DE1260872B

DE1260872B - Gasturbinenbrennkammer

Info

Publication number: DE1260872B
Application number: DE1965S0099332
Authority: DE
Inventors: Joseph Szydlowski
Original assignee: Joseph Szydlowski
Priority date: 1964-09-16
Filing date: 1965-09-09
Publication date: 1968-02-08
Also published as: GB1112133A; FR1421372A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F02c

Deutsche KL: 46 f-7/03

1260 872
S 993321 a/46 f
9. September 1965
8. Februar 1968

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenbrennkammer mit für die Zuführung der Verbrennungsluft in der Kammerwand vorgesehenen Öffnungen.

Bei derartigen Gasturbinenbrennkammern sind die der Flamme nahen Wandabschnitte hohen Temperatüren und Temperaturwechselbeanspruchungen ausgesetzt, was besondere, oft schwer verformbare Werkstoffe erforderlich macht und nichtsdestoweniger zu Rißbildungen und damit vorzeitigen Zerstörungen der Brennkammer führt, wenn die Öffnungen als einfache Bohrungen oder Schlitze in den Brennkammerwandungen ausgeführt sind. — Bei Brennkammern mit direktem Ausstoß, welche mit einem Brennstoffinjektor ausgerüstet sind, besteht bekanntlich die Gefahr, daß die in der Brennkammerwandung vorgesehenen Öffnungen für den parallel zur Brennstoffeinspritzung erfolgenden Eintritt der primären Verbrennungsluft durch Ablagerungen von Kohle oder Galmei oder auch anderen Rückständen der Verbrennung verstopft werden. Bohrungen können durch solche Ablagerungen zuwachsen. — Um bei Brennkammern der letztbeschriebenen Art dieses Zuwachsen der Öffnungen für die primäre Verbrennungsluft zu verhindern, ist es bekannt, in Bohrungen Hohlniete einzusetzen. Hierbei schneidet das Auslaßende der Hohlniete mit der Innenwandung des Kammerbleches ab, wobei die Hohlniete so gestaltet sind, daß die erwähnten Ablagerungen aus strömungstechnischen Gründen vermieden werden. Die eingangs beschriebenen Probleme sind durch diese bekannten Maßnahmen nicht beeinflußt worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie eine Gasturbinenbrennkammer der eingangs beschriebenen Art zu gestalten ist, damit sie aus verhältnismäßig wenig aufwendigem Blech aufgebaut werden kann und nichtsdestoweniger durch hohe Temperaturen und Temperaturwechselbeanspruchungen Rißbildungen im Bereich der Öffnungen für die Zuführung der Verbrennungsluft nicht auftreten.

Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenbrennkammer mit für die Zuführung der Verbrennungsluft in der Kammerwand vorgesehenen Öffnungen, in die in die Brennkammer hineinragende Hohlniete eingesetzt sind. Die Erfindung besteht darin, daß die Hohlniete in ihrem frei in die Kammer vorstehenden Teil nach dem Einsetzen aufgeweitet und in der Kammerwand hart eingelötet sind. Nach bevorzugter Ausführungsform ist die Anordnung so getroffen, daß der Hohlniet mit seinem aufgeweiteten Teil die Form eines Venturirohres bildet. Bei mit dem Kopf Gasturbinenbrennkammer

Anmelder:

Joseph Szydlowski, Bordes (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski,

4300 Essen, Kettwiger Str. 36

Als Erfinder benannt:

Joseph Szydlowski, Bordes (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 16. September 1964 (988 243) - -

zum Kammerinnern eingesetzten Hohlnieten soll der Rand des Kopfes eine Abschrägung aufweisen. Erfindungsgemäß werden die Luftzuführungsöffnungen in der Brennkammerwand gleichsam mit den Hohlnieten ausgekleidet, die zum Innern der Brennkammerwand vorstehen, so daß sie im Bereich der vorstehenden Teile außerhalb der Niete ein von Strömungen mehr oder weniger unbeeinflußtes Luftpolster bildet, welches die Kammerwand kühl hält. Folglich kann die Kammerwand aus verhältnismäßig wenig aufwendigen Blechen gefertigt werden. Die Hohlniete bestehen selbstverständlich aus wärmebeständigem Material, sind verhältnismäßig kompakt und besitzen daher eine ausreichende Wärmekapazität, so daß bei plötzlicher Wärmebelastung durch die Flamme plötzliche Temperaturänderungen und damit der Aufbau hoher, zu Rissen führender Spannungen in den Öffnungen und in den Nieten vermieden wird. Gleichzeitig wird durch das harte Einlöten der Hohlniete in die Kammerwand ein einwandfreier Abtransport der Wärme aus dem Niet in die Kammerwand selbst gewährleistet. Das Aufweiten der Niete in ihrem in die Kammer frei vorstehenden Teil schafft dabei im übrigen die arbeitstechnischen Voraussetzungen für den anschließenden Hartlötvorgang, da der Hohlniet durch das Aufweiten bereits einen festen, für den einwandfreien Lötvorgang erforderlichen Sitz in der Kammerwand erhält. Darüber hinaus gibt die Aufweitung die Möglichkeit, die venturiartige Ausbildung zu verwirklichen, die aus strömungstechnischen Gründen vorteilhaft ist.

809 507/161

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich einAusfiihrungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt

F i g. 1 die Anordnung eines Hohlniets, dessen Kopf auf der der Flamme abgewandten Seite der Kammerwand liegt,

F i g. 2 einen der benutzten Hohlniete sowie seine Lage nach der Bördelung, wobei der Kopf des Niets auf der der Flamme ausgesetzten Seite der Wand liegt,

F i g. 3 einen schematischen Schnitt einer erfindungsgemäßen ringförmigen Brennkammer mit rotierender Brennstoffeinspritzung.

Wie in F i g. 1 und 2 dargestellt, ist die im aE-

brennungszone eintritt, weiter in das Innere der Kammer verlegt werden, die Flamme in gleichem Maße von den die Kammerwand bildenden Blechen entfernt, welche hierdurch weniger hohen Temperatüren ausgesetzt werden, so daß keine Gefahr einer Rißbildung mehr besteht.

Das Einsetzen der Hohlniete 4 oder 4 α kann so erfolgen, daß sich der Kopf entweder innerhalb der Brennkammer in der Nähe der Flamme befindet ίο (F i g. 2) oder im Gegenteil außen auf der der Flamme abgewandten Seite (Fig. 1).

Für die Speisung der Verbrennungszone mit Luft begünstigt das Innenprofil der Hohlniete, welches nach der Aufweitung die Form eines Venturirohres

gemeinen aus Blech bestehende Kammerwand 1 der 15 aufweist, die Strömung und gewährleistet eine sehr Gasturbinenbrennkammer, welche der Flamme 2 be- gute Speisung dieser Zone.

nachbart ist, mit einer Anzahl von Öffnungen3 ver- Fig. 3 zeigt beispielshalber eine ringförmige

sehen, durch welche die zur Speisung der Flamme Brennkammer mit rotierender Brennstoffeinspritzung bestimmte, von einer beliebigen Vorrichtung ge- für Gasturbinenmotoren, welche mit erfindungslieferte Verbrennungsluft eintritt. Diese Öffnungen 20 gemäßen Hohlnieten versehen ist.
sind mit umgebördelten und hart angelöteten Hohl- ' Die Kammer besitzt eine Außenwand 11, welche nieten 4 oder 4 α versehen, welche von der Kammer- im wesentlichen durch ein Wirbelblech 12 und einen wand 1 in das Innere der Brennkammer vorstehen. mit Luftdüsen 14 versehenen Mischer 13 gebildet Die Hohlniete sind zweckmäßig aus einem besonders wird, sowie eine Innenwand 15 mit einer Wirbelzone feuerfesten Material hergestellt, z. B. austenitischem 25 16. Die Speisung mit flüssigem Brennstoff erfolgt rostfreiem Chromnickelstahl. mittels eines Einspritzrades 17. Diese Brennkammer

Der Kopf der Hohlniete kann zylindrisch sein, wie ist in einem Gehäuse 18 angeordnet, welches sich der Kopf 5 des Hohlniets 4 der F i g. 1, oder auch
eine äußere Abschrägung 6 besitzen, wie der frei
vorstehende Teil, der als Kopf ausgebildet ist, des 30
Hohlniets 4 α der F i g. 2. Um in diesem letzteren
Fall ein genügendes Metallvolumen des Kopfes 5 a
zur richtigen Absorption der Wärme beizubehalten,
ist der Kopf höher als in dem vorhergehenden Fall.

Die Hohlniete4 mit zylindrischem Kopf 5 (Fig. 1) 35 Trennung dieser Teile verhindert wird,
besitzen innen im Kopf S eine Abschrägung 7, Die Öffnungen 23 des Wirbelbleches 12, durch

welche nach Aufweitung des Hohlniets mit seinem welche die Verbrennungsluft in die Brennkammer durch die Aufweitung konisch geformten und frei eintritt, ein Teil der Öffnungen 24 des Mischers 13 vorstehenden Teil 8 ein Venturirohr bildet, welches sowie mehrere der Flamme am nächsten hegende die Luftzufuhr zu der Verbrennungszone infolge des 40 Reihen von Öffnungen 25 der Wirbelzone 16 der Ausgleichs der Drücke an den beiden Enden des Innenwand 15 sind mit Hohlnieten 4 oder Aa der Hohlniets verbessert. vorstehend beschriebenen Art versehen.

Bei den eine äußere Abschrägung 6 (F i g. 2) besitzenden Hohlnieten 4 α mit einem in die Brennkammer vorstehenden Kopf 5 α ist die in F i g. 1 dargestellte innere Abschrägung nicht vorhanden, da sich das Venturirohr automatisch bei der Aufweitung bildet.

Diese Hohlniete 4 oder 4 a werden in die als Bohrungen 3 ausgebildeten Öffnungen der Kammerwand 1 eingesetzt, hierauf aufgeweitet und hart eingelötet. Diese Ausführungsform gestattet, sie an der Kammerwand durch Aufweitung festzuhalten und inniger mit der Kammerwand durch die Hartlötung zu verbinden, wobei die thermische Kontinuität zwisehen den Hohlnieten 4 oder 4 α und der Kammerzwischen dem Verdichter 19 und der Turbine 20 des Gasturbinenmotors befindet.

Ein Ring 21 aus einem sehr gut wärmeleitenden Werkstoff ist gleichzeitig an das Wirbelblech 12 und an den Bund 22 hart angelötet. Er nimmt die in diesen beiden Teilen aufgespeicherten Kalorien auf und führt diese ab, wodurch die Zerstörung oder die

wandl sichergestellt wird, da das Hartlot bei dem Lötvorgang bei 9 unter den Kopf 5 oder Sa der Hohlniete sowie durch Kapillarität bei 10 zwischen die Hohlniete und die Kammerwand fließt.

Nach der Aufweitung und der Hartlötung geben die Hohlniete 4 oder 4 α den hohen Temperaturen ausgesetzten Kammerwänden der Brennkammer eine größere Starrheit. Ferner wird dadurch, daß die durch die Enden der Hohlniete gebildeten Austrittsöffnungen, durch welche die Luft in die Ver

Claims

Patentansprüche:

1. Gasturbinenbrennkammer mit für die Zuführung der Verbrennungsluft in der Kammerwand vorgesehenen Öffnungen, in die in die Brennkammer hineinragende Hohlniete eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlniete (4, 4 a) in ihrem frei in die Kammer vorstehenden Teil {8, 5 a) nach dem Einsetzen aufgeweitet und in der Kammerwand (1) hart eingelötet sind.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlniet (4, 4 a) mit seinem aufgeweiteten Teil die Form (8, 5 a) eines Venturirohres bildet.

3. Brennkammer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit dem Kopf zum Kammerinneren eingesetzten Hohlnieten (4 a) der Rand des Kopfes (5 a) eine Abschrägung (6) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1363 418, 1088471, 1065482.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen