DE1526882C - Verbrennungseinrichtung fur ein Gas turbinen Triebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbrennungseinrichtung für ein Gasturbinen-Triebwerk, insbesondere zur Aufheizung der Nebenstromluft in einem das Grundtriebwerk eines Zweistromtriebwerks umgebenden Strömungskanal, mit einem Flammrohr mit einem die Brennstoffeinspritzdüse aufnehmenden, von Luft axial durchströmten Vorderteil, mit einem sich daran anschließenden ersten Flammrohrabschnitt, welcher sich mit seinem stromaufwärtigen Ende unter Freilassung eines Luftdurchtrittsspalts über die Außenumfangsfläche des stromabwärtigen Endes des Vorderteils erstreckt, mit an den ersten Flammrohrabschnitt hintereinander sich jeweils unter Freilassung eines Luftdurchtrittsspalts gegenüber dem vorangehenden Flammrohrabschnitt anschließenden weiteren Flammrohrabschnitten, die mit in Strömungsrichtung größer werdenden QuerschnittsfUichen derart im Strömungskanal angeordnet sind, daß ein sie umgebender, sich am hinteren Ende des hintersten stromabwärtigen Flammrohrabschnitts mit dem Strömungsweg der das Flammrohr verlassenden Gase vereinigender Luftströmungsweg gebildet ist, sowie mit an mindestens einem Flammrohrabschnitt vorgesehenen, zur Einführung von Luft in das Flammrohr dienenden Luftstutzen.

Es ist bereits ein Gasturbinen-Strahltriebwerk bekannt (USA.-Patentschrift 2 798 360), bei dem die für einen Normalbetrieb eines mit einem solchen Strahltriebwerk ausgerüsteten Flugzeugs erforderliche Schubkraft dadurch erzeugt wird, daß Kraftstoff in in Verbrennungskammern vorgesehenen Flammrohren verbrannt wird. Für die Erzeugung einer Schubkraft, wie sie beim Starten von Strahltriebwerke der gerade betrachteten Art verwendenden Flugzeugen erfordere lieh ist, weist das bekannte Strahltriebwerk ein Schubsteigerungs-Brennerrohrgebilde auf, welches um die zuvor erwähnten Verbrennungskammern herum angeordnet ist. In das gerade erwähnte Brennerrohrgebilde wird Kraftstoff eingespritzt, wenn eine die auf eine in den erwähnten Verbrennungskammern stattfindende Verbrennung hin erzeugte Schubkraft übersteigende Schubkraft gefordert ist. Dieser in das Brennerrohrgebilde eingespritzte Kraftstoff wird dann zur Erzeugung der geforderten Schubkraft verbrannt. Zwischen der erwähnten Verbrennungskammer und der Mantelfläche des Brennerrohrgebildes ist noch ein Flainmhalter vorgesehen, der einen U-förmigen Ring und eine Vielzahl von sich daran anschließenden kegelförmigen Ringen umfaßt. Der Hauptzweck des Flammhalters besteht darin, eine für die Aufrechterhaltung einer Verbrennung günstige Zone zu schallen und die Außenwand des Strahltriebwerkes sowie eine die erwähnte Verbrennungskammer umgebende Wand vor Verbrennungswärme zu schützen, wie sie in dem Schubsteigerungs-Brennerrohrgebilde auftritt, wenn in diesem eine zur Steigerung der Schubkraft führende Kraftstoffverbrennung erfolgt. Mit Hilfe dieses bekannten Gasturbinen-Strahltriebwerks kann zwar die Schubleistung erhöht werden, es läßt sich aber nicht ein hoher Wirkungsgrad in einem weiten Bereich von Kraftstoff-Luft-Verhältnissen bei nur geringem Druckverlust erzielen.

lis ist ferner eine Verbrennungseinrichtung für Gasturbinen bekannt (britische Patentschrift 836 117). die ein Flammrohr mit einem darin vorgesehenen Verbrennungsraum enthält. An dem oberen Ende des Flammrohres ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung vorgesehen, die zur Einspritzung von Kraftstoff in dieses Flammrohr dient. In dem Mantel des Flammrohres sind von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus betrachtet in Strömungsrichtung des eingespritzten Kraftstoffes Lufteinlaßeinrichtungen vorge-

sehen, die in den Verbrennungsraum eine Vielzahl von Luftströmen mit einer entgegen der genannten Strömungsrichtung: verlaufenden Geschwindigkeitskomponente einzuleiten gestatten. Diese Lufteinleiteinrichtungen sind durch Lufthutzen gebildet. Die

ίο Austrittsöffnungen dieser Lufthutzen sind derart in Richtung auf die Kraftstoffeinspritzeinrichtung hin geneigt, daß jeweils ein Luftstrom mit einer flachen, sich über eine relativ große Umfangsfläche des Verbrennungsraumes erstreckenden Querschnittsfläche erzeugt wird. Mit Hilfe dieser Anordnung der Lufthutzen soll bei der bekannten Verbrennungseinrichtung erreicht werden, daß eine relativ gute Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft erfolgt und daß außerdem die Verbrennungseinrichtung relativ kurz gehalten werden kann. Auch dieser bekannten Verbrennungseinrichtung haftet der Nachteil an, daß nicht über einen relativ weiten Bereich von Kraftstoff-Luft-Verhältnissen mit hohem Wirkungsgrad gearbeitet werden kann, und zwar bei nur unwesentlichem Druckverlust.

Es ist außerdem bereits eine Verbrennungseinrichtung für Gasturbinen- und Strahltriebwerke be-. kannt (deutsche Auslegeschrift 1 120 818), die jeweils einen Brennertopf mit einem eine Brennstoffeinspritzdüse aufnehmenden, von Luft umströmten - Vorderteil und zur Einführung von Luft in den Brennertopf dienende Luftstutzen aufweisen. Dabei ist die von dem jeweiligen Vorderteil aufgenommene

,- Brennstoffeinspritzdüse in einem den Vorderteil durchströmenden Luftstrom angeordnet. Der Brennertopf weist dabei keine von dem Vorderteil unter Freilassung von Luftdurchtrittsspalten getrennten

. Brennerrohre auf, und der den Brennertopf umgebende Strömungsweg endet am hinteren Ende des Brennertopfs oder schon vor diesem. Die im Vorderteil angeordnete Brennstoffeinspritzdüse dient wie in einem Flammenhalter-Brenner nur zur Aufrechterhaltung eines einleitenden Verbrennungsvorgangs, während die Hauptbrennstoffmenge stromauf des Vorderteils eingespritzt wird, auf der Außenseite des Brennertopfs verdampft und mit der Luft vermischt wird sowie nach Einführung in den Brennertopf durch die Luftstutzen in einer räumlich eng begrenzten Verbrennungszone verbrennt.

Von Nachteil bei dieser bekannten Verbrennungseinrichtung ist, daß die Luftstutzen in ihren Querschnitten nicht beliebig groß gewählt werden können, da sie Luftstrahlen mit genügender Geschwindigkeit abgeben müssen, um ein Durchschlagen der Flammen nach außen zu vermeiden. Daraus ergibt sich ein Strömungswiderstand, der noch dadurch verstärkt wird, daß die Luftstutzen das durch sie in den Brennertopf eintretende Brennstoff-Luftgemisch praktisch rechtwinklig umlenken. Ein weiterer Nachteil bei dieser bekannten Verbrennungseinrichtung ergibt sich aus der räumlich begrenzten Lage der Verbrennungszone in der Umgebung der Luftstutzen. Dadurch arbeitet nämlich die bekannte Verbrennungseinrichtung bei gegebener Luftzufuhrmenge

nur in einem relativ kleinen Bereich von Kraftstoff-Luft-Mischungsverhältnissen zufriedenstellend.. ,

Es ist schließlich ein Verdampfer und Brenner für Gasturbinen oder Strahltriebwerke bekannt (deutsche

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Patentschrift 959 694). Bei diesem bekannten Ver- F i g. 3 zeigt in vergrößerter Ansicht eine Modidampfer und Brenner ist ein Gehäuse vorgesehen, fikation einer Ringbrennkammer; das mit einem radialen Spiel innerhalb eines Durch- F i g. 4 zeigt in vergrößerter Ansicht einen Luf tgängs angeordnet ist, durch welchen ein Hauptstrom stutzenabschnitt;

des gasförmigen Sauerstoffträgers hindurchgeht. Fer- 5 F i g. 5 zeigt in vergrößerter Ansicht eine mögliche ner ist das Gehäuse an seinem stromaufwärts liegen- Ausführungsform einer der einen Ringkanal bildenden Ende geschlossen und an seinem stromabwärts den Flammrohrwände vom Innenraum des Flaminliegenden Ende offen. Außerdem sind Organe vor- rohrs her gesehen; und

gesehen, mit denen stromaufwärts von dem offenen Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht durch die in

Ende auf die äußere Oberfläche des Gehäuses flüssi- ₁₀ Fig. 5 dargestellte Anordnung von der dort einge-

ger Brennstoff verabfolgt wird,, welcher durch den tragenen Linie 6-6 aus.

durch den Durchgang fließenden Hauptstrom längs In Fig. T ist ein im folgenden auch lediglich als der genannten Oberfläche mitgerissen wird, wobei Triebwerk bezeichnetes Gasturbinen-Triebwerk 10 ein Teil der sich an der Gehäusemündung bildenden gezeigt, das einen im vorderen Teil befindlichen stabilen Flamme durch den im Gehäuse entstehenden _l5 Gebläseabschnitt 8 aufweist. Zwischen der Rückseite Unterdruck in das Gehäuse hineingesaugt wird, die- des Gebläseabschnitts 8 und der Rückseite des ses heizt und dadurch den auf der äußeren Ober- Triebwerks 10 befindet sich um das Triebwerk herum fläche befindlichen flüssigen Brennstoff verdampft. ein im folgenden auch als Ringkanal 6 bezeichneter Dabei ist in dem luftdurchströmten Vorderteil die Strömungskanal 6. Am Ende dieses Strömlings- bzw. Mündung einer zur Erzeugung einer Zündflamme ₂₀ Ringkanals 6 ist eine Verstelldüse 4 vorgesehen, die dienenden Brennstoffzufuhrleitung in einem nicht die Größe der Austrittsfläche zu beeinflussen gedurchsetzten fingerhutförmigen Mittelteil vorgesehen, stattet.

während die Hauptbrennstoffmenge stromauf des Das Triebwerk 10 weist ein Gehäuse 20 auf, wel-Vorderteils mittels einer Düse eingespritzt wird. Es ches einen Kompressorteil 14, eine Diffusor-Einlaßhandelt sich somit auch hier um einen Flammen- ₂₅ einrichtung 15, eine Vielzahl von einzelnen Flammhalter-Brenner, bei dem wieder der Nachteil, vorhan- rohren 16 bzw. ein einziges ringförmiges Flammrohr den ist, daß bei gegebener Luftzufuhrmenge ein nur 16 sowie von den Flammrohren wegstehende Kanalkleiner Kraftstolf-Luft-Mischungsbereich zur Verfü- einrichtungen 17, eine Turbineneinrichtung 18 und gung steht, da keine Luft zusätzlich in die Verbren- eine feststehende Auslaßdüse 19 umgibt. Bezüglich nungszone des Brennertopfes eingeführt werden kann. ₃₀ dieses Triebwerks sei hier noch bemerkt, daß es als Außerdem ist auch hier ein starker DruckVerlust ' herkömmliches Triebwerk ausgebildet sein kann, infolge der weitgehend geschlossenen Bauweise des Der Rotor des durch die Turbineneinrichtung 18 Brennertopfes im Bereich der Verbrennungszone angetriebenen Kompressors 14 weist einen vorderen vorhanden. Der Unterdruck muß dabei nämlich-50 Einsatz 22 auf, der sich als beweglicher Teil des stark sein, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch entgegen ₃₅ Gebläseabschnitts 8 dreht.

der Strömungsrichtung in den fingerhutförmigen Der Ringkanal 6 ist durch einen das Gehäuse 20

Mittelteil mit eingesaugt wird. umgebenden und sich von dessen vorderem Ende zu

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dessen hinterem Ende hin erstreckenden Innen-

Weg zu zeigen, wie eine Verbrennungseinrichtung mantel 24 gebildet. Dieser Innenmantel ist von

der eingangs genannten Art auszubilden ist, um ₄₀ einem Außenmantel 26 beabstandet umgeben. Der

über einen weiten Bereich von Kraftstoff-Luft-Ver- Außenmantel 26 weist an seinem vorderen Ende

hältnissen mit hohem Wirkungsgrad arbeiten zu einen den Gebläseabschnitt 8 umgebenden Ansatz

können und bei nur unwesentlichem Druckver- auf. An dem hinteren Teil des Außenmantels 26 ist

lust. ' die Verstelldüse 4 befestigt. Diese Verstelldüse 4

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe 45 kann durch irgendeine herkömmliche Triebwerks-Ver-""' bei einer Verbrennungseinrichtung der eingangs ge- stelldüse gebildet sein. In dem Ringkanal 6 ist an nannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß in dem einem etwa in der Mitte zwischen den Enden liegendie Flammrohrabschnitte im Strömungskanal umge- den Punkt ein ringförmiges Flammrohr 40 vorgebenden Luftströmungsweg stromab des Vorderteils sehen.

mindestens eine zusätzliche Brennstoffeinspritzvor- _5o Das Flammrohr 40 weist einen mit einer Vielzahl

richtung angeordnet ist und daß die Luftstutzen die von Löchern 44 versehenen ringförmigen Vorderteil

sie durchströmende Luft in einem schwach gekrümm- 42 auf, dessen Löcher den Eintritt von Stauluft

ten Bogen umlenken. Die Erfindung bringt gegenüber ermöglichen. Eine ringförmige Platte 46 schließt die

den oben betrachteten bekannten Anordnungen den hinteren freien Enden des Vorderteils ab, so daß

Vorteil mit sich, daß sie mit relativ geringem kon- 55 diese auseinandergehalten und abgestützt werden,

struktiven Aufwand einen Betrieb über einen weiten Dieser Teil weist eine Vielzahl von Löchern 48 auf,

Bereich von Kraftstoff-Luft-Verhältnissen mit hohem die eine Weiterleitung der durch die Löcher 44

Wirkungsgrad bei nur unwesentlichem Druckverlust zugeführten Luft gestatten. In den Löchern 48 ist

ermöglicht. '.......' eine Wirbeleinrichtung vorgesehen, die dem eintre-

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus 60 tenden Brennstoff und der eintretenden Luft eine den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfin- Wirbelbewegung erteilt, was zu einem besseren dung an Hand eines in den Zeichnungen dargestell- Vermischen führt. Der Brennstoff wird durch

ten Ausführungsbeispiels beschrieben: innerhalb des Vorderteils 42 angeordnete Brennstoff-

F i g. 1 zeigt ein Gasturbinen-Triebwerk im Längs- düsen 50 in das Flammrohr 40 eingesprüht. Eine

schnitt; 65 Brennstoffleitung 52 ist mit hier nicht gezeigten

Fig. 2 zeigt in vergrößerter Ansicht einen Teil Brennstoffregelvorrichtungen verbunden,

einer im Längsschnitt dargestellten Ringbrennkam- Wie der Längsschnitt durch das in dem Kanal

mer; enthaltene Flammrohr 40 (F i g. 2) erkennen läßt, ist

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ein fünf Abschnitte aufweisender Kanal vorgesehen, befestigt, und die äußere zylinder,förmige Wand 108

dessen jeder Abschnitt — in stromabwärtiger Rieh- ist an der Wand 98 durch eine Vielzahl von Ab-

tung verlaufend — einen nach außen größer wer- Standsstücken 112 befestigt.

denden Kanal darstellt. -Der erste Ringkanal 54 ist Insgesamt sind drei Brennstoff-Einspritzzonen durch die zylinderförmige Innenwand 56, deren vor- 5 vorgesehen: Zone 1 befindet sich im Vorderteil 42, deres Ende auf der Innenseite von dem hinteren Zone 2 befindet sich am Eingang der Luftstutzen, Ende des freien Endes des Vorderteils 42 abgesetzt und Zone 3 befindet sich in zwischen dem fünften und an diesem durch eine Vielzahl von Abstands- Ringkanal und dessen zugehörigen Gegenseiten vorstücken 58 befestigt ist, und durch eine zylinder- gesehenen Innen- und Außenringräumen,
förmige Außenwand 60 gebildet, deren vorderes Ende io Als Zündsystem wird ein herkömmliches elektriauf der Außenseite von dem hinteren Ende des sches Düsentriebswerks-Zündsystem angewendet. Die äußeren freien Endes des Vorderteils 42 abgesetzt Funkenzündvorrichtung (nicht gezeigt) ragt durch und an diesem durch eine Vielzahl von Abstands- die Außenwand 26 und durch die Wand 60 hindurch, stücken 62 befestigt ist. Das hintere Ende der zylin- so daß im Bereich des Vorderteils des Flammrohrs derförmigen Innenwand 56 ist an der Stelle 64 zur 15 eine Funkenbildung erzielt wird.
Außenseite der gesamten Anordnung hin gebogen; Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung das hintere Ende des zylinderförmigen Außenwand- beträgt die Querschnittsfläche des ringförmigen teils 60 ist an der Stelle 66 nach innen gebogen. . Flammrohrs 40 etwa % der Querschnittsfläche des

Der zweite Ringkanal 68 ist durch eine zylinder- ringförmigen Kanals 6, in welchem das Flammrohr 40 förmige Innenwand 70. deren vorderes Ende auf 20 im Bereich zwischen. den öffnungen 120 und 122 der Innenseite von dem hinteren Ende der ring- angeordnet ist. Von dem Luftstrom durch den ringförmigen Wand 56 abgesetzt ist, und durch eine förmigen Kanal 6 erreicht etwa Vs durch verschieäußere zylinderförmige Wand 74 gebildet, deren vor- dene, vor dem fünften Ringkanal 104 vorgesehene deres Ende auf der Außenseite von dem hinteren öffnungen das Flammrohr, während die übrige Luft Ende der ringförmigen Wand 60 abgesetzt ist. Die 25 außenseitig sowie durch die in der Brennkammerinnere zylinderförmige Wand 70 ist an der Wand 56 innenwand 24 befindliche öffnung 120 und durch durch eine Vielzahl von Abstandsstücken 72 befe- eine durch eine kurze ringförmige Wand 124 und stigt. und die äußere zylinderförmige Wand 74 ist an den hinteren Teil der Außenwand 26 des Kanals 6 der Wand 60 durch eine entsprechende Vielzahl von gebildete öffnung 122 weiterströmt. Der hintere Teil Abstandsstücken 76 befestigt. ; 30 der Wand 24 und die Wand 124 bestehen aus einem

Die dritte Ringleitung 78 ist durch eine innere . mit Löchern versehenen Material, mit Hilfe dessen

zylinderförmige Wand 80. deren vorderes Ende auf eine Wandkühlung erzielt ist. In den Brennzonen

der Innenseite von dem hinteren Ende der zylinder- liegen jeweils unabhängig von den Gesamt-Brenn-

förmigen Wand 70 abgesetzt ist, und durch eine - stoff/Luft-Mischungsverhältnissen hohe Brennstoff/

äußere zylinderförmige Wand 82 gebildet, die auf 35 Luft-Mischungsverhältnisse vor, durch die .die Sta-

der Außenseite von dem hinteren Ende der zylin- bilisierung und Leistung gesteigert werden. Dement-

derförmigen Wand 74 abgesetzt ist. Die zylinderför- sprechend wird bei sehr niedrigen Gesamt-Brenn-

mige Wand 82 ist durch versetzt angeordnete Luft- stoff/Luft-Mischungsverhältnissen der Brennstoff nur

stutzen 84 und 86 gebildet, die sich über die gesamte in der Zone 1 durch die Düsen 50 in den Vorderteil

Innenseite einer zylinderförmigen Platte 90 erstrek- 40 des Flammrohrs eingespritzt. Bei Zwischen-Brenn-

ken. Durch abwechselnde Anordnung von kurzen - stoff/Luft-Mischungsverhältnissen wird der Brenn-

Luftstutzen 84 und langen Luftstutzen 86 wird eine stoff zusätzlich durch in die Ringleitung 126, die auf

geeignete Mischung erzielt. Die innere Zylinderwand Bügeln 128 um den Mittelteil der Außenwand 74 des

80 ist an der Wand 70 mittels mehrerer Abstands- zweiten Ringkanals 68 angeordnet ist, hineinragende

stücke 88 befestigt, und die äußere Zylinderwand 82 45 Austrittsöffnungen in die Luft abgesprüht. Diese

ist an der Wand 74 durch Abstandsstücke 92 befe- Austrittsöffnungen verlaufen in die Eintrittsöffnun-

stigt. . gen der Luftstutzen 84 und 86. Dies hilft sicherzustel-

Der vierte Ringkanal 94 ist durch eine innere len, daß sämtlicher in dem Flammrohr befindlicher

zylinderförmige Wand 96, deren vorderes Ende auf Luft-Brennstoff zugeführt wird und daß die gesamte

der Innenseite von dem hinteren Ende der zylinder- 50 Luft bei der Verbrennung verbraucht wird. Eine

förmigen Wand 80 abgesetzt ist, und durch eine Brennstoffleitung 129 ist mit hier nicht gezeigten

äußere zylinderförmige Wand 98 gebildet, deren vor- Brennstoffregelvorrichtungen verbunden. Zum Mi-

deres Ende auf der Außenseite von dem hinteren sehen von aus dem Flammrohr austretenden Gasen

Ende der zylinderförmigen Wand 82 abgesetzt ist. mit der kühleren vorbeigeleiteten Luft werden Wir-

Die innere zylinderförmige Wand 96 ist an der Wand 55 belerzeuger 130 und "133 angewendet, die um das

80 mittels mehrerer Abstandsstücke 100 befestigt, Ende der Außenwand 108 und der Innenwand 106

und die äußere zylinderförmige Wand 98 ist an der herum angeordnet sind. Es sei hier darauf hingewie-

Wand82 durch eine Vielzahl von Abstandsstücken sen, daß der statische Druck in dem Ende des

102 befestigt. Flammrohrs gleich dem um das Ende des Flammrohrs

Der fünfte Ringkanal 104 ist durch eine innere 60 herum herrschenden statischen Druck entspricht

zylinderförmige Wand 106, deren vorderes Ende auf (^s₁ = Ps₂)-

der Innenseite von dem hinteren Ende der ring- Während im vorliegenden Fall Wirbelerzeuger

förmigen Zylinderwand 86 abgesetzt ist, und durch gezeigt sind, können auch andere Mischeinrichtun-

eine äußere zylinderförmige Wand 108 gebildet, . gen, wie Fächerflügel, angewendet werden. Bei höhe-

deren vorderes Ende auf der Außenseite von dem 65 ren Brennstoff/Luft-Mischungsverhältnissen wird die

hinteren Ende der zylinderförmigen Wand 98 abge- bisherige Brennstoffeinspritzung in das Flammrohr

setzt ist. Die innere zylinderförmige Wand 106 ist an fortgesetzt, und zusätzlich wird in den vorbeigeleite-

- der Wand 96 mittels mehrerer Abstandsstücke 110 ten Luftstrom noch durch in den Ringleitungen 136

und 138, die auf Bügeln 140 bzw. 142 an dem vorderen Ende der Außenwand 108 und an der etwa in der gleichen Ebene liegenden Wand 24 angeordnet sind, befindliche Austrittsöffnungen Brennstoff eingespritzt. Zur Verbrennung des vorbeigeleiteten Brennstoff/Luft-Gemisches brauchen, da dieses sich mit den heißen Brenngasen vermischt, keine Flammenhalter vorgesehen zu werden. Die Ringleitung 136 ist über eine Brennstoffleitung 137 mit einer

den Hülsen 149 befindet sich eine Wirbelvorrichtung 147, die dem eintretenden Brennstoff und der eintretenden Luft eine Wirbelbewegung erteilt und dadurch zu einem besseren Vermischen führt. An der hinteren 5 Stirnseite jeder Hülse 149 ist ein kegelförmiger Teil 151 befestigt. Durch die Löcher 144 eingeführte Luft gelangt durch die Hülsen 149 und die zugehörigen Teile 151 in das Flammrohr hinein. In diesem Flammrohr 40 A wird durch in dem Vorderteil 142 ange-

nicht gezeigten Brennstoff regelvorrichtung verbunden, io ordnete Brennstoffdüsen 150 Brennstoff eingesprüht, und die Ringleitung 138 ist über eine Brennstofflei- Eine Brennstoffleitung 152 ist mit Brennstoffregeltung 139 mit ebenfalls nicht gezeigten Brennstoff- vorrichtungen verbunden, die hier nicht gezeigt sind, regelvorrichtungen verbunden. - Der Längsschnitt durch das in dem Kanal ent-

Das Flammrohr 40 kann in dem ringförmigen haltene Flammrohr 40 A (s. F i g. 3) läßt einen drei-Kanal 6 durch irgendwelche Vorrichtungen getragen 15 fach abgestuften Kanal erkennen, deren jeder Absein, die gemäß Fig. 2 durch eine Vielzahl von schnitt zum hinteren Ende hin sich nach außen radial nach innen verlaufenden Teilen 57 und 97 und erweitert. Der erste Ringkanal 154 besteht aus einer radial nach außen verlaufenden Teilen 61 und 99. auf der Innenseite befindlichen K'egelstumpfwand gebildet sind. Die inneren radial verlaufenden Teile 156, deren vorderes Ende auf der Innenseite von dem 57 liegen zwischen der Innenwand 24 und der inneren 20 hinteren, inneren freien Ende des Vorderteils 142 zylinderförmigen Wand 56, und die äußeren radial abgesetzt und an diesem durch eine Vielzahl von verlaufenden Teile 61 liegen zwischen der Außen- Abstandsstücken 158 befestigt ist, und aus einer wand 26 und der äußeren zylinderförmigen Wand 60. äußeren kegelstumpfförmigen Wand 160, deren vor-Die inneren radial verlaufenden Teile 97 liegen zwi- deres Ende auf der Außenseite von dem hinteren sehen der Innenwand 24 und der inneren zylinder- 25 Ende des äußeren freien Endes des Vorderteils 142 förmigen Wand 96, und die äußeren radial verlaufen- abgesetzt und an diesem durch eine Vielzahl von den Teile 99 liegen zwischen der Außenwand 26 und Abstandsstücken 162 befestigt ist. Die Wände 156 der äußeren zylinderförmigen Wand 98. und 160 sind jeweils so ausgebildet, daß sie kurze

Bei der Flammrohranordnung gemäß den Fig. 1 Luftstutzen 184 und lange Luftstutzen 186 tragen, und 2 ist eine derartige Aufteilung getroffen,' daß 30 die in wechselnder Folge angeordnet sind (s. Fig. 4, 5 °/o des durch die ringförmige öffnung 120 hindurch- * in der die in F i g. 2 vorgesehenen Luftstutzen 84 und geleiteten Luftstromes zur Kühlung der Innenab- 86 gezeigt sind). Jede Wand 156 und 160 ist zur Aufstandsstücke dienen und daß 3 % durch die ring- nähme, der Luftstutzen 184 und 186 derart ausgeförmige öffnung 122 zur Kühlung der Außenatx- schnitten, daß die Lüftstutzen bei in dem Luftstrom Standsstücke und 6 % zur Düsenklappenkühlung 35 liegenden Einlaßenden und in den Innenraum des dienen. Die Trennung des Luftstroms wurde derart Flammrohrs gerichteten Auslaßenden zur Innenseite vorgenommen, daß Vz durch das Flammrohr geleitet hin geneigt sind. . . ,

wird und daß ²Is (wovon 14% als Kühlstrom dienen) Der zweite Ringkanal 168 weist eine innere kegel-

an dem Flammrohr vorbeigeführt werden. Der stumpfförmige Wand 170, deren vorderes Ende auf Flammrohrstrom wurde derart geteilt, daß 40 % den 40 der Innenseite von dem hinteren Ende der Wand 156 Hauptstrom, 30 %> den Sekundärstrom und weitere abgesetzt und an dieser, durch eine Vielzahl von 30% den Kühlstrom darstellen. Unter Reiseflug- Abstandsstücken 172 befestigt ist, und eine äußere bedingungen betrug die Einlaß-Bezugsmachzahl kegelstumpfförmige Wand 174 auf, deren vorderes

Ende auf der Außenseite von dem hinteren Ende der 45 Wand 160 abgesetzt und an dieser mittels einer Vielzahl von Abstandsstücken 176 befestigt ist. Die Wände 170 und 174 sind jeweils zur Aufnahme von abwechselnd vorgesehenen kurzen und langen Luftstutzen 184 bzw. 186 entsprechend ausgebildet. Jede liehen Rings und die Fläche des zwischen der Wand 50 Wand 170 und 174 ist zur Aufnahme der Luftstutzen 124 und 108 befindlichen Rings jeweils mit 0,209 m² 184 und 186 derart ausgeschnitten, daß die betreffenbei einer Fläche der öffnung 120 von 0,0399 m² und den Luftstutzen bei in dem Luftstrom liegenden einer Fläche der Öffnung 122 von 0,715 m² berechnet Einlaßenden und in den Innenraum des Flammrohrs wurde, was eine Gesamtfläche von 0,529 m² ergibt. hineinragenden Auslaßenden zur Innenseite hin ge-Hieraus ist ersichtlich, daß die Fläche des. Flamm- 55 neigt sind. ., ...

rohrs an dessen weitester Stelle zweimal so groß ist , Der dritte Ringkanal 178 weist eine innere kegelstumpfförmige Wand 180, dereri vorderes Ende auf der Innenseite von dem hinteren Ende der Wand abgesetzt und an dieser mittels einer Vielzahl von 60 Abstandsstücken 188 befestigt ist, und eine äußere kegelstumpfförmige Wand 190 auf, deren vorderes

0,143; der Druckverlust betrug dabei etwa 5% vom Einlaßdruck.

Bei dieser Anordnung des Flammrohrs und des Kanals wurde die Fläche des fünften Ringkanals 104 mit 1,059 m² berechnet, während die Fläche des zwischen der Wand 24 und der Wand 106 befind-

wie die Gesamtfläche der Kanal- und, Kühlöffnungen an dieser Stelle. Die gesamte Bezugs-Kanalfläche im Bereich des ersten Kanals 54 wurde mit 1,588 m² berechnet.

Gemäß F i g. 3 weist das ringförmige Flammrohr 40 A einen ringförmigen Vorderteil 152 mit einer Vielzahl von darin befindlichen öffnungen 144 auf, die den Eintritt von Stauluft ermöglichen. Eine Ringplatte 146 verbindet die hinteren freien Enden des 65 Vorderteils 142, um diese auseinanderzuhalten und zu tragen. Dieser Teil ist mit einer Vielzahl von Hülsen 149 tragenden öffnungen 148 versehen; in

Ende auf der Außenseite von dem hinteren Ende der Wand 174 abgesetzt und an dieser mittels einer Vielzahl von Abstandsstücken 192 befestigt ist.

Das Flammrohr 40 A kann in dem ringförmigen Kanal 6 durch irgendwelche Einrichtungen getragen sein, die gemäß F i g. 3 durch eine Vielzahl von inneren radial verlaufenden Teilen 157 und 169 und

ino ,«no/inn

äußeren radial verlaufenden Teilen 161 und 175 gebildet sind. Die inneren radial verlaufenden Teile 157 liegen zwischen der Innenwand 24 und der kegelstumpfförmigen Wand 156, und die äußeren radial verlaufenden Teile 161 liegen zwischen der Außenwand 26 und der kegelförmigen Wand 160. Die inneren radial verlaufenden Teile 169 liegen zwischen der Innenwand 24 und der inneren kegelförmigen Wand 170, und die äußeren radial verlaufenden Teile 175 liegen zwischen der Außenwand 26 und der kegelförmigen Wand 174. Bei dieser Ausführungsform dient der durch die Teile 158,162,172, 176,188 und 192 geschaffene Zwischenraum zur Kühlung.

Bei der gerade betrachteten Ausführungsform sind zwei Brennstoff-Einspritzzonen vorgesehen: Zone 1 befindet sich an dem Vorderteil 142, und Zone 2 liegt am Anfang der Wände 190 und 180. Es sei bemerkt, daß an dieser Stelle der statische Druck in dem Ende des Flammrohrs dem um das Ende des Flammrohrs ao herum herrschenden statischen Druck entspricht (P_n = P_S2). In der Zone 2 erfolgt die Einspritzung des Brennstoffs in den Luftstrom durch in den Ringleitungen 200 und 201 befindliche Austrittsöffnungen. Die Ringleitung 200 ist auf Bügeln 202 um den vorderen Teil der Wand 190 angeordnet, und die Leitung 201 ist auf Bügeln 203 um den vorderen Teil der Wand 180 angeordnet. Brennstoffleitungen 250 und 252 sind auch hier mit nicht gezeigten Brennstoffregelvorrichtungen verbunden. Zwei Wirbelerzeuger 230 und 233 befinden sich auf der Innensfeite der Außenwand 124 bzw. auf der Außenseite 'der Innenwand 24.

Bei der Anordnung des Flammrohrs gemäß F i g. 3 in dem in Fig. 1 gezeigten Kanal wird der Luftstrom?-^ derart geteilt; daß etwa % durch das Flammrohr geleitet wird und daß etwa ²/s (die 14% Kühlluft enthalten) an dem Flammrohr vorbeigeleitet werden. Der Flammrohrstrom wird derart aufgeteilt, daß 35 % den Hauptstrom, 35 % den Sekundärstrom und 30 % den Kühlstrom darstellen.

Die Luftstutzen können in irgendeiner gewünschten Weise, die die Luft in den Brenner wirksam einzuleiten gestattet, ausgebildet sein. Die in den F i g. 2, 3 und 4 gezeigten Luftstutzen sind durch Rohre mit schwachen Bögen gebildet. Wie die F i g. 5 und 6 erkennnen lassen, sind die Ausgangstutzen rechteckförmig oder spitz ausgebildet, wobei innerhalb des Luftstutzens 302 in einer zylinderförmigen Wand, die einen Teil der abgesetzten Kanalkonfiguration darstellt, Umlenkschaufeln 300 vorgesehen sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verbrennungseinrichtung für ein Gasturbinen-Triebwerk, insbesondere zur Aufheizung der Nebenstromluft in einem das Grundtriebwerk eines Zweistromtriebwerks umgebenden Strömungskanal, mit einem Flammrohr mit einem die Brennstoffeinspritzdüse aufnehmenden, von Luft axial durchströmten Vorderteil, mit einem sich daran anschließenden ersten Flammrohrabschnitt, welcher sich mit seinem stromaufwärtigen Ende unter Freilassung eines Luftdurchtrittsspalts über die Außenumfangsfläche des stromabwärtigen Endes des Vorderteils erstreckt, mit an den ersten Flammrohrabschnitt hintereinander sich jeweils unter Freilassung eines Luftdurchtrittsspalts gegenüber dem vorangehenden Flammrohrabschnitt anschließenden weiteren Flammrohrabschnitten, die mit in Strömungsrichtung größer werdenden Querschnittsflächen derart im Strömungskanal angeordnet sind, daß ein sie umgebender, sich am hinteren Ende des hintersten stromabwärtigen Flammrohrabschnitts mit dem Strömungsweg der das Flammrohr verlassenden Gase vereinigender Luftströmungsweg gebildet ist, sowie mit an mindestens einem Flammrohrabschnitt vorgesehenen, zur Einführung von Luft in das Flammrohr dienenden Luftstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem die Flammrohrabschnittte (54, 68, 78, 94, 104, 60, 74, 98, 108; 154, 168, 178, 160, 174, 190) im Strömungskanal (6) umgebenden Luftströmungsweg stromab des Vorderteils (42, 142) mindestens eine zusätzliche Brennstoffeinspritzvorrichtung (126, 136, 138; 200, 201) angeordnet ist und daß die Luftstutzen (84, 86; 184, 186; 302) die sie durchströmende Luft in einem schwach gekrümmten Bogen umlenken.

2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsende des letzten Flammrohrabschnittes (104; 178) eine Fläche aufweist, die etwa zwei Drittel der Fläche des Strömungskanals (6) entspricht.

3. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorderteil (42; 142) mit einer öffnung (44; 144) versehen ist und daß zwischen den aufeinanderfolgenden Flammrohrabschnitten (54, 68, 78, 94, 104; 154, 168, 178) jeweils öffnungen vorgesehen sind, die zusammen mit den Luftstutzen (84, 86; 184, 186) zur Abgabe einer zwischen etwa einem Drittel und der Hälfte der in den Strömungskanal (6) eingeführten Luftmenge liegenden Luftmenge in das Flammrohr (40; 40A) entsprechend bemessen sind.

4. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Flammrohrabschnitt (78; 154, 168) mit abwechselnd angeordneten langen und kurzen Luftstutzen (84, 86; 184,186) versehen ist.

5. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (6), das Flammrohr (40; 40/4), das Vorderteil (42,142) und die Flammrohrabschnitte (54, 68, 78, 94, 104; 154, 168, 178) ringförmig ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen