DE1021208B

DE1021208B - Auskleidung fuer den Zusatzbrenner eines Strahltriebwerks fuer Flugzeuge

Info

Publication number: DE1021208B
Application number: DEG16538A
Authority: DE
Inventors: Robert Edward Ledbetter
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1954-02-23
Filing date: 1955-02-21
Publication date: 1957-12-19
Also published as: GB803813A; CH331332A; GB802370A; DE1045180B; CH335303A; BE535906A

Description

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 23: Februar 1954

der erzeugten hohen Temperatur nicht widerstehen.

Eine entsprechende Kühlung ist daher sehr wichtig, _{Robert Edward Ledbetterr} Cincinnati, Ohio (V. St. A.),

um den Zusatzbrenner gegen zu hohe iemperaturen 25 . ^ , _ „ , '

zu schützen. Es wird daher ein Zusatzbrenner vor- ^{lst 9}^ ^Erfinder 9^{enannt worden}

gesehen, der den Schub steigert und der den erzeugten

hohen Temperaturen widersteht. α

Es wurde gefunden, daß die von der Turbine kommenden heißen Gase für Kühlzwecke verwendbar sind, 30 die Durchmesser der Auskleidungen gegenüber den in wenn in dem Zusatzbrenner eine Auskleidung derart den Hauptbrennkammern verwendeten bedeutend verangeordnet wird, daß sie eine aus Kühlluft bestehende größert werden müssen, was eine gegenüber mechani-Grenzschicht aufrechterhält und für die Wandung des sehen Beanspruchungen schwache Bauart ergibt. Von Zusatzbrenners als Schild gegen die Wärmestrahlung Temperaturunterschieden auf der Wandung der Auswirkt. Der Zusatzbrenner wird daher mit einer Aus- 35 kleidung herrührende Knickbeanspruchungen können kleidung versehen, die eine aus Kühlluft bestehende ein Ausbeulen der Auskleidung bewirken. Die Dicke Grenzschicht aufrechterhält, um die Zerstörung des der Auskleidung könnte zwar vergrößert werden, wo-Zusatzbrenners und der Auskleidung zu verhindern. durch aber die Auskleidung aus gewichtsmäßigen

Es ist bekannt, in primären Brennkammern Aus- Gründen ihren Zweck nicht erfüllen könnte. Es ist Meldungen zu verwenden, um eine innigere Mischung 40 daher eine Auskleidung von geringem Gewicht vorder Gase zwecks wirksamerer Zündung und Ver- zusehen, die Knickbeanspruchungen widerstehen kann brennung zu erzielen. Diese bekannten Auskleidungen und die von einfacher Bauart und leicht herstellbar ist. bestanden aus mit Wellungen versehenen Blechen, die Die Auskleidung für den Zusatzbrenner wird in

sich in axialer Richtung erstreckten. Es ist auch be- Form eines gewellten Zylinders ausgebildet, der innerkannt, diese Auskleidungen in axialer Richtung zu 45 halb der Wandung des Zusatzbrenners angeordnet ist, unterteilen, wobei die aufeinanderfolgenden Blechteile wobei das eine Ende der Auskleidung an der Wandung

aus zylindrischen Abschnitten bestanden, die einander in axialer Richtung überlappten. Ebenso ist es bekannt, in den Wandungen der Auskleidungen von primären Brennkammern Luftschlitze anzuordnen, die Kühlluft von außen gegen die Innenseite der Auskleidung lenkten.

Es hat sich jedoch als unpraktisch erwiesen, diese Auskleidungen in Zusatzbrennern zu verwenden, weil

befestigt ist. Die Auskleidung ist mit Luftschlitzen versehen, welche die Kühlluft hindurchtreten lassen und den Druckunterschied im wesentlichen aufheben. Die Auskleidung und die äußere Wandung des Zusatzbrenners haben eine unterschiedliche Wärmeausdehnung, weil sie zu jedem Zeitpunkt verschiedenen Temperaturen unterworfen sind. Es sind daher Mittel vorzusehen, welche die verschiedenen Wärmeaus-

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dehnungen der Auskleidung und der Wandung des Zusatzbrenners einander anpassen, um deren Zerstörung zu verhindern.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Zusatzbrenner eines Strahltriebwerks für Flugzeuge, der aus einer äußeren Wandung und einer im Abstand von derselben angeordneten Auskleidung besteht, die in axialer Richtung in mehrere Abschnitte unterteilt ist, wobei sich die aufeinanderfolgenden und aus zylindri-

Ebene erfolgt die Verbrennung und herrschen die hohen Temperaturen. Die Auskleidung erstreckt sich stromabwärts bis zu einer Stelle, wo die Grenzschicht selbst hinreichend kühl ist, um eine Zerstörung der 5 Wandung des Zusatzbrenners zu vermeiden. Bei 28 und 29 sowie zwischen der gewellten Auskleidung 26 und der Wandung 27 des Schubrohres sind Abstandsstücke 30 vorgesehen. Diese verstärken die Auskleidung und halten sie im Abstand von der Wandung sehen Blechteilen bestehenden Abschnitte in axialer io des Zusatzbrenners. Die Auskleidung ist ferner längs Richtung etwas überlappen. Das kennzeichnende des Bodens jeder nach außen gerichteten Wellung mit Merkmal besteht darin, daß die Abschnitte in axialer Vertiefungen 32 versehen, um die Berührung der Aus-Richtung sich erstreckende, an sich bekannte WeI- kleidung mit der Wandung auf ein Mindestmaß herablungen aufweisen und mit deren äußeren Teilen je- zusetzen und dadurch auch die auf die Wandung überweils ein Ende der Abschnitte an über den Umfang 15 tragen« Wärmemenge auf einem Mindestmaß zu verteilten Stellen unmittelbar an der äußeren Wan- halten. Außerdem weist die Auskleidung eine Anzahl dung befestigt ist und daß die Oberfläche der Aus- von Luftschlitzen 34 auf. Die Hälfte dieser Luftkleidung mit an sich bekannten Luftschlitzen versehen schlitze ist in der einen Richtung und die andere ist, welche Luft zwecks Kühlung der Innenfläche der Hälfte in der anderen Richtung ausgestanzt, wie Fig. 3 Auskleidung nach innen lenken. Im Gegensatz zu den 20 zeigt. Durch diese Schlitze wird die Kühlluft im Bebekannten Bauarten, bei welchen die Auskleidung der reich zwischen der Auskleidung und der Wandung Brennkammer in einem beträchtlichen Abstand von erfaßt und längs der Innenseite der Auskleidung geder äußeren Wandung angeordnet werden mußte, er- leitet, um eine aus Kühlluft bestehende Grenzschicht gibt die erfmdungsgemäße Bauart überraschender- zu bilden. Eine einseitigeBeanspruchung des Materials weise eine Ausbildung des Zusatzbrenners, die den 25 wird dadurch vermieden, daß die Schlitze in beiden bekannten Bauarten in ihrer Festigkeit und Einfach- Richtungen statt nur in einer Richtung ausgestanzt

sind.

Ein Teil der von den Turbinenschaufeln kommenden und in den Ausströrnraum 20 gelangenden heißen Gase oder Kühlluft wird in den Raum zwischen der Auskleidung 26 und der Wandung 27 geleitet. Diese Kühlluft wird dann von den Luftschlitzen 34 erfaßt und angrenzend an die Innenseite der Auskleidung nach unten gelenkt. Die Luftschlitze sind dabei bestrebt, einen Druckunterschied zwischen der Auskleidung und der Wandung sowie einen Temperaturunterschied zwischen der Innen- und Außenseite der Auskleidung zu beseitigen. Außerdem bewirken sie die Bildung einer aus Kühlluft bestehenden Grenzschicht längs der

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt in vergrößertem Maß- 40 Innenseite der Auskleidung,
stab einen Teil der Auskleidung und der Wandung Da ein Ende der Auskleidung an der Wandung des

des Zusatzbrenners; Zusatzbrenners befestigt ist, wird eine Wärmeausdeh-

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der nung in axialer Richtung ermöglicht, d. h., die Aus-Fig. 2, kleidung kann sich unabhängig von dem Rohr aus-

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht der mit Luft- 45 dehnen, an dem sie befestigt ist. Außerdem ermöglicht schlitzen versehenen wellenförmigen Auskleidung.

heit überlegen ist und die gleichzeitig alle Erfordernisse erfüllt, um für die Auskleidung und die äußere Wandung eine hinreichend niedrige Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Auskleidung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch das Strahltriebwerk mit innerem Auspufrkegel und Düse, sie zeigt die Lage des Zusatzbrenners und die Auskleidung in demselben;

Gemäß Fig. 1 ist am Strahltriebwerk bei 14 ein Zusatzbrenner 10 befestigt, dessen Schubrohr 12 am Ende eine Schubdüse trägt. Der innere Auspufrkegel

die wellenförmige Ausbildung der Auskleidung eine Ausdehnung in der Umfangsrichtung.

Die Erfindung ergibt eine neue einteilige Bauart einer mit Luftschlitzen versehenen Auskleidung, die

16 hat die in Strahltriebwerken übliche Form. Der 50 im Zusatzbrenner leicht anzuordnen ist. Die AusKegel 16 und die Wandung 18 bilden einen Ausström- kleidung ist genügend stark, um ein Ausbeulen derraum 20, durch den die von der Turbine kommenden
heißen Gase hindurchgehen. Im Ausströmraum 20

selben zu vermeiden. Die Luftschlitze sind nach beiden Richtungen ausgestanzt, um die Kühlluft wirksamer erfassen zu können und mit einem Mindestmaß der die Bahn der heißen Gase zwecks Mischung mit den- 55 Beanspruchung der Enden des Luftschlitzes eine mögselben einzuspritzen. Stromabwärts von den Zer- liehst große öffnung zu erzielen. Die Lebensdauer der Stäuberdüsen kann eine (nicht dargestellte) Zünd

sind Zerstäuberdüsen 22 angeordnet, um Brennstoff in

vorrichtung zur Zündung des Gemisches vorgesehen sein. Die Zündung erfolgt am Brenner 24, wo die Strömungsgeschwindigkeit genügend herabgesetzt ist, so daß dieZündung stattfinden kann. An der Wandung 27 des Schubrohres sind bei 28 und 29, z. B. durch Niete, mehrere gewellteAuskleidungen 26 des Zusatzbrenners befestigt. Statt mehrerer Auskleidungen kann auch eine einzige Auskleidung Verwendung finden. Jede Auskleidung ist an der Wandung nur an einem Ende befestigt, um eine Wärmeausdehnung in der Längsrichtung zu ermöglichen. Die Auskleidung beginnt gewöhnlich bei 28, d. h. in derselben Ebene, in welcher der Brenner 24 angeordnet ist. Hinter dieser

Düse des Schubrohres hinter der Verkleidung ist infolge der Bildung einer verbesserten Grenzschicht vergrößert.

Claims

Patentansprüche.

1. Zusatzbrenner eines Strahltriebwerks für Flugzeuge, bestehend aus einer äußeren Wandung und einer im Abstand von derselben angeordneten Auskleidung, die in axialer Richtung in mehrere Abschnitte unterteilt ist, wobei sich die aufeinanderfolgenden und aus zylindrischen Blechteilen bestehenden Abschnitte in axialer Richtung etwas überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab-

schnitte in axialer Richtung sich erstreckende, an sich bekannte Wellungen aufweisen und mit deren äußeren Teilen jeweils ein Ende der Abschnitte an über den Umfang verteilten Stellen unmittelbar an der äußeren Wandung befestigt ist, und daß die Oberfläche der Auskleidung mit an sich bekannten Luftschlitzen versehen ist, welche Luft zwecks Kühlung der Innenfläche der Auskleidung nach innen lenken.

2. Zusatzbrenner nach Anspruch I₁ dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die stromaufwärts liegenden Enden der Auskleidungsabschnitte an der äußeren Wandung befestigt sind.

3. Zusatzbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß längs der äußeren Teile der Wellungen der Auskleidungsabschnitte eine

Vielzahl von nach außen gerichteten Vertiefungen vorgesehen sind.

4. Zusatzbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Luftschlitz von einem sich nach außen erstreckenden, stromabwärts liegenden Teil und einem unmittelbar angrenzenden, sich nach innen erstreckenden, stromaufwärts liegenden Teil von gleicher Größe und Form hutzenartig überdeckt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 889 240, 872 417, 777;

schweizerische Patentschriften Nr. 265626, 214477; französische Patentschrift Nr. 979 409;
britische Patentschrift Nr. 665 247.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen