DE4406985A1 - Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Gasturbinen-Brennkammer - Google Patents
Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Gasturbinen-BrennkammerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
- F23K5/02—Liquid fuel
- F23K5/14—Details thereof
- F23K5/147—Valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/22—Fuel supply systems
- F02C7/232—Fuel valves; Draining valves or systems
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrich
tung einer Gasturbinen-Brennkammer mit einer ein Absperr
organ aufweisenden, eine Einspritzdüse mit flüssigem
Kraftstoff versorgenden Kraftstoffleitung.
Zur Reduzierung der Stickoxid-Emissionen von Gasturbinen
werden zunehmend kraftstoffgestufte Brennkammern einge
setzt. Dabei wird erst mit Erreichen einer gewissen
Schubanforderung ein zweiter Brennersatz einem dauernd
betriebenen ersten Brennersatz zugeschaltet. Nach einem
Abschalten des zweiten Brennersatzes noch in den Ein
spritzdüsen verbleibender Kraftstoff kann aufgrund der
hohen Temperaturen in den Gasturbinen-Brennkammern verko
ken und hierdurch die Einspritzdüsen des zweiten Brenner
satzes zusetzen. Eine bekannte Abhilfemaßnahme hiergegen
ist die Verwendung gekühlter Einspritzventile.
Als weitere Maßnahme zur Verhinderung des Verkokens einer
im Gasturbinenbetrieb zeitweise abgeschalteten Einspritz
düse käme ein Ausblasen des Kraftstoffes aus dieser Ein
spritzdüse sowie aus der sich daran anschließenden
Einspritzleitung in Betracht. Dieses Ausblasen kann mit
Hilfe der sog. Absperr- und Drainageventile, von denen
eines in der DE-OS 35 21 193 gezeigt ist, durchgeführt
werden. Jedoch wird mit der bekannten Anordnung eines
Drainageventiles die gesamte, mehrere Einspritzdüsen ver
sorgende Ringleitung freigeblasen, was für den vorliegen
den Anwendungsfall nicht praktikabel ist, da ein Zuschal
ten des zweiten Brennersatzes dann erst deutlich verzö
gert möglich wäre. Vielmehr ist es für den vorliegenden
Anwendungsfall erwünscht, im wesentlichen nur die in der
Einspritzdüse bzw. im Spitzenbereich der Einspritzdüse
befindliche Kraftstoffmenge aus der Einspritzdüse zu ent
fernen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Drainageven
tile ist darin zu sehen, daß eine separate Drainagelei
tung benötigt wird.
Weiterhin ist es bekannt, an Ölbrennern eine Ölrücknahme
vorrichtung vorzusehen. Mit einer derartigen aus der
DE-OS 31 06 870 bekannten Ölrücknahmevorrichtung wird nach
einem Absperren der zur Einspritzdüse führenden Brenn
stoffleitung der noch in der Einspritzdüse befindliche
Brennstoff aus der Einspritzdüse abgezogen. Jedoch baut
diese für Ölbrenner bekannte Ölrücknahmevorrichtung zum
einen äußerst aufwendig und kann zum anderen für eine
Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Gasturbinen-Brenn
kammer nicht ohne weiteres verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Kraft
stoffeinspritzvorrichtung einer Gasturbinen-Brennkammer
geeignete Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer nach
einem Absperren der zur Einspritzdüse führenden Kraft
stoffleitung die noch in der Einspritzdüse befindliche
Kraftstoffmenge auf einfache Weise aus der Einspritzdüse
bzw. aus deren Spitzenbereich entfernt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß in der
Kraftstoffleitung stromab des Absperrorganes ein nach Art
eines Rückschlagventiles arbeitendes, mit einer Bewegung
in seine Schließposition eine Kraftstoffmenge aus der
Einspritzdüse abziehendes Rückzug-Ventil vorgesehen ist.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Un
teransprüche.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand der beigefügten
Prinzipskizze eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, die
im folgenden beschrieben wird.
Mit der Bezugsziffer 1 ist eine Kraftstoffleitung be
zeichnet, über die von einer nicht gezeigten Förderein
richtung sowie über ein ebenfalls nicht gezeigtes Kraft
stoff-Zumeßorgan einer in einer Brennkammer einer Gastur
bine mündenden Einspritzdüse 2 Kraftstoff zugeführt wird.
In dieser Kraftstoffleitung 1 befindet sich ein Absperr
organ 3, mit Hilfe dessen derjenige Brennersatz der
Gasturbine, dem die Einspritzdüse 2 zugeordnet ist, abge
schaltet werden kann. Wie eingangs geschildert, soll bei
einem Abschalten dieses Brennersatzes der in der Ein
spritzdüse 2 noch befindliche Kraftstoff aus der Ein
spritzdüse 2 entfernt werden, um ein Verkoken dieser Ein
spritzdüse 2 zu verhindern.
Daher ist in der Kraftstoffleitung 1 stromab des Absperr
organes 3 und insbesondere nahe der Einspritzdüse 2 ein
sog. Rückzug-Ventil 4 angeordnet.
Dieses Rückzug-Ventil 4 besitzt ein Ventilgehäuse 5, in
nerhalb dessen ein Ventilkörper 6 in bzw. gegen Pfeil
richtung 7 in einer Führungshülse 14 längsverschiebbar
geführt ist. Diese besitzt Kraftstoff-Durchtrittsöffnun
gen 15. Befindet sich der Ventilkörper 6 in der gezeigten
Offenposition, so kann über die Kraftstoffleitung 1
herangeführter Kraftstoff den Ventilkörper 6 über die
Durchtrittsöffnungen 15 sowie durch Überströmkanäle 8,
die aus dem Gehäuse 5 herausgearbeitet sind, umströmen
und somit zur Einspritzdüse 2 gelangen. Dabei liegt der
Ventilkörper 6 in seiner gezeigten Offenposition mit sei
ner unteren Endkante auf einem Anschlag 9, der als umlau
fender, von den Überströmkanälen 8 durchbrochener Absatz
ausgebildet ist, auf.
Soll derjenige Brennersatz der Gasturbine, dem die Ein
spritzdüse 2 zugeordnet ist, abgeschaltet werden, so wird
der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 1 durch
Schließen des Absperrorganes 3 schlagartig reduziert.
Dies hat auch eine schlagartige Reduktion des Druck
niveaus in den mit den Bezugsziffern 11 und 12 bezeichne
ten Querschnitten innerhalb des Gehäuses 5 des Rückzug-
Ventiles 4 zur Folge. Hingegen liegt stromab des Ventil
körpers 6, d. h. im Querschnitt 13, kurzzeitig noch der
Brennkammerdruck an, der deutlich höher ist als derjenige
im Querschnitt 12.
Durch diese Druckdifferenz zwischen den Querschnitten 13
und 12 wirkt auf den Ventilkörper 6 eine Kraft ein, die
diesen gemäß Pfeilrichtung 7 nach oben bewegt. Dabei wird
bereits eine Teilmenge von insbesondere in den Über
strömkanälen 8 befindlichen Kraftstoff in Richtung des
Absperrorganes 3 ebenfalls gemäß Pfeilrichtung 7 ge
fördert.
Sobald der Ventilkörper 6 mit seiner dem Absperrorgan 3
zugewandten Stirnkante den Querschnitt 12 erreicht hat,
ist der Kraftstofffluß durch die Überströmkanäle 8 ge
sperrt. Jedoch ist mit Erreichen des Querschnittes 12 die
Schließbewegung des Ventilkörpers 6 noch nicht beendet.
Vielmehr ist der Ventilkörper 6 im Laufe seiner Bewegung
in die Schließposition nach Absperren des Durchströmquer
schnittes 12 noch um eine weitere Wegstrecke x von der
Einspritzdüse 2 wegbewegbar, bis der Ventilkörper 6
schließlich mit seiner dem Absperrorgan 3 zugewandten
Stirnseite am Querschnitt 11 anliegt, der gleichzeitig
einen Anschlag für den Ventilkörper 6 bildet und somit
die Schließposition des Ventilkörpers 6 im Rückzug-Ventil
4 bestimmt.
Da das Volumen zwischen dem Ventilkörper 6 sowie der Ein
spritzdüse 2 vergrößert wird, wenn der Ventilkörper 6
ausgehend vom Querschnitt 12 die Wegstrecke x zurücklegt,
wird mit dieser Bewegung des Ventilkörpers 6 eine der Vo
lumenvergrößerung entsprechende Kraftstoffmenge aus der
Einspritzdüse 2 abgezogen. Rechnerisch ermittelt sich
diese abgezogene Kraftstoffteilmenge dabei als Produkt
aus der Fläche des Querschnittes 12 sowie der Wegstrecke
x.
Die Funktion des Rückzug-Ventiles 4 läßt sich somit da
durch beschreiben, daß dieses in der Art eines Rück
schlagventiles arbeitet, wobei mit einer Bewegung des
Ventilkörpers 6 in dessen Schließposition eine Kraft
stoffmenge aus der Einspritzdüse 2 abgezogen wird. Wie
beschrieben arbeitet das Rückzug-Ventil 4 deshalb nach
Art eines Rückschlagventiles, da der Ventilkörper 6 in
Abhängigkeit von den anliegenden Druckverhältnissen
selbsttätig bewegt wird. Ist - wie beschrieben - der
Brennkammerdruck stromab des Rückzug-Ventiles 4 höher als
der Druck in der Kraftstoffleitung 1 stromauf des Rückzug-Ventiles
4, so wird das Rückzug-Ventil geschlossen,
während bei Anliegen eines hohen Kraftstoffdruckes in der
Kraftstoffleitung 1 stromauf des Rückzug-Ventiles 4 die
ses wieder geöffnet wird.
Die beschriebene Funktion des Abziehens einer Kraftstoff
menge aus der Einspritzdüse 2 im Falle einer Bewegung des
Ventilkörpers 6 in seine Schließposition wird dadurch
verstärkt, daß der Ventilkörper 6 hohlkolbenartig und zur
Einspritzdüse 2 hin offen ausgebildet ist. Besonders ef
fektiv ist die geschilderte Rückzug-Funktion aber auch
dadurch, daß der Ventilkörper 6 bei seiner Bewegung in
die Schließposition nach Absperren des Durchström-
Querschnittes 12 noch um eine weitere Wegstrecke x von
der Einspritzdüse 2 wegbewegbar ist. Jedoch kann dies so
wie weitere Details insbesondere konstruktiver Art durch
aus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet
sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlas
sen. Insbesondere kann die beschriebene Kraftstoffein
spritzvorrichtung bzw. das Rückzug-Ventil 4 auch mehrfach
sowie in beliebiger Position in der oder den Kraftstoff
leitungen zwischen einer Kraftstoffpumpe und einer oder
mehreren Einspritzdüsen einer Gasturbinen-Brennkammer
vorgesehen sein.
Claims (3)
1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Gasturbinen-
Brennkammer mit einer ein Absperrorgan (3) aufwei
senden, eine Einspritzdüse (2) mit flüssigem Kraft
stoff versorgenden Kraftstoffleitung (1),
dadurch gekennzeichnet, daß in der Kraftstoffleitung
(1) stromab des Absperrorganes (3) ein nach Art
eines Rückschlag-Ventiles arbeitendes, mit einer Be
wegung in seine Schließposition eine Kraftstoffmenge
aus der Einspritzdüse (2) abziehendes Rückzug-Ventil
(4) vorgesehen ist.
2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rückzug-Ventil (4)
einen in der Offenposition vom Kraftstoff umström
ten, hohlkolbenartig ausgebildeten, zur Einspritz
düse (2) hin offenen Ventilkörper (6) aufweist.
3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder
2 ,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (6) des
Rückzug-Ventiles (4) bei seiner Bewegung in die
Schließposition nach Absperren eines Durchströmquer
schnittes (12) um eine weitere Wegstrecke (x) von
der Einspritzdüse (2) wegbewegbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944406985 DE4406985A1 (de) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Gasturbinen-Brennkammer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944406985 DE4406985A1 (de) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Gasturbinen-Brennkammer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4406985A1 true DE4406985A1 (de) | 1995-09-07 |
Family
ID=6511717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944406985 Withdrawn DE4406985A1 (de) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Gasturbinen-Brennkammer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4406985A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007010472B4 (de) * | 2007-03-01 | 2014-02-06 | Hansa Metallwerke Ag | Sanitäre Niederdruckarmatur |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2376383A (en) * | 1941-06-17 | 1945-05-22 | William H Richards | Automatic shutoff valve for gasoline burners |
US4016716A (en) * | 1970-04-20 | 1977-04-12 | Caterpillar Tractor Co. | Gas turbine engine dump valve |
GB1492976A (en) * | 1974-05-21 | 1977-11-23 | Lucas Industries Ltd | Fuel control system for gas turbine engine |
-
1994
- 1994-03-03 DE DE19944406985 patent/DE4406985A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (1)
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Legal Events
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8125 | Change of the main classification |
Ipc: F02C 7/22 |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ROLLS-ROYCE DEUTSCHLAND LTD & CO KG, 15827 DAHLEWI |
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8130 | Withdrawal |