CH323713A - Assembly comprising a combustion chamber for a gas turbine and a combustion air guide device - Google Patents

Assembly comprising a combustion chamber for a gas turbine and a combustion air guide device

Info

Publication number
CH323713A
CH323713A CH323713DA CH323713A CH 323713 A CH323713 A CH 323713A CH 323713D A CH323713D A CH 323713DA CH 323713 A CH323713 A CH 323713A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
guide device
nozzle
vane
air
assembly according
Prior art date
Application number
Other languages
French (fr)
Inventor
Rowling Harold
George Blyther Leslie
Original Assignee
Shell Refining & Marketing Co
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shell Refining & Marketing Co filed Critical Shell Refining & Marketing Co
Publication of CH323713A publication Critical patent/CH323713A/en

Links

Classifications

    • 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
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes
    • 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
    • F23R3/26Controlling the air flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

  

  Ensemble comprenant une chambre de combustion pour     turbine    à gaz  et     un    dispositif de     guidage    d'air de combustion    La présente invention a pour objet un en  semble comportant une     chambre    de combus  tion de turbine à gaz et un dispositif de gui  dage à aubes donnant un mouvement rotatif  à l'air de combustion, ce dispositif étant monté  autour d'un injecteur de combustible.  



  Une difficulté bien connue dans le fonc  tionnement d'une installation de turbine à gaz  comprenant un compresseur, une chambre de  combustion et une turbine est que, pour une  charge inférieure à     celle    pour laquelle l'en  semble a été calculé, le rendement de la cham  bre de combustion tend à baisser. La princi  pale cause de cette chute de rendement est  l'augmentation du rapport air/combustible qui  intervient aux faibles charges. Une cause se  condaire est la diminution de l'écoulement de  l'air à travers le dispositif de guidage à aubes  qui se produit habituellement en même temps  et qui     entraîne    une     diminution    dans la vitesse  de tourbillonnement de l'air primaire entrant  dans la chambre.

   Pour améliorer le rapport  air primaire/combustible, il a été proposé de  disposer des moyens en amont du dispositif de  guidage à aubes pour étrangler l'arrivée d'air  primaire jusqu'à un point variant avec la  charge sur la chambre.  



  Cet expédient, cependant, a comme résul-         tat    de réduire encore plus la vitesse de     tourbil-          lonnement    de l'air primaire     dans    le     dispositif     de guidage, aux faibles charges, ce qui     annule     en partie l'amélioration dans le rendement de  combustion dû au réglage du rapport     air/com-          bustible,    en développant en outre une perte  de rendement due- à une perte de charge au  dispositif     d'étranglement.     



  L'ensemble selon l'invention est caracté  risé en ce qu'il comprend des moyens pour  régler le débit d'air à travers une buse d'in  jection dans laquelle est monté     l'injecteur    et  des moyens de commande pour faire varier les  sections des     orifices    de sortie du     dispositif    à  aubes.  



  Au lieu d'utiliser un     dispositif    obturateur  pour faire varier les sections des orifices de  sortie du dispositif de guidage à aubes, cette  variation peut être     réalisée    en déplaçant les  aubes de ce     dispositif    les unes     par    rapport aux  autres. Pour cela, les aubes peuvent être pi  votées, par exemple autour d'axes radiaux par  rapport à l'axe du dispositif de guidage, de  façon que l'angle que fait chaque aube avec  le     flux    d'air entrant puisse varier.  



  Les moyens de contrôle du dispositif de  guidage à aubes peuvent être actionnés ma  nuellement ou automatiquement, en fonction      du dosage suivant lequel le combustible est  fourni à l'injecteur.  



  Le dessin annexé représente, à titre d'exem  ple, une forme     d'exécution    de l'objet de l'in  vention.  



  La     fig.    1 est une vue en perspective d'un  détail de cette forme d'exécution.  



  La     fig.    2 est une vue en     coupe    développée  d'une partie de la     fig.    1.    La     fig.    3 est une coupe longitudinale sché  matique de cette forme d'exécution.  



  Les     fig.    1 et 2 montrent un dispositif de  guidage à aubes destiné à donner     un@    mouve  ment rotatif à l'air de combustion, comme il  sera décrit plus loin. Ce dispositif comprend  des aubes hélicoïdales 1, fixées sur un moyeu  creux 2. Un déflecteur 3 est fixé, par exemple  par soudure, au bord aval (c'est-à-dire le bord  par lequel l'air abandonne le dispositif) sur  chacune des aubes. Ces     déflecteurs    sont tous  dans un même plan normal à l'axe du dispo  sitif. Un orifice de sortie pour l'air passant à  travers le dispositif d'aubes dans la direction  de la flèche A est défini par les bords opposés  de chaque paire de déflecteurs voisins.  



