DE1601532B2 - Flammrohr fuer eine gasturbinenbrennkammer - Google Patents

Description

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Bleche zum Erzeugen eines Wirbels in der durch sind, so daß sich die Ringe teilweise überlappen, wo- io die Ringkanäle dem Flammrohr zugeführten Luft bei die nach innen gerichteten Flächen der kegel- vorzugsweise tangential zu einem Kreis angeordnet, stumpfartigen Ringe-zusammen die konkave Innen- der koaxial zu den Ringen liegt, fläche der Flammrohrstirnwand bilden und wobei die Die Bleche, die zur gemeinsamen Befestigung sämt-

sich überlappenden Teile jedes Paares benachbarter licher Ringe dienen, können nach einem weiteren Ringe einen ringförmigen, beiderseits offenen Kanal 15 Merkmal mit Zungen versehen sein, die in Schlitze in bilden, durch den während des Betriebs Luft zur den Ringen einfassen. Kühlung der gesamten Ringflächen in das Flammrohr eintritt.

Flammrohre diesen Art, die durch die ringföfmigen
Kühlluftkanäle eine besonders gute Kühlung der 20
Innenfläche ermöglichen, sind bereits bekannt. Bei
einigen bekannten Ausführungen, bei denen nur zwei
derartige Ringe vorgesehen sind, sind die Ringe an
der Einspritzdüsenummantelung und/oder außen an
der zylindrischen Flammrohrwandung befestigt, wo- 25
bei gelegentlich die Ringe untereinander noch durch
Verbindungsbleche, die im ringförmigen Kühlluftkanal liegen, verbunden sind. Bei Ausführungen, die
mehr als zwei Ringe dieser Art aufweisen, sind
üblicherweise die stromaufwärtsliegenden Enden der 30 sehen ist, und eine stromaufwärtige Stirnwand auf, Ringe mit Absätzen versehen, durch die der betref- welche mit einer zentralen Öffnung 3 zur Aufnahme

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

F i g. 1 ist ein Axialschnitt durch eine Brennkammer mit einem erfindungsgemäßen Flammrohr;

F i g. 2 ist ein Schnitt durch das stromaufwärtige Ende des Flammrohrs nach der Linie II-II der F i g. 1 in einem etwas größeren Maßstab;

F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch das stromaufwärtige Ende des Flammrohrs nach der Linie HI-III der F i g. 1 in einem etwas größeren Maßstab.

Das Flammrohr weist eine zylindrische Wand 1, die mit Lufteinlaßlöchern 2 in bekannter Weise ver-

fende Ring am folgenden befestigt ist. Bei allen diesen Ausführungen ist jedoch keine gemeinsame Halterung für die koaxialen Ringe vorgesehen. Hierdurch wird der Zusammenbau und ■— bei der erheblichen Wärmebeanspruchung der Flammrohrstimwand — auch der Zusammenhalt der Ringe erschwert und gefährdet. Beim Lösen einer einzelnen Befestigung für die Ringe können auch die übrigen Ringe locker wer-

einer Brennerdüse 25 versehen ist, die nur in F i g. 1 dargestellt ist. Die Öffnung 3 ist von einem Ring von drallerzeugenden Wirbelblechen 4 umgeben.

Gemäß der Erfindung besteht die stromaufwärtige Stirnwand aus mehreren, z. B. vier sich teilweise überlappenden, koaxialen, kegelstumpfförmigen Ringen 5, 6, 7 und 8. Der innerste Ring 5 weist ein mit ihm aus einem Stück bestehendes Zentrierteil 9 auf,

den und den Betrieb der Brennkammer beeinträchti- 40 an dessen innerer Fläche die drallerzeugenden Wirgen oder unmöglich machen. beibleche 4 angebracht sind. Die dem Inneren des Es ist weiterhin bekannt, den Hauptteil eines Flammrohrs zugekehrten Teile der kegel stumpf förmi-Flammrohrs aus einander zum Teil überlappenden gen Flächen der Ringe 5,6,7 und 8 bilden zusammen zylindrischen Ringen aufzubauen, die einzeln durch die erforderliche konkave Form der inneren Fläche stromlinienförmige Streben mit der Außenwand der 45 der Stirnwand. Die Ringe sind radial im Abstand anBrennkammer verbunden sind. Eine Übertragung auf geordnet, so daß zwischen ihnen ringförmige Kanäle

10,11,12 gebildet werden, durch die während des Betriebs der Brennkammer Kühlluft hindurchgeleitet wird. Die Brennkammer weist außerdem ein äußeres Gehäuse 26 auf, welches in Fig. 1 gezeigt ist..

