DE2356822A1

DE2356822A1 - Fluessigkeitsvernebelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2356822A1
Application number: DE2356822A
Authority: DE
Inventors: Alan Joseph Gerrard
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1973-11-14
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1975-05-15

Description

NACHGEREICHT]

GOHAUSZSrFKORAGK

PATENTANWALTSBÜRO 7'3CRQO')

4 DÜSSELDORF SCHtJMANNSTR. Θ7 A ^ O Ό O C. 4.

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wfrfsch.-lng. A. GERBER

Joseph iiucas (Industries) Limited --

¹WeIl Street . ' -. " ■: "

G3-Birmingham - 12. ilovember 1975

Flüssigkeitsvernebelunffsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsvernebelungsvorrichtung, insbesondere Sprühvorrichtungen für flüssigen Brennstoff in Gasturbinen. "■".-■ ■

Es ist bereits eine Flüssigkeitsvernebelungsvorrichtung vorgeschlagen worden, die gekennzeichnet ist durch einen röhrenförmigen Körper, durch den im Betrieb Luft- strömt,; einen.Luftverwirbler im Ende des Körpers stromabwärts, bestehend aus einer Anzahl von Blättern, einen Kanal· im Körper für eine Flüssigkeit.und eine Düsenanordnung, bestehend aus einer Anzahl von Löchern, die mit dem Kanal in Verbindung stehen und zum Einspritzen von Flüssigkeit zur Vernebelung in den Luftstrom stromabwärts von dem Verwirbler in eine Richtung quer zu dem Luftstrom eingerichtet sind, wobei jedes Loch an der Wurzel eines zugehörigen Blatts sitzt und radial von der Achse des Körpers weg gerichtet ist. "_"."■ '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsvernebelungsvorrichtung der genannten Art vorzusehen, die unter anderem so modifiziert ist, daß ein leichterer Zugang in bestimmten Einbausystemen geschaffen wird und daß eine begrenzte Bewegung zwischen den Bauteilen im Falle einer ungleichmäßigen Erwärmung während des Betriebs ermöglicht ist, um eine Belastung in den Bauteilen auf ein Minimum zu reduzieren. .- . ,

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Flüssig-

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keitsvernebelungsvorrichtung der genannten Art sich der röhrenförmige Körper im wesentlichen nur über die axiale Länge des Verwirblers erstreckt, und daß dieser durch einen weiteren Verwirbler mit einer anderen LuftStromcharakteristik umgeben ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen in der Form eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Flammrohrs für eine Gasturbine mit einem Spühteil gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Endansicht,

Fig. ρ eine schematische Schnittdarstellung ähnlich der Darstellung in Fig. 1 einer Alternativkonstruktion,

Fig. 4 ein vergrößerter Schnitt des Verwirblers in der in Fig. J gezeigten Konstruktion,

Fig. 5 ein Schnitt durch einen Hing, der in die in Fig. 4 gezeigte Konstruktion eingebaut ist,

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 in einer weiteren Alternativkonstruktion,

Fig. 7 ein Schnitt durch eine Verwirblerkonstruktion in der in Fig. 6 gezeigten Ausführung, und

Fig. 8 eine Sndansicht der ün Fig. 7 gezeigten Konstruktion.

In Fig. 1' und 2 ist ein Flammrohr in ringförmiger Ausbildung gezeigt, die innerhalb eines ringförmig-en Luftmantels eingeschlossen ist. Der Luftmantel ist durch innere und äußere röhrenförmige Hüllen 10 und 11 gebildet, und das Flammrohr hat entsprechend innere und äußere Hüllen 12 und 1J. Die Flammrohrhüllen 12 und 13 sind aus einer Anzahl von röhrenförmigen Teilen gebildet, die durch jeweiligen gelochte Hinge 14 verbunden sind. Die ringförmigen Hinge der Flammrohrhüllen haben Bördelrandlöcher 15· Luft strömt von dem Luftmantel durch die gelochten Hinge 14 in das Innere des Flammrohrs längs der inneren und äußeren Wand 12 bzw. 15 desselben, um die Wände zu kühlen. Die Bördelrandlöcher 15 dienen zum Einführen von Brenn-und Verdünnungsluft. Die innere und äußere Flammrohrhül-

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le 12 bzw. 13 konvergieren am Ende stromaufwärts und sind verbunden, um eine ringförmige ITase 16 zu bilden. Am Ende stromabwärts konvergieren die Hüllen 12 und.13 in Sichtung auf einen ringförmigen Auslaß I7. .

Die innere und die äußere Luftmantelhülle'10 bzw. 11 sind ebenfalls am Ende stromaufwärts konvergierend ausgebildet, um einen ringförmigen Einlaß 18/und die Luftmantelhüllen /zu bilden, sind in bekannter Weise mit Mitteln'zur Verbindung mit der 5Purbine an ihren'jeweiligen Enden versehen.

An im gleichen-Winkelabstand· liegenden Stellen um das Flammrohr herum sind kreisrunde Öffnungen in der Nase 16 vorgesehen. In diesen sind jeweils kreisrunde Durchgänge 19 befestigt.

Jeder der Durchgänge trägt einen gewellten Abstandsstreifen 20, in dem sich eine Yerwirblerkonstruktion befindet. Die Yerwirblerkonstruktionen sitzen in jeweiligen Kegelscheiben-21, die im Ende des Flammrohrs stromaufwärts angebracht sind. Die Kegelplatten 21 haben allgemein Segmentform und sind mit dem Flammrohr an dessen Hüllen 12 und 13 durch jeweilige gefalzte Flansche befestigt, die durchbohrt sind, um einen Zugang für Kühlluft zu ermöglichen. Die Oberflächen der Kegelplatten, die die Yerwirblerkonstruktion um-.geben, sind weiter gelocht, um einen Zugang zusätzlicher Brennluft in die Brennzone des Flammrohrs stromaufwärts zu ern^lichen.

In der äußeren Hülle 11 des Luftmantels sitzt eine Brennstoffzuleitung 22, die an ihrem Ende eine Düse 2J" tragt. Die Düse weist eine Anzahl von Auslaßlöchern 24 in einer Hasepartie auf:, die sich unmittelbar über die Yerwirblerkonstruktion hinaus erstreckt. Diese Löcher sind ferner radial in bezug auf den Zugang des Körpers de'r Düse gerichtet, und die Löcher sitzen an den Wurzeln zugehöriger blätter der inneren Yerwirblerkonstruktion, die noch zu beschreiben ist. Die Löcher 24 stehen alle mit einem Mittelkanal innerhalb der Düse in Verbindung, durch die der Brennstoff von der Brennstoffzuleitung 22 fließt. Die Form der Düse ist bereits im einzelnen vor-

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geschlagen worden«

Die Yerwirblerkonstruktion weist einnere und äußere Sätze Yerwirblerblätter 25 und 26.auf. Die inneren Verwirblerblätter sitzen auf einem inneren Ring 27, der an der äußeren zylindrischen Fläche der Düse 23 angreift. Die äußeren Händer der Blätter der äußeren Yerwirblerkonstruktion 26 sind ferner mit einem äußeren Ring 28 verbunden, der an einem Ende mit der Kegelplatte 21 verschweißt ist und an anderen Ende im Eingriff mit dem gewellten Abstandshalter 20 steht.

Eine Schubverbindung verbindet die innere und die äußere Yerwirblerkonstruktionen, und diese Schubverbindung ermöglicht eine gewisse axiale Bewegung zwischen den Yerwirblerkonstruktionen, und ferner ermgölicht sie eine gewisse Bewegung der inneren Yerwirblerkonstruktion der äußeren Yerwirblerkonstruktion gegenüber in die Richtung, die radial in bezug auf die Mitte des Motors ist.

Diese Schiebeanordnung wird durch Ringe 29 und 30 erreicht, die mit den äußeren Rändern der inneren Yerwirblerblätter 25 und mit den inneren Rändern der äußeren Yerwirblerblätter 26 verbunden sind. Der Ring 29 trägt einen geteilten Kolbenring 31 in einer Hut, die zwischen zwei Widerlagern gebildet ist, welche in dessen Außenfläche eingefoxmt sind. Der Kolbenring 31 greift an einer zjKLindrischen Fläche des Rings 30 an. Da der Kolbenring 31 größer im Durchmesser als die Hut ist, die er im Ring 29 einnimmt, kann eine gewisse Bewegung· des Rings 29 dem Kolbenring gegenüber und damit auch dem Ring 30 gegenüber erfolgen, der ihn umschließt. Da der Kolbenring 31 ferner an einer zylindrischen Fläche des Rings 30 angreift, ist es möglich, daß eine relative axiale Bewegung zwischen den Ringen 29 und 30 vonstattengeht.

Um das Flammrohr dem Luftmantel gegenüber abzustützen, sind eine Anzahl von Stützbolzen 32 vorgesehen, die sich in bezug auf die Mitte der Turbine radial erstrecken. Sie sitzen jeweils an den Stellen, an denen die Yerwirblerkonstruktionen sitzen, und sie er-

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möglichen eine gwevisse radiale Bewegung des Flammrohrs den Hüllen des Luftmantels gegenüber.

Die Konstruktion in Fig. 3 hat innere und äußere Luftmantelhüllen 10 und 11, die denen entsprechen, die in I¹Xg. 1 gezeigt sind. .Sie konvergieren am ünde stromaufwärts.zum Bilden eines ringförmigen Sinlasses 18. - :

In diesen befinden sich innere und äußere. Plammr ohrhüll en 12 und 1J, die am !Side stromabwärts konvergieren, uia einen. Aulaßreing 17 zu bilden, ..--.- :

Im 3nde stromaufi/ärts konvergieren die MHüllen 12 und 1;\, um einen schmalen ringförmigen Sinlaßschlitz 40 zu bilden, der an im gleichen Y/inkela-bstand liegenden Stellen durch einen röhrenförmigen Durchgang 41 unterbrochen ist. Dieser Durchgang 41 ist an seinem iünde stromabwärts konisch ausgebildet und greift an der Außenseite einer Verwirblerkonstruktion in kreisrunder Form an. Kit jeder Verwirblerkonstruktion ist in gleicher Weise wie in der in Pig. 1 gezeigten Konstruktion eine Terbindung zu jeweiligen Kegelplatten 42 hergestellt, die mit den llammrohrhüllen.12 und 13 durch jeweilige gefalzte !!ansehe verbunden sind.

Die Yerwirblerkonstruktkion besteht aus inneren und äußeren Sätzen Terwicblerblättern 43 und 44. Der innere Satz sitzt auf einem Ring 45» der an einer Brennstoffdüse 4-6 ähnlich der in Fig. 1 gezeigten angreift. Diese Düse ist in diesem Falle mit einer Zuleitung 47 verbunden. Um das Flammrohr dem Luftmantel gegenüber-abezustätzen, sind eine Anzahl von Stützbolzen (nicht dargestellt) vorgesehen, die sich radial in bezug auf die· Mitte der !Turbine in gleicher V7eise wie in der in JPig.." 1 gezeigten Konstruktion erstrecken.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 sind die beiden Sätze Verwirblerblätter 43 i¹¹¹*! 44 durch eine Verbindung miteinander verbunden, die eine gewisse Bewegung zwischen ihnan in Sichtung radial zur Turbine ermöglicht. Die äußeren Bänder der Blätter der inneren Yerwirb-

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lerkonstruktion sind mit einem Ring 48 verbundean, während die inneren Sander der Blätter der äußeren Verwirblerkonstruktion mit einem weiteren Ring 49 verbunden sind.Der Ring 48 hat eine allgemein konische Form, und an seiner Außenseite in der Nähe seines kleineren Endes weist er einen einstückigen Plansch 50 auf. Ein entsprechender Plansch 51 ist am angrenzenden Ende der Innenseite des Rings 49 vorgesehen. Im Abstand vom Plansch 50 des Rings 48 ist ein getrennter Ring 452 angebracht, der ebenfalls in Pig. 5 gezeigt ist. Dieser Ring bildet eine ringförmige Hut, die nach außen zeigt und in die der Plansch 5"I des anderen Rings 49 eingreift. Da der Plansch 51 jedoch nicht am Boden der ringförmigen Hut angreift, besteht die Möglichkeit zur Bewegung der Wirblerkonstruktionen in bezug aufeinander in radialer Richtung und damit hauptsächlich radial in bezug auf die Mittellinie der "Turbine.

TJm die Terwirblerkonstruktionen in der vorgesehenen Lage zu halten, damit eine relative Drehung zwischen ihnen verhindert wird, weist der Ring 52 eine fcleine Verlängerung 53 auf, die in einen entsprechenden Schlitz im Plansch 51 des Rings 49 eingreift.

Die in Pig. 6, 7 und 8 gezeigte Konstruktion ist ähnlich der in Pig. 5 gezeigten Konstruktion, indem sie innere und äußere Luftraantelhüllen 10 und 11 und innere und äußere Plammr ohrhüll en 12 und 13 aufweist. Das Ende der Pl ammr ohrhüll en stromaufwärts konvergieren ferner zu einem schmalen ringförmigen Sinlaßschlitz 40 hin, der jeweils durch Durchgänge 41 unterbrochen ist, welche am Ende stromabwärts mit Verwirblungskonstruktionen verbunden sind, mit denen wiederum jeweils Kegelplatten 42 verbunden sind.