  Un dispositif obturateur comprenant une  série de secteurs 4 d'obturation est monté, près  des     déflecteurs    3, de telle façon que chaque  secteur 4 soit placé contre un déflecteur 3.  Les secteurs 4 qui peuvent tourner par rapport  aux aubes 1 sont fixés sur un manchon qui est  semblable et coaxial au moyeu 2, ils présentent  un bord aval en biseau dirigé vers l'extérieur  du dispositif de guidage par rapport au sens  de circulation de l'air.  



  Les     fig.    1 et 2 montrent les secteurs 4  dans une position dans laquelle ils ferment en  viron les trois quarts de la section de chaque  orifice de sortie. Par rotation, dans l'un ou  l'autre sens, l'obturateur peut être actionné  pour fermer ou ouvrir complètement tous les  orifices. Le mouvement de fermeture relatif se  fait dans un sens déterminé par     rapport    au  bord aval de chaque secteur, c'est-à-dire que  les déflecteurs 3 se déplacent vers la droite  par rapport aux secteurs 4.    Le dispositif de guidage à aubes est muni  d'un anneau extérieur 20 comme représenté à  la     fig.    3, sur lequel sont fixées les aubes 1 et  le tout est placé dans la chambre de combus  tion 6 entourée d'une enveloppe extérieure 5.

    Le dispositif de guidage entoure un injecteur  de combustible 7 monté à l'intérieur d'une  buse 8 présentant une partie conique 8' anté  rieure, adjacente à l'extrémité de l'injecteur 7.  Cette buse 8 laisse passer entre sa partie co  nique et l'extrémité de l'injecteur 7, par exem  ple, environ un quart de l'air     primaire,    par dés  passages 19 et des orifices correspondants. mé  nagés dans le moyeu 2, la buse étant fermée  à l'arrière.  



  Cette buse 8 est montée sur un tube 9 qui  peut coulisser longitudinalement sur l'injecteur  7. Le moyeu 2 du dispositif de guidage peut  glisser sur la buse 8 et est muni de fentes héli  coïdales 10 dans lesquelles sont engagés des  doigts 11 solidaires de la buse 8.  



  La partie arrière du moyeu 2 sert à régler  le degré d'ouverture des passages 19 de la  buse 8.  



  Les secteurs 4 sont munis à leur périphérie  externe d'un manchon 12 qui est fixé à la paroi  de la chambre de combustion 6. Le bord ar  rière de l'anneau extérieur 20 du dispositif de  guidage d'air bute contre une pièce de retenue  13 fixée à l'intérieur du manchon 12. Le dis  positif de guidage d'air est ainsi empêché de  se déplacer longitudinalement, d'une part, par  les secteurs 4 et, d'autre part, par la pièce 13.  



  Un bras 14 est fixé au manchon 9 et porte  l'extrémité d'une tige filetée 15 sur laquelle  est monté un volant de commande 18. La tige  15 se visse dans une pièce 16 formant écrou à  travers une plaque de fermeture arrière 17 de  l'enveloppe 5. En faisant tourner le volant 18,  le manchon 9 est déplacé     axialement    et     celui-          ci    à son tour entraîne le moyeu 2 en rotation  grâce à la coopération des doigts 1l dans les  fentes 10.  



  Comme les secteurs 4 restent fixes, la ro  tation du dispositif de guidage     d'air    entraîne  une modification dans les sections des orifices  de sortie. Simultanément, la quantité d'air ad  mis par la buse 8 est modifiée, d'une part, du      fait de la variation de l'espace entre la partie  8' de la buse et l'extrémité de l'injecteur et,  d'autre part, du fait de la variation de l'aire  des passages 19 découverts par les     ouvertures     du moyeu 2 du dispositif de guidage d'air.  



  La réduction des sections des orifices de  sortie de ce dispositif de guidage par les sec  teurs 4, n'entraîne pas de perte d'énergie en  amont de la sortie dudit dispositif. L'énergie  est ainsi tout entière disponible pour     d6velop-          per    la vitesse de tourbillonnement dans toutes  les positions de l'obturateur. Simultanément  aux variations de section des orifices du dis  positif de guidage d'air, il apparaît une réduc  tion correspondante de l'air admis par la  buse 8.  



  La vis 15 peut être actionnée manuelle  ment, ou automatiquement, en fonction de  l'importance de l'alimentation en combustible  de l'injecteur 7.  



  Bien que la     fig.    1 montre un dispositif de  guidage d'air dans lequel les bords de sortie  des aubes sont dans un même plan., on pour  rait prévoir toute autre disposition. Par exem  ple, les bords de sortie des aubes pourraient  être disposés sur une surface conique, étant  entendu que les     déflecteurs    3 qui leur sont  fixés et les secteurs 4 seraient disposés     suivant     la même surface.



  Assembly comprising a combustion chamber for a gas turbine and a device for guiding combustion air The present invention relates to a unit comprising a combustion chamber for a gas turbine and a blade guide device giving movement. rotary with combustion air, this device being mounted around a fuel injector.



  A well-known difficulty in the operation of a gas turbine installation comprising a compressor, a combustion chamber and a turbine is that, for a load lower than that for which the total has been calculated, the efficiency of the gas turbine. combustion chamber tends to decrease. The main cause of this drop in efficiency is the increase in the air / fuel ratio which occurs at low loads. One cause is the decrease in air flow through the vane guide which usually occurs at the same time and which results in a decrease in the vortex velocity of the primary air entering the chamber.

   To improve the primary air / fuel ratio, it has been proposed to have means upstream of the vane guide device to throttle the primary air inlet to a point varying with the load on the chamber.



  This expedient, however, results in an even further reduction in the vortex rate of the primary air in the guide device at low loads, which in part negates the improvement in combustion efficiency due to the combustion efficiency. adjustment of the air / fuel ratio, further developing a loss of efficiency due to a pressure drop at the throttle device.



  The assembly according to the invention is characterized in that it comprises means for adjusting the air flow through an injection nozzle in which the injector is mounted and control means for varying the sections. outlet orifices of the vane device.



  Instead of using a shutter device to vary the sections of the outlet orifices of the vane guide device, this variation can be achieved by moving the vanes of this device relative to one another. For this, the blades can be pi voted, for example around radial axes with respect to the axis of the guide device, so that the angle which each blade makes with the incoming air flow can vary.



  The control means of the vane guide device can be actuated manually or automatically, depending on the dosage according to which the fuel is supplied to the injector.



  The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.



  Fig. 1 is a perspective view of a detail of this embodiment.



  Fig. 2 is a developed sectional view of part of FIG. 1. FIG. 3 is a schematic longitudinal section of this embodiment.



  Figs. 1 and 2 show a vane guide device for imparting rotary movement to the combustion air, as will be described later. This device comprises helical vanes 1, fixed on a hollow hub 2. A deflector 3 is fixed, for example by welding, to the downstream edge (that is to say the edge through which the air leaves the device) on each blades. These deflectors are all in the same plane normal to the axis of the device. An outlet for air passing through the vane device in the direction of arrow A is defined by the opposite edges of each pair of neighboring baffles.



  A shutter device comprising a series of shutter sectors 4 is mounted, close to the deflectors 3, so that each sector 4 is placed against a deflector 3. The sectors 4 which can rotate with respect to the vanes 1 are fixed on a sleeve which is similar and coaxial to the hub 2, they have a bevelled downstream edge directed towards the outside of the guide device relative to the direction of air flow.



  Figs. 1 and 2 show the sectors 4 in a position in which they close approximately three quarters of the section of each outlet port. By rotation, in either direction, the shutter can be operated to close or fully open all of the ports. The relative closing movement takes place in a direction determined with respect to the downstream edge of each sector, that is to say that the deflectors 3 move to the right with respect to the sectors 4. The vane guide device is provided with an outer ring 20 as shown in FIG. 3, on which the blades 1 are fixed and the whole is placed in the combustion chamber 6 surrounded by an outer casing 5.

    The guide device surrounds a fuel injector 7 mounted inside a nozzle 8 having an anterior conical part 8 ', adjacent to the end of the injector 7. This nozzle 8 allows its conical part to pass between and the end of the injector 7, for example, about a quarter of the primary air, through passages 19 and corresponding orifices. housed in the hub 2, the nozzle being closed at the rear.



  This nozzle 8 is mounted on a tube 9 which can slide longitudinally on the injector 7. The hub 2 of the guide device can slide on the nozzle 8 and is provided with helical slots 10 in which are engaged fingers 11 integral with the nozzle 8.



  The rear part of the hub 2 is used to adjust the degree of opening of the passages 19 of the nozzle 8.



  The sectors 4 are provided at their outer periphery with a sleeve 12 which is fixed to the wall of the combustion chamber 6. The rear edge of the outer ring 20 of the air guide device abuts against a retaining piece. 13 fixed inside the sleeve 12. The positive air guide device is thus prevented from moving longitudinally, on the one hand, by the sectors 4 and, on the other hand, by the part 13.



  An arm 14 is fixed to the sleeve 9 and carries the end of a threaded rod 15 on which is mounted a handwheel 18. The rod 15 is screwed into a part 16 forming a nut through a rear closing plate 17 of the The casing 5. By rotating the flywheel 18, the sleeve 9 is displaced axially and the latter in turn drives the hub 2 in rotation thanks to the cooperation of the fingers 11 in the slots 10.



  As the sectors 4 remain fixed, the rotation of the air guiding device causes a modification in the sections of the outlet openings. Simultaneously, the amount of air ad put through the nozzle 8 is modified, on the one hand, due to the variation of the space between the part 8 'of the nozzle and the end of the injector and, of on the other hand, due to the variation in the area of the passages 19 discovered by the openings of the hub 2 of the air guide device.



  The reduction of the sections of the outlet orifices of this guiding device by the sectors 4 does not lead to a loss of energy upstream of the outlet of said device. The entire energy is thus available to develop the swirl speed in all the positions of the shutter. Simultaneously with the variations in the section of the orifices of the air guiding device, a corresponding reduction appears in the air admitted by the nozzle 8.



  The screw 15 can be actuated manually, or automatically, depending on the size of the fuel supply to the injector 7.



  Although fig. 1 shows an air guiding device in which the outlet edges of the blades are in the same plane. One could provide any other arrangement. For example, the outlet edges of the blades could be arranged on a conical surface, it being understood that the deflectors 3 which are attached to them and the sectors 4 would be arranged along the same surface.

 

Claims (1)

REVENDICATION Ensemble comportant une chambre de combustion de turbine à gaz et un dispositif de guidage à aubes donnant un mouvement rotatif à l'air de combustion, ce dispositif étant monté autour d'un injecteur de combustible, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour régler le débit d'air à travers une buse d'injection dans laquelle est monté l'injecteur, et des moyens de commande pour faire varier les sections des orifices de sortie du dispositif à aubes. SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIM Assembly comprising a gas turbine combustion chamber and a blade guide device giving rotary movement to the combustion air, this device being mounted around a fuel injector, characterized in that it comprises means for adjusting the air flow through an injection nozzle in which the injector is mounted, and control means for varying the sections of the outlet orifices of the vane device. SUB-CLAIMS 1. Ensemble selon la revendication, carac térisé en ce qu'il comprend un dispositif d'ob turation adapté pour la commande des sections des orifices de sortie du dispositif de guidage à aubes, ce dispositif d'obturation comprenant des secteurs en nombre égal aux aubes du dis positif de guidage et pouvant être déplacés par rapport à ces aubes autour de l'axe du dispo sitif de guidage. 2. Assembly according to claim, characterized in that it comprises a closure device suitable for controlling the sections of the outlet orifices of the vane guide device, this closure device comprising sectors equal in number to the vanes of the vane. positive guiding device and able to be moved relative to these vanes around the axis of the guiding device. 2. Ensemble selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que chaque aube du dispositif de guidage est munie d'un déflecteur fixé sur elle et ayant la même forme que le secteur correspondant de l'obtu rateur et étant appliqué contre celui-ci, le mouvement de fermeture relatif entre les dé flecteurs et lesdits secteurs se faisant dans un sens déterminé par rapport au bord aval de chaque secteur. 3. Assembly according to claim and sub-claim 1, characterized in that each blade of the guide device is provided with a deflector fixed on it and having the same shape as the corresponding sector of the shutter and being applied against it. ci, the relative closing movement between the deflectors and said sectors taking place in a determined direction with respect to the downstream edge of each sector. 3. Ensemble selon la revendication, carac térisé en ce que la buse est disposée entre l'in jecteur de combustible et le dispositif de gui dage, les moyens pour régler le débit d'air pri maire à travers cette buse comprenant des ou vertures de section réglable, et en, ce que les dits moyens de commande sont reliés aux moyens de réglage du débit d'air dans la buse de telle façon que la quantité d'air passant à travers celle-ci croisse et décroisse en même temps que les sections des orifices de sortie du dispositif de guidage à aubes. 4. Ensemble selon la revendication et la sous-revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande du dispositif de guidage à aubes sont commandés automatiquement en fonction de l'alimentation de l'injecteur de combustible. Assembly according to claim, characterized in that the nozzle is arranged between the fuel injector and the guiding device, the means for adjusting the primary air flow through this nozzle comprising or vertures of adjustable section. , and in that said control means are connected to the means for adjusting the flow of air in the nozzle in such a way that the quantity of air passing through the latter increases and decreases at the same time as the sections of the outlet orifices of the vane guide device. 4. Assembly according to claim and sub-claim 3, characterized in that the control means of the vane guide device are controlled automatically as a function of the supply to the fuel injector.
CH323713D 1950-08-16 1951-08-14 Assembly comprising a combustion chamber for a gas turbine and a combustion air guide device CH323713A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB323713X 1950-08-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH323713A true CH323713A (en) 1957-08-15

Family

ID=10337574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH323713D CH323713A (en) 1950-08-16 1951-08-14 Assembly comprising a combustion chamber for a gas turbine and a combustion air guide device

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH323713A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2596102A1 (en) * 1986-03-20 1987-09-25 Snecma AXIALO-CENTRIFUL SPIN INJECTION DEVICE
EP0403581A1 (en) * 1988-05-12 1990-12-27 Sundstrand Corporation Turbine engine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2596102A1 (en) * 1986-03-20 1987-09-25 Snecma AXIALO-CENTRIFUL SPIN INJECTION DEVICE
EP0239462A1 (en) * 1986-03-20 1987-09-30 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Fuel injector having axial-centripetal air swirlers
US4754600A (en) * 1986-03-20 1988-07-05 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (Snecma) Axial-centripetal swirler injection apparatus
EP0403581A1 (en) * 1988-05-12 1990-12-27 Sundstrand Corporation Turbine engine
EP0403581A4 (en) * 1988-05-12 1991-07-03 Sundstrand Corporation Turbine engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0765514B2 (en) Diesel engine
FR2976022A1 (en) TURBOMACHINE WITH DISCHARGE VALVES LOCATED AT THE INTERMEDIATE COVER
FR2743394A1 (en) DUCTED BLOWER GAS TURBINE ENGINE WITH A VARIABLE SECTION BLOWER DUCT TIP
FR2491140A1 (en) DEVICE FOR MODIFYING THE FLOW OF A FLUID
FR2786532A1 (en) OVERHEAD GRID TURBOREACTOR DRIVE INVERTER
FR2491139A1 (en) DEVICE FOR MODIFYING THE FLOW AND INJECTOR OBTAINED
FR2468737A1 (en) TURBOCOMPRESSOR TURBINE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
CA2106270C (en) Turbine engine air supply regulating system, centrifugal compressor comprising a regulating system, and auxiliairy power unit comprising said compressor
CH323713A (en) Assembly comprising a combustion chamber for a gas turbine and a combustion air guide device
FR2912466A1 (en) DISCHARGE DEVICE FOR A TURBOJET AND TURBOJET COMPRISING THE SAME
FR2602003A1 (en) FUEL PUMP IN THE TREE OF A TURBINE
FR3067387A1 (en) AIR SUPPLY ECOPE FOR SUPPLYING A COOLING SYSTEM AND CONTROLLING THE GAMES OF A TURBINE
FR2525692A1 (en) FUEL INJECTOR FOR GAS TURBINE ENGINES
BE475580A (en)
FR2606457A1 (en) Device for regulating the spiral-shaped intake of a radial turbine
FR2919344A1 (en) Turbofan for aircraft, has fan conduit with external and internal rotation walls connected by single tubular radial arm permitting passage of electrical cables and fluid conduits e.g. air conduit, oil conduit and fuel conduit
BE512813A (en)
BE418660A (en)
BE476156A (en)
FR2813345A1 (en) System, for re-injection of exhaust gas into internal combustion engine, has control valve protruding into inlet flow channel, with obstruction placed downstream to create dynamic pressure and to induce radial flow
CH338542A (en) Liquid or gaseous fuel burner
BE639826A (en)
CH417834A (en) Liquid or gaseous fuel burner
FR3002282A1 (en) DERIVATION DRIVE VALVE OF A TURBOCHARGER COMPRISING A CLOSURE BUTTON WITH DEFLECTOR
CH461440A (en) Apparatus for continuously mixing a material in divided form in a pressurized liquid