CH278722A - Gas diffuser. - Google Patents

Gas diffuser.

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CH278722A
CH278722A CH278722DA CH278722A CH 278722 A CH278722 A CH 278722A CH 278722D A CH278722D A CH 278722DA CH 278722 A CH278722 A CH 278722A
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CH
Switzerland
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diffuser
walls
gas
wedge
combustion chamber
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Application number
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German (de)
Inventor
Power Jets Research De Limited
Original Assignee
Power Jets Res & Dev Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of CH278722A publication Critical patent/CH278722A/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  

      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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Csasdiffusor in einer Gasturbinenanlage mit Mitteln zur Zuführung von Primärluft zu einer Brennkammer, welche ein Flamm- rohr aufweist, das von einem Ringkanal zur Zuführung von Sekundärluft umgeben ist, wobei der Gasdiffusor in einzelne Längs kanäle unterteilt. Claim: Csas diffuser in a gas turbine system with means for supplying primary air to a combustion chamber which has a flame tube which is surrounded by an annular duct for supplying secondary air, the gas diffuser being divided into individual longitudinal ducts. ist, deren einander gegen überliegende Begrenzungswände unter einem Winkel von höchstens 12 zueinander geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffu- sorkanäle einerseits durch einen an die Wände des Flammrohres anschliessenden Körper, dessen Längsschnitt die Form eines hohlen Keils aufweist, und anderseits durch diesen umgebende, zueinander geneigte Wände be grenzt sind, welche an. Brennkammerwände anschliessen, wobei die Diffusorkanäle zu?- Pührung der Sekundärluft und der Hohlraum. des Körpers zur Zuführung der Primärluft zum Flammohr bestimmt sind. whose opposing boundary walls are inclined at an angle of at most 12 to each other, characterized in that the diffuser ducts are on the one hand by a body adjoining the walls of the flame tube, the longitudinal section of which has the shape of a hollow wedge, and on the other hand by a body surrounding it , mutually inclined walls are limited to which. Connect the combustion chamber walls, with the diffuser channels too? - Guiding of the secondary air and the cavity. of the body are intended to supply the primary air to the flame ear. UNTERAI\TSPRUCH Gasdiffusor nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Wände am Diffusor-Einlassteil parallel zueinander ver laufen, und dass der im Längsschnitt keilför mige Körper mit seiner Spitze in den Einlass teil ragt, um die ganze Gasströmung schon vor irgendeiner Erweiterung des Diffusors aufzuteilen. SUBAI \ TSPRUCH Gas diffuser according to claim, characterized in that the walls on the diffuser inlet part run parallel to each other, and that the wedge-shaped body in the longitudinal section protrudes with its tip into the inlet part, around the entire gas flow before any expansion of the diffuser split up.
CH278722D 1944-03-21 1946-02-19 Gas diffuser. CH278722A (en)

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CH278722D CH278722A (en) 1944-03-21 1946-02-19 Gas diffuser.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1601674B1 (en) * 1966-08-31 1971-09-16 United Aircraft Corp COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1601674B1 (en) * 1966-08-31 1971-09-16 United Aircraft Corp COMBUSTION CHAMBER FOR A GAS TURBINE ENGINE

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