DE1270328B - Brennkammer fuer ein Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F 02k

F23r

Deutsche Kl.: 46 g -16

P 12 70 328.5-13
19. Februar 1965
12. Juni 1968

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer für ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Flammrohr und einer das Flammrohr von außen umschließenden Luftzufuhr, von der eine erste Lufteinführung, in die Brennstoff eingespritzt wird, mit radial nach innen gerichteter Komponente in das Flammrohr mündet und von der eine zweite Lufteinführung in das Flammrohr übergeht und eine dritte Lufteinführung stromab der zweiten mit radialer Richtung in das Flammrohr eintritt.

Eine derartige Brennkammer ist aus der britischen Patentschrift 947 808 bekannt. Bei der bekannten Anordnung ist die zweite Lufteinführung in das Flammrohr im wesentlichen axial gerichtet.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die zweite Lufteinführung durch zwischen der ersten und der dritten angeordnete Leitflächen mit radialer Richtung in das Flammrohr eingeleitet ist. Die zweite Lufteinführung erzeugt eine Querströmung von Brennstoff und Luft, und es ent- ao steht ein Wirbel. Dieser Wirbel bewirkt eine intensive Durchmischung des Brennstoffs mit der Luft, so daß bei verhältnismäßig kurzer Baulänge der Brennkammer trotzdem eine vollständige Verbrennung eintritt. Die vollständige Verbrennung ist deshalb bedeutsam, weil unverbrannter Brennstoff, der aus dem Verbrennungsraum austritt, auf dem nachfolgenden Strömungsweg zu »heißen Streifen« führen könnte.

Die Brennkammer kann in bekannter Weise als Ringbrennkammer ausgebildet sein.

Die erste Lufteinführung und die zweite Lufteinführung können von in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten einzelnen Luftleitungen gebildet sein, welche, in Umfangsrichtung betrachtet, jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen für die dritte Lufteinführung angeordnet sind.

Die Figuren erläutern die Erfindung. Es stellt dar

F i g. 1 eine Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einer erfindungsgemäßen, teilweise aufgeschnittenen Brennkammer,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Brennkammer in Vergrößerung,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der F i g. 2.

Ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10 umfaßt ein Gehäuse 11; in diesem Gehäuse liegen in Strömungsrichtung ein Verdichter 12, eine Brennkammer 13, eine Turbine 14 und eine Strahldüse 15. Die Brennkammer 13 umfaßt ein ringförmiges Flammrohr 16 mit inneren und äußeren Ringwandungen 17,18. Zwischen der Ringwandung 18 und dem Gehäuse 11 befindet sich eine weitere Ringwandung 20, die mit der Ringwandung 18 eine ringförmige Luftzufuhr Brennkammer für ein Gasturbinenstrahltriebwerk

Anmelder:

Rolls-Royce Limited,

Derby, Derbyshire (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

8000 München, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:
John Richard Poyser,
Spondon, Derby, Derbyshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 21. Februar 1964 (7469) - -

bildet. Innerhalb einer Reihe von winkelmäßig versetzten Öffnungen in der Wandung 18 liegen Wandteile 22, die von der Luftzufuhr 21 in radialer Richtung in das Innere des Flammrohrs 16 hineinführen. Diese Wandteile 22 sind so konstruiert, daß sie Luft quer in das Flammrohr 16 hineinleiten, wie durch die Pfeile 19 angedeutet.

Am stromaufwärtigen Ende der Wandung 27 ist an dieser eine weitere Wandung 23 befestigt, die mit der Ringwandung 18 eine ringförmige Verbrennungsluftleitung 24 bildet. Ein sich quer zum Flammrohr 16 erstreckender Zahnring 25 liegt in der Verbrennungsluftleitung 24 und blockiert diese teilweise. Entlang beiden Seiten der Zähne 27 des Rings 25 befinden sich Seitenwandungen 26, die mit Stützplatten 28 verbunden sind; letztere sind starr an der Wandung 23 angebaut. Der Ring 25 ist an der Wandung 23 durch Platten 28 befestigt.

Ein Schlitz 30 in jedem Zahn 27 des Rings 25 kommuniziert mit einer zweiten Lufteinführung 31, die durch die Wandung 18 und einen weiteren Wandteil 32 gebildet ist. Das stromabwärtige Ende der zweiten Lufteinführung 31 ist durch eine an der Wand 18 befestigte Leitfläche 33 blockiert. Das stromabwärtige Ende des Teils 32 ist bei 34 zurückgerollt; eine weitere Leitfläche 35 sitzt in der zweiten Lufteinführung 31 und ist entsprechend der Krümmung bei 34 gekrümmt. Das gekrümmte Ende 34 des

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Wandteils 32 und die Leitflächen 33 und 35 sind so konstruiert, daß die durch die zweite Lufteinführung 31 strömende Luft quer durch das Flammrohr 16 strömt; dies ist durch Pfeile 40, 41, 42 angedeutet.

An jedem Wandteil 32 ist ein Rohr 45 befestigt, das mit dem Wandteil 32 eine erste Lufteinführung 46 bildet. Luft aus der Verbrennungsluftleitung 24 wird zwischen der zweiten Lufteinführung 31 und der ersten Lufteinführung 46 durch ein Verteilerglied 48 geteilt. Für jede erste Lufteinführung 46 ist ein Brenn-Stoffinjektor 50 vorgesehen; die durch die erste Lufteinführung strömenden Brennstoff-Luft-Gemischströme werden durch das gekrümmte Ende 34 des Wandteils 32 so umgelenkt, daß sie quer zum Flammrohr strömen, wie durch Pfeile 51, 52 angedeutet ist.

Das durch die erste Lufteinführung 46 ankommende Brennstoff-Luft-Gemisch wird nicht nur quer in das Flammrohr 16 geleitet, sondern auch daran gehindert, nach Eintritt in das Flammrohr sofort stromabwärts zu fließen, da die durch die zweite Lufteinführung strömende Luft, deren Einströmrichtung durch die Pfeile 40, 41, 42 angedeutet ist, eine »Wand« bildet. Infolgedessen entsteht in der Verbrennungszone 54 ein durch Pfeile 55 angedeuteter Wirbel. Dieser Wirbel bewirkt die Vermischung des Brennstoffs mit der Luft, so daß es trotz der verhältnismäßig kurzen Baulänge der Brennkammer zu einer guten Verbrennung kommt.

Die durch die zweite Lufteinführung 31 gebildete »Wand« aus Luft verhindert das Austreten unverbrannten Brennstoffs aus der Brennzone 54, so daß es nicht zur Bildung von »heißen Streifen« in der Kammer oder Turbine kommen kann.

Die Verbrennungsgase verlassen die Verbrennungszone 54, vermischen sich mit der durch die dritte Lufteinführung 21, 22 eintretenden Verdünnungsluft und gelangen zur Turbine 14. Auch die radiale Richtung der durch die dritte Lufteinführung 21, 22 zugeführten Verdünnungsluft trägt dazu bei, Brennstoff-Luft-Gemisch in der Verbrennungszone 54 zurückzuhalten und die Verbrennung zu verbessern.

Die radiale Ausrichtung der ersten, zweiten und dritten Lufteinführung verbessert den Wirkungsgrad; dieser wird weiter dadurch verbessert, daß die Luft entlang der Wandung 18 des Flammrohrs geführt wird. Die Richtungsumkehr der Luft, die zur Wirbelbildung führt, ergibt sich aus der einseitigen Luftzuführung und aus der Schaffung der geschützten Zone am stromaufwärtigen Ende der Brennkammer.

Offensichtlich eignet sich die Erfindung auch für Anordnungen, die eine Vielzahl von winkelmäßig versetzten Flammrohren haben, an Stelle des hier beschriebenen Ringflammrohrs.

Die erste und die zweite Lufteinführung können auch außerhalb des Flammrohrs aufgebaut sein; in diesem Fall sind öffnungen in der Trennwand zwischen der äußeren Luftzufuhr und dem Flammrohr vorzusehen. Auch hierbei sind Leitflächen vorzusehen, um die Luft quer zur Flammrohrlängsachse abzulenken.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Brennkammer für ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Flammrohr und einer das Flammrohr von außen umschließenden Luftzufuhr, von der eine erste Lufteinführung, in die Brennstoff eingespritzt wird, mit radial nach innen gerichteter Komponente in das Flammrohr mündet und von der eine zweite Lufteinführung in das Flammrohr übergeht und eine dritte Lufteinführung stromab der zweiten mit radialer Richtung in das Flammrohr eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lufteinführung (31) durch zwischen der ersten und der dritten angeordnete Leitflächen (33,35) mit radialer Richtung in das Flammrohr (16) eingeleitet ist.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise als Ringbrennkammer ausgebildet ist.

3. Brennkammer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lufteinführung und die zweite Lufteinführung von in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten einzelnen Luftleitungen (46,31) gebildet sind, welche, in Umfangsrichtung betrachtet, jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen für die dritte Lufteinführung angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1120 818;
französische Patentschriften Nr. 1 330 443,
1250254;
britische Patentschrift Nr. 947 808.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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