DE2114895A1

DE2114895A1 - Nachbrenner für Gasturbinen

Info

Publication number: DE2114895A1
Application number: DE19712114895
Authority: DE
Inventors: John Kahley Palos Verdes Peninsula Calif. Arand (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1971-03-27
Publication date: 1972-01-05
Also published as: US3670501A; CA936369A; FR2096537A1; BE764167A; FR2096537B1; GB1335750A

Description

HEINZ LINSER · PATENTANWALT . PHYSIKER

6072 DREIE ICHENHAI N BERLINER RING 170 RUF (061 03) 8 18 13

1729-13 D-4-64-4

GENERAL ELECTKIO COMPANY

1 River Road
Schenectady, N.Y./USA

Nachbrenner für Gasturbinen

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen für Gasturbinen mit Nachbrennern zur Erhöhung der Energie eines heißen Gasstromes, der aus einer Schubdüse ausströmt.

In derartigen Nachbrennern wird Brennstoff in einen heißen Gasstrom eingeführt, um die Energie zu erhöhen oder zu vergrößern. Unmittelbar abströmseitig zu den Injektoren sind Flammenhalter angeordnet, um eine stabile Flammenfront oder eine örtliche Verbrennungszone für den vermehrten Brennstoff zu erzeugen.

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Die Brennstoffeinführvorrichtungen der Nachbrenner bestehen in vorteilhafter Weise aus länglichen Röhren oder Röhrenbündel, die in freitragender Form an einem äußeren Gehäuse befestigt sind. Ihre Länge wird durch die Notwendigkeit bestimmt den Brennstoff über die volle Veite der ringförmigen Strömung zu verteilen. Wegen ihrer Länge und ihrer freitragenden Befestigung neigen sie besonders zu induzierten Schwingungen, wodurch sich hohe Beanspruchungen und frühzeitige Fehler einstellen können. Das Bedürfnis einen komplizierten Aufbau zu vermeiden und ein geringes Gewicht aufrecht zu erhalten, spricht gegen die Verwendung solcher naheliegenden Hilfsmittel, wie eine Vergrößerung der Injektoren oder eine Abstützung ihrer gegenüberliegenden Enden, um dieses Problem zu lösen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Schwingungen der Brennstoffdüsea des Hachbrenners in nicht komplizierter Weise,unter Tarwendung eines minimalen G-eiiichtes, auf ein Minimum zu bringen.

Diese Aufgaben werden Im weitesten Sinne dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung ein Dämpferring verwendet wird, der mit den inneren Enden der freitragenden Brennstoffinjektoren, vorsugsweise durch Gestänge, verankert ist.

Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung lassen sich der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels entnehmen, das durch die Zeichnung verdeutlicht wird. In der Zeichnung

Pigurr 1 eine Gasturbine in scheuet!scher For®, mit einem Nach-" trenner für

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Fi[jur 2 einen Teillängßßchnitt eines Nachbrenners mit weiteren Einzelheiten;

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III gemäß Figur 2\

Figur 4 einen vergrößerten Schnitt eines Teils aus Figur 2 und

Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V nach Figur 4.

Figur 1 zeigt in schematischer Form eine Gasturbine, die für überschallflug Verwendung findet. Die Luft tritt in einen Einlaß ein, der eine Spitze'1o aufweist, und wird sodann in einem Axialstromkompressor 12 komprimiert. Diese komprimierte Luft fördert die Verbrennung des Brennstoffes in einer Brennkammer 14 um einen heißen Gasstrom zu erzeugen. Der heiße Gasstrom treibt eine Turbine 16 an, die ihrerseits über eine Welle 18 den Rotor des Kompressors 12 betreibt. Die Energie des heißen Gasstromes kann durch Verbrennung weiteren Brennstoffes in einem Nachbrenner oder einem Verstärker 2o erhöht werden. Der verstärkte Gasstrom wird sodann aus einem veränderbaren Bereich abgelassen, nämlich einer konvergentendivergenten Düse 22 um den notwendigen Schub für den Überschallflug zu erzielen.

Beim Überschallbetrieb kann der heiße Gasstrom in dem Nachbrenner verstärkt werden oder auch nicht, und die Düse kann in einer anderen als die hier dargestellte konvergentedivergente Form eingestellt sein.

In Bezug auf Figur 2 und 3 sei bemerkt, daß der heiße Gasstrom einen ringförmigen Strömungspfad bildet, wenn er den Nachbrenner erreicht. Dieser Strömungspfad wird durch ein Maschinengehäuse 24- und einer zentralen Abschlußkappe 26

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"begrenzt, die von einer geeigneten Jedoch nicht näher dargestellten Rahmenkonstruktion gehalten wird.

Der Nachbrenner weist Brennstoffinjektoren 3o und Flammenhalter in Form einer ring- und V-förmigen Rinne 32 auf. Jeder Injektor weist mehrere Röhren 33 auf, die längs verlaufend ausgerichtet sind, und die im Abströmsinne stufenweis kürzer sind. Die öffnungen in den Röhren versprühen Brennstoff in den heißen Gasstrom und errichten durch die Rinnen 32 eine stabilisierte Flammenfront oder eine Verbrennungszone. Diese Ausführungsart eines Nachbrenneraeclircii^mus ist an sich bekannt.

Jede Rinne 32 ist mit mehreren kreisförmig angeordneten Trägern 34- durch Glieder 36 verbunden. Die äußeren Enden der Träger 34 sind an dem Gehäuse 24 drehbar befestigt und die unteren Enden der Träger 34 sind durch Gelenke 38 mit der zentralen Abschlußkappe 26 drehbar befestigt.

Die Röhren 33 eines jeden Injektors werden durch Verbindungsstücke 4o zusammengehalten. Die äußeren Enden der Röhren 33 erstrecken sich über das Gehäuse 24 und sind darauf durch Bügel 42 befestigt. Die äußeren Enden der Röhren ;3 sind mit einer geeignet gesteuerten Quelle für unter Druck stehenden Brennstoff verbunden.

Die Injektoren 3o erstrecken sich daher von dem Gehäuse in freitragender Weise unter einem Winkel in abstrÖmseitiger Richtung. Die inneren Enden dieser Injektoren sind durch Dämpferringe 44 zusammen verankert. Insbesondere die inneren Verbindungsstücke 4o erstrecken sich stromaufwärts, um die

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Glieder 46 durch Stifte 48 drehbar zu befestigen. Die anderen Enden der Glieder 46 sind durch Stifte 5o drehbar, die auf Ansätzen 52 befestigt sind, welche sich von dem Ring 44 aus erstrecken.

Die so erzielte Dämpfervorrichtung verhindert in wirksamer Weise die Schwingung, die in den freitragenden Brennstoffinjektoren induziert werden. Darüberhinaus wird dieses Ziel mit einem minimalen Gewicht und in einfacher Weise erreicht.

Es sind die verschiedensten Abwandlungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels möglich, die sich in dem Rahmen der Erfindung bewegen.

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Claims

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Patentansprüche

Gasturbine, gekennzeichnet durch einen Nachbrenner (2o) zur Erhöhung der Energie des heißen Gasstromes, der aus mehreren länglichen Brennstoffinjektoren (3o) besteht, welche an einem Gehäuse (24) befestigt sind, und welche von dort in freitragender Weise sich nach innen erstrecken, wobei die Brennstoffinjektoren (3o) kreisförmig um das Gehäuse (24) angeordnet sind, und durch eine Vorrichtung zur Dämpfung der Injektoren (3o), die einen Ring (44) aufweist, der mit einigen Injektoren (3o) neben ihren freien inneren Enden verankert ist.
2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß die Dämpfervorrichtung eine Gestängeverbindung (4o, 46, 48) zwischen Jedem Injektor (3o) und dem Ring (44) aufweist.

Gasturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektoren (3o) mehrere in Längsrichtung ausgerichtete Röhren (33) aufweisen, wobei die Röhren (33) in abströmseitiger Richtung eine stufenweis kürzere Länge aufweisen und daß Verbindungsstücke (4o) vorgesehen sind, die die Röhren (33) in zusammengesetzter Form festhalten und daß die Gestängeverbindungen aufströmseitig Ansätze der inneren Injektorverbindungsstücke aufweisen, wobei Glieder (26) darauf drehbar befestigt sind und Ansätze (52) von dem Ring (44) sich abströmseitig erstrecken und die aufströmseitigen Enden der Glieder (46) drehbar aufnehmen.

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