DE2340013B2 - Brennstoffverdampfer für Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennstoffverdampfer für Gasturbinentriebwerke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein Brennstoffverdampfer dieser Art ist bereits aus der DE-OS 19 53671 bekannt. Die zwischen dem Verdampferrohr und der dieses mit Radialabstand ^o umschließenden Ummantelung gebildete ringförmige Luftkammer wird zur Kühlung des Verdampferrohres mit axial von ihrer stromaufwärtigen Stirnseite her eingeleiteter Luft gespeist, die durch die in der Ummantelung gebildeten Luftaustrittsöffnungen in den Brennraum ausströmt.

Bei dem bekannten Verdampfer verlaufen die in der Ummantelung des Verdampferronres gebildeten Luftaustrittsöffnungen axial mit Bezug auf das Verdampferrohr und münden an der stromabwärtigen Stirnseite der Ummantelung aus, so daß die durch diese Austrittsöffnungen aus der ringförmigen Luftkammer austretenden Luft axial entlang der Außenfläche des Verdampferrohres weiterströmt. Mit diesem Luftstrom wird bei dem bekannten Verdampfer die Bildung eines wärmeisolierenden Schutzfilms um den stromabwärtigen Teil des Verdampferrohres bezweckt.

Dieser bei dem bekannten Verdampfer nach dem Austritt durch die Luftaustrittsöffnungen der Ummantelung axial entlang des Verdampferrohres strömende Luftstrom bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß er das Abbrennen der radial vom Verdampferrohr wegführenden Rohrzweige begünstigt, da die axial ausmündenden Luftaustrittsöffnungen eine Brennerdüsenwirkung entfalten. Dieses Abbrennen der radialen Rohrzweige stellt im Hinblick auf die Lebensdauer des Verdampfers ein erhebliches Problem dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennstoffverdampfer der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine schädliche Brennerwirkung des aus den Luftaustrittsöffnungen austretenden Kühlluftstroms vermieden wird und die Kühlluft vielmehr den in der Brennkammer stattfindenden Verbrennungsvorgang unterstützt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebene Anordnung gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Lufiaustrittsöffnungen ergeben sich die vorteilhaften Wirkungen, daß einerseits der aus den Luftaustrittsöffnungen austretende, im wesentlichen radiale Luftstrom, obwohl er verhältnismäßig klein ist, die weitere Durchmischung des Brennstoffes mit Luft in der primären Verbrennungszone des Brennraumes begünstigt und dadurch eine bessere Temperaturverteilung in der Brennkammer, sowie einen besseren Verbrennungsgrad des Brennstoffes herbeiführt und daß andererseits verhindert wird, daß die aus der Luftkammer austretende Kühlluft axial über die radialen Rohrzweige des Verdampfers strömt und stromab dieser radialen Rohrzweige auf dem Verdampfer eine Flamme stabilisiert, was zur vorzeitigen Zerstörung des Verdampfers führen würde.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird also nicht nur das Problem des Abbrennens der radialen Rohrzweige des Verdampfers durch eine unerwünschte Brennerwirkung des Kühlluftstroms gelöst, sondern es wird darüberhinaus auch noch eine ins Gewicht fallende Verbesserung des Verbrennungsvorgangs in der Brennkammer und dadurch eine bessere Brennstoffausnützung herbeigeführt

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Brennkammer und einen darin angeordneten Brennstoffverdampfer, und

F i g. 2 einen Schnitt durch den Verdampfer in einer um 90° gedrehten Schnittebene zeigt.

Gemäß Fig. 1 weist die Brennkammer ein äußeres Gehäuse 10 und ein ringförmiges Flammrohr 12 auf, welchem Luft aus einem von einem Verdichter kommenden Kanal 3 zugeführt wird. Ein Teil der Luft tritt unmittelbar durch im Flammrohr angeordnete Verdampfer 14, von denen in F i g. 1 einer dargestellt ist, in das Flammrohr ein, während der übrige, größere Teil dieser Luft zunächst in den Zwischenraum 16 zwischen dem Flammrohr 12 und dem äußeren Gehäuse 10 gelangt und von dort aus durch in der Flammrohrwand gebildete Öffnungen 18 in das Flammrohr einströmt. Über Brennstoffleitungen 20 wird Brennstoff den Verdampfern 14 zugeführt, in welchen der Brennstoff mit Luft vermischt und infolge der Wärme aus der Umgebung des Verdampfers im Flammrohr verdampft wird. Gemäß F i g. 2 sind die Verdampfer 14 jeweils im wesentlichen T-förmig und weisen jeweils ein zylindrisches Verdampferrohr 22 auf, welches an seinem einen Ende mit dem Flammrohr und an seinem anderen Ende mit radialen Rohrzweigen 24 verbunden ist. Das Verdampferrohr 22 ist mit radialem Abstand von einer Ummantelung 26 umgeben, die zwischen sich und dem Verdampferrohr eine ringförmige Luftkammer 28 begrenzt, in welche Luft aus dem Kanal 3 einströmt. Die stromabwärtige Stirnseite der Luftkammer 28 ist verschlossen und in der Wand der Ummantelung 26 sind als Luftaustrittsöffnungen dienende Bohrungen 30 angeordnet, durch welche die Luft im wesentlichen radial ausströmt.

Die Luftaustrittsöffnungen 30 können beliebig geformt sein und sind zwischen den radialen Rohrzweigen 24 des Verdampfers angeordnet, so daß keine durch diese Austrittsöffnungen ausströmende Luft auf die Rohrzweige auftrifft.

Außerdem sind an den Verbindungsstellen zwischen dem Verdampferrohr 22 und den radialen Rohrzweigen 24 des Verdampfers Stege 32 vorgesehen, die

Rohrzweigen erzeugen. Dadurch wird die Kühlung der Rohrzweige verbessert.

Die Verdampfer 14 können, abweichend von F i g. 2, auch jeweils nur einen radialen Rohrzweig 24 aufweisen und demzufolge L-förmig ausgebildet .sein. s

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brennstoffverdampfer für Gasturbinentriebwerke, mit einem mit Brennstoff und Luft gespeisten und in eine Brennzone hineinragenden Verdampferrohr, weiter mit mindestens einem von dessen Ende ausgehenden, radial verlaufenden und das im Verdampferrohr gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch leitenden Rohrzweig und mit einer das Verdampferrohr mit Radialabstand umschließenden, eine ring- ίο förmige Luftkammer begrenzenden und Luftaustrittsöffnungen aufweisenden Ummantelung, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (30) der Ummantelung (26) derart angeordnet sind, daß die Luft aus der Luftkammer (28) in '5 bezüglich des Verdampferrohres (22) im wesentlichen radialer Richtung derart ausströmt, daß sie sich nahe der Austrittsöffnung des radialen Rohrzweigs (24) mit dem aus diesem ausströmenden Brennstoff-Luft-Gemisch vermischt