DE1216022B

DE1216022B - Combustion chamber for gas turbine units

Info

Publication number: DE1216022B
Application number: DEG40587A
Authority: DE
Inventors: Peter Matthew Holl
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1963-06-19
Filing date: 1964-05-12
Publication date: 1966-05-05

Description

Brennkammer für Gasturbinen-Aggregate Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückstrom-Brennkammer für Gasturbinen-Aggregate.Combustion chamber for gas turbine units The invention relates to a backflow combustion chamber for gas turbine units.

Es sind Rückstrom-Brennkammern für Gasturbinen-Aggregate bekannt, bei denen zwei konzentrische Mäntel, die am Abströmende durch Hauben verschlossen sind, einen sich über den Umfang der Turbine erstreckenden, ringförmigen Luftdurchlaß begrenzen. Die Haube des inneren Mantels ist dabei mit Luftdurchlässen versehen. Der Innenmantel weist auch Öffnungen auf und bildet gleichzeitig die Außenwand des Brennraumes der Brennkammer. Weiterhin ist bei diesen bekannten Rückstrom-Brem1-kammern ein hohler, kegelförmiger Mittelkörper vorgesehen, der innerhalb des Mantels die Innenwand des Brennraumes bildet.There are known backflow combustion chambers for gas turbine units, where two concentric jackets are closed by hoods at the downstream end are an annular air passage extending around the circumference of the turbine limit. The hood of the inner jacket is provided with air passages. The inner jacket also has openings and at the same time forms the outer wall of the Combustion chamber of the combustion chamber. Furthermore, in these known reverse flow Brem1 chambers a hollow, conical central body is provided, which within the shell the Forms the inner wall of the combustion chamber.

Der Brennraum ist mit einer in der Längsachse des Aggregates liegenden, durch die Hauben der Mäntel hindurchragenden Brennstoffeinspritzdüse und einer Zündvorrichtung ausgestattet.The combustion chamber is equipped with a through the hoods of the jackets protruding fuel injection nozzle and an ignition device fitted.

Bei diesen bekannten Gasturbinen-Aggregaten hat sich trotz der Anordnung einer Rückstrom-Brennkammer ergeben, daß die Turbinenschaufelfüße immer noch einer sehr erheblichen Temperatur ausgesetzt sind, so daß für die Turbinenschaufeln hochwertige, hitzebeständige Werkstoffe verwendet werden müssen, um den auftretenden Beanspruchungen zu genügen.In these known gas turbine units, despite the arrangement a backflow combustion chamber result in that the turbine blade roots are still one are exposed to very high temperatures, so that high-quality, Heat-resistant materials must be used to withstand the stresses that occur to suffice.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rückstrom-Brennkammer für zu schaffen, durch die am Turbineneinlaß eirie Temperatur herrscht, die eine wesentlich bessere Kühlung der Tubinenschaufelfüße als bisher bewirkt und bei der der in die Brennkammer eintretende Luftstrom ausgenutzt wird, um eine bessere Verbrennung bei gleichzeitiger Stabilisierung der Flamme an jeder beliebigen Stelle zu erreichen.The invention is based on the object of a backflow combustion chamber for creating a temperature at the turbine inlet, the one Much better cooling of the tubing blade roots than before and with the the air flow entering the combustion chamber is used to achieve better combustion with simultaneous stabilization of the flame at any point.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Haube des Innenmantels einen inneren konischen Abschnitt und einen anschließenden äußeren konischen Abschnitt aufweist, von denen der innere konische Abschnitt mit mehreren, im wesentlichen radial gerichteten Luftschlitzen versehen ist, während der äußere konische Abschnitt mehrere nicht radial gerichtete Luftschlitze zum Erzielen einer radial nach innen gerichteten Luftströmungskomponente aufweist. Der Mittelkörper wird von hohlen, mit dem Innenmantel verbundenen Leitschaufeln getragen, die den Innenraum des Mittelkörpers mit dem ringförmigen Luftdurchlaß verbinden. Am hinteren Ende des Mittelkörpers ist dabei eine öffnung vorgesehen, über welcher in einem Abstand von dem Mittelkörper eine gewölbte Kappe so angeordnet ist, daß ein ringförmiger, die Luft dosierender Durchlaßkanal vorhanden ist, durch den Luft entlang der Außenfläche des Mittelkörpers und der Füße der Turbinenschaufeln nach vorn geleitet wird.This object is achieved according to the invention in that the hood of the inner jacket has an inner conical section and an adjoining outer one having conical section, of which the inner conical section with several, substantially radially directed air slots is provided, while the outer conical section several non-radially directed air slots to achieve a having radially inwardly directed air flow component. The middle body is supported by hollow guide vanes connected to the inner jacket, which form the Connect the interior of the central body to the annular air passage. At the rear At the end of the central body, an opening is provided over which in one Distance from the central body a domed cap is arranged so that an annular, the air metering passage is present through which air is provided along the outer surface of the centerbody and the feet of the turbine blades is directed forward.

Durch diese sinnvolle Ausführung der Brennkammer ist es nunmehr möglich geworden, nicht nur eine gleichmäßigere Temperaturverteilung in dem Brennraum zu erzielen, sondern auch die Temperatur an den Turbinenschaufelfüßen so weit herabzusetzen, daß für die Turbinenschaufeln nicht mehr wie bisher ausschließlich teure und hitzebeständige Werkstoffe verwendet werden müssen.It is now possible through this sensible design of the combustion chamber become, not only a more even temperature distribution in the combustion chamber but also to reduce the temperature at the turbine blade roots to such an extent that that for the turbine blades no longer exclusively expensive and heat-resistant ones as before Materials must be used.

Bei einer derartig ausgebildeten Rückstrom-Brennkammer hat es sich als vorteilhaft erwiesen, von der Haube zum Mittelkörper hin die öffnungen in an sich bekannter Weise im Innenmantel mit zunehmendem Durchmesser auszubilden, wobei sich die öffnungen bis etwa an das hintere Ende des Mittelkörpers erstrecken.In the case of a backflow combustion chamber designed in this way, it is a good thing has proven to be advantageous, from the hood to the central body, the openings in to be formed in a known manner in the inner jacket with increasing diameter, wherein the openings extend approximately to the rear end of the central body.

Die Zündvorrichtung ist gemäß der Erfindung durch den äußeren konischen Abschnitt des Innenmantels hindurchragend zwischen den Schlitzen angeordnet.The ignition device is according to the invention by the outer conical Section of the inner jacket arranged protruding between the slots.

Äußerst zweckmäßig ist es weiterhin, den Innenmantel in an sich bekannter Weise aus ineinandergeschachtelten, konisch-zylindrischen Abschnitten zu bilden, zwischen denen in regelmäßigen Abständen gekröpfte Bandstreifen angeordnet sind, die den ringförmigen Durchlaß mit dem Brennraum so verbinden, daß der Luftstrom entlang der dem Brennraum zugekehrten Fläche des Innenmantels nach vorn geleitet wird.It is also extremely useful to use the inner jacket in a manner known per se Form of nested, conical-cylindrical sections, between which cranked tape strips are arranged at regular intervals, which connect the annular passage with the combustion chamber in such a way that that the air flow along the surface of the inner casing facing the combustion chamber is directed in front.

In den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt, welches nachstehend im einzelnen näher erläutert ist. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Brennkammer eines Gasturbinenaggregates, in schematischer Darstellung, F i g. 2 eine Aufsicht auf das rückseitige Ende des haubenförmigen Abschlusses des Innenmantels, F i g. 3 eine graphische Darstellung der Temperaturverteilung bei der erfindungsgemäßen Anordnung. F i g. 1 zeigt die Ausbildung der an dem Abströmende eines kleinen Gasturbinen-Aggregats angeordneten Rückstrom-Brennkammer. Aus einem auf der Ansaugseite gelegenen, nicht dargestellten Verdichter wird Luft in die Brennkammer 9 und dort zwischen die beiden zueinander konzentrischen Mäntel 10 und 11, die am Außenumfang der Gasturbine einen ringförmigen Luftdurchlaß 12 bilden, gefördert. Damit die Luft in die Verbrennungszone gelangen kann, ist ein äußeres, teils konisches, teils zylindrisches Gehäuse 14, das an seinem verjüngten Ende mittels einer kegelförmigen Haube 15 verschlossen ist, mit dem Flansch 16 am zylindrischen Außenmantel 10 und ein zu diesem konzentrischer teils konischer und teils zylindrischer Innenmantel 11 in beliebiger Weise, beispielsweise mittels einer Steckverbindung 18, an dem Innenmantel 11 befestigt. Der Innenmantel 11 ist über eine bestimmte Länge mit an sich bekannten Öffnungen 19, wie Schlitzen, Löchern usw., versehen. Vorzugsweise sind, wie dargestellt, einfache, kreisrunde Löcher vorgesehen. .In the F i g. 1 to 3 of the drawing is the subject of the invention shown on the basis of a particularly preferred embodiment, which follows is explained in detail. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section through a According to the invention designed combustion chamber of a gas turbine unit, in schematic Illustration, FIG. 2 is a plan view of the rear end of the hood-shaped Completion of the inner jacket, FIG. 3 shows a graph of the temperature distribution in the arrangement according to the invention. F i g. 1 shows the formation of the at the downstream end of a small gas turbine unit arranged backflow combustion chamber. From a On the intake side, the compressor, not shown, is air into the combustion chamber 9 and there between the two concentric shells 10 and 11, which on The outer circumference of the gas turbine forms an annular air passage 12, promoted. So that the air can get into the combustion zone, an outer, partly conical, partly cylindrical housing 14, which at its tapered end by means of a conical Hood 15 is closed, with the flange 16 on the cylindrical outer jacket 10 and a partly conical and partly cylindrical inner jacket concentric to this 11 in any way, for example by means of a plug connection 18 on which Inner jacket 11 attached. The inner jacket 11 is on over a certain length known openings 19, such as slots, holes, etc., provided. Preferably are, as shown, simple, circular holes provided. .

Der Innenmantel ist an seinem hinteren Ende mittels einer zwei konische Abschnitte aufweisenden Haube 20 verschlossen. Das Gehäuse 14 und der Innenmantel 11 sind im hinteren Teil symmetrisch und koaxial in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet, daß sie im vorderen Bereich eine konische Zone21a und dann im hinteren Bereich eine zylindrische Zone 21 b bilden, die sich als Fortsetzung an den ringförmigen Luftdurchlaß 12 anschließen und deren Querschnittsfläche in Strömungsrichtung zu der zylindrischen Zone 21b hin abnimmt. Diese Ausbildung wird deshalb gewählt, da dadurch die Herstellungskosten der konischen und zylindrischen Mäntel niedrig sind, wobei diese Mäntel dem Luftstrom gerade Durchlässe mit geringen Querschnittsänderungen bieten, wodurch Strömungsverluste verringert werden. Außerdem bietet die kombinierte konisch-zylindrische Form das für das Brennstoff-Luft-Gemisch erforderliche Volumen und gewährleistet die notwendige Verbrennungsintensität. Ferner hält die abnehmende Querschnittsfläche in der konischen Zone 21a des ringförmigen Durchlasses die Luftgeschwindigkeit bei der Zufuhr von in den Innenraum des Innenmantel 11 einströmender Luft im wesentlichen konstant. Die infolge der zylindrischen Form konstante Querschnittsfläche bewirkt eine Sammelkammerwirkung hinsichtlich des maximalen Druckabfalls an der Innenmantelwand, so daß die erforderliche Luftmenge mit der erforderlichen Eindringtiefe in die in dem zylindrischen Teil gelegene Hauptverbrennungszone gefördert wird.The inner jacket is closed at its rear end by means of a hood 20 having two conical sections. The housing 14 and the inner casing 11 are arranged symmetrically and coaxially in the rear part at such a distance from one another that they form a conical zone 21a in the front area and then a cylindrical zone 21b in the rear area, which continues as a continuation of the annular air passage 12 connect and their cross-sectional area decreases in the flow direction towards the cylindrical zone 21b. This design is chosen because it results in low manufacturing costs for the conical and cylindrical jackets, these jackets offering the air flow straight passages with small changes in cross-section, which reduces flow losses. In addition, the combined conical-cylindrical shape offers the volume required for the fuel-air mixture and ensures the necessary combustion intensity. Furthermore, the decreasing cross-sectional area in the conical zone 21a of the annular passage keeps the air speed essentially constant during the supply of air flowing into the interior of the inner jacket 11. The cross-sectional area, which is constant as a result of the cylindrical shape, has a collecting chamber effect with regard to the maximum pressure drop on the inner jacket wall, so that the required amount of air is conveyed with the required penetration depth into the main combustion zone located in the cylindrical part.

Für eine gute Vermischung und eine gute Brennstoffverteilung in der Brennkammer ist die aus zwei konischen Abschnitten bestehende Abschlußhaube 20 von Bedeutung. Sie weist einen inneren konischen Abschnitt 22 und einen äußeren konischen Abschnitt 23 auf. Der äußere konische Abschnitt 23 schließt sich an den inneren konischen Abschnitt 22 an, wobei er einen größeren Öffnungswinkel als der innere konische Abschnitt 22 besitzt. Diese Anordnung läßt zwei vollständig voneinander getrennte Luftzufuhrzonen entstehen, deren Notwendigkeit nachstehend näher erläutert ist. Um zu bewirken, daß sich die Luft zunächst mit dem eingespritzten Brennstoff vermischt und diesen dann weiter zerstäubt, ist der innere konische Abschnitt 22 mit mehreren, im wesentlichen radialen Luftschlitzen 24 versehen, die sich über den Umfang des inneren konischen Abschnitts 22 gleichmäßig verteilen und in ihrer Winkellage so angeordnet sind, daß sie die Luft, wie in F i g. 2 mit Pfeilen angedeutet ist, tangential zur Innenfläche des konischen Abschnitts einleiten. Dieser Luftstrom ist bestrebt, den zerstäubten Brennstoff weiter aufzuteilen, welcher mittels der Einspritzdüse 25 eingeführt wird, deren Sprühwinkel so eingestellt ist, daß der Sprühkegel dicht an die Verbindungsstelle zwischen dem inneren und dem äußeren konischen Abschnitt 22 bzw. 23 herankommt, jedoch auf diese nicht auftrifft. Somit liegt also der Brennstoffstrahl innerhalb des inneren konischen Abschnitts 22, indem er diesen nahezu ausfüllt, ohne jedoch auf ihn aufzutreffen. Auf diese Weise wird die Bildung von Tröpfchen bei einer Verbesserung der Zerstäubung verhindert.For a good mixing and a good fuel distribution in the Combustion chamber is the end cap 20 of two conical sections Meaning. It has an inner conical section 22 and an outer conical Section 23 on. The outer conical section 23 connects to the inner one conical section 22, where it has a larger opening angle than the inner conical section 22 has. This arrangement leaves two completely apart separate air supply zones arise, the necessity of which is explained in more detail below is. To cause the air to first settle with the injected fuel mixed and then atomized further, is the inner conical section 22 provided with a plurality of substantially radial air slots 24 which extend over evenly distribute the circumference of the inner conical portion 22 and in their Angular position are arranged so that they the air, as in F i g. 2 indicated with arrows is tangential to the inner surface of the conical section. This air flow endeavors to further divide the atomized fuel, which by means of the Injection nozzle 25 is introduced, the spray angle is adjusted so that the Spray cone close to the junction between the inner and outer conical Section 22 or 23 comes up, but does not meet this. So lies the fuel jet within the inner conical section 22 by this almost fills out, but without encountering it. That way, the education of droplets with an improvement in atomization.

Da die über die Luftschlitze 24 eindringende Luft das Bestreben hat, an den Wänden des Einsatzes entlangzuströmen oder zu wirbeln und dabei Brennstoff mitzureißen, ist es wichtig, diese Schleuderwirkung zu steuern. Zu diesem Zweck sind in dem äußeren konischen Abschnitt 23 Luftschlitze 26 vorgesehen. Eine Steuerung wird dadurch erreicht, daß diese Luftschlitze 26, wie in F i g. 2 gezeigt, nicht radial ausgerichtet sind. Die durch die Luftschlitze 26 hindurchströmende Luft hat grundsätzlich die gleiche Richtung wie die durch die Luftschlitze 24 hindurchströmende Luft, wie dies mittels der Pfeile angedeutet ist. Außerdem wird die Luft auch wie bei den Luftschlitzen 24 tangential eingeführt. Jedoch hat der Luftstrom auf Grund der nicht radialen Ausrichtung der in «dem äußeren konischen Abschnitt 23 angeordneten Luftschlitze 26 außerdem eine radial einwärts gerichtete Wirbelkomponente, die der Schleuderbewegung entgegenwirkt, welche infolge der Anordnung der inneren Luftschlitze 24 entsteht und die bewirkt, daß der in die Verbrennungszone hineingerichtete Strom vermischt und auf einen Kern begrenzt wird, der von den Wänden des Innenmantels 11 einen bestimmten Abstand einhält. Auf diese Weise werden also die Wände des Innenmantels 11 sowohl vor der hohen Verbrennungstemperatur als auch vor dem Ablagern und Niederschlagen von Brennstoff bewahrt.Since the air entering through the air slots 24 tends to to flow or swirl along the walls of the insert and thereby fuel entrained, it is important to control this centrifugal effect. To this end louvers 26 are provided in the outer conical section 23. One control is achieved in that these air slots 26, as in FIG. 2 shown not are aligned radially. The air flowing through the air slots 26 has basically the same direction as that flowing through the air slots 24 Air, as indicated by the arrows. Besides, the air will also like introduced tangentially at the air slots 24. However, the airflow has due the non-radial alignment of those arranged in the outer conical section 23 Air slots 26 also have a radially inward vortex component that the Counteracts slingshot movement, which as a result of the arrangement of the inner air slots 24 arises and which causes the flow directed into the combustion zone is mixed and limited to a core, which is from the walls of the inner jacket 11 maintains a certain distance. So in this way the walls of the inner jacket become 11 both before the high combustion temperature and before the deposition and precipitation preserved from fuel.

Da das gegenseitige überschneiden der durch die Luftschlitze eintretenden Luftströme eine gute Umwälzung und Vermischung von Luft und Brennstoff bewirkt, ist an dieser Stelle eine gute Zündung möglich. Eine Zündvorrichtung ragt durch die Haube 15 und den äußeren konischen Abschnitt 23 zwischen den Luftschlitzen 26 hindurch und ist so angeordnet, daß die Zündung in diesem bevorzugten Bereich erfolgt. Der flachere, äußere konische Abschnitt 23 bewirkt zusammen mit der Anordnung der nicht radialen Luftschlitze 26 eine wirkungsvolle Stabilisierung der Flamme, so daß die Flamme in der Haube 20 des zylindrischen Teiles der Brennkammer an gewünschter Stelle entsteht und aufrechterhalten wird.Because the mutual overlap of the entering through the air slots Air currents cause good circulation and mixing of air and fuel, a good ignition is possible at this point. An ignition device protrudes through the hood 15 and the outer conical section 23 between the air slots 26 through and is arranged so that the ignition takes place in this preferred area. Of the flatter, outer conical section 23, together with the arrangement of the not radial air slots 26 an effective stabilization of the flame, so that the Flame in the hood 20 of the cylindrical part of the combustion chamber at the desired location arises and is sustained.

Ferner wird die Kühlung des Innenmantels 11 dadurch begünstigt, daß der kombinierte konisch-zylindrische Mantel 11 aus mehreren, ineinandergeschachtelten und miteinander verbundenen Abschnitten 17 hergestellt ist. Diese Abschnitte sind mittels Distanzmittel, wie gekröpften Bandstreifen 27, zusammengefügt, die Luftdurchlässe 28 für axial entlang der Innenfläche des Innenmantels 11 durchtretende Luft aufweisen. Diese Bandstreifen 27 sind, wie dargestellt, an den in Betracht kommenden Nahtstellen der aneinander angrenzenden Teile, aus denen der Innenmantel 11 zusammengesetzt ist, zwischen den Rändern dieser Einsatzteile angebracht. Neben der Kühlung des Innenmantels 11 fördert die in dessen Innenraum eintretende Luft den Verbrennungsvorgang in dem zylindrischen Teil, wobei die in den konischen Abschnitt durch die Öffnungen 19 eintretende Luft die Flamme auszublasen sucht und die Temperatur der zu den Turbinenschaufeln 29 strömenden Gase verringert.Furthermore, the cooling of the inner jacket 11 is promoted by the fact that the combined conical-cylindrical jacket 11 is made from several sections 17 nested in one another and connected to one another. These sections are joined together by means of spacing means, such as cranked tape strips 27, which have air passages 28 for air passing axially along the inner surface of the inner jacket 11. As shown, these tape strips 27 are attached between the edges of these insert parts at the seams in question of the mutually adjoining parts from which the inner jacket 11 is composed. In addition to cooling the inner jacket 11, the air entering its interior promotes the combustion process in the cylindrical part, the air entering the conical section through the openings 19 trying to blow out the flame and reducing the temperature of the gases flowing to the turbine blades 29.

