. With such a solution, however, are related on the elements protruding into the hot area of the combustion chamber touches service life problems.
Die Erfindung bezieht sich daher auf ein wirkungsvolles Brennstoff Versorgungsgerät, das die zuvor genannten Probleme überwindet. The invention therefore relates to an efficient fuel Supply device that overcomes the aforementioned problems.
Eine primäre Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine relativ einfache und wirtschaftliche Vorrichtung zur Lieferung von Brennstoff in eine Verbrennungskammer in einer stark verteilten Weise vorzuschlagen.A primary object of the invention is to provide a relatively simple and economical device for delivery of Propose fuel to a combustion chamber in a highly dispersed manner.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Brennstoffversorgungsgerät mit einer langen Lebensdauer vorzuschlagen, das geeignet ist, Luft und Brennstoff aufzunehmen, den Brennstoff zu zerstäuben und/oder zu verdampfen und die eingelassene Luft mit derartigem Brennstoff zu karborieren oder den Brennstoff und die Luft, bevor der Brennstoff in die Primäreone derAnother object of the invention is to provide a fuel supply device to propose with a long life, capable of absorbing air and fuel, the fuel to atomize and / or vaporize and to carborate the admitted air with such fuel or the fuel and the air before the fuel enters the primary zone
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Verbrennungskammer eingeführt wird, vorzumischen.Combustion chamber is introduced to premix.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät zur Brennstofflieferung an eine Verbrennungskammer vorzuschlagen, das gegen eine Verschmutzung relativ unempfindlich ist, das kein Hochdruckbrennstoffversorgungssystem erfordert und das eins relativ kurze axiale Länge besitzt.Another object of the invention is to provide a device to propose fuel delivery to a combustion chamber that is relatively insensitive to pollution, which does not require a high pressure fuel supply system and which has a relatively short axial length.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät vorzuschlagen, das in der La.Te ist, die Energie der eingelassenen Luft zu verwenden, um die Lieferung des Brennstoffes zur Brennstoff kammer in s.tark verteilter »Veise zu bewirken.Yet another object of the invention is to propose an apparatus which is used in La. T e is to use the energy of the admitted air in order to effect the delivery of the fuel to the fuel chamber in a strongly distributed manner.
Diese und weitere Aufgaben werden durch die vorliegende Erfindung gellst, indem ein Gehäuse vorgesehen ist, das einen Zentraloder Kernauslass aufveist, welcher mit der Verbrennungskammer etr-mungsmäßig verbunden ist und das um den Auslass eine Schleuderkammer begrenzt. Die Schleuderkammer ist derartig ausgebildet, daß sie Pressluft und Brennstoff aufnehmen kann und um den Auslass kreisen lassen kann und die eine Wirbelausströmung der Luft aus dem Auslass erzeugt. Der Brennstoff wird auf diese Weise verdampft und /oder zerstäubt und mit den Luftwirbeln in die Verbrennungskammer geliefert. Die Schleuderkammer ist vorzugsweise aus einer involuten-oder spiralförmigen äuSeren Wand und im wesentlichen planparallelen aufstrom-und abstromseitigen Endwänden gebildet. Die Einlasskanalvcrrichtungen können zur Aufnahme eines im wesentlichen axial gerichteten Stromes komprimierter Luft und zur stromlinienförmigen Umlenkung derartiger Luft in die Schleuderkammer versehen sein. Die Kanaleinlassvorrichtung kann auch derartig ausgebildet sein, um den Brennstoff aufzunehmen und zur Wirbelkammer zu lenken, obgleich auch getrennte Kanalvorrichtungan verwendet werden können. Um die Rotationsgeschwindigkeit der Wirbelabströnung zu verstärken und auch um die Wirbel genau zentral zum Auslass zu bringen, können Wirbelbleche verwendet werden.-These and other objects are achieved by the present invention by providing a housing that has a central or Core outlet, which connects to the combustion chamber Is connected in terms of flow and a centrifugal chamber around the outlet limited. The centrifugal chamber is designed such that it can accommodate compressed air and fuel and around the Can circulate the outlet and which creates a vortex outflow of the air from the outlet. The fuel is on this Way vaporized and / or atomized and with the air vortices in delivered to the combustion chamber. The centrifugal chamber is preferably made of an involute or spiral-shaped outer wall and essentially plane-parallel upstream and downstream sides End walls formed. The inlet duct devices can be used to receive an essentially axially directed flow of compressed air and to deflect such air in a streamlined manner Air must be provided in the centrifugal chamber. The duct inlet device can also be designed to receive the fuel and direct it to the swirl chamber, although separate duct devices can also be used. Around to increase the rotational speed of the vortex excretion and vortex plates can also be used to bring the vortices exactly to the center of the outlet.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird-anhand der Zeichnung als Beispiel ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. In der Zeichnung zeigen:An embodiment of the invention is based on the drawing described in detail as an example, all from the description and the details or features shown in the drawing contribute to the solution of the object within the meaning of the invention can and were included in the application with the will to be patented. In the drawing show:
Figur 1 ein abgebrochener axialer Querschnitt eines Beispiels ,;. der Verbrennungskammer einer Gasturbine mit der vorliegenden Erfindung;Figure 1 is a broken axial cross-section of an example ; . the combustion chamber of a gas turbine with the present invention;
Figur 2 eine Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, des Brennstoffversorgungsgerätes nach der Erfindung;Figure 2 is a front view, partially in cross section, of the fuel supply device according to the invention;
Figur 3 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, des Gerätes nach Figur 2 undFigure 3 is a side view, partially in cross section, of the device according to Figure 2 and
Figur 4 ein Querschnitt entlang der Linie 4-4 gemäß Figur 2.FIG. 4 shows a cross section along the line 4-4 according to FIG.
Aus der Figur 1 ist ein kontinuierlich brennendes Verbrennungsgerät zu entnehmen, das für eine Gasturbine geeignet ist und allgemein mit 10 bezeichnet ist, das einen hohlförmigen Körper 12 besitzt, der eine darin befindliche Verbrennungskammer begrenzt. Der hohlförmige Körper 12 besitzt ein gewölbtes aufstromseitiges Ende 16, das eine öffnung 18 zur Aufnahme eines Brennstoff-Luft-Gemisches aufweist. Y/ie dem Fachmann bekannt ist, kann die Verbrennungskammer 14 ring-, rohr-oder topfförmig ausgebildet sein, wobei das uerät 10 mehrere am Umfang angebrachte öffnungen 18 aufweist.FIG. 1 shows a continuously burning combustion device which is suitable for a gas turbine and is generally designated 10, which has a hollow body 12 which delimits a combustion chamber located therein. The hollow body 12 has a curved upstream end 16 which has an opening 18 for receiving a fuel-air mixture. Y / ie known in the art, the combustion chamber 14 may be annular, tubular or be pot-shaped, wherein the U et up instrument 10, a plurality attached to the periphery of openings 18 has.
Um den hohlförmigen Körper 12 einzuschließen und im Zusammenwirken mit dem hohlförmigen Körper 12 un-i einer Rüsselanordnung 26 Kanäle 22 und 24 zu begrenzen, ist eine äußere Schale 20 vorgesehen. Die Kanäle 22 und 24 dienen dazu, einen Pressiuftstrom aus einer geeigneten Quelle, beispielsweise einem Kompressor 28 durch geeignete öffnungen oder Luftschlitze 30-in die Verbrennungskammer 14 zur Kühlung des hohlförmigen Körpers '2 und zur Verdünnung der gasförmigen Verbrennungsprodukte zu liefern.In order to enclose the hollow body 12 and to delimit channels 22 and 24 in cooperation with the hollow body 12 and a trunk arrangement 26, an outer shell 20 is provided. The channels 22 and 24 serve to deliver a flow of compressed air from a suitable source, for example a compressor 28, through suitable openings or air slots 30 into the combustion chamber 14 for cooling the hollow body 2 and for diluting the gaseous combustion products.
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Die Rüsselanordnung 26 ist mit dem aufstromseitigen Ende des hohlfövmigen Körpers 12 geeignet "befestigt und dient dazu, als ein Strömungsteiler zu wirken, um die autä dem Kompressor 28 gelieferte Druckluft zwischen den Kanälen 22 und 24 und einem Kanal 32, der durch die liüssslanordnung gebildet wird, aufzuteilen. ■■;■■The trunk assembly 26 is with the upstream end of the hollow body 12 suitable "attached and serves to to act as a flow divider to the autä the compressor 28 supplied compressed air between the channels 22 and 24 and a Channel 32, which is formed by the liüssslanordnung, to be divided. ■■; ■■
Das Brennstoffeinspritz-oder Karburierungsjjerät gemäß vorliegender Erfindung ist allgemein mit 34 "bezeichnet und "besitzt ein Gehäuse mit einer Einlasskanalvorrichtung 36 zur Aufnahme von Druckluft aus dem Kanal 32 der Rüsselanordnung, einen zentralen oder Kernauslass 38, der mit der Öffnung 18 des hohlförmigen Körpers strömungsmäßig zur Lieferung eines Luft-Brennstoff-Gemisches in die Verbrennungskammer 14 als ein Wirbelstrom 40 in Verbindung steht und Vorrichtungen 42 zur Aufnahme von Brennstoff aus einer geeigneten Leitung44, die sich durch die Rüsselanordnung 26 und einer äußeren Schale 20 -erstreckt und die mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Brennstoffes in Verbindung steht. Obgleich das Brennstoffeinspritzgerät 34 'besonders für die Verwendung flüssigen Brennstoffes geeignet ist, das auch im folgenden in Verbindung mit einem flüssigen Brennstoff "beschrieben wird, so kann auch ein Brennstoff verwendet werden, der sich im flüssigen, gasförmigen oder festen Zustand oder einer Kombination d.avon befindet, verwendet werden.The fuel injection or carburizing device according to the present invention is designated generally by 34 "and" has a housing with an inlet channel device 36 for receiving compressed air from the channel 32 of the trunk assembly, a central or core outlet 38 that connects to the opening 18 of the hollow-shaped Body fluidic to deliver an air-fuel mixture communicates into the combustion chamber 14 as an eddy current 40 and devices 42 for Receiving fuel from a suitable conduit44 which extends through the trunk assembly 26 and an outer shell 20 and which is connected to a source of pressurized water Fuel is in communication. Although fuel injector 34 'is particularly designed for use with liquid fuel is suitable, which is also used in the following in connection with a liquid fuel "is described, so can a Fuel is used that is in the liquid, gaseous or solid state or a combination of these, be used.
Innerhalb der Verbrennungskammer ti sind an sich bekannte geeignete und nicht näher dargestellte Zündvorrichtungen vorgesehen, um eine Anfangszündung des verbrennbaren Luft-Brennstoff-Gemisches, das durch den Auslass 38 entströmt, zu erreichen.Suitable ones known per se are within the combustion chamber ti and ignition devices (not shown in detail) are provided to initiate an initial ignition of the combustible air-fuel mixture, which flows out through the outlet 38 to achieve.
Wie aus Figur -2 zu entnehmen ist, besitzt das Gehäuse.eine involutenfärmige äußere Wand 48 und im wesentlichen planparallele voneinander entfernte auf-und abStromseitige Endwände 50 und 52, die am Umfang die äußere Wand verbinden und im Zusammenwirken mit ihr einen Luftwirbelgenerator oder eine Sohleuderkammer 46 innerhalb des Gehäuses und außerhalb der KernöffnungAs can be seen from Figure -2, the housing has an involute shape outer wall 48 and substantially plane-parallel spaced up and down downstream end walls 50 and 52, which connect the outer wall at the periphery and in cooperation with it an air vortex generator or a sole oar chamber 46 inside the housing and outside the core opening
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38 begrenzen. Wie in Figur 2 dargestellt ist, ist die äußere Wand 48 in der Hauptsache involuten-und spiralförmig mit einem vom Einlasskanal 36 zur Endkante oder Lippe 54 hin propretsiv abnehmenden Radius, die z.T. die Einlassöffnung aus dem Kanal zur Schleuderkammer 46 begrenzt. Der Einlasskanal 36 wird durch eine axial gerichtete aufstromseitige Endöffnung zur Aufnahme der Strömung der Pressluft aus dem Kanal 32 gebildet und v/eist eine Wand auf, die als stromlinienförmige Fortsetzung der involutenförmigen äußeren Wand 48 ausgebildet ist, so daß die Einlassluft hauptsächlich stromlinienförmig in die Schieberkammer 46 gelangt. Die Pressluft wird auf diese V/eise in die Schleuderkammer 46 in einer kreisförmigen Bewegung mit einem stetig abnehmenden Radius gelenkt, se daß eine Y/irbel-oder zyklonische Abströmung 40 erzeugt wird, die einen Hohlkern 56 aufweist;. Um die Wirbelbewegung der Luft zu verstärken und die Wirbelströmung 40 relativ zur Öffnung 38 genau auszurichten, sind mehrere Wirbelbleche 58 vorgesehen, von denen sich jedes zwischen den aufstrom-und abstromseitigen Wänden 50 und 52 in einer peripheren Anordnung um den Auslass 38, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, erstreckt„ Eine derartige Anordnung von Wirbelblechen kann auch dazu diene»., die dort hindurchgelangende luft zu drosseln, so daß die Drehgeschwindigkeit der Wirbelströmung 40 ansteigt.38 limit. As shown in Figure 2, the outer Wall 48 in the main involute and spiral with a propretsiv from the inlet channel 36 to the end edge or lip 54 decreasing radius, partly the inlet opening from the sewer limited to centrifugal chamber 46. The inlet channel 36 is through an axially directed upstream end opening for receiving the flow of compressed air from the channel 32 is formed and v / eist a wall on which acts as a streamlined continuation of the involute-shaped outer wall 48 is formed so that the intake air is primarily streamlined into the valve chamber 46 arrives. The compressed air is in this way in the centrifugal chamber 46 in a circular motion with a steady decreasing radius steered, se that a Y / vortex or cyclonic Outflow 40 is generated, which has a hollow core 56 ;. To increase the vortex movement of the air and the vortex flow 40 to align exactly relative to the opening 38, a plurality of vortex plates 58 are provided, each of which is located between the upstream and downstream walls 50 and 52 in a peripheral arrangement around outlet 38, as can be seen from Figure 2, extends “Such an arrangement of vortex plates can also for this purpose ». to throttle the air passing through, so that the rotational speed of the vortex flow 40 increases.
Obgleich die äußere 7/and 48 der Schleuderkammer 46 und die Kanalvorrichtung 36 als involutenförmig gezeigt und beschrieben wurden, welche als bevorzugte Konstruktion gilt, so können jedoch auch andere Wirbelgeneratoren oder Schleuderkammern und Kanalvorrichtungen verwendet werden. So kann die Schleuderkammer z.B. auch kreisförmig und die Kanalvorrichtung derartig ausgebildet sein, daß die Binlas.sluft in tangentialer Weise zugeführt wird.Although the outer 7 / and 48 of the centrifugal chamber 46 and the Channel device 36 shown and described as involute were, which is considered to be the preferred design, but other vortex generators or centrifugal chambers and Channel devices are used. So can the centrifugal chamber E.g. also circular and the duct device designed in such a way that the binlas air flows in a tangential manner is fed.
Um eine nahezu gleichförmige Drehgeschwindigkeit der Einlassluft innerhalb der SohleuätÄaromer 46 außerhalb der-VIeclae 58 aufrechtzuerhalten^ stad dei? Auslass 38 und die Wirbelbleche 58 vorzugsweise in fcozug auf die äußere Wand 48 derartig angeordnet, daß der Querschnitt der StrÖmungsfläche zwischen derIn order to maintain a nearly uniform rotational speed of the inlet air within the soleuätÄaromer 46 outside the-VIeclae 58 ^ stad dei? Outlet 38 and the vortex plates 58 are preferably arranged in fco train on the outer wall 48 such that the cross section of the flow surface between the
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äußeren Wand 48 und den Blechen 58 und der Öffnung 38 progressiv vom Einlass 36 zur Lippe 54 abnimmt.outer wall 48 and the sheets 58 and the opening 38 progressively decreases from inlet 36 to lip 54.
Das Gerät 34 kann mit Hilfe geeigneter Mittel, "beispielsweise durch Verschweißung mit der Rüsselanordnung 26 und/oder dem hohlf-örmigen Körper 12 oder durch Verwendung geeigneter nicht dargestellter Befestigungsarme in der Stellung nach Figur 1 befestigt werden.The device 34 can by means of suitable means, "for example by welding to the trunk assembly 26 and / or the hollow-ized body 12 or by using suitable not shown fastening arms in the position according to Figure 1 be attached.
Während des Betriebes wird flüssiger Brennstoff 60 dem Einlasskanal 36 durch die Vorrichtung 42 zugeleitet. Bin,Teil dieses Brennstoffes wird unmittelbar verdampft und/oder zerstäubt und wird ,durch die Einlassluft hoher Geschwllidigkeit aufgenommen oder mitgerissen und wird zur Verbrennungskammer 14 .getragen. 2er übrige Brennstoff landet auf der inneren Oberfläche des Einlasskanals 36 und wird durch die Einlass luft hoher Geschwindigkeit in die Schleuderkammer 46 und zentrifugal entlang der :Ιυ.3·3Γβη Wand 48 getrieben oder gestoßen* Während einer derar-. tigen strömung kann ein feil des Brennstoffes verdampft und innerhalb des EinlassluftstroBies mitgerissen werdeni Ein IeIl des Brennstoffes, der nicht verdanpft worden ist, strömt entlang der äußeren Wand 48 und wird von der Kante 54* wie mit 62 bezeichnet, abgeschert und gelangt erneut zu dem Sinlassluftstrom hoher Geschwindigkeit, der in allgemeinen eine hohe Temperatur aufweist, wodurch weiterer Brennstoff verdampft und/oder zerstäubt und innerhalb der Einlassluft mitgerissen wird.Da die Einlassluft zu den Kompressor 25 sich auf einer erhöhten Temperatur von 370* C(700°?) oder noch höher befinden kann, kann während einer solchen Strömung durch den Wirbelgenerator oder die Schlsuderkammer 46 in vorteilhafter Weise eine merkliche Verdampfung erfolgen. Zusätzlich zu dem oben ausgeführten und in bezug auf Figur ι vnarde festgestellt, daS die Zirkulation des flüssigen Brennstoffes innerhalb der Schleuderkammer 46 in einer Wirbelstrrnung entlang der inneren Fläche der aufströmseitigen Wand 50 durch den v/irbelnden Luftstrom getragen wird. .During operation, liquid fuel 60 is fed to inlet channel 36 through device 42. Bin, part of this fuel is immediately vaporized and / or sputtered and is received by the intake air or high Geschwllidigkeit entrained and is .getragen to the combustion chamber fourteenth The remaining fuel lands on the inner surface of the inlet channel 36 and is propelled or pushed through the high velocity inlet air into the centrifugal chamber 46 and centrifugally along the wall 48. A portion of the fuel that has not evaporated flows along the outer wall 48 and is sheared off by the edge 54 * as indicated by 62 and returns to the inlet air flow high velocity, which is generally at a high temperature, thereby vaporizing and / or atomizing further fuel and being entrained within the inlet air. Since the inlet air to the compressor 25 is at an elevated temperature of 370 * C (700 °?) or even higher can be located, a noticeable evaporation can advantageously take place during such a flow through the vortex generator or the Schlsuderkammer 46. In addition to the above noted executed and ι with reference to Figure vnarde worn, the circulation of the liquid fuel within the spinning chamber 46 in a Wirbelstrrnung along the inner surface of the wall 50 aufströmseitigen irbelnden by the v / air stream. .
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Diese Wirbelströmung aus flüssigem Brennstoff wird durch die Bleche 58 geführt und bildet einen Brennstoffring 64, indem die Kräfte der Brennstoffgeschwindigkeit mit den Zentrifugalkräften im Gleichgewicht stehen. Während einer derartigen Strömung entlang der inneren Oberfläche der aufströmseitigen Wand 50 zum Ring 64 kann noch ein Teil des Brennstoffes aus der Oberfläche durch die Einlassluft hoher Temperatur und durch die Strahlungswärme aus den Flammen innerhalb der Verbrennungskammer 14 verdampft werden. Man hat festgestellt, daß der flüssige Brennstoff innerhalb des Brennstoffringes 64 weggeschleudert und durch die Wirbelströmung der Luft 40 mit hoher Geschwindigkeit in äußerst kleine Brennstofftropfen zerstäubt und in Richtung zur Verbrennungskammer 14 als ein nahezu konischer Sprühstrahl 66 gelenkt wird. Da diese zerstäubten Brennstoff tropf en äußerst klein sind, werden sie schnell verdampft und mit den Luftwirbeln 40 vermischt.This vortex flow of liquid fuel is guided through the plates 58 and forms a fuel ring 64 by the forces of the fuel velocity are in equilibrium with the centrifugal forces. During such a Flow along the inner surface of the upstream Wall 50 to ring 64 can still get some of the fuel out of the surface through the high temperature inlet air and through the radiant heat from the flames within the combustion chamber 14 can be vaporized. It has been found that the liquid fuel within the fuel ring 64 thrown away and by the vortex flow of the air 40 with high Speed atomized into extremely small droplets of fuel and directed towards the combustion chamber 14 as a nearly conical spray 66. Because this atomized fuel Drops are extremely small, they are quickly evaporated and mixed with the air vortices 40.
Da der Wirbelkern 56 einen verringerten Druck besitzt, entsteht aus der Verbrennungskammer 14 zum Gerät 34 eine umgekehrte oder Rückströmung, wie allgemein durch den Strömungspfeil in Figur 2 und 4 angezeigt ist. Diese Rückströmung eines Gases hoher Temperatur aus der Kammer 14 in den Zentral-oder Kernteil der Schleuderkammer 46 verstärkt weiterhin die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes von den Oberflächen der Schleuderkammer ebenso wie die Verdampfung irgendwelcher zerstäubter Brennstofftropfen, die durch die einkommende Luft getragen werden oder der zerstäubten Tropfen, die aus dem Brennstoffring 64 ausgeschleudert werden.Since the vortex core 56 has a reduced pressure, the combustion chamber 14 to the device 34 is reversed or backflow, as indicated generally by the flow arrow in FIGS. This backflow of a gas high temperature from the chamber 14 in the central or core part the spin chamber 46 also increases the evaporation of the liquid fuel from the surfaces of the spin chamber as well as the evaporation of any atomized fuel droplets carried or carried by the incoming air atomized droplets ejected from the fuel ring 64 will.
Da der Auslass 38 z.B. im Vergleich zur Austrittsöffnung bekannter Brennstoffzerstäuberdüsen relativ groß ist, ist das Gerät gemäß der Erfindung gegenüber den ToIeranζSchwankungen bei der Konstruktion und gegenüber den Problemen bezüglich der verschlechterten Leistung wegen der Verschmutzung durch Kohlenstoff oder andere schädliche Stoffe relativ unempfindlich.Since the outlet 38 is better known compared to the outlet opening, for example Fuel atomizer nozzles is relatively large, the device according to the invention is against the ToIeranζSchwenken in the Construction and against the problems of degraded performance due to carbon pollution or other harmful substances relatively insensitive.
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Da fernerhin das Gerät nach der Erfindung Energie aus der Einlassluft und keinen Brennstoffdruck verwendet, um die Zerstäuberwirkung zu erzielen, wie dies bei bekannten BrennstoffZerstäuberdüsen der lall ist, kann ein geringerer Brennstoffversorgungsdruck umd demzufolge ein vereinfachtes und wirtschaftlicheres Brennstoffversorgungs-oder Verteilungssystem angewendet werden. Es darf noch bemerkt werden, daß aufgrund der Tatsache, daß das Gerät gemäß der Erfindung außerhalb der Brennest off kammer 14 angeordnet ist und nicht in sie hineinreicht, es nicht den hohen Beanspruchungen der Kammer 14 unterworfen ist und weist somit eine lange und zuverlässige Lebensdauer auf.Furthermore, since the device according to the invention energy from the inlet air and no fuel pressure is used to create the atomizing effect to achieve, as is the case with known fuel atomizer nozzles That is, a lower fuel supply pressure and consequently a simplified and more economical fuel supply or distribution system can be used will. It should also be noted that due to the fact that the device according to the invention is arranged outside the Brennest off chamber 14 and does not extend into it, it is not subjected to the high stresses of the chamber 14 and thus has a long and reliable service life.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die vorliegende Erfindung ein kompaktes und wirtschaftliches Gerät zur Karburierung von Luft oder zur Vormischung" von Luft mit Brennstoff vor der Einführung in die primäre Zone der Verbrennungskammer und daher zur Brennstofflieferung in' die Verbrennungskammer in einer äußerst wirksamen und verteilten Weise vorgeschlagen wird.From the foregoing description it can be seen that by the present invention is compact and economical Device for carburizing air or for premixing "air with fuel prior to introduction into the primary zone of the combustion chamber and therefore for delivering fuel into the combustion chamber in an extremely efficient and distributed manner is suggested.
Obgleich hier eine beispielsweise AUsführungsform der Erfindung mit einer involutenförmigen äußeren Wand 48, involutenf örmiger Kanalvorrichtungen 36 zur Einführung von Luft und Brennstoff in die Schleuderkammer und eine kreisförmige Anordung von Wirbelblechen 58 ausgewählt und beschrieben wurden, so darf be*· merkt werden, daß die Y/irbelflächen 58 auch fortgelassen werden können und andere geeignete geometrische Gehäuse und Einlasskanalkonstruktionen verwendet werden können, um die Zirkulation des Brennstoffes und der Luft um den Auslass 38 und die Yfirbelaustrittsöffnung 66 zu erzeugen. Ferner können, obgleich der Kanal 36 sowohl für die Lieferung des Brennstoffes, als auch der Luft zur Schleuderkammer 46 entsprechend ausgestaltet ist, wie gezeigt wurde, da dies die bevorzugte Aüsführungsform ist, getrennte Kanäle verwendet werden.Although this is an exemplary embodiment of the invention with an involute-shaped outer wall 48, more involute-shaped Duct devices 36 for introducing air and fuel have been selected and described in the centrifugal chamber and a circular arrangement of vortex plates 58, then it can be noted that the vortex surfaces 58 are also omitted can and other suitable geometric housing and inlet duct designs Can be used to circulate the fuel and air around the outlet 38 and the vortex outlet 66 to generate. Furthermore, although the channel 36 both for the delivery of the fuel, as well the air to the centrifugal chamber 46 is configured accordingly, as has been shown, since this is the preferred embodiment, separate channels can be used.
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