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Einrichtung zur Regelung der Menge der Primärluft bei Brennkammern von Gasturbinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Menge der Primärluft bei Brennkammern von Gasturbinen mit einer Wirbeleinrichtung mit zentripedalem Durchfluss.
Um die verlangten Temperaturen der Arbeitsgase zu gewinnen, müssen die Brennkammern der Gas-
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kammer eingeführten Gesamtluftmenge zugeführt werden soll. Dies wurde meist in der Weise durchgeführt, dass die Innenteile der Brennkammer mit Durchflussöffnungen von konstantem Querschnitt versehen wurden, durch welche die Gesamtluft in die Verbrennungs- und in die Mischluft geteilt wurde, u. zw. in einem solchen Verhältnis, welches der nominalen Arbeit der Maschinenanlage entspricht. Bei andern Verhältnissen arbeitet die Brennkammer sehr unwirtschaftlich.
Andere bekannte Luftregelungseinrichtungen für Brennkammern sind sehr kostspielig und erfüllen ausserdem nicht die an sie gestellten Anforderungen.
So wurde z. B. vorgeschlagen, eine die Brennstoffzuführung umschliessende ringförmige Blende zur Regelung der Primärluft vorzusehen. Vorgeschlagen wurde auch, die Blende zur Regelung der Primärluft axial zu verstellen. Gemäss einem andern Vorschlag erfolgt die Drosselung der Primärluftmenge und damit die Regelung der Geschwindigkeit der Luft beim Durchströmen der Wirbeleinrichtung durch einen Drehschieber. Bei diesen bekannten Einrichtungen wird zwar der Luftzutritt in die Verbrennungszone begrenzt, sie sind jedoch nicht in der Lage, die Geschwindigkeiten in den Wirbelkammern im wesentlichen auf dem gewünschten Wert zu erhalten, weil die Durchflussgeschwindigkeit durch die Wirbeleinrichtung beträchtlich geändert wird, was einen bedeutenden Einfluss auf die Verbrennungsstabilität ausübt.
Die erwähnten Nachteile werden durch die erfindungsgemässe Einrichtung zur Regelung der Primärluft dadurch beseitigt, dass die Austrittskanten der Schaufeln der Wirbeleinrichtung parallel zur Längsachse der Wirbeleinrichtung verlaufen, und am inneren Umfang der tangentialen Wirbeleinrichtung eine einstellbare ringförmige Regelblende angeordnet ist, durch deren axiale Verstellung die Austrittsfläche der Wirbeleinrichtung kontinuierlich veränderbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In einer Brennkammer 1 ist eine Wirbelkammer 2 mit Schaufeln 3 für die tangentiale Luftzuführung in eine Verbrennungszone 4 eingebaut, die von einem Innenraum 5 der Brennkammer 1 durch ein Flammrohr 6 abgetrennt ist. Andeminneren Umfang der Wirbelkammer 2 ist eine ringförmige einstellbare Blende 7 angeordnet, deren Auf- und Abwärtsbewegung durch eine Einrichtung 8 mittels eines Antriebskolbens und Zylinders 9 und einer Rücklauteinrichtung 10 geregelt wird. In die Mitte der ringförmigen regelbaren Blende 7 ist eine Brennstoffzuführung 11 eingebaut.
Die durch einen Hals 12 in die Brennkammer 1 zugeführte Luft, strömt über die tangentiale Wirbelkammer 2 in die Verbrennungszone 4. Die Durchflussfläche der Wirbelkammer 2 kann kontinuierlich durch die ringförmige Regelungsblende 7 geändert werden, wobei die tangentiale Richtung und die Luftströmungsgeschwindigkeit an dem Austritt aus der Wirbelkammer 2 in die Verbrennungszone erhalten bleibt.
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Wie bereits erwähnt, wird der Brennstoff durch die Zuführung 11 in die Mitte der Regelungsblende 7 zugeführt.
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Device for regulating the amount of primary air in combustion chambers of gas turbines
The invention relates to a device for regulating the amount of primary air in combustion chambers of gas turbines with a vortex device with centripetal flow.
In order to achieve the required temperatures of the working gases, the combustion chambers of the gas
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Chamber introduced total amount of air is to be supplied. This was mostly done in such a way that the internal parts of the combustion chamber were provided with flow openings of constant cross-section, through which the total air was divided into the combustion and mixed air, u. in such a ratio that corresponds to the nominal work of the machine system. In other circumstances the combustion chamber works very uneconomically.
Other known air control devices for combustion chambers are very expensive and, moreover, do not meet the requirements placed on them.
So was z. B. proposed to provide an annular diaphragm surrounding the fuel supply to control the primary air. It was also suggested that the diaphragm to regulate the primary air be adjusted axially. According to another proposal, the amount of primary air is throttled and thus the speed of the air is regulated as it flows through the vortex device through a rotary valve. In these known devices, although the air entry into the combustion zone is restricted, they are not able to maintain the velocities in the vortex chambers substantially at the desired value because the flow rate through the vortex device is changed considerably, which has a significant influence on exerts combustion stability.
The aforementioned disadvantages are eliminated by the device according to the invention for regulating the primary air in that the outlet edges of the blades of the vortex device run parallel to the longitudinal axis of the vortex device, and an adjustable ring-shaped regulating diaphragm is arranged on the inner circumference of the tangential vortex device, the axial adjustment of which increases the outlet surface of the Vortex device is continuously variable.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.
A swirl chamber 2 with blades 3 for the tangential air supply is installed in a combustion chamber 1 in a combustion zone 4 which is separated from an interior 5 of the combustion chamber 1 by a flame tube 6. Arranged on the inner circumference of the vortex chamber 2 is a ring-shaped adjustable diaphragm 7, the upward and downward movement of which is regulated by a device 8 by means of a drive piston and cylinder 9 and a return device 10. A fuel feed 11 is installed in the middle of the ring-shaped controllable diaphragm 7.
The air supplied through a throat 12 into the combustion chamber 1 flows through the tangential vortex chamber 2 into the combustion zone 4. The flow area of the vortex chamber 2 can be continuously changed by the annular regulating orifice 7, the tangential direction and the air flow velocity at the outlet from the Vortex chamber 2 is retained in the combustion zone.
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As already mentioned, the fuel is fed through the feed line 11 into the center of the control orifice 7.