DE1246325B - Verbrennungseinrichtung - Google Patents

Verbrennungseinrichtung

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DE1246325B
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DE
Germany
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flame
combustion chamber
combustion
openings
flow
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DES39125A
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English (en)
Inventor
Benjamin Salmon
Jean Henri Bertin
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Safran Aircraft Engines SAS
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SNECMA SAS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • F23R3/18Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants
    • F23R3/24Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants of the fluid-screen type

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

  • Verbrennungseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verbrennen eines Brennstoffs in einem gasförmigen, mit hoher Geschwindigkeit strömenden Verbrennungsmedium, insbesondere Brennkammer von Gasturbinenstrahltriebwerken, mit einem Flammhalter.
  • Die Verwendung eines in verschiedensten Ausführungen bekannten Flammhalters ist bei Verbrennung eines Brennstoffs in einem gasförmigen, mit hoher Geschwindigkeit strömenden Verbrennungsmedium erforderlich, um die Bildung und das Aufrechterhalten bzw. Stabilisieren der Flamme zu ermöglichen. Die Flamme nimmt jedoch hinter dem Flammhalter eine konzentrierte, langgestreckte Gestalt an. Dadurch wird der in der Brennkammer zur Verfügung stehende Querschnitt nur ungenügend ausgenutzt, so daß zur Erzielung einer im wesentlichen vollständigen Verbrennung eine verhältnismäßig lange Brennkammer erforderlich ist.
  • Diese Nachteile werden bei einer Einrichtung der einleitend genannten Art gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß stromab des Flammhalters eine Vorrichtung angeordnet ist, die eine Vielzahl von stark, eindringungsfähigen Einzelstrahlen mit einem Druck, der größer als der örtliche Gesamtdruck des Verbrennungsmediumstromes ist, aus Blasöffnungen in einer quer zu dem Strom oder schräg gegen den Strom verlaufenden Richtung austreten läßt.
  • Der dieser Ausführung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, hinter dem Flammhalter die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme quer zur Strömungsrichtung des Verbrennungsmediums zu erhöhen. Die Vielzahl von stark eindringungsfähigen Einzelstrahlen, die aus den Blasöffnungen quer zu dem Strom oder schräg gegen den Strom austreten, erzeugen in diesem eine Vielzahl von Wirbelzonen, in denen sich die Flamme leicht fortpflanzt, so daß die Flammenfront rasch über den ganzen Querschnitt der Brennkammer ausgebreitet wird.
  • Ein durch die Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß die zur Erzielung einer im wesentlichen vollständigen Verbrennung des Brennstoffs in dem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Verbrennungsmedium erforderliche Baulänge der Brennkammer erheblich verringert werden kann, wobei gleichzeitig eine bessere Ausnutzung des verfügbaren Querschnitts,erreicht wird. Dies ist insbesondere bei Luftfahrzeugen von Bedeutung, bei denen ein Interesse dafür besteht, den Raumbedarf für die Triebwerke auf ein Minimum herabzusetzen und infolgedessen eine vollständige Verbrennung in möglichst kleinem Volumen zu erreichen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die rasche Ausbreitung der Flamme quer zur Strömungsrichtung die Heftigkeit der Verbrennung erhöht wird, weil .allgemein nur ein kurzer Weg für die Gase vorgesehen ist, um den ganzen Brennstoff zu verbrennen.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die Blasöffnungen entweder am Umfang der Brennkammer oder in innerhalb der Brennkammer angeordneten Teilen, beispielsweise in einem ringförmigen Körper oder in radialen Armen oder gleichzeitig in mehreren solcher Teile, vorgesehen.
  • Vorzugsweise sind diejenigen Blasöffnungen, die gegen die Wandung der Brennkammer gerichtet sind, derart angeordnet und .ausgebildet, daß die aus ihnen austretenden Strahlen diese Wandung nicht erreichen, so daß die Flammenfront in einer gewissen Entfernung von dieser Wandung verbleibt.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindt:ng sind :in den die Blasöffnungen speisenden Leitungen Injektoren zum Einführen von Brennstoff angeordiet.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen räher erläutert. F i g. 1 bis 5 sind axiale Schnitte durch Brennkammern, die mit verschiedenen Ausführungsformen der Flammenausbreitvorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet sind; F i g. 6 :ist ein Querschnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 5; Fi:g. 7 und 8 sind Schnittansichten weiterer Ausführungsformen der Flammenausbreitvorrichtung gemäß der Erfindung; F i g. 9 bis 2Q zeigen Beispiele verschiedener Querschnittsformen für die die stark eindringungsfähigen Strahlen :erzeugenden B:lasöffnungen.
  • Die in Fig.1 dargestellte Verbrennungseinrichtung weist eine Brennkammer 3 auf, durch welche das :gasförmige Verbrennungsmedium mit hoher Geschwindigkeit von links nach .rechts hindurchströmt.
  • Vor einem Flammhalter 5 .ist ein Injektor 1 angeordnet, der Brennstoff in das Verbrennungsmedium entgegen .dessen Strömungsrichtung einspritzt.
  • Der Flammhalter 5 ist .in der üblichen Form eines festen Schirmes dargestellt, welcher hinter sich eine Stromspur von verringerter Geschwindigkeit entstehen läßt, in welcher die Flamme gehalten bzw. stabilisiert wird. Der Flammhalter könnte jedoch auch von einem gasförmigen Schirm gebildet werden.
  • In einer stromab des Flammhalters 5 liegenden Ebene ist die Wandung der Brennkammer 3 mit einer oder mehreren Reihen von Blasöffnungen 8 versehen, deren Achsen schräg gegen den Strom des Verbrennungsmediums gerichtet sind.
  • Die Bläsöffnungen 8 können über einen Sammelraum 4 und eine, mit einem Hahn 7 versehene Rohrleitung 6 mit der Quelle :eines komprimierten Gases verbunden werden, :dessen Druck höher als der statische Druck -des Verbrennungsmediumstromes an den Blasöffnungen ist.
  • Die Querschnittsform der Blasöffnungen 8 ist vorzugsweise, derart gewählt, daß Einzelstrahlen erzeugt werden, die ein starkes Eind@ringvermögen in den Strom des Verbrennungsmediums haben.
  • Diese Strahlen, die durch Pfeile, j angedeutet sind, lassen an ihrer Basis nur eine sehr geringe Stromspur in dem Hauptstrom entstehen, und sie bewirken daher nicht, daß sich. in der am Umfang der Brennkammer 3 liegenden Zone ein Flammenkranz bildet, der unerwünscht ist, weil sonst die Gefahr einer Beschädigung der Wandung der Brennkammer bestehen würde.
  • Die Lage der Strahlen in bezug auf den Flammhalter 5 ist eine derartige, daß die Zone der unterteilten Wirbelung, welche die Strahlen durch Hineindiffundieren in den Hauptstrom hervorrufen, hinter den Flammhalter :entsteht.
  • Von dem Flammhalter 5 aus entwickelt sich eine Flammenfront F, mit einer verhältnismäßig geringen Quergeschwindigkeit.
  • ' Hinter der Zone der von den Strahlen j erzeugten \V,Vielzahl von kleinen Wirbeln, die durch Pfeile t anedeutet sind, wird die Heftigkeit der Verbrennung beschleunigt, was sich durch eine Erhöhung der Äpsbreitungsgeschwindigkeit :der Flamme in. Quern.tung und eine stärkere Schräglage der entstehende Flammenfront F2 ausdrückt.
  • $ei der Einrichtung gemäß F i g. 1 ist .in der RohrleiAng 6, welche den Sammelraum 4 mit Druckluft speit, ein Brenustoffinjektor la angeordnet, dem ein Teilales in der Brennkammer 3 zu verbrennenden Brennstoffs. zugeführt wird (der größte Teil dieses Brennstoffs wird durch den Injektor 1 in die Brennkammer .eingeführt), um die die Blasöffnungen speisende Druckluft mit Brennstoff zu vermischen und dadurch die Verbrennung in der Zone der erzeugten Wirbel zu verstärken.
  • Ein solcher zusätzlicher Brennstoffinjektor ist auch bei den Ausführungsformen vorgesehen, die nachstehend beschrieben werden.
  • Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 wird die Vorrichtung zum Ausbreiten der Flamme von einem hohlen Ring 4 a mit profiliertem Querschnitt gebildet, der im Inneren des Stromes des Verbrennungsmediums angeordnet und auf der einen oder anderen seiner Seiten oder gleichzeitig auf beiden Seiten mit mehreren Reihen kleiner Blasöffnungen 8 versehen ist, welche Einzelstrahlen :entstehen lassen, die mit großer Geschwindigkeit quer zum Hauptstrom in die Brennkammer 3 eintreten.
  • Die Lage und die Abmessungen des Ringes 4 a werden in Abhängigkeit von der Lage und den Abmessungen .des Flammhalters 5 gewählt.
  • Die Größe, die Form und die Neigung derjenigen Blasöffnungen 8, die sich auf der Außenseite des Ringes 4 a befinden, können in Abhängigkeit von der Bewegungsgröße der aus den Blasöffnungen austretenden Einzelstrahlen derart bestimmt werden, daß die Flammenfront F2, die sich auf Grund der durch diese Strahlen erzeugten Wirbel seitlich verbreitet, die Wandung der Brennkammer 3 nicht erreicht.
  • Bei der in F i; g. 3 dargestellten Ausführungsform besteht der Flammhalter aus einem hohlen Ring 10, der dem zum Flammenausbreiten dienenden hohlen Ring 4 a gemäß F i g. 2 ähnelt, aber einen kleineren Durchmesser in bezug auf den Durchmesser der Brennkammer 3 hat und hinter dem Injektor 1 angeordnet ist, der Brennstoff entgegen dem Strom des Verbrennungsmediums abgibt, wie dies durch die Pfeile 2 angedeutet ist.
  • Dieser als Flammhalter wirkende Ring 10 ist sowohl auf seiner Innenfläche als auch auf seiner Außenfläche mit mehreren Reihen von Öffnungen 11 versehen, aus denen Druckluft entweicht, die über eine mit :einem Hahn 13 versehene Leitung 12 in den Ring 10 eingeführt wirrt und die mit Brennstoff. mittels eines Injektors 1 a` vermischt werden kann, dem ein Teil des gesamten in der Brennkammer zu verbrennenden Brennstoffs zugeführt wird. Die öffnungen 11 des Flammhalterringes 10 sind derart gerichtet, daß .die aus ihnen austretenden Strahlen eine Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Richtung des Verbrennungsmediumstromes haben, und diese Strahlen lassen. hinter sich Stromspuren entstehen, in welchen sich die Flamme stabilisiert. Es bilden sich auf diese Weise zwei im wesentlichen komische Flammenfronten F, und F3 aus.
  • Die zum Ausbreiten der Flamme dienende Vorrichtung gemäß =der Erfindung wird von einem Ring 4 a gebildet, der einen größeren Durchmesser als der Flammhalterring 10 hat und der dem Ring 4e, gemäß F i g. 2 entspricht und die gleiche Funktion wie dieser besitzt. Es sei jedoch bemerkt, daß auf Grund der ringförmigen Gestalt des Flammhalters 10 und auf Grund der Bildung der inneren Flammenfront F3 nicht nur die äußeren Blasöffnungen 8 des Ringes 4 a auf die Flammenfront F1 einwirken, um sie zur Flammenfront F2 auszubreiten, ohne daß diese die Wandung der Brennkammer erreicht, sondern daß außerdem die inneren Blasöffnungen 8 des Ringes 4e, in den Stromspuren, welche die aus ihnen austretenden Strahlen .erzeugen, eine neue Verbrennung mit der Flammenfront F4 bestimmen.
  • Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform wird die Vorrichtung zum Querausbreiten der Flamme bzw. zum Beschleunigen der Verbrennung von einer oder mehreren Reihen von Blasöffnungen 8 gebildet, die in .der Wandung der Brennkammer 3 vorgesehen sind und über einem Sammelraum 4 mit mit Brennstoff vermischter Druckluft wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 gespeist werden.
  • Die Stabilisierung der Flamme wird mittels eines Flammhalters in Form eines gasförmigen Schirms bewirkt, der von einem umlaufenden Schlitz 14 erzeugt wird, der hinter dem Bronnstoffinjektor 1 angeordnet ist. Dieser Injektor 1 befindet sich in :einer Leitung 15, welche dem Schlitz 14 Druckluft zuführt und mit einem Hahn 16 versehen ist. Dabei dient diese Luft gleichzeitig als Primärluft für die Verbrennung, die auf diese Weise in der Stromspur des ringförmigen Gasschirms vor sich geht, welcher aus dem Schlitz 14 austritt. Dieser Schlitz 14 könnte auch durch eine oder mehrere Reihen von kleinen Öffnungen ersetzt werden. Ein zusätzlicher Brennstoffinjektor la befindet sich in der Leitung 6, welche den Sammelraum 4 mit Druckluft speist. Bei der in F i g. 5 und 6 wiedergegebenen Ausführungsform" wird der gasförmige Schirm, der dazu dient, die Flamme zu halten bzw. zu stabilisieren; mittels Druckluft erzeugt, die aus radialen Schlitzen 17 austritt, die in hohlen profilierten Armen 18 vorgesehen sind, welche sich radial oder schräg durch die Brennkammer 3 erstrecken. Das Innere dieser Arne wird mit Druckluft aus einen am Umfang der Brennkammer liegenden Sammelraum 19 gespeist, welcher durch eine mit einem Hahn 21 versehenen Rohrleitung20 mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Bei, dem dargestellten Beispiel sind vier Arme 18 vorgesehen, denen vier Injektoren 1 zugeordnet sind, die in den Zwischenräumen zwischen diesen Armen vor diesen angeordnet sind.
  • Die Vorrichtung zum Querausbreiten der Flamme bzw. zum Beschleunigen der Verbrennung wird von mit kleinen Blasöffnungen 8 versehenen radialen Armen 22 gebildet, welche hinter den Armen 18 in den Zwischenräumen zwischen diesen, d. h. in der Stromspur der Injektoren 1 angeordnet sind. Die, Blasöffnungen 8 werden aus dem Sammelraum 4, der an die mit dem Hahn 7 versehene Leitung 6 angeschlossen ist, mit Druckluft gespeist. Hgfsbrennstoffinjektoren la und la' geben Brennstoff in die Luft ab, welche den hohlen Armen 18 bzw. 22 zugeführt wird.
  • Gemäß einer Abänderung können die Schlitze 17 der Arme 18 auch durch Reihen kleiner Öffnungen ersetzt werden, .die den Blasöffnungen 8 in den Armen 22 ähnlich sind, und die Zufuhr von Druckluft in die Anne kann, statt über die am Umfang der Brennkammer liegenden Sammelräume 4 bzw. 19 über einen zentralen, spitz zulaufenden Körper 23 erfolgen, welchen die Arme auf der Achse der Brennkammer 3 abstützen.
  • Die Länge der Schlitze 17 in den Armen 18 sowie der Bereich der Arme 22, in welchem die Öffnungen 8 vorgesehen sind, können in :einem Abstand von der Wandung der Brennkammer 3 enden, so daß in dem Verbrennungsmediumstrom eine wirbelfreie ringförmige Zone vorhanden ist, welche die Wandung der Brennkammer 3 schützt. F i g. 7 zeigt eine mit Nachverbrennung arbeitende Brennkammer 3 für ein Gasturbinenstrahltriebwerk, welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Im vorderen Teil der Brennkammer befindet sich en zentraler Körper 24 mit von vorn nach hinten abnehmendem Querschnitt,» der eine Verminderung der Geschwindigkeit der .aus der Turbine austretenden Gase ermöglicht.
  • Dieser zentrale Körper 24, der durch profilierte Arme 25 an der Wandung der Brennkammer 3 abgestützt ist, kann: von der Kappe gebildet werden, die oft in Turbinenstrahltriebwerken am Ausgang der Turbine vorgesehen ist und den freien Raum hinter dieser einnimmt. Der hintere Teil dieses Körpers 24 .ist derart ausgebildet, daß er gemeinsam mit dem hohlen Ring 10 von profiliertem Querschnitt gasförmige Schirme erzeugt, die dazu dienen, die Flamme hinter den zur Nachverbrennung vorgesehenen Injektoren 1, welche um den zentralen Körper 24 herum angeordnet sind, zu halten bzw. zu stabilisieren.
  • Der Körper 24 weist zu diesem Zweck einen ringförmigen Schlitz 14 auf, aus dem Druckluft austritt, welche über eine mit einem Hahn 16 versehene Leitung 15 zugeführt wird. Der Ring 10 weist sowohl auf seiner Innenfläche als auch auf seiner Außenfläche Reihen von kleinen Öffnungen 11 auf, die aus einer mit einem Hahn 13 versehenen Leitung 12 über einen am Umfang der Brennkammer befindlichen Sammelraum 26 mit Druckluft gespeist werden. Auf Grund der Wirkung der quer in den Hauptgasstrom eintretenden Luftstrahlen wird die Flamme gemäß mehreren Fronten F1, F2, F3 stabilisiert.
  • Die die Verbrennung beschleunigende bzw. die Flamme quer ausbreitende Vorrichtung wird von einem hohlen Ring 4a gebildet, der einen größeren Durchmesser als der Ring 10 hat und in analoger Weise wie der Ring 4 a der Ausführungsform gemäß F i g. 3 arbeitet. Dieser Ring 4 a. ist zu diesem Zweck mit kleinen Blasöffnungen 8 sowohl auf seiner Innenfläche als auch auf seiner Außenfläche versehen, und ihm wird Druckluft aus einer mit einem Hahn 7 versehenen Leitung 6 über einen am Umfang der Brennkammer befindlichen Sammelraum 27 zugeführt. Die Ringe 10 und 4 a sind mit ihrem Sammelraum 26 bzw. 27 :durch radiale Arme 28 bzw. 29 verbunden, in denen ebenso wie in der Leitung 15 in dem zentralen Körper 24 zusätzliche Brennstoffinjektoren 1a angeordnet sind.
  • Der Ring 4 a hat die Wirkung, die äußere Flammenfront F3 zu der Front F, zu erweitern und außerdem die Verbrennung in. der Mitte zu verbessern, indem er dort eine innere Flammenfront F4 erzeugt.
  • Durch Regeln der Brennstoffzufuhr zu den Injektoren 1 und 1 a und entsprechende Einstellung der Hähne 16, 7 und 13 in den Druckluftzufuhrleitungen kann die Verbrennung in der günstigsten Weise gesteuert und eine optimale Entwicklung der Flamme erreicht werden.
  • Die in den äußeren Flächen ,der Ringe 10 und 4a vorgesehenen Öffnungen 11 bzw. 8 haben einen solchen Querschnitt, daß die Strahlen, welche aus ihnen austreten, nicht zu stark in den Gasstrom eindringen, so daß die Flammenfronten F3 und FS in einer gewissen Entfernung von der Wandung der Brennkammer 3 verbleiben und auf diese Weise längs dieser Wandung einen Kranz von nicht entflammtem Medium bestehen lassen, der die Wandung gegen eine übermäßige Erhitzung schützt. Dieser Umstand ist zu berücksichtigen, um die Lage ider lnjektoren 1 oder die Art, wie sie den Brennstoff verteilen, derart zu bestimmen, daß dieser schützende Kranz des Mediumstromes nicht unnütz mit Brennstoff vermischt wird.
  • Die in F i g. 8 wiedergegebene Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß F i g. 7 nur darin, daß in dem zentralen Körper 24 eine Vielzahl von Öffnungen 30 vorgesehen ist, die keinen kontinuierlichen gasförmigen Flammenhalteschirm, sondern eine Vielzahl von Flammenhaltestrahlen erzeugen. Diese Öffnungen 30 können :in mehreren aufeinanderfolgenden Reihen angeordnet sein, wobei vorzugsweise ihr Durchmesser von der vordersten Reihe zur hintersten Reihe hin abnimmt.
  • Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können die sowohl :in dem Flammhalter als auch in der Vorrichtung zum Ausbreiten der Flamme vorgesehenen Öffnungen je nach dem in Frage kommenden Fall und den zu verwirklichenden Bedingungen verschiedenartige Formen haben.
  • Die Fig. 9 bis 15 zeigen Beispiele von Öffnungen, die eine längliche Form haben, deren größere Abmessung rechtwinklig zu der durch einen Pfeil angedeuteten. Richtung des Verbrennungsmediumstromes verläuft. Solche Öffnungen liefern Strahlen, welche merkliche Stromspuren erzeugen und welche, entweder allein oder in einer oder mehreren Reihen gruppiert, in der Lage sind, eine Flamme zu beruhigen. Sie sind besonders geeignet, gasförmige Schirme zu erzeugen, die dazu bestimmt sind, die Flamme zu halten bzw. zu beruhigen oder zu stabiJisieren. Die Wirbelbewegung an der Stelle, wo die sie erzeugenden Strahlen in den Hauptstrom eindringen, bleibt für die Verbrennung praktisch unwirksam, weil die Wirbelzone von :der Stromspurzone, in welcher die Beruhigung der Flamme vor sich geht, zu weit entfernt ist. Diese Wirbelbewsgung kann jedoch ausgenutzt werden, wenn man die Zone, wo sie erzeugt wird, mit der Flammenzone eines benachbarten Brenners zusammenfallen läßt.
  • Die Fig. 16 bis 18 zeigen andererseits Öffnungen, deren große Abmessung parallel zur Richtung des Verbrennungsmediumstromes verläuft. Diese Öffnungen liefern Strahlen, die an ihrer Basis nur sehr schwache Stromspuren erzeugen, welche für die Beruhigung einer Flamme ungenügend sind. Dagegen sind solche Strahlen in der Lage, in den Verbrennungsmediumstrom tief einzudringen, und sie gestatten so die Erzeugung einer beträchtlichen Wirbelbewegung an entfernt liegenden Punkten der Strömung.
  • In einem Fall, wie er z. B. in F i g. 1 und 4 angenommen ist, gestatten solche Öffnungen, die am Umfang einer Brennkammer von großem Durchmesser angeordnet sind, auf die Heftigkeit der Verbrennung einer Flamme einzuwirken, die in der Mitte der Brennkammer erzeugt wird.
  • Jede längliche Öffnung kann natürlich auch durch eine Reihe von runden oder eckigen Öffnungen ersetzt werden, die hintereinander in der Richtung liegen, in welcher die große Abmessung erhalten werden soll, d. h. entweder rechtwinklig zur Richtung des Verbrennungsmediumstromes gemäß den F i g. 9 bis 15 oder parallel zu dieser Richtung gemäß den F i, g. 16 bis 18. In F i g. 19 sind z. B. drei runde Öffnungen dargestellt, die hintereinander in der Richtung !des Stromes liegen und dis zusammen eine Wirkung ergeben, welche derjenigen einer Öffnung gemäß den F i g. 16 bis 18 entspricht.
  • F! .g. 20 zeigt schließlich die Anordnung von sehr kleinen runden Blasöffnungen, die sehr dicht beieinander in einer oder mehreren Reihen gruppiert sind. Die Einzelstrahlen, die aus solchen Öffnungen austreten, erzeugen auf Grund ihrer Gruppierung insgesamt eine Stromspurzone, die an der Basis der Strahlen genügend stark ist, um die Beruhigung eines Flammenkernes zu bewirken, woben diese Strahlen jedoch auf Grund des kleinen Durchmessers der Öffnungen ein ziemlich geringes Eindringvermögen besitzen. Die Zone der kleinen Wirbel auf Gründ des Hineindiffundäerens der Strahlen in den Verbrennungsmediumstrom .entsteht nahe und hinter der Flammenausgangsstelle, so daß solche Strahlen eine rasche Entwicklung der Flamme zu erzielen gestatten. Andererseits wird eine konstante Auffüllung der kleinen Stromspuren der Strahlen durch das Verbrennungsmedium, welches einen Durchgang zwischen den Strahlen findet, ermöglicht. Eine entsprechende Gruppierung solcher kleinen Strahlen gestattet also, entWeder die Flamme zu stabilisieren oder sie rasch auszubreiten oder sie gleichzeitig zu stabilisieren und auszubreiten.
  • Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es im allgemeinen vorzuziehen, der Achse der Öffnungen eine solche Richtung zu geben, daß die aus ihnen austretenden Strahlen gegen den Strom .des Verbrennungsmediums geneigt sind.
  • Die Erfindung ist auf alle Arten von Verbrennungseinrichtungen anwendbar. Obgleich in der Zeichnung Brennkammern von zylindrischer Form dargestellt sind, ist die Erfindung auch auf Brennkammern von ringförmiger Gestalt anwendbar, wie sie bei gewissen Arten von Gasturbinen oder Luftfahrzeugtriebwerken angetroffen werden. Sie ist gleichfalls auf Verbrennungseinrichtungen anwendbar, bei welchen der Brennstoff vor oder während seiner Einführung in den. Verbrennungsraum verdampft wird. Ebenso eignet sich die Erfindung für die Verwendung"gasförmiger oder pulverförmiger Brennstoffe.
  • Die die Strahlen erzeugenden Blasöffnungen können aus irgendeiner geeigneten Quelle eines unter Druck stehenden Gases, z. B. durch einen Hilfsverdichter oder, im Fall eines Strahltriebwerkes, durch den zu diesem gehörigen Luftverdichter, gespeist werden.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Verbrennen eines Brennstoffs in einem gasförmigen, mit hoher Geschwindigkeit strömenden Verbrennungsmedium, -insbesondere Brennkammer von Gasturbinenstrahltriebwerken, mit einem Flammhalter, g e k e n n -z e 2 c h n e t durch eine stromab des Flammhalters angeordnete Vorrichtung, die eine Vielzahl von stark eindringungsfähigen Einzelstrahlen mit einem Druck,. der größer als der örtliche Gesamtdruck des Verbrennungsmediumstromes ist, aus Blasöffnungen in einer quer zu dem Strom oder schräg gegen den Strom verlaufenden Richtung austreten läßt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasöffnungen entweder am Umfang der Brennkammer oder in innerhalb der Brennkammer angeordneten Teilen, beispielsweise in. einem ringförmigen Körper oder in radialen Armen oder gleichzeitig in mehreren solcher Teile, vorgesehen sind.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Blasöffnungen, die gegen die Wandung der Brennkammer gerichtet sind, derart angeordnet und ausgebildet sind, daß die aus ihnen austretenden Strahlen diese Wandung nicht erreichen, so daß die Flammenfront in einer gewissen Entfernung von dieser Wandung verbleibt.
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Blasöffnungen speisenden: Leitungen Injektoren zum Einführen von Brennstoff angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 904 255, 706 567, 631175, 306 910, 216 992; schweizerische Patentschriften Nr. 275 239, . 168 969; französische Patentschrift Nr. 926 233; USA.-Patentschriften Nr. 2 529 506, 2 242 797, 2132 521, 1643 788.
DES39125A 1953-06-27 1954-05-12 Verbrennungseinrichtung Pending DE1246325B (de)

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