DE2239275B2 - Nachbrenner für ein Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nachbrenner für ein Gasturbinenstrahltriebwerk, mit einer Ringleitung für die Nachbrennstoffzufuhr im Strahlrohr, mit im gleichen Winkelabstand zueinander angeordneten Leitungsstutzen, die an ihrem stromaufwärtigen Ende gegenüber den Turbinenabgasen offen sind und über Verleileröffnungen der Ringleitung aus dieser den Nachbrennstoff erhalten, so daß in den Leitungsstutzen ein dampfförmiges Gemisch aus Nachbrennstoff und Turbinenabgasen entsteht, das über das ebenfalls offene Stromabwärtige Ende der Leitungsstutzen zur Verbrennung ins Strahlrohr gelangt, und ferner mit stromab der Ringleitung und Leitungsstutzen angeordneten Flammhaltern.

Ein derartiger Nachbrenner ist aus der DT-AS 12 00612 bekannt. Hierbei sind die Leitungsstutzen mit ihren Achsen parallel zur Triebwerksachse radial außerhalb der ihnen zugeordneten Ringleitung angeordnet, aus der sie über radiale Zweigrohre mit Brennstoff versorgt werden. Im bekannten Fall sind mehrere Flammhalter samt den Zufuhr- und Einspritzorganen für den Nachbrennstoff kaskadenförmig hintereinander im Strahlrohr angeordnet.

Aus Gründen einer möglichst geringen Wärmebeanspruchung der den Gasstrom führenden Triebwerkswandungen ist man bestrebt, die Temperaturen des Gasstroms außen, d. h. im Bereich der Wandungen geringer als innen zu haben. Diese Forderung bezieht sich auch auf den Triebwerksabschnitt zwischen Turbinenaustritt und Nachbrennereintritt.

Ein solches Temperaturprofil bei der genannten bekannten Ausführung würde zur Folge haben, daß der Nachbrennstoff in unerwünschter Weise schon in den Ringleitungen zu sieden beginnt, wodurch die Gleich

mäßigkeit der Brennstoffzufuhr gestört wird.

Es liegt die Aufgabe vor, den eingangs umrissenen Nachbrenner dahingehend zu verbessern, daß ein Sieden des Nachbrennstcffs in der Ringleitung vermieden, dagegen die Verdampfung dieses Brennstoffs in den Leitungsstutzen vorteilhaft beeinflußt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Leitungsstutzen in stromabwärtiger Pachtung konvergieren, derart, daß mit Bezug auf die Ringleitung

ό die die Turbinenabgase aufnehmende Einlaßöffnung eines jeden Leitungsstutzens radial außen und die das Gemisch führende, stromabwärts gerichtete Auslaßöffn'ing eines jeden Leitungsstutzens radial innen im Strahlrohr angeordnet sind.

'5 Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Auslaßöffnungen der Leitungsstutzen in einer heißeren Zone liegen als die Ringleitung. Die Verdampfung des Brennstoffes innerhalb der Leitungsstutzen, die aus Gründen einer möglichst guten und gleichmäßigen Nachverbrennung angestrebt wird, wird durch den konvergierenden Verlauf der Stutzen begünstigt, weil diese in eine Temperaturzone hineinreichen, wo eine höhere Temperatur herrscht als in der Zone, in der die Ringleitung angeordnet ist.

Es ist zwar durch die CH-PS 2 75 239 bereits ein Nachbrenner bekanntgeworden, bei dem Vorkehrungen getroffen sind, ein vorzeitiges Sieden des Nachbrennstoffs in den Zuleitungen zu verhindern. Zu diesem Zweck sind eigens Streben um das Brennstoffzuführungsrohr herumgefügt. Diese Streben bringen jedoch eine höchst unerwünschte zusätzhche Gewichtsbelastung mit sich.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Leitungsstutzen S-förmig gekrümmt.

Zur Verbesserung der Verteilung des NachDrennstoffs im Strahlrohr sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Leitungsr'utzen gerade Stutzen, die an der Auslaßöffnung mit einer Prallplatte versehen sind.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Nachbrenners an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 schematisch eine Ansicht des Gasturbinenstrahltriebwerks, das den Nachbrenner im Strahlrohr

enthält,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Teilansicht des Nachbrenners im Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1,

F i g. 3 zwei Flammhalter und die Einrichtung für die Nachbrennstoffzufuhr im Strahlrohr im Schnitt längs der Linie B- B in F i g. 2 und

Fig.4 eine andere Ausführung der Einrichtung für die Nachbrennstoffzufuhr.

In F i g. I ist ein Gasturbinenstrahltriebwerk 10 dargestellt, das axial hintereinander einen Verdichter 11, eine Brennkammer 12, eine Turbine 13, einen Nachbrenner 14 und eine Schubdüse 15 mit veränderbarem Austrittsquerschnitt aufweist.
Der Nachbrenner 14 ist mit einer Ringleitung 16 für die Nachbrennstoffzufuhr im Strahlrohr versehen. Die Ringleitung 16 wird über vier jeweils in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnete Brennstoffzufuhrleitungen 17, von denen zwei in F i g. 2 sichtbar sind, mit Brennstoff gespeist. Die Brennstoffringleitung

16 ist auch an den Leitungen 17 befestigt. Der Brennstoff gelangt aus der Ringleitung 16 über mehrere, im Strahlrohr gleichmäßig verteilte Leitungsstutzen 19 ins Strahlrohr 18. Stromab der Ringleitung 16 sind zwei

ringförmige, in axialem Abstand voneinander angeordnete Flammhalter 20 und 21 vorgesehen (F i g. 2 und 3).

Wie aus Fig.3 ersichtlich, sind die Leitungsstutzen 19 jeweils mittels eines kurzen, im wesentlichen axial verlaufenden Verbindungsrohrs 22 fest an der Ringleitung 16 angebracht. Der Leitungsstutzen 19 verläuft 8-förmig gekrümmt derart, daß seine Einlaßöffnung 23 einen Teil der entlang den radial äußeren Bereichen des Strahrohrs 18 strömenden Turbinenabgase aufnimmt. Diese Abgase enthalten neben Verbrennungsprodukten auch Luft. Der radial innere Bereich des Leitungsstutzens 19 ist stromabwärts gerichtet derart, daß seine Auslaßöffnung 24 in Richtung auf die Verbrennungszone 26 angestellt ist.

An der Ringleitung 16 sind Verteileröffnungen 25 so angebracht, daß bei Nachbrennerbetrieb Brennstoff über die Verbindungsrohre 22 in die Leitungsstutzen 19 geleitet wird. Die durch die Leitungsstutzen 19 strömenden Abgase unterstützen die Verdampfung des in die Leilungsstutzen 19 eintretenden Brennstoffs, bevor er über die stromabwärts gerichteten Auslaßöffnunger. 24 in die Verbrennungszone 26 gelangt.

Eine Alternativausführung ist in Fig.4 gezeigt. Übereinstimmende Merkmale in den F i g. 4 und 3 sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Wie ersichtlich, ist gemäß F i g. 4 der Leitungsstutzen 19 als gerader Stutzen ausgebildet und direkt an der Ringleitung 16 befestigt, und zwar derart, daß die jetzt abgeschrägte Einlaßöffnung 23 den Turbinenabgasstrom anzapft. Die mit Bezug auf die Einlaßöffnung radial innenliegende, stromabwärts gerichtete Auslaßöffnung 24 des Leitungsstutzens 19 ist mit einer Prallplatte 27 versehen, um eine wirksame Brennstoffverteilung in der Verbrennungszone 26 zu gewährleisten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Nachbrenner für ein Gasturbinenstrahltriebwerk, mit einer Ringieitung für die Nachbrennstoffzufuhr im Strahlrohr, mit im gleichen Winkelabstand zueinander angeordneten Leitungsstutzen, die an ihrem stromaufwärtigen Ende gegenüber den Turbinenabgasen offen sind und über Verteileröffnungen der Ringleitung aus dieser den Nachbrennstoff erhalten, so daß in den Leitungsstutzen ein dampfförmiges Gemisch aus Nachbrennstoff und Turbinenabgasen entsteht, das über das ebenfalls offene stromabwärtige Ende der Leitiingsstutzen zur Verbrennung ins Strahlrohr gelangt, und ferner mit stromab der Ringleitung und Leitungsstutzen angeordneten Flammhaltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstutzen (19) in stromabwärtige;· Richtung konvergieren derart, daß mit Bezug auf die Ringleitung (16) die die Turbinenabgase aufnehmende Einlaßöffnung (23) eines jeden Leitungsstutzens (19) radial außen und die das Gemisch führende, stromabwärts gerichtete Auslaßöffnung (24) eines jeden Leitungsstutzens (19) radial innen im Strahlrohr (18) angeordnet sind.

2. Nachbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstutzen (19) S-förmig gekrümmt sind.

3. Nachbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsstutzen (19) gerade Stutzen sind und an de»- AuslaiJöffnung (24) eine Prallplatte (27) aufweisen.