DE2414581A1 - COMBUSTION CHAMBER UNIT FOR A GAS TURBINE ENGINE - Google Patents
COMBUSTION CHAMBER UNIT FOR A GAS TURBINE ENGINEInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
Description
"Brennkammer - Baueinheit .für ein Gasturbinentriebwerk""Combustion chamber unit. For a gas turbine engine"
Priorität: 27.März 1973 Großbritannien Kr. 14533/73Priority: March 27, 1973 Great Britain Kr. 14533/73
Die Erfindung betrifft eine Brennkammer-Baueinheit für ein Gasturbinentriebwerk, die ein Gehäuse·aus einem ersten Materia] und ein Flammrohr aus einem zweiten Material aufweistr das einen vom ersten Material verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt und das innerhalb des Gehäuses abgestützt ist. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf die Befestigung eines Flammrohres in einem Gehäuse, das die Brennkammer selbst begrenzt.The invention relates to a combustion chamber assembly for a gas turbine engine, comprising a housing · made of a first material] and a flame tube of a second material r has the one different from the first material of thermal expansion coefficient and which is supported within the housing. The invention relates in particular to the fastening of a flame tube in a housing which delimits the combustion chamber itself.
Bei vielen Ausführungen von'Gasturbinen-Triebwerken werden derzeit keramische Komponenten verwendet. In der Praxis ist die Benützung keramischer Werkstoffe in Gasturbinen-Triebwerken mitIn many designs of gas turbine engines are currently ceramic components used. In practice, ceramic materials are also used in gas turbine engines
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Problemen verbunden, die in den meisten Fällen von der Sprödigkeit und den geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten solcher Materialien im Vergleich zu den· konvent.ionellerveise verwendeten Metallen herrühren. Diese Probleme werden besonders akut, wenn keramische und metallische Komponenten gemeinscim in Verbundstrukturen verwendet werden.Problems connected, in most cases, from the brittleness and the low coefficient of thermal expansion of such Materials compared to the conventionally used Come from metals. These problems become particularly acute when ceramic and metallic components are used together in composite structures be used.
Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, aine Draankarumer ~ Baueinheit für ein Gasturbinon-Triebwerk zu entwickeln, bei der die oben aufgezeigten Probleme nicht auftreten, die spezifisch auf die Verwendung keramischer Materialien zurückzuführen sind, wobei diese. Brennkammer-Baueinheit gleichermaßen auf Konstruktionen anwendbar sein soll, bei denen keines der verwendeten Materialien unterschiedlicherWärmeausdehnungskoeffizienten ein keramischer Werkstoff ist.The invention now has as its object, aine Draankarumer ~ assembly for a Gasturbinon engine to develop, in which the above-mentioned problems do not occur, specifically ceramic to the use of materials are due, said. Combustion chamber assembly is intended to be equally applicable to constructions in which none of the materials used with different coefficients of thermal expansion is a ceramic material.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Brennkammer - Baueinheit dadurch gelöst, daß eine elastische Befestigungseinrichtung das Flammrohr im wesentlichen nur an dessen beiden Enden innerhalb des Gehäuses hält und mit einem Teil des Rohres an einem dieser Enden zusammenwirkt, um das Rohr gegen axiale Versetzungen, zumindest in-Durchströmrichtung, relativ zum Gehäuse zu sichern. Hierbei erlaubt diese Befestigungseinrichtung am anderen Ende eine relative axiale Expansionsbewegung zwischen dem Rohr einerseits und dem Gehäuse andererseits.According to the invention, this object is achieved with a generic one Combustion chamber - structural unit achieved in that an elastic fastening device essentially only attaches the flame tube holds its two ends within the housing and cooperates with a part of the tube at one of these ends to the To secure the pipe against axial displacements, at least in the flow direction, relative to the housing. This allows this fastening device at the other end, a relative axial expansion movement between the tube on the one hand and the housing on the other.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Befestigungseinrichtung eine Vielzahl von Federgliedern, die insgesamt das Flammrohr in einem Abstand von der Gehäuse-Innenseite halten, zumindest an dem genannten anderen Ende des Rohrs, und die elastisch eine relative radiale Expansion zwischen Rohr und Gehäuse zulassen. Die Federglieder halten das Rohr bevorzugt an dessen beiden Enden in dem Gehäuse. So getragen^erhält ein keramisches Flammrohr einigen Schätz vor Einflüssen von auf daa Gehäuse einwirkenden Stoßkräften, wodurch ε-olche Kräfte weniger leicht zu einem Bruch des Rohres führen können.The fastening device expediently comprises a Variety of spring links that make up the whole of the flame tube in keep a distance from the inside of the housing, at least at said other end of the tube, and the elastic allow relative radial expansion between tube and housing. The spring members hold the tube preferably on it both ends in the housing. So worn ^ a ceramic gets Flame tube some estimates of influences on the housing acting impact forces, which makes ε-such forces less easy can lead to a breakage of the pipe.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht jedes Federglied aus einer Blattfeder, die an der Innenseite des Gehäuses an einer Stelle zwischen ihren Enden befestigt ist,elastisdi an ihren beiden Enden auf die entsprechenden beiden Enden des Flammrohres wirkt und die an einem Ende mit einer radialen Ausbildung an der Flammrohrwand in Eingriff steht. Hierdurch ist das Rohr gegen eine axiale'Verschiebung des Rohrkörpers, zumindest in Durchströmrichtung, relativ zum Gehäuse gesichert. Die radiale Ausbildung kann zum Beispiel aus einer Ausnehmung oder Öffnung bestehen oder alternativ aus einem Absatz an dem Aufströmende des Flammrohrs, gegen welchen Absatz das Ende der Blattfeder anliegt, um eine Versetzung des Flammrohrkörpers relativ zum Gehäuse in Abströmrichtung zu vermeiden. Ein Versetzen des Rohrs entgegen der AbströmrichtungIn a preferred embodiment of the invention, each spring member consists of a leaf spring on the inside of the housing is attached at a point between its ends, elastisdi at its two ends on the corresponding two ends of the flame tube acts and at one end with a radial training engages on the flame tube wall. As a result, the tube is against an axial displacement of the tube body, at least in Direction of flow, secured relative to the housing. The radial formation can, for example, consist of a recess or opening consist or alternatively of a shoulder at the upstream end of the flame tube, against which shoulder the end the leaf spring rests in order to avoid a displacement of the flame tube body relative to the housing in the outflow direction. Moving the pipe against the outflow direction
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wird durch die entsprechende Endwandung des Gehäuses begrenzt. Obwohl dadurch das Rohr und das Gehäuse gegen eine axiale Ver~is limited by the corresponding end wall of the housing. Although this causes the tube and the housing against an axial ver ~
Schiebung relativ zueinander gesichert sind, zumindest in Abströrarichtung, sind sie jedoch frei, sich relativ zueinander auszudehnen und zwar sowohl axial, nämlich durch ein axiales Gleiten zwischen den Federn und einem Ende des Rohrs, wie auch radial infolge der Nachgiebigkeit der Befestigungseinrichtung an beiden Enden des Rohrs.Shifts are secured relative to each other, at least in the discharge direction, however, they are free to expand relative to one another, both axially, namely through an axial one Slides between the springs and one end of the tube, as well as radially due to the compliance of the fastener at both ends of the tube.
In vorteilhafter Ausgestaltung dor Erfindung sind weiterhin Lagerkasten zwischen die Enden jeder Blattfeder und das Flammrohr zvischengciBchaltet. Dadurch wird eine Vergrößerung der Fläche erreicht, auf der die nachgiebigen Glieder der Befestigungseinrichtung das Rohr radial belasten.In an advantageous embodiment of the invention are further Storage box between the ends of each leaf spring and the flame tube intervening. This will increase the size of the Reached surface on which the resilient members of the fastener load the pipe radially.
Vorteilhafterweise wird bei der Brennkammer-Baueinheit gemäß der Erfindung das Gehäuse aus Metall und das Flammrohr"aus einem keramischen Material gefertigt.Advantageously, in the case of the combustion chamber assembly according to FIG Invention of the metal housing and the flame tube "from one made of ceramic material.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Flammrohr aus keramischem Material hergestellt und im wesentlichen an einem seiner Enden mit einer ringsaralaufenden Ausnehmung oder Aus-In a further embodiment of the invention, the flame tube is made of ceramic material and essentially on one its ends with an all-round recess or recess
nehraungen ausgebildet, die für ein Eingreifen der oben genann- ιNehraungen designed for an intervention of the ι mentioned above
> ten Blattfedern vorgesehen sind. Vorzugsweise besteht das Flamm- j> th leaf springs are provided. Preferably, the flame j
rohr aus Siliciumnitrid.silicon nitride tube.
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Die Erfindung soll beispielshalber anhand der Zeichnung noch näher ex'läutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 einen Teillängsschnitt der erf indungsejemäßenFig. 1 is a partial longitudinal section of the invention
Brennkammer-Baueinheit,
Fig. 2 einen vergrößerten Dstailquerschnitt längs derCombustion chamber assembly,
Fig. 2 is an enlarged detail cross-section along the
Schnittlinie A-A in Fig.l,
u adSection line AA in Fig. 1,
u ad
Fig» 3 eine Abwicklung der zylindrischen Aufpral3.v/ancl und des Flammrohr ti s der Baueinheit zusammen wit einer detaillierten Darstellung der Befestigungseinrichtung,3 shows a development of the cylindrical Aufpral3.v / ancl and of the flame tube ti s of the structural unit together with one detailed representation of the fastening device,
• Die in den Figuren gezeigte' Brennkammer der Baueinheit weist ein Gehäuse 1 auf, das mit einer zylindcrförmigen inneren Aui~ prallwand 2 versehen ist, die ihrerseits von den Scitenvänuo.n des Gehäuses 1 in einem /abstand angeordnet ist. Die hülsenähnliche• The 'combustion chamber of the structural unit shown in the figures has a housing 1, which has a cylindrical inner Aui ~ baffle 2 is provided, which in turn by the Scitenvänuo.n of the housing 1 is arranged in a / distance. The sleeve-like one
i Aufprallwand 2 ist an ihrem Umfang in der Nähe jedes ihrer Enden 'mit einem Ring von 16 gleichmäßig voneinander angeordneten üffnun·-. . gen 3 versehen, deren jede in Richtung um die Achse I-I der Brenn-! , kammer herum gestreckt ist, wie dies Fig.l entnommen werden kann.i Impact wall 2 is on its periphery near each of its ends 'with a ring of 16 evenly spaced from one another. . gen 3 provided, each of which in the direction around the axis I-I of the focal! , chamber is stretched around, as can be seen in Fig.l.
Innerhalb der zylinderförmigen Aufprallwand 2 ist ein ausInside the cylindrical impact wall 2 is an off
• Siliciumnitrid bestehendes Flammrohr 4 konzentrisch angeordnet, . das mit ringsum angeordneten und länglichen Löchern in seiner zylinderförmigen Wandung versehen ist (Fig.l)..In der in Fig.l• Silicon nitride existing flame tube 4 arranged concentrically, . the one with elongated holes arranged around it cylindrical wall is provided (Fig.l) .. In the Fig.l
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dargestellten Ausführungsform weist das Flammrohr 4 eine ringsumlauf ende Nut 5 auf (Fig. I)1. die im wesentlichen an dem einen Ende angebracht ist.In the embodiment shown, the flame tube 4 has an all-round groove 5 (FIG. I) 1 . which is essentially attached to one end.
Die Befestigung des F]ammrohrcs 4 in dem Gehäuse 1 ist über 16 Blattfedern 6 aus einer* Nickellegierung durchgeführt, wobei in Fig.l jedoch nur eine dieser Blattfedern gezeigt ist. Jede Feder 6 ist zwischen ihren beiden Enden, vorzugsweise in der Mitte, an der Aussenseite der zylinderförmigen Aufprallwand 2 angeschweißt und sie weist an jedem Ende einen abgekröpften Abschnitt 7 auf,, der jeweils durch eine entsprechende der länglichen öffnungen 3 in der Aufprallwand 2 hindurchgreift.The fastening of the F] ammrohrcs 4 in the housing 1 is over 16 leaf springs 6 made of a * nickel alloy, wherein in Fig.l, however, only one of these leaf springs is shown. Every Spring 6 is between its two ends, preferably in the Center, on the outside of the cylindrical impact wall 2 welded and it has at each end a cranked portion 7 ,, each by a corresponding one of the elongated openings 3 in the impact wall 2 reaches through.
Wie in Fig.2 dargestellt ist, ist das Ende jedes der abgekröpften /abschnitte 7, d.h. jedes Ende einer Blattfeder 6, dergestalt mit einem Einschnitt versehen, daß sich zwei voneinander getrennt angeordnete Ansätze 8 ergeben. Diese Ansätze 8 werden mit einem reichlichen Spiel von komplementären öffnungen in ovalen Lagerkissen 9 aufgenommen. Der Boden der Aussparung, durch die die Ansätze 8 gebildet werden,-hat einen konvexen Radius dergestalt, daß er auf dem Kissen 9 in einer mittleren Lage zwischen den beiden Löchern, die für die Ansätze vorgesehen sind, aufliegt. Diese in Fig.2 dargestellte Anordnung dient dem Zweck, in begrenztem Rahmen ein allgemeines Spiel zwischen den Enden derAs shown in Fig.2, the end of each is the cranked one / Sections 7, i.e. each end of a leaf spring 6, in such a way provided with an incision that two separate projections 8 result. These approaches 8 are with a ample play of complementary openings in oval bearing cushions 9 added. The bottom of the recess through which the lugs 8 are formed has a convex radius such that that it rests on the cushion 9 in a central position between the two holes which are provided for the approaches. This arrangement shown in Fig.2 serves the purpose in limited Framework a general game between the ends of the
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Federn 6 und ihrer zugehörigen Lagerkissen 9 zu ermöglichen.To enable springs 6 and their associated bearing pads 9.
An dem Ende des Flammrohres 4, dan nicht, mit einer Wut versehen ist, werden die Lagerkissen 9 federnd in Reibung.«* (gleit)-Kontakt mit der glatten,, zylindrischen Außenoberfläche des Rohres» 4 gehalten. Am entgegengesetzten Ende des Flammrohres 4 Liegen die Lagerkissen 9 bündig in der Ringnut 5 an, worin sie wiederum federnd durch die Federn G gehalten werden. Der Hauptzweck der Klüsen 9 liegt darin, die Fläche, auf der die Federkraft auf da.™ Flammrohr 4 übertragen wird, größer auszubilden als die:;.e sich ergeben würde, wenn zwischen den Enden der Federn 6 und dem Flammrohr 4 direkter Kontakt bestünde.At the end of the flame tube 4, then not, provided with an anger is, the bearing cushions 9 are resilient in friction. «* (sliding) contact with the smooth, cylindrical outer surface of the tube »4 held. At the opposite end of the flame tube 4, the bearing cushions 9 lie flush in the annular groove 5, in which they are in turn resilient be held by the springs G. The main purpose of the gaps 9 is to make the surface on which the spring force is transmitted to the flame tube 4 larger than the:;. E itself would result if between the ends of the springs 6 and the flame tube 4 direct contact would exist.
Wie sich am besten sus Fig. 3 ergibt, sind die sechi<c»hn Blattfedern 6 parallel zueinander radial um die Achse des Flammrohres 4 herum angeordnet. Jede der Federn 6 übt im wesentlichen die gleiche Kraft auf das Rohr 4 aus, so daß letzteres in korrekter Fluchtung mit dem Gehäuse gehalten wird.As is best shown in Fig. 3, the six are leaf springs 6 parallel to one another radially around the axis of the flame tube 4 arranged around. Each of the springs 6 exercises substantially the same Force on the tube 4 so that the latter is kept in correct alignment with the housing.
Das Eingreifen der Federn 6 über die Lagerkissen 9 in die Nut 5 verhindert eine relative axiale Verschiebung zwischen dem Rohr 4 und dem GehäuEie 1, ausgenommen für solche begrenzte Verschiebungen, die direkt von thermischer Expansion herrühren«. Das Flammrohr 4 aus Siliciumnitrid hat den geringsten thermischen Expansionskoeffizienten aller bei der Konstruktion des dargestellten Ausbildungsbeispiels benutzten Materialien. Relative Verschiebungen aufgrund von Expansion oder Kontraktion werden aufgenommen durch eine Gleitbewegung zwischen der glatten zylindri-The engagement of the springs 6 via the bearing pads 9 in the groove 5 prevents relative axial displacement between the tube 4 and the housing 1, except for such limited displacements, which result directly from thermal expansion «. The flame tube 4 made of silicon nitride has the lowest thermal Expansion coefficients of all in the construction of the presented Training example materials used. Relative displacements due to expansion or contraction are recorded through a sliding movement between the smooth cylindrical
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sehen Oberfläche des Rohre.'; 4 und den Kissen 9, die sich im wesentlichen an einem Ende des Rohres mit dieser Oberfläche im Kontakt befinden.see surface of the tube. '; 4 and the cushions 9, which are essentially are in contact with this surface at one end of the tube.
Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf eine Brennkammer-Baueinheit der erfindungsgemäßen Art beschränkt, sondern sie umfaßt insbesondere auch ein Flammrohr zur Verwendung bei einer erfindungsgemäßen Brennkammer-Baueinheit, das aus keramischem Material hergestellt ist und im wesentlichen an einem seiner Enden mit einer ringsumlaufenden Ausnehmung oder mit Ausnehmungen ausgebildet ist.However, the invention is not limited to a combustion chamber assembly of the type according to the invention, but includes in particular also a flame tube for use in a combustion chamber assembly according to the invention, which is made of ceramic material is and essentially at one of its ends with a circumferential Is formed recess or with recesses.
Ansprüche Ansbach rüche
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Claims (7)
Material hergestellt ist und im wesentlichen an einem seiner Enden (7) mit einer ringsumlaufenden Ausnehmung (5) oder Ausnehmungen ausgebildet ist.6. Combustion chamber assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the flame tube (4) made of ceramic
Material is made and is formed substantially at one of its ends (7) with a circumferential recess (5) or recesses.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1453373A GB1423052A (en) | 1973-03-27 | 1973-03-27 | Combustion chamber assembly for a gas turbine engine |
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ID=10042923
Family Applications (1)
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| DE19742414581 Pending DE2414581A1 (en) | 1973-03-27 | 1974-03-26 | COMBUSTION CHAMBER UNIT FOR A GAS TURBINE ENGINE |
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| GB (1) | GB1423052A (en) |
| IT (1) | IT1010827B (en) |
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