DE102018204453B4

DE102018204453B4 - Brennkammerbaugruppe mit unterschiedlichen Krümmungen für eine Brennkammerwand und eine hieran fixierte Brennkammerschindel

Info

Publication number: DE102018204453B4
Application number: DE102018204453.8A
Authority: DE
Inventors: Kay HEINZE; Michael Ebel; Igor SIKORSKI; Manfred Baumgartner; Ivo Szarvasy
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: US11320144B2; US20190293290A1; DE102018204453A1

Abstract

Brennkammerbaugruppe, mit- einer Brennkammer (BK) für ein Triebwerk (T), die wenigstens eine sich entlang zweier Raumrichtungen (cp, x) erstreckende, gekrümmt verlaufende Brennkammerwand (32a, 32b) umfasst, und- mindestens einer Brennkammerschindel (34a, 34b), die an einer Innenseite der der Brennkammerwand (32a, 32b) fixiert ist und einen die äußere Kontur der Brennkammerschindel (34a, 34b) definierenden Schindelrand (341) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerschindel (34a, 34b), für eine zumindest abschnittsweise Anlage des Schindelrandes (341) unter einer Mindestanpresskraft (K) an der Brennkammerwand (32a, 32b) in einem Betriebszustand des Triebwerks (T), in einem Montagezustand, in dem die Brennkammerschindel (34a, 34b) an die Brennkammerwand (32a, 32b) montierbar ist, zumindest an einem Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen (φ, x) eine Krümmung (κ34) aufweist, die zu einer Krümmung (κ32) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser Raumrichtung (φ, x) verschieden ist, wobeia) die Krümmung (κ34) zumindest an einem Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen (φ, x) kleiner ist als die Krümmung (κ32) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser Raumrichtung (φ, x), wobei ein Verhältnis (Δκ) zwischen der Krümmung (κ32) der Brennkammerwand (32a, 32b) und der kleineren Krümmung (κ34) an dem zumindest einen Abschnitt des Schindelrandes (341) im Bereich von 1,03 bis 1,4 liegt, oderb) die Krümmung (κ34) zumindest an einem Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen (φ, x) größer ist als die Krümmung (κ32) der Brennkammerwand (32a) bezüglich dieser Raumrichtung (φ), wobei ein Verhältnis (Δκ) zwischen der Krümmung (κ32) der Brennkammerwand (32a, 32b) und der größeren Krümmung (κ34) an dem zumindest einen Abschnitt des Schindelrandes (341) im Bereich von 0,7 bis 0,98 liegt.

Description

Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Brennkammerbaugruppe mit einer Brennkammer und mindestens einer an einer Brennkammerwand der Brennkammer fixierten Brennkammerschindel.
Brennkammerschindeln sind beispielsweise in den Dokumenten US 6 397 765 B1 , WO 2015 / 069 466 A1 und DE 10 2012 204 103 A1 beschrieben.
Brennkammern eines Triebwerks, insbesondere eines Gasturbinentriebwerks weisen regelmäßig Brennkammerschindeln auf. Eine Brennkammerschindel schützt hierbei das die Brennkammerwand ausbildende Brennkammergehäuse vor den hohen Temperaturen, die während der Verbrennung von Treibstoff in der Brennkammer entstehen. Um eine ausreichende Lebensdauer der Brennkammerschindeln zu erreichen, wird üblicherweise eine Keramikschutzschicht auf der heißen Seite einer Brennkammerschindel aufgetragen. Über die Brennkammerschindeln kann Luft zum Abkühlen und zum Abmagern der Verbrennung und damit zur Reduktion der NOx-Emissionen in die Brennkammer geleitet werden. Zu diesem Zweck weist eine Brennkammerschindel häufig mindestens ein Zumischloch oder Mischluftloch auf. Üblicherweise sind auch Kühlluftlöcher an einer Brennkammerschindel vorgesehen, um einen Kühlfilm mit kalter Luft auf der heißen Seite der Brennkammerschindel zu erzeugen.
Zur Fixierung einer Brennkammerschindel ist üblicherweise mindestens ein Befestigungselement, zum Beispiel in Form einer Schraube oder eines Bolzens, vorgesehen. Hiervon abweichende Konzepte zur Fixierung einer Brennkammerschindel sind aber ebenfalls aus der Praxis bekannt. Unterschiedliche Befestigungskonzepte für eine Brennkammerschindel einer Brennkammerbaugruppe gehen beispielsweise aus der EP 1 413 831 A1 und der EP 2 738 470 A1 hervor.
Je nach Art der Befestigung einer Brennkammerschindel an einer Brennkammerwand liegen Abschnitte einer Brennkammerschindel zumindest in bestimmten Betriebssituationen eines Triebwerks nicht ohne Weiteres an der Brennkammerwand an. Dies kann dazu führen, dass Abschnitte der Brennkammerschindel frei schwingen und diese Abschnitte - bei hochfrequenten Schwingungen - zu einem Versagen durch einen Ermüdungsbruch neigen. Vor diesem Hintergrund werden üblicherweise zusätzliche Befestigungselemente vorgesehen, die eine Brennkammerschindel unter Aufbringung einer vergleichsweise hohen Anpresskraft gegen die Brennkammerwand drücken. Das Vorsehen zusätzlicher Befestigungselemente ist jedoch mit erhöhten Kosten und einem erhöhten Montageaufwand verbunden.
Es besteht somit Bedarf für eine in dieser Hinsicht verbesserte Brennkammerbaugruppe für ein Triebwerk.
Bei einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe ist demnach vorgesehen, dass die mindestens eine Brennkammerschindel, die an einer Innenseite der Brennkammerwand fixiert ist und einen die äußere Kontur der Brennkammerschindel definierenden Schindelrand aufweist, in einem (kalten) Montagezustand, in dem die Brennkammerschindel an die Brennkammerwand montierbar ist, zumindest in einem Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer von zwei Raumrichtungen, entlang der sich die gekrümmt verlaufende Brennkammerwand erstreckt, eine Krümmung aufweist, die zu einer Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser Raumrichtung verschieden ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Brennkammerschindel in einem Betriebszustand des Triebwerks zumindest abschnittsweise über ihren Schindelrand unter einer Mindestanpresskraft an der Brennkammerwand anliegt.
Die Krümmungen zumindest eines Abschnitts des Schindelrandes und der Brennkammerwand, an der der Schindelrand anliegen soll, sind somit zueinander unterschiedlich und verlaufen damit - im Unterschied zu bisher in der Praxis üblichen Konfigurationen - nicht zueinander im Wesentlichen parallel. Eine äußere Kontur der Brennkammerschindel folgt somit nicht oder allenfalls nur teilweise der Kontur einer dem Brennraum der Brennkammer zugewandten Innenseite der Brennkammerwand.
Der Schindelrand erstreckt sich umfangsseitig umlaufend um einen Schindelbasiskörper der Brennkammerschindel. Liegt dieser Schindelrand abschnittsweise unter der Mindestanpresskraft an der Brennkammerwand an, wenn das Triebwerk im Betrieb ist, lässt sich eine freie Schwingung von Abschnitten der Brennkammerschindel verhindern.
Der mindestens eine Abschnitt des Schindelrandes, der unter der Mindestanpresskraft an der Brennkammerwand anliegen soll, weist somit zum Beispiel bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen eine Krümmung auf, die um ein vorgegebenes Maß zu der Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser Raumrichtung verschieden ist. Das vorgegebene Maß ist hierbei derart gewählt ist, dass in dem (Referenz-) Betriebszustand des Triebwerks (der z.B. durch einen oder mehrere verschiedene Betriebspunkte des Triebwerks definiert ist) der zumindest eine Abschnitt der Brennkammerschindel an der Brennkammerwand mindest mit der Mindestanpresskraft anliegt und ein Schwingen des den Schindelrandabschnitt aufweisenden Teils der Brennkammerschindel relativ zu der Brennkammerwand verhindert ist. Das vorgegebene Maß, um das sich die Krümmungen des Schindelrandes einerseits und der Brennkammerwand andererseits voneinander unterscheiden, ist in einer Ausführungsvariante derart gewählt, dass im Betrieb des Triebwerks, und damit in allen vorgesehenen Betriebspunkten des Triebwerks, der zumindest eine Abschnitt des Schindelrandes stets an der Brennkammerwand mindestens mit der Mindestanpresskraft anliegt.
Die sich um ein vorgegebenes Maß voneinander unterscheidenden Krümmungen der Brennkammerwand im Bereich der zu fixierenden Brennkammerschindel einerseits und eines Schindelrandes der Brennkammer andererseits resultieren folglich bei der vorgeschlagenen Lösung nicht aus der Fixierung der Brennkammerschindel an der Brennkammerwand und etwaigen hierbei erzeugten Verspannungen. Vielmehr sind die vorgesehenen unterschiedlichen Krümmungen bereits im nicht-bestimmungsgemäß fixierten Zustand der Brennkammerschindel und mithin im nominalen, kalten Montagezustand der Brennkammerbaugruppe vorhanden.
Über die formbedingte Anlage des Schindelrandes der Brennkammerschindel an der Brennkammerwand liegt der Schindelrand stets unter leichter Pressung an der Brennkammerwand an. Die Brennkammerschindel und die Brennkammerwand können somit im weitesten Sinne eine Tellerfederverbindung bilden. Die im Vergleich zur Brennkammerwand kleine Größe einer Brennkammerschindel kann hierbei bei vergleichweise kleinen internen Spannungen und kleinen Reaktionskräften am Schindelrand eine vergleichweise große (radiale) Verformung eines Schindelbasiskörpers an dem Schindelrand ermöglichen. Diese vergleichsweise kleinen Reaktionskräfte können einerseits den Vorspannungsverlust durch Kriechen innerhalb der Brennkammerschindel und einen Reibverschleiß zwischen dem Schindelrand und der Brennkammerwand reduzieren. Des Weiteren führt selbst ein großer Verformungsweg bei den üblichen Dimensionen einer Brennkammerschindel zu keiner rapide abnehmenden Anpresskraft, selbst wenn trotz der kleinen Reaktionskräften ein Vorspannungsverlust auftritt.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Krümmung zumindest in einem Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen kleiner als die Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser Raumrichtung. Dies kann beispielsweise einschließen, dass ein sich in einer Umfangsrichtung erstreckender Abschnitt des Schindelrandes und/oder ein sich entlang einer Achsrichtung erstreckender Abschnitt des Schindelrandes eine kleinere Krümmung aufweist als die Brennkammerwand. Unter einer Achsrichtung, entlang der sich die Brennkammerwand als einer der zwei Raumrichtungen erstreckt, wird hierbei beispielsweise eine Längsrichtung verstanden, die im bestimmungsgemäß montierten Zustand der Brennkammerbaugruppe die Strömungsrichtung des Treibstoff-Luft-Gemisches durch die Brennkammer in Richtung der Turbinenstufe definiert. Die Umfangsrichtung weist um diese Achsrichtung herum.
Ein Verhältnis zwischen der Krümmung der Brennkammerwand und der kleineren Krümmung an dem zumindest einen Abschnitt des Schindelrandes liegt dabei im Bereich von 1,03 bis 1,4. Es hat sich gezeigt, dass bei einem Verhältnis der Krümmungen (Krümmungsverhältnis) in diesem Bereich über die Betriebspunkte des Triebwerks eine ausreichend hohe Anpressung des Schindelrandes an der Brennkammer erreicht werden kann. Beispielsweise liegt das Verhältnis zwischen der Krümmung der Brennkammerwand und der kleineren Krümmung an dem zumindest einen Abschnitt des Schindelrandes im Bereich von 1,03 und 1,2. Dies schließt insbesondere Bereiche von 1,03 bis 1,1 insbesondere einen Bereich von 1,03 bis 1,08 und einen Bereich von 1,035 bis 1,055 für das Krümmungsverhältnis ein.
In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Krümmung in zumindest einem Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen größer als die Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser Raumrichtung. Eine größere Krümmung eines Abschnitts des Schindelrandes bietet sich beispielsweise bei einer an einer radial inneren Brennkammerwand des Brennraumes fixierten Brennkammerschindel bezüglich der Umfangsrichtung an. Insbesondere in einem solchen Fall liegt ein Verhältnis zwischen der Krümmung der Brennkammerwand und der größeren Krümmung an dem zumindest einen Abschnitt des Schindelrandes im Bereich von 0,7 bis 0,98.
In einer Ausführungsvariante kann ergänzend vorgesehen sein, dass (a) eine erste Krümmung zumindest eines ersten Abschnitts des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer ersten Raumrichtung der zwei Raumrichtungen, entlang derer sich die Brennkammerwand erstreckt, kleiner ist als die Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser ersten Raumrichtung und (b) eine zweite Krümmung zumindest an einem zweiten Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer zweiten Raumrichtung der zwei Raumrichtungen größer ist als die Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser zweiten Raumrichtung. Dies schließt somit folglich beispielsweise eine Variante ein, bei der eine Brennkammerschindel in Achsrichtung (axialer Richtung) eine erste Krümmung aufweist, die kleiner ist als eine Krümmung der Brennkammerwand bezüglich der Achsrichtung, und ferner in Umfangsrichtung eine zweite Krümmung aufweist, die größer ist als die Krümmung der Brennkammerwand bezüglich der Umfangsrichtung. Eine solche Geometrie von Brennkammerwand und Brennkammerschindel kann beispielsweise für eine - im Querschnitt des Triebwerks und bezogen auf eine Mittel- oder Rotationsachse des Triebwerks - radial innere Brennkammerschindel und eine radial innere Brennkammerwand vorgesehen sein.
Ebenso kann eine Brennkammerbaugruppe vorgesehen sein, bei der (a) eine erste Krümmung zumindest in einem ersten Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer ersten Raumrichtung der zwei Raumrichtungen, entlang derer sich die Brennkammerwand erstreckt, kleiner ist als die Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser ersten Raumrichtung und (b) eine zweite Krümmung zumindest in einem zweiten Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer zweiten Raumrichtung der zwei Raumrichtungen ebenfalls kleiner ist als die Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser zweiten Raumrichtung. Eine solche Konfiguration, bei der ein Verhältnis zwischen der Krümmung des Schindelrandes und der Krümmung der Brennkammerwand bezüglich beider Raumrichtungen z.B. im vorgenannten Bereich von 1,03 bis 1,4 liegen kann, ist in einer Ausführungsvariante beispielsweise für eine radial äußere Brennkammerschindel an einer radial außen liegenden Brennkammerwand der Brennkammer vorgesehen.
In einer Ausführungsvariante sind die beiden vorstehend erläuterten Alternativen kombiniert, sodass eine Brennkammerschindel, in Abhängigkeit davon, ob sie an einer radial inneren oder einer radial äußeren Brennkammerwand der Brennkammer fixiert ist, (a) entlang beider Raumrichtungen eine kleinere Krümmung aufweist als die Brennkammerwand oder (b) lediglich entlang einer Raumrichtung eine kleinere Krümmung aufweist, jedoch in der anderen Raumrichtung eine größere Krümmung. So kann beispielsweise für ein Krümmungsverhältnis Δκ einer inneren Brennkammerschindel in Achsrichtung (axialer Richtung) 1,03 ≤ Δκ < 1,4 und in Umfangsrichtung 0,7 < Δκ ≤ 0,98 gelten. Für eine äußere Brennkammerschindel kann demgegenüber sowohl in Achsrichtung (axialer Richtung) als auch in Umfangsrichtung 1,03 ≤ Δκ < 1,4 gelten. Die angegebenen Krümmungsverhältnisse beziehen sich dabei grundsätzlich auf einen Montagezustand und mithin auf einen nominalen, kalten Zustand der Brennkammerbaugruppe.
In einer Ausführungsvariante liegt beispielsweise ein Krümmungsradius der Brennkammerwand im Bereich einer hieran fixierten Brennkammerschindel im Bereich von 200 mm bis 250 mm, insbesondere im Bereich von 210 mm bis 230 mm und ungefähr bei ca. 220 mm. Eine Krümmung könnte dann beispielsweise im Bereich von 4,3 × 10^-3 bis 4,8 × 10^-3, insbesondere im Bereich von 4,45 × 10^-3 bis 4,65 × 10^-3 und ungefähr bei 4,5 × 10^-3 liegen. Im Vergleich dazu liegt ein Krümmungsradius eines Schindelrandes (entlang derselben Raumrichtung) beispielsweise im Bereich von 215 mm bis 260 mm, insbesondere im Bereich von 225 mm bis 240 mm und insbesondere bei etwa 230 mm und dadurch bei einer Krümmung im Bereich von 4,2 × 10^-3 bis 4,5 × 10^-3, insbesondere im Bereich von 4,25 × 10^-3 bis 4,4 × 10^-3 und besonders bei etwa 4,3 × 10^-3. Typischerweise liegt auf dieser Basis ein Krümmungsverhältnis Δκ zwischen einer Krümmung der Brennkammerwand zur Krümmung des Schindelrandes im Bereich von 1,03 bis 1,4.
Grundsätzlich kann sich die Brennkammerwand beispielsweise entlang einer (ersten) Raumrichtung, der Achsrichtung oder axialen Richtung, die im Wesentlichen parallel zu einer Strömungsrichtung durch die Brennkammer verläuft, und einer (zweiten) Raumrichtung, die entlang einer Kreisbahn um die erste Raumrichtung verläuft, der Umfangsrichtung, erstrecken.
Im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung ist auch ein Gasturbinentriebwerk mit einer Brennkammer vorgesehen, die wenigstens eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe aufweist.
Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Brennkammerbaugruppe.
Die herzustellende Brennkammerbaugruppe umfasst hierbei eine Brennkammer für ein Triebwerk, die

- wenigstens eine sich entlang zweier Raumrichtungen erstreckende, gekrümmt verlaufende Brennkammerwand umfasst sowie
- mindestens eine Brennkammerschindel, die an einer Innenseite der Brennkammerwand, über mindestens ein Befestigungselement, wie zum Beispiel einen Bolzen oder eine Schraube, zu fixieren ist und einen die äußere Kontur der Brennkammerschindel definierenden Schindelrand aufweist.

Im Rahmen des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens wird die Brennkammerschindel, für eine zumindest abschnittsweise Anlage des Schindelrandes unter einer Mindestanpresskraft an der Brennkammerwand in einem Betriebszustand des Triebwerks, in einem (kalten) Montagezustand an die Brennkammerwand montiert, in dem die Brennkammerschindel zumindest in einem Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen eine Krümmung aufweist, die zu einer Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser Raumrichtung verschieden ist.
Mit einem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren kann insbesondere eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe hergestellt werden. Vorstehend und nachstehend erläuterte Vorteile und Merkmale für Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe gelten somit auch für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens und umgekehrt.
Analog zu einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe kann somit beispielsweise eine Krümmung wenigstens eines Abschnitts des Schindelrandes bezüglich einer der Raumrichtungen um ein vorgegebenes Maß zu einer Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser Raumrichtung verschieden sein und dieses vorgegebene Maß derart gewählt sein, dass in dem Betriebszustand des Triebwerks der zumindest eine Abschnitt der Brennkammerschindel stets an der Brennkammerwand mindestens mit der Mindestanpresskraft anliegt, wodurch ein Schwingen des zumindest einen Abschnitts der Brennkammerwand relativ zu der Brennkammer verhindert ist.
Beispielsweise weist der zumindest eine Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer der zwei Raumrichtungen eine Krümmung auf, die um ein vorgegebenes Maß zu der Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser Raumrichtung verschieden ist. Das vorgegebene Maß, um das sich die Krümmungen voneinander unterscheiden, wird hierbei beispielsweise in Abhängigkeit von der Höhe der Mindestanpresskraft, einer Eigenfrequenz der Brennkammerschindel und/oder einer Temperaturdifferenz zwischen der Brennkammerschindel und der Brennkammerwand im Betriebszustand des Triebwerks (z.B. bei einem bestimmten Betriebspunkt) - bei bekannten Wärmeausdehnungskoeffizienten der Brennkammerschindel und der Brennkammerwand - bestimmt. Grundsätzlich können somit die verschiedenen Krümmungen der Brennkammerwand und des Schindelrandes der Brennkammer unter Berücksichtigung einer sich im Betriebszustand des Triebwerks einstellenden Temperaturdifferenz zwischen der Brennkammerwand und der Brennkammerschindel ausgelegt werden. Eine solche Temperaturdifferenz kann zwischen 50 K und 800 K betragen.
Eine derart bereitgestellte Brennkammerbaugruppe, bei der das vorgegebene Maß in Abhängigkeit von der Höhe der Mindestanpresskraft, einer Eigenfrequenz der Brennkammerschindel und/oder einer Temperaturdifferenz zwischen der Brennkammerschindel und der Brennkammerwand im Betriebszustand des Triebwerks bestimmt ist, gewährleistet somit unter der damit gegebenen Berücksichtigung der im Betrieb des Triebwerks auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen und Verformungen an der hierin montierten Brennkammerbaugruppe, dass die Brennkammerschindel stets über ihren Schindelrand unter Pressung an der Brennkammerwand anliegt und damit an einem Schwingen gehindert ist.
In einer Ausführungsvariante weist der zumindest eine Abschnitt des Schindelrandes bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen eine Krümmung auf, die um ein vorgegebenes Maß zu der Krümmung der Brennkammerwand bezüglich dieser Raumrichtung verschieden ist, wobei das vorgegebene Maß folglich derart gewählt wird, dass in dem Betriebszustand des Triebwerks ein Schwingen des zumindest einen Abschnitts der Brennkammerschindel relativ zu der Brennkammerwand verhindert ist.
Das vorgegebene Maß wird somit hier zum Beispiel computergestützt derart ermittelt, dass über den bestimmungsgemäßen Betriebszustand des Triebwerks, und damit die vorgesehenen Betriebspunkte, und die dabei in dem Brennraum herrschenden Umgebungsbedingungen stets eine zumindest abschnittsweise Anlage des Schindelrandes mit der Mindestanpresskraft an der Brennkammerwand sichergestellt ist. Hierbei ist die Geometrie des Schindelrandes beispielsweise so vorgegeben, dass die für eine freie Schwingung am ehesten gefährdeten Abschnitte der Brennkammerschindel stets in Kontakt mit der Brennkammerwand stehen. Hierfür werden insbesondere eine Eigenfrequenz der Brennkammerschindel und eine zu erwartende Anregung aus dem Betrieb des Triebwerks berücksichtigt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird bei vorgegebener Brennkammerwand die Brennkammerschindel vorgeformt und entsprechend gekrümmt, um die verschiedenen Krümmungen der Brennkammerwand und der Brennkammerschindel zu erreichen, insbesondere die vorstehend angesprochenen Verhältnisse zwischen der Krümmung der Brennkammerwand und der Krümmung des Schindelrandes bezüglich den unterschiedlichen Raumrichtungen. Im Rahmen des Herstellungsverfahrens wird somit eine Brennkammerschindel zumindest an ihrem Schindelrand gegebenenfalls aber auch zusätzlich an dem durch den Schindelrand eingefassten Schindelbasiskörper mit einer Krümmung vorgeformt, die im Betriebszustand des Triebwerks die zumindest abschnittsweise Anlage des Schindelrandes unter der Mindestanpresskraft an der Brennkammerwand sicherstellt.
Grundsätzlich kann alternativ auch vorgesehen sein, dass bei vorgegebener Brennkammerschindel die Brennkammerwand wenigstens lokal vorgeformt und entsprechend gekrümmt wird, um die verschiedenen Krümmungen der Brennkammerwand und der Brennkammerschindel, insbesondere die vorstehend angegebenen Krümmungsverhältnisse zu erreichen.
Alternativ oder ergänzend werden die Krümmungen der Brennkammerwand und der Brennkammerschindel auf einander abgestimmt, um eine Anlage zumindest eines bestimmten Abschnitts des Schindelrandes mit der Mindestanpresskraft in dem Betriebszustand des Triebwerks zu erreichen. Dies schließt insbesondere ein, dass sowohl die Brennkammerwand als auch die Brennkammerschindel entsprechend vorgeformt werden, um einen möglichst umfänglichen Kontakt zwischen Schindelrand und Brennkammerwand zu den den Betriebszustand des Triebwerks charakterisierenden Betriebspunkten zu erreichen.
Insbesondere können die Krümmungsverhältnisse so gewählt werden, dass im Betriebszustand des Triebwerks, das heißt in zumindest einem bestimmten Betriebspunkt des Triebwerks, durch die sich einstellenden mechanischen und thermischen Lasten eine Krümmung der Brennkammerwand und eine Krümmung des Schindelrandes im Wesentlichen übereinstimmen. Während folglich der Schindelrand der Brennkammerschindel und die Brennkammerwand im Montagezustand noch verschiedene Krümmungen aufweisen und die Brennkammerschindel gegebenenfalls sogar über ihren Schindelrand nicht mit der Brennkammerwand in Kontakt steht, kann die Brennkammerschindel derart geformt und gekrümmt sein, dass im (heißen) Betriebszustand des Triebwerks nicht nur eine Anlage mit der Mindestanpresskraft sichergestellt ist, sondern dann auch Brennkammerwand und Schindelrand eine Wesentlichen identische Krümmung aufweisen.
Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.
Hierbei zeigen:

1A ausschnittsweise eine radial innere Brennkammerwand einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe mit einer hieran fixierten Brennkammerschindel in Seitenansicht, die in axialer Richtung eine kleinere Krümmung aufweist als die radial innere Brennkammerwand;
1B die Brennkammerbaugruppe der 1A in perspektivischer Ansicht;
2 in perspektivischer Ansicht eine Brennkammerbaugruppe mit Veranschaulichung der unterschiedlichen Krümmungslinien für einen Schindelrand der Brennkammerschindel einerseits und der radial inneren Brennkammerwand andererseits unter Gegenüberstellung einer Krümmung der Brennkammerschindel, die im kalten Montagezustand der Brennkammerbaugruppe mit der Krümmung der radial inneren Brennkammerwand übereinstimmt;
3 eine Veranschaulichung unterschiedlicher Krümmungsradien der radial inneren Brennkammerwand und der Brennkammerschindel entsprechend der Ausführungsvariante der 1A und 1 B;
4A eine schematische Schnittdarstellung eines Gasturbinentriebwerks, in dem eine vorgeschlagene Brennkammerbaugruppe zum Einsatz kommt;
4B eine schematische Schnittdarstellung einer Brennkammer des Gasturbinentriebwerks der 4A;
4C ausschnittsweise eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Brennkammer mit Brennkammerschindel;
5 ein Ablaufdiagramm für eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens.

Die 4A veranschaulicht schematisch und in Schnittdarstellung ein (Turbofan-) Triebwerk T, bei dem die einzelnen Triebwerkskomponenten entlang einer Rotationsachse oder Mittelachse M hintereinander angeordnet sind und das Triebwerk T als Turbofan-Triebwerk ausgebildet ist. An einem Einlass oder Intake E des Triebwerks T wird Luft entlang einer Eintrittsrichtung mittels eines Fans F angesaugt. Dieser in einem Fangehäuse FC angeordnete Fan F wird über eine Rotorwelle S angetrieben, die von einer Turbine TT des Triebwerks T in Drehung versetzt wird. Die Turbine TT schließt sich hierbei an einen Verdichter V an, der beispielsweise einen Niederdruckverdichter 111 und einen Hochdruckverdichter 112 aufweist, sowie gegebenenfalls noch einen Mitteldruckverdichter. Der Fan F führt einerseits in einem Primärluftstrom F1 dem Verdichter V Luft zu sowie andererseits, zur Erzeugung des Schubs, in einem Sekundärluftstrom F2 einem Sekundärstromkanal oder Bypasskanal B. Der Bypasskanal B verläuft hierbei um ein den Verdichter V und die Turbine TT umfassendes Kerntriebwerk, das einen Primärstromkanal für die durch den Fan F dem Kerntriebwerk zugeführte Luft umfasst.
Die über den Verdichter V in den Primärstromkanal geförderte Luft gelangt in einen Brennkammerabschnitt BKA des Kerntriebwerks, in dem die Antriebsenergie zum Antreiben der Turbine TT erzeugt wird. Die Turbine TT weist hierfür eine Hochdruckturbine 113, eine Mitteldruckturbine 114 und einen Niederdruckturbine 115 auf.
Die Turbine TT treibt dabei über die bei der Verbrennung frei werdende Energie die Rotorwelle S und damit den Fan F an, um über die die in den Bypasskanal B geförderte Luft den erforderlichen Schub zu erzeugen. Sowohl die Luft aus dem Bypasskanal B als auch die Abgase aus dem Primärstromkanal des Kerntriebwerks strömen über einen Auslass A am Ende des Triebwerks T aus. Der Auslass A weist hierbei üblicherweise eine Schubdüse mit einem zentral angeordneten Austrittskonus C auf.
4B zeigt einen Längsschnitt durch den Brennkammerabschnitt BKA des Triebwerks T. Hieraus ist insbesondere eine (Ring-) Brennkammer BK des Triebwerks T ersichtlich, die einen Teil einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe bildet. Zur Einspritzung von Kraftstoff respektive eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einen Brennraum 30 der Brennkammer BK ist eine Düsenbaugruppe vorgesehen. Diese umfasst einen Brennkammerring, an dem entlang einer Kreislinie um die Mittelachse M mehrere Treibstoffdüsen 2 angeordnet sind. Hierbei sind an dem Brennkammerring die Düsenaustrittsöffnungen der jeweiligen Treibstoffdüsen 2 vorgesehen, die innerhalb der Brennkammer BK liegen. Jede Treibstoffdüse 2 umfasst dabei einen Flansch, über den eine Treibstoffdüse 2 an ein Außengehäuse 22 des Brennkammerabschnitts BKA geschraubt ist.
In der vergrößerten Schnittdarstellung der 4C ist eine Ausgestaltung der Brennkammer BK des Brennkammerabschnitts BKA näher dargestellt. Die Brennkammer BK umfasst hierbei die Treibstoffdüse 2, welche in einem Brennkammerkopf gehalten ist. Über die Treibstoffdüse 2 wird Treibstoff in den Brennraum 30 der Brennkammer BK eingespritzt. Die Abgase des innerhalb des Brennraums 30 entzündeten Gemisches gelangen in einer Achsrichtung x über eine Turbinenvorleitreihe 33 zu der Hochdruckturbine 113, um die Turbinenstufen in Drehung zu versetzen.
Der Brennraum 30 ist durch eine - bezogen auf die Mittelachse M des Triebwerks T - radial innere und radial äußere Brennkammerwände 32a, 32b eines Brennkammergehäuses der Brennkammer BK begrenzt, die sich jeweils einerseits entlang der Achsrichtung x und andererseits entlang einer Umfangsrichtung φ um diese Achsrichtung x herum erstrecken. Die Brennkammerwände 32a und 32b erstrecken sich somit einerseits entlang der Achsrichtung x entlang der Mittelachse M und entlang der Umfangsrichtung φ. Senkrecht sowohl zur Achsrichtung x als auch zur Umfangsrichtung φ verläuft eine Radialrichtung r. Entlang dieser Radialrichtung r strömt beispielsweise Luft über Zumischlöcher 35 in den Brennraum 3.
An den Brennkammerwänden 32a, 32b sind innenseitig Brennkammerschindeln 34a, 34b angeordnet sind. Die Brennkammerwände 32a, 32b umschließen somit den Brennraum 30 der Brennkammer BK und tragen die Brennkammerschindeln 34a, 34b, mit denen die Brennkammerwände 32a, 32b ausgekleidet sind, um eine zusätzliche Kühlung zu ermöglichen und den innerhalb des Brennraumes 30 herrschenden hohen Temperaturen standzuhalten.
Die Brennkammerschindeln 34a, 34b sind hier jeweils über einen oder mehrere Bolzen 4 an der jeweiligen inneren oder äußeren Brennkammerwand 32a, 32b gehalten. Jeder Bolzen 4 durchgreift hierbei eine Öffnung an der Brennkammerwand 32a oder 32b und ist an der Brennkammerwand 32a oder 32b über jeweils eine Mutter 5 fixiert. Zum Beispiel ist über mehrere an einer Brennkammerschindel 34a oder 34b vorgesehene Effusionskühllöcher eine Kühlung der jeweiligen Brennkammerschindel 34a oder 34b ermöglicht. Zudem kann eine Brennkammerschindel 34a, 34b wenigstens ein Zumischloch 35 aufweisen, über das Luft aus einem umgebenden Außenraum in den Brennraum 30 einströmen kann. Die über ein Zumischloch 35 strömende Luft dient dabei dem Abkühlen und/oder dem Abmagern der Verbrennung.
Der die Brennkammer BK umgebende Außenraum, zum Beispiel in Form eines Ringkanals, bildet dabei eine Luftzuführung 36 für die Zumischlöcher 35 (und etwaige Effusionskühllöcher) aus. Entlang einer Zuströmrichtung Z in die Brennkammer BK einströmende Luft wird hierbei im Bereich der Treibstoffdüse 2 über einen haubenartig ausgestalteten Abschnitt in einen primären Luftstrom für den Brennraum 30 und einen sekundären Luftstrom für den umgebenden Außenraum mit der Luftzuführung 36 aufgeteilt. Die Luft strömt hierbei üblicherweise über einen Diffusor (nicht dargestellt) in die Brennkammer BK ein.
Die Fixierung der Brennkammerschindeln 34a, 34b an einer Brennkammerwand 32a, 32b erfolgt über Bolzen 4, die z.B. integral mit einer Brennkammerschindel 34a oder 34b ausgebildet sind, wie dies exemplarisch in den 1 B und 2 für eine innere Brennkammerschindel 34a veranschaulicht ist. Ein an der Innenseite der Brennkammerschindel 34a ausgebildeter Bolzenschaft eines Bolzens 4 weist dabei an seinem oberen Ende ein Gewinde auf. Indem der Bolzenschaft durch eine Öffnung an der Brennkammerwand 32a hindurchgreift und von außen eine Mutter 5 aufgeschraubt wird, wird die Brennkammerschindel 34a bestimmungsgemäß an der Brennkammerwand 32a fixiert, sodass sich Brennkammerschindel 34a innen gegen die Brennkammerwand 32a abstützt.
Die Abstützung der Brennkammerschindeln 34a oder 34b gegen die jeweilige Brennkammerwand 32a oder 32b kann stark vom Betriebszustand des Triebwerks T abhängen. Ist an einem Schindelrand 341 einer Brennkammerschindel 32a, 32b keine Anlage an der jeweiligen Brennkammerwand 32a oder 32b gegeben, kann ein Abschnitt der Brennkammerschindel 34a oder 34b im Betrieb des Triebwerks unter Umständen frei schwingen. Eine derartige Möglichkeit zum freien Schwingen kann bei hochfrequenten Schwingungen zu einem erhöhten Risiko für ein Versagen durch einen Ermüdungsbruch führen. Um ein Schwingen insbesondere eines randseitigen Abschnitts der Brennkammerschindel 34a, 34b relativ zu der Brennkammerwand 32a, 32b, an der die Brennkammerschindel 34a, 34b fixiert ist, zu verhindern, ist entsprechend der vorgeschlagenen Lösung vorgesehen, dass die Brennkammerschindel 34a, 34b und die Brennkammerwand 32a, 32b in einem kalten Montagezustand bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen x und φ, entlang derer sich die Brennkammerwand 32a oder 32b erstreckt, um ein vorgegebenes Maß zueinander unterschiedliche Krümmungen aufweisen.
Eine Brennkammerschindel 34a oder 34b ist entsprechend der vorgeschlagenen Lösung mit einer Krümmung Δκ zumindest an einem umlaufenden Schindelrand 341 versehen, die im kalten Montagezustand zu einer Krümmung einer Brennkammerwand 32a oder 32b, an der die Brennkammerschindel 34a oder 34b fixiert ist, verschieden ist. Grundsätzlich kann aber auch ein Schindelbasiskörper 340, den der Schindelrand 341 umfangsseitig umgibt, entsprechend gekrümmt sein. Die Krümmungsunterschiede zwischen einer Brennkammerschindel 34a, 34b und der zugehörigen Brennkammerwand 32a oder 32b sind hierbei insbesondere in Abhängigkeit von der Höhe einer Mindestanpresskraft K, mit der ein Schindelrand 341 einer Brennkammerschindel 34a, 34b an der zugehörigen Brennkammerwand 32a oder 32b im Betrieb des Triebwerks T anliegen soll, einer Eigenfrequenz der Brennkammerschindel 34a, 34b und/oder einer Temperaturdifferenz zwischen der Brennkammerschindel 34a, 34b und der Brennkammerwand 32a, 32b im Betrieb des Triebwerks T - bei bekannten Wärmeausdehnungskoeffizienten der Brennkammerschindel 34a, 34b und der Brennkammerwand 32a, 32b - und hierdurch den im Betrieb des Triebwerks T wirkenden mechanischen und thermischen Lasten einschließlich der sich einstellen thermischen Verformungen an der Brennkammerwand 32a, 32b und der Brennkammerschindel 34a, 34b bestimmt. Die unterschiedlichen Krümmungen der Brennkammerwand 32a, 32b einerseits und der Brennkammerschindel 34a, 34b an ihrem Schindelrand 341 andererseits sind hierbei derart aufeinander abgestimmt, dass im Betrieb des Triebwerks T und mithin in vorgegebenen Betriebspunkten des Triebwerks T eine Anlage des Schindelrandes 341 einer Brennkammerschindel 34a, 34b zumindest abschnittsweise unter der Mindestanpresskraft sichergestellt ist und eine freie Schwingung der Brennkammerschindel 34a, 34b zumindest in dem mit der Mindestanpresskraft anliegenden Abschnitt des Schindelbandes 341 verhindert ist.
Die 1A und 1B zeigen in verschiedenen Ansichten eine mögliche Geometrie der inneren Brennkammerschindel 34a und der inneren Brennkammerwand 32a. Die innere Brennkammerschindel 34a weist insbesondere entlang der Achsrichtung x eine Krümmung κ₃₄ auf, die kleiner ist als eine Krümmung κ₃₂ der inneren Brennkammerwand 32a in Achsrichtung x. Die Krümmungsunterschiede sind hierbei derart gewählt, dass im Betriebszustand des Triebwerks T (an vorgegebenen Betriebspunkten) die Brennkammerschindel 34a stets mindestens mit einer Mindestanpresskraft K gegen die Innenseite der Brennkammerwand 32a gedrückt wird. Ein Radius der Brennkammerwand 32a liegt hierbei beispielsweise bei ungefähr 220 mm, während der Radius des Schindelrandes 341 entlang der Achsrichtung x im Bereich von etwa 230 mm liegt. Hieraus ergibt sich eine Krümmung κ₃₂ der Brennkammerwand 32a entlang der Achsrichtung x im Bereich von etwa 4,5 × 10^-3 und eine Krümmung κ₃₄ des Schindelrandes 341 (sowie gegebenenfalls auch des Schindelbasiskörpers 340) entlang der Achsrichtung x im Bereich von 4,3 × 10^-3. Ein Verhältnis Δκ zwischen der Krümmung der Brennkammerwand 32a κ₃₂ und der Krümmung des Schindelrandes 341 der Brennkammerschindel 34a κ₃₄ liegt somit bei etwa 1,045.
Im (kalten) Montagezustand der Brennkammerbaugruppe folgt somit eine Krümmung einer Brennkammerschindel 34a oder 34b entsprechend den 1A und 1B nicht einer Krümmung einer Brennkammerwand 34a oder 34b, an der die Brennkammerschindel 34a oder 34b zu fixieren ist. Die Krümmungen sind insbesondere derart verschieden gewählt, dass eine Anlage des Schindelrandes 341 unter einem Anpressdruck an der Brennkammerwand 32a oder 32b über die vorgesehenen Betriebspunkte des Triebwerks T stets gegeben ist. Hierfür ist beispielsweise die jeweilige Brennkammerschindel 34a, 34b, bei vorgegebener Geometrie der Brennkammerwand 32a oder 32b, entsprechend vorgeformt.
Die perspektivische Darstellung der 2 veranschaulicht dabei anhand von Krümmungslinien k_34x und k_32x, denen die Krümmung der Brennkammerwand 32a respektive eines Schindelrandes 341 der Brennkammerschindel 34a erfolgt, die Krümmungsunterschiede. Die abweichend zur Geometrie der zugeordneten Brennkammerwand 32a oder 32b vorgekrümmte Brennkammerschindel 34a oder 34b folgt im Montagezustand nicht der Krümmung der Brennkammerwand 32a oder 32b. Es ist in diesem Zusammenhang insbesondere denkbar, dass ein umlaufender Schindelrand 341 einer Brennkammerschindel 34a oder 34b nach der Montage und damit nicht im Betrieb des Triebwerks T mit der Brennkammerwand 32a oder 32a überhaupt nicht in Kontakt steht, und sich erst durch die von außen aufgebrachten Lasten und/oder das sich einstellende Temperaturfeld in der Brennkammerschindel 34a, 34b und der Brennkammerwand 32a, 32b mit den hieraus resultierenden Verformungen die vorgegebene Anlage unter dem Anpressdruck einstellt.
Die 3 veranschaulicht unter Bezugnahme auf die 1A und 1B exemplarisch unterschiedliche Krümmungsradien für die innere Brennkammerwand 32a einerseits und die innere Brennkammerschindel 34a andererseits bezüglich der Achsrichtung x. In der dargestellten Variante liegt beispielsweise ein Krümmungsradius D₃₂/2 der Brennkammerwand 32a bei ca. 220 mm und mithin eine Krümmung bei etwa 4,5 × 10^-3, während ein Krümmungsradius D₃₄/2 des Schindelrandes 341 der Brennkammerschindel 34a bei ca. 230 mm und mithin eine Krümmung bei etwa 4,3 × 10^-3 liegt.
Ein Schindelrand 341 einer Brennkammerschindel 34a oder 34b kann entsprechend den dargestellten Ausführungsvarianten der 1A bis 3 jedoch nicht nur entlang der Achsrichtung x eine zu der Brennkammerwand 32a oder 32b unterschiedliche Krümmung aufweisen, sondern auch entlang der Umfangsrichtung φ. Beispielsweise kann für ein Krümmungsverhältnis Δκ zwischen einer Krümmung κ₃₂ der Brennkammerwand 32a, 32b und einer Krümmung κ₃₄ eines Schindelrandes 341 einer hieran fixierten Brennkammerschindel 34a, 34b je nach Raumrichtung x oder φ Folgendes gelten - jeweils bezogen auf ein (kalten) Montagezustand der Brennkammerbaugruppe:

1. Für eine inneren Brennkammerschindel 34a in Achsrichtung (axialer Richtung) x 1,03 ≤ Δκ < 1,4 und in Umfangsrichtung φ 0,7 < Δκ ≤ 0,98, mit Δκ = κ₃₂/ κ₃₄; und
2. für eine äußere Brennkammerschindel 34b sowohl in Achsrichtung (axialer Richtung) x als auch in Umfangsrichtung φ 1,03 ≤ Δκ < 1,4, mit Δκ = κ₃₂/ κ₃₄.

Anhand des Flussdiagramms der 5 ist nochmals schematisch ein möglicher Ablauf einer Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens veranschaulicht, mittels dem beispielsweise auch eine Brennkammerbaugruppe entsprechend den 1A bis 3 herstellbar ist.
Hierbei wird zunächst in einem ersten Verfahrensschritt A1 anhand zur Verfügung stehender Betriebsdaten des Triebwerks T und Bauteildaten der Brennkammerbaugruppe, insbesondere einer Eigenfrequenz einer Brennkammerschindel 34a, 34b, Wärmeausdehnungskoeffizienten der Brennkammerschindel 34a, 34b und der Brennkammerwand 32a, 32b sowie einer sich im Betrieb des Triebwerks T einstellenden Temperaturdifferenz zwischen der Brennkammerschindel 34a, 34b und der Brennkammerwand 32a, 32b computergestützt ermittelt, um welches Maß sich die Krümmungen der Brennkammerwand 32a, 32b und eines Schindelrand 341 einer Brennkammerschindel 34a oder 34b entlang der unterschiedlichen Raumrichtungen x und φ voneinander unterscheiden müssen, um bei ordnungsgemäßen Betrieb des Triebwerks T eine Anlage des Schindelrandes 341 an der Brennkammerwand 32a oder 32b zumindest in bestimmten Abschnitten des Schindelrandes 341 mit einer vorgegebenen Mindestanpresskraft K sicherzustellen. Auf Basis der zu erwartenden (errechneten) Verformungen wird in einem Verfahrensschritt A2 ein Modell für eine Basisgeometrie der in der Brennkammer BK zu verwendenden Brennkammerschindeln 34a, 34b bestimmt. Dieses Modell wird in einem Verfahrensschritt A3 der Vorformung der Brennkammerschindeln 34a, 34b zugrunde gelegt, damit die Brennkammerschindeln 34a, 34b im Betriebszustand die gewünschte, optimierte Anlageform einnehmen. Die derart vorgeformt gefertigten Brennkammerschindeln 34a, 34b werden dann im Betrieb des Triebswerks T und in einem an die jeweilige Brennkammerwand 32a oder 32b montierten Zustand mit ihrem Schindelrand 341 stets mindestens mit der Mindestanpresskraft an der Brennkammerwand 32a, 32b anliegen.
Bezugszeichenliste

111: Niederdruckverdichter
112: Hochdruckverdichter
113: Hochdruckturbine
114: Mitteldruckturbine
115: Niederdruckturbine
2: Treibstoffdüse
22: Außengehäuse
32a, 32b: Innere/äußere Brennkammerwand
33: Turbinenvorleitreihe
340: Schindelbasiskörper
341: Schindelrand
34a, 34b: Innere/äußere Brennkammerschindel
35: Zumischloch / Mischluftloch
36: Luftzuführung
4: Bolzen
5: Mutter
A: Auslass
B: Bypasskanal
C: Austrittskonus
BK: Brennkammer
BKA: Brennkammerabschnitt
E: Einlass / Intake
F: Fan
F1, F2: Fluidstrom
FC: Fangehäuse
K: Anpresskraft
k32x,k34x: Krümmungslinie
M: Mittelachse / Rotationsachse
S: Rotorwelle
T: (Turbofan-)Triebwerk
TT: Turbine
V: Verdichter
Z: Zuströmrichtung

Claims

Brennkammerbaugruppe, mit - einer Brennkammer (BK) für ein Triebwerk (T), die wenigstens eine sich entlang zweier Raumrichtungen (cp, x) erstreckende, gekrümmt verlaufende Brennkammerwand (32a, 32b) umfasst, und - mindestens einer Brennkammerschindel (34a, 34b), die an einer Innenseite der der Brennkammerwand (32a, 32b) fixiert ist und einen die äußere Kontur der Brennkammerschindel (34a, 34b) definierenden Schindelrand (341) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerschindel (34a, 34b), für eine zumindest abschnittsweise Anlage des Schindelrandes (341) unter einer Mindestanpresskraft (K) an der Brennkammerwand (32a, 32b) in einem Betriebszustand des Triebwerks (T), in einem Montagezustand, in dem die Brennkammerschindel (34a, 34b) an die Brennkammerwand (32a, 32b) montierbar ist, zumindest an einem Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen (φ, x) eine Krümmung (κ₃₄) aufweist, die zu einer Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser Raumrichtung (φ, x) verschieden ist, wobei a) die Krümmung (κ₃₄) zumindest an einem Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen (φ, x) kleiner ist als die Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser Raumrichtung (φ, x), wobei ein Verhältnis (Δκ) zwischen der Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) und der kleineren Krümmung (κ₃₄) an dem zumindest einen Abschnitt des Schindelrandes (341) im Bereich von 1,03 bis 1,4 liegt, oder b) die Krümmung (κ₃₄) zumindest an einem Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen (φ, x) größer ist als die Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a) bezüglich dieser Raumrichtung (φ), wobei ein Verhältnis (Δκ) zwischen der Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) und der größeren Krümmung (κ₃₄) an dem zumindest einen Abschnitt des Schindelrandes (341) im Bereich von 0,7 bis 0,98 liegt.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (Δκ) zwischen der Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) und der kleineren Krümmung (κ₃₄) an dem zumindest einen Abschnitt des Schindelrandes (341) im Bereich von 1,03 bis 1,2 liegt.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Krümmung (κ₃₄) zumindest an einem ersten Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer ersten Raumrichtung (x) der zwei Raumrichtungen (φ, x), entlang derer sich die Brennkammerwand (32a) erstreckt, kleiner ist als die Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser ersten Raumrichtung (x) und eine zweite Krümmung (κ₃₄) zumindest an einem zweiten Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer zweiten Raumrichtung (φ) der zwei Raumrichtungen (φ, x) größer ist als die Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser zweiten Raumrichtung (φ).
Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Krümmung (κ₃₄) zumindest an einem ersten Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer ersten Raumrichtung (x) der zwei Raumrichtungen (φ, x), entlang derer sich die Brennkammerwand (32a) erstreckt, kleiner ist als die Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser ersten Raumrichtung (x) und eine zweite Krümmung (κ₃₄) zumindest an einem zweiten Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer zweiten Raumrichtung (φ) der zwei Raumrichtungen (φ, x) ebenfalls kleiner ist als die Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser zweiten Raumrichtung (φ).
Brennkammerbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Brennkammerwand (32a, 32b) entlang - einer Achsrichtung (x), die im Wesentlichen parallel zu einer Strömungsrichtung durch die Brennkammer (BK) verläuft, und - einer entlang einer Kreisbahn um die Achsrichtung (x) verlaufenden Umfangsrichtung (φ) erstreckt.
Gasturbinentriebwerk mit einer Brennkammer (3), die wenigstens eine Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Brennkammerbaugruppe, wobei eine Brennkammer (BK) für ein Triebwerk (T) bereitgestellt wird, die wenigstens eine sich entlang zweier Raumrichtungen (φ, x) erstreckende, gekrümmt verlaufende Brennkammerwand (32a, 32b) umfasst sowie mindestens eine Brennkammerschindel (34a, 34b), die an einer Innenseite der Brennkammerwand (32a, 32b) zu fixieren ist und einen die äußere Kontur der Brennkammerschindel (34a, 34b) definierenden Schindelrand (341) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerschindel (34a, 34b), für eine zumindest abschnittsweise Anlage des Schindelrandes (341) unter einer Mindestanpresskraft (K) an der Brennkammerwand (32a, 32b) in einem Betriebszustand des Triebwerks (T), in einem Montagezustand an die Brennkammerwand (32a, 32b) montiert wird, in dem die Brennkammerschindel (34a, 34b) zumindest an einem Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen (φ, x) eine Krümmung (κ₃₄) aufweist, die zu einer Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser Raumrichtung (φ, x) verschieden ist, wobei a) bei vorgegebener Brennkammerwand (32a, 32b) die Brennkammerschindel (34a, 34b) vorgeformt und entsprechend gekrümmt wird, um die verschiedenen Krümmungen (κ₃₂, κ₃₄) der Brennkammerwand (32a, 32b) und der Brennkammerschindel (34a, 34b) zu erreichen, und/oder b) die Krümmungen (κ₃₂, κ₃₄) der Brennkammerwand (32a, 32b) und der Brennkammerschindel (34a, 34b) aufeinander abgestimmt werden, um eine Anlage zumindest eines bestimmten Abschnitts des Schindelrandes (341) mit der Mindestanpresskraft (K) in dem Betriebszustand des Triebwerks (T) zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der zwei Raumrichtungen (φ, x) eine Krümmung (κ₃₄) aufweist, die um ein vorgegebenes Maß zu der Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser Raumrichtung (φ, x) verschieden ist, und das vorgegebene Maß in Abhängigkeit von der Höhe der Mindestanpresskraft (K), einer Eigenfrequenz der Brennkammerschindel (34a, 34b) und/oder einer Temperaturdifferenz zwischen der Brennkammerschindel (34a, 34b) und der Brennkammerwand (32a, 32b) in dem Betriebszustand des Triebwerks (T) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abschnitt des Schindelrandes (341) bezüglich wenigstens einer der Raumrichtungen (φ, x) eine Krümmung (κ₃₄) aufweist, die um ein vorgegebenes Maß zu der Krümmung (κ₃₂) der Brennkammerwand (32a, 32b) bezüglich dieser Raumrichtung (φ, x) verschieden ist, und das vorgegebene Maß derart gewählt wird, dass in dem Betriebszustand des Triebwerks (T) ein Schwingen des zumindest einen Abschnitts der Brennkammerschindel (34a, 34b) relativ zu der Brennkammerwand (32a, 32b) verhindert ist.