Die Verwirblerkonstruktion greift in jeder Position an einer Düse 46 an, die an dem Ende eines Brennstoffrohrs 60 sitzt. Das Brennstoffrohr ist mit Planschen 61, 62 und 63 versehen, um Löcher in der Luftmantelhülle und in der Flammrohr-Außenhülle zu füllen.

Ein Stützbolzen 64 hält ferner das Flammrohr in der vorgesehenen

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Lage, ermöglicht-aber- eine radiale Bewegung desselben in bezug auf die Luftmantelhüllen. ■■■ :

Die in-Fig. 7 und 8 ebenfalls gezeigte Verwirblerkonstruktion ist mit der Kegelplätte" 42 durch den äußeren Ring 65 verbunden, der sich im gleit fähigen Eingriff mit dem !Durchgang - 41^V befindet. Es sind innere und äußere Sätze Verwirblerblätter 66., 67 vorgesehen, die ferner an jeweiligen äußeren und inneren ,Eingen68, 69 sitzen, die gemäß der Darstellung in lig. 7 abgestuft sind, um eine Lagebestimmung und- Verbindung miteinander zu bewirken.

Die inneren Ränder der inneren Yerwirblerblätter 66 sind mit einem Pormring JO verbunden, der mit einemLangloch 71 versehen ist. Die Düse ^46 ist mit einem Flansch 72versehen, der sich gegen den Ring 70 legt, aber eine Bewegung der Yerwirblerkonstruktion und damit des End'es des Flammrohrs stromaufwärts in Richtung radial in bezug auf die Mittellinie der Turbine ermöglicht. Eine solche Bewegung wird ferner durch den Stützbolzen 64 kontrolliert.

Ansprüche

S 09 820 AO 6'A 2

Claims

1. Flüssigkeitsvernebelungsvorrichtung mit einem röhrenförmigen Körper, durch den im Betrieb Luft strömt, einem Luftverwirbler im Ende des Körpers stromabwärts, bestehend aus einer Anzahl von Blättern, einem Kanal im Körper für eine Flüssigkeit und einer Düsenanordnung, bestehend aus einer Anzahl von Löchern, die mit dem Kanal in Verbindung stehen und zum Einspritzen von Flüssigkeit zur Ternebelung in den Luftstrom stromabwärts von dem Verwirbler in eine Pachtung quer zu dem Luftstrom eingerichtet sind, wobei jedes Loch an der Wurzel eines zugehörigen Blatts sitzt und radial von der Achse des Körpers weg gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der röhrenförmige Körper im wesentlichen nur über die axiale Länge des Verwirblers erstreckt und daß dieser durch einen weiteren Verwirbler mit einer anderen Luftstromcharakterfetik umgeben ist.

2. Flüssigkeitsvernebelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Srmöglichung einer gewissen Bewegung der Düse in bezug aufa den Verwirbler oder in bezug auf den anderen Verwirbler in eine Richtung quer in bezug auf die Länge der Düse vorgesehen sind.

3. Flüssigkeitsvernebelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der röhrenförmige Körper durch einen jnit der äußeren Peripherie des inneren Verwirblers verbundenen Ring gebildet ist, wobei der Ring mit einer Gleitverbindung mit einem Ring versehen ist, der an der inneren Peripherie des äußeren bzw. weiteren Verwirblers vorgesehen ist, wobei die Verbindung zuer Ermöglichung einer gewissen Bewegung zwischen den Verwirblern in eine Richtung radial dazu eingerichtet ist.

4. Flüssigkeitsvernebelungsvorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring an der äußeren Peripherie des inneren Verwirblers und ein Ring an da: inneren Peripherie des äußeren oder weiteren Verwirblers jeweils mit Elementen eines Kolbenring/Nutverbands versehen sind, der die Gleitverbindung bildet. -

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5· Flüssigkeitsvernebelungsvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitverbindung jeweils ineinandergreifende Flansche an einem Ring an der äußeren Peripherie des inneren Y er wirbler s und eines Ring an der inneren Feripherie des äußeren oder weiteren Tervj-irblers aufweist«

6. I'iüssigkeitsTernebelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ermöglichung einer.Bewegung eiien Sing an der inneren Peripherie des inneren Terwirblers aufweisen, wobei der Hing ein Langloch hat, in dem sich die Düse befindet, derart, daß eine relative Bewegung zwischen dem Ring und der Düse in Längsrichtung des Langlochs ermöglicht wird.

7. iriüssigkeitsvernebelungsvorrichtungnach einem der Ansprüche bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende eines Zuleitungsrohrs

•die Düse trägt. \

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