DE2239275A1

DE2239275A1 - Zwischen- bzw. wiedererhitzersystem fuer gasturbinenstrahltriebwerke

Info

Publication number: DE2239275A1
Application number: DE2239275A
Authority: DE
Inventors: Donald Maynard Anley
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1971-08-21
Filing date: 1972-08-09
Publication date: 1973-03-08
Also published as: JPS4829919A; US3786632A; DE2239275C3; FR2150403A1; IT963987B; GB1390031A; FR2150403B1; DE2239275B2

Description

-9.

Patentanwälte München, den 8. August 1972-

DIpI. !.-»ο. D. Wallach *3896 H/Bu

Dipl. Ing. Q. Koch
Dr. T. haibach

8 München 2 2239275

Kaufingerstr. 8, Tel. 240275 ROLLS-ROYCE (1971) LIMITED, London, Großbritannien Zwischen- bzw. Wiedererhitzersystem für Gasturbinenstrahltriebwerke

Die Erfindung betrifft ©in Zwischen- bzw. Wiedererhitzersystem für ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einer Brennstoffzufuhrvorrichtung, mehreren mit BrennstoffVerteileröffnungen- oder -düsen versehenen Brennstoffverteilerleitungen sowie mit stromabwärts der Brennstoffverteilerleitungen angeordneten Flammen- ' Stabilisiervorrichtungen.

Man hat bereits vorgeschlagen, Brennstoff von den Brennstoffdüsen des Wiedererhitzersystems eines Gasturbinenstrahltriebwerke über eine Reihe von Rohrstutzen in die Verbrennungszone des Wiedererhitzer sy stems zuzuführen. Diese Rohrstutzen bewirken zwar eine wirksame Zufuhr des Brennstoffs in die Verbrennung»zone, jedoch hat sich gezeigt, daß eine Tendenz des Brennstoffs zum Sieden in den Rohrstutzen besteht, was eine intermittierende Brennstoffzufuhr in die Verbrennungszone zur Folge hat.

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Wiedererhitzersystems für ein Gasstrahltriebwerk zugrunde, bei dem diese schädliche Tendenz vermieden wird, indem gewährleistet; wird, daß der Brennstoff in den Rohrstutzen sich im wesentlichen in Dampfform befindet und daher nicht sieden kann.

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Zu diesem Zweck ist bei einem Wiedererhitzersystem der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß jeder Brennstoff Verteileröffnung bzw. -düse eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Brennstoff/Aufttrittsgasgemisehs zugeordnet ist, die im Betrieb Austrittsgase aus einem Bereich des Wiedererhitzersystems abzweigt und mit Brennstoff aus der zugeordneten Brennstoffverteileröffnung oder -düse vermischt und dieses Qemisch in die Verbrennungszone des Wiedererhitzersysterne austreten läßt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Vorrichtungen zur Erzeugung eines Brennetoff-Austrittsgasgemischs/feinen Leitungsstutzen aufweisen »der eine stromaufwärts gerichtete Eintrittsöffnung in dem Bereich des Wiedererhitzereystems, aus welchem die Austrittsgase abgezweigt werden, eine in Richtung auf die Brennstoffzone des Wiedererhitzer sy st ems gerichtete Austrittsöffnung sowie einen Brennstoffeinlaß an einer Stelle zwischen der stromaufwärts gerichteten Eintrittsöffnung und der Austritteöffnung aufweist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Brennstoffeinlaß über eine weitere Leitung mit der Brennstoffverteilerdüse bzw. -öffnung verbunden ist.

Alternativ kann die Brennstoffverteilerdüse bzw. -öffnung selbst unmittelbar den Brennstoffeinlaß bilden.

Di· Auetrittsöffnungen der Vorrichtungen zur Erzeugung des Brennst off/Austrittsgasgemische können mit Prallvorrichtungen versehen sein.

Im folgenden werden Auaführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen

Fig. 1 in Seitenansicht ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem erfindungsgemäßen Wieder- bzw. Zwisohenerhitzersystern

Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Wieder-

erhitzereysterne in Sohnitt längs der Linie A-A in Fig. 1

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In Fig. 1 ist ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10 dargestellt, das in axialer Stromungefluflaufein&nderfolge einen Kompressor 11, eine Verbrennungsvorrichtung 12, ein© Turbine 13, einen Swischen- oder Wiedererhitz©J? 14 und ©ine Bus© i§ mit veränderbarem Quer- . schnitt aufweist ο ©as Wissterepfoitserajstesi lh ist mit mehreren axial angeordneten ringförmigen M@hrfaeh-Br@nnstoff-Spruhleitungen versehen, von denen eine fe@i 16 in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Brennstoffleitung 16 wird über vier In gl@iehen Wiwkelabständen zueinander angeordnete Brennstoffzufuhr leitungen 17, von denen zwei in Fig, 2 sichtbar sind, mit Brennstoff gespeist. Die Brennstoffleitung 16 wird nicht nur äus?sh die Leitungen 17 mit Brennstoff gespeist₉ sondern ist awsh &n den Leitungen 17 befestigt. Der Brennstoff tritt nach dem Eintritt in die Brennstoffverteiler !©itung 1β aus dieser über mehrere im wesentlichen radial verlaufend®, in radialen Abstünden abgeordnete stromabwärts - mündend® RohP3fentg®n 19 in die Wied@r@rhits@rleitung 18 aus. Stromabwärts der Brennstoffverteilerleitung 16 sind zwei sdirsgförmige, in axialem Abstand voneinanSef ang@@Mnet© Flammenstabilisier-Rinnen 2ö und 21 vorgesehen.

Die Konstruktion der Rohrstutzen 19 ist aus Fig. 3 näher ersichtlich. Die Rohrstutzen 19 sind jeweils mittels eines kurzen, axial verlaufenden Verbindungsroh^s 22 fest an der ringförmigen Brennstoffverteilerleitung 16 angebracht. Der radial äußere Teil des Rohrstutsfns 19 verläuft im wes^Ktliehea axial stromaufwärts gerichtet gebogen, derart, daß seine Einlaßöffnung 23 eine solche Lage einnimmt_g daß sie einen Teil der im Betriebszustand des Triebwerks entlang den radial äußeren B@reieh@n der Wiedererhitzerleitung 18 strömenden Gase aufnimmt. Man erkennt, daß die durch die

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Erhitzerleitung strömenden Austrittsgase neben Verbrennungsprodukten auch Luft enthalten. Der radial innere Bereich des Rohrstutzen 19 ist im wesentlichen stromabwärts gebogen, derart, daß seine Austritt»Öffnung 21 in Richtung auf die Verbrennungszone 26 der Wiedererhitzt!leitung 18 gerichtet ist. Man erkennt daher, daß im Strahltriebwerksbetrieb ein Teil der entlang der radial äußeren Bereiche der Wiedererhitzerleitung 18 strömenden Austrittsgase Ober die stromaufwärts gelegenen Eintritteöffnungen 23 in die Rohrstutzen 19 eintritt und aus diesen durch ihre atromabwärtSBidtigen Austrittoöffnungen 2k in die Verbrennungszone 26 der Wledererhit ?.c*rleitung 18 austritt.

An der Brennst offverteilerleitung 16 nind Brennstofföffnungen so angebracht, daß im Betriebszustand den Wi odererhitzersy stems 14 Brennstoff Ober die Verbindung»leitungen 22 in die Rohrstutzen 19 geleitet wird. Die durch die Rohrstutzen 19 strömenden Austritt sg&se unter«Mit mm die? Verdampfung des in die Rohrstutzen 19 eintretenden Hrcnustofi«, bevor er über die stromabwärtssei ti gen Auetrittnöf i'nungen 2Ί in die Verbi-ennungsssone 26 geführt wird.

Man erkennt, dal durch die Verdampfung des Brennstoffs in den RöhrstUtteη 19 die Tßiidens des Brennstoff« zum Sieden vermieden wird. Auf diese Wtiititt wirrt der Verbrennungszone 26 eine im wesentlichen kontinuierliche! iitrömutin von dampfförmigem Brennstoff zugeführt;.

Eine AlternaUVAiUiführung des Rohrstutzens 19 ist in Pip,. *J gezeigt, übereinstimmend«! Merkmale der Rohrstutzen in den Figuren k und 3 sind mit den Gleichen Bessugssif fern bezeichnet. Wie ersichtlich itit; der nolsrctutzcn 19 gerade ausgebildet und direkt an der BreiuHiuoifvürf ei !einleitung 16 befestigt, und zwar solcher* art, daß die &L>E,£'t4e!u*äßte radial äußere Eintrittsöffnung 23 ao zu liegen Komist:, daß sie Luft aus dem zuvor erwähnten Luftstrom entlang den Mußeren Bereichen der Wiedererhitserleitung 16 anzapft. Di® radial innere, stromabwärts gerichtete Austritts-Öffnung 24 dee Rohrstutzens 19 ist mit einer Prallscheibe 27 versehen, um tine wirksame Brennstoffverteilung in der Ver brennungszont 26 zu gewährleisten.

Patentansprüche:

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Claims

München, den 8. August 1972 I3896 - H/Bu

Pate η S; a μ s ρ ν Ü e h e

Zwischen--biw, Wiedererhlfessiiriiyrftsra für ein G&sturbinenstrahltriebwerk mit einer Brennstoffzufuhrvorrichtung, mehreren mit BrennstoffVerteileröffnungen oder -düsen versehenen Brennstoffvertellerleitungen sowie mit stromabwärts der BrennstoffVerteilerleitungen angeordneten Flammen-Stabilisiervorrichtungen, dadurch gekennzeichnet daft jeder Brennetoffverteileröffnung bzw. -düse (25) eine Vorrichtung (19) zur Erzeugung eines Brennstoff/Austrittugasgemiachs zugeordnet ist, die im Betrieb Austrittsgase aus einem Bereich des Wiedererhitzer sy stems (11) abzweigt und mit Brennstoff aus der zugeordneten Brennatoffverteileruffnung oder -düse (25) vermischt und dieses Gemisch in die Verbrennung»sone (26) des Wiedererhitzer systems (14) austreten läßt.
2. Wiedererhitzersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtungen (19) zur Erzeugung

Jeweils eines Brennstoff-Austrittsgasgeinlschs/einen Leitungsstutzen aufweisender eine stromaufwärts gerichtete Eintrittsöffnung (23) in dem Bereich des Wiedererhitzersystems (14), aus welchem die Austrittsgase abgezweigt werden, eine in Richtung auf die Brennstoffzone (26) des Wiedererhitzersysteme (14) gerichtete Austrittsöffnung (24) sowie einen Brennstoffeinlaß an einer Stelle zwischen der stromaufwärts gerichteten Eintrittsöffnung (23) und der Austrittsöffnung (24) aufweist.

$, Wiedererhitzersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoffeinlaß über eine weitere Leitung (22, Pig.
3) mit der Brennetoffverteilerdüse bzw. -öffnung (25) verbunden ist.
4. Wiedererhitaeraystarn naeh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die BrennetoffvertellerdUse bzw. -öffnung (25) den Brennstoffeinlaß bildet.

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5. Wiedererhitzersy3tem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Auetrittaöffnungen (24) der Vorrichtungen (19) zur Erzeugung des Brennstoff/Austrittsgasgemischs mit Prallplatten (27) versehen sind.
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