DE1055884B

DE1055884B - Flame tube for a combustion chamber of a gas turbine engine

Info

Publication number: DE1055884B
Application number: DEB38376A
Authority: DE
Original assignee: Bristol Aero Engines Ltd
Current assignee: Bristol Aero Engines Ltd
Priority date: 1954-03-02
Filing date: 1955-12-19
Publication date: 1959-04-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flammrohr für eine Brennkammer eines Gasturbinenmotors mit einem Hauptkörper, der zumindest einen Teil des Verbrennungsraumes bildet, und mit einem Austrittsteil zur Aufnahme heißer Gase aus dem Verbrennungsraum, dessen Querschnitt die Form von Kreisringsektoren aufweist. Flammrohre für Brennkammern dieser Art sind bekannt.The invention relates to a flame tube for a combustion chamber of a gas turbine engine a main body which forms at least a part of the combustion chamber, and with an outlet part for the absorption of hot gases from the combustion chamber, the cross-section of which has the shape of circular ring sectors having. Flame tubes for combustion chambers of this type are known.

Es ist weiterhin bekannt, eine Düsenleitschaufeleinheit für die Turbine getrennt von den Flammrohren herzustellen. Ein Düsenschaufelring ist ein wesentliches Element eines Gasturbinenmotors, ein Flammrohr dagegen nicht. In den ersten Konstruktionen dieser Art waren keine Flammrohre vorgesehen, und es war daher nur natürlich, daß der Schaufelring als Teil der Turbine ausgebildet war und daß die Flammrohre, als sie später hinzugefügt wurden, von den Schaufelringen getrennte Teile bildeten. Diese Konstruktionsweise wurde noch durch die Tatsache gerechtfertigt, daß die Konstruktion und das Material dieser früheren Flammrohre nur kurze Lebensdauer hatten und häufig ausgewechselt wurden, während die Schaufelringe eine längere Lebensdauer aufwiesen und überdies höhere Herstellungskosten erforderten. Dadurch setzte sich allgemein eine Konstruktionsart durch, bei der Schaufelringe und Flammrohre voneinander getrennte Teile bildeten.It is also known to separate a nozzle guide vane unit for the turbine from the flame tubes to manufacture. A nozzle vane ring is an essential element of a gas turbine engine, a flame tube on the other hand not. In the first constructions of this type no fire tubes were provided, and it was therefore only natural that the blade ring should be designed as part of the turbine and that the flame tubes, when added later, formed separate parts from the paddle rings. This way of construction was justified by the fact that the construction and the material these earlier flame tubes had a short lifespan and were frequently replaced during the Blade rings had a longer service life and also required higher manufacturing costs. Through this In general, a type of construction prevailed in which blade rings and flame tubes are separated from one another formed separate parts.

Die Erfindung geht von dieser Konstruktionsart ab. Ein erfindungsgemäßes Flammrohr für eine Brennkammer eines Gasturbinenmotors ist dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Vielzahl von Turbinendüsenleitschaufeln zwischen den Innen- und Außenwandungen des Austrittsteiles erstreckt und von diesem getragen wird und daß das Flammrohr und die Turbinendüsenleitschaufeln eine in sich abgeschlossene Einheit bilden, welche, ohne daß sie auseinandergenommen werden muß, als Ganzes ein- oder auszubauen ist.The invention is based on this type of construction. A flame tube according to the invention for a combustion chamber a gas turbine engine is characterized in that there are a plurality of turbine nozzle guide vanes extends between the inner and outer walls of the outlet part and from this is carried and that the flame tube and the turbine nozzle guide vanes are self-contained Form a unit that can be built in or expanded as a whole without having to be taken apart is.

Nach der Erfindung kann also ein Flammrohr hergestellt werden, daß mit einem Sektor der Turbinendüsenleitschaufeln ein Ganzes bildet. Hierdurch wird neben einer konstruktiven Vereinfachung eine Verminderung des Gewichts der Einheit erreicht, da eine unmittelbare Verbindung der Düsenleitschaufeln mit dem Flammrohr an Stelle der bisher üblichen getrennten Montage vorgenommen wird.According to the invention, a flame tube can be produced that with a sector of the turbine nozzle guide vanes forms a whole. In addition to a structural simplification, this results in a reduction of the weight of the unit, because a direct connection of the nozzle guide vanes with the flame tube is carried out in place of the previously customary separate assembly.

In einer Ausbildung der Erfindung kann der Hauptteil in an sich bekannter Weise in bezug auf den Austrittsteil so geformt, bemessen und angeordnet sein, daß eine Anzahl der mit ihren Austrittsteilen nebeneinander angeordneten Einheiten einen voll- " ständigen Ring bilden, wobei alle Auslässe von den Austrittsteilen aus in gleicher Richtung gehen.In one embodiment of the invention, the main part can in a manner known per se with respect to the exit part can be shaped, dimensioned and arranged so that a number of the with their exit parts Adjacent units form a complete "ring, with all outlets from the Exit parts go out in the same direction.

Eine erfindungsgemäße Einheit kann als Ganzes Flammrohr für eine Brennkammer
eines GasturbinenmotorsA unit according to the invention can be used as a whole flame tube for a combustion chamber
of a gas turbine engine

Anmelder:Applicant:

Bristol Aero Engines Limited,
Bristol (Großbritannien)Bristol Aero Engines Limited,
Bristol (UK)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. WeickmannRepresentative: Dipl.-Ing. F. Weickmann

und Dr.-Ing. A. Weickmann, Patentanwälte,and Dr.-Ing. A. Weickmann, patent attorneys,

München 2, Brunnstr. 8/9Munich 2, Brunnstr. 8/9

vom Motor abgenommen werden, oder es können alle Teile dauernd miteinander verbunden sein, z. B. durch Schweißen oder Nieten.can be removed from the engine, or all parts can be permanently connected to each other, e.g. B. by welding or riveting.

Die Halterung der Flammrohreinheiten erfolgt vorzugsweise durch ein Paar von Befestigungsvorsprüngen, welche aus der äußeren konzentrischen Wandung des Austrittsteiles hervorstehen und von denen jeder durchbohrt ist, um Schrauben aufzunehmen, die zur Befestigung der Einheit an ihren benachbarten Einheiten dienen, wobei einer dieser Befestigungsvorsprünge einen Teil mit einm Paar entgegengesetzter, quer zur Einheit gerichteter Flächen aufweist, die sich in der Arbeitsstellung der Einheit gegen an der Außenwand befestigte Nasen legen, um die Einheit gegen Ouerbewegungen zu sichern.The flame tube units are preferably held by a pair of fastening projections, which protrude from the outer concentric wall of the outlet part and from each of which is pierced to receive screws used to secure the unit to its adjacent ones Units serve, one of these fastening projections having a part with a pair of opposite, having surfaces directed transversely to the unit, which are in the working position of the unit place against tabs attached to the outer wall to secure the unit against cross movements.

Auch kann in einer anderen Weiterbildung der Erfindung die äußere konzentrische Wandung des Austrittsteiles der Einheit einen Austrittsrand aufweisen, der eine nach hinten gewandte, Auffang- und Dichtungsfläche für die Einheit ergibt.In another development of the invention, the outer concentric wall of the outlet part can also be used of the unit have an outlet edge that has a rearward-facing, collecting and sealing surface for the unit results.

Um die Einheit in ihrer Arbeitsstellung gegen Ouerbewegungen zu sichern, weist vorzugsweise die äußere konzentrische Wand des Austrittsteiles der Einheit zumindest eine Klinke an ihrem Austrittsrand auf, welche ein Paar entgegengesetzter, quergerichteter Fl-ächen der Einheit vorsieht, welche in der Arbeitsstellung der Einheit gegen Anschläge anliegen. Vorzugsweise sind dabei ein Paar dieser Klinken im Abstand quer zur Einheit gerichtet.In order to secure the unit in its working position against cross-movements, preferably the outer concentric wall of the exit part of the unit at least one latch on its exit edge which provides a pair of opposite, transversely directed surfaces of the unit, which in the working position of the unit against stops. A pair of these pawls are preferably in the Distance directed across the unit.

An eine Vielzahl von mit ihren Austrittsteilen nebeneinander angeordneten Flammrohreinheiten der erfindungsgemäßen Art wird vorzugsweise die Turbine so angeschlossen, daß sie die Verbrennungsgase direkt von dem gebildeten Ring aufnimmt.To a large number of flame tube units of the juxtaposed with their outlet parts According to the invention, the turbine is preferably connected in such a way that it can discharge the combustion gases picks up directly from the ring formed.

90» 507/13090 »507/130

3 43 4

Zwei Ausführungsfarmen der Erfindung werden Schweißnaht 26 unlösbar mit dem hinteren Ende derTwo embodiment arms of the invention are weld 26 inextricably linked to the rear end of the

als Beispiele gebracht und an Hand der Zeichnungen, zylindrischen Hülse 14 verbunden. Er hat an seinembrought as examples and connected to the drawings, cylindrical sleeve 14. He has on his

näher erläutert. hinteren Ende die Form eines Kreissegments, an demexplained in more detail. rear end has the shape of a segment of a circle on which

Fig. 1 ist ein abgestufter Längsschnitt durch eine innere und äußere, in Abständen angeordnete konzen-Flammrohreinheit entsprechend der Erfindung, wobei 5 irische Wandungen vorgesehen sind, deren hintere diese Einheit einen im wesentlichen zylindrischen Verlängerungen 27 und 28 die inneren und äußeren Hauptteil, einen Obergangsteil und einen kreis- Wandungen des Austrittsteiles 11 bilden. Die sich segmentförmigen Austrittsteil aufweist. Die Ebene radial erstreckenden Seitenwände des Teiles 11 werdes Schnittes geht durch die Achse des Hauptteiles den durch Seitenwandteile 29 und 30 gebildet, welche, und wird sodann im Umkreis abgestuft, so daß sie io wie bei 31 und 32 ersichtlich, mit den radial verlaunahe an einer der Seitenwandungen des Austrittsteiles fenden Seitenwänden des hinteren Endes des Übervorübergeht, gangsteiles 12 verschweißt sind.Fig. 1 is a stepped longitudinal section through an inner and outer, spaced concentric flame tube unit according to the invention, wherein 5 Irish walls are provided, the rear this unit has substantially cylindrical extensions 27 and 28 the inner and outer The main part, an upper passage part and a circular wall of the outlet part 11 are formed. Which Has segment-shaped exit part. The plane of the radially extending side walls of the part 11 becomes Section goes through the axis of the main part formed by side wall parts 29 and 30, which, and is then graduated in the periphery, so that it can be seen at 31 and 32, with the radially verlaunahe on one of the side walls of the outlet part fending side walls of the rear end of the overpass, gang part 12 are welded.

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Die Teile 29 und 30 haben feste Teile 29 a und 30 a,Fig. 2 is a cross section along the line 2-2 of the parts 29 and 30 have fixed parts 29 a and 30 a,

Fig. 1 und zeigt drei der Einheiten gemäß Fig. 1, die welche einen Teil des äußeren konzentrischen Wan-Fig. 1 and shows three of the units according to Fig. 1, which are part of the outer concentric wall

miteinander verbunden sind, wobei die beiden an den 15 dungsteiles 27 überdecken und bei 33 und 34 mitare connected to one another, the two covering the 15 manure part 27 and at 33 and 34 with

Seiten befindlichen Einheiten nur teilweise gezeigt Winkelteilen 35 und 36 verschweißt sind, die ihrer-Pages located units only partially shown angle parts 35 and 36 are welded, which their-

werden. seits bei 37 und 38 mit dem Zwischenwandteil 12 \-er-will. on the one hand at 37 and 38 with the partition wall part 12 \ -er-

Fig. 3 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 3 in schweißt sind. Diese Anordnung dient dazu, den Aus-Fig. 3 is a view in the direction of arrow 3 in Fig. 3 are welds. This arrangement serves to

Fig. 1 und zeigt Teile von zwei Einheiten gemäß trittsteil der Einheit zu versteifen. Die Teile 29 undFig. 1 and shows parts of two units according to stiffening part of the unit. Parts 29 and

Fig. 1, die miteinander verbunden sind. 20 30 sind mit flachen Dichtungsflächen 39 und 40 ver-Fig. 1, which are connected to each other. 20 30 are equipped with flat sealing surfaces 39 and 40

Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch die Achse einer sehen, welche so angeordnet sind, daß sie in entspre-Fig. 4 is a longitudinal section through the axis of a see, which are arranged so that they are in cor-

weiteren Flammrohreinheit gemäß der Erfindung, chende flache Teile an den entsprechenden Stellen derfurther flame tube unit according to the invention, chende flat parts at the corresponding points of

welche wiederum einen im wesentlichen zylindrischen benachbarten Flammrohreinheiten eingreifen, wie auswhich in turn engage a substantially cylindrical adjacent flame tube units, as shown in FIG

Hauptteil, einen Übergangsteil und einen kreis- Fig. 3 ersichtlich, so daß eine Dichtung zwischenMain part, a transition part and a circular Fig. 3 can be seen, so that a seal between

segmentförmigen Austrittsteil umfaßt. 25 ihnen zustande kommt. Diese flachen Teile erstreckencomprises segment-shaped outlet part. 25 them come about. These flat parts extend

Fig. 5 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 5 in sich auch ohne Unterbrechung über die OberflächenFig. 5 is a view in the direction of arrow 5 in itself without interruption over the surfaces

Fig. 4 und zeigt in Seitenansicht drei der Einheiten von A^orsprüngen 41 und 42, die an den Teilen 29 αFig. 4 and shows, in side view, three of the units of A ^ orsprings 41 and 42, which on the parts 29 α

gemäß Fig. 1, die miteinander verbunden sind, wobei und 30 a gebildet sind und aus diesen an der der1, which are connected to each other, wherein and 30 a are formed and from these to the

die beiden an der Seite befindlichen Einheiten nur Wand 28 abgekehrten Seite hervorstehen. Sie sind mitthe two units located on the side only protrude from the side facing away from the wall 28. You are with

teilweise gezeigt werden. 30 Löchern für eine Schraube und deren Mutter 43 ver-partially shown. 30 holes for a screw and its nut 43

Fig. 6 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 6 in sehen, damit die aneinandergrenzenden Einheiten zu-6 is a view in the direction of arrow 6 in FIG.

Fig. 5. sammengehalten werden können. Wie aus Fig. 2 zuFig. 5. Can be held together. As shown in Fig. 2 too

Fig. 7 ist eine Ansicht entlang der Linie 7-7 in ersehen, liegen die Flächen 39 und 40 an den ent-FIG. 7 is a view taken along line 7-7 in FIG.

Fig. 6. gegengesetzten Seiten der Flammrohreinheiten inFig. 6. Opposite sides of the flame tube units in

Fig. 8 ist ein Querschnitt entlang der Linie 8-8 in 35 Ebenen auf einem eingeschlossenen Winkel, der einFigure 8 is a cross section taken along line 8-8 at 35 planes at an included angle forming a

Fig. 7, der Teile von zwei Einheiten nach Fig. 4 zeigt, Siebentel von 360°, d. h. 51³ZV⁰ beträgt, so daß sieben7, which shows parts of two units according to FIG. 4, seventh of 360 °, ie 51 ³ ZV ⁰ , so that seven

die miteinander verbunden sind. Einheiten, die mit ihren Flächen 39 und 40 nebenein-that are connected to each other. Units with areas 39 and 40 next to one another

Fig. 9 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles 9 in ander angeordnet sind, einen vollständigen Austritts-Fig. 9 is a view in the direction of arrow 9 in other arranged, a complete outlet

Fig. 5. kanal in Form eines Ringes bilden. Aus Fig. 2 istFig. 5. Form a channel in the form of a ring. From Fig. 2 is

Fig. 10 schließlich ist ein Schema, das in teilweiser 40 ferner zu ersehen, daß die strichpunktierten Kreise 44Finally, FIG. 10 is a diagram which can also be seen in part 40 that the dash-dotted circles 44

Seitenansicht die Form des Übergangsteiles der Ein- die Hauptteile der Flammrohreinheiten, in axialerSide view of the shape of the transition part of the main parts of the flame tube units, in an axial direction

heit nach Fig. 4 zeigt. Richtung gesehen, andeuten. Wie ersichtlich, habenunit according to Fig. 4 shows. Direction seen, indicate. As can be seen, have

In den Fig. 1 bis 3 besteht jede Flammrohreinheit sie an den entgegengesetzten Seiten der Flächen 39 aus einem Hauptteil 10, einem Austrittsteil 11 und und 40 einen Abstand voneinander. Es sei jedoch beeinem dazwischen befindlichen Übergangswandteil 12, 45 merkt, daß die Flammrohreinheiten nicht unbedingt der den Hauptteil mit dem Austrittsteil verbindet. zwischen flachen Teilen, wie 39 und 40, eingeschlossen Jeder Hauptteil IO weist eine getrennte Verbrennungs- sein müssen, sondern daß diese Teile z.B. auch gekammer 13 auf und besteht aus einer zylindrischen bogen sein können oder einen Drall aufweisen, so daß Hülse 14 und einer konischen Nase 15 mit einer mitt- die Hauptteile der Flammrohreinheiten annähernd leren öffnung 16, durch welche ein Zerstäubungs- 50 schraubenförmig im Hinblick aus die konzentrische brenner 17 hindurchgeht. Wirbelschaufeln 18 er- Achse der inneren und äußeren Wandungen des Ausstrecken sich von der Wand der öffnung 16 zu einem trittsteiles 11 angeordnet sein können.
Ring 19, der das Austrittsende des Brenners 17 eng Die äußeren und inneren konzentrischen Wanduuumschließt; eine weitere Anzahl von Leitschaufeln 20 gen 27 und 28 des Austrittsteiles sind durchlöchert, so erstrecken sich zu einem Ring 21, dessen Innenfläche 55 daß sie die Enden einer Anzahl hohler, aus Blech beteilweise von sphärischer Form ist und Lagerelemente stehender Turbinendüsenleitschaufeln 45 aufnehmen 22 mit sphärischer Oberfläche beherbergt, die auf können, die in gleichen Abständen angeordnet sind einer zylindrischen Fläche 23, die auf dem Brenner 17 und einen vollständigen Kreis von Schaufeln bilden, gebildet wird, gleiten. Der Brenner hält das vordere wenn ein Komplex von sieben Flammrohreinheiten Ende der Flammrohreinheit somit in solcher Weise, 60 zusammengeschraubt ist. Die Enden der Schaufeln daß sowohl Drehbewegungen als auch axiale Bewe- sind mittels Blechteilen 46 an den Wänden 27 und 28 gungen möglich sind. Primärluft zur Verbrennung des befestigt, und diese Blechteile sind durch Punktin die Kammer durch den Brenner 17 gesprühten schweißung bei 47 mit den Wänden verbunden und Brennstoffes tritt durch die öffnung 16, während haben nach oben gekehrte Flansche entlang den Tei-Sekundärluft durch Löcher 24, die in der zylindrischen 65 len der Schaufeln, die über die Wände hinausstehen, Hülse 14 vorgesehen sind, und durch Zwischenräume wobei die Enden dieser Flansche und die Ränder der 25 zwischen dieser Hülse und der konischen Nase 15 Schaufeln, wie bei 147 angedeutet, miteinander verhindurchströmt. schweißt sind. Wie aus den Fig. 1 und 3 hervorgeht,In FIGS. 1 to 3, each flame tube unit consists of a main part 10, an outlet part 11 and 40 at a distance from one another on the opposite sides of the surfaces 39. However, it should be noted in a transition wall part 12, 45 located in between that the flame tube units do not necessarily connect the main part with the outlet part. between flat parts, such as 39 and 40, enclosed. Each main part IO has a separate combustion must be, but that these parts for example also chamber 13 and consists of a cylindrical arc or have a twist, so that sleeve 14 and a conical Nose 15 with an opening 16 which is approximately the middle of the main parts of the flame tube units and through which an atomizing 50 helically with regard to the concentric burner 17 passes. Vortex blades 18 along the axis of the inner and outer walls extending from the wall of the opening 16 to a stepping part 11 can be arranged.
Ring 19 which tightly closes the exit end of burner 17 the outer and inner concentric walls; A further number of guide vanes 20 gene 27 and 28 of the outlet part are perforated, so extend to a ring 21, the inner surface 55 of which is the ends of a number of hollow, sheet metal partly of spherical shape and bearing elements standing turbine nozzle guide vanes 45 receive 22 with spherical Houses surface that can slide on, equally spaced, a cylindrical surface 23 formed on the burner 17 and forming a complete circle of vanes. The burner holds the front when a complex of seven flame tube units end of the flame tube unit is thus screwed together in such a way 60. The ends of the blades that both rotary movements and axial movements are possible by means of sheet metal parts 46 on the walls 27 and 28. Primary air is attached to the combustion of the, and these sheet metal parts are connected to the walls by point weld at 47 sprayed into the chamber by the burner 17 and fuel passes through the opening 16, while have upturned flanges along the part secondary air through holes 24 which in the cylindrical 65 len of the blades protruding beyond the walls, sleeve 14 are provided, and through gaps, the ends of these flanges and the edges of the 25 between this sleeve and the conical nose 15 blades, as indicated at 147, prevented from flowing through each other. are welded. As can be seen from FIGS. 1 and 3,

Der Zwischenwandteil 12 ist an seinem vorderen sind die Schaufelbefestigungsteile 46, welche unterThe intermediate wall part 12 is at its front are the blade fastening parts 46, which below

Ende kreisförmig und ist an diesem Ende mittels einer 70 den Teilen 29 a und 30 a der Seitenwandungen liegen,End circular and is at this end by means of a 70 the parts 29 a and 30 a of the side walls lie,

auch mit Flanschen 48 versehen, die mit Flanschen 49 an diesen Seitenwandungen verschweißt sind. Somit bilden die Teile 29 a und 30 a zusammen mit der Wand 27', den Teilen 46 mit den Flanschen 48 und Winkelstücken 35 eine schachtelartige Struktur mit offenen Enden, welche den Austrittsteil der Einheit wirksam versteifen. Der Austrittsrand der äußeren konzentrischen Wandung 27 wird weiter versteift durch einen Winkelausschnittsstreifen 50, der bei 51 mit ihr verschweißt ist, wobei am Teil 50 eine ringförmige Stoßfläche 52 vorgesehen ist, die den Stoß der Flammrohreinheit aufnimmt, wie im folgenden näher beschrieben. Bei diesem Beispiel befindet sich der Satz von Flammrohreinheiten innerhalb eines Luftgehäuses, das eine im wesentlichen zylindrische Außenwand 61 und eine konzentrische, im wesentlichen zylindrische Innenwand 62 aufweist. Die zylindrische Außenwand hat an ihrem hinteren Ende einen verdickten Flanschten 63, druch den sie mit einem hohlen Turbinenleitradgehäuse 64 verbunden ist, das einen Turbinenrotor 67 enthält. Gegenüber den vereinigten Flächen 39 und 40 jedes Paares benachbarter Flammrohreinheiten ist der Flansch 63 mit einem Paar vorstehender Nasen 65 ausgestattet, die zwischen sich ein verdicktes Widerlager 66 mit einem Paar entgegengesetzter, quergerichteter Flächen aufweisen, wobei der Teil 66 als Verlängerung der Verbindungsnasen 42 der Einheiten ausgebildet ist. Der Satz Flammrohreinheiten kann somit sich frei ausdehnen und zusammenziehen in bezug auf das Außengehäuse 61, während er gleichzeitig mit der Achse des Luftgehäuses konzentrisch gehalten und an einer Querverbindung, d. h. einem Rotieren in bezug auf das Luftgehäuse, gehindert wird.also provided with flanges 48 which are welded to flanges 49 on these side walls. Thus, the parts 29 a and 30 a together with the wall 27 ', the parts 46 with the flanges 48 and angle pieces 35 form a box-like structure with open ends, which effectively stiffen the exit part of the unit. The exit edge of the outer concentric wall 27 is further stiffened by an angular cutout strip 50 which is welded to it at 51, with an annular abutment surface 52 being provided on part 50 which absorbs the impact of the flame tube unit, as described in more detail below. In this example, the set of fire tube assemblies is located within an air housing which has a generally cylindrical outer wall 61 and a concentric, generally cylindrical inner wall 62. The cylindrical outer wall has a thickened flange 63 at its rear end, by means of which it is connected to a hollow turbine stator housing 64 which contains a turbine rotor 67. Opposite the combined surfaces 39 and 40 of each pair of adjacent fire tube units, the flange 63 is provided with a pair of protruding lugs 65 which have between them a thickened abutment 66 with a pair of opposite, transverse surfaces, the part 66 being an extension of the connecting lugs 42 of the units is trained. The set of fire tube units is thus free to expand and contract with respect to the outer housing 61 while at the same time being kept concentric with the axis of the air housing and prevented from cross-connecting, ie rotating with respect to the air housing.

Der auftretende Gasstoß in und um den Satz Flammrohreinheiten auf die letzteren geht nach rückwärts, und da die Einheiten an ihren vorderen Enden auf den Brennern 17 frei axial bewegbar sind, wird dieser Stoß durch die Stoßfläche 52 des Winkelausschnittsstreifens 50, der in eine am Flanschteil 63 befindliche ringförmige Fläche 70 eingreift, aufgehalten. Das Ineinandergreifen dieser Flächen bewirkt auch eine Abdichtung nach außen hin, so daß die verhältnismäßig kältere Luft in dem Raum zwischen den Flammrohreinheiten und dem Luftgehäuse 61 nur durch die hohlen Leitschaufeln 45 und durch eine Anzahl kleinerer Ausgänge 71 in das hohle Turbinenleitrad 64 gelangen kann.The gas surge that occurs in and around the set of flame tube units on the latter goes backwards, and since the units are freely axially movable at their front ends on the burners 17 this impact through the abutment surface 52 of the angle cutout strip 50, which is located on the flange part 63 in a engaging annular surface 70, held up. The interlocking of these surfaces also causes a seal to the outside, so that the relatively colder air in the space between the Flame tube units and the air housing 61 only by the hollow guide vanes 45 and by a number smaller outlets 71 can get into the hollow turbine stator 64.

Das innere Luftgehäuse 62 ist an seinem hinteren Ende mit einem konisch geformten Teil 72 versehen, der dem allgemeinen Umriß der Flammrohre im Längsschnitt entspricht. Im Bereich der Austrittsteile der Flammrohre bildet der Teil 72 eine wirksame Dichtung mit einem Teil 73 mit U-förmigem Querschnitt, das mit der Unterseite der inneren konzentrischen Wandung jeder Flammrohreinheit verschweißt ist. Diese U-förmigen Teile, die miteinander einen vollständigen Ring bilden, spreizen die inneren, vorstehenden Enden der hohlen Leitschaufeln 45 auseinander und nehmen die verhältnismäßig kühle Luft auf, die in die äußeren Enden der Schaufeln, wie bereits beschrieben, eingetreten ist, und diese Luft kann durch Löcher 74 an der stromabwärts gelegenen Seite der zwischen den Teilen 72 und 73 gebildeten Dichtung austreten und kommt schließlich in den Hauptarbeitsstromdurchgang der Turbine durch die öffnung 75 zwischen den hinteren Enden der Flammrohreinheiten und dem Turbinenrotor 67. Auf diese Weise erhält man eine nützliche Erniedrigung der Arbeitstemperatur der Leitschaufeln.
Fig. 4 bis 9 zeigen eine andere Flammrohr einheit gemäß der Erfindung, bei welcher die Bauart im Vergleich zu der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten vereinfacht ist. Im folgenden wird eine Beschreibung dieser vereinfachten Einheit gegeben, wobei sich diese Beschreibung hauptsächlich auf die Unterschiede zwischen der ersten und der vereinfachten Bauart beschränkt und die gleichen Bezugszeichen für die Teile verwendet werden, die beiden Bauarten gemeinsam sind.The inner air housing 62 is provided at its rear end with a conically shaped portion 72 which corresponds to the general outline of the fire tubes in longitudinal section. In the area of the exit parts of the flame tubes, the part 72 forms an effective seal with a part 73 with a U-shaped cross section, which is welded to the underside of the inner concentric wall of each flame tube unit. These U-shaped parts, which form a complete ring with one another, spread the inner, protruding ends of the hollow guide vanes 45 apart and take in the relatively cool air which has entered the outer ends of the vanes, as already described, and this air may exit through holes 74 on the downstream side of the seal formed between members 72 and 73 and eventually enter the main working flow passage of the turbine through opening 75 between the aft ends of the liner assemblies and turbine rotor 67. In this way a useful depression is obtained the working temperature of the guide vanes.
Fig. 4 to 9 show another flame tube unit according to the invention, in which the design is simplified compared to that shown in Figs. A description of this simplified unit is given below, this description being limited mainly to the differences between the first and the simplified type and the same reference numerals being used for the parts which are common to both types.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, besteht die vereinfachte Bauart aus einem Hauptteil 10, einem Austrittsteil 11 und einem Übergangsteil 12. Der Hauptteil 10 enthält wie im ersten Beispiel eine getrennte Verbrennungskammer 13 und besteht in diesem Falle aus einer zylindrischen Hülse 14 mit einer Nasenstruktur 15. Wie im ersten Beispiel hat diese Nasenstruktur 15 eine mittlere öffnung 16 für einen Zerstäubungsbrenner, der in diesem Falle nicht dargestellt ist; die Anordnung zur Montage des Brenners ist die gleiche. Außer den Luftdurchgängen zwischen den Schaufeln 20 und 18 sind jedoch noch weitere Luftdurchgänge zwischen den Schaufeln 75 vorgesehen, welche aus der Wand der Öffnung 16 zur Begrenzungswandung 76 der Nasenstruktur hervorragen, wobei diese Durchgänge in einen Raum 77 zwischen der Wand der Öffnung 16 führen; die Begrenzungswandung 76 und die einen Kegelstumpf bildende Platte 78 bilden einen sich erweiternden Durchgang, der sich von der öffnung 16 aus erstreckt. Weitere Luftdurchgänge werden zwischen Wirbelschaufeln 79, die sich zwischen der Wand 76 und einem Teil des Außenrandes des Teiles 78 erstrecken, gebildet und leiten Luft vom Raum 77 entlang der Innenfläche der zylindrischen Hülse 14.As can be seen from FIG. 4, the simplified design consists of a main part 10, an exit part 11 and a transition part 12. The main part 10 contains, as in the first example, a separate combustion chamber 13 and in this case consists of a cylindrical sleeve 14 with a nose structure 15. As in the first example, this nose structure 15 has a central opening 16 for an atomizing burner, which is not shown in this case; the arrangement for mounting the burner is the same. In addition to the air passages between the blades 20 and 18, however, there are other air passages provided between the blades 75, which extend from the wall of the opening 16 to the boundary wall 76 protruding from the nose structure, these passages into a space 77 between the wall of the opening 16 lead; the boundary wall 76 and the plate 78 forming a truncated cone form one widening passage extending from opening 16. More air passages will be between vortex blades 79, which extend between the wall 76 and part of the outer edge of the Part 78 extend, formed and direct air from space 77 along the inner surface of the cylindrical Sleeve 14.

Der Übergangsteil 12 hat eine Kreisform an seinem vorderen Ende, wie in Fig. 10 dargestellt, und ist mit dem hinteren Ende der Hülse 14 durch eine Stumpfschweißstelle 80 verbunden, wobei ein Verstärkungsring 81 die Schweißstelle an der Innenseite überdeckt und ebenfalls durch Schweißen gehalten wird. An seinem hinteren Ende ist der Übergangsteil als Kreissegment geformt und hat innere und äußere, im Abstand angeordnete konzentrische Wandungen 82 und 83 (s. Fig. 10) und weist zwischen seinen Enden übergehende Querschnittsformen auf, wie durch die Linien 84 der Fig. 10 angedeutet.The transition part 12 has a circular shape at its front end, as shown in FIG. 10, and is with connected to the rear end of the sleeve 14 by a butt weld 80, with a reinforcing ring 81 the weld is covered on the inside and is also held by welding. On his At the rear end, the transition part is shaped as a segment of a circle and has inner and outer, spaced apart arranged concentric walls 82 and 83 (see Fig. 10) and has between its ends transitional cross-sectional shapes, as indicated by the lines 84 in FIG. 10.

Die innere konzentrische Wand 82 hat nach hinten eine Verlängerung, die die innere konzentrische Wand 28 des Austrittsteiles 11 bildet, wie bereits oben beschrieben, während die äußere konzentrische Wand des Teiles 11 durch ein unabhängiges, festes Präzisionsgußsegment 86 gebildet wird, das bei 87 mit dem hinteren Rand der Wand 83 des Teiles 12 durch Stumpfschweißen verbunden ist. Die sich, radial erstreckenden Seitenwände des Teiles 11 werden durch Teile 87 und 88 (s. Fig. 7 und 8) gebildet, die bei 89 und 90 mit den sich radial erstreckenden Wänden am hinteren Ende des Teiles 12 und mit davon abhängigen Flanschen 91 am Segment 86 durch Schweißen verbunden sind. Die Teile 87 und 88 sind mit flachen Dichtungsflächen 92 und 93 versehen, die so angeordnet sind, daß sie in entsprechende flache Teile an den benachbarten Flammrohreinheiten eingreifen, wie in Fig. 8 ersichtlich, so daß zwischen ihnen eine Dichtung zustande kommt. Die flachen Teile erstrecken sich auch fortlaufend über die Oberfläche von Vorsprüngen 95 und 96, die mit dem Segment 86 so- zusammenhängen, daß sie aus dessen Außenseite hervorstehen, und die mit Bohrungen zur Aufnahme einer Schraube und ihrer Mutter 43 dienen, welche die benachbarten Einheiten zusammenhält.The inner concentric wall 82 has a rearward extension which is the inner concentric wall 28 of the outlet part 11 forms, as already described above, while the outer concentric wall of the part 11 is formed by an independent, solid precision cast segment 86, which at 87 with the rear edge of the wall 83 of the part 12 is connected by butt welding. The ones that extend radially Side walls of part 11 are formed by parts 87 and 88 (see FIGS. 7 and 8), which are at 89 and 90 with the radially extending walls at the rear end of the part 12 and with dependents Flanges 91 are connected to segment 86 by welding. The parts 87 and 88 are flat Sealing surfaces 92 and 93 provided which are arranged so that they are in corresponding flat parts on the engage adjacent flame tube units, as shown in Fig. 8, so that a seal between them comes about. The flat portions also extend continuously across the surface of protrusions 95 and 96, which are related to segment 86 in such a way that they protrude from the outside thereof, and which serve with holes for receiving a screw and its nut 43, which the neighboring Holding units together.

Wie in Fig. 5 (8) gezeigt, liegen die Flächen 92 und 93 auf den entgegengesetzten Seiten jeder Flammrohreinheit in Ebenen, die einen Winkel bilden, der ein Siebentel von 360° ausmacht, so daß sieben mit ihren Flächen 92 und 93 nebeneinander angeordnete Einheiten einen vollständigen Ausgangsweg in Form eines Kreisringes bilden. In Fig. 5 werden auch die zylindrischen Hülsen 14 der Flammrohreinheiten in axialer Richtung gezeigt; wie man sieht, bleiben sie im Abstand voneinander auf entgegengesetzten Seiten der die Flächen 92 und 93 enthaltenden Ebenen.As shown in Fig. 5 (8), surfaces 92 and 93 are on opposite sides of each liner assembly in planes that form an angle that is one seventh of 360 °, so that seven with their Areas 92 and 93 juxtaposed units form a complete exit path form a circular ring. In Fig. 5, the cylindrical sleeves 14 of the flame tube units in axial direction shown; as can be seen, they remain spaced apart on opposite sides of the planes containing surfaces 92 and 93.

Das Segment 86 und die innere konzentrische Wand 28 des Teiles 11 sind durchbohrt, um die äußeren und inneren Enden einer Anzahl hohler, aus Blech bestehender Turbinendüsenleitschaufeln aufzunehmen, die in gleichen Abständen angeordnet sind, so daß sie einen vollständigen Kreis von Schaufeln bilden, wenn sieben Einheiten miteinander verschraubt sind. Die Form dieser Durchbohrungen entspricht der Querschnittsform der Schaufeln. Die inneren Enden der Schaufeln jeder Einheit sind mit der Wand 28 des Austrittsteiles verbunden, wie oben bereits beschrieben. An ihren äußeren Enden liegt der Rand der Schaufeln 47 in einer Ebene mit einer erhobenen Lippe 100 (s. Fig. 7), die mit dem Segment 86, das die äußeren Enden der Schaufel aufnimmt, um die Durchbohrungen herum fest verbunden ist, und der Schaufelrand ist bei 101 mit der Lippe verschweißt.The segment 86 and the inner concentric wall 28 of the part 11 are pierced to the outer and inner ends of a number of hollow sheet metal turbine nozzle vanes which are equally spaced so that they form a full circle of blades when seven units are screwed together. The shape of these through holes corresponds to the cross-sectional shape of the shovels. The inner ends of the blades of each unit are connected to the wall 28 of the Outlet part connected, as already described above. At their outer ends lies the edge of the Blades 47 in a plane with a raised lip 100 (see Fig. 7), which with the segment 86, which the receives the outer ends of the blade, is firmly connected to the through holes, and the Blade edge is welded to lip at 101.

Wie aus Fig 4 ersichtlich, hat das Segment 86 einen verdickten Rand 102 entlang seinem ganzen hinteren Rand, welcher eine Auffangfläche 103 für den Stoß der Einheit bildet, wobei die Ränder 102 von sieben miteinander verbundenen Einheiten eine ringförmige Auffangfläche ergeben, die auch als Dichtungsnäche wirkt.As can be seen in Figure 4, segment 86 has a thickened edge 102 all along its rear Edge which forms a collecting surface 103 for the impact of the unit, the edges 102 of seven Interconnected units result in an annular collecting surface, which also acts as a sealing surface works.

Wie oben beschrieben, bildet ein Satz von sieben der im folgenden beschriebenen Einheiten ein ringförmiges Luftgehäuse mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenwand 61 (s. Fig. 4) und einer inneren, konzentrischen, im wesentlichen zylindrischen Wandung 62. Das hintere Ende der Wandung 61 ist mit einem äußeren Turbinengehäuse verbunden, daß eine ringartige Verlängerung 105 aufweist, die sich innerhalb der Außenwand 61 des Luftgehäuses nach vorn erstreckt. Diese ringartige Verlängerung hat einen verdickten Rand, welcher geeignet ist, das vordere Ende eines Turbinenleitradgehäuses 106 zu tragen, das einen Turbinenrotor (der nicht dargestellt ist) enthält, und eine nach vorn gehende ringförmige Stoßfläche 107, gegen welche die Stoßflächen 103 an den Flammrohreinheiten stoßen. Der Rand weist ferner Ausbuchtungen auf, welche Einstellklinken 110 (s. Fig. 5. 6 und 7) aufnehmen, die nach hinten aus den Segmenten 86 eines Satzes von Einheiten hervorstehen. Die Einheiten eines Satzes können sich somit gegenüber dem äußeren Luftgehäuse ausdehnen und zusammenziehen, während sie im Hinblick auf die Achse des Gehäuses konzentrisch gehalten und an einer Ouerbewegung gehindert werden.As described above, a set of seven of the units described below form an annular one Air housing with a substantially cylindrical outer wall 61 (see Fig. 4) and an inner, concentric, essentially cylindrical wall 62. The rear end of the wall 61 is with connected to an outer turbine housing that has an annular extension 105 extending within the outer wall 61 of the air housing extends forward. This ring-like extension has a thickened rim adapted to support the front end of a turbine stator housing 106, which includes a turbine rotor (not shown) and a forwardly extending annular impact surface 107 against which the abutting surfaces 103 abut on the flame tube units. The edge also points Bulges on which adjusting pawls 110 (see Fig. 5. 6 and 7) accommodate the rearward the segments 86 of a set of units protrude. The units of a sentence can thus expand and contract with respect to the outer air housing, while with respect to the Axis of the housing can be kept concentric and prevented from moving.

Der sich ergebende Gasstoß in und um den Satz von Flammrohreinheiten auf diese Einheiten geht nach hinten, und da die Einheiten so montiert sind, daß sich ihre vorderen Enden (an den Zerstäubungsbrennern) frei axial bewegen können, wird dieser Stoß auf die Auffangfläche 107 übertragen. Durch das Ineinandergreifen der Flächen 107 und 103 entsteht eine Dichtung um die Außenseite des Satzes von Einheiten zwischen dem Luftgehäuse und der Turbine. Diese Dichtung gewährleistet, daß der größte Teil der verhältnismäßig kühleren Luft um die Außenseiten der Flammrohreinheiten und zwischen den Einheiten und der Außenwandung 61 des Luftgehäuses in die offenen Enden der Schaufeln 47 und durch diese Schaufeln strömt und diese abkühlt. Eine Anzahl kleinerer Durchgänge 112 (s. Fig. 5) ist jedoch vorgesehen, durch welche die Luft in das Turbinenleitradgehäuse 106 gelangt; ebenso weist die Stoßfläche 107 geeignete Durchgänge auf.The resulting gas surge in and around the set of fire tube assemblies on those assemblies traces at the rear, and since the units are mounted so that their front ends (at the atomizing burners) can move freely axially, this shock is transmitted to the collecting surface 107. Through the interlocking surfaces 107 and 103 create a seal around the outside of the set of units between the air housing and the turbine. This seal ensures that the majority of the proportionately cooler air around the outside of the fire tube units and between units and of the outer wall 61 of the air housing into the open ends of the blades 47 and through these blades flows and this cools down. However, a number of smaller passages 112 (see Fig. 5) are provided, through which the air enters the turbine stator housing 106; likewise, the abutment surface 107 has suitable Passages on.

Die Innenwandung 62 des Luftgehäuses hat an ihrem hinteren Ende einen konisch geformten Teil 114j dessen Umriß im allgemeinen demjenigen der Flammrohre im Längsschnitt entspricht. An seinem hinteren Rand trägt dieser Teil 114 ein mit einer Nut versehenes Glied 122, das einen Dichtungsring 123 enthält, der durch eine nicht dargestellte leichte Stützfeder so gepreßt wird, daß er in eine abdichtende Berührung mit den im allgemeinen U-förmigen Querschnitt aufweisenden Gliedern 115 kommt, die an der äußeren Seite der inneren konzentrischen Wandung 28 des Austrittsteiles 11 jeder der Einheiten angebracht sind, so daß die offenen Enden der Schaufeln 45 auseinandergespreizt werden. Die U-Querschnittteile 115 sind Präzisionsgußstücke und sind mit nach außen gerichteten Flanschen 116 und 117 an den Spitzen ihrer Seitenwände versehen, wobei der hintere Flansch in einer Falte 119 im hinteren Ende der die Wand 28 bildenden Verlängerung sitzt und der nach vorn gerichtete Flansch an der Wand 28 mittels eines verzahnten Streifens 120 befestigt ist, der an die Wandung 28 geschweißt ist.The inner wall 62 of the air housing has a conically shaped part at its rear end 114j whose outline is generally that of the Flame tubes in longitudinal section corresponds. This part 114 has a groove on its rear edge provided member 122 which includes a sealing ring 123, which is supported by a light support spring, not shown is pressed so that it is in sealing contact with the generally U-shaped cross-section having members 115 comes on the outer side of the inner concentric wall 28 of the outlet part 11 of each of the units are attached so that the open ends of the blades 45 are spread apart. The U-section parts 115 are precision castings and are with outwardly facing flanges 116 and 117 on the Provided tips of their side walls, the rear flange in a fold 119 in the rear end of the the wall 28 forming extension sits and the forward flange on the wall 28 by means a toothed strip 120 is attached which is welded to the wall 28.

Die Teile 115 eines Satzes von sieben miteinander verbundenen Einheiten stoßen so aneinander, daß die Wandungen 28 der Austrittsteile der Einheiten eine ringförmige Kammer bilden, welche die durch die hohlen Schaufeln 45 gehende kühle Luft aufnimmt, und diese Luft wird durch Löcher 121 stromabwärts der Dichtung zwischen den Teilen 115 und dem Teil 114 der Innenwandung 62 des Luftgehäuses aus der Kammer entfernt und geht in den Arbeitsstrom durch die Turbine.The parts 115 of a set of seven interconnected units abut one another so that the Walls 28 of the outlet parts of the units form an annular chamber which the through the hollow vanes 45 receives cool air passing through, and this air is passed through holes 121 downstream the seal between the parts 115 and the part 114 of the inner wall 62 of the air housing from the Chamber removed and goes into the working stream through the turbine.

Zu jeder der beschriebenen Bauarten ist zu bemerken, daß die Stumpf schweiß stellen zwischen den Austrittsteilen der zu einem Satz zusammengefügten Einheiten schräg zur Richtung der Gasströmung verlaufen, so daß sie zwischen einem nebeneinanderliegenden Paar von Schaufeln 47, von denen eine an der einen, die andere an der anderen Einheit sitzt, passend gelegt werden können.For each of the types described it should be noted that the butt welds between the exit parts the units joined together to form a set run at an angle to the direction of the gas flow, so that they are between a juxtaposed pair of blades 47, one of which is on the one that the other is sitting on the other unit can be placed appropriately.

Bei der Montage eines Motors kann ein Satz von sieben Flammrohreinheiten gemäß den Fig. 1 bis 3 oder 4 bis 9 durch die Schrauben 43 miteinander verbunden und sodann in Längsrichtung als ein ganzes in den ringförmigen Luftdurchlaß eingesetzt werden, der zwischen den Wandungen des Luftgehäuses gebildet wird. Falls erforderlich, können die genannten Teile auch wieder als Ganzes auf die gleiche Weise herausgenommen werden. Eine andere Ausführungsart ist so, daß ein vollständig ringförmiges Flammrohr und ein Ring aus Turbinendüsenleitschaufeln als eine einzige Einheit ausgebildet ist, die in den ringförmigen Luftdurchlaß eingesetzt und aus diesem wieder entfernt werden kann. Die einzelnen Einheiten eines Satzes können auch zuerst in den ringförmigen Lüftdurchlaß eingesetzt und, nachdem sie ihre erforderlichen Lagen bzw. Stellungen eingenommen haben, durch die Schrauben 43 zusammengeschraubt werden.When assembling an engine, a set of seven flame tube units according to FIGS. 1 to 3 or 4 to 9 connected to one another by the screws 43 and then in the longitudinal direction as a whole be inserted into the annular air passage formed between the walls of the air housing will. If necessary, these parts can also be restored as a whole in the same way be taken out. Another embodiment is such that a completely annular flame tube and a ring of turbine nozzle vanes is formed as a single unit inserted into the annular Air passage can be used and removed from this again. The individual units a set can also be inserted into the annular ventilation passage first and after they have their required Have taken positions or positions through which screws 43 are screwed together.

Claims

Patent claims:

1. Flame tube for a combustion chamber of a gas turbine engine with a main body that

forms at least part of the combustion chamber, and with an outlet part for receiving hot gases from the combustion chamber, the cross-section of which has the shape of circular ring sectors, characterized in that there are a plurality of turbine nozzle guide vanes (45) between the inner and outer walls (28, 27) of the outlet part (11) and from this is carried and that the flame tube and the turbine nozzle guide vanes are self-contained Form a unit which, without having to be taken apart, as a whole is to be installed or removed.

2. flame tube unit according to claim 1, characterized in that the main part (10) in itself is known manner with respect to the outlet part (11) shaped, dimensioned and arranged that a number of the units arranged next to one another with their outlet parts make up a complete Form a ring, with all outlets from the outlet parts (11) going in the same direction.

3. flame tube unit according to claim 2, characterized by a pair of fastening projections (41, 42) which from the outer concentric Wall (27) of the outlet part (11) protrude and each of which is pierced, to receive screws (43) used to secure the unit to its adjacent units serve, wherein one of these fastening projections (42) has a part (66) with a pair of opposite, has transverse to the unit directed surfaces that are in the working position of the Place the unit against lugs (65) attached to the outer wall to prevent the unit from lateral movements to secure.

4. Fiammrohremheit according to claim 2, characterized in that the outer concentric wall (27 or 86) of the outlet part of the unit has an outlet edge which results in a rearward-facing interception and sealing surface (52 or 103) for the unit.

5. flame tube unit according to claim 2, characterized in that the outer concentric wall (86) of the outlet part of the unit has at least one pawl (110) at its outlet edge which provides a pair of opposite, transversely directed surfaces of the unit, which in the working position of the unit against stops in order to secure the unit against lateral movements.

6. flame tube unit according to claim 5, characterized by a pair of these pawls (110) which are directed at a distance transversely to the unit.

7. A plurality of flame tube units arranged next to one another with their outlet parts according to claim 2 for a gas turbine engine, characterized in that the units are to be installed and removed individually and that the turbine is so is connected that it receives the combustion gases directly from the ring formed.

Considered publications:

German Patent No. 874,680;

Swiss patents No. 296 791,
122, 272,381;

French patents No. 1 021 265,
431,948,805;

British Patent No. 686,382;

U.S. Patents Nos. 2,672,013, 2,625,367,
609 663.

In addition 3 sheets of drawings