DE948023C - Flame stabilizer for jet engines - Google Patents
Flame stabilizer for jet enginesInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/16—Continuous 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
- F23R3/18—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants
- F23R3/20—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants incorporating fuel injection means
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Description
AUSGEGEBEN AM 23. AUGUST 1956ISSUED AUGUST 23, 1956
A 18766 Ia/46 gA 18766 Ia / 46 g
(Großbritannien)(Great Britain)
Die Erfindung betrifft einem Flammenstabilisator für die Schubdüse von Strahltriebwerken mit Anlaßflamme, mit der Brennstoff zur Nacherhitzung der austretenden Verbrennungsgase entzündet wird, wobei das B'rennetoffzuführrohr im Hauptgasstrom außerhalb der Halterungsstreben für den Stabilisator angeordnet ist.The invention relates to a flame stabilizer for the thrust nozzle of jet engines with starting flame, with the fuel for reheating of the exiting combustion gases is ignited, with the fuel supply pipe in the main gas flow is arranged outside of the support struts for the stabilizer.
Derartige Stabilisatoren bestehen aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, das axial in der Schubdüse angeordnet ist und in das ein Teil der schnell strömenden. Verbrennungsgase über eine Wirbeleinrichtung eintritt, durch die ihre Geschwindigkeit so herabgemindert wird, daß in dem Gehäuse eine stabile Zone geschaffen wird, in der eine geeignete Brennstoffmenge für die Anlaßflamme verbrannt werden kann.Such stabilizers consist of a substantially cylindrical housing which is axially in the thrust nozzle is arranged and in which a part of the fast-flowing. Combustion gases over a Vortex device occurs, through which their speed is reduced so that in the Housing a stable zone is created in which a suitable amount of fuel for the starting flame can be burned.
Bekannten Vorrichtungen dieser Art wird der Brennstoff in flüssiger Form zugeführt. Dieser Brennstoff wird dann indem Stabilisator verdampft und mit den eintretenden Verbrennungsgasen innig ao gemischt. Durch dieses Verdampfen und Mischen innerhalb des Stabilisatorgehäuses ergibt sich eine verhältnismäßig langsame Flammenerzeugung.Known devices of this type, the fuel is supplied in liquid form. This Fuel is then evaporated in the stabilizer and intimately ao with the incoming combustion gases mixed. This evaporation and mixing within the stabilizer housing results in a relatively slow flame generation.
Es ist weiter vorgeschlagen, eine der Streben·, mit denen der Flammenstabilisator gehalten wird, als Zündkammer auszubilden, aus der eine Zündflamme in den Stabilisator austritt, mit der der Hilfsbrennstoff, mit dem die Anlaßflamme unter-It is further suggested that one of the struts with which the flame stabilizer is held to be designed as an ignition chamber from which a pilot flame emerges into the stabilizer, with which the Auxiliary fuel with which the starting flame
halten wird, verdampft und entzündet wird. Bei derartigen Einrichtungen wäre es zwar denkbar, die aus der Zündkammer austretende Zündflamme gleichzeitig als Anlaßflamme im Stabilisator dienen zu lassen. Eine solche Einrichtung hat aber den Nachteil, daß ein Teil der Wärme der hier nicht im Flammenstabilisator, sondern in der Zünidkammer brennenden Flamme durch die vorbeiströmenden Verbrennungsgase absorbiert wird, bevor. siewill hold, vaporize and ignite. at Such devices would indeed be conceivable to use the pilot flame emerging from the ignition chamber to serve as a starting flame in the stabilizer at the same time. But such a facility has Disadvantage that part of the heat is not in the flame stabilizer, but in the ignition chamber burning flame is absorbed by the passing combustion gases before. she
ίο im Stabilisator nutzbar gemacht werden kann.ίο can be made usable in the stabilizer.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt,The invention has the task of
, eben verbesserten Flammenstabilisator zu schaffen, mit dem die Verbrennung des Brennstoffes für die Anlaßflamme wesentlich beschleunigt werden kann, insbesondere indem bereits ein Gemisch aus gasförmigem Brennstoff und Verbrennungsgasen in das Stabilisatorgehäuse eintritt. Ein solcher Stabilisator soll darüber hinaus in jeder Höhe funktionsfähig sein.just to create improved flame stabilizer, with which the combustion of the fuel for the starting flame can be accelerated significantly, in particular by already having a mixture of gaseous fuel and combustion gases in the stabilizer housing enters. Such a stabilizer should also be functional at any height.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, ködern das Brennetoffzuführrohr zur Herstellung eines vorerhitzten Brennstoff-Luft-Gemisches und dessen Zuführung zum Stabilisatorgehäuse benutzt wird, derart, daß dieses Rohr mit einer vom Stabilisator stromaufwärts entfernt liegenden öffnung zur Aufnahme eines geringen Teiles des Hauptgas'stromes und in unmittelbarer Nachbarschaft der öffnung mit einem B'rennstoffeinlaß für den zu verdampfenden Brennstoff ausgestattet ist.This object is achieved according to the invention, baiting the fuel supply pipe for production a preheated fuel-air mixture and its supply to the stabilizer housing is used is in such a way that this tube with an opening located upstream from the stabilizer for taking up a small part of the main gas stream and in the immediate vicinity the opening is equipped with a fuel inlet for the fuel to be evaporated.
Hierbei soll das Merkmal des Hauptanspruches, . ,daß in dem Rohr stromaufwärts vom Stabilisator eine öffnung zur Aufnahme eines geringe» Teiles des Hauptgas'stromes in unmittelbarer Nachbar-Here is the feature of the main claim. that in the pipe upstream of the stabilizer an opening to accommodate a small »part of the main gas flow in the immediate
- schaft des Brennstoffeinlasses liegt, nicht Gegenstand der Erfindung und für sich allein nicht geschützt sein.- Shank of the fuel inlet is not the subject of the invention and not protected by itself be.
.Das Brennstoffzuführrohr erstreckt sich zweckmäßig vom Stabilisatorgehäuse aus gleichachsig stromaufwärts und ist an seinem stromaufwärts gelegenen Ende mit einer Brennstoffdüse oder Zerstäubereinrichtung für die Brennstoffzuführung ausgestattet. Der Haupttei.1 des Brennstoffzuführrohres liegt· dabei etwa radial in der Schubdüse. Das Anschlußstück, mit dem das Rohr gleichachsig mit dem Stabilisatorgehäuse an dessen stromaufwärts gelegenem Ende einmündet, ist dabei rechtwinklig abgebogen. The fuel supply pipe expediently extends coaxially from the stabilizer housing upstream and is at its upstream end with a fuel nozzle or atomizer equipped for the fuel supply. The Haupttei.1 of the fuel supply pipe lies approximately radially in the thrust nozzle. The connector with which the pipe is coaxial opens with the stabilizer housing at its upstream end, is bent at right angles.
Bei dieser Anordnung kann sich das Röhr praktisch bis zur Außenwand der Schubdüse erstrecken, an der zweckmäßig die Brennstoffdüse für dieWith this arrangement, the tube can extend practically to the outer wall of the nozzle, at the appropriate the fuel nozzle for the
- Brennstoff zufuhr angebracht ist, während die Einlaßöffnung für einen Teil dies Hauptgasstromes unmittelbar neben der Brennstoffdüse auf der der Strömung zugewandten Seitenwand des Rohres vorgesehen sein kann·. Bei der Anordnung vermeidet man den Nachteil, daß ein Brennstoffzuführrohr quer ülber den Weg des Hauptgasstroms von der Schubdüsenwand zum StabilisatorgehauBe verläuft. Wenn man dann, wie es bevorzugt geschieht, das Querstück des Rohres strömungsaufwärts in gleicher Richtung mit einer der Streben anordnet, die das Stabilisatorgehäuse gegen die Schubdüsenwand;' abstützen, so wird ein solches Rohr dem Hauptgasstrom keinen nennenswerten zusätzlichen Widerstand entgegensetzen.- Fuel supply is attached while the inlet port for part of this main gas flow immediately next to the fuel nozzle on the Flow facing side wall of the tube can be provided ·. Avoided in the arrangement one has the disadvantage that a fuel feed pipe crosses the path of the main gas flow from the thrust nozzle wall runs to the stabilizer housing. If you then, as is preferred, the cross piece of the pipe in the upstream same direction with one of the struts that the stabilizer housing against the thrust nozzle wall; support, such a pipe is the Do not offer any significant additional resistance to the main gas flow.
Bei beiden Einrichtungen wird die äußere Erhitzung des Rohres durch den Hauptgasstrom und 'die Mischung des Teiles davon, der in das Rohr eintritt, mit dem in dieses geförderten Brennstoff eine· Verdampfung des Brennstoffes bewirken, bevor er in das Stabilisatorgehäuse eintritt, so daß er unmittelbar in den richtigen Betriebszustand kommt, um im Gehäuse gezündet zu werden, und nicht verkohlt wird.In both devices, the external heating of the pipe is caused by the main gas flow and the mixture of the part of it which enters the pipe with the fuel pumped into it cause the fuel to evaporate before it enters the stabilizer housing so that it is immediately in the correct operating state comes to be ignited in the case, rather than being charred.
Die Erfindung wird in den schematischen Zeichnungen in mehreren Ausführungsbeispielen erläutert.· The invention is explained in the schematic drawings in several exemplary embodiments.
Fig. ι ist ein Axialteilschnitt durch die Schubdüse einer Gasturbine mit einem darin eingebauten Flammenstabirisator, -der erfindungsgemäß mit Brennstoff versorgt wird;Fig. Ι is a partial axial section through the exhaust nozzle a gas turbine with a built-in flame stabilizer, -der according to the invention Fuel is supplied;
• Fig. 2 ist eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform für die Brennstoffzuführung zu dlem Flammenstabilisator;• Fig. 2 is a partial view of another embodiment for the fuel supply to the flame stabilizer;
Fig. 3 zeigt in einem vergrößerten Maßstab das »obere« Ende des Stabilisatorgehäuses;3 shows, on an enlarged scale, the "upper" end of the stabilizer housing;
.Fig. 4 und 5 sind Teilschnitte weiterer Ausfuhrungsformen, des Stabilisatorgehäuses, wie sie in den Anordnungen nach Fig. 1 oder 2 verwendet werden können..Fig. 4 and 5 are partial sections of further embodiments, of the stabilizer housing as used in the arrangements of FIG. 1 or 2 can be.
Die Zeichnungen zeigen nicht die Einrichtungen zur Zuführung dies Haupfr-Nachheizbreranstoffes zur Schubdüse, sondern· nur die Brennstoff zuführung zu einem Flammenstabilisator, durch den eine Zündflamme geschaffen wird. Es ist auch nur ein Teil 13 einer Seite der Schubdüse dargestellt, gegen die das Stabilisatorgehäuse 14 durch eine Anzahl radialer Streben mit Stromldnienquerschnitt abgestützt ist. Beispielsweise können drei solche Streben vorhanden sein; in der Zeichnung erscheint davon nur eine bei 15. Diese erscheint hier als an die Schubdüsenwand angeschraubt (Schrauben 17), und zwar so, daß eine radiale Ausdehnung der Teile möglich bleibt.The drawings do not show the facilities for supplying this main fr-Nachheizbreranstoffes Thrust nozzle, but · only the fuel supply to a flame stabilizer, through the one Pilot flame is created. It is also shown only a part 13 of one side of the exhaust nozzle, against which the stabilizer housing 14 is supported by a number of radial struts with streamline cross-section is. For example, there can be three such struts; it appears in the drawing only one at 15. This appears here as being screwed to the nozzle wall (screws 17), and in such a way that a radial expansion of the parts remains possible.
In der Bauweise nach Fig. 1 ist ein quer verlaufendes Rohr ig benutzt; sein in radialer Richtung innen liegendes Ende 20 ist mit dem Stabilisatorgehäuse gleichachsig und mit dem strömungsaufwärts gelegenen oder »oberen« Gehäuseende verbunden. Eine Brennstoffdüse oder Zerstäubereinrichtung 22 für die Brennstoffmenge für die Zündflamme tritt durch die Schubdüsenwand radial in das benachbarte offene Ende des Querrohres 19 ein, das sie so verschließt. Auf der strömungsaufwärts liegenden Seitenwand! des Rohres 19 nahe der Brennstoffdüse -22 !befindet sich eine Einlaßöffnung 24,· die aus dem Innern der Schubdüse eine hinreichende Menge des gasförmigen Strömungsmediums aufnehmen kann, um in Verbindung mit der äußeren Erhitzung des Rohres 19 den Brenn- iao stoff zu verdampfen, bevor er in das Stabilisatorgehäuse eintritt. Dadurch wird der Brennstoff in dem Rohr nicht verkohlt, sondern zur unmittelbaren Zündung im Gehäuse 14 vorbereitet.In the construction of Fig. 1 is a transverse Pipe ig used; its end 20 lying inward in the radial direction is connected to the stabilizer housing coaxial and with the upstream or "upper" end of the housing tied together. A fuel nozzle or atomizer 22 for the amount of fuel for the Pilot flame emerges radially through the thrust nozzle wall into the adjacent open end of the cross tube 19 one that closes them off like this. On the upstream side wall! of the tube 19 close The fuel nozzle -22! is an inlet opening 24, · the one from the inside of the thrust nozzle can absorb sufficient amount of the gaseous flow medium to be in contact with the external heating of the tube 19 the Brenn- iao vapor before entering the stabilizer housing. This will put the fuel in the tube is not charred, but prepared for immediate ignition in the housing 14.
Man beachte, daß das Querrohr 19 unmittelbar strömungsaufwärts von der dargestellten Strebe 15Note that the cross tube 19 immediately upstream of the strut 15 shown
angeordnet ist; dadurch erzeugt das Rohr nur relativ wenig zusätzliche Strömungsreibung.is arranged; as a result, the pipe generates relatively little additional flow friction.
In der Bauweise nach Fig. 2 ist das Stabilisatorgehäuse 14 mit dem inneren Ende einer Strebe 15 dargestellt. Hier wird aber der Brennstoff durch ein gerades Rohr iga zugeführt, das gleichachsig mit dem Stabilisatorgehäuse liegt und an seinem »unteren« (d. h. strömungsabwärts gelegenen) Ende, das wieder mit 20 !bezeichnet ist, in das »obere« Gehäuseende einmündet. Der Brennstoff wird in das Rohr ΐαβ durch eine Zerstäubervorrichtung oder Brennstoffdüse 2<2a eingeführt; das erforderliche Zuleitungsrohr, das nicht dargestellt ist, tritt von außen her an die Schubdüse in an sich bekannter Weise heran. Das »obere« Ende des Rohres iaa ist offen, so daß die erforderliche Menge des gasförmigen Strömungsmediums, wie oben geschildert, eintreten kann.In the construction according to FIG. 2, the stabilizer housing 14 is shown with the inner end of a strut 15. Here, however, the fuel is fed through a straight pipe ig a , which is coaxial with the stabilizer housing and opens into the “upper” end of the housing at its "lower" (ie downstream) end, which is again denoted by 20! The fuel is introduced into the tube ΐα β through an atomizer device or fuel nozzle 2 <2 a ; the required feed pipe, which is not shown, approaches the thrust nozzle from the outside in a manner known per se. The "upper" end of the tube is a generally open, so that the required quantity of the gaseous flow medium, as described above, can occur.
In den Fig. 1 und 2 ist das in Fig. 3 vergrößert dargestellte Ende 20 des Stabilisatorgehäuses an eine Muffe 26 angeschweißt, die im Innern Wirbelflächen 27 enthält. Die Muffe selbst sitzt in einem Ringstück 28, d!as mit einem zylindrischen Stück 29 des Stabilisatorgehäuses durch Wirbel· flächen 30 verbunden ist, die in dem strömenden Medium einen Wirbel erzeugen, der gegenüber dem inneren Wirbel von den Flächen'27 her 'entgegengesetzten Drehsinn hat.In FIGS. 1 and 2, the end 20 of the stabilizer housing, shown enlarged in FIG. 3, is welded to a sleeve 26 which contains vortex surfaces 27 in the interior. The sleeve itself sits in an annular piece 28, which is connected to a cylindrical piece 29 of the stabilizer housing by vortex surfaces 30 which generate a vortex in the flowing medium, the direction of rotation opposite to the inner vortex from the surfaces '27' Has.
Fig. 4 und 5 zeigen zwei andere Bauformen des oberen Gehäuseendes. In Fig. 4 sitzt das Rohrende 20 unmittelbar in dem Ringstück 28, das seinerseits durch Wirbelfiächen 30 wie in Fig. 3 gehalten wird. Auf der »unteren«, d. h. strömungsabwärts gerichteten Seite des Ringstückes ist in einigem Abstand von dfem zugehörigen Rohrende 20 eine Prallfläche 32 angeordnet, die in dem verdampften Brennstoff Wirbel hervorruft und ihn radial nach außen leitet; der verdampfte Brennstoff tritt dann in den durch die Wirbelflächen 30 hereinkommenden Gasstrom ein. In Fig. 5 ist das innere Rohrende 20 wieder an einer Muffe 26 befestigt, die innere Wirbelflächen 27 trägt; hier ist eine ringförmige Prallfläche 34 mit einem Loch 35 in der Mitte vorgesehen, um stromabwärts von der Prallfläche in dem Rest der Gasströmung, die durch glatte Löcher in dem Befestigungsring 37 eintritt, die erforderliche Wirbelung zu erzeugen.4 and 5 show two other designs of the upper end of the housing. In Fig. 4, the pipe end is seated 20 directly in the ring piece 28, which in turn is held by vertebral surfaces 30 as in FIG. 3 will. On the "lower", i.e. H. the downstream side of the ring piece is in some Distance from the associated pipe end 20 a Arranged baffle 32, which causes vortices in the vaporized fuel and it radially outside directs; the vaporized fuel then enters that coming in through the vortex surfaces 30 Gas flow a. In Fig. 5, the inner pipe end 20 is again attached to a sleeve 26 which carries inner vortex surfaces 27; here is an annular baffle 34 with a hole 35 in the Center provided to be downstream of the baffle in the remainder of the gas flow passing through smooth holes in the fastening ring 37 enters, to generate the required vortex.
Die vorliegende Erfindung betrifft nicht Einrichtungen zur Zündung des Brennstoffes innerhalb desThe present invention does not relate to devices for igniting the fuel within the
So Stabilisatorgehäuses, um eine Zündflamme zu bilden.So stabilizer housing to a pilot light form.
In einer weiteren Alternative, die nicht durch Zeichnungen erläutert zu werden braucht, kann das Stalbilisatorgehäuse vollständig geschlossen sein, und es werden ihm der gesamte Gasstrom und der verdampfte Brennstoff, der für die Herstellung einer stabilen Flamme im Gehäuse erforderlich ist, durch das Röhrende 20 zugeführt.In a further alternative, which does not need to be explained by drawings, this can be The stabilizer housing must be completely closed and the entire gas flow and the evaporated fuel, which is necessary for the production of a stable flame in the housing, fed through the tube end 20.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB2305652A GB723830A (en) | 1952-09-13 | 1952-09-13 | Flame stabilising device |
Publications (1)
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|---|---|
| DE948023C true DE948023C (en) | 1956-08-23 |
Family
ID=10189393
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DEA18766A Expired DE948023C (en) | 1952-09-13 | 1953-09-12 | Flame stabilizer for jet engines |
Country Status (3)
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| DE (1) | DE948023C (en) |
| FR (1) | FR1083057A (en) |
| GB (1) | GB723830A (en) |
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