DE1165936B

DE1165936B - Combustion chamber for gas turbines

Info

Publication number: DE1165936B
Application number: DEV20021A
Authority: DE
Inventors: Fritz Muecke
Original assignee: GASTURBINENBAU und ENERGIEMASC
Current assignee: GASTURBINENBAU und ENERGIEMASC
Priority date: 1961-01-21
Filing date: 1961-01-21
Publication date: 1964-03-19

Description

Brennkammer für Gasturbinen Die Erfindung bezieht sich auf Brennkammern für Gasturbinen, insbesondere Einzelbrennköpfe mit einem gemeinsamen sich in Strömungsrichtung anschließenden Mischraum, dessen Außen- und Innenmantel die Einzelbrennköpfe an ihren Enden umschließen und bei denen an den Anschlußstellen durch Distanzstücke zwischen dem äußeren bzw. inneren Mischraummantel und den angrenzenden Einzelbrennkopfwandungen ein Luftspalt vorgesehen ist sowie zum Auffangen der Luft über äußeren bzw. inneren nebeneinander über den ganzen Umfang verteilten, am übergreifenden Ende des Mischraummantels befindlichen Aussparungen Luftfanghauben mit gegen die Strömung gerichteten Öffnungen angeordnet sind.Combustion Chamber for Gas Turbines The invention relates to combustors for gas turbines, in particular single combustion heads with a common one in the direction of flow adjoining mixing room, the outer and inner jacket of which is attached to the individual burner heads enclose their ends and those at the connection points by spacers between the outer or inner mixing chamber jacket and the adjoining single burner head walls an air gap is provided as well as for collecting the air via outer and inner ones distributed side by side over the entire circumference, at the overlapping end of the mixing room jacket located recesses air trap hoods with openings directed against the flow are arranged.

Bei derartigen Brennkammern ist die Befestigung jedes Einzelbrennkopfes mit dem äußeren bzw. inneren Mischraummantel erforderlich, da die Einzelbrennköpfe untereinander nicht verbunden sind. Zur Kühlung des sich unmittelbar an die Einzelbrennköpfe anschließenden äußeren bzw. inneren Mischraummantels ist mittels Distanzstücken zwischen den Enden der Einzelbrennkammern und dem äußeren bzw. inneren Mischraummantel je ein innerer und ein äußerer Ringspalt gebildet. Durch die auf dem inneren bzw. äußeren Mischraummantel angeordneten Luftfanghauben und die zwischen den Luftfanghauben befindlichen Befestigungspunkte des Mischraummantels mit den Einzelbrennköpfen entsteht ein derart steifes Gebilde, daß bei den auftretenden Temperaturen trotz der Kühlung die Enden der Einzelbrennköpfe Verwerfungen unterworfen sind. Diese wirken sich so aus, daß die unter den Luftfanghauben befindlichen Wandteile der Einzelbrennköpfe sich entweder nach innen oder nach außen verwerfen. Bei einem Verwerfen nach innen gelangen die Wandungsteile in heißere Zonen und es werden nach einiger Zeit Verbrennungserscheinungen an diesen Wandteilen sichtbar. Tritt ein Verwerfen nach außen ein, so wird der Einlaufschlitz für die Kühlluft verkleinert, wodurch die Kühlung des Mischraummantels verringert und damit die Lebensdauer der Brennkammer herabgesetzt wird.In such combustion chambers, each individual combustion head is fastened with the outer or inner mixing chamber jacket, as the individual burner heads are not connected to each other. For cooling the directly on the individual burner heads subsequent outer or inner mixing chamber jacket is by means of spacers between the ends of the individual combustion chambers and the outer or inner mixing chamber jacket an inner and an outer annular gap are formed. Through the on the inner resp. outer mixing chamber jacket arranged air hoods and between the air hoods The attachment points of the mixing chamber jacket with the individual burner heads are created such a stiff structure that at the temperatures occurring despite the cooling the ends of the individual burn heads are subject to warping. These work in such a way that the wall parts of the individual burner heads located under the air trap hoods either warping inwards or outwards. If warped inwards the wall parts get into hotter zones and after a while there are signs of burns visible on these wall parts. If there is a rejection to the outside, the inlet slot becomes for the cooling air, which reduces the cooling of the mixing chamber jacket and thus the service life of the combustion chamber is reduced.

Es ist auch an sich bekannt, die Verbindung von Brennkamnler-Flamnlrohr-Blechteilen an einer Stelle fest und an anderen Stellen Verschiebungen zulassend vorzunehmen. Diese Befestigungsart bezieht sich aber immer auf eine Ausdehnung in axialer und/oder radialer Richtung, und zwar bei der Verbindung von ringförmigen Teilen.It is also known per se, the connection of burner flame tube sheet metal parts to make shifts in one place and in other places permitting. This type of fastening always refers to an expansion in the axial and / or radial direction when connecting annular parts.

Die Aufgabe der Erfindung ist deshalb, eine Verbindung zwischen den Einzelbrennköpfen und dem Mischraummantel zu schaffen, die die festigkeitsmäßigen Forderungen der Verbindung zwischen den Einzelbrennköpfen und dem Mischraummantel gewährleistet, gleichzeitig aber eine Verschiebbarkeit in die Gesamtverbindung bringt; so daß ein Verwerfen der Einzelbrennkopfwandungen verhindert wird.The object of the invention is therefore to provide a connection between the To create individual combustion heads and the mixing chamber jacket that increase the strength Requirements of the connection between the individual burn heads and the mixing chamber jacket guaranteed, but at the same time brings displaceability into the overall connection; so that warping of the individual burner head walls is prevented.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß an der eingangs erwähnten Brennkammer nur jeweils eine feste Verbindung der Einzelbrennköpfe mit dem inneren und äußeren Mischraummantel an einem der zwischen den Luftfanghauben befindlichen Befestigungspunkte vorgesehen ist und an den weiteren Befestigungsstellen der Einzelbrennkammern mit dem inneren und äußeren Mischraummantel in Umfangsrichtung gegenseitige Verschiebungen der zu verbindenden Bleche zulassende Verbindungen angeordnet sind.According to the invention this is achieved in that on the aforementioned Combustion chamber only a fixed connection of the individual combustion heads with the inner one and outer mixing chamber jacket on one of those located between the air containment hoods Fastening points is provided and at the other fastening points of the individual combustion chambers mutual displacements in the circumferential direction with the inner and outer mixing chamber jacket of the sheets to be connected allowing connections are arranged.

Die festen Verbindungen zwischen den Einzelbrennköpfen und dem Mischraummantel übernehmen einwandfrei die Kraftübertragung von den untereinander nicht fest verbundenen Einzelbrennköpfen auf den Mischraummantel. Die jeweils dazwischen befindlichen, in -Umfangsrichtung Verschiebungen zulassenden Verbindungen garantieren die Ausdehnungsmöglichkeiten der von dem inneren bzw. äußeren Mischraummantel überlappten Einzelbrennkopfenden vom Festpunkt in beide Umfangsrichtungen, so daß die zwischen den Einzelbrennköpfen befindlichen Schlitze um die ausgedehnten Längen schmaler, aber nicht vollkommen geschlossen werden. Dadurch ist mit ausreichender Sicherheit ein Verwerfen der unter den Luftfangtaschen befindlichen Wandungsteile verhindert und durch die thermischen Einwirkungen sind die möglichen Spannungsanhäufungen in den Einzelbrennkammern, die bis zur Rißbildung führen, gleichzeitig beseitigt.The fixed connections between the individual burn heads and the mixing chamber jacket take over the power transmission from the not firmly connected to each other Single burner heads on the mixing chamber jacket. The in between, Connections that allow displacements in the circumferential direction guarantee the expansion possibilities the individual burner head ends overlapped by the inner or outer mixing chamber jacket from the fixed point in both circumferential directions, so that between the individual burn heads located slots narrower, but not completely, by the extended lengths getting closed. As a result, there is sufficient certainty that the under the wall parts located in the air catcher pockets and prevented by the thermal Effects are the possible accumulations of stress in the individual combustion chambers, which lead to the formation of cracks, eliminated at the same time.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind an den Befestigungsstellen zur gleitbaren Ver- Bindung mit abgesetzten Nietschaften versehene Niete vorgesehen und die sich unmittelbar an den Setzkopf anschließenden Nietschaftteile sind an den Befestigungsstellen in in den Einzelbrennkopfwandungen befindlichen Langlöchern gleitbar und die abgesetzten Schaftteile sind mit dem äußeren bzw. inneren Mischraummantel vernietet angeordnet.According to a further feature of the invention are at the fastening points for slidable Binding provided with offset rivets Provided rivets and the rivet shank parts directly adjoining the setting head are located at the fastening points in the single burner head walls Slidable elongated holes and the stepped shaft parts are with the outer or inner Mixing room jacket arranged riveted.

Die Nietverbindung hat sich hierbei als fertigungstechnisch besonders vorteilhaft erwiesen. Die Niete sind dabei mit den kälteren äußeren, die Einzelbrennköpfe überlappenden Wandungen vernietet, da es günstiger ist, die feste Verbindung des Nietes mit dem Wandteil in dem kälteren Teil vorzunehmen. Außerdem ist das Stauchen der Niete von außen vorteilhafter.The riveted connection has proven to be special in terms of production technology proved beneficial. The rivets are with the colder outer ones, the individual burn heads riveted overlapping walls, as it is cheaper to firmly connect the Make a rivet with the wall part in the colder part. Plus, that's upsetting the rivet from the outside more advantageous.

Die Erfindung ist an Hand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 eine Brennkammer mit den erfindungsgemäßen Befestigungen, F i g. 2 eine Teilansicht der Brennkammer nach Fig.l. F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 111-11I in F i g. 2, F i g. 4 eine vergrößert dargestelle Verschiebungen zulassende Nietverbindung aus F i g. 3.The invention is explained in more detail using a drawing, for example, namely, FIG. 1 a combustion chamber with the fastenings according to the invention, F i g. 2 is a partial view of the combustion chamber according to Fig.l. F i g. 3 a longitudinal section the line 111-11I in FIG. 2, fig. 4 shows an enlarged displacement permitting rivet connection from FIG. 3.

Die Brennkammer besteht aus den Einzelbrennköpfen 1, dem inneren Mischraummantel 2 und dem äußeren Mischraummantel3. Die Primärluft wird durch die Dralleinrichtung 4 und durch Öffnungen 5 und 6 in die Brennkammer eingeführt. Die Sekundärluft strömt durch Mischtaschen 7 in die Mischzone der Brennkammer. Der innere und äußere Mischraummantel2, 3 überlappt die Wandungen der EinzeI-brennköpfe 1 an ihren - in Strömungsrichtung -hinteren Enden. Zwischen den Einzelbrennköpfen 1 befinden sich in Umfangsrichtung Schlitze 8, so daß die Einzelbrennköpfe 1 nicht unmittelbar untereinander verbunden sind.The combustion chamber consists of the individual combustion heads 1, the inner mixing chamber jacket 2 and the outer mixing chamber jacket 3. The primary air is through the swirl device 4 and inserted through openings 5 and 6 into the combustion chamber. The secondary air flows through mixing pockets 7 into the mixing zone of the combustion chamber. The inner and outer mixing chamber jacket2, 3 overlaps the walls of the individual combustion heads 1 at their - in the direction of flow -back ends. Between the individual burn heads 1 are located in the circumferential direction Slots 8 so that the individual burn heads 1 are not directly connected to one another are.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist das die Einzelbrennköpfe 1 überlappende Ende des inneren und äußeren Mischraummantels 2, 3 mit Aussparungen 9 versehen. Zwischen dem inneren und äußeren Mischraummantel 2, 3 und den Einzelbrennköpfen 1 sind Distanzbleche 10 (s. F i g. 4) angeordnet, die zwischen den Einzelbrennkopfwandungen und dem inneren und äußeren Mischraummantel 2, 3 einen Luftspalt 11 bilden. Über den Aussparungen 9 sind Luftfanghauben 12 angeordnet, die eine genügende Menge Luft in die Brennkammer zur Kühlung des inneren und äußeren Mischraummantels 2, 3 leiten. Für die Befestigung der Einzelbrennköpfe 1 an dem inneren und äußeren Mischraummantel2, 3 ist an den zwischen zwei Lufifanghauben 12 befindlichen Befestigungspunkten 13 je eine Nietverbindung 14 am inneren und äußeren Umfang der Brennkammer vorgesehen.As shown in FIG. 2 can be seen, the one that overlaps the individual burn heads 1 The end of the inner and outer mixing chamber jacket 2, 3 is provided with recesses 9. Between the inner and outer mixing chamber jacket 2, 3 and the individual burner heads 1 spacer plates 10 (see FIG. 4) are arranged between the individual burner head walls and the inner and outer mixing chamber jacket 2, 3 form an air gap 11. Above the recesses 9 air hoods 12 are arranged, which a sufficient amount of air into the combustion chamber for cooling the inner and outer mixing chamber jacket 2, 3. For fastening the individual burner heads 1 to the inner and outer mixing chamber jacket 2, 3 is at the fastening points 13 located between two air collection hoods 12 a riveted joint 14 is provided on the inner and outer circumference of the combustion chamber.

Jeweils nach beiden Seiten von den Befestigungspunkten 13, sowohl am inneren als auch am äußeren Umfang der Brennkammer, sind zwischen den weiteren Luftfanghauben 12 an den Befestigungsstellen 1.5 Nietverbindungen 16 vorgesehen.In each case on both sides of the attachment points 13, both on the inner as well as on the outer circumference of the combustion chamber, are between the other Air trap hoods 12 provided at the fastening points 1.5 rivet connections 16.

Aus F i g. 3 und 4 ist ersichtlich, daß der Niet 17 aus mit einem abgesetzten Nietschaftteil 18 und den sich unmittelbar an den Setzkopf 19 anschließenden Nietschaft 20 besteht. Die Niete 17 sind mit dem äußeren und inneren Mischraummantel 2, 3 fest verbunden und können in Langlöchern 21 der Einzelbrennkopfwandungen gleiten. Die Einzelbrennkopfwandungen können somit innen sowie außen von den Befestigungspunkten 13 sich jeweils nach beiden Seiten in Umfangsrichtung frei ausdehnen, so daß die Schlitze 8 enger, aber nicht vollkommen geschlossen werden.From Fig. 3 and 4 it can be seen that the rivet 17 from with a offset rivet shank part 18 and those directly adjoining the setting head 19 The rivet shank 20 is made. The rivets 17 are with the outer and inner mixing space jacket 2, 3 firmly connected and can slide in elongated holes 21 of the individual burner head walls. The individual burner head walls can therefore be removed from the fastening points on the inside and outside 13 extend freely on both sides in the circumferential direction, so that the Slots 8 are narrower, but not completely closed.

Claims

Claims: 1. Combustion chamber for gas turbines, in particular individual combustion heads with a common mixing chamber connected in the direction of flow, the outer and inner casing of which enclose the individual combustion heads at their ends and in which at the connection points by spacers between the outer or inner mixing chamber casing and the adjoining single combustion head walls an air gap is provided and to collect the air via outer or inner, side by side distributed over the entire circumference, located at the overlapping end of the mixing chamber jacket recesses air-catching hoods with openings directed against the flow are arranged, characterized in that only one fixed connection of the Single burner heads (1) with the inner and outer mixing chamber jacket (2, 3) is provided at one of the fastening points (13) located between the air collection hoods (12) and at the other fastening points (15) of the single burner heads (1) with the inner and outer MischraummanteI (2, 3) are arranged in the circumferential direction mutual displacements of the metal sheets to be connected allowing connections. z. Combustion chamber according to Claim 1, characterized in that rivets (17) provided with offset rivet shafts are provided at the fastening points (15) for slidable connection and the rivet shafts (20) directly adjoining the setting head (19) at the fastening points (15) in the elongated holes (21) located in the individual burner head walls are slidable and the offset shaft parts (18) are arranged riveted to the outer or inner mixing chamber jacket (2, 3). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 084 087; German utility model No. 1818 595; U.S. Patent No. 2,800,767.