DE1601677C - Ringbrennkammer für Gasturbinen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Ringbrennkammer für· Fig. 4 eine ausschnittsweise Darstellung einer

Gasturbinen, innerhalb welcher im Abstand von den Einzelheit zur Erläuterung einer Zapfenbefestigung.

Brennkammerwänden eine innere und eine äußere Wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist, gibt

ringförmige Flammrohrwand sowie nahe dem Brenn- der Verdichter 2 verdichtete Luft in den Diffusor 4

kammereinlaß ringförmig eine Reihe von je eine 5 ab, dessen Innenwand 6 und Außenwand 8 strom-

Brennstoffdüse aufnehmenden Brennertöpfen an- abwärts divergieren. Die stromabwärts gelegenen

geordnet ist. ■ Enden der Diffusorwände 6 und 8 sind mit der

Bei einer bekannten Ringbrennkammer dieser Art Innenwand 10 bzw. der Außenwand 12 der Brennsind die Brennertöpfe an einer stromauf gelegenen, kammer verbunden, welche jeweils die Maschinenstirnseitigen Abschlußwandung des Flammrohrs be- ίο achse ringförmig umgeben. Bei der in der Zeichnung festigt, das seinerseits als eine ringförmige Konstruk- gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die tionseinheit über Rippen an den Brennkammer- Innenwände 6 und 10 ebenso wie die Außenwände 8 wandungen verankert ist (schweizerische Patentschrift und 12 einstückig miteinander verbunden und wer-309 297). ■ den durch Streben 14 in bestimmtem Abstand von-

Nachteilig ist bei der bekannten Ringbrennkammer, 15 einander gehalten, welche im Diffusorbereich an-

daß die Flammrohrwandungen und die Brennertöpfe geordnet und vorzugsweise, ebenfalls einstückig mit

nicht einzeln ausgewechselt werden können und daß den Innenwänden und den Außenwänden verbunden

eine Demontage der gesamten Brennkammer erforder- sind.

lieh ist, um das Flammrohr aus dem Triebwerk Von dem stromabwärts gelegenen Ende der Innenherausnehmen zu können. 20 wand 10 aus erstreckt sich ein weiterer Wandungsteil

Es ist ferner bekannt, Brennertöpfe in Flamm- 16 in Richtung stromabwärts nach einem Tragring 18

rohren über Radialzapfen derart zu haltern, daß sie für die radial inneren Enden der Turbinen-Eintritts-

gegen eine radiale und axiale Verlagerung gesichert leitschaufeln 20. Der Tragring 18 ist durch Schräu-

sind, eine Wärmedehnung in radialer Richtung aber ben 22 befestigt,

möglich ist (z. B. britische Patentschrift 710 287). 25 Ein Mantel 23 bildet eine stromabwärts verlaufende

Auch diese bekannten Brennkammern besitzen den Verlängerung der Außenwandung 12 und ist durch

Nachteil, daß ein Zerlegen des Flammrohres in wahl- Schrauben 24 an dem Turbinengehäuse 26 befestigt,

weise austauschbare Einzelteile nicht möglich ist und Die Schrauben 24 dienen auch zur Befestigung einer,

daß das Montieren und Zerlegen der Brennkammer- Tragkonstruktion 28 für die radial äußeren Enden

konstruktion Schwierigkeiten bereitet. 30 der Turbinen-Eintrittsleitschaufeln 20. Beim Aus-

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst wer- einanderbauen der Gasturbine läßt sich der Mantel

den, die Montage und Zerlegung der Flammrohr- 23 über die Brennkammerwand 12 schieben,

konstruktion für Ringbrennkammern zu vereinfachen Innerhalb der Brennkammer befinden sich innere

und gleichzeitig für eine sichere Halterung auch bei bzw. äußere Flammrohrwände 30 und 32. Die radial

verschiedener Wärmedehnung der einzelnen Flamm- 35 innere Flammrohrwand ist an ihrem stromab gelege-

rohrteile zu sorgen. nen Ende mittels einer Laschenanordnung 34 ab-·

Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, gestützt, welche ah der Brennkammerwand befestigt

daß die Brennertöpfe sich an einer Flammrohrwand und derart von den Schrauben gehalten ist, daß die

axial verschieblich abstützen und mit der anderen Flammrohrwand in ihrer axialen Lage sicher befestigt

Flammrohrwand fest verbunden sind und daß die 40 ist. Das einlaßseitige Ende der Flammrohrwand 30

Flammrohrwände unabhängig voneinander in axialer ist in axialer Richtung verschieblich an einer inneren

Richtung entfernbar mit ihren stromauf gelegenen Hülse 36 gelagert, welche sich in bestimmtem Ab-

Enden an einer inneren bzw. äußeren, an die jeweils stand zur Diffusorwandung 6 nach vorwärts erstreckt

zugehörige Flammrohrwand stromaufwärts anschlie- und mit Ausschnitten 38 versehen ist, durch welche

ßenden, im Raum zwischen den Brennkammerwänden 45 die Streben 14 hindurchreichen. Das vordere Ende

angeordneten Hülse gehaltert sind. der Hülse 36 ist seinerseits an einem radial inneren

Insbesondere sind die Brennertöpfe an der radial vorderen Ansatzstück 40 axial verschieblich, das am äußeren Flammrohrwand befestigt und können mit stromabwärts gelegenen Ende Schlitze bzw. Ausihren Einlaßenden über die Brennstoffdüsen in an schnitte 42 besitzt und mit Laschen 44 versehen ist, sich bekannter Weise übergeschoben werden. 50 mittels welcher das Ansatzstück an den Streben beim übrigen sind zweckmäßige Ausgestaltungen der festigt ist.

Erfindung Gegenstand der anliegenden weiteren Außerhalb des inneren Ansatzstückes 40 befindet Patentansprüche. Besondere Vorteile der hier vor- sich ein radial äußeres Ansatzstück 46, welches einergeschlagenen Ringbrennkammer sind die leichte Aus- seits bestimmten Abstand von dem Ansatzstück 40 tauschbarkeit einzelner Flammrohrteile ohne Demon- 55 und andererseits nach innen zu einen bestimmten tage des gesamten Flammrohrs und die Verschieb- radialen Abstand von der äußeren Diffusorwand 8 lichkeit der Flammrohrteile gegeneinander derart, hat und im wesentlichen parallel zu dieser verläuft, daß bei unterschiedlichen Wärmedehnungen ein Aus- Das Ansatzstück 46 besitzt Schlitze bzw. Ausschnitte gleich ohne Verspannung möglich ist. Weitere Vor- 48, durch welche Befestigungsklammern 50 für die teile ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung 60 Brennstoffdüsen hindurchreichen. Außerdem sind an eines Ausführungsbeispiels an Hand der beiliegenden dem Ansatzstück 46 Befestigungslaschen 52 vorZeichnungen. Es zeigt gesehen, mittels welcher dieses Ansatzstück ebenfalls

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ringbrenn- an den Streben 14 befestigt ist. Schrauben 54 er-

kammer nach der Erfindung, strecken sich zu diesem Zwecke sowohl durch die

Fig. 2 einen Schnitt entlang der in Fig. 1 an- 65 Laschen 44 als auch durch die Laschen 52. Eine

gedeuteten Linie 2-2, äußere Hülse 56 bildet stromabwärts eine'Verlänge-

Fig. 3 eine ausschnittsweise Darstellung einer rung des radial äußeren Ansatzstückes 46, ist an des-

Einzelhcit und sen stromabwärts gelegener Endkante axial ver-

schieblich und außerdem mit Ausschnitten 58 versehen, durch welche in der aus den Zeichnungen ersichtlichen Weise die Befestigungsklammem der Brennstoffdüsen hindurchreichen. Weitere Ausschnitte 60 in der Außenhülse 56 nehmen die Streben 14 auf, wie ebenfalls den Zeichnungen zu entnehmen ist.

Die radial äußere Flammrohrwand 32 erstreckt sich von der Hülse 56 aus stromabwärts und verläuft in bestimmtem Abstand im wesentlichen parallel zur äußeren Brennkammerwand. An ihrem stromab gelegenen Ende ist die Flammrohrwand 32 mittels eines Abschlußringes 62 gehaltert, welcher an der Tragkonstruktion 28 befestigt ist und von dieser aus nach vorwärts reicht. Der Abschlußring 62 liegt von außen an der Flammrohrwand 32 an, wie man aus den Zeichnungen ersieht, wodurch der Zusammenbau und das Auseinandernehmen der Maschine beträchtlich vereinfacht wird.

Die Flammrohrwand 32 trägt eine Reihe von Brennertöpfen 64, welche zu einem Ring zusammengeschweißt sind und sich in zusammengebautem Zustand nach vorwärts in den Raum zwischen der inneren Hülse 36 und der äußeren Hülse 56 hinein erstrecken. Jeder Brennertopf trägt an seinem einlaßseitigen Ende einen Wirbelring 66, der die zugehörige, jeweils an der Innenseite der Befestigungsklammer 50 befindliche Brennstoffdüse 68 umfaßt. Der Wirbelring ist aus Montagegründen auf der Düsenanordnung in axialer Richtung verschieblich.

Die äußere Flammrohrwand 32 wird zusammen mit den zugehörigen Brennertöpfen 64 durch eine Reihe von Radialzapfen 70 in ihrer axialen Lage gehalten, welche an der Außenwand 8 befestigt sind und durch Bohrungen 71 und 72 der äußeren Hülse 56 bzw. der Brennertöpfe 64 oder der Flammrohrwand 32 hindurchreichen. Die Brennertöpfe sind an ihren stromaufwärts gelegenen Enden im Querschnitt kreisförmig und gehen an der stromabwärts gelegenen Seite in eine segmentartige Querschnittsform über, so daß sich, wie in den Zeichnungen angedeutet, eine ringförmige Wandungsoberfläche 73 ergibt, auf der ein Ring 74 befestigt ist, weichletzterer verschieblich an der radial inneren Flammrohrwand 30 anliegt. Die innere Hülse 36 und die äußere Hülse 56 sind miteinander durch radial verlaufende Stege 76 verbunden, so daß die beiden Teile eine Baueinheit bilden und während des Betriebes gemeinsam durch die Zapfen 70 in der richtigen Lage gehalten werden.

Zum Zwecke des Ausbaues oder Austausches der Flammrohrteile werden der durch das Turbinenrad 78 angedeutete, auf der Welle 82 sitzende Turbinenrotor mit dem Dichtungsring 84 durch Lösen der Schrauben 80 sowie die Turbinen-Eintrittsleitschaufeln abgenommen.

Zusammen mit den Turbinen-Eintrittsleitschaufeln werden auch der Abschlußring 62 und ein innerer Befestigungsring 86 entfernt, der zur Befestigung der radial inneren Enden der Eintrittsleitschaufeln dient. Sind die Leitschaufeln entfernt, so werden die Schrauben 22 zugänglich, nach deren Lösung ein stillstehender Abschlußring 90 entfernt werden kann. Ist dieser abgenommen, so kann man einen Kranz von Verschraubungen 92 lösen, welcher die Brennkammerwand 16 in ihrer Lage hält. Nach Abnahme der letzteren kann die innere Flammrohrwand 30 von ihrer Gleitführung auf der Hülse 36 in axialer Richtung abgezogen werden. Werden hiernach die Befestigungszapfen 70 entfernt, so kommt auch die äußere Flammrohrwand 32 frei und kann in axialer Richtung herausgezogen werden, wobei sie die Brennertöpfe 64 mit sich nimmt, die hierbei in axialer Richtung von den Brennstoff düsen abgezogen werden. Die innere und die äußere Flammrohrwand 30 bzw. 32 sind normalerweise die einzigen beiden Teile, welche bei einer Überholung ersetzt werden müssen. Sind die Flammrohrwände herausgenommen,

ίο so sind die Brennstoffdüsen und die Streben zugänglich und können einer Inspektion unterzogen werden. In diesem Zustande können, nachdem die Radialzapfen 70 entfernt sind, nach Bedarf die innere Hülse 36 und die äußere Hülse 56, welche durch die Stege 76 verbunden sind, in axialer Richtung herausgezogen werden, da die genannten Hülsen an den Streben 14 vorbeigeschoben werden können. Ein Austausch der genannten Teile ist jedoch nicht in demselben Maße notwendig wie bei den Flammrohrwänden 30 und 32.

Der Wiederzusammenbau erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge, wie oben für das Zerlegen beschrieben wurde.

Die Brennertöpfe können mit einer Reihe von in ihren Wandungen angeordneten Öffnungen 98 versehen sein, welche durch Z-förmig gebogene, den Lufteintritt in die Brennertöpfe beeinflussende Streifen 100 abgedeckt sind. Die Flammrohrwände 30 und 32 besitzen ebenfalls Reihen von Öffnungen 102, welche durch stromabwärts weisende Flansche 104 überdeckt sind. Die Flammrohrwände können demgemäß durch sich überlappende Ringe 106 gebildet sein, wie dies den Zeichnungen zu entnehmen ist. Da auf die äußere Flammrohrwand 32 eine Druckkraft wirkt, nachdem die Drucke außerhalb der äußeren Flammrohrwand größer als innerhalb des Flammrohres sind, können zur Verstärkung an der Flammrohraußenwand geeignete Verstärkungs-Wellstreifen 108 angeordnet sein. Es leuchtet ein, daß diese Wellstreifen die thermische Ausdehnung der Flammrohrwände nicht stören.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Ringbrennkammer für Gasturbinen, innerhalb welcher im Abstand von den Brennkammerwänden eine innere und eine äußere ringförmige Flammrohrwand sowie nahe dem Brennkammereinlaß ringförmig eine Reihe von je eine Brennstoffdüse aufnehmenden Brennertöpfen angeordnet ist, dadurchgekennzeichnet, daß die Brennertöpfe (64) sich an einer Flammrohrwand (30) axial verschieblich abstützen und mit der anderen Flammrohrwand (32) fest verbunden sind und daß die Flammrohrwände unabhängig voneinander in axialer Richtung entfernbar mit ihren stromauf gelegenen Enden an einer inneren bzw. äußeren, an die jeweils zugehörige Flammrohrwand stromaufwärts anschließenden, im Raum zwischen den Brennkammerwänden angeordneten Hülse (36, 56) gehaltert sind.

2. Ringbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennertöpfe (64) an der radial äußeren Flammrohrwand (32) befestigt sind und an ihren Einlaßenden über die Brennstoffdüsen (68) in an sich bekannter Weise überschiebbar sind.

3. Ringbrennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und die äußere Flammrohrwand (30, 32) an den zugehöri-

gen Hülsen (36, 56) axial verschieblich gehaltert sind, daß ferner die Hülsen über urafangsmäßig verteilte Stege (76) miteinander verbunden und über lösbare Befestigungsmittel an der äußeren Brennkammerwand (8,12) verankert sind und daß die Hülsen weiter mit Ausschnitten (38, 60) versehen sind, welche die Brennkammerwände miteinander verbindende Radialstreben (14) in axialer Richtung aufnehmen.
4. Ringbrennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Befestigungsmittel (70) zur Halterung der Hülsen (36, 56) außerdem zur Festlegung der äußeren Flammrohrwand (32) mit Bezug auf die axiale Verschiebungsrichtung dienen.

5. Ringbrennkammer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Flammrohrwand (30) mittels weiterer lösbarer Befestigungsmittel (34, 22) an der inneren Brennkammerwand (6,10,16) befestigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen