DE2264354B2 - HOT GAS LINE UNDER OVERPRESSURE IN GAS TURBINE SYSTEMS - Google Patents

HOT GAS LINE UNDER OVERPRESSURE IN GAS TURBINE SYSTEMS

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DE2264354B2
DE2264354B2 DE19722264354 DE2264354A DE2264354B2 DE 2264354 B2 DE2264354 B2 DE 2264354B2 DE 19722264354 DE19722264354 DE 19722264354 DE 2264354 A DE2264354 A DE 2264354A DE 2264354 B2 DE2264354 B2 DE 2264354B2
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Klaus Zürich Uhlig (Schweiz)
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Brown Boveri-Sulzer Turbomaschinen AG, Zürich (Schweiz)
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F16L59/147—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems the insulation being located inwardly of the outer surface of the pipe

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine unter Überdruck stehende Heißgasleitung bei Gasturbinenanlagen, mit einer rotationssymmetrischen Außenwand, mit einer im Innern im wesentlichen konzentrisch zur Außenwand verlaufenden perforierten Trennwand und mit den Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Trennwand voll ausfüllenden wärmeisolierenden Stof fen.The invention relates to a hot gas line under overpressure in gas turbine systems a rotationally symmetrical outer wall, with one in the interior essentially concentric to the outer wall extending perforated partition and with the space between the outer wall and the Partition wall completely filled with heat-insulating materials.

Eine solche Heißgasleitung ist aus der CH-PS 2 42 910 bekannt. Bei dieser soll sich zwischen dem Innenraum und dem Zwischenraum ein Druckausgleich einstellen, so daß die Trennwand keiner Druckbeanspruchung ausgesetzt ist. Zum Druckausgleich ist die Trennwand perforiert. Die wärmeisolierenden Stoffe im Zwischenraum sind nicht nur thermischen, sondern auch mechanischen Belastungen ausgesetzt Die thermischen Belastungen, die durch die auf Temperaturen über 7500C erhitzten Gase auftreten können, haben einSuch a hot gas line is known from CH-PS 2 42 910. In this, a pressure equalization should be established between the interior and the intermediate space, so that the partition wall is not exposed to any compressive stress. The partition is perforated to equalize pressure. The heat-insulating materials in the space are exposed not only to thermal, but also to mechanical loads. The thermal loads that can occur due to the gases heated to temperatures above 750 ° C. have a

ίο sogenanntes Kriechen der wärmeisolierenden Stoffe zur Folge. Die mechanischen Belastungen entstehen durch plötzlich hohe Druckänderungen, die bis 10 at/sek und mehr betragen können. Infolge der thermischen und mechanischen Belastung der wärmeisolierenden Stoffe können bei der bekannten Heißgasleitung im Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Trennwand leere Räume in den wärmeisolierenden Stoffen entstehen, wodurch die aus den wärmeisolierenden Stoffen gebildete Isolationsschicht allmählich zerstört werden kann, bis die Heißgasleitung wegen übermäßiger thermischer Belastung ihrer Außenwand außer Betrieb gesetzt werden muß. Neben den genannten thermischen und mechanischen Belastungen wirken auch akustische und andere Schwingungen in den an die Heißgasleitung angeschlossenen oder diese bildenden Rohrleitungen auf die Isolationsschicht ein.ίο so-called creeping of the heat-insulating materials result. The mechanical loads are caused by sudden high pressure changes of up to 10 at / sec and can be more. As a result of the thermal and mechanical stress on the heat-insulating materials can in the known hot gas line in the space between the outer wall and the partition Empty spaces are created in the heat-insulating fabrics, which means that the heat-insulating The insulation layer formed by substances can gradually be destroyed until the hot gas pipe due to excessive thermal load on their outer wall must be put out of operation. Besides the mentioned Thermal and mechanical loads also affect acoustic and other vibrations in the Hot gas line connected or these forming pipelines on the insulation layer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißgasleitung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegenüber den bisher bekannten Heißgasleitungen eine längere Standzeit und eine höhere Betriebssicherheit aufweist.The invention is based on the object of creating a hot gas line of the type mentioned at the outset, which compared to the previously known hot gas lines a longer service life and higher operational reliability having.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß im Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Trennwand zwei oder mehr, im wesentlichen konzentrisch verlaufende perforierte Zwischenwände vorgesehen sind, daß die perforierten Zwischenwände in die wärmeisolierenden Stoffe eingebettet sind und daß die Drosselwirkung der perforierten Trennwand und der perforierten Zwischenwände von innen nach außen von Wand zu Wand zunimmt Durch diesen Aufbau der erfindungsgemäßen Heißgasleitung ist die mechanische Belastung der thermisch höher belasteten Trennwand niedriger als die mechanische Belastung der thermisch weniger belasteten Zwischenwände, da die Drosselwirkung der perforierten Trennwand und der perforierten Zwischenwände von Wand zu Wand von innen nach außen zunimmt. Dadurch ist aber auch der thermisch höher belastete Schichtraum zwischen der Trennwand und der innengelegenen ZwischenwandTo solve this problem, the invention provides that in the space between the outer wall and the partition wall has two or more, substantially concentrically extending perforated partition walls it is provided that the perforated partition walls are embedded in the heat-insulating materials and that the throttling effect of the perforated partition wall and the perforated partition walls from the inside towards outside increases from wall to wall. This structure of the hot gas line according to the invention is mechanical load of the thermally higher loaded partition wall lower than the mechanical load of the thermally less stressed partition walls, since the throttling effect of the perforated partition wall and the perforated partition walls increases from wall to wall from inside to outside. But this is also the layered space subject to higher thermal loads between the partition wall and the interior partition wall

so mechanisch weniger belastet als die thermisch weniger belasteten Schichträume zwischen zwei Zwischenwänden und zwischen der außengelegenen Zwischenwand und der Außenwand. Dieser äußere Schichtraum ist thermisch noch weniger belastet als die übrigen Schichträume und dementsprechend mechanisch höher belastbar. Durch diese mit der Erfindung erzielbare unterschiedliche thermische bzw. unterschiedliche mechanische Belastung der einzelnen Wände wird eine bedeutend längere Standzeit und eine bedeutend höhere Betriebssicherheit gegenüber den bisher bekannten Heißgasleitungen dieser Art erzielt.so less mechanically stressed than the thermally less stressed layer spaces between two partition walls and between the outer partition and the outer wall. This outer layer space is thermally even less stressed than the other stratified rooms and accordingly mechanically higher durable. By means of these different thermal or different mechanical ones that can be achieved with the invention The load on the individual walls will result in a significantly longer service life and a significantly higher one Reliability achieved compared to the previously known hot gas lines of this type.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous features of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in derThe invention is based on one in the

hr> Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigth r > drawing illustrated embodiment explained in more detail. The figure shows

einen Längsschnitt durch eine Heißgasleitung gemäß der Erfindung.a longitudinal section through a hot gas line according to the invention.

Die in der Figur dargestellte Heißgasleitung weist eine rotationssymmetrische Außenwand 1, eine parallel verlaufende perforierte Trennwand 2 und eine innengelegene Vorwand 5 auf. Der zwischen der Außenwand 1 und der Trennwand 2 freigelassene Zwischenraum ist mittels zweier zur Außenwand 1 und zur Trennwand 2 im wesentlichen parallel verlaufender perforierter Zwischenwände 3', 3" in drei Schichträume 4', 4", 4'" unterteilt. Die Trennwand 2 und die beiden Zwischenwände 3', 3" sind mit in Umlauf richtung der Wände 2,3', ι ο 3" verlaufenden Ringwulstprofilen 9 zur Erhöhung der Durchbiegtifigsfestigkeit versehen. Die Wände 2,3', 3" könnten auch mit ein Viereck-, Dreieck- oder Halbring-Profil aufweisenden Rippen versehen sein.The hot gas line shown in the figure has a rotationally symmetrical outer wall 1, a perforated partition 2 running in parallel and a front wall 5 on the inside. The space left between the outer wall 1 and the partition 2 is divided into three layer spaces 4 ', 4 ", 4'" by means of two perforated partition walls 3 ', 3 "which run essentially parallel to the external wall 1 and the partition 2. The partition 2 and the two intermediate walls 3 ', 3 "are provided with annular bead profiles 9 running in the circumferential direction of the walls 2, 3', ι o 3" to increase the deflection strength. The walls 2, 3 ', 3 "could also have a square, triangle - Be provided with ribs having a half-ring profile.

Die perforierte Zwischenwand 3' weist eine kleinere Anzahl von gleichgroßen Perforationslöchern 10 als die perforierte Trennwand 2 auf. Die Anzahl von gleichgroßen Perforationslöchern 10 in der perforierten Zwischenwand 3" ist noch kleiner als die Anzahl an Perforationslöchern 10 in der perforierten Zwischenwand 3'. Dadurch ist die Drosselwirkung der Zwischenwände 3', 3" größer als die der Trennwand 2. Die größere Drosselwirkung der Zwischenwände 3', 3" ist aber auch anders erreichbar, z. B. durch eine zwar gleiche Anzahl an Perforationslöchern aber von kleineren Durchmessern als die Perforationslöcher 10 in der Trennwand 2. Es muß also der Gesamtquerschnitt der Perforationslöcher 10 von der Trennwand 2 zu den Zwischenwänden 3', 3" kleiner werden. Die Trennwand 2 und die Zwischenwände 3', 3" sind aus legierten, wärmewiderstandsfähigen Stahlblechen ausgeführt.The perforated partition 3 'has a smaller number of perforation holes 10 of the same size than that perforated partition 2. The number of perforation holes 10 of the same size in the perforated partition 3 ″ is even smaller than the number of perforation holes 10 in the perforated partition 3 '. As a result, the throttling effect of the partition walls 3 ', 3 "is greater than that of the partition wall 2. Die However, a greater throttling effect of the partition walls 3 ', 3 "can also be achieved in other ways, for example by means of a the same number of perforation holes but of smaller diameters than the perforation holes 10 in the partition wall 2. It must therefore be the total cross section of the perforation holes 10 from the partition wall 2 to the Partitions 3 ', 3 "become smaller. The partition 2 and the partitions 3', 3" are made of alloyed, made of heat-resistant steel sheets.

Der Trennwand 2 ist die Vorwand 5 vorgelagert. Sie liegt innerhalb von und im wesentlichen parallel zur Trennwand 2. Zwischen der Trennwand 2 und der Vorwand 5 ist ein Verteilraum 6 freigelassen. Die Vorwand 5 ist in Richtung des Gasstromes (Pfeil) nur stellenweise mit einem Kranz von öffnungen 7 versehen, welche aus dem Verteilraum 6 in den inneren Raum der Heißgasleitung führen. Dieser Raum ist durch die Vorwand 5 begrenzt und zum Führen des Gasstromes bestimmt.The partition wall 2 is preceded by the prewall 5. It lies within and essentially parallel to Partition wall 2. A distribution space 6 is left free between partition 2 and front wall 5. the Front wall 5 is only in places with a ring of openings 7 in the direction of the gas flow (arrow) provided, which lead from the distribution space 6 into the inner space of the hot gas line. This room is through the pretext 5 limits and intended for guiding the gas flow.

Innerhalb der Heißgasleitung sind zum Halten der Zwischenwände 3', 3", der Trennwand 2 und der Vorwand 5 Trägerringe 8 vorgeüehen. Diese verlaufen von der Außenwand 1 bis zur Vorwand 5 im wesentlichen radial zur Heißgasleitung und sind mit der Außenwand 1 und der Vorwand 5 verbunden. Dadurch unterteilen die Trägerringe 8 die Schichträume 4', 4", 4'" und den Verteilraum 6 in Richtung des Gasstromes in axiale Abschnitte. Zum Halten der Trennwand 2 und der Zwischenwände 3', 3" sind die Trägerringe 8 mit Halterungen versehen, in welchen die Wände 2, 3', 3" mit einem axialen Spiel gelagert sind. Die Schichträume 4', 4", 4'" sind mit wärmeisolierenden Stoffen zum Schutz der Außenwand 1 vor einer direkten Auswirkung der erhitzten Gase ausgefülltSupport rings 8 are provided inside the hot gas line to hold the partition walls 3 ', 3 ", the partition 2 and the front wall 5 As a result, the support rings 8 subdivide the layer spaces 4 ', 4 ", 4'" and the distribution space 6 into axial sections in the direction of the gas flow. The support rings 8 are provided with brackets to hold the partition 2 and the partition walls 3 ', 3 " , in which the walls 2, 3 ', 3 "are mounted with an axial play. The layer spaces 4', 4", 4 '"are filled with heat-insulating materials to protect the outer wall 1 from a direct effect of the heated gases

Die Vorwand 5 weist über die Länge eines jeden axialen Abschnitts des Verteilraums 6 je nur einen Kranz von öffnungen 7 auf. Die Ebene des Kranzes von öffnungen 7 verläuft senkrecht zur Längsachse der Heißgasleitung und liegt in der Nähe, jedoch in der Richtung des Gasstromes vor dem Trägerring 8, welcher den jeweiligen axialen Abschnitt des Verteilraumes 6 begrenzt.The front wall 5 has only one over the length of each axial section of the distribution space 6 Wreath of openings 7 up. The plane of the ring of openings 7 runs perpendicular to the longitudinal axis of the Hot gas line and is close by, but in the direction of the gas flow in front of the carrier ring 8, which delimits the respective axial section of the distribution space 6.

Zum Längsdehnungsausgleich ist die Vorwand 5 je einmal an jedem axialen Abschnitt des Verteilraumes 6 mittels eines Spaltes 11 in axiale Teile unterteilt. Dabei ist der Spalt 11 mittels einer Muffenmanschette 12 überdeckt.To compensate for longitudinal expansion, the front wall 5 is located once on each axial section of the distribution space 6 divided into axial parts by means of a gap 11. The gap 11 is closed by means of a sleeve 12 covered.

Der Zwischenraum zwischen der perforierten Trennwand und der Außenwand kann mit noch mehreren, als in der einzigen Figur dargestellten Zwischenwänden versehen sein, um den Zwischenraum so in noch mehrere Schichträume zu unterteilen. Die Schichträume könnten viel dünner sein. Ebenso könnten die für die Zwischenwände verwendeten Bleche dünner sein.The space between the perforated partition wall and the outer wall can be more than be provided in the single figure shown partition walls to the space so in still to subdivide several shift rooms. The shift rooms could be much thinner. Likewise, for the Partitions used sheets to be thinner.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1 Unter Überdruck stehende Heißgasleitung bei Gasturbinenanlagen, mit einer rotationssymmetrischen Außenwand, mit einer im Innern im wesentlichen konzentrisch zur Außenwand verlaufenden perforierten Trennwand und mit den Zwischenraum zwischen der Außenwand und der Trennwand voll ausfüllenden wärmeisolierenden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum zwischen der Außenwand (1) und der Trennwand (2) zwei oder mehr, im wesentlichen konzentrisch verlaufende perforierte Zwischenwände (3', 3") vorgesehen sind, daß die perforierten Zwischenwände (3', 3") in die wänneisolierenden Stoffe eingebettet sind und daß die Drosselwirkung der perforierten Trennwand (2) und der perforierten Zwischenwände (3', 3") von innen nach außen von Wand zu Wand zunimmt.1 Hot gas line under overpressure in gas turbine systems, with a rotationally symmetrical one Outer wall, with an inside running essentially concentrically to the outer wall perforated partition and with the space between the outer wall and the Partition fully filling heat-insulating materials, characterized in that im Gap between the outer wall (1) and the partition (2) two or more, essentially concentrically extending perforated partition walls (3 ', 3 ") are provided that the perforated Partitions (3 ', 3 ") are embedded in the heat insulating materials and that the throttling effect the perforated partition (2) and the perforated partition walls (3 ', 3 ") from the inside to the outside from Wall to wall increases. 2. Heißgasleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierten Zwischenwände (3', 3") aus einem legierten, wärmewiderstandsfähigen Stahlblech ausgeführt sind.2. hot gas line according to claim 1, characterized in that the perforated partition walls (3 ', 3 ") are made of an alloyed, heat-resistant steel sheet. 3. Heißgasleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Trennwand (2) und die perforierten Zwischenwände (3', 3") zur Erhöhung der Durchbiegungsfestigkeit mit radial verlaufenden Ringwulstprofilen (9) versehen sind.3. hot gas line according to claim 1 or 2, characterized in that the perforated partition (2) and the perforated partition walls (3 ', 3 ") to increase the resistance to deflection radially extending annular bead profiles (9) are provided. 4. Heißgasleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der perforierten Trennwand zur Ausbildung einer Rohrleitung eine im wesentlichen konzentrisch verlaufende Vorwand vorgelagert und zwischen der Trennwand und der Vorwand ein Verteilraum freigelassen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwand (5) in Richtung des Gasstromes nur stellenweise einen Kranz von Öffnungen (7) aufweist.4. Hot gas line according to one of claims 1 to 3, wherein the perforated partition wall for training a pipe a substantially concentrically extending front wall upstream and between the Partition wall and the front wall a distribution space is left free, characterized in that the Front wall (5) in the direction of the gas flow a ring of openings (7) only in places having. 5. Heißgasleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Halten der Zwischenwände (3', 3"), der Trennwand (2) und der Vorwand (5) Trägerringe (S) vorgesehen sind, die von der Außenwand (1) bis zur Vorwand (5) im wesentlichen radial zur Außenwand (1) verlaufen und die Schichträume und den Verteilraum (6) in Richtung des Gasstromes in axiale Abschnitte unterteilt.5. hot gas line according to claim 4, characterized in that for holding the partition walls (3 ', 3 "), the partition (2) and the front wall (5) carrier rings (S) are provided, which are supported by the The outer wall (1) to the front wall (5) run essentially radially to the outer wall (1) and the Layered spaces and the distribution space (6) divided into axial sections in the direction of the gas flow. 6. Heißgasleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwand (5) über die Länge eines jeden axialen Abschnittes jeweils nur einen einzigen Kranz von Öffnungen (7) aufweist, die jeweilige Ebene des Kranzes der Öffnungen (7) senkrecht zur Längsachse des Hohlkörpers verläuft und in der Nähe, jedoch in Richtung des Gasstromes vor dem den jeweiligen axialen Abschnitt des Verteilraumes begrenzenden Trägerring (8) liegt.6. hot gas line according to claim 5, characterized in that the pretext (5) over the length of each axial section has only a single ring of openings (7) which respective plane of the ring of the openings (7) runs perpendicular to the longitudinal axis of the hollow body and in the vicinity, but in the direction of the gas flow in front of the respective axial section of the Distribution space delimiting carrier ring (8) is located.
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