Um die Verbrennungsgase in homogener Vermischung in die Turbine 13 einzuleiten und an den Turbinenschaufeln 29 die gewünschte Temperaturverteilung zu erzielen, ist ein hohler kegelförmiger Mittelkörper 30 angeordnet. Der Mittelkörper 30 wird in der Mitte der Verbrennungszone gehalten und erstreckt sich axial in den Innenmantel 11 hinein. Der Mittelkörper 30 wird mittels der Leitschaufeln 31 von dem zu ihm konzentrischen Innenmantel 11 gehalten. Die hohlen Leitschaufeln 31 und der hohle Mittelkörper 30 gestatten, daß die durch den ringförmigen Durchlaß 12 strömende Luft auf Grund des Druckunterschiedes zwischen der Verbrennungszone und der Verdichterluft zum Teil auch in den Innenraum des Mittelkörpers 30 gelangt. Um die gewünschte Temperaturverteilung an den Turbinenschaufeln 29 zu erzielen, ist der konische Mittelkörper 30 an seinem hinteren Ende mit einer Öffnung 32 versehen. Um die Kühlluft zu führen, ist das Ende des Kegels des Mittelkörpers 30 in der in F i g. 1 dargestellten Weise von einer gewölbten Kappe 33 überdeckt, so daß um die gesamte Kappe herum ein ringförmiger Luftdurchlaß 34 entsteht. Die Kappe 33 wird durch beliebige Mittel, z. B. Halter 35, in einem bestimmten Abstand vom Mittelkörper 30 derart gehalten, daß die Querschnittsfläche des ringförmigen Durchlasses 34 gleich oder kleiner als der Querschnitt der Öffnung 32 ist, so daß die Öffnung 32 den Durchfluß von dosierter Kühlluft nicht begrenzen kann. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß die Kappe 33 infolge ihrer überdeckenden oder überlappenden Anordnung vom Luftstrom im Durchlaß 34 gekühlt und die Luft entlang der Außenfläche des Mittelkörpers 30 nach vorn geleitet wird und einen kühlenden Luftstrom entlang dieser Fläche zu den Fußabschnitten der Turbinenschaufeln 29 leitet. Gegebenenfalls können im Mittelkörper 30 noch zusätzliche Öffnungen 36 vorgesehen werden.In order to introduce the combustion gases into the turbine 13 in a homogeneous mixture and to achieve the desired temperature distribution on the turbine blades 29, a hollow, conical central body 30 is arranged. The central body 30 is held in the center of the combustion zone and extends axially into the inner shell 11 . The central body 30 is held by the inner jacket 11 concentric to it by means of the guide vanes 31. The hollow guide vanes 31 and the hollow central body 30 allow some of the air flowing through the annular passage 12 to also enter the interior of the central body 30 due to the pressure difference between the combustion zone and the compressor air. In order to achieve the desired temperature distribution on the turbine blades 29, the conical central body 30 is provided with an opening 32 at its rear end. In order to guide the cooling air, the end of the cone of the central body 30 is in the position shown in FIG. 1 covered by a curved cap 33, so that an annular air passage 34 is formed around the entire cap. The cap 33 is secured by any means, e.g. B. holder 35, held at a certain distance from the central body 30 such that the cross-sectional area of the annular passage 34 is equal to or smaller than the cross section of the opening 32, so that the opening 32 can not limit the flow of metered cooling air. It can be seen from the illustration that the cap 33, due to its overlapping or overlapping arrangement, is cooled by the air flow in the passage 34 and the air is directed forward along the outer surface of the central body 30 and directs a cooling air flow along this surface to the root portions of the turbine blades 29. If necessary, additional openings 36 can also be provided in the central body 30.

In F i g. 3 ist das radiale Temperaturgefälle bei einem üblichen Turbineneinlaß durch die Kurve 37 dargestellt, die einen kühleren Abschnitt für den Bereich der Turbinenschaufelspitzen und einen warmen Abschnitt für den Bereich der Schaufelfüße zeigt. Die Kurve 38 zeigt ein radiales Temperaturgefälle bei einem Turbineneinlaß- nach der erfindungsgemäßen Anordnung. Die Durchschnittstemperatur ist durch die Gerade 39 dargestellt. Dadurch, daß mit Hilfe des Mittelkörpers 30 zum Fuß der Turbinenschaufeln 29 Kühlluft geleitet wird, kann die Durchschnittstemperatur so beeinflußt werden, daß die Gerade 39 zu der Kurve 38 verschoben und geneigt wird, so daß im Bereich der hochgradig beanspruchten Turbinenschaufelfüße ein kühlerer Abschnitt und im Bereich der weniger beanspruchten Turbinenschaufelspitzen ein heißerer Abschnitt entsteht. Somit wird also die Turbinenkonstruktion verbessert, so daß ein gegebener Werkstoff bei höheren Gastemperaturen verwendet oder unter Beibehaltung der gleichen Gastemperatur das Schaufelgewicht und die damit zusammenhängende Turbinenradbelastung vermindert werden kann. In beiden Fällen ist der Vorteil offensichtlich.In Fig. 3 is the radial temperature gradient for a typical turbine inlet represented by curve 37, which has a cooler section for the area of Turbine blade tips and a warm section for the area of the blade roots shows. The curve 38 shows a radial temperature gradient for a turbine inlet according to the arrangement according to the invention. The average temperature is through the Just shown 39. In that with the help of the central body 30 to the foot of the turbine blades 29 cooling air is conducted, the average temperature can be influenced in such a way that that the straight line 39 is shifted to the curve 38 and inclined so that in the area the highly stressed turbine blade roots a cooler section and in the A hotter section in the area of the less stressed turbine blade tips arises. Thus, the turbine structure is improved, so that a given Material used at higher gas temperatures or while maintaining the same Gas temperature, the blade weight and the associated turbine wheel load can be reduced. In either case, the benefit is obvious.

Falls erforderlich oder erwünscht, können in der Kappe 33 noch zusätzliche Öffnungen 40 zum Kühlen der Außenfläche der Kappe und zum Mischen der ausströmenden Luft mit den in der Verbrennungszone vorhandenen heißen Gasen vorgesehen werden. Die geschlossene Vorderwand 30a des Mittelkörpers 30 kann ebenfalls mit Öffnungen 41 versehen sein, um Kühlluft zusätzlich an bestimmten Stellen zu leiten, beispielsweise zur Kühlung des Turbinenrades oder zur Druckbeaufschlagung der Ölwanne.If necessary or desired, additional can be in the cap 33 Openings 40 for cooling the outer surface of the cap and for mixing the effluent Air can be provided with the hot gases present in the combustion zone. The closed front wall 30a of the central body 30 can also have openings 41 be provided in order to conduct cooling air in addition at certain points, for example to cool the turbine wheel or to pressurize the oil pan.

Die Anordnung des Mittelkörpers 30 ermöglicht die Verwendung der durch den Luftdurchlaß 34 strömenden Kühlluft im thermodynamischen Zyklus. Mit anderen Worten, die Kühlluft wird von der Turbine in die Verbrennungszone zurückgeleitet. Auf diese Weise wird die Leistungsfähigkeit selbst dann nicht vermindert, wenn ein hoher Prozentsatz des gesamten Luftstromes zu Kühlzwecken durch den Mittelkörper geleitet wird. Weiterhin erlaubt der Mittelkörper Kühlluft einzuleiten, die sich mit den heißen Gasen des zentralen Gaskerns im Innenraum des Innenmantels 11 vermischt, um so eine gleichförmige Umfangstemperatur am Turbineneinlaß zu erzielen. Selbstverständlich vermischt sich ein Teil der entlang der Außenfläche des Mittelkörpers 30 strömenden Luft mit den heißen Verbrennungsgasen, so daß die Eindringtiefe der durch die Öffnungen 19 eindringenden Luft nicht groß zu sein braucht, da von beiden Seiten, d. h. sowohl auf der Seite des Mittelkörpers als auch auf der Seite des Einsatzes kühle Luft eingebracht wird. Somit kann zur Herstellung des Gemisches die Eindringtiefe der kühlen Luft geringer sein.The arrangement of the central body 30 enables the use of the through cooling air flowing through the air passage 34 in the thermodynamic cycle. With others In other words, the cooling air is returned from the turbine to the combustion zone. In this way, the performance is not reduced even if a high percentage of the total air flow through the central body for cooling purposes is directed. Furthermore, the central body allows cooling air to be introduced, which is mixed with the hot gases of the central gas core in the interior of the inner jacket 11, so as to achieve a uniform peripheral temperature at the turbine inlet. Of course a portion of the flowing along the outer surface of the central body 30 mixes Air with the hot combustion gases, so that the depth of penetration through the openings 19 penetrating air need not be large, since from both sides, i.e. H. as well as cool air on the side of the centerbody as well as on the side of the insert is introduced. Thus, for the preparation of the mixture, the depth of penetration of the cool air will be less.

Die Öffnungen 19 erstrecken sich mit zunehmendem Querschnitt im Innenmantel 11 im wesentlichen von der Haube 20 der Innenmantelrückseite bis etwa zum stromaufwärts gelegenen Ende der gewölbten Kappe; der restliche Teil des durch den Mittelkörper und den Innenmantel begrenzten Abgaskanals besitzt keine Öffnungen. Diese Anordnung bewirkt, daß die Luft an den Wänden so aufgeheizt wird, daß ein geeignetes Temperaturgefälle an den Schaufeln entsteht. Mit anderen Worten ausgedrückt, eine zu kalte Kühlluft an den Wänden des Mittelkörpers und des Innenmantels im Bereich des Brennraumes 42 würde eine viel heißere Luft im zentralen Abschnitt erforderlich machen, um die gewünschte Durchschnittstemperatur zu erzielen. Dieses würde an den Turbinenschaufeln eine in F i g. 3 mit der gestrichelten Kurve 43 dargestellte Temperaturverteilung zur Folge haben. Deshalb sollen die Abgase im Bereich des Brennraumes 42 die Luft an den Wänden aufheizen, um die gewünschte Temperaturverteilung 38 zu erzielen.The openings 19 extend with increasing cross-section in the inner jacket 11 essentially from the hood 20 of the rear side of the inner jacket to approximately the upstream end of the curved cap; the remaining part of the exhaust gas duct bounded by the central body and the inner jacket has no openings. This arrangement has the effect that the air on the walls is heated so that a suitable temperature gradient is created on the blades. In other words, too cold cooling air on the walls of the central body and the inner jacket in the area of the combustion chamber 42 would require much hotter air in the central section in order to achieve the desired average temperature. This would on the turbine blades one in FIG. 3 with the dashed curve 43 result in temperature distribution. Therefore, the exhaust gases in the area of the combustion chamber 42 should heat the air on the walls in order to achieve the desired temperature distribution 38.

Es zeigt sich also, daß die konisch-zylindrischen Formen der Teile eine vorteilhafte Luftverteilung und einfache Bauweise gestatten und daß die besonder Anordnung und Ausrichtung der Luftschlitze in dem Doppelhaubenverschluß die Verwendung des natürlichen Luftzustromes bei guter Mischwirkung und Verhinderung von Kohlenstoffablagerungen ermöglicht. Der Mittelkörper mit seiner Haubenkappe ermöglicht die Beeinflussung der Temperaturverteilung an den Turbinenschaufeln, ohne die Leistungsfähigkeit infolge der Rückführung der Luft in den Kreislauf zu verschlechtern, bewirkt darüber hinaus eine gleichmäßige Temperatur am Tubineneinlaß sowie ein gutes Mischen der kühlen Luft des Einsatzes mit dem heißen Gaskern und gestattet eine geringere Eindringtiefe der Kaltluft.So it turns out that the conical-cylindrical shapes of the parts allow an advantageous air distribution and simple construction and that the special Arrangement and orientation of the air slots in the double hood closure the use the natural air flow with good mixing effect and prevention of carbon deposits enables. The central body with its hood cap enables the influence the temperature distribution on the turbine blades, without the performance as a result worsening the return of the air into the circuit also has the effect an even temperature at the tube inlet and good mixing of the cool Air of the insert with the hot gas core and allows a shallower penetration depth the cold air.

Einzelne, für sich bekannte Merkmale sollen lediglich in Verbindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs Schutz genießen.Individual features known per se should only be used in conjunction enjoy protection with the features of the main claim.

Claims

Claims: 1. Backflow combustion chamber for gas turbine units, in the case of two concentric jackets, which are closed at the outflow end by means of hood parts delimit an annular air passage arranged on the circumference of the turbine, wherein air passages are formed in the hood of the inner shell and the inner shell is provided with openings and forms the outer wall of the combustion chamber and a hollow, conical central body within the shell forms the inner wall of the combustion chamber, the one with a protruding on the longitudinal axis of the engine through the hood parts Fuel injection nozzle and an ignition device is provided, characterized in that that the hood part (20) of the inner jacket has an inner conical section (22) and an adjoining outer conical portion (23), of which the inner conical section (22) with a series of substantially radial air slots (24) is provided, while the outer conical section (23) with a second Series of non-radially directed air slots (26) to achieve a radial inwardly directed air flow component is provided and that the central body (30) is carried by the inner jacket (11) by means of hollow guide vanes (31), which the Connect the interior of the central body (30) to the annular air passage (12), wherein an opening (32) is provided in the rear end of the central body (30), above which a domed cap (33) is so arranged at a distance from the central body is that an annular, the air metering passage (34) is present, through the air along the outer surface of the centerbody and the roots of the turbine blades (29) is directed forward.

2. backflow combustion chamber according to claim 1, characterized characterized in that the openings (19) in the inner jacket (11) from the hood part (20) to the central body (30) have increasing diameters, whereby they are up to about to the rear end of the central body (30).

3. Backflow combustion chamber according to claim 1 or 2, characterized in that the ignition device by the outer conical section (23) protruding between the slots (26) of the second row of louvers is arranged.

4. Backflow combustion chamber after one of the Claims 1 to 3, characterized in that the inner casing (11) nested, has conical-cylindrical sections (17), between which at regular intervals cranked tape strips (27) are arranged which contain air channels that the connect the annular passage (12) to the combustion chamber (42) so that the air flow forward along the surface of the inner casing (11) facing the combustion chamber (42) is directed. Publications considered: German Patent No. 825 777; British Patent Nos. 876 867, 743149; U.S. Patent No. 2,974 485, 2 085 761.