Flammrohr für Gasturbinenbrennkammer. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung von Flammrohren. für Gas turbinenbrennkammern.
Solche CTasturbinenbrennkanimei-n besitzen meist ein Luftgehäuse und im Abstand davon ein Flammrohr. Dem Flammrohr wird Brenn stoff znneführt, während die in (las Luftge häuse eintretende Luft zum Teil als Primär luft direkt in das Flammrohr und zum Teil um dieses herum strömt.
In der Wandunis des Flammrohres sind zusätzliche Öffnungen vorgesehen, damit. die inn das Flammrohr strömende Luft in dieses eintreten kann, um Sekundär- oder Tertiärluft und eventuell zu sätzliche Primärluft zuzuführen.
Eine bekannte Flammrohrkonstruktion besteht aus zwei oder mehr kegelstumpfför- inigen Elementen, deren Enden sieh berühren und miteinander verflanselit sind. In den Wänden der kegelstumpfförminen Absclniitte und in den quer zum Luftstrom, welcher das Flammrohr umgibt, sieh erstreckenden Flan schen sind Dui-clitrittsöffnuirneir für die Luft vorgesehen.
Erfinduirns#emäss sind in einem Flamm- rohr für eine Gasturbinenbrennkammer zwei rohrförinige Wandelemente vorgesehen, deren Enden ineinander geschoben sind, wobei min destens eines dieser Elemente an der Verbin dungsstelle längsverlaufende Rinnen auf weist, die mit dem Ende des andern Elemen tes so zusammenwirken, dass kanalartige Luft- durchlä sse ins Innere des Flammrohres ent- stehen,
deren Eintrittsöffnungen gegen den die Flammrohrwandung umgebenden Luft strom gerichtet sind. Diese Rinnen bewirken eine gewisse Flexibilität der Wandabschnitte, so dass durch lokale Temperaturänderungen bedingte Ausdehnungsuntersehiede besser auf genommen werden und dadurch die Neinunis der Flammrohre, sieh auszubuchten, herab -esetzt. wird.
Sie gestatten ferner dem primä ren, sekundären oder tertiären Luftstrom ohne übermässige Turbulenz in das Rohr innere zu gelangen.
Die kanalartigen Luftdurchlässe können parallel zur Wand des durch die rohrförmi gen Elemente gebildeten Flammrohres ver laufen.
Die Luftkanäle können auch in einem Winkel zur Flammrohrwand und in Strö- mungsriehtung gegen die Aelise des Verbren nungsraumes g-erichtet sein.
Bei dieser Aus bildung durchdringt die in das Flammrohr eintretende Luft, den durch das Rohr strei chenden Gasstrom, wodurch eine bessere Ver- mischung und eine gleichmässigere Tempera- turverteilung am Rohrausgang bewirkt wird.
Die zusammenwirkenden Endstücke der Rohrelemente können beide mit Längsrinnen versehen sehr und sie können so angeordnet sein, dass ihre Rinnen miteinander zur Dek- kang kommen.
Das innere Endstück kann nach einwärts gedrückte Rinnen aufweisen, während beim äussern Endstück nach auswärts gedrückte Rinnen vorhanden sein können.
Die Rinnen können ferner derart geformt sein, dass die kanalartigen Luftdurchlässe in der Strömimgsrichtiing konvergieren.
Das Flammrohr kann auch zwei Rohr stücke besitzen, zwischen deren Endteilen ein gewelltes Rohrstück so angeordnet ist, dass das eine Rohrende in dieses hineinge schoben ist und das andere Rohrende dieses umgibt.
INTachstehend werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 11 der beiliegenden Zeich nung einige beispielsweise Ausführungsfor men des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform mit weggebrochenen Teilen.
Fig. 2 zeigt einen Teil der Fig. 1 in grö sserem Massstab.
Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 in der Fig. 2.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform mit weggebrochenen Teilen.
Fig. 5 ist ein Ausschnitt aus Fig. 4 in grösserem Massstab.
Fig. 6 ist ein anderer Ausschnitt aus Fig. 4 ebenfalls in grösserem Massstab.
Fig. 7 ist noch ein anderer Ausschnitt aus Fig. 4 in grösserem Massstab.
Fig. 8 ist ein Schnitt nach Linie 8-8 in Fig. 5.
Fig. 9 ist ein Schnitt nach Linie 9-9 in Fig. 5.
Fig. 10 ist eine gebrochene Ansicht einer andern Ausbildung der in Fig. 4 gezeigten Teile.
Fig. 11 ist ein Schnitt nach Linie 11-l1 in Fig. 10.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung gezeigte Ausführungsform des Flammrohres besitzt ein triehterförmiges Einlassstück 19 von bekannter Bauart mit der Mündung 19A, durch welche Primärluft in das Flammrohr eintritt und in der eine Brennstoffdüse ange ordnet ist (nicht dargestellt), durch die Brennstoff in das Flammrohr gespritzt wird.
Das Flammrohr weist ferner ein rohrförmiges Zwischenstück 21 mit Öffnungen zur Auf- nahme von Verbindungsrohren und ein kegelstumpfförmiges, rohrförmiges Endstück 27 mit Öffnungen 26 für den Zutritt von Ter- tiärluft auf. Diese Teile sind aneinander in einer Reihe befestigt.
Die Verbindungsstelle zwischen dem Zwi schenstück 21 und dem kegelstumpfförmigen Element 27 (Fug. 2 und 3) befindet sich dort, wo Sekundärluft in das Flammrohr eintreten soll; sie sind durch schwach abgeschrägte Ansätze 22, 24 aus hitzebeständigem Metall miteinander verbunden, wobei die Verlänge rung 22 des Zwischenstückes 21 in den An satz 24 des kegelstumpfförmigen Elementes 27 hineingeschoben ist.
Der Ansatz 22 des Zwischenstückes 21 weist an seinem Umfang eine Anzahl vonein ander distanzierte, nach einwärts gedrückte Rinnen 23 auf, wobei die Tiefe der Rinnen 23 von der Berührungsstelle mit dem Ansatz 24 des kegelstilmpfförmigen Elementes 27 zur Verbindungsstelle mit. dem Zwischenele ment 21, abnimmt.
Der Ansatz 24 des kegelstuunpfförmigen Elementes 27 weist nach auswärts gedrückte Rinnen 28 auf. Diese Rinnen 28 sind in glei chen Abständen angeordnet und gleich abge schrägt, so dass beim Ineinanderschieben der Ansätze 22, 24 die Rinnen 23, 28 auf denselben miteinander übereinstimmen und Kanäle 29 bilden, deren Querschnitt vom Ein tritt gegen den Austritt hin abnimmt. Die Teile der Ansätze 22, 24, die zwischen den Rinnen liegen, berühren sich und sind zweck- mässig miteinander verschweisst.
Es ist klar, dass infolge der Abschrägung der Rinnen die Kanäle 29 in einem Winkel zur Flammrohrwand nach einwärts und in Strömungsrichtung gegen die Flammrohr- achse gerichtet sind. Die durch sie hindurch gehende, sekundäre Verdünnungsluft wird so strahlartig in das Flammrohr eingeführt und kann den durch diesen strömenden Gasstrom durchdringen, wodurch eine gründliche Durchmischung erreicht wird, was eine gleich mässigere Temperaturverteilung am Austritts ende des Flammrohres zur Folge hat.
Zudem bilden die Kanäle auf der Aussenseite des Flammrohres Lufteintrittsöffnungen die gegen den Luftstrom im Zwischenraum zwischen Flanmirohr und Luftgehäuse gerichtet sind. Dieser Lnftstroia ist. in den Fig. 2 und 3 durch Pfeile angedeutet.
Der Winkel, die Abstände, die Länge, die Lage und der Querschnitt, der Luftkanäle wird so gewählt, dass eine bestmögliche Ver- inisehung von Luft und Gasen stattfindet.
Die in den Fig. 4 bis 9 dargestellte Aus- füfirungsforni zeigt eine Anzahl weiterer llögliehkeiten. Wie ersichtlich besitzt. das Flammrohr ein trieliterförmiges Einlassstück 37 bekannter Bauart, mit einem -Mündungs teil<B>3721,</B> durch den Primärluft eintritt und in welchen eine nicht dargestellte Brennstoff düse eingesetzt ist, welche Brennstoff in das Flammrohr einspritzt..
Das Flammrohr weist ferner zwei rohi-förniige Elemente 40, 41 und ein kegelstumpfförmiges Endstück 42 auf, die alle in einer Reihe miteinander befestigt sind.
Wie in den Fig. 5 und 8 genauer darge stellt ist, besitzt das trichterförmige Einlass- stück 37 zwei rohrförmige Elemente 38, 39, zwischen denen vom Kompressor der -Maschine kommende Druckluft durch den lIündungs- teil 37A Zutritt hat.
An der Berührungsstelle des Elementes 39 mit dein Zwischenelement 40 (Fig. 5 und 8) ist der Endteil des Elementes 39, der vom Endteil 44 des Elementes 40 umgeben wird, mit nach innen gedrückten Rinnen 43 ver sehen, während der anstossende Endteil des Zwischenelementes ein Zylinder ist. Es erge ben sich so zwischen den Rinnen 43 und dem zylindrischen Endteil 44 Luftkanäle vom Innern des triehterförmij-en Linlassteils 37 in das Flammrohr, entlang der Wand des Zwischenelementes 40.
An der Vereinigungsstelle des Zwischen elementes 40 mit. dem Zwischenelement 41 ist, wie aus Fig. 6 und 9 deutlicher ersichtlich ist., der Endteil 45 des Elementes 40 zylin drisch und wird vom benachbarten Endteil 46 des Elementes 41 aufgenommen. Dieser Endteil 46 weist. einwärtsgedrückte Rinnen 47 auf, die mit dem Endteil 45 verschweisst sind.
Es werden so zwischen dein zylindrischen Endteil 45 des vordern Elementes und den zwischen den Rinnen 47 stehenbleibenden Teilen am Endteil 46 des hintern Elementes kanalartige Luftdurchlässe 49 geschaffen, durch die weitere Bühl- oder Sekundärluft aus dem Raum zwischen dem Luftgehäuse 36 und dem Flammrohr eintreten und längs der Innenwand des hintern Zwischenelementes 41 fliessen kann.
Diese Durchlässe 49 weisen Eintrittsöffnungen auf, die sich gegen den Strom der Luft zwischen dein Luftgehäuse 36 und dem Flammrohr öffnen, dessen Richtung in der Fig. 4 durch Pfeile angedeutet ist.
Ein weiterer Satz von Durchtrittskanälen ist vorgesehen, indem man das Ende 50 des kegelstumpfförmigen Teils 42 (Fig. 7) mit einwärtsgedrüekten Rinnen 51 versieht, die mit dem zylindrischen Endteil 5\? des hintern Zwischenelementes 41 verschweisst sind. Die Anordnung an dieser Verbindungsstelle ist ähnlich derjenigen zwischen den beiden Zwi schenelementen 40 und 41.
Gemäss einer weiteren Variante der Ver bindung des trichterförmigen Einlassteils mit dem vordern Zwischenelement, die bei Aus führungsformen gemäss Fig. 4 benutzt werden kann, und in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, besteht das trichterförmige Einlassstüek aus zwei rohrförmigen Elementen 58, 59, wobei der Endteil des Elementes 58 zwischen den Endteilen 60, 62 des Elementes 59 bzw. des vordern Zwischenelementes 40 eingescho ben ist.
Die Endteile 60, 62 sind beide zylindrisch; doch ist der Endteil 61 des Elementes 58, der zwischen den beiden liegt, mit . Längs wellen 64 ausgestattet, welche abwechselnd die Endteile 60 und 62 berühren, mit. denen sie verschweisst sind.
Es entstehen so zwei Sätze kanalartiger Luftdurchlässe 65, 66 zwischen den Endteilen 60 und 62, deren Eintrittsöffnungen gegen den Luftstrom gerichtet sind, so dass Kühlluft der Innenwand des vordern Zwischenelemen tes entlangfliesst.
Die Rinnen können beliebige Querschnitte aufweisen. So können sie halbkreisförmig sein, so dass sie halbkreisförmige Kanäle bilden oder beim Zusammenwirken mit gleichen halbkreisförmigen Rinnen kreisförmige Ka näle bilden. Ferner können sie auch quadra tischen oder rechteckigen Querschnitt auf weisen.
Es ist ausserdem klar, dass die Rinnen dem Flammrohr, das verhältnismässig einfach herzustellen ist, mechanische Festigkeit ver leiht.
Überdies können Flammrohrkonstruktio- nen nach der vorliegenden Erfindung so be schaffen sein, dass in einem ringförmigen Luftgehäuse ein ringförmiger Verbrennungs raum vorgesehen ist. Ein solches Flammrohr kann aus zylindrischen oder kegelstumpfför- migen Wandungen bestehen die grössere oder kleinere mittlere Durchmesser haben und eine oder beide Wandungen können rohrförmige Flammrohrwandelemente aufweisen, die hin tereinander in einer Reihe, aneinander befe stigt sind,
wobei ein Ende des einen Rohr elementes in das Ende des andern gesteckt ist und eines oder beide dieser Rohrelemente in der beschriebenen Weise mit Rinnen ver sehen sein kann. Bei einem solchen ringför migen Flammrohr könne die an der äussern Flammrohrwand vorhandenen kanalartigen Luftdurchlässe so geneigt sein, dass sie in der Strömungsrichtung auf die Achse zu verlau fen, während die an der innern Flammrohr- wand vorhandenen kanalartigen Luftdurch- lässe so geneigt sind, dass sie in der Strö mungsrichtung von der Achse weg verlaufen.
Auf diese Weise wird die durch die Kanäle in das Flammrohrinnere geleitete Luft gegen den mittleren Radius des ringförmigen Flammrohres geleitet. Die Konstruktion kann auch so sein, dass die Luftkanäle praktisch parallel zur Flammrohrwand verlaufen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.