Die Kühlluft strömt durch die ringförmigen Kanäle 10,11,12 in das Innere des Flammrohrs von einem Raum 14, der von den äußeren Flächen der Ringe 5,6,7 und 8 und einer ringförmigen Verlänge-

gung ist ebenfalls sehr kompliziert und bei den heuti- 55 rung 15 des stromaufwärtigen Endes der zylindrigen hohen Wärmebeahspruchungen nur durch eine sehen Wand 1 gebildet wird. Die Kegelwinkel der aufwendige Kühlung sicher zu gestalten. aufeinanderfolgenden Ringe 5, 6,7, 8 sind von abZiel der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der nehmender Größe und so ausgelegt, daß die durch guten bei einer solchen Ausbildung erzielten Kühlung jeden radial konvergierenden Kanal 10,11,12 zuder Innenfläche der konkaven Stirnwand diese Nach- 60 geführte Luft gezwungen wird, in enger Berührung teile zu vermeiden und bei einfachstem Aufbau eine mit dem stromabwärts liegenden Teil der inneren stabile Konstruktion der Stirnwand zu ermöglichen. Fläche des jeweiligen Ringes 6,7, 8 zu strömen, so Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch er- daß an der Fläche eine starke Grenzschicht gebildet reicht, daß die Ringe durch eine Mehrzahl von in wird und der Ring hierdurch und durch den über die Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegenden 65 äußere Fläche des Ringes streichenden Luftstrom geBlechen getragen werden, die je an den stromauf- kühlt wird.

wärts liegenden kegelstumpfartigen Flächen samt- Die Ringe 5, 6,7 und 8 sind an ihren stromauf-

licher Ringe angreifen. wärts gelegenen Kegelstumpfflächen an Blechen 16

eine durch kegelstumpfartige Ringe dargestellte Flammrohrstirnwand würde zu einer Vielzahl von Einzelstreben führen, die den Aufbau und Zusammenbau besonders kompliziert machen.

Schließlich ist es noch bekannt, die Einzelringe mit durchbohrten Ansätzen zu versehen, durch die Schrauben hindurchfassen, mit denen die Ringe an der Außenwand befestigt sind. Eine solche Befesti-

befestigt, die sich tangential zu einem gedachten Kreis 17 (F i g. 2) erstrecken, der koaxial zu den Ringen liegt. Die Bleche 16 werden relativ zu den Ringen 5, 6,7 und 8 durch Zungen 20 in ihrer Stellung gehalten, welche von den Blechen vorstehen und in Schlitze 21 in den Ringen eingreifen und dort verschweißt sind. Die Bleche sind in gleicher Weise in Schlitze 27 in der Verlängerung 15 der Wand 1 eingesetzt und verschweißt und sind so angeordnet, daß sie der durch die ringförmigen Kanäle 10,11,12 hindurchströmenden Kühlluft einen Drall in derselben Richtung erteilen wie die Wirbelbleche 4. Dadurch wird die Neigung verringert, daß sich die heißen und kalten Luftströme vermischen, und es wird eine gleichförmige und gleichmäßige Kühlluftströmung über die inneren Flächen der Ringe 6,7, 8 unterstützt. Die Drallgeschwindigkeit der Luft, welche durch die ringförmigen Kanäle 10,11,12 eingetreten ist, verringert sich mit zunehmendem radialen Ab-₄ stand von der Achse des Flammrohrs. Die Bleche 16 bilden außerdem Kühlrippen an der Rückseite der [' Ringe 5,6,7, 8. Durch Anordnung der Bleche 16 '' tangential zu dem Kreis 17 werden außerdem relativ kleine Kräfte in den Ringen und Rippen erzeugt, wenn sich die Ringe ausdehnen.

An die inneren Enden der Bleche 16 ist ein Drahtring 18 angeschweißt oder angelötet, der in einem Abstand von dem Zentrierteil 9 liegt. Dieser Drahtring dient als Anschlag für einen Vorsprung 19 an dem linken Ende des Zentrierteiles 9, falls der Ring 5 sich von den Blechen 16 lösen sollte. Auf diese Weise würde eine axiale Bewegung des Ringes 5 in das Flammrohr begrenzt werden. Der Ring 5 würde in gleicher Weise eine axiale Bewegung des Ringes 6 beschränken, der wiederum in gleichartiger Weise den Ring 7 beschränken würde, falls sie sich von den Blechen 16 lösen sollten. Falls sich ein Blech 16 lösen sollte, würde es an einem benachbarten Blech zur Anlage kommen, und der Kühlluftstrom würde im wesentlichen ungestört bleiben. Der radial äußerste Ring 8 ist sehr fest mit den Blechen 16 verbunden, und es ist unwahrscheinlich, daß er sich von ihnen löst. Die radial äußersten Enden der Ringe 5,6,7 und 8 sind nicht an den Blechen 16 befestigt, so daß, falls eine lokale Überhitzung der äußersten Enden auftreten sollte, keine übermäßigen Belastungen oder Beanspruchungen in dem kombinierten Aufbau erzeugt werden, der von den Ringen 5,6,7 und 8 und den Blechen 16 gebildet wird. Falls eine lokale Überhitzung eines Ringes 5,6,7,8 eintreten sollte, würde er sich radial nach außen ausdehnen. Er würde außerdem dazu neigen, den benachbarten radial äußeren Ring zu erhitzen, der sich ebenfalls ausdehnen würde, wodurch die Abmessung des ringförmigen Kanals zwischen den beiden benachbarten Ringen im wesentlichen wiederhergestellt würde. Die Wirkung der Überhitzung des innersten Ringes würde sich folglich schnell über den zusammengesetzten Ringaufbau ausbreiten.

Zwischen dem Ring 8 und dem Gehäuse 1 ist im radialen Abstand von diesen ein sich axial erstrekkender Ring 22 angeordnet, der an der Verlängerung der Wand 1 befestigt ist. In dem Ring 22 ist am Umfang eine Reihe von Löchern 23 vorgesehen, durch die Luft von dem Raum 14 hindurch in den ringförmigen Raum 24 zwischen dem Ring 22 und der Wand 1 geleitet werden kann, wo die Luft gezwungen wird, axial als eine starke Kühlschicht in enger Berührung mit der inneren Fläche der Wand 1 zu strömen. Die Luft von dem Raum 14 strömt außerdem durch den ringförmigen Raum zwischen den Ringen 8 und 22 und bildet eine Kühlschicht über dem Teil der inneren Fläche des Ringes 22, die dem Inneren des Flammrohrs zugekehrt ist.

Obgleich die hier beschriebene stromaufwärtige Stirnwand in einem zylindrischen Flammrohr vorgesehen ist, könnte eine Wand von gleichartigem Aufbau auch in einem ringförmigen Flammrohr vorgesehen sein.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Flammrohr für eine Gasturbinenbrennkammer mit einer nach innen konkaven, stromaufwärtigen Stirnwand aus einer Mehrzahl von radial im Abstand voneinander angeordneten, koaxialen Ringen, die kegelstumpfartig ausgebildet und so angeordnet sind, daß die jeweiligen stromabwärtigen Enden der Ringe mit Ausnahme des radial äußersten Ringes in die stromaufwärtigen Enden der nächsten radial äußeren Ringe eingesetzt sind, so daß sich die Ringe teilweise überlappen, wobei die nach innen gerichteten Flächen der kegelstumpfartigen Teile zusammen die konkave Innenfläche der Flammrohrstirnwand bilden und wobei die sich überlappenden Teile jedes Paares benachbarter Ringe einen ringförmigen, beiderseits offenen Kanal bilden, durch den während des Betriebs Luft zur Kühlung der gesamten Ringflächen in das Flammrohr eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (5 bis 8) durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander liegenden Blechen (16) getragen werden, die je an den stromaufwärts liegenden kegelstumpfartigen Flächen sämtlicher Ringe angreifen.

2. Flammrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (16) zum Erzeugen eines Wirbels in der durch die Ringkanäle zugeführten Luft tangential zu einem Kreis angeordnet sind, der koaxial zu den Ringen liegt.

3. Flammrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (16) mit Zungen (20) versehen sind, die in Schlitze (21) in den Ringen (5 bis 8) einfassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen