DE1476880C

DE1476880C - Combustion chamber for gas turbine engines

Info

Publication number: DE1476880C
Authority: DE
Inventors: Steward Cnchton AUestree Derby Derbyshire Miller (Großbritannien)
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Publication date: 1971-06-09

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer für Gasturbinentriebwerke mit einem Flammrohr, dessen stromaufwärtiger Abschnitt mit Primärverbrennungsluft gespeist wird, die axial durch das Flammrohr nach einer Primärverbrennungszone innerhalb des Flammrohrs strömt, wobei wenigstens ein der Luftzufuhr dienender Rohrstutzen durch die Wandung des Flammrohrs hindurch radial nach innen geführt ist und auf seiner in bezug auf die Hauptströmungsrichtung im Flammrohr stromabwärtigen Seite weiter in das Flammrohr einsteht als auf seiner stromaufwärtigen Seite.The invention relates to a combustion chamber for gas turbine engines with a flame tube whose upstream section with primary combustion air is fed axially through the flame tube to a primary combustion zone within the Flame tube flows, with at least one pipe socket serving for the air supply through the wall of the flame tube is guided through it radially inwards and on its with respect to the main flow direction in the flame tube downstream side protrudes further into the flame tube than on its upstream side Page.

Bei bekannten Brennkammern dieser Art dienen die Rohrstutzen zur Einführung von Verdünnungsluft in einen Bereich der Brennkammer, in dem die Verbrennung bereits abgeschlossen ist. Durch diese Verdünnungsluft soll die Gastemperatur so weit erniedrigt werden, wie dies der Turbine des Triebwerks zuträglich ist.In known combustion chambers of this type, the pipe sockets are used to introduce dilution air into an area of the combustion chamber in which the Combustion has already been completed. This dilution air is intended to lower the gas temperature so far how this is beneficial to the turbine of the engine.

Bei solchen Brennkammern ist es möglich, daß durch die axiale Zuführung von Verbrennungsluft die zur vollständigen Verbrennung erforderliche Luftmenge nicht angeliefert werden kann, was zur Entwicklung schwarzen Rauches führt.In such combustion chambers, it is possible that the axial supply of combustion air the amount of air required for complete combustion cannot be delivered, which leads to Development of black smoke results.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vollständige Verbrennung unter allen Betriebsbedingungen zu gewährleisten und das Entstehen dieses schwarzen Rauchs zu verhindern.The invention is based on the object of complete combustion under all operating conditions to ensure and prevent the creation of this black smoke.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Brennkammer der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß der bzw. jeder Rohrstutzen sehr nahe am stromaufwärtigen Ende des Flammrohrs angeordnet und gegen die Mitte einer Primärverbrennungszone im Flammrohr gerichtet ist, derart, daß der Primärverbrennungszone zusätzliche Primärverbrennungsluft zugeführt wird, und daß an der Verbindungsstelle von Flammrohr und Rohrstutzen Mittel vorgesehen sind, um einen Kühlluftstrom über die stromabwärtige Seite des bzw. jedes Rohrstutzens zu leiten.According to the invention, this object is achieved in a combustion chamber of the type mentioned at the beginning solved in that the or each pipe socket very close to the upstream end of the flame tube arranged and directed towards the center of a primary combustion zone in the flame tube, such that the primary combustion zone is supplied with additional primary combustion air, and that at the junction of flame tube and pipe socket means are provided to a flow of cooling air over to route the downstream side of the or each pipe socket.

Hierdurch wird weitere Primärluft aus dem ringförmigen Strömungskanal unmittelbar der Primärverbrennungszone zugeführt, so daß eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs innerhalb der Brennkammer gewährleistet ist. Die Primärluft wird unmittelbar nach der Brennzone hin gerichtet. Weil aber zur Zuführung der zusätzlichen Verbrennungsluft nach der Brennzone die Rohre mit ihrer stromabwärtigen Seite weiter in das Flammrohr einstehen müssen, als mit ihrer stromaufwärts liegenden Seite, ergibt sich die Gefahr, daß diese weiter nach innen gezogenen Teile wegbrennen, was erfindungsgemäß dadurch vermieden wird, daß diese weiter nach innen gezogenen Teile einer intensiven Kühlung unterworfen werden.As a result, additional primary air from the annular flow channel becomes the primary combustion zone directly supplied so that complete combustion of the fuel within the combustion chamber is guaranteed. The primary air is directed directly towards the combustion zone. But because to Feeding the additional combustion air after the combustion zone, the tubes with their downstream Side must protrude further into the flame tube than with its upstream side, the result is There is a risk that these parts, which are drawn further inward, will burn away, which is avoided according to the invention is that these further inward drawn parts are subjected to intensive cooling.

Die Mittel zur Leitung des Kühlmittelstromes über die stromabwärtige Seite des bzw. jedes Rohrstutzens werden nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung von einem teilringförmigen Spalt gebildet, der zwischen dem betreffenden Rohr und der Wandung des Flammrohrs vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die Gefahr des Abbrandes, die auf dieser Seite des Rohrstummels besonders groß ist. vermieden.The means for directing the flow of coolant over the downstream side of the or each pipe socket are formed according to an advantageous embodiment of the invention by a partially annular gap, which is provided between the pipe in question and the wall of the flame tube. To this The risk of burn-off, which is particularly great on this side of the pipe stub, becomes wise. avoided.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das radial äußere Ende eines jeden Rohrstutzens an der stromaufwärtigen Seite mit einem teilringförmigen Flansch ausgestattet, der außen an der Wandung des Flammrohrs festgelegt ist.According to a further embodiment of the invention, the radially outer end of each pipe socket is equipped on the upstream side with a partially annular flange, which is attached to the outside the wall of the flame tube is set.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. It indicates

F i g. 1 eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einer Brennkammer nach der Erfindung,F i g. 1 is a partially broken away view of a gas turbine jet engine with a combustor according to the invention,

F i g. 2 eine aufgebrochene Teilansicht einer Brennkammer nach der Erfindung.F i g. Fig. 2 is a fragmentary broken away view of a combustion chamber according to the invention.

Das in Fig. 1 dargestellte GasturbinentriebwerkThe gas turbine engine shown in FIG

ίο 10 besitzt ein Triebwerksgehäuse 11 mit einem ringförmigen Strömungskanal 12. In diesem Strömungskanal 12 sind in Strömungsrichtung hintereinander ein Verdichter 13, eine Brennkammer 14 und eine Turbine 15 angeordnet.ίο 10 has an engine housing 11 with an annular Flow channel 12. In this flow channel 12 are one behind the other in the direction of flow a compressor 13, a combustion chamber 14 and a turbine 15 are arranged.

Die Brennkammer 14 wird von mehreren, im Winkelabstand zueinander innerhalb des Ringkanals angeordneten Flammrohren 16 gebildet. Jedes Flammrohr 16 weist einen Primärluft-Einlaßkörper 20, einen diesen unter Belassung eines Ringspalts 21 umschließenden Ring 22 und einen stromunterseitig anschließenden Rohrabschnitt 23 auf. Zwischen dem stromunterseitigen Ende des" Ringes 22 und dem strom- ( oberseitigen Eiide des den Ring umschließenden Flammrohrabschnittes 23 befindet sich ein RingspaltThe combustion chamber 14 is composed of several, angularly spaced from one another within the annular channel Flame tubes 16 formed. Each flame tube 16 has a primary air inlet body 20, one this, leaving an annular gap 21 enclosing ring 22 and a downstream side adjoining it Pipe section 23 on. Between the downstream end of the "ring 22 and the current ( There is an annular gap on the upper side of the flame tube section 23 enclosing the ring

24. Durch diese Ringspalte 21 und 24 kann Kühlluft aus dem Strömungskanal 12 eintreten, um einen Kühlluftfilm an den inneren Oberflächen der Flammrohrabschnitte 22 bzw. 23 zu erzeugen.24. Through these annular gaps 21 and 24, cooling air from the flow channel 12 can enter to a To generate cooling air film on the inner surfaces of the flame tube sections 22 and 23, respectively.

Jedes Flammrohr besitzt eine primäre Verbrennungszone 25, der über eine nicht dargestellte Verwirbelungsvorrichtung innerhalb des Einlasses 20 Brennstoff mit Primärluft zugeführt wird. Der die Primärverbrennungszone 25 umschließende Ringabschnitt 22 des Flammrohrs weist mehrere im Winkelabstand zueinander angeordnete Rohrstutzen 26 auf, durch die zusätzliche Verbrennungsluft der Verbrennungszone 25 aus dem Strömungskanal 12 zugeführt werden kann. Jeder Rohrstutzen 26 ist in einer Öffnung 30 des Ringabschnitts 22 eingesetzt. Die Öffnungen 30 besitzen einen Durchmesser, der wesentlich größer ist als der Durchmesser des Rohrstutzens 26. Das radial außen, liegende Ende eines jeden Rohrstutzens 26 besitzt stromoberseitig einen teilringförmigen Flansch 31, der an der Außenseite des Rings 22 festgelegt ist. Dieser Flansch 31 erstreckt sich demgemäß nur über einen Teil des zwischen dem Rohrstutzen 26 und der Öffnung 30 gebildeten Ringspaltes, so daß stromunterseitig des Rohrstutzens 26 ein Teilringspalt 32 offen verbleibt.Each flame tube has a primary combustion zone 25, via a swirling device (not shown) within the inlet 20 Fuel is supplied with primary air. The ring section surrounding the primary combustion zone 25 22 of the flame tube has several pipe sockets 26 arranged at an angular distance from one another, is supplied from the flow channel 12 to the combustion zone 25 by the additional combustion air can be. Each pipe socket 26 is inserted into an opening 30 of the ring section 22. The openings 30 have a diameter which is significantly larger than the diameter of the pipe socket 26. The radially outer end of each pipe socket 26 has a partially annular shape on the upstream side Flange 31, which is fixed on the outside of ring 22. This flange 31 extends accordingly only over part of the area formed between the pipe socket 26 and the opening 30 Annular gap, so that a partial annular gap 32 remains open on the downstream side of the pipe socket 26.

Im Betrieb strömt ein durch einen Pfeil 33 angedeuteter Kühlluftstrom aus dem Strömungskanal 12 durch die teilringförmigen Spalte 32 über den stromunterseitigen Abschnitt der Außenseite des Rohrstutzens 26 in das Flammrohr ein.During operation, a cooling air flow indicated by an arrow 33 flows out of the flow channel 12 through the partially annular gaps 32 over the downstream section of the outside of the pipe socket 26 into the flame tube.

Wie aus. Fig.2 ersichtlich, steht der bzw. jeder Rohrstutzen 26 auf seiner in bezug auf die Hauptströmungsrichtung im Flammrohr stromabwärtigen Seite weiter in das Flammrohr 16 ein als auf seiner stromaufwärtigen Seite. Diese stromabwärtige Seite des Rohrstutzens 26, bei welcher die Gefahr des Abbrennens bedeutend größer ist als bei der stromaufwärtigen Seite, wird dadurch wirksam gekühlt, daß Luft durch den teilringförmigen Spalt 32 einströmt.How out. Fig. 2 can be seen, is the or each Pipe socket 26 on its downstream with respect to the main flow direction in the flame tube Side further into the flame tube 16 than on its upstream side. That downstream side of the pipe socket 26, in which the risk of burning off is significantly greater than in the case of the upstream Side is effectively cooled in that air flows in through the partially annular gap 32.

Claims

Patent claims:

1. Combustion chamber for gas turbine engines with a flame tube whose upstream outlet

section is fed with primary combustion air, axially through the liner to a primary combustion zone within the liner flows, with at least one pipe socket serving for the air supply through the wall of the Flame tube is guided through radially inward and on his with respect to the main flow direction in the flame tube on the downstream side protrudes further into the flame tube than on its upstream side, characterized in that the or each pipe socket (26) arranged very close to the upstream end of the flame tube (16) and against the Center of a primary combustion zone (25) in the flame tube (16) is directed such that the primary combustion zone (25) additional primary combustion air is supplied, and that at the junction of the flame tube (16) and the pipe socket (26) Means (32) are provided to direct a flow of cooling air (33) over the downstream side of the or each pipe socket (26).

2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the means for conducting the Cooling air flow over the downstream side of the or each pipe socket from a partially annular Gap (32) are formed between the relevant pipe socket (26) and the flame tube wall (22).

3. Combustion chamber according to claims 1 and 2, characterized in that the radial outer end of each pipe socket (26) on the upstream side with a partially annular Flange (31) is equipped, which is fixed on the outside of the wall of the flame tube (22).

1 sheet of drawings