DE2946393C2 - Brennstoffeinspritzeinrichtung mit paarweisen angeordneten Brennstoffdüsen für Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffeinspritzeinrichtung mit paarweise angeordneten Brennstoffdüsen für Gasturbinentriebwerke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs

BrennstoffeinspritzeinrK-htungr-; mit paarweise angeordneten Brennstoffdüsen, von denen jeweils eine direkt und die andere über ein Vr^til mit Brennstoff gespeist wird, gestatten einen Betrieo in zwei Leistungsbereichen, nämlich in einem Bereich niedriger Leistung, in dem bei geschlossenem Ventil nur eine, nämlich die direkt gespeiste Brennstoffdüse jedes Düsenpaares Brennstoff erhall, und in einem Bereich hoher Leistung, in dem bei geöffnetem Ventil beide Brennstoffdüsen jedes Düsenpaares gleichzeitig mit Brennstoff gespeist werden.

Aus der US-PS 27 24 239 ist es bekannt, zwei Brennstoffverteiler vorzusehen, von denen der eine Brennstoffverteiler die direkt gespeisten Düsen aller Düsenpaare mit Brennstoff versorgt, während der andere Brennstoffverteiler, in dessen Zuleitung ein einziges zentrales Ventil angeordnet ist. die über das Ventil wahlweise zu- und abschaltbaren Düsen aller Düsenpaare speist. Hierbei führt aber die beim Zuschalten der wahlweise betreibbaren Düsen erforderliche Füllung des diesen zugeordneten Brennstoffvcrteilers mit Brennstoff sowie die beim Abschalten dieser Düsen notwendige Entleerung dieses Brcnnstoffverlcilers /υ Problemen.

Aus der DFZ-OS 19 15 634 ist eine Brennstoffeinsprit/.-cinrichtung der eingangs genannten Galtung bekannt, bei welcher jedem Düsenpaar ein eigenes Ventil für die wahlweise betreibbare Düse zugeordnet ist, so daß sich ein besonderer Brennstoffverteiler für die wahlweise betreibbaren Düsen der Düsenpaare erübrigt. Bei dieser bekannten Anordnung sind die beiden !Düsen jedes Düsenpaares in Form einer konzentrischen Düsenanordnung am freien Ende eines länglichen, mit seinem iinderen FmIc am Brennkammergehäuse gehalterten Düsenträgers angeordnet. Die Düsenanordnung isl in ein zylindrisches Gehäuse am freien Ende des Düsenträgers eingebaut, wobei die innere Düse standig von Brennstoff durchflossen ist und die andere Düse konzentrisch als ringförmige Düsenöffnung um die innere Düse herum angeordnet ist und über ein ebenfalls in dem zylindrischen Gehäuse untergebrachtes, brennstoffdruckabhängig arbeitendes Ventil mit Brennstoff gespeist werden kann.

Da bei dieser bekannten Anordnung das die zweite Düse, nämlich die Ringdüse, jedes Düsenpaares ίο speisende Ventil samt seinem Betätigungsmechanismus in dem Gehäuse am Düsenträger eingebaut ist, befindet es sich an einer sehr schwer zugänglichen Stelle und ist wegen der Anordnung im Inneren der Brennkammer auch der Hitze der Brennkammeratmosphäre ausgesetzt Da eine Gasturbinenbrennkammer zahlreiche liinspritzdüsen aufweist, wirkt sich der Einbau des Ventils an einer unzugänglichen Stelle bei Wartungsund Reparaturarbeiten sehr nachteilig aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffeinspritzeinrichtung der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß einerseits eine bessere Zugängiichkeit des Ventiimechanismus erreicht wird, andererseits jedoch nur ein möglichst geringes Leitungsvolumen .zwischen dem Ventil und der von diesem gespeisten Düse vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Anordnung gelost.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Lage des Ventils nahezu unmittelbar an der zu speisenden Düse, so daß die Leitungsverbindung zwischen dem Ventil und der über dieses gespeisten Düse nur ein minimales Brennsioffvolumen hat. Gleichzeitig befindet sich aber der Betätigungsteil des Ventils außerhalb der Hitzezone der Brennkammeratmosphäre und an einer von außerhalb der Brennkammer leicht zugänglichen Stelle, und die Betätigungsstange /wischen dem Stellglied des Ventils und dem Ventilkörper wird ebenso wie der Ventilkörper selbst, da sich diese beiden Bauteile in der ständigen Brcr.nstof!.,t-ömung zur direkt gespeisten Düse befinden, durch diese Brennstoffströmung gekühlt. Infolgedessen befinden sich die Ventilbauteile in einer Umgebung praktisch konstanter Temperatur und das Ansprcch- und Steuerverhalten des Ventils ist somit von Schwankungen der Temperaturverhältnisse in der Brennkammer praktisch unabhängig, da keine Wärmebewegungen infolge von Temperaturanderungen die Ventilfunktion beeinflussen. Auch hitzebedingte Ventilstörungen. beispielsweise von Ablagerungen von durch Hitzeeinwirkung verursachten Brennstoffzersetzungsprodukten, werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung vermieden. Schließlich bringt die rrumliche Trennung von Ventil und Stellglied auch noch den Vorteil, daß zur Steuerung des Ventils andere Parameter verwendet werden können als nur der Brennstoffdruck.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. I einen Axialhalbschnitl durch eine Brennkammer mit einer Brcnnstoffcinsprit/cinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt in der Ebene H-Il in Fig. I. und

hi I- ig. 3 einen Schnitt durch einen Diiscnträger mit einem Brennstoffdüsenpaar.

Fig. 1 zeigt eine ringförmige Brennkammer 10, die mit Luft von einem Verdichter 11 und mit Brennstoff aus

einem Brennstoffverteiler 13 gespeist wird und deren Abgas zu einer den Verdichter antreibenden Turbine 12 gelangen. Der Brennstoffverteiler speist einen Kranz von jeweils an einem Düsenträger 14 angeordneten Brennstoffdüsenpaaren 15, 16 mit jeweils einer ersten Düse 15 und einer zweiten Düse 16. Im Niedrigdrehzahlbereich des Triebwerks, beispielsweise zwischen Leerlauf und 30% des Maximalschubs, wird Brennstoff jeweils nur durch die erste Düse 15 in die Brennkammer eingespritzt. Otsrhalb dieses Leistungsbereiches wird Brennstoff außerdem durch die zweite Düse 16 eingespritzt. Der Düsenträger 14 besteht aus einem länglichen Hals 17, der die beiden Düsen 15 und 16 trägt, und einem am Brennkammergehäuse 10/4 gehalterten Endteil 17/4, von welchem der Hals 17 radial einwärts in die Brennkammer 10 hineinragt. Die zweite Düse 16 sitzt am freien Ende 17S des Halses 17, während die erste Düse 15 zwischen dem freien Halsende 17ß und dem gehalterten Endteil 17Λ angeordnet ist. Der Hals 17 enthält einen über seine gesamte Länge durch ihn hindurchverlaufenden Brennstoffzufuhrkanal 19/4, der am freien Halsende 17Smii einem weiteren, unmittelbar zur ersten Düse 15 führenden Kanal 19ß verbunden ist. Die beiden Kanäle 19,4 und 19S sind Abschnitte einer das Düsenpaar mit einem Brennstoffverteiler 13 verbindenden Brennstoffzweigleitung 19. Die zweite Düse 16 ist über ein Absperrventil 21 mit dem Kanal 19/4 verbunden.

Das Absperrventil 21 weist einen Ventilkörper 22 auf, der über eine Betätigungsstange 23 mit einer Membran 24 verbunden ist. die sich in einer Steuerkammer 25 innerhalb des gehalterten Endteils 17/4 des Düsenträgers befindet. Der sich auf der vom Ventilkörper 22 abgewandten Seite der Membran 24 befindende Teil der Steuerkammer 25 ist über eine Steuerdruck-Zweigleitung 26 mit einer Steuerdruck-Verteilerleitung 27 verbunden. Das Absperrventil 21 ist normalerweise aufgrund entsprechender Vorspannung der Membran 24 geöffnet. Zum Schließen des Absperrventils 21 wild von einer kontinuierlich umlaufenden Brennstoffpumpe 29 (Fig. 1) geförderter, unter Druck stehender Brennstoff über eine Druckleitung 31 und ein Dreiwege-Steuerventil 30 zur Steuerdruck-Verteilerleitung 27 geleitet.

Das Absperrventil 21 ist ein Tellerventil, das

ίο unmittelbar eine zur zweiten Düse 16 führende Ventilöffnung 18 steuert. Nach dem Ötfnen des Ventils 21 gelangt der Brennstoff also sofort zur zweiten Düse 16.

Der Brennstoffzufuhrkanal 19/4 umschließt die Betätigungsstange 23 des Absperrventils 21, so daß der verhältnismäßig kühle, zuströmende Brennstoff diese Betätigungsstange sowie den Hals 17 des Düsenträgers kühlt.

Die Brennstoffpumpe fördert Brennstoff durch eine Brennstoffleitung 32, die ein Drosselventil 33 zur Regulierung der Brennstoffzufuhr zr Jen Düsen 15 und 16 enthält, zum Brennstoffverteiler 13. Di-? Druckleitung 31 ist bei 31/1 stromab der Brennstoffpumpe 29 und stromauf des Drosselventils 33 an die Brennstoffleitung 32 angeschlossen. Wegen der Drosselung der Brennstoff strcmung durch das Drosselventil 33 ist der Druck in der Druckleitung 31 und bei entsprechender Stellung des Steuerventils 30 folglich auch in der Steuerdruck-Verteilerleitung 27 stets höher als der Brennstoffdruck im Brennstoffverteiler 13. Beim Öffner des Steuerventils 30 im Sinne einer Druckbeaufschla^ung der Steuerdruck-Verteilerleitung 27 bewirkt daher der Druck in der Steuerdruck-Verteilerleitung 27 eine Betätigung der Membran 24 im Sinne eines Schließens

3, des Absperrventils 21.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Brennstoffeinspritzeinrichtung mit paarweise angeordneten Brennstoffdüsen für Gasturbinentriebwerke, wobei die beiden Düsen jedes Düsenpaares an einem länglichen, mit seinem einen Ende am Brennkammergehäuse gehalterten Düsenträger angeordnet sind und über einen in dessen Inneren verlaufenden Brennstoffzufuhrkanal gespeist werden, und wobei die eine Düse direkt und die andere, am freien Ende des Düsenträgers gelegene Düse über ein im Düsenträger nahe dieser Düse angeordnetes druckmittelbetätigtes Ventil mit dem Brennstoffzufuhrkanal in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die direkt gespeiste Düse (15) zwischen den beiden Enden des Düsenträgers (14) angeordnet und über einen weiteren Kanal (\9B) mit dem ventüseitigen Ende des Brennstoffzufuhrkanals {19A) verbunden ist. und daß der Ventilkörper (22) des Ventils (21) über eine im Brennsto*fzufuhrkanal\(19A) angeordnete Betätigungsstange (23) mit einem im gehalterten Ende (\7A)des Düsenträgers (14) untergebrachten druckmittelbetätigten Stellglied (24) verbunden ist.