DE1626025A1 - Grossen Temperaturunterschieden ausgesetztes Bauteil - Google Patents

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft - 1626 0 2?J>im 7016/4-Stuttgart-Untertürkheim 11. Jan. 1967

Pat entanmeldung

"Großen Temperaturunterschieden
ausgesetztes Bauteil"

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus mehreren Elementen zusammengeschweißtes oder als kompliziertes Gußstück hergestelltes, im wesentlichen ringförmiges Bauteil, z.B. auf einen Ringbrenner. Werden derartige Bauteile sehr großen Temperaturunterschieden ausgesetzt, so entstehen durch die wechselnden Wärmedehnungen Verformungen und Spannungen, die zu Bissen führen können. Bei Schweißkonstruktionen sind dabei besonders die Schweißnähte gefährdet. Zusätzliche mechanische Beanspruchungen, z.B. durch Erschütterungen und Schwingungen, erhöhen die Möglichkeit der Hißbildung, die bis zur Zerstörung des Bauteiles führen kann.

Nach der Erfindung wird diesen Gefahren durch in Längsmittelebenen des Bauteiles liegende Einschnitte wirksam begegnet. Dadurch können sich auch Bauteile mit verwickelten Formen bei Erwärmung ungehindert ausdehnen, so daß sich keine unerwünschten Spannungen aufbauen können.

einen Die Erfindung bezieht sich besonders auf/langbrenner für Gasturbinentriebwerke mit einer Hingbrennkammer, der aus einem mittleren Ring mit Haltern für die Brennetoffeinspritz-

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düsen und aus jeweils in radialem Abstand innen und außen koaxial angeordneten Luftleitringen besteht, die mit dem mittleren Ring durch Stege verbunden sind·

Bei derartig kompliziert aufgebauten und dabei thermisch und mechanisch hochbeanspruchten Singbrennern ist die Gefahr der Hißbildung besonders groß· Daneben wirken sich aber auch schon Verformungen auf die Wirkungsweise des Brenners ungünstig aus, da dadurch die Luftströmung und damit der Verbrennung s ablauf gestört wird. Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß die Einschnitte jeweils in gleichem Abstand von zwei benachbarten Haltern für die Brennstoffeinspritzdüsen durch den mittleren Ring und die innen und außen radial angrenzenden Stege und die Luftleitringe geführt sind.

Sehr großen Beanspruchungen sind auch die Wände der Singbrennkammern von Gasturbinentriebwerken ausgesetzt, wenn sie, um Energieverluste zu vermeiden, nicht mit Frischluft gekühlt werden. Nach der Erfindung wird einer Verformung oder Zerstörung von Brennkammerwänden mit einem angeschweißten Stützring durch am Umfang der turbinenseitigen Brennkammerwand angeordnete Einschnitte begegnet, die durch den Stützring und die Schweißnaht bis in die Brennkammerwand geführt sind·

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung und zwar in

Pig. 1 die Draufsicht auf einen ϊeil «ines Eingbrennors eines Gasturbinentriebwerkes, in

Fig. 2 die Abwicklung der Außenseite dieses Ringbrenner®_? in

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Pig. 3 einen Schnitt durch den Hingbrenner nach, der ' Linie ΙΙΪ-ΙΙΪ der Fig.1 und in

Pig. 4 einen Ausschnitt aus einer ringförmigen Brennkammerwand eines Gasturbinentriebwerkes.

Der in den Fig.1 bis 3 dargestellte Hingbrenner ist aus folgenden Blechteilen zusammengeschweißt: Einem mittleren Ring 11, einem inneren und einem äußeren Luftleitring 12 und 13» mehreren inneren bzw. äußeren Stegen 14 bzw. 15» mehreren Haltern 16 für die nicht dargestellten Brennstoffeinspritzdüsen sowie einem inneren und einem äußeren Flanschring 17 und 18. Der mittlere Hing 11 ist gegen die Strömungsrichtung konvex gewölbt und weist nach außen geneigte Wände 19 und auf. Die beiden Luftleitringe 12 und 13 sind ebenfalls nach außen geneigt und durch die Stege 14 und 15 mit dem mittleren Hing 11 verbunden. Die Stege 14 und 15 weisen V-förmige Querschnitte auf, denen V-förmige Ausschnitte 21 und 22 am mittleren Hing 11 und den Luftleitringen 12 und 13 entsprechen und mit deren Rändern die Stirnseiten der Stege 14 und 15 verschweißt sind. Zwischen den inneren bzw. äußeren Stegen 14 und 15 werden dadurch jeweils eine Reihe von inneren bzw. äußeren Luftaustrittssegmenten 23 bzw. 24 gebildet, durch die die Verbrennungsluft in die Brennkammer strömen kann. Der mittlere Hing'11 ist in regelmäßigen Abständen mit Öffnungen

25 versehen, auf deren Ränder die 'er 16 aufgeschweißt sind. Zur Befestigung des Hingbrenners in der Brennkammer Bind an den Luftieitringen 12 und 13 je ein Flanschring 17 und 13 angeschweißt.

26 sind Öffnungen zum Durchtritt der Luft, die beispielsweise am äußeren Luftleitring 13 geneigt sind. Auch die anderen Hinge und Stege können mit solchen öffnungen versehen sein.

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In jeweils gleichem Abstand von zwei benachbarten Haltern 16 für die Einspritzdüsen ist durch den mittleren Hing 11 und .die innen und außen angrenzenden Stege 14 und 15 sowie die Luftleitringe 12 und 13 ein, z.B. durch Sägen hergestellter, in einer Längsmittelebene des Eingbrenners liegender, beispielsweise 0,3 m breiter Einschnitt 27 geführt, der bis in den Bereich der Schweißnaht 28 der Planschringe 17 und 18 reicht. Der gezeigte Ringbrenner weist der Anzahl der Halter 16 für die Einspritzdüsen entsprechend zwölf Einschnitte 27 auf.

In Pig.4 ist die Brennkammerwand eines Gasturbinentriebwerkes mit Eingbrennkammer mit 29 bezeichnet. Ein Stützring 30 ist am turbinenseitigen Ende der Brennkammerwand 29 angeschweißt. 31 sind über den Umfang verteilte kurze Einschnitte, die durch den Stützring 30 und die Schweißnaht 32 bis an die Brennkammerwand 29 geführt sind.

Es hat sich gezeigt, daß die schmalen Einschnitte den Ablauf der Verbrennung nicht stören. Dagegen haben die Einschnitte nach der Erfindung wesentlich dazu beigetragen, Verformungen und die Bildung von Rissen an diesen hochbeanspruchten Bauteilen zu verhindern.

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Claims (1)

1. 7016/4

   Belegexemplar

   Darf nicht geändert werden

   AnsprUoho

   1« Sehr großen !Temperaturunterschieden ausge&etzteo und ßocebenenfalla zuolitslich mechanisch beanspruchtes» im weo ent liehen rinefünaigee Bauteil, besondere liingbrenner odor Brennkammer, das aus mehreren Elementen euoaumonßoocbwoißt odor als kompliziertes Gußotüelt hergestellt ist« gekennzeichnet durch in LUn&Qsiittelobonen dee Bautoilca iiinaohnitto (27,51)·

   2· Binßbrenner nach Anopruch 1 für Gaoturbinentriobr/orko mit oincr Kin^brennka^unert der auo einem mittleren fang alt Haltern für dio BrennstofioinspritsdUoon und aus Jc-V7oilo in radialem Abstand innen und außen koaxial angeordneten LuTtIeitrinken bootobt, dio mit doa mittleren lHnc durch Stejo verbunden sind« dadurch Gekennzeichnet, daß dio ^incchnltte (27) jcwoilo in eleicheo Abstand von sv/ei benachbarten Haltern (16) für die Brennstoff ein* cpritsdUocn durch den mittleren Blnß (11) und dio innen und außen radial angrenzenden Stogo (H und 15) und die Luftloitrin^o (12 und 13) Geführt sind·

   3· Bin^bronnor nach Anspruch 2, der auonchroron i^lementen eusacaan^oochwoiut iot und der innen und außen einen anGoachv/oiÜton Flanschring aufv/ciot, dadurch gckennsoichnotf daß die üinochnitte (27) boidorceito Jowoils bio in don Seroich der Schweißnähte (20) der boidon Flanechrlnge (17»18) reichen* , ■

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   BAD OBlGlNAU

   4· iilnßbronnlcaafr.er nach Anspruch 1 für Gacturbinentriebwcrlco nit einem an der Brcrnikon-norwand angeocliweißten. StUtaring dadurch gekennzeichnet_y daß dlo ^innchnitto (31) on ϋΐηΓαΐ\ dor turbincnaoiti^cn BronnlKU3ncrnand (29) angeordnet
   oind und durch den Stutsring (3ö) und dio schwoiBnaht
   bio in die Brennkacuaorwand (29) geführt sind«

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   BAD ORIGINAL