DE1164159B

DE1164159B - Combustion chamber for gas turbine engines

Info

Publication number: DE1164159B
Application number: DENDAT1164159D
Authority: DE
Inventors: Stephen Downing Barnwell; Ernest Claude Parnell; Leslie Frederick Richardson
Original assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Current assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Priority date: 1961-04-19
Publication date: 1964-02-27
Also published as: FR1297759A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: F 02 cBoarding school Class: F 02 c

Deutsche Kl.: 46 f-7/03German class: 46 f-7/03

Nummer: 1 164 159Number: 1 164 159

Aktenzeichen: B 62162 I a / 46 fFile number: B 62162 I a / 46 f

Anmeldetag: 15. April 1961Filing date: April 15, 1961

Auslegetag: 27. Februar 1964Opening day: February 27, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer Brennkammer für GasturbinentriebwerkeThe invention relates to a combustion chamber for gas turbine engines

für ein Gasturbinentriebwerk mit einem äußeren Gehäuse, wenigstens einem darin liegenden Flammrohr und einer Mehrzahl von in der Nähe des stromaufwärts liegenden Endes des Flammrohres angeordneten Verdampferrohren, die je einen sich in den Zwischenraum zwischen äußerem Gehäuse und Flammrohr öffnenden Einlaß für Primärluft, eine Zuführeinrichtung für Kraftstoff und einen Auslaß aufweisen, aus dem in stromaufwärtiger Richtung ein Gemisch aus Kraftstoff und Primärluft in das Flammrohr auszutreten vermag. Weiterhin ist eine solche Brennkammer mit einer Mehrzahl von Luftzuführrohren versehen, die in einer Wandung des Flammrohres angebracht sind und je wenigstens eine Öffnung aufweisen, durch die Luft stromabwärts der Verbrennungszone in seitlicher Richtung in das Flammrohr eingeführt wird.for a gas turbine engine with an outer housing, at least one flame tube located therein and a plurality of disposed near the upstream end of the liner Evaporator tubes, each one in the space between the outer housing and Flame tube opening inlet for primary air, a feed device for fuel and an outlet have, from which in the upstream direction a mixture of fuel and primary air into the flame tube able to exit. Furthermore, such a combustion chamber is provided with a plurality of air supply pipes provided, which are mounted in a wall of the flame tube and each at least one opening through the air downstream of the combustion zone in a lateral direction into the Flame tube is introduced.

Bei Brennkammern für Gasturbinentriebwerke, die zum Antrieb von Flugzeugen dienen, ist es erforderlieh, die Länge der Kammer so kurz wie möglich zu halten, um Gewicht und Abmessungen des Triebwerkes, die die Flugleistungen eines Flugzeuges wesentlich beeinflussen, möglichst gering zu halten. Weiterhin muß aber eine vollständige Verbrennung des zugeführten Kraftstoffes gesichert sein.In the case of combustion chambers for gas turbine engines that are used to propel aircraft, it is necessary to keep the length of the chamber as short as possible in order to reduce the weight and dimensions of the engine, which have a significant impact on the flight performance of an aircraft, to be kept as low as possible. However, complete combustion of the fuel supplied must also be ensured.

Bei einer Brennkammer der oben geschilderten Art versucht man, diese Ziele durch Anwendung der Verdampfung durch Einführen des Kraftstoffdampf-Luft-Gemisches in stromaufwärtiger Richtung in dieIn a combustion chamber of the type described above, attempts are made to achieve these goals by applying the Evaporation by introducing the fuel vapor-air mixture in the upstream direction into the

Brennkammer und durch Luftzufuhr stromabwärts 2Combustion chamber and downstream air supply 2

der Verbrennungszone zu verwirklichen. Auf dieseto realize the combustion zone. To this

Weise wird bereits gegenüber herkömmlichen Brenn- in den Diffusor hineinfassende Mulde vor, um die kammern eine Verkürzung erzielt. Jedoch wird bei Hauptverbrennung weiter stromaufwärts zu verallen bekannten derartigen Brennkammern das strom- 35 lagern. Dadurch erreicht man eine gewisse Verküraufwärts liegende Ende der Brennkammer an das zung der Brennkammerlänge, weil jetzt das gesamte Ende des Diffusors gelegt, wobei die Brennkammer- Verbrennungsgebiet nach vorn verschoben wird,
stirnwand als eine ebene Platte ausgebildet wird, die Ziel der Erfindung ist es, eine Brennkammer zuCompared to conventional combustion troughs that extend into the diffuser, a shortening of the chambers is achieved. However, in the case of main combustion further upstream, known combustion chambers of this type, which are becoming dilapidated, will be stored upstream. This achieves a certain upstream end of the combustion chamber at the tongue of the combustion chamber length, because now the entire end of the diffuser is placed, whereby the combustion chamber combustion area is shifted forward.
front wall is designed as a flat plate, the aim of the invention is to provide a combustion chamber

die J-förmigen Verdampferrohre und eventuelle Luft- schaffen, bei der eine noch weitergehende Verkürzuführrohre trägt. Der in Strömungsrichtung vor der 40 zung der Brennkammerlänge bei vollständiger VerStirnwand der Brennkammer liegende Raum im brennung des Kraftstoffes möglich ist.
Diffusor bleibt ungenutzt. Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung bei einerthe J-shaped evaporator tubes and any air creation, in which an even wider conduit tube carries. The space in the direction of flow before the end of the combustion chamber length is possible in the combustion of the fuel when the front wall of the combustion chamber is completely enclosed.
Diffuser remains unused. This object is achieved according to the invention in a

Daneben ist es ebenfalls bekannt, das stromauf- Brennkammer der zuerst geschilderten Art dadurch wärtige Ende des Flammrohres der Brennkammer erreicht, daß in an sich bekannter Weise das strommuldenförmig derart auszubilden, daß es in den 45 aufwärts liegende Ende des Flammrohres als eineIn addition, it is also known that the upstream combustion chamber of the type described first thereby wärtige end of the flame tube of the combustion chamber achieved that in a known manner the trough-shaped to form such that it is in the 45 upward end of the flame tube as a

Anmelder:Applicant:

Bristol Siddeley Engines Limited, Bristol (Großbritannien)Bristol Siddeley Engines Limited, Bristol (Great Britain)

Vertreter:Representative:

Dr. W. Müller-BoreDr. W. Muller-Bore

und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8and Dipl.-Ing. H. Gralfs, patent attorneys, Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Stephen Downing Barnwell, Bristol, Leslie Frederick Richardson,Stephen Downing Barnwell, Bristol, Leslie Frederick Richardson,

Coventry, Warwickshire,Coventry, Warwickshire,

Ernest Claude Parnell, Bristol (Großbritannien)Ernest Claude Parnell, Bristol (Great Britain)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 19. April 1960, (Nr. 13 595, Nr. 13 596)
Großbritannien vom 9. Dezember 1960 (Nr. 42 383)Claimed priority:
Great Britain April 19, 1960, (No. 13 595, No. 13 596)
Great Britain 9 December 1960 (No. 42 383)

Diffusor hineinfaßt. Einmal wird diese Ausbildung zu dem Zweck vorgenommen, vor der eigentlichen Hauptverbrennung eine Hilfsverbrennung vorzusehen, die zur Aufrechterhaltung der stromabwärts der Mulden stattfindenden Hauptverbrennung dient. Eine Verkürzung der Brennkammer ist auf diese Weise nicht möglich. Zum anderen sieht man diese stromaufwärts gestülpte Mulde ausgebildet ist, die in einem diffusorartigen Einlaß zum Außengehäuse der Brennkammer liegt, zum Inneren des Flammrohres offen ist und stromabwärts zeigt.Includes diffuser. Once this training is done for the purpose, before the actual one Main combustion to provide an auxiliary combustion to maintain the downstream of the Wells taking place main combustion is used. A shortening of the combustion chamber is due to this Way not possible. On the other hand, you can see this upstream trough is formed, which is in a diffuser-like inlet to the outer casing of the combustion chamber, to the interior of the flame tube is open and pointing downstream.

Die Ausnutzung des diffusorartigen Einlasses zur Brennkammer zur Hauptverbrennung und die gleichzeitige Anwendung von hinter der VerbrennungszoneThe use of the diffuser-like inlet to the combustion chamber for the main combustion and the simultaneous Application from behind the combustion zone

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in seitlicher Richtung zugeführten Luftstrahlen führt zu einer besonders kurzen Bauart, wobei aber gleichzeitig sichergestellt ist, daß die Verbrennung vollständig in dem diffusorartigen Einlaß abgeschlossen wird.Air jets fed in laterally lead to a particularly short design, but at the same time it is ensured that the combustion is completely completed in the diffuser-like inlet will.

Die erfindungsgemäße Ausbildung läßt sich nicht nur bei Einzelbrennkammern anwenden, sondern kann auch nach einem weiteren Merkmal bei einer Brennkammer zur Anwendung kommen, die ein kreisringförmiges Außengehäuse und ein kreisringfönniges Flammrohr aufweist und mit L-förmigen, um das Flammrohr herum auf einem Kreis angeordneten Verdampferrohren versehen ist. In diesem Falle fassen die Verdampferrohre am oder in der Nähe des stromabwärts liegenden Endes der Mulde mit einem Einlaßkrümmer durch die Flammrohrseitenwand hindurch und ragen mit einem Auslaßkrümmer stromaufwärts in die Mulde hinein.The training according to the invention can be used not only with individual combustion chambers, but can also be used according to a further feature in a combustion chamber that a has circular ring-shaped outer housing and a toroidal flame tube and with L-shaped to the flame tube is provided around on a circle arranged evaporator tubes. In this case grasp the evaporator tubes at or near the downstream end of the trough with a Inlet manifolds through the liner sidewall and protrude with an exhaust manifold upstream into the trough.

Bei einer Brennkammer mit einem kreisringförmigen Außengehäuse und einem kreisringförmigen Flammrohr sowie J-förmigen, um das Flammrohr herum auf einem Kreis angeordneten Verdampferrohren faßt nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Einlaßteil jedes Verdampferrohres durch eine sich an die Mulde oder Mulden anschließende kreisringförmige, dachartige, nach stromab weisende Erhöhung der stromaufwärts liegenden Endwand des Flammrohres hindurch, während der Auslaßteil jedes Verdampferrohres stromaufwärts zu der Mulde oder den Mulden hin gerichtet ist.In the case of a combustion chamber with an annular outer casing and an annular one Flame tube as well as J-shaped evaporator tubes arranged around the flame tube in a circle summarizes according to a further feature of the invention, the inlet part of each evaporator tube a roof-like, circular ring-shaped, roof-like one, pointing downstream, adjoining the trough or troughs Increase the upstream end wall of the flame tube therethrough, while the outlet portion of each Evaporator tube is directed upstream to the trough or troughs.

Zweckmäßigerweise wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß wenigstens einer Öffnung der Luftzuführrohre im wesentlichen in Querrichtung gegenüberliegend in der Wandung des Flammrohres ein Durchlaß vorgesehen ist, der Luft aus dem Inneren des Außengehäuses in einer Richtung in das Flammrohr einführt, die der Richtung der aus der oder den Öffnungen austretenden Luft entgegengesetzt ist.Appropriately, according to a further feature of the invention, the arrangement is made so that that at least one opening of the air supply tubes is substantially opposite in the transverse direction in the wall of the flame tube a passage is provided, the air from the interior of the outer housing introduces into the flame tube in a direction that is the direction of the out of the opening or openings outgoing air is opposite.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die im folgenden im einzelnen erläutert werden.In the drawing, two embodiments of the invention are shown, which are shown in the following in detail explained.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Brennkammer der ersten Ausführungsform;Fig. 1 is a longitudinal section through a combustion chamber of the first embodiment;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;Fig. 2 is a section along the line II-II of Fig. 1;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch das stromabwärts liegende Ende der zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkammer nach der Linie III-III der Fig. 4 und 5;F i g. Figure 3 shows a cross section through the downstream end of the second embodiment a combustion chamber according to the invention along the line III-III of FIGS. 4 and 5;

F i g. 4 ist ein Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3;F i g. Fig. 4 is a longitudinal section on the line IV-IV of Fig. 3;

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt nach der Linie V-V der F i g. 3.FIG. 5 shows a longitudinal section along the line V-V of FIG. 3.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brennkammer weist zwei konzentrisch zueinander liegende kreisringförmige Wandungen 1, 2 auf, die zusammen ein Außengehäuse bilden, welches einen diffusorartigen Einlaß 3 besitzt, durch den die von einem düngen 1, 2 des Außengehäuses. Die Wandung 6, die die Mulde 7 bildet, liegt vollständig in dem diffusorartigen Einlaß 3 zum Außengehäuse 1, 2, ist zum Inneren des Flammrohres 4 offen und zeigt stromabwärts. Etwas stromabwärts der Endwandung 6, die die Mulde bildet, ist rund um das Flammrohr 4 herum auf einem Umfang eine Mehrzahl von Verdampferrohren 8 mit im wesentlichen L-förmiger Gestalt angeordnet. Jedes Verdampferrohr 8 besitzt ίο einen Einlaßteil, der in die in radialer Richtung außenliegende kreisringförmige Wandung des Flammrohres eingesetzt ist und in radialer Richtung nach innen vorsteht, sowie einen Auslaßteil, der im wesentlichen parallel zur Achse des Flammrohres liegt und stromaufwärts zeigt, so daß die Gase in die Mulde 7 austreten können. Jedes Verdampferrohr 8 ist mit einer Öffnung 9 am äußeren Ende des Einlaßteils versehen, die stromaufwärts in den Kreisringraum zwischen dem äußeren Gehäuse 1 und dem Flammrohr 4 zeigt, so daß Luft vom Verdichter durch die Verdampferrohre 8 hindurchströmt und in das Flammrohr austritt. Brennstoff für die Hauptverbrennung wird jedem Verdampferrohr 8 durch eine Leitung 10 von außerhalb der Brennkammer so zugeführt, daß er sich mit der durch die Rohre 8 strömenden Luft vermischt. Aus den Verdampferrohren 8 tritt also ein Gemisch aus Luft und verdampftem Brennstoff aus und wird in die Mulde 7 gerichtet. Im Bereich der Mulde 7 sind im Flammrohr 4 geeignete Zündeinrichtungen vorgesehen.The combustion chamber shown in FIGS. 1 and 2 has two concentric annular walls 1, 2, which together Form an outer housing which has a diffuser-like inlet 3, through which the one fertilize 1, 2 of the outer casing. The wall 6, which forms the trough 7, lies completely in the diffuser-like Inlet 3 to the outer casing 1, 2 is open to the interior of the flame tube 4 and points downstream. Somewhat downstream of the end wall 6, which forms the trough, is around the flame tube 4 around on a circumference a plurality of evaporator tubes 8 with a substantially L-shaped Arranged shape. Each evaporator tube 8 has ίο an inlet part that extends in the radial direction outer circular wall of the flame tube is used and in the radial direction protrudes inside, and an outlet part which is substantially parallel to the axis of the flame tube and shows upstream, so that the gases can escape into the trough 7. Each evaporator tube 8 is with an opening 9 is provided at the outer end of the inlet part leading upstream into the annulus between the outer housing 1 and the flame tube 4 shows, so that air from the compressor through the Evaporator tubes 8 flows through and exits into the flame tube. Fuel for main combustion is fed to each evaporator tube 8 through a line 10 from outside the combustion chamber in such a way that that it mixes with the air flowing through the tubes 8. From the evaporator tubes 8 a mixture of air and evaporated fuel emerges and is in the trough 7 directed. Suitable ignition devices are provided in the flame tube 4 in the region of the trough 7.

Ein in radialer Richtung außenliegender Teil der Wandung 6, die die Mulde bildet, trägt weiterhin eine Anzahl von Lufteinlaßrohren 12, die sich in Längsrichtung des Flammrohres 4 erstrecken und je zwischen einem Paar benachbarter Verdampferrohre 8 liegen. Die stromaufwärts liegenden Enden der Lufteinlaßrohre 12 nehmen Luft aus dem diffusorartigen Einlaß 3 zum Außenghäuse an Stellen auf, die stromaufwärts der Einlasse 9 zu den Verdampferrohren 8 liegen. Die stromabwärts liegenden Enden der Lufteinlaßrohre 12 liegen stromabwärts der Verdampferrohre 8 und sind, abgesehen von je zwei entgegengesetzt gerichteten, in Querrichtung zeigenden Öffnungen 14 verschlossen, die so angeordnet sind, daß sie stromabwärts der Verbrennungszone zusätzliche Luft in das Flammrohr einführen. In der in radialer Richtung außenliegenden Wandung des Flammrohres 4 sind, im wesentlichen jeder der radial nach außen gerichteten Queröffnungen 14 der Lufteinlaßrohre 12 gegenüberliegend, Durchlässe 15 vorgesehen, welche mit abgerundeten Kanten versehen sind, die Luft aus dem Kreisringraum zwischen dem Außengehäuse 1 und dem Flammrohr 4 in Querrichtung in das Flammrohr 4 einführen können. Die Wandung 6, die die Mulde festlegt, ist mit Löchern 16 versehen, die stromabwärts der Einlasse zu den Luftzuführrohren 12 liegen und zur Zufuhr von Sekundärluft dienen. Außerdem können in den kreisringförmigen Wandungen des Flammrohres weitereA part of the wall 6 which is on the outside in the radial direction and which forms the trough continues to carry a number of air inlet tubes 12, which extend in the longitudinal direction of the flame tube 4 and each lie between a pair of adjacent evaporator tubes 8. The upstream ends the air inlet pipes 12 take air from the diffuser-like inlet 3 to the outer housing at points which are upstream of the inlets 9 to the evaporator tubes 8. The downstream ends of the air inlet tubes 12 are downstream of the evaporator tubes 8 and are opposite, apart from two each directed, in the transverse direction pointing openings 14 closed, which are arranged so that they introduce additional air into the flame tube downstream of the combustion zone. In the in radial direction outer wall of the flame tube 4 are, essentially each of the radial outwardly directed transverse openings 14 of the air inlet pipes 12 opposite, passages 15 provided, which are provided with rounded edges, the air from the annulus between the Outer housing 1 and the flame tube 4 can be introduced into the flame tube 4 in the transverse direction. the Wall 6, which defines the trough, is provided with holes 16, the downstream of the inlets to the Air supply pipes 12 are and serve to supply secondary air. In addition, in the circular ring-shaped Walls of the flame tube more

nicht dargestellten Verdichter des Triebwerkes gelie- 6o Öffnungen zur Zuführung von Verdünnungs- oder fnot shown compressor of the engine gelie- 6o openings for the supply of dilution or f

ferte Luft eintritt. Innerhalb des äußeren Gehäuses liegt ein kreisringförmiges Flammrohr 4, dessen stromabwärts liegendes Ende 5 offen ist und dessen stromaufwärts liegende Endwand 6 eine kreisringförmige Mulde 7 bildet, die, im Längsschnitt betrachtet, im wesentlichen V-förmig ausgebildet ist. Die kreisringförmigen Wandungen des Flammrohres 4 liegen im Abstand von den kreisringförmigen Wan-Kühlluft vorgesehen werden, wie es z. B. bei 17 angedeutet ist.entrained air. Within the outer housing is an annular flame tube 4, the downstream end 5 is open and its upstream end wall 6 is annular Forms trough 7 which, viewed in longitudinal section, is essentially V-shaped. the annular walls of the flame tube 4 are at a distance from the annular Wan cooling air be provided, as it is z. B. is indicated at 17.

Vorzugsweise liegt das Flammrohr 4, wie dargestellt, exzentrisch im Außengehäuse 1, 2, wobei das Flammrohr 4 näher an der radial innenüegenden Wandung 2 des Außengehäuses als an der radial außenliegenden Wandung 1 liegt, so daß der in radialer Richtung innenliegende Kreisringraum zwi-Preferably, the flame tube 4 is, as shown, eccentric in the outer housing 1, 2, the Flame tube 4 closer to the radially inner wall 2 of the outer housing than to the radially outer wall 1 is so that the in the radial direction inner annular space between

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sehen dem Gehäuse 2 und dem Flammrohr 4 eng ist geeignete Leitungen zugeführt, die hier nicht dar-see the housing 2 and the flame tube 4 closely, suitable lines are fed, which are not shown here.

und sicherstellt, daß im wesentlichen die gesamte gestellt sind, jedoch den Leitungen 10 in F i g. 1 entzwischen Außengehäuse und Flammrohr eintretende sprechen können. Weiterhin wird Kühlluft durch dieand ensures that substantially all of the lines 10 are provided in FIG. 1 between Outer casing and flame tube entering can speak. Furthermore, cooling air is through the

Luft in den relativ breiten, in radialer Richtung Ringe 25, 26 um die Zone 33 herum und in derAir in the relatively wide, in the radial direction rings 25, 26 around the zone 33 and in the

außenliegenden Kreisringraum zwischen der Wan- 5 üblichen Weise durch die beiden Kreisringräumeexternal annular space between the wall 5 usual way through the two annular spaces

dung 1 und dem Flammrohr 4 strömt. zwischen den Wandungen 21, 22 des Außengehäusesmanure 1 and the flame tube 4 flows. between the walls 21, 22 of the outer housing

Obwohl oben gesagt wurde, daß die Auslaßteile und dem Flammrohr geleitet. Die Wandungen 28, 29 der Verdampferrohre 8 im wesentlichen parallel zur des Flammrohres können eine Anzahl von axial im Achse des Flammrohres verlaufen, können sie auch Abstand voneinander auf dem Umfang liegenden radial nach außen oder innen geneigt angeordnet io Öffnungen oder Ringen von Löchern, wie beispielswerden. Beispielsweise können die Auslaßteile ab- weise 35, aufweisen, durch die Kühlluft von den wechselnder Verdampferrohre 8 radial nach außen Kreisringräumen in das Flammrohr eintreten kann, und die der übrigen Rohre 8 radial nach innen ge- Weiterhin sind nicht dargestellte Löcher in der dachneigt sein. artigen Erhöhung zwischen den Verdampferrohren 32Although it was said above that the outlet parts and the flame tube passed. The walls 28, 29 the evaporator tubes 8 substantially parallel to the flame tube can have a number of axially im Run through the axis of the flame tube, they can also be spaced from one another on the circumference arranged inclined radially outward or inward io openings or rings of holes, such as. For example, the outlet parts can have deflectors 35, through which cooling air from the alternating evaporator tubes 8 can enter the flame tube radially outward circular annulus spaces, and that of the remaining tubes 8 radially inward. Furthermore, holes, not shown, are inclined in the roof be. like elevation between the evaporator tubes 32

Weiterhin können die Auslaßteile der Verdampfer- 15 oder in den Seitenwänden der Mulden31 vorgesehen,Furthermore, the outlet parts of the evaporator 15 or in the side walls of the troughs 31 can be provided,

rohre 8 sämtlich gegenüber der genauen stromauf- durch die Sekundärluft in das Flammrohr eintritt,pipes 8 all opposite the exact upstream through the secondary air enters the flame tube,

wärtigen Richtung in der gleichen Umfangsrichtung Die kürzeren Austrittsteile der Verdampf errohre 32Awward direction in the same circumferential direction. The shorter exit parts of the evaporation tubes 32

geneigt angeordnet werden, so daß dem Verbren- sind in Umfangsrichtung geneigt angeordnet, wobeiare arranged inclined so that the combustion are inclined in the circumferential direction, wherein

nungsgemisch eine Bewegung um das Flammrohr aber sämtliche Auslaßteile in gleicher Richtung ge-mixed movement around the flame tube but all outlet parts in the same direction

herum erteilt wird, die über den Umfang des Flamm- 20 neigt sind.around, which are inclined over the circumference of the flame 20.

rohres eine im wesentlichen gleichförmige Tempera- Wie oben erwähnt, ist das Flammrohr wenigstenstube has a substantially uniform temperature. As mentioned above, the flame tube is at least

turverteilung ergibt. Bei der Anordnung, bei der die an seinem stromaufwärtigen Ende aus zwei rohr-ture distribution results. In the arrangement in which the at its upstream end of two tubular

Auslaßteile radial nach innen und außen geneigt förmigen Wandungen 27, 29 aufgebaut. Jede dieserOutlet parts inclined radially inwardly and outwardly shaped walls 27, 29 built. Any of these

sind, können die radial nach innen geneigten Teile Wandungen besitzt an ihrem stromaufwärtigen Endeare, the radially inwardly inclined parts may have walls at their upstream end

außerdem in einer Umfangsrichtung geneigt werden, 25 einen kreisringförmigen Flansch, der eine der MuI-also be inclined in a circumferential direction, 25 an annular flange, which one of the MuI-

während die nach außen geneigten Teile in der ande- den 31 und einen Teil der dachartigen Erhöhung 30while the outwardly inclined parts in the other 31 and a part of the roof-like elevation 30

ren Umfangsrichtung geneigt werden. bildet, wobei die beiden Flansche auf dem Kreis an-Ren circumferential direction are inclined. forms, with the two flanges on the circle

Die zweite Ausführungsform einer Brennkammer, einander anliegen, der die Mittelpunkte der Einlaßdie in den Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, weist zwei teile der Verdampferrohre 32 verbindet, d. h. also konzentrisch zueinander liegende kreisringförmige 30 entlang der Mittellinie der dachartigen Erhöhung. Wandungen 21, 22 auf, die zusammen ein Außen- Jeder Flansch ist mit Halblöchern versehen, die mit gehäuse bilden, welches einen diffusorartigen Einlaß Halblöchern im anderen Flansch in einer Richtung 23 besitzt, der von einem Verdichter kommt und liegen, wenn die beiden Flansche gegeneinandereinen Ring von Diffusorschaufeln 24 aufweist. Zwei stoßen, so daß vollständige Löcher gebildet werden, Leitringe 25 und 26 sind innerhalb des Einlasses 23 35 in die die Enden der Verdampferrohre 32 eingesetzt auf einer Mehrzahl von radialen Streben 27 mit sind. An der stromabwärts liegenden Seite eines stromlinienförmigem Querschnitt angebracht. Inner- Flansches, z. B. des radial innenliegenden Flansches, halb des Gehäuses 21, 22 ist ein kreisringförmiges ist ein Ring 36 angeschweißt oder anders befestigt, Flammrohr angeordnet, das wenigstens an seinem der ebenfalls Löcher aufweist, die die Enden der stromaufwärts liegenden Ende aus zwei konzentrisch 4° J-förmigen Rohre aufnehmen können. Dieser Ring zueinander liegenden Wandungen 28, 29 besteht. Die dient als Auflage, gegen die sich der andere Flansch, Wandungen 28, 29 liegen im Abstand von den Wan- in diesem Falle der radial außenliegende Flansch, düngen 21, 22 des Außengehäuses. Die beiden Wan- abstützt, wenn das Flammrohr zusammengebaut ist. düngen 28 und 29 bilden zusammen eine End- Über den Einlaßteil jedes Verdampferrohres 32 ist wandung, die innerhalb des Einlasses 23 gerade 45 lose eine Hülse 37 geschoben, die an radial nach stromabwärts der Leitringe 25 und 26 liegt. Die außen gerichteten Höckern 38 am Ende der Ver-Endwandung weist eine kreisringförmige, dachartige dampferrohre 32 z. B. durch Schweißen befestigt ist. Erhöhung 30 auf, die in stromabwärtiger Richtung Das stromaufwärts liegende Ende der Hülsen 37 ist in das Flammrohr hineinragt und an jeder Seite von als Zentrierbund ausgebildet, der in den Löchern des einer kreisringförmigen Mulde 31 begrenzt wird, die 50 Ringes 36 und der aneinander anliegenden Flansche in stromaufwärtiger Richtung des Flammrohres liegt der beiden Wandungen 28, 29 liegt. Die Hülse weist und zum Flammrohr hin offen ist. Die Mulden 31 weiterhin einen Flansch 39 auf, der an der strom- und die dachartige Erhöhung 30 Hegen im wesent- abwärts liegenden Seite des Ringes 36 zur Anlage liehen koaxial zur Achse des Flammrohres. Auf der kommt. Zum Zusammenbau des Flammrohres wird dachartigen Erhöhung 30 ist eine Anzahl von im 55 jedes Verdampferrohr 32 mit der darübergeschobewesentlichen J-förmigen Verdampferrohren 32 ange- nen Hülse 37 dadurch in die richtige Lage gebracht, bracht, die im Abstand voneinander auf einem Kreis daß der' Zentrierbund durch ein Loch im Ring 36 angeordnet sind und in das Flammrohr hineinragen, und das zugehörige Halbloch im radial innenliegenwobei die kürzeren Auslaßteile der Verdampferrohre den Flansch gesteckt wird. Dann werden die Flansche 32 abwechselnd zur einen oder anderen Mulde 31 60 39, der Ring 36 und der radial innenliegende Flansch hin gerichtet sind. Stromaufwärts der Erhöhung 30 zusammengeschraubt. Schließlich wird die in radialer und der Mulden 31 liegt im Einlaß eine Zone 33, die Richtung außenliegende Wand 28 mit ihrem Flansch durch die obenerwähnten Leitringe 25, 26 und die zur Anlage an den Flansch der inneren Wand 28 und Erhöhung abgegrenzt wird. Durch die Ringe 25, 26 den Ring 36 gebracht. Der äußere Flansch wird dann wird Luft in diesen Bereich 33 geleitet, von wo ein 65 mit dem Ring 36 und den Flanschen 39 verschraubt. Teil zusammen mit Brennstoff durch die Verdamp- Auf diese Weise werden die beiden Wandungen 28, f errohre 32 strömt. Der Brennstoff wird jedem Ver- 29 des Flammrohres zusammengehalten und die Verdampferrohr von außerhalb der Brennkammer durch dampferrohre in ihrer Lage festgehalten.The second embodiment of a combustion chamber, abutting each other, the centers of the inlet die As shown in Figures 3 to 5, comprises two parts of the evaporator tubes 32 connecting, i.e. H. so circular ring-shaped 30 concentric to one another along the center line of the roof-like elevation. Walls 21, 22, which together form an outer Each flange is provided with half-holes with Form housing, which has a diffuser-like inlet half-holes in the other flange in one direction 23, which comes from a compressor and lies when the two flanges are against each other Has ring of diffuser blades 24. Push two so that complete holes are formed, Guide rings 25 and 26 are inserted into the ends of the evaporator tubes 32 within the inlet 23 35 on a plurality of radial struts 27 are with. On the downstream side of one streamlined cross-section attached. Inner flange, e.g. B. the radially inner flange, half of the housing 21, 22 is a circular ring 36 is welded or otherwise attached, Arranged flame tube, which also has holes at its at least that the ends of the upstream end of two concentric 4 ° J-shaped tubes. This ring Walls 28, 29 lying opposite one another are made. This serves as a support against which the other flange, Walls 28, 29 are at a distance from the walls - in this case the radially outer flange, fertilize 21, 22 of the outer housing. Supports the two wans when the flame tube is assembled. fertilize 28 and 29 together form an end over the inlet portion of each evaporator tube 32 is wall, the inside of the inlet 23 just 45 loosely pushed a sleeve 37 that radially to downstream of the guide rings 25 and 26 lies. The outwardly directed bumps 38 at the end of the ver-end wall has an annular, roof-like steam tubes 32 z. B. is attached by welding. Elevation 30, which is the upstream end of the sleeves 37 in the downstream direction protrudes into the flame tube and formed on each side of as a centering collar, which is in the holes of the an annular trough 31 is limited, the 50 ring 36 and the adjacent flanges the two walls 28, 29 are located in the upstream direction of the flame tube. The sleeve points and is open to the flame tube. The troughs 31 continue to have a flange 39, which is attached to the current and the roof-like elevation 30 lies in the substantially downward-lying side of the ring 36 for contact borrowed coaxial to the axis of the flame tube. On which comes. To assemble the flame tube roof-like elevation 30 is a number of im 55 of each evaporator tube 32 with the essential one pushed over it J-shaped evaporator tubes 32, the sleeve 37 is brought into the correct position, brings them at a distance from each other on a circle that the 'centering collar through a hole in the ring 36 are arranged and protrude into the flame tube, and the associated half-hole in the radially inner being the shorter outlet parts of the evaporator tubes is plugged into the flange. Then the flanges 32 alternately to one or the other trough 31 60 39, the ring 36 and the radially inner flange are directed towards. Screwed together upstream of the elevation 30. Eventually the in radial and the trough 31 is a zone 33 in the inlet, the direction of the outer wall 28 with its flange by the above-mentioned guide rings 25, 26 and to bear against the flange of the inner wall 28 and Increase is accrued. The ring 36 is brought through the rings 25, 26. The outer flange is then air is passed into this area 33, from where a 65 is screwed to the ring 36 and the flanges 39. Part together with fuel through the evaporator In this way, the two walls 28, f pipe 32 flows. The fuel is held together at each end of the flame tube and the evaporator tube held in place from outside the combustion chamber by steam tubes.

Obwohl das beschriebene Flammrohr mit im wesentlichen zylindrischen Wandungen versehen ist, kann die Erfindung auch bei einer Brennkammer angewendet werden, bei der das Außengehäuse und das Flammrohr gleichartig geformte, seitlich versetzte Verlängerungen aufweist, die stromabwärts des diffusorartigen Einlasses liegen. In diesem Falle werden die dachartige Erhöhung 30 und die J-förmigen Verdampierrohre zwackmäßigerweise gegenüber der Längsachse des Flammrohres geneigt angeordnet. Although the flame tube described is provided with essentially cylindrical walls, the invention can also be applied to a combustion chamber in which the outer casing and the Flame tube has similarly shaped, laterally offset extensions, the downstream of the diffuser-like Inlet lie. In this case, the roof-like elevation 30 and the J-shaped Evaporation tubes opposite the longitudinal axis of the flame tube arranged inclined.

Zwischen den in F i g. 3 und 4 dargestellten J-förmigen Verdampferrohren 32 sind Luftzuführrohre 40 vorgesehen, die parallel zu den Einlaßteilen der Verdampf errohre liegen und deren stromabwärtige Enden, abgesehen von zwei entgegengesetzt gerichteten, in Querrichtungen weisenden öffnungen 41, verschlossen sind, die in der Nähe des stromabwärtigen Endes der Rohre 40 liegen. Die Rohre 40 sind an der dachartigen Erhöhung 30 ähnlich wie die Verdampferrohre 32 befestigt. Zur Vereinfachung der Zeichnung ist diese Befestigung jedoch nicht im einzelnen dargestellt. Das stromabwärtige Ende jedes Luftzuführrohres 40 enthält eine Trennwand 42, die den durch das Rohr strömenden Luftstrom aufspaltet, ablenkt und durch die öffnungen 41 austreten läßt. Die Öffnungen 41 liegen stromabwärts der Verdampferrohre 32 und somit auch stromabwärts der Verbrennungszone. Im wesentlichen gegenüber jeder Öffnung 41 der Luftzuführrohre 40 ist in der Wandung 28 oder 29 des Flammrohres ein Durchlaß 43 vorgesehen. Jeder Durchlaß 43 ist mit umgebogenen Kanten versehen, so daß Luft aus dem Kreisringraum zwischen dem Außengehäuse 21, 22 und der benachbarten Flammrohrwandung 28, 29 durch die Öffnung 43 in Querrichtung in das Flammrohr geleitet wird.Between the in F i g. 3 and 4 shown J-shaped Evaporator tubes 32 are provided air supply tubes 40 which are parallel to the inlet parts of the evaporator and their downstream ends, apart from two oppositely directed, openings 41 pointing in transverse directions are closed, which are in the vicinity of the downstream End of the tubes 40 are. The tubes 40 are similar to the roof-like elevation 30 Evaporator tubes 32 attached. To simplify the drawing, however, this attachment is not in the shown individually. The downstream end of each air supply tube 40 includes a partition wall 42 which splits the air stream flowing through the tube, deflects it and lets it exit through the openings 41. The openings 41 are located downstream of the evaporator tubes 32 and thus also downstream of the combustion zone. Essentially opposite each opening 41 of the air supply pipe 40 is in the wall A passage 43 is provided 28 or 29 of the flame tube. Each passage 43 is bent over Provided edges, so that air from the annulus between the outer housing 21, 22 and the adjacent flame tube wall 28, 29 passed through the opening 43 in the transverse direction into the flame tube will.

Im Betrieb strömt die Luft in die Zone 33 ein. Ein Teil dieser Luft strömt als Verbrennungsluft durch die Verdampferrohre 32, die von außerhalb der Brennkammer durch geeignete Leitungen gleichzeitig mit Brennstoff versorgt werden, in das Flammrohr ein. Ein weiterer Teil der Luft gelangt von der Zone 33 durch die Luftzuführrohre 40 in das Flammrohr und dient zum größten Teil als Verdünnungsluft. Außerdem strömt die Luft um die Ringe 25 und 26 herum in die Kreisringräume zwischen dem Außengehäuse 21, 22 und den benachbarten Wandungen 28, 29 des Flammrohres und von dort durch die den Öffnungen 41 der Luftzuführrohre 40 gegenüberliegenden Durchlässe 43. Diese Luft dient ebenfalls im wesentlichen als Verdünnungsluft.During operation, the air flows into zone 33. Part of this air flows as combustion air through the evaporator tubes 32, which come from outside the combustion chamber through suitable lines simultaneously are supplied with fuel into the flame tube. Another part of the air comes from the Zone 33 through the air supply pipes 40 into the flame tube and serves for the most part as dilution air. In addition, the air flows around the rings 25 and 26 in the annular spaces between the Outer housing 21, 22 and the adjacent walls 28, 29 of the flame tube and from there through the passages 43 opposite the openings 41 of the air supply pipes 40. This air is also used essentially as dilution air.

Durch die Befestigung der Verdampferrohre an oder in der Nähe der stromaufwärtigen Wandung des Flammrohres und dadurch, daß die Auslaßteile der Verdampferrohre gegen eine oder mehrere Mulden gerichtet sind, die stromaufwärts in den diffusorartigen Einlaß hineinragen, wie es bei beiden Ausführungsformen der Fall ist, wird gegenüber der bisherigen Befestigung der Verdampferrohre auf einer ebenen Grundplatte die Hauptverbrennungszone im äußeren Gehäuse weiter stromaufwärts verlegt, so daß die Gesamtlänge der Brennkammer beträchtlich kleiner werden kann. Weiterhin kann durch eine Schrägstellung der Auslaßteile der Verdampferrohre in gleicher Umfangsrichtung dem Verbrennungsgemisch eine um die Brennkammer herum gerichtete Bewegung erteilt werden und dadurch die Temperaturverteilung auf dem Umfang im wesentlichen gleichförmig gehalten werden.By attaching the evaporator tubes to or near the upstream wall of the Flame tube and in that the outlet parts of the evaporator tubes against one or more troughs are directed, which protrude upstream into the diffuser-like inlet, as in both embodiments is the case, is compared to the previous attachment of the evaporator tubes on a The main combustion zone in the outer casing is moved further upstream on the flat base plate, see above that the overall length of the combustion chamber can be considerably reduced. Furthermore, a Inclination of the outlet parts of the evaporator tubes in the same circumferential direction as the combustion mixture a movement directed around the combustion chamber can be imparted and thereby the temperature distribution are kept substantially uniform around the circumference.

Die Lufteinlaßrohre 12 und 40 und die zugehörigen Durchlässe 15 oder 43 in der Wandung des Flammrohres erzeugen gegeneinandergerichtete und quer durch das stromabwärtige Ende der Verbrennungszone gerichtete Luftströme. Diese Luftströme vermischen sich mit den Gasen der Verbrennungszone und kühlen dadurch das Gas im stromabwärts liegenden Teil des Flammrohres. Infolge dieser Mischung kann die Länge der Brennkammer als Ganzes weiterhin bedeutend kürzer gehalten werden als bisher, und außerdem ergibt sich eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur des Gemisches in Querrichtung des Flammrohres.The air inlet pipes 12 and 40 and the associated passages 15 or 43 in the wall of the Flame tubes create counter-directed and transverse through the downstream end of the combustion zone directed air currents. These air currents mix with the gases in the combustion zone and thereby cool the gas in the downstream lying part of the flame tube. As a result of this mixture, the length of the combustion chamber can be as Whole can continue to be kept significantly shorter than before, and there is also an essentially Uniform temperature of the mixture in the transverse direction of the flame tube.

Obwohl beide Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, mit Verdampferrohren und Luftzuführrohren arbeiten, kann eine Brennkammer gemäß der Erfindung auch allein mit Verdampferrohren ausgerüstet sein.Although both embodiments described above with evaporator tubes and air supply tubes work, a combustion chamber according to the invention can also be used solely with evaporator tubes be equipped.

Claims

Patent claims:

1. Combustion chamber for a gas turbine engine with an outer housing, at least one flame tube lying therein and a plurality of ones located in the vicinity of the upstream one Evaporator tubes arranged at the end of the hammer tube, each one extending into the space between them between the outer housing and the flame tube opening inlet for primary air, a supply device for fuel and have an outlet from which a mixture in the upstream direction able to escape from fuel and primary air into the flame tube, and also with a plurality of air supply pipes, which are mounted in a wall of the flame tube are and each have at least one opening, through the air downstream of the combustion zone in a lateral direction into the flame tube is introduced, characterized in that the upstream in a manner known per se lying end of the flame tube is designed as a trough turned upstream, which lies in a diffuser-like inlet to the outer housing, to the interior of the flame tube is open and pointing downstream.

2. Combustion chamber according to claim 1 with an annular outer housing and one circular flame tube as well as L-shaped, arranged around the flame tube on a circle Evaporator tubes, characterized in that the evaporator tubes at or near the downstream end of the Grasp the recess with an intake manifold through the side wall of the flame tube and with an exhaust manifold protrude upstream into the trough.

3. Combustion chamber according to claim 1 with an annular outer housing and one circular flame tube as well as J-shaped, arranged around the flame tube in a circle Evaporator tubes, characterized in that the inlet part of each evaporator tube (32) by a circular ring-shaped, roof-like elevation (30) facing downstream of the upstream end wall of the Flame tube through and the outlet part

each evaporator tube (32) is directed upstream of the trough (31) or troughs.

4. Combustion chamber according spoke 2 or 3, characterized in that at least one opening (14, 41) of the air supply tubes (12, 40) essentially opposite one another in the transverse direction in the wall of the flame tube a passage (15, 43) is provided, the air from the interior of the Outer housing introduces into the flame tube in a direction that corresponds to the direction of the or

ίοίο

Opposite the openings (14, 41) exiting air is.

Considered publications: German Patent Specifications No. 959 694, 805 462; German Auslegeschrift No. 1079 895; French patents No. 1204 936, 1150175, 1035 316;

British Patent Nos. 824 306, 670 092; U.S. Patent No. 2,693,676.

1 sheet of drawings