DE880408C

DE880408C - Vorrichtung zum Einblasen von staubfoermigen Brennstoffen in Druckfeuerungsraeume, insbesondere in die Brennkammern von Brennkraftturbinen und Strahltriebwerken fuer Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE880408C
Application number: DED7993D
Authority: DE
Inventors: Constantin Schmidt
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1945-02-20
Filing date: 1945-02-20
Publication date: 1953-06-22

Description

Vorrichtung zum Einblasen von staubförmigen Brennstoffen in Druckfeuerungsräume, insbesondere in die Brennkammern von Brennkraftturbinen und Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einblasen von staubförmigen Brennstoffen, beispielsweise von Kohlenstaub, in Druckfeuerungsräume, insbesondere in die Brennkammern von Brenukraftturbinen und Strahltrieb-,verken für Luftfahrzeuge.
Die bisher bekannten Einblasevorrichtungen für staubförmige Brennstoffe sind für die Verwendung in Brennkammern von: verhältnismäßig kleinem Rauminhalt ungeeignet, da bei ihnen für die Mischung des Brennstoffes mit der Verbrennungslift und für die anschließende Verbrennung ein viel zu langer Weg benötigt wird. Dadurch ist man gezwungen, der Brennkammer eine verhältnismäßig .große Länge zu geben, wenn ein Weiterbrennen des Gemisches nach dessen Austritt aus der Brennkammer vermieden werden soll. Die große Länge der Brennkammer führt einerseits zu unerwünschten Wärmeverlusten wegen der notwendigen Kühlung der entsprechend vergrößerten Brennraumwandung, andererseits zu einer erheblichen Gewichtserhöhung gegenüber solchen Brennkammern, die mit flüssigen Kraftstoffen betrieben werden.
Nun ist es aber gerade für Flugzeugtriebwerke von großer Bedeutung, wenn deren Brennkammern mit staubförmigen anstatt mit flüssigen Brennstoffen gespeist werden können, und zwar einmal wegen der Schwierigkeiten in ,der Beschaffung der erforderlichen Mengen an flüssigen Kraftstoffen, .dann wegen der bei staubförmigen Brennstoffen geringeren Brandgefahr und schließlich aus dem Grunde, weil bei. den wasserstoffarmen staubförmigen Brennstoffen die unerwünschte Bildung von Kondensstreifen hinter dem Flugzeug wenn überhaupt so nur in sehr geringem Umfange erfolgen kann. Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, einen einwandfreien Betrieb der Brennkammern mit staubförmigen Brennstoffen durchzuführen, ohne die obenerwähnten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Die Erfindung besteht darin, daß an -der Gernischbildungsstelle der Brennkammer ein oder mehrere napfförmige Verwirbler angeordnet sind, in die hinein die Einblaseluftstrahlen gerichtet wenden, wobei der staubförmige Brennstoff der Einblaseluft sowohl vor als auch innerhalb der Näpfchen beigemischt werden kann. Durch die nachhaltige Verwirbelung der Einblaseluft in den Näpfchen findet eine so weitgehende. Mischung des Brennstoffes mit der Einblaseluft und weiterhin mit der Hauptmasse der Verbrennun gsluft statt, daß die Verbrennung des Gemisches anschließend auf kürzestem Wege erfolgt, wobei außerdem wesentlich ist, daß für die Gemischbildung kein nennenswerter Weg in- der Längsrichtung der Brennkammer benötigt wird und .die Verbrennung durch die beim Auftreffen der Einblaseluft auf die Näpfchen entstehenden. Schallschwingungen weitgehend beschleunigt wird.
Weitere die Erfindung vervollkommnende Einzelheiten und deren Wirkungsweise ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung. In -dem Abb. i und 2 der Zeichnung ist jeweils dieGemischbildungsstelle einer Brennkammer im Längsschnitt durch den Brennkammerhals dargestellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. i ist kurz vor der engsten Stelle) q. des Brennkammerhalses 5 mitten in dem Strom .der in Richtung der Pfeile 6 in die Brennkammer eintretenden Verbrennungsluft ein strömungsgünstig geformter Körper 7 angeordnet, der in seinem Innern die Einblasevo.rrichtung für den staubförmigen Brennstoff enthält. Dieser im wesentlichen ejektorartig wirkenden Vorrichtung wird der Brennstoff durch eine Förderschnecke 8 zugeführt, deren Gehäuse 9 gleichzeitig als Stütze für den Körper 7 ,dient. Durch das Mundstück lo strömt die Einblaseluft, welche einen wesentlich höherenDruck hat als die Verbrennungsluft, in den Ejekto.r ein und reißt aus dem Saugraum i i den von der Schnecke 8 dorthin geförderten Brennstaub mit in die Fangdüse 12 hinein. Von dort aus strömt das so entstandene Vorgemisch durch den Leitkanal 13 hindurch in den mit dem Körper 7 durch dünnwandige Stege 1q. verbundenen napfförmigen Verwi,rbler 15 hinein, an dessen Boden 16 es um etwa i$o° umgelenkt wird. Diese plötzliche Umlenkung, welche im wesentlichen durch Aufprallen des Vorgemisches auf den Napfboden i6 und auf die bereits vorher umgelenkten und aus dem Napf nach rückwärts in Richtung der Pfeile 17 herausströmenden Gemischteile erfolgt, verursacht eine derartig heftige Wirbelbildung innerhalb des darauf radial zwischen der Düsenmündung i$ und dem Napf 15 in den Brennkammerhals 5 austretenden Vorgemisches, daß dessen Vermischung -mit der durch den Bre nnkammerhals strömenden Verbrennungsluft und seine anschließende Verbrennung auf kürzestem Wege erfolgt. Hierdurch wird erheblich an Brennkammerlänge und damit an zu kühlender Wand ungsfläche der Brennkammer gespart. Die Verbrennung wird außerdem-dadurch weiter beschleunigt, daß sich in dem Vorgemisch ,beim Aufprall auf den Napf 15 Schallwellen hoher Frequenz ausbilden, die bekanntlich beschleunigend auf chemische Reaktionen der hier in Frage kommenden Art einwirken.
Das Ausführungsbeispiel der Abb. 2 unterscheidet sich von demjenigen der Abb. i im wesentlichen dadurch, daß bei ihm @dieB@ildung ,des Vorgemisches erst innerhalb des nap.fförmn:gen Verwirblers 2o erfolgt, in dem der Brennstaub durch die Förderschnecke zi laufend vorgelagert wird. Der Verwirbler und -die Förderschnecke sind in einem strömungsgünstig geformten Körper 22 untergebracht, vor dem das Mundstück 23 der Einblase= luftleitung 2q. angeordnet ist. D:ie Teile 2o bis 24 bilden zusammen ein besonderes Einsatzstück 25, welches für Kontrollzwecke leicht ein- - und ausgebaut werden kann. Zur Verbesserung der Wirbelbildung in dem Verivirbler 2o ist dessen Boden bei 26 mehrfach abgestuft. Die Bildung des Vorgemisches erfolgt in der Hauptsache dadurch, daß die aus -dem Mundstück 23 in, den Verwirbler 2o einströmende Einblaseluft in letzterem stark verwirbelt wird, dabei den im Verwirbler- vorgelagerten Brennstaub lebhaft aufwirbelt und sich mit ihm innig mischt. Das aus dem Verwirbler austretende Vorgemisch hat hier sogar eine verhältnismäßig stark nach rückwärts, also der Strömungsrichtung der Verbrennungsluft entgegengerichtete Komponente, so daß für die Bildung des endgültigen Brenngemisches nur ein sehr kurzer axialer Weg innerhalb der Brennkammer benötigt wird.
Bei einer Vorrichtung .der in der Abb. i dargestellten Art kann die Förderschnecke 8 mit dem Ejektor io bis 12, gegebenenfalls auch außerhalb der Brennkammer angeordnet und nur der dann entsprechend verlängerte Leibkanal 13 für das Vorgemisch in die Brennkammer hinein bis vor den Napf 15 geführt werden, um Förderschnecke und Ejektor vor der in der Brennkammer herrschenden Hitze ,zu schützen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zum Einblasen von staubförmigen Brennstoffen in Druckfeuerungsräume, insbesondere in die Brennkammern von Brennkraftturbinen und Strahltriebwerken für Luftfahrzeuge, .dadurch gekennzeichnet, daß an der Gemischbildungsstelle der Brennkammern ein oder mehrere napfförmige Verwirbler angeordnet sind, in die hinein die Einblaseluftstrahlen gerichtet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß vordem Verwirbler (15) eine vorzugsweise ejektorarti,g wirkende Vorrichtung (io bis 12) zur Bildung eines Vorgemisches zwischen der Einblaseluft und dem Brennstaub angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (io bis 12) zur Bildung des Vorgemisches außerhalb der Brennkammer angeordnet und nur ein Leitkanal (13) für das Vorgemisch in die Brennkammer hinein bis vor den Verwirbler (15) geführt ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verwirbler (15) mit der Vorrichtung (iobis 12) zur Bildung des Vorgemisches bzw. mit deren Leitkanal (13) durch dünne radiale Stege (14) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach den. Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstaub der Vorrichtung zur Bildung des Vorgemisches durch eine Förderschnecke (8) zugeführt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß :das Gehäuse (9) der Förderschnecke (8) den Stützfuß für die Vorrichtung (io bis 12) zur Bildung des Vorgemisches bzw. für einen diese Vorrichtung enthaltenden strömungsgünstig geformten Körper (7) bildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstaub dem Verwirbler (20) unmittelbar zugeführt wird. B.
Vorrichtung nach Anspruch 7, :dadurch gekennzeichnet, daß der Verwirbler (2o) und die den Brennstaub dem Verwirbler zuführende Förderschnecke (21) zusammen in einem strömungsgünstig geformten Körper (22) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß -der Verwirbler (2o), die Förderschnecke (21) und :die Einblaseluftleitung (24) zusammen ein besonderes, lösbar mit der Brennkammer verbundenes Einsatzstück (25) bilden. i o. Vorrichtung nach den, Ansprüchen i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (26) des napfförmigen Verwirblers (2o) abgestuft ist.