DE1855295U

DE1855295U - Brennstoff-verdampfungsbrenner.

Info

Publication number: DE1855295U
Application number: DEB48379U
Authority: DE
Original assignee: David Budworth Ltd
Current assignee: David Budworth Ltd
Priority date: 1961-03-06
Filing date: 1962-03-06
Publication date: 1962-07-19

Description

"Brennstoff-Verdampfungsbrenner".

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Die Erfindung betrifft einen Brennstoff-Ver-

dampf, ungsbrenner für Gasturbinen und besonders für Gasturbinen mit ringförmiger Verbrennungskammer oder einem Flammrohr, in welchem die Brenner angeordnet sind.
Der Brennstoff-Verdampfungsbrenner gemäss der Neuerung ist ganz allgemein verwendbar, er ist jedoch besonders für den Gebrauch in einer ringförmigen Verbrennungskammer oder einem Flammrohr entwickelt worden, wie es in Gasturbinen benutzt wird, die ein ringförmiges Verbrennungskammer-Gehäuse besitzen, in welchem ein Flammrohr in Form eines geschlossenen Ringes angeordnet ist, das an einem Ende ein ringförmiges Mundstück aufweist, durch welches die heissen Auspuffgase zur Turbine strömen. Die Wände des Flammrohrs sind für den Eintritt eines Teils der vom Kompressor gelieferten Luft durchlöchert. Das Flammrohr enthält einen oder mehrere oder vorzugsweise eine Mehrzahl solcher Brenner, wobei die in das Flammrohr tretende Luft eine Wirbelbewegung um die Längsaxe des Flammrohrs besitzt.
Der hauptsächliche Gegenstand des vorliegenden Gebrauchsmusters ist eine Brennerkonstruktion von verbesserter Form, welche den Luftstrom durch den Brenner noch wirksamer fördert und der weniger dazu neigt"Auszuflammen"als die im gegenwärtigen Gebrauch befindlichen Brennstoff-Verdampfungsbrenner es tun. Der Brenner gemäss der Neuerung besitzt eine ausgezeichnete Flammenstabilität unter allen Bedingungen.
Eine Ausführungsform des Brennstoff-Verdampfungsbrenners gemäss dem Gebrauchsmuster weist die Gestalt einer Brennstoffdüse auf, die in einem ringförmigen Gehäuse gehalten wird. Letzteres ist an einem Ende geschlossen und am anderen offen, während die Wände des Gehäuses am oder in der Nähe des geschlossenen Endes mit einer oder mehreren Öffnungen für den Durchtritt von Luft oder eines bereits gezündeten Brennstoff-Luftgemisches eines stromaufwärts gerichteten Brenners (upstream burner) versehen sind.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung besitzt der Brennstoff-Verdampfungsbrenner eine Röhre oder ein Gehäuse, welches die Brennerflamme enthält, deren Wände in Richtung des allgemeinen Luftstromes divergieren. Das Gehäuse weist an seinem engeren Ende eine oder mehrere Öffnungen für den Luftdurchtritt auf, während das weitere Ende desselben für den freien Austritt der Brenngase offen ist.
Eine solche Anordnung des Gehäuses mit divergierenden Wänden erzeugt eine Diffusor-Wirkung und fördert den Luftstrom über die Brennerdüse in gerader Richtung.
Gemäss einem noch anderen Erfinclungsmerkmal ist die Öffnung oder die Öffnungen für den Eintritt der Luft zum Brennergehäuse aufwärts zum wirbelnden Luftstrom gerichtet, der durch das Flammrohr hindurchgeht, wobei die Öffnung oder die Öffnungen in den geneigten Wänden des Gehäuses angebracht sind, dessen engeres Ende geschlossen ist. Hierbei weist das Gehäuse im wesentlichen eine kegelstumpfförmige Gestalt auf.
Mehrere beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigt : Fig. 1 einen mittleren Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Brennstoff-Verdampfungsbrenners, Fig. 2 einen Mittellängsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines solchen Brenners mit divergierenden Wänden des inneren Brennermantels und Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des Brennstoff-Verdampfungsbrenners im Mittellängsschnitt mit einem zum Axialstrom des Brenners senkrecht gerichteten Aufwärtsstrom-Brenners.
Die drei Typen der dargestellten Brennstoff-Verdampfungsbrenner besitzen ein Flammrohr in Form eines kreisförmigen Ringes, an dessem einen Ende sich ein ringförmiges Mundstück befindet, durch welches die heissen Gase zum Turbinenrad einer Gasturbine strömen. Die Wände des Flammrohrs sind für den Eintritt eines Teils der vom Kompressor gelieferten Luft durchlöchert. Obwohl nur einer von den Brennertypen in der Zeichnung dargestellt ist, wird vorzugsweise eine Vielzahl solcher Brenner in einem Flammrohr angebracht, wobei die Brenner mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. In einem solchen Fall werden Zündmittel nur für einen einzigen Brenner vorgesehen, da die übrigen Brenner in stromabwärtiger Richertung selbsttätig zünden, sobald der erste Brenner/folgreich gezündet worden ist.
Ein Teil des Flammrohrs ist in den Zeichnungen dargestellt und mit 1 bezeichnet. Die Wände des Flammrohrs sind mit einer Anzahl Durchbrechungen oder Öffnungen 2 versehen, durch welche vom Kompressor gelieferte Luft in ein äusseres ringförmiges Gehäuse 3 treten kann, wobei die Luft eine Wirbelbewegung um die Axe des Gehäuses und das in ihm enthaltene Flammrohr besitzt. Die Richtung des Luftstroms ist in der Zeichnung mit Pfeilen angegeben.
Nahe dem geschlossenen Ende des Flammrohrs ist eine Brennerdüse 4 angebracht, welche vom Ende der Wand desselben herausragt, wie es in Fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt ist. In Fig. 3 tritt die Brennerdüse 4 in das Flammrohr durch eine radiale Öffnung 5 ein. Bei allen drei Konstruktionen ist die Düse 4 in einem röhrenförmigen Gehäuse 6 angeordnet, wobei der von den Ausströmöffnungen in der Düse eingespritzte Brennstoff gegen die Wände des röhrenförmigen Gehäuses 6 gerichtet ist. Im Falle der Fig. 1 und 2 ist die Düse axial zum röhrenförmigen Gehäuse 6 des Brenners angeordnet, während sie im Falle der Fig. 3 radial durch eine Öffnung 7 in das Gehäuse 6 eintritt, die gegenüber der Öffnung 5 in der Wandung des Flammrohrs liegt.
Das röhrenförmige Gehäuse 6, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, hat zylindrische parallele Seitenwände, während es in den Fig. 2 und 3 im wesentlichen eine kegelstumpfförmige Gestalt aufweist. Die Wände des Gehäuses divergieren nach seinem offenen Ende zu, wobei die Öffnungen in der Düse, durch welche der Brennstoff ausgespritzt wird, im wesentlichen in der Mitte der Gehäuselänge angeordnet sind. Die Richtung des Luftstromes liegt bei allen drei Darstellungen im wesentlichen im rechten

Winkel zur Richtung der Brennstoff-Ausspritzung.
Nachdem die Luft aus dem das Flammrohr 1 umgebenden Gehäuse oder der Verbrennungskammer in das Flammrohr eingetreten ist, strömt sie in das röhrenförmige Gehäuse 6 durch eine oder mehrere Öffnungen 8 in der Wandung desselben, wobei die Öffnung oder die Öffnungen 8 nahe dem geschlossenen Ende des röhrenförmigen Gehäuses 6 liegen.
Das röhrenförmige Gehäuse 6 ist innerhalb des Flammrohres 1 angeordnet und wird mittels Stützen 9 gehalten, welche nicht den freien Luftstrom beeinflussen.
Die vom Kompressor gelieferte Luft wird in das Gehäuse oder die Verbrennungskammer 3 geleitet, wobei ein Teil der Luft in das Flammrohr durch die Öffnungen 2 einströmt, welche dann über die Öffnungen 8 in das röhrenförmige Gehäuse 6 tritt, um sich mit dem von der Düse ausgespritzten Brennstoff zu vereinigen. Die Verbrennungprodukte strömen durch das offene Ende des röhrenförmigen Gehäuses 6 aus. Die Strömungsrichtung wird dann umgekehrt, worauf das Verbrennungsprodukt durch das offene Ende des Flammrohrs zur Turbine strömt.
Die Anordnung der Brenner sichert eine ausgezeichnete Flammenstabilität unter allen Bedingungen, während dank der Tatsache, dass Luft über den erhitzten Brennstoff geleitet wird, die Möglichkeit des"Krackens"wirksam ausgeschlossen ist. Schutzansprüche :

Claims

S c hut z ans pr ü c hee j ---------------------------------

1.) Brennstoff-Verdampfungsbrenner, bestehend aus einem eigentlichen in einem röhrenförmigen an einem Ende geschlossenen und am anderen offenen Gehäuse (6) montierten Brenner (4), wobei die Wände des Gehäuses am oder nahe dem geschlossenen Ende mit einer oder mehreren Öffnungen (8) für den Eintritt von Luft oder das bereits gezündete Brennstoff-Luftgemisch eines stromaufwärts gerichteten (upstream) Brenners versehen sind.
2.) Brenner nach Anspruch 1, in welchem das röhrenförmige Gehäuse (6) parallele Seitenwände besitzt.
3.) Brenner nach Anspruch 1 oder 2, in welchem das röhrenförmige Gehäuse (6) eine zugespitzte Form aufweist, dessen Wände nach dem offenen Ende zu divergieren.
4.) Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem das röhrenförmige Gehäuse (6) konzentrisch um den eigentlichen Brenner (4) angeordnet ist, wobei letzterer in das offene Ende des röhrenförmigen Gehäuses hineinragt.
5.) Brenner nach einem der Ansprüche 1-3, in welchem der eigentliche Brenner (4) radial in das Innere des röhrenförmigen Gehäuses (6) durch eine Öffnung (5) des Gehäuses (1) hineinragt.
6.) Brennstoff-Verdampfungsbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der in einem ringförmigen Flammrohr (1) montiert ist, dessen Wände zwecks Eintritts von Luft durchlöchert sind, wobei die Öffnung (8) oder Öffnungen im röhrenförmigen Gehäuse (6) des Brenners stromaufwärts von der Düse (4) (dem eigentlichen Brenner) liegen, so dass die durch did Öffnung (8) oder Öffnungen in das röhrenförmige Gehäuse (6) strömende Luft sich mit dem in die Wände des röhrenförmigen Gehäuses (6) gesprühten Brennstoff mischen kann, in der Weise, dass die resultierende Flamme durch das offene Ende des röhrenförmigen Gehäuses (6) heraustritt.