DE1081722B - Combustion device for steel engines with uninterrupted flow - Google Patents

Description

Verbrennungsvorrichtung für Stahltriebwerke mit ununterbrochener Strömung Die ständige Zunahme der strömenden Masse und der Strömungsgeschwindigkeit im Laufe der Entwicklung in den mit ununterbrochener Strömung arbeitenden Verbrennungsmaschinen, z. B. den Turbostrahltriebwerken und den Staustrahltriebwerken, erfordert immer wirksamere Vorrichtungen für die Einspritzung des Brennstoffs, die Dosierung des Sauerstoffträgers und die Stabilisierung der Flamme.Combustion device for steel engines with uninterrupted flow The constant increase in the flowing mass and the flow velocity in the course the development in the continuous flow internal combustion engines, z. B. the turbojet and ramjet, always requires more efficient devices for fuel injection, metering of the Oxygen carrier and the stabilization of the flame.

Für diese Zwecke wurde bisher im Gasstrom eine stromab geöffnete Kammer, ein Zylinder oder ein Trichter eingebaut, in der bzw. indem Brennstoff entweder bereits mit dem Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch vermischt eingeleitet wurde oder von diesem getrennt eintrat, so @daß sich die Stoffe erst in der Kammer miteinander vermischten. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Kammer muß dabei so gewählt werden, daß sie die für eine gleichbleibende Teilverbrennung des die Kammer durchströmenden Gemisches erforderliche Geschwindigkeit weder übernoch unterschreitet, da die eigentliche Verbrennung in der anschließenden Hauptverbrennungskammer stattfindet. Bei einer zu großen Strömungsgeschwindigkeit würde keineFlammenbildung stattfinden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Verbrennungsvorganges überschreitet. Andererseits würde bei zu geringer Geschwindigkeit die Flamme auch nicht in ausreichendem Maße mit dem in derHauptbrennkammer vorhandenen Gemisch in Berührung kommen. Bei der Ausbildung solcher der Teilverbrennung und Flammenstabilisierung dienenden Vorrichtung muß außerdem Rücksicht darauf genommen, werden, daß derHau ptgasstro;m nur in .dem technisch. erwünschten Maße, das zu einer Wirbelbildung am Ausgang der Teilverbrennungskammer erforlderlich ist, gestört werden darf. Aus diesem Grunde sind auch dem Einbau etwaiger stromaufwärts vor der Kammer gelegenen Zuführungen und Regelvorrichtungen gewisse Schranken gesetzt.For this purpose, a chamber open downstream was previously used in the gas flow, a cylinder or a funnel built in, in or in which fuel either has already been introduced mixed with the oxygen-containing gas mixture or entered separately from this, so that the substances only come into contact with one another in the chamber mingled. The flow rate in the chamber must be chosen so that that they are responsible for a constant partial combustion of the flowing through the chamber Mixture required speed neither above nor below, since the actual Combustion takes place in the subsequent main combustion chamber. At a If the flow velocity is too high, no flame formation would take place if the Flow rate the speed at which the combustion process spreads exceeds. On the other hand, if the speed is too low, the flame would too not sufficiently mixed with the mixture present in the main combustion chamber Come into contact. In the formation of partial combustion and flame stabilization serving device must also be taken into account that the hau ptgasstro; m only in .dem technical. desired degree that leads to vortex formation is necessary at the exit of the partial combustion chamber, may be disturbed. the end For this reason, any installation upstream in front of the chamber is also necessary Feeders and regulating devices set certain limits.

Bereits im Anfang der technischen Entwicklung auf diesem Gebiet wurde versucht, diese Aufgabe durch Einbau eines stromabwärts gerichteten Trichters zu lösen, in dessen Hals sich die Eintrittsöffnungen für Brennstoff und Sauerstoffträgergas befanden. Für größere Triebwerke wurde diese Vorrichtung dadurch abgewandelt, daß an Stelle eines Trichters ein Trichterring benutzt wurde, :in -den der Brennstoff jedoch nur so eingespritzt wurde, daß er sich ohne Berührung der Trichterwände fächerartig stromabwärts ausbreitete. Die Führung des Sauerstoffträgergases war im allgemeinen so gestaltet, daßdurch Diffusorwirkung eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit mit nur geringer Wirbelbildung auftrat. Diese Wirbelbildung wurde erst von dem Hauptteil des Sauerstoffträgergases stromabwärts von dem Teilverbrennungsraum vollzogen.Already at the beginning of the technical development in this area was tries to accomplish this task by incorporating a downstream funnel too solve, in whose neck the inlet openings for fuel and oxygen carrier gas found. For larger engines, this device was modified in that a funnel ring was used instead of a funnel: in -the fuel However, it was only injected in such a way that it spreads like a fan without touching the walls of the funnel spreading downstream. The routing of the oxidizer gas was generally designed in such a way that the flow velocity is reduced by a diffuser effect occurred with little vortex formation. This vortex formation was only caused by the main part of the oxygen carrier gas carried out downstream of the partial combustion chamber.

Bei weiterer Vergrößerung der Triebwerke und ihrer Leistungen arbeiten die bisher bekannten Vorrichtungen nicht immer befriedigend. Es ist deshalb erforderlich, eine Vorrichtung zu schaffen, in ,der eine gleichmäßige Teilverbrennung vor sich geht, wozu Brennstoff und Sauerstoffträgergase zugeführt und vermischt werden müssen. Wegen der Abmessungen des Triebwerkes muß jedoch die Teilverbrennungsflamme ausreichend groß und gleichzeitig stabil gehalten werden, und die Verbrennungskomponenten sollen sich ausreichend verwirbeln, ohne daß die Vorrichtung durch zusätzliche Bauteile kompliziert und schwer wird.Work with further enlargement of the engines and their performance the previously known devices are not always satisfactory. It is therefore necessary to create a device in which a uniform partial combustion before itself goes, for which fuel and oxygen carrier gases must be supplied and mixed. Because of the dimensions of the engine, however, the partial combustion flame must be sufficient should be kept large and stable at the same time, and the combustion components should swirl sufficiently without the device being replaced by additional components becomes complicated and difficult.

Die Erfindung geht aus von einer als Brennstoffeinspritzer, Brenner und Flammenstabilisator wirkenden Verbrennungsvorrichtung, insbesondere für Verbrennungskammern, welche von einem Strom eines Verbrennungsgases mit großer Geschwindigkeit durchströmt werden, mit einem Körper von V-förmigem Querschnitt und in Strömungsrichtung divergierenden Wänden, einer oder mehreren an dem stromaufwärts gelegenen Ende,des Körpers angeordneten Öffnungen für den Durchfluß eines gewissen Bruchteils des Verbrennungsgases und in der Nähe dieser Öffnungen angeordneten Brennstoffeinspritzern. Zur Lösung der geschilderten Aufgabe ist diese Vorrichtung so eingerichtet, daß die Einspritzer schräg zur Strömungsrichtung angestellt und .auf _ die gegenüberliegenden Wände des Körpers so ausgerichtet sind, daß die Brennstoffstrahlen auf diesen Wänden an Stellen auftreffen, die in einer Wirbelzone liegen, welche sich hinter in der Strömung angeordneten Hindernissen bildet.The invention is based on a fuel injector, burner and flame stabilizer acting combustion device, especially for combustion chambers, through which a stream of combustion gas flows at high speed with a body of V-shaped cross-section and diverging in the direction of flow Walls, one or more at the upstream end, of the body Openings for the passage of a certain fraction of the combustion gas and fuel injectors arranged in the vicinity of these openings. To solve the described task, this device is set up so that the injectors inclined to the direction of flow and .on the opposite walls of the body are aligned so that the fuel jets on these walls Hit points that lie in a vortex zone, which is behind in the flow arranged obstacles.

Die Erfindung zeichnet sich weiter dadurch aus, daß dieHindernisse von denBrennstoffeinspritzrohren gebildet werden.The invention is further characterized in that the obstacles are formed by the fuel injection pipes.

Durch diese Ausbildung der Vorrichtung wird erreicht, daß der durch die Einspritzglieder eingespritzte Brennstoff von der durch die stromauf gelegene Öffnung eintretenden Primärluft teilweise zerstäubt wird, wodurch sich ein Flammenkern innerhalb der Wände des V-förmigen Raumes ausbildet. Dabei läßt sich der Querschnitt der stromaufwärts liegenden Öffnung für die Entnahme von Primärluft so bestimmen, daß das günstigste Gemisch erzielt wird. Die Flamme wird festgehalten und stabilisiert durch die Wirbelbewegung, zu der die im Luftstrom gelegenen Einspritzglieder unmittelbar und außerdem das Einspritzen des Brennstoffs und ferner auch die schrägen Wände der Vorrichtung beitragen.This design of the device ensures that the through the injectors injected fuel from that by the upstream The primary air entering the opening is partially atomized, creating a flame core within the walls of the V-shaped space. The cross-section can be determine the upstream opening for the extraction of primary air so that the most favorable mixture is achieved. The flame is held and stabilized by the vortex movement, to which the injectors located in the air flow directly and also the injection of the fuel and also the inclined walls contribute to the device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich weiter dadurch ausgestalten, daß die Hindernisse von stromaufwärts angeordneten Ansätzen der Wände gebildet werden, welche zum Inneren des Brenners hin gekrümmt sind, und daß die Brennstoffeinspritzer sich in der Nähe der Achse der einwärts gekrümmten Ansätze befinden.The device according to the invention can be further developed by that the obstacles are formed by upstream projections of the walls, which are curved towards the inside of the burner, and that the fuel injectors are near the axis of the inwardly curved lugs.

Vorzugsweise wird beim Einbau der Vorrichtung die Anordnung getroffen, daß die ihr zugeordnete Brennkammer mit Hauptbrennstoffeinspritzern versehen -ist, die ihre Brennstroffstrahlen gegen die Außenwände der Vorrichtung lenken.When installing the device, the arrangement is preferably made, that the combustion chamber assigned to it is provided with main fuel injectors, which direct their fuel jets against the outer walls of the device.

.Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, daß die Wände des Körpers von V-förmigem Querschnitt verschiedene Längen aufweisen und treppenartig angeordnet sind. Dabei werden die Wände zweckmäßig um so mehr in stromabwärtiger Richtung verlängert, je mehr sie von der Achse der Brennkammer entfernt sind..Another design option is that the walls of the body of V-shaped cross-section have different lengths and step-like are arranged. The walls are expediently all the more downstream Direction lengthened the more they are away from the axis of the combustion chamber.

Die von der Oberfläche des mit V-förmigem Querschnitt versehenen Körpers verursachte Turbulenz däßt sich dadurch noch vergrößern, daß auf der Außenseite dieses Körpers beispielsweise schräge, geradlinige, schraubenförmige oder in sonstiger Weise geformte Rippen oder andere Vorsprünge vorgesehen sind, die gleichzeitig noch zur Versteifung der Wände beitragen.Those from the surface of the V-shaped cross-section body The turbulence caused can be increased by the fact that on the outside this body, for example, inclined, rectilinear, helical or otherwise Way shaped ribs or other projections are provided, which at the same time still contribute to the stiffening of the walls.

Der stromaufwärts liegende Zwischenraum zwischen den beiden gegenüberliegenden Wänden des Körpers von V-förmigem Querschnitt kann zweckmäßig auch durch einen gelochten Streifen abgeschlossen werden, dessen zählreiche Öffnungen stromaufwärts vor den Brennstoffstrablen angeordnet sind.The upstream gap between the two opposite ones Walls of the body of V-shaped cross-section can also expediently be perforated by a Strip to be completed, its numerous openings upstream in front of the Fuel strables are arranged.

Eine Verbesserung der - Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt_sich noch dadurch erzielen, daß an dem Teil -der gegenüberliegenden Wände des V-förmigen Körpers, welcher in der Nähe ihrer Austrittskante liegt, Längsschlitze angeordnet sind, die sich unter dem Einfloß der Verbrennungswärme aufweiten können.An improvement in the effect of the device according to the invention can_sich still be achieved by the fact that on the part of the opposite walls of the V-shaped body, which is located near its trailing edge, longitudinal slots are arranged, which can expand under the influx of the heat of combustion.

Im Fall der Verwendung der Erfindung für Nachverbrennungsanlagen kann eine besonders zweckmäßigeAnordnung daldurc% getroffen werden, daß der Körper von V-förmigem Querschnitt in einer Kammer angeordnet ist, die das verbrannte Gas aus einer Vorverbrennungskammer .empfängt, mit der sie über Leitungen in Verbindung steht.In the case of the use of the invention for afterburning plants can a particularly expedient arrangement should be made so that the body of V-shaped cross-section is arranged in a chamber that contains the burned gas a pre-combustion chamber .receives, with which it communicates via lines stands.

Zur Begrenzung -des Flammenkernes wird in der Brennkammer stromabwärts von dem Körper V-förmigen Querschnitts am Ende des erzeugten Flammenkernes ein Gitter angeordnet.In order to limit the flame core, the combustion chamber is downstream from the body of V-shaped cross-section at the end of the generated flame kernel a grid arranged.

Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber ;erläutert.The invention is given by way of example with reference to the drawing ; explained.

Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Einrichtung; Fig. 2 ist eine Endansicht derselben; Fig. 3 und 4 sind Längsschnitte von zwei Ausführungsabwandlungen; Fig. 5 ist eine Endansicht der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsabwandlung; Fig. 6 zeigt eine zusammengesetzte Verbrennungsvorrichtung, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung enthält; Fig.7 zeigt eine weiter verbesserte Ausführungsform der Erfindung; Fig. 8 ist ein Schnitt längs der Linie VIII-VIII der Fi-g. 7; Fig. 9 und 10 zeigen eine Anordnung mit äußeren Hilfseinspritzern ; Fig. 11 -ist ein sehr schematischer Schnitt einer mit mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen versehenen Verbrennungskammer; Fig. 12 zeigt eine Abänderung der Vorrichtung. Die beispielshalber in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung enthält im wesentlichen zwei Metallplatten 1 und 2, welche in bezog auf die Strömungsrichtung F der Luft oder des den Sauerstoffträger bildenden Gemisches eine -divergierende Schräglage haben, wodurch eine Wirbelbewegung in dieser Strömung erzeugt wird. Diese Wirbelbewegung kann übrigens durch äußere schräge Rippen 3 vergrößert werden, welche geradlinig, schraubenförmig oder anders geformt sein können.Fig. 1 is a schematic longitudinal section of an inventive Facility; Fig. 2 is an end view of the same; Figs. 3 and 4 are longitudinal sections of two design modifications; FIG. 5 is an end view of that shown in FIG Design modification; Fig. 6 shows an assembled combustion device, which contains a device according to the invention; 7 shows a further improved Embodiment of the invention; Fig. 8 is a section along the line VIII-VIII the Fi-g. 7; Figures 9 and 10 show an arrangement with external auxiliary injectors; 11 is a very schematic section of one with several according to the invention Combustion chamber provided with devices; Fig. 12 shows a modification of the device. The device shown by way of example in FIGS. 1 and 2 essentially contains two metal plates 1 and 2, which in relation to the flow direction F of the air or the mixture forming the oxygen carrier has a -diverging incline creating a vortex movement in this flow. This whirling motion can also be enlarged by external inclined ribs 3, which are straight, may be helical or otherwise shaped.

Längs der Eintrittskanten 1 a und 2 a dieser Platten sind Einspritzglieder 4 und 5 angeordnet, welche zwischen sich einen Durchlaß 10 mit Rechteckquerschnitt bilden, durch welchen die Primärluft in das Innere des durch die Wände 1 und 2 begrenzten Raums eintreten kann. Die Einspritzglieder 4 und 5 haben Einspritzöffnungen 6 und 7, welche in .bezog auf F eine solche Schräglage haben, .daß auf die entsprechende gegenüberliegende Wand 2 bzw. 1 gerichtete Brennstoffstrahlen 8 bzw. 9 entstehen.Along the leading edges 1 a and 2 a of these plates are injection members 4 and 5 arranged, which between them a passage 10 with a rectangular cross-section form, through which the primary air in the interior of the limited by the walls 1 and 2 Room can enter. The injection members 4 and 5 have injection openings 6 and 7, which have such a slant in .related to F, .that to the corresponding opposite wall 2 and 1 directed fuel jets 8 and 9 arise.

In Fig. 1 ist ein zweites Paar von Einspritzgliedern 4a-5a dargestellt, welche in der Nähe der Einspritzglieder 4-5 liegen und ebenfalls auf die gegenüberliegende Wand gerichtete Strahlen erzeugen. Diese Einspritzglieder erzeugen außerdem eine gewisse Wirbelbewegung in dem Innenraum des Körpers 1-2-Die obige Vorrichtung erfüllt die drei für die wirksame Verbrennung in dem -mit großer Geschwindigkeit strömenden Gasstrom erforderlichen Aufgaben: 1. Der durch die Einspritzglieder 4-4a und 5-5a eingespritzte Brenstoff wird durch die durch die Öffnung 10 eintretende Primärluft teilweise zerstäubt, was die Speisung eines Flammenkerns innerhalb des durch die Wände 1 und 2 begrenzten Raums gestattet; 2. durch die strömungsaufwärts liegende Öffnung 10 erfolgt eine Entnahme von Primärluft, wobei der Querschnitt dieser Öffnung so bestimmt ist, daß das günstigste Gemisch erhalten wird; 3.,das Festhalten und die Stabilisierung der Flamme erfolgen durch di.e Wirbelbewegung, welche durch .die schrägen Wände 1 und 2, die Rippen 3 und die Einspritzglieder 4 und 5 erzeugt wird.In Fig. 1 a second pair of injection members 4a-5a is shown, which are located in the vicinity of the injection members 4-5 and also generate jets directed onto the opposite wall. These injectors also create a certain vortex movement in the interior of the body 1-2. The above device fulfills the three tasks required for efficient combustion in the high velocity gas stream: 1. That through the injectors 4-4a and 5-5a injected fuel is partially atomized by the primary air entering through opening 10 , allowing a flame core to be fed within the space delimited by walls 1 and 2; 2. Primary air is withdrawn through the opening 10 located upstream, the cross section of this opening being determined so that the most favorable mixture is obtained; 3., the holding and stabilization of the flame takes place through the vortex movement, which is generated by the inclined walls 1 and 2, the ribs 3 and the injection members 4 and 5.

Da außerdem die Wände 1 -und 2 auf eine hohe Temperatur gebracht werden, und zwar entweder durch,die innerhalb der Vorrichtung vor sich gehende Verbrennung oder dadurch, daß diese in einem Strom heißer Gase liegt (was insbesondere bei einer Nachverbrennungskammer der Fall ist), erfolgt eine Verdampfung des Brennstoff s, welcher auf diese heißen Wände trifft und längs dieser .rieselt.In addition, since walls 1 and 2 are brought to a high temperature, either through the combustion taking place within the device or by the fact that it lies in a stream of hot gases (which is particularly the case with a Afterburning chamber is the case), the fuel evaporates, which hits these hot walls and trickles along them.

Diese Vorrichtung gestattet somit die Erzielung einer guten Verbrennung in einer mit großer Geschwindigkeit strömenden Strömung, und zwar selbst bei verringertem Druck (z. B. in großer Höhe) und bei Benutzung eines nur wenig flüchtigen Brennstoffs, wie z. B. Leuchtöl oder Kerosen, welche im allgemeinen für Turbostrahltriebwerke und Staustrahltriebwerke benutzt werden.This device thus enables good combustion to be achieved in a current flowing at high speed, even at a reduced rate Pressure (e.g. at high altitudes) and when using a fuel that is only slightly volatile, such as B. luminous oil or kerosene, which are generally used for turbojet engines and ramjet engines can be used.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 ist der Körper 11 der Vorrichtung ein Umdrehungskörper, und das ebenfalls durch einen Umdrehungskörper gebildete Einspritzglied 12 :ist von der Wand entfernt und bildet einen ringförmigen Durchlaß 13 für die Zufuhr der Primärluft zu dem Innern der Vorrichtung. Das Einspritzglied 12 weist eine gewisse Zahl von Öffnungen 14 auf, welche eine solche Stellung gegenüber der Wand 11 haben, daß eine Reihe von schrägen Elementarstrahlen 15 entsteht, welche auf die Wand treffen und ein Entdangrieseln des Brennstoffs an dieser bewirken.In the embodiment of Figure 3, the body 11 is the device a body of revolution, and the injection member also formed by a body of revolution 12: is removed from the wall and forms an annular passage 13 for the Supply of the primary air to the interior of the device. The injection member 12 has a certain number of openings 14, which such a position relative to the Wall 11 have that a number of oblique elementary rays 15 arises, which hit the wall and cause the fuel to trickle down.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung der Fig. 3 entspricht,der der vorhergehenden. Hier wird jedoch die kegelstumpfförmige Wand 11 an ihrem strömungsaufwärts gelegenen Ende durch eine ringförmige Randleiste 16 verlängert, welche nach innen vorspringt und so eine innere Wirbelbewegung schafft, welche, zu der durch den Körper des Einspritzgliedes 12 erzeugten hinzutritt.The operation of the device of FIG. 3 corresponds to that of the preceding one. Here, however, the frustoconical wall 11 becomes at its upstream position End extended by an annular rim 16 which protrudes inward and so creates an internal vortex movement which, to that, through the body of the injector member 12 generated admission.

Die Ausführungsform der Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von der vorhergehenden nur durch die Form des Einspritzgliedes. Dieses wird durch einen Ring 17 gebildet, welcher eine oder mehrere Reihen von Öffnungen 18 aufweist, welche nach außen schrägliegende Strahlen 19 bilden, sowie einige Öffnungen 20, welche nach innen gerichtete Strahlen 21 zur Speisung des mittleren Teils :des Brenners mit Brennstoff bilden. Schließlich gestattet eine Reihe von Öffnungen 22 die Erzeugung von zu der Strömungsrichtung F parallelen Strahlen 23.The embodiment of FIGS. 4 and 5 differs from the previous one only in the shape of the injection member. This is formed by a ring 17 which has one or more rows of openings 18 which form outwardly inclined jets 19 and some openings 20 which form inward jets 21 for feeding the central part of the burner with fuel. Finally, a series of openings 22 allows the generation of jets 23 parallel to the direction of flow F.

Fig.6 zeigt eine zusammengesetzte Verbrennungseinrichtung zur Erzielung einer wirksamen Verbrennung unter besonders schweren Bedingungen.Fig. 6 shows an assembled incinerator for achieving effective combustion under particularly severe conditions.

Ein unabhängiges Einspritzglied 24 liefert Brennstoff vor einem z. B. flügelförmigen Profilkörper 25. Dieser Körper ist hohl und enthält eine Kammer 26, welche an der Austrittskante durch eine Öffnung 27 mündet und von einem Injektor 28 Brennstoff erhält, wobei außerdem eine nicht dargestellte Zufuhr für die den Sauerstoffträger bildende Luft sowie ein Zündorgan vorgesehen sind. Diese Ausbildung gestattet die Herstellung einer Zündflamme, welche außerdem die Wände des Profilkörpers 25 erwärmt, so daß der strömungsaufwärts bei 24 eingespritzte Brennstoff bei der Berührung mit der heißen Außenwand des Profilkörpers 25 eine Vorverdampfung erleidet.An independent injector 24 supplies fuel in front of a e.g. B. wing-shaped profile body 25. This body is hollow and contains a chamber 26, which opens at the outlet edge through an opening 27 and from an injector 28 receives fuel, and also a supply, not shown, for the Oxygen-forming air and an ignition element are provided. This training allows the production of a pilot flame, which also covers the walls of the profile body 25 heated so that the fuel injected upstream at 24 at the Contact with the hot outer wall of the profile body 25 suffers a pre-evaporation.

Hinter dem Profilkörper ist .eine der Vorrichtung 1 und 2 entsprechende Vorrichtung angeordnet, deren Einspritzglieder 29 und 30 jedoch außer den inneren Öffnungen 31 und 32 Öffnungen 33 und 34 aufweisen, welche außerhalb der Wände 1 und 2 münden. Der durch die Außenöffnungen 33 und 34 eingespritzte Brennstoff mischt sich mit dem von dem Einspritzglied 24 eingespritzten Brennstoff, pelcher bei der Berührung mit dem Profilkörper 25 vorverdampft wurde.Behind the profile body is .eine of the device 1 and 2 corresponding Device arranged, the injection members 29 and 30, however, except for the inner Openings 31 and 32 have openings 33 and 34 which extend outside the walls 1 and 2 open. The fuel injected through the outer openings 33 and 34 mixes with the fuel injected from the injector 24, pelcher at the Contact with the profile body 25 was pre-evaporated.

Es ist zu bemerken, .d:aß sich die Zündflamme jenseits der Austrittskante 27 fortsetzt und auch die Temperatur des Brennstoffs der Einspritzglieder 29 und 30 erhöht, wodurch die Verdampfung und somit die Verbrennung desselben begünstigt werden.It should be noted that the pilot flame ate itself beyond the trailing edge 27 continues and also the temperature of the fuel of the injectors 29 and 30 increases, whereby the evaporation and thus the combustion of the same favors will.

Die Einspritz-, Bzenn- und Stabilisieranordnung der Fig. 6 weist außerdem einen an einer Platte 36 angebrachten Hilfsschirm 35 zur Stabilisierung der im Innern des durch die Wände l und 2 begrenzten Raums entstehenden Flamme auf.The injection, fuel and stabilizer assembly of FIG. 6 also includes an auxiliary screen 35 attached to a plate 36 to stabilize the interior of the space delimited by the walls 1 and 2.

Wie bereits oben ausgeführt, gestattet die erfindungsgemäße Anordnung die Erzielung einer wirksamen Verbrennung selbst unter besonders schweren Bedingungen, wie sie durch eine große Geschwindigkeit und geringe Temperaturen und geringe Drücke geschaffen werden, wie sie insbesondere in den Nachverbrennungskammern der Strahltriebwerke für den Flug mit großer Geschwindigkeit und in großer Höhe auftreten.As already stated above, the arrangement according to the invention allows the achievement of effective combustion even under particularly severe conditions, like them by high speed and low temperatures and low pressures are created, as they are in particular in the afterburning chambers of jet engines occur for flight at great speed and at high altitude.

Da die Nachverbrennung nur während einer gewissen Zeit in Betrieb genommen wird, wenn eine zeitweilige zusätzliche Schubkraft erzeugt werden soll, z. B. beim Abflug, kann es zweckmäßig sein, den von dieser Vorrichtung der Strömung entgegengesetzten Widerstand möglichst zu verringern, wenn diese nicht benutzt wird, d. h. während des normalen Arbeitens des Triebwerks. Hierfür kann zweckmäßig eine einziehbare Vorrichtung vorgesehen werden, welche auf beliebige bekannte Weise ausgeführt sein kann.Because the afterburning only operates for a certain period of time is taken when a temporary additional thrust is to be generated, z. B. at departure, it may be useful to control the flow of this device to reduce the opposite resistance as much as possible when it is not used, d. H. during normal engine operation. For this purpose, a retractable device can be provided which is carried out in any known manner can be.

Die Ausführungsform der Fig. 7 und 8 betrifft eine Einspritz-, Brenn- und Stabilisiervorrichtung in Ringform mit kegelstumpfförmigen Flächen 50 und 51, welche eine entgegengesetzte Schräglage haben und eine divergierende ringförmige Kammer abgrenzen. Die Einspritzglieder 40 und 41 der Eintrittskanten der Flächen 50 und 51 sind kreisförmig und konzentrisch. Wie der der vorhergehenden Ausführungsform .bilden sie auf die gegenüberliegende Wand 51 #bzw. 50 gerichtete Barenn.stoffstrahlen 42 bzw. 43.The embodiment of FIGS. 7 and 8 relates to an injection, combustion and stabilizing device in the form of a ring with frustoconical surfaces 50 and 51, which have an opposite inclination and a diverging annular one Define the chamber. Injectors 40 and 41 of the leading edges of the surfaces 50 and 51 are circular and concentric. Like that of the previous embodiment Form them on the opposite wall 51 # or. 50 directional bar fuel jets 42 or 43.

Die strömungsaufwärts liegende Öffnung 10 für den Eintritt der Primärluft ist nicht kontinuierlich wie bei den vorhergehenden Beispielen. Diese Öffnung wird durch einen kreisförmigen Streifen 52 verschlossen, welcher Öffnungen 53 für den Durchtritt der Primärluft aufweist. Die Zahl der Öffnungen 53, .ihre Lage sowie ihre Abmesssungen sind so bestimmt, d.aß man das für die Verbrennung günstigste Gemisch erhält. Sie gestatten in -der Tat eine genaue Dosierung der Primärluft in Abhängigkeit von der Brennstoffmenge.The upstream opening 10 for the entry of the primary air is not continuous as in the previous examples. This opening will closed by a circular strip 52, which openings 53 for the Has passage of the primary air. The number of openings 53, their location and their dimensions are so determined that the most favorable for combustion is obtained Mixture received. In fact, they allow precise metering of the primary air in Dependence on the amount of fuel.

Die beiden kegelstumpfförmigen Flächen 50 und 51 sind mit radialen Schlitzen oder Einschnitten 54 veT-sehen, welche ihre Dehnung unter der Einwirkung der Temperatur erleichtern und außerdem Wirbelbewegungen hinter denselben durch das Eintreten von Sekundärluft schaffen, wodurch kleine Flammenzungen in einer etwa zu der Strömungsachse parallelen Richtung entstehen.The two frustoconical surfaces 50 and 51 are radial Slits or incisions 54 veT-see which their elongation under the action the temperature and also cause vortices behind them create the entry of secondary air, causing small tongues of flame in about arise parallel to the flow axis direction.

Bei sehr gehaltvollen Gemischen und bei Vorrichtungen zur zeitweiligen. Vergrößerung der Schubkraft eines Strahltriebwerks kann die erfindungsgemäße Anordnung mit in ihrer Nähe angeordneten zusätzlichen Einspritzern kombiniert werden. Fig. 9 zeigt beispielshalber eine derartige Einrichtung. Auf dieser Figur werden die zusätzlichen Ein-Spritzer 55 durch ein Sammelrohr 56 gespeist und sind beiderseits der ringförmigen Anordnung 50-51 angeordnet. Die Lage der Einspritzer 55 ist so bestimmt, daß der äußere Umriß des Brennstoffstrahls die gezackten Austrittskanten der kzgelstumpfförmigen Flächen 50 und 51 streift. Dank des sich hinter den Flächen 50 und 51 bildenden Flammenkerns verbrennt der feinzerstäubte Brennstoff in vollkommener Weise.With very rich mixtures and with devices for temporary. The arrangement according to the invention can increase the thrust of a jet engine can be combined with additional injectors arranged in their vicinity. Fig. 9 shows such a device by way of example. On this figure, the additional injector 55 fed through a manifold 56 and are on both sides the annular arrangement 50-51 arranged. The location of the injectors 55 is like this determines that the outer contour of the fuel jet is the serrated trailing edge the frustoconical surfaces 50 and 51 grazes. Thanks to the behind the faces 50 and 51 forming the flame core burns the finely atomized fuel in a more perfect way Way.

Die Länge der durch die Vorrichtung der Fig.9 erzeugten Flamme kann nochdadurch verringert werden, daß ein Gitter 59 in einer gewissen durch die Länge des Flammenkern 58 (s. Fig. 10) bestimmten Entfernung strömungsabwärts angeordnet wird. Dieses Gitter, welches an der Stelle angeordnet ist, welche etwa dem strömungsabwärts liegenden Ende des Wirbelkerns 58 der Flamme entspricht, ist natürlich in seinem diesen Kern durchdringenden mittleren Teil 59a heißer, diese höhere Temperatur wird jedoch durch die Verdampfung des Brennstoffs an .der den heißen Querschnitt 59a umgebenden Ringfläche 59 b ausgeglichen, und die Temperatur des heißeren Teils wind durch Wärmeleitung erniedrigt.The length of the flame generated by the device of Figure 9 can can be further reduced by having a grating 59 in a certain length of the flame kernel 58 (see FIG. 10) a certain distance downstream will. This grid, which is arranged at the point which is approximately the downstream lying end of the vortex core 58 corresponds to the flame is of course in its the central part 59a penetrating this core becomes hotter, this higher temperature becomes however, due to the evaporation of the fuel at .der the hot cross section 59a surrounding ring surface 59 b balanced, and the temperature of the hotter part wind lowered by conduction.

Hinter dem Gitter 59 bildet sich eine durch die Erhöhung der Temperatur .des Gemisches begünstigte homogene Flamme.Behind the grille 59 is formed by the increase in temperature .the mixture favored a homogeneous flame.

Die Ausführungsform der Fig. 11 enthält eine Folge von Brenn-, Stabilisier- und Einspritzanordnungen, welche stufenförmig mit einem in der Strömungsrichtung zunehmenden Durchmesser angeordnet sind.The embodiment of Fig. 11 contains a sequence of burning, stabilizing and injection assemblies which are stepped with one in the direction of flow increasing diameter are arranged.

Bei dieser Ausführungsform wird die Außenfläche 50 durch eine Kegelstumpffläche 60 verlängert, welche einen Schutzschirm für die Wand 62 der Verbrennüngskammer 61 bildet.In this embodiment, the outer surface 50 is defined by a frustoconical surface 60 extended, which a protective screen for the wall 62 of the combustion chamber 61 forms.

Diese Ausbildung bietet eien weiteren wichtigen Vorteil für die Wärmekraftmaschinen mit innerer Verbrennung in ununterbrochener Strömung im allgemeinen und die Staustrahltriebwerke im besonderen. Bei derartigen Maschinen kann es erforderlich sein, die Oberfläche .der Außenwand der bei hoher Temperatur arbeitenden Kammer möglichst zu verringern. Dies kann durch Benutzung mehrerer ringförmiger Brenn-, Einspritz- und Stabilisieranordnungen erreicht werden, welche eine geringe Brennstoffbelastung je Längeneinheit haben und in der obigen Weise angeordnet sind.This training offers another important advantage for the heat engines with internal combustion in uninterrupted flow in general and the ramjet engines in particular. Such machines may require the surface .to reduce the outer wall of the chamber operating at high temperature as much as possible. This can be done by using multiple annular combustion, injection and stabilizing assemblies can be achieved which have a low fuel load per unit length and are arranged in the above manner.

Schließlich ist die Ausführungsform der Fig. 12 für ein Arbeiten mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck sowie bei großer Geschwindigkeit geeignet, bei welcher die Gefahr besteht, .daß der Stabilisierring allein nicht mehr die Flamme festhalten kann.Finally, the embodiment of FIG. 12 is for working with suitable for low temperature and low pressure as well as at high speed, in which there is a risk that the stabilizing ring alone is no longer the flame can hold on.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Vorverbrennungskammer 63 so ausgebildet, daß sie die längs des Pfeils F eintretende Luft bis auf eine sehr geringe Geschwindigkeit verlangsamt, bei welcher die Verbrennung noch möglich ist: Die Flamme bildet -sich etwas hinter einer übrigens feste Schirme enthaltenden Ebene 64 aus, und die so erzeugten Gase werden erforderl.ichenfaIls durch Sekundärluft gekühlt, welche durch Kanäle 65 eintritt, welche am Umfang der Kammer 63 angeordnet sind und jenseits der Ebene 64 münden. Die heißen Gase werden dann durch, Leitungen 66 in eine ringförmige Sammelleitung 67 geführt, in welcher sie sich mit der aus den Kanälen 65 kommenden Luft mischen, um hierauf in die Brenn-, Einspritz- und Stabilisieranoridnung 50-51 durch die stnömungsaufwärts liegenden Öffnungen 53 und die strömungsäbwärts liegenden Schlitze 54 einzutreten. Die Temperatur des den von der Vorrichtung 50-51 erzeugten Flammenkern speisenden Sauerstoffträgers nimmt zu, so daß die Verbrennung bei der Geschwindigkeit des Hauptflusses der Wärmekraftmaschine möglich wird.In this embodiment, a pre-combustion chamber 63 is designed so that that they the air entering along the arrow F down to a very low speed slowed down, at which combustion is still possible: the flame is formed something behind a level 64, incidentally containing solid screens, and the like If necessary, the generated gases are cooled by secondary air, which is Channels 65 enters, which are arranged on the periphery of the chamber 63 and beyond lead to level 64. The hot gases are then passed through, ducts 66 in an annular Manifold 67 out, in which they come from the channels 65 with the coming Mix the air to the combustion, injection and stabilization arrangement 50-51 through the upstream openings 53 and the downstream openings Slots 54 to enter. The temperature of the generated by device 50-51 Oxygen carrier feeding the flame core increases, so that the combustion in the Speed of the main flow of the heat engine becomes possible.

Claims (11)

PATENTANSPRUCHE: 1. Als Brennstoffeinspritzer, Brenner und Flammenstabilisator wirkende Verbrennungsvorrichtung, insbesondere für Verbrennungskammern, welche von einem Stromeines Verbrennungsgases mit großer Geschwindigkeit durchströmt werden, mit .einem Körper von V-förmigem Querschnitt und in Strömungsrichtung divergierenden Wänden, einer oder mehreren an dem stromaufwärts gelegenen Ende des Körpers angeordneten Öffnungen für den Durchfiuß eines gewissen Bruchteiles des Verbrennungsgases und in der Nähe dieser Öffnungen angeordneten Brennstoffeinspritzern, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzer (6-7) schräg zur Strömungsrichtung angestellt und auf die gegenüberliegenden Wände des Körpers (1-2) so ausgerichtet sind, daß die Brennstoffstrahlen auf diesen Wänden an Stellen auftreffen, die in einer Wirbelzone liegen, welche sich hinter in der Strömung (F) angeordnetem Hindernissen (4 a-5 a oder 16) bildet. PATENT CLAIMS: 1. Combustion device acting as a fuel injector, burner and flame stabilizer, in particular for combustion chambers through which a stream of combustion gas flows at high speed, with a body of V-shaped cross-section and walls that diverge in the direction of flow, one or more on the upstream one Openings arranged at the end of the body for the flow of a certain fraction of the combustion gas and fuel injectors arranged in the vicinity of these openings, characterized in that the injectors (6-7) inclined to the direction of flow and on the opposite walls of the body (1-2) so are aligned so that the fuel jets impinge on these walls at points which lie in a vortex zone which is formed behind obstacles (4 a-5 a or 16) arranged in the flow (F). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, @daß die Hindernisse von den Brennstoffeinspritzrohren (4-5) gebildet werden. 2. Device according to claim 1, characterized in that @ that the obstacles from the Fuel injection pipes (4-5) are formed. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hindernisse von stromaufwärts angeordneten Ansätzen (16) der Wände gebildet werden, welche zum Inneren des Brenners hin gekrümmt sind, und daß die Brennstoffeinspritzer (14) sich in .der Nähe der Achse der einwärts gekrümmten Ansätze befinden. 3. Device according to claim 1, characterized in that the obstacles from upstream lugs (16) the walls are formed which are curved towards the interior of the burner, and that the fuel injectors (14) are in the vicinity of the axis of the inward curved approaches. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ihr zugeordnete Brennkammer mit Hauptbrennstoffeinspritzern (55) versehen ist, die ihre Brennstoffstrahlen (57) gegen die Außenwände (50-51) der Vorrichtung lenken. 4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that that the combustion chamber assigned to it is provided with main fuel injectors (55) is that its fuel jets (57) against the outer walls (50-51) of the device to steer. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, zdaß die Wände (50-60, 51) des Körpers von V-förmigem Querschnitt verschiedene Längen aufweisen und treppenartig angeordnet sind (Fig. 11). 5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the walls (50-60, 51) of the body of V-shaped cross-section have different lengths and are arranged like a staircase (Fig. 11). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände um so mehr in stromabwärtiger Richtung verlängert sind, je mehr sie von der Achse der Brennkammer entfernt sind. 6. Apparatus according to claim 5, characterized characterized in that the walls elongate the more in the downstream direction the further they are from the axis of the combustion chamber. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des KÖrpers von V-förmigem Querschnitt beispielsweise schräge, geradlinige, schraubenförmige oder in sonstiger Weise geformte Rippen (3) oder andere Vorsprünge vorgesehen sind, die die von der Oberfläche dieses Körpers verursachte Turbulenz vergrößern; B. 7. Device according to Claim 1 to 6, characterized in that on the outside of the body of V-shaped cross-section, for example, oblique, straight, helical or otherwise shaped ribs (3) or other projections are provided which increase the turbulence created by the surface of this body; B. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der stromaufwärts -liegende Zwischenraum zwischen .den beiden gegenüberliegenden Wänden (50-51) des Körpers von V-förmigem Querschnitt durch einen gelochten Streifen (52) abgeschlossen wird, dessen Vielzahl von Öffnungen (53) stromaufwärts vor den Brennstoffstrahlen (42, 43) angeordnet sind. contraption according to claims 1 to 7, characterized in that the upstream intermediate space between .the two opposite walls (50-51) of the body of V-shaped Cross-section is completed by a perforated strip (52), the plurality of of openings (53) arranged upstream of the fuel jets (42, 43) are. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Teil der gegenüberliegenden Wände des V-förmigen Körpers, welcher in der Nähe ihrer Austrittskante liegt, Längsschlitze (54) angeordnet sind, die sich unter dem Einfluß der Verbrennungswärme aufweiten können. 9. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that that on the part of the opposite walls of the V-shaped body which in is located near its trailing edge, longitudinal slots (54) are arranged, which can expand under the influence of the heat of combustion. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, @daß der Körper von V-förmigem Querschnitt in einer Kammer (67) angeordnet ist, die,das verbrannte Gas aus einer Vorverbrennungskammer (63) empfängt, mit der sie über Leitungen (66) in Verbindung steht. 10. Apparatus according to claim 1 to 9, characterized in that @ that the body of V-shaped cross-section in a Chamber (67) is arranged, the, the burned gas from a pre-combustion chamber (63) with which it is in communication via lines (66). 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer stromabwärts von dem Körper von V-förmigem Querschnitt am Ende des erzeugten Flammenkernes (58) ein Gitter (59) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 948 023, 768 058; schweizerische Patentschrift Nr. 297 142; französische Patentschriften, Nr. 1109 634, 1093 961; USA.-Patentschriften Nr. 2 701444, 2 679137, 2627719. 11. The device according to claim 1 to 10, characterized in that a grid (59) is arranged in the combustion chamber downstream of the body of V-shaped cross-section at the end of the flame core (58) produced. Considered publications: German Patent Nos. 948 023, 768 058; Swiss Patent No. 297 142; French patents, Nos. 1 109 634, 1093 961; U.S. Patent Nos. 2,701444, 2,679137, 2627719.