Gasdiffusor. Die Erfindung bezieht sieh auf Gasdiffu- soren, wie solche für die Herabsetzung der Geschwindigkeit eines Gases in einer Gas turbinenanlage benützt werden. Der Haupt zweck besteht darin, einen Diffusor vor zusehen, welcher eine rasche Verzögerung einer Strömung mit, günstigen Wirkungs graden ermöglicht.
Um eine wirksame Verzögerung in einem einfachen Diffusor von zunehmend sich von: Einlass zum Auslass vergrössernder Quer- sehnittsfläehe zu erhalten, darf die Erweite rung nicht zu gross sein, uni, das Ablösen der Ströniruig von dessen Wänden zu verhindern. Die Verzögerung der Gasströmung erfolgt so mit allmählich und zieht. die Anwendung eines langen -Diffusordurehlasses nach sieh, wenn die Geschwindigkeit. beträchtlich herabgesetzt werden soll.
Bei dei- Ausbildung von gewissen Maschi nen ist ein langer Diffusor schwierig unter zubringen; dies ist besonders bei Verbren- nurigsturliinen-Kraft.anlageri für Luftfahr zeuge der Fall, wo sieh Begrenzungen der Ge samtlänge und der seitlichen Abmessungen der einzubauenden Krafteinheit ergeben.
Der erfindungsgemässe Gasdiffusor in einer Gasturbinenanlage mit -.,Mitteln zur Zu führung von Primärluft zu einer Brennkam rner, welche Brennkammer ein Flammrohr be sitzt, das von einem Ringkanal zur Zufüh rung von Sekundärluft umgeben ist, welcher Gasdiffusor in einzelne Diffusorkanäle unter- teilt ist, deren einander gegenüberliegende Begrenzungswände unter einem Winkel von höchstens 12 zueinander geneigt sind, ist da durch gekennzeichnet, dass die Diffusorkanäle einerseits durch einen an die Wände des Flammrohres anschliessenden Körper,
dessen Längsschnitt die Form eines hohlen Keils aufweist, und anderseits durch diesem gegen überliegende, zueinander geneigte Wände be grenzt sind, welche an die Brennkammer- wände anschliessen, wobei die Diffusorkanäle zur Führung der Sekundärluft und der Hohl raum des Körpers zur Zuführung der Pri märluft zum Flammrohr bestimmt sind.
Ein solcher in einzelne Diffusorkanäle aufgeteilter Gasdiffusor kann kürzer kon struiert werden als ein einfacher Difftlsor. Indem der Winkel zwischen den Begrenzungs wänden der Diffusorkanäle nicht grösser als 12 gemacht wird, kann ein Ablösen der Strö mung von der Wandung verhindert werden.
In der beiliegenden Zeichnung sind Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigen die Fig. 1 und 2' teilweise Axialschnitte verschiedener Ausfüh rungen eines Diffusors, der bei einer Ver- brennungsturbinen-Kraftanlage der Axia.l strömungsbauart angewendet ist, wobei der Diffusor bei jeder Ausführungsform dazu benutzt wird, um die Geschwindigkeit der in die Verbrennungskammer gelieferten Luft herabzusetzen.
Bei der in Fig. 1. dargestellten Ausfüh- rungsforniweist ein Axia.lströmungskompres- sor einen Rotor 1 mit Kränzen von Sehaufeln '? auf, welche zwischen Kränzen von St.ator- schaufeln 3 an einem '-',tatorgehäuse 4 ange ordnet sind.
Dieser Azialströmungskompres- sor fördert komprimierte Luft unmittelbar aus seinem konvergierenden Ringkanal in einen ringförmigen Diffusor, welcher dureli äussere und innere Wände 5 bzw. 6 begrenzt ist. Der Diffusor ist durch ein ringförmiges hohles Glied 7, das im Längsschnitt keilför mig ist, unterteilt, um zwischen diesem Glied 7 und den äussern und innern Wänden 5, 6 äussere und innere Diffusorkanäle 8 bzw. 9 zi. erzielen.
Die innern und äussern Wände 5 bzw. 6 schliessen mit der Wandung des Körpers 7 Winkel von höchstens 12 ein. Vorteilhaft be trägt dieser Winkel 6 , weil gefunden wurde, dass die aerodynamischen Verluste dann ein Minimum sind. Das keilförmige Glied 7 hat sein spitzes Ende an der Verbindungsstelle des Diffusoreinlasses 19 mit der Zuführlei- tung bzw.
dem Einlassbeschleuniger, der durch den sich verengenden Strömungskanal des Kompressors gebildet ist, und das erwähnte keilförmige Glied 7 erstreckt sieh über die ganze Länge des Diffusors, so dass die DiffLi- sorkanäle 8, 9 in die Verbrennungskammer 10 münden. Der Diffusoreinlass 19 wirkt nicht als Diffusor, weil die Querschnitte in diesem Teil abnehmen und nicht zunehmen, indem die äussere bzw. die innere Wand 5 bzw. 6 für Einlassteil parallel zueinander verlaufen.
Ringförmige Scheidewände 11, welche an die Wände des keilförmigen. Hohlgliedes ansehlie- ssen, dienen in Verbindung mit den Wänden 12, 13 der Verbrennungskammer, welche Wände an die äussern bzw.@innern Wände des Diffusors anschliessen, dazu, die Luft zur Sekundärzone zu leiten., während der R.in- raum zwischen den Scheidewänden an der Einströniseite durch eine durchbrochene, schalenförmige Scheibe 14 überdeckt ist,
so dass ein Flammrohr oder eine Primärzone 15 gebildet wird, in welche Brennstoff durch Brennerdüsen 16 (von welchen nur eine ge zeigt ist) eingespritzt und in derselben ver- brannt wird.
Primärluft, welche die Verbren nung des in das Flaminrolir oder die Primär zone 15 eingespritzten Brennstoffes unter stützt, wird durch axial gerichtete Kanäle 17 zugeführt, welche von den Diffusorkanälen 8, (@ in das Innere des keilförmigen Gliedes 7 und durch die Durchbreehungen der Seheibe 14 führen.
Radiale Rippen 18 legen das keilförmige Glied 7 in dein Diffusor fest und stützen es ab. Bei der iii Fig. 2 dargestellten Ausfüh- rungsform, bei welcher gleiche Bezugszahlen wie in Fig. I.
gleiche oder entsprechende Teile bezeichnen, besteht die Abänderung darin, dass das Einlassende 19 des Diffusors als Fortsetzung der Zufuhrleitung von allmäh lich abnehmendem Durchmesser länger aus gebildet ist, und dass am vordern Teil des keilförmigen Gliedes 7 eine ringförmige Ver längerung 7x mit einer scharfen vordern Kante vorgesehen ist, welche an der Verbin dungsstelle des Diffusoreinlasses 19 mit dem Auslassende des Durehströmungs-Ringkanals des Kompressors liegt.
Bei jeder der beiden beschriebenen Aus führungsformen wird die Luftströmung durch die vordere Kante des keilförmigen Gliedes (Fig. 1) oder durch die ringförmige Verlän gerung (Fig. 2) vor der Stelle, wo die Erwei terung beginnt, in. zwei Teilströme unterteilt.
Es wurde gefunden, dass durch Unterteilung der Strömung vor Beginn der Erweiterung und durch getrennte Verzögerung jeder Teil- strömung, wie vorstehend beschrieben, die (-lrösse und Wirkung der Verzögerung durch ,jeden Kanal die gleiche ist, wie es mit einem einfachen Diffusor erhalten wird;
folglich kann mit einem unterteilten Diffusor mit zwei Diffusorkanülen die gleiche Wirkung erbalten. werden wie in einem einfachen Dif- fusor von doppelter Gesamtlänge, wobei die aerodynanüsehenVerluste nur wenig zuneh men.
Es wurde ferner gefunden, dass eine Ab lösung der Luftströmung von den Wänden des Diffusorkanals bei zu grossem Erweite rungswinkel unmittelbar mit dem Beginn der Erweiterung anfängt. Wenn die Erweiterung vor der Teilung beginnt, wie in früher vor geschlagenen Untertssilungsdiffusoren, dann bleibt die Ablösung bestehen und die Diffn- sorverluste sind hoch.
Es ist natürlich klar, dass die Anzahl der auszuführenden getrennten Diffusorkanäle abhängig ist von der gewünschten Verzöge rung der Strömung und der zulässigen Ge samtlänge des Diffusors.
Gas diffuser. The invention relates to gas diffusers such as those used to reduce the speed of a gas in a gas turbine system. The main purpose is to see a diffuser, which allows a rapid deceleration of a flow with favorable degrees of effectiveness.
In order to obtain an effective delay in a simple diffuser from increasing from: inlet to outlet increasing cross-sectional area, the expansion must not be too large, in order to prevent the Ströniruig from detaching from its walls. The gas flow is slowed down gradually and pulls. the application of a long diffuser vent to see if the speed. should be reduced considerably.
In the construction of certain machines, a long diffuser is difficult to accommodate; this is particularly the case with combustion turbine power plants for aircraft, where there are limits to the total length and the lateral dimensions of the power unit to be installed.
The gas diffuser according to the invention in a gas turbine system with -., Means for supplying primary air to a combustion chamber, which combustion chamber has a flame tube which is surrounded by an annular channel for supplying secondary air, which gas diffuser is divided into individual diffuser channels, whose opposing boundary walls are inclined at an angle of at most 12 to one another, is characterized in that the diffuser channels are on the one hand by a body adjoining the walls of the flame tube,
whose longitudinal section has the shape of a hollow wedge, and on the other hand are bounded by this opposite, mutually inclined walls which adjoin the combustion chamber walls, the diffuser channels for guiding the secondary air and the cavity of the body for supplying the primary air to the Flame tube are determined.
Such a gas diffuser divided into individual diffuser channels can be constructed to be shorter than a simple diffuser. By making the angle between the boundary walls of the diffuser channels not greater than 12, the flow can be prevented from becoming detached from the wall.
In the accompanying drawings, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, namely FIGS. 1 and 2 'show partial axial sections of different versions of a diffuser which is used in a combustion turbine power plant of the Axia.l flow type, the diffuser in each Embodiment is used to reduce the speed of the air supplied into the combustion chamber.
In the embodiment shown in FIG. 1, an axial flow compressor has a rotor 1 with rings of blades. on, which are arranged between rings of St.ator blades 3 on a '-', tator housing 4.
This social flow compressor conveys compressed air directly from its converging annular channel into an annular diffuser which is delimited by outer and inner walls 5 and 6, respectively. The diffuser is divided by an annular hollow member 7, which is keilför mig in longitudinal section, to between this member 7 and the outer and inner walls 5, 6 outer and inner diffuser channels 8 and 9 zi. achieve.
The inner and outer walls 5 and 6 form an angle of at most 12 with the wall of the body 7. This angle 6 is advantageous because it has been found that the aerodynamic losses are then a minimum. The wedge-shaped member 7 has its pointed end at the junction of the diffuser inlet 19 with the supply line or
the inlet accelerator, which is formed by the narrowing flow channel of the compressor, and the aforementioned wedge-shaped member 7 extends over the entire length of the diffuser, so that the diffuser channels 8, 9 open into the combustion chamber 10. The diffuser inlet 19 does not act as a diffuser because the cross sections in this part decrease and not increase, in that the outer or inner wall 5 or 6 for the inlet part run parallel to one another.
Annular partitions 11, which are attached to the walls of the wedge-shaped. Hollow member, serve in conjunction with the walls 12, 13 of the combustion chamber, which walls adjoin the outer and inner walls of the diffuser, to guide the air to the secondary zone., While the inside space between the Partitions on the Einströniseite is covered by an openwork, bowl-shaped disc 14,
so that a flame tube or a primary zone 15 is formed, into which fuel is injected through burner nozzles 16 (only one of which is shown) and burned in the same.
Primary air, which supports the combustion of the fuel injected into the Flaminrolir or the primary zone 15, is supplied through axially directed channels 17, which flow from the diffuser channels 8, (@ into the interior of the wedge-shaped member 7 and through the perforations in the Seheibe 14 to lead.
Radial ribs 18 fix the wedge-shaped member 7 in the diffuser and support it. In the embodiment shown in FIG. 2, in which the same reference numerals as in FIG.
Identical or corresponding parts denote, the modification consists in the fact that the inlet end 19 of the diffuser is formed as a continuation of the supply line of gradually decreasing diameter, and that on the front part of the wedge-shaped member 7 an annular extension 7x with a sharp front edge is provided, which is at the connec tion point of the diffuser inlet 19 with the outlet end of the throughflow annular channel of the compressor.
In each of the two embodiments described, the air flow through the front edge of the wedge-shaped member (Fig. 1) or through the annular extension (Fig. 2) in front of the point where the expansion begins, is divided into two partial flows.
It has been found that by dividing the flow before the start of the expansion and by delaying each partial flow separately as described above, the size and effect of the delay through each channel is the same as that obtained with a simple diffuser ;
consequently, a split diffuser with two diffuser cannulas can produce the same effect. are as in a simple diffuser of twice the total length, the aerodynamic losses increasing only slightly.
It has also been found that a detachment of the air flow from the walls of the diffuser channel begins immediately with the beginning of the expansion when the expansion angle is too large. If the expansion begins before the division, as in previously proposed subdivision diffusers, the detachment persists and the diffuser losses are high.
It is of course clear that the number of separate diffuser channels to be implemented depends on the desired delay of the flow and the permissible total length of the diffuser.