CH687722A5

CH687722A5 - Waermeerzeuger.

Info

Publication number: CH687722A5
Application number: CH02682/92A
Authority: CH
Inventors: Rolf Dr Althaus
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1997-01-31

Description

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CH 687 722 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Wärmeerzeuger, gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind Wärmeerzeuger dieser Art bekannt, die eine Vielzahl von Brennkammern zwischen Turbinen aufweisen. Zwischen den Brennkammern und den Turbinen sind einerseits ein Sammler mit Zuleitungen zu den einzelnen Brennkammern und andererseits ein Verteiler mit Ableitungen von den einzelnen Brennkammern erforderlich. Dies ergibt ein relativ kompliziertes Bauteil, das strömungsmässig ungünstig ist.

Die Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, besteht in der konstruktiven Vereinfachung des Wärmeerzeugers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Wärmeerzeuger ausser den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruches 1 auch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 aufweist.

Durch die ringförmige Ausbildung der Brennkammer wird die Kühlung vereinfacht. Mit den radialen, stromlinienförmigen Trägern, lässt sich diese Ausbildung der Brennkammer in konstruktiv einfacher Weise lösen. Durch die Anordnung von Zuführkanälen in den Trägern kann die Brennstoff-Zufuhr und die Kühlung vereinfacht werden.

Diese Ausbildung des Wärmeerzeugers hat den Vorteil, dass der Wirkungsgrad desselben verbessert wird, dank der besseren Kühlung und der besseren Brennstoff-Verteilung im Gasstrom. Ausserdem werden die Strömungsverluste vermindert.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Wärmeerzeugers ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Wärmeerzeuger, der sich zwischen einer Hochdruckturbine und einer Niederdruckturbine befindet, in schemati-scher Darstellung, und

Fig. 2 eine Abwicklung eines zylindrischen Querschnittes durch Leitflügel des in Fig. 1 dargestellten Nachbrenners in schematischer Darstellung und in vergrössertem Massstab.

Gemäss Fig. 1 befindet sich ein Wärmeerzeuger

10 zwischen einer Hochdruckturbine 11 und einer Niederdruckturbine 12. Zwischen Hochdruckturbine

11 und Nachbrenner 10 ist noch ein Diffusor 22 vorhanden. Der Wärmeerzeuger 10 weist eine zylindrische Innenwand 13 und eine zylindrische Aus-senwand 14 auf, welche eine ringförmige Brennkammer 15 begrenzen. Die Innenwand 13 ist über eine Anzahl Träger 16 mit der Aussenwand 14 verbunden. In Fig. 1 sind zwei von diesen Trägern 16 in Ansicht und einer im Schnitt dargestellt und in Fig. 2 sind zwei benachbarte Träger 16 im Schnitt dargestellt. Die Innen- und Aussenwände 13, 14 sind doppelwandig dargestellt und werden auch als sogenannte «Liner» bezeichnet. Die gleichmässig am Umfang verteilten Träger 16 werden als eine «Nachleitreihe» bezeichnet. Von der Hochdruck-Turbine 11 ist ein einzelner Rotorflügel 17 und von der Niederdruckturbine 12 ist ein einzelner Rotorflügel 18 dargestellt. Durch Pfeile A ist die Gas- bzw. Abgasströmung durch Hochdruckturbine 11, den Nachbrenner 10 und die Niederdruckturbine 12 angedeutet. Durch Pfeile B ist die Kühlluft durch die Träger 16 und durch die Räume beidseitig der Innenwand 13 angedeutet. Femer sind am einen Träger 16 eine Reihe Einspritzdüsen 19 angedeutet.

Gemäss Fig. 2 weisen die Träger 16 einen Brennstoff kanal 20 und einen Kühlluftkanal 21 auf. An den Brennstoffkanal 20 sind zwei Reihen Brennstoffdüsen 19, angeschlossen. Von jeder Reihe ist nur jeweils eine Düse 19 sichtbar.

Zusammenfassend haben die Träger 16, folgende Funktionen:

a) Die Träger 16 verbinden die Innenwand 13 mit der Aussenwand 14, d.h. sie tragen die Innenwand 13.

b) Die Träger 16 dienen der Kühlluftzufuhr für die Kühlung:

b1) der Innenwand 13;

b2) von Rotorflügeln 18 der Niederdruckturbine

12;

b3) weitere Teile der Niederdruckturbine 12.

c) Die Träger 16 dienen der Brennstoff-Zufuhr und ermöglichen eine bessere radiale Brennstoff-Verteilung.

d) Die als Leitflügel ausgebildeten Träger 16 dienen der Drallverminderung oder Drallvergrösserung, bzw. Drallregulierung zwischen der Hochdruckturbine 11 und der Niederdruckturbine 12.

Gemäss Fig. 1 und Fig. 2 ist die Strömungsrichtung des Brennstoffes, der aus den Brennstoffdüsen 19 austritt, quer zur Strömungsrichtung der Abgase gerichtet. Wie durch die Pfeile A für die Abgasströmungsrichtung und die Pfeile C für die Brennstoffströmungsrichtung angedeutet ist, wird dadurch die Verteilung des Brennstoffes im Abgasstrom wesentlich verbessert.

Gemäss Fig. 2 werden die Brennstoff-Düsen 19 im wesentlichen durch Bohrungen 19 im Brennstoffkanal sowie in der Wand des Trägers 16 gebildet. Der Brennstoffkanal 20 befindet sich im Kühlluftkanal 21, so dass durch die Bohrungen 19 in der Wand des Trägers 16 um den Brennstoffstrom ein Schirmluftstrom erzeugt wird.

Bezugsziffemliste

10 Wärmeerzeuger

11 Hochdruckturbine

12 Niederdruckturbine

13 zylindrische Innenwand

14 zylindrische Aussenwand

15 ringförmige Brennkammer

16 Träger

17 Rotorflügel

18 Rotorflügel

19 Brennstoffdüsen

20 Brennstoffkanal

21 Kühlluftkanal

22 Diffusor

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Claims

Patentansprüche

1. Wärmeerzeuger (10), der eine mit Brennstoff-Einspritzdüsen (19) versehene Brennkammer (15) aufweist, durch welche ein Gasstrom hindurch geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Brennkammer (15) als ein durch eine Aussenwand (14) und eine Innenwand (13) begrenzter Ringraum ausgebildet ist, welche durch eine Reihe radialer, stromlinienförmiger Träger (16) miteinander verbunden sind, und dass

- die Träger (16) mit Zuführkanälen (20, 21) versehen sind.

2. Wärmeerzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Aussenwand, als auch die Innenwand (14, 13) doppelwan-dig ausgebildet ist und der Hohlraum zwischen den Doppelwänden an die Zuführkanäle (20, 21) des Trägers (16) angeschlossen ist.

3. Wärmeerzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (16) als Leitflügel für die Brennkammerströmung ausgebildet sind.

4. Wärmeerzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkanäle (21) der Träger (16) als Kühlluftzuführkanäle (21) ausgebildet sind, insbesondere zur Kühlung der Brennkammerwand (13), eines Turbinen-Rotors (18) und weiterer Teile der Niederdruckturbine (12).

5. Wärmeerzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkanäle (20) der Träger (16) als Brennstoff-Zuführkanäle (20) für die Brennstoff-Einspritzdüsen (19) ausgebildet sind, die quer zur Wand der Träger (16) angeordnet sind, und die Mündung dieser Brennstoff-Einspritzdüsen (19) sich im Bereich der Wand der Träger (16) befindet.

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