DE2432220C3

DE2432220C3 - Flammrohr für eine Gasturbine

Info

Publication number: DE2432220C3
Application number: DE2432220A
Authority: DE
Inventors: Eric Blackburn Carr; Kenneth Nelson Mcclave
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1974-07-05
Publication date: 1980-02-28
Also published as: DE2432220A1; JPS5070711A; GB1462368A; US3921392A; IT1016299B; FR2324872B1; FR2324872A1; JPS5323886B2; DE2432220B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Flammrohr für eine Gasturbine, mit einer Flammrohrwand, einem in einer Öffnung der Flammrohrwand angebrachten Brennstoffzerstäuberkopf, einem Spalt zwischen Zerstäuberkopf und Wand längs dem Umfang der Öffnung zum Durchströmen von Luft aus einem Luftkanal außerhalb des Flammrohrs in das Innere des Flammrohrs und einer an der Außenseite der Flammrohrwand befestigten Haube, die gegen den Luftstrom im Luftkanal hin offen ist und den Spalt zwischen Zerstäuberkopf und Flammrohrwand umgibt.

Bei Flammrohren für Gasturbinen ist am Außenmantel der Flammrohre ein Brennstoffzerstäuber befestigt, der sich durch eine Öffnung in der Flammrohrwand ins Innere des Flammrohres erstreckt. Da beim Betrieb des Flammrohres hohe Temperaturen auftreten, dehnt sich die Flammrohrwand erheblich stärker als der kühle Außenmantel aus. Zum Ausgleich dieser unterschiedlichen Wärmeausdehnung ist die Öffnung in der Flammrohrwand, durch die sich der Brennstoffzerstäuber erstreckt, größer als der Außendurchmesser des Zerstäubers ausgebildet. Durch den Ringspalt kann jedoch in unerwünschter Weise die Flamme aus dem Verbrennungsraum herausschlagen.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, hat man schon an der Außenseite der Flammrohrwand eine Haube angebracht, die den Ringspalt umgibt und Außenluft durch den Ringspalt in das Innere des Flammrohres lenkt (GB-PS 7 26 491, FR-PS 13 61219 und FR-PS 10 92 279). Dabei wird der dynamische Druck der zwischen Flammrohr und Außenmantel strömenden Luft genutzt, um das Herausschlagen der Flamme zu unterdrücken. Außerdem unterstützt die durch den Ringspalt in das Innere des Flammrohres strömende Luft die Kühlung des Brennstoffzerstäuberkopfes.

Mit fortschreitender Weiterentwicklung der Flammrohre wurde der Einsatz großer Brennstoffzerstäuber erforderlich, um den benötigten Wärmebedarf zu decken. Durch den Einsatz dieser großen Brennstoffzerstäuber wurde aber die durch den Ringspalt strömende Luftmenge erheblich verringert, so daß die in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Brennstoffzerstäuber gelegene Flammrohrwand und der Zerstäuber selbst nicht mehr ausreichend gekühlt wurden. Mit den bekannten Hauben konnte dieser Nachteil nicht beseitigt werden.

Es stellte sich somit die Aufgabe, ein Flammrohr zur Verfügung zu stellen, dessen Zerstäuberhaube eine ausreichende Kühlung der in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Zerstäuber gelegenen Flammrohrwand gewährleistet

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Flammrohr der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die Haube aus zwei hohlen Schenkeln, die sich beiderseits des Brennstoffzerstäuberkopfes erstrekken, und einem in Strömungsrichtung dahinter gelegenen Endteil besteht, das die beiden hohlen Schenkel an ihren stromabwärts gelegenen Enden miteinander verbindet, wobei jeder der hohlen Schenkel eine Lufteinströmöffnung am stromaufwärts gelegenen Ende, dat sich in bezug auf die Richtung des Luftstroms in dem Luftkanal vor dem Spalt befindet, und an der Innenseite eine Luftausströmöffnung hat, die auf den Brennstoffzerstäuberkopf gerichtet ist.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird Kühlluft durch die hohlen Schenkel zum stromabwärts gelegenen Endteil der Haube gelenkt und gewährleistet eine ausreichende Kühlung der in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem Zerstäuber gelegenen Flammrohrwand. Die Ausströmöffnungen an den Innenseiten der hohlen Schenkel lassen eine ausreichende Menge Luft durch den Spalt strömen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der stromabwärts gelegene Endteil der Haube in mindestens eine weitere Öffnung der Flammrohrwand mündet.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Luft, die die Flammrohrwand unmittelbar hinter dem Brennstoffzerstäuber gekühlt hat, in die Verbrennungszone geleitet wird und dort die Verbrennung unterstützt.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung des Flammrohrs und

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1.

Das Flammrohr ist ein ringförmiges Verbundrohr, und die Flammrohrwand 10 weist mehrere erste Öffnungen U (von denen nur eine dargestellt ist) sowie mehrere zweite Öffnungen 12 auf. Jeder Satz der ersten Öffnungen 11 und der zweiten Öffnungen 12 ist auf dem Umfang der Flammrohrwand 10 mit Abstand angeordnet. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, sind die Achsen der ersten Öffnungen 11 radial zur Längsachse des Flammrohrs gerichtet, während die Achsen der zweiten Öffnungen 12 im wesentlichen parallel zur Längsachse des Flammrohrs verlaufen. In jeder ersten Öffnung 11 ist ein Brennstoffzerstäuberkopf 13 bekannter Bauart montiert (F i g. 2). Die Öffnungen 11 und der Brennstoffzerstäuberkopf 13 sind so dimensioniert, daß zwischen dem Zerstäuberkopf 13 und der die öffnung 11

umgebenden Flammrohrwand 10 ein Abstand oder ein den Zerstäuberkopf 13 umgebender Spalt 14 besteht Wie bei Flammrohren üblich, befindet sich im Innern des Flammrohrs eine Verbrennungszone 15 während der Raum zwischen der Außenseite der Flammrohrwand 10 and der Innenseite eines die Flammrohrwand 10 mit Abstand umgebenden Mantels (nicht dargestellt) einen Luftkanal 16 bildet In dem Luftkanal 16 sind an der Außenseite der Flammrohrwand 10 Hauben 17 befestigt, wobei jedem Brennstoffzerstäuberkopf 13 eine Haube 17 zugeordnet ist

Jede Haube 17 besteht aus zwei Schenkeln 18,19, die mit Abstand an der Flammrohrwand 10 angeordnet sind und sich allgemein in Strömungsrichtung der Luft im Kanal 16 erstrecken. Jede Haube 17 hat ein stromabwärts gelegenes Endteil 20, das die Schenkel 18 und 19 miteinander verbindet Wie am besten aus Fig.2 ersichtlich,steht das stromabwärts gelegene Endteil 20 einer jeden Haube 17 mit mehreren zweiten öffnungen

12 in der Flammrohrwand 10 in Verbindung. Jeder Schenkel 18,19 ist hohl und mit einer Lufteinströmöffnung 21 bzw. 22 an dem in Strömungsrichtung der Luft in dem Kanal 16 vorderen Ende versehen, also zur Strömung im Luftkanal 16 hin offen. Ferner hat jeder Schenkel 18,19 an seiner Innenseite eine Ausströmöffnung 23 bzw. 24, die auf den Brennstoffzerstäuberkopf

13 gerichtet ist Ebenso hat das stromabwärts gelegene Endteil 20 einer jeden Haube 17 eine stromaufwärts gelegene öffnung 25, die auf den Brennstoffzerstäuberkopf gerichtet ist und die Öffnungen 23,24 miteinander verbindet Jede Haube 17 umgibt den Spalt 14 zwischen Zerstäuberkopf 13 und der die Öffnung 11 umgebenden Flammrohrwand 10

Jeder Brennstoffzerstäuberkopf dient im Betrieb in bekannter Weise zur Zuführung von Brennstoff in die Verbrennungszone 15. Ferner wird der Verbrennungszone 15 unter anderem durch die Öffnungen 12 Luft zugeführt Damit die Luft durch die öffnungen 11 und die durch das Endteil 20 der Haube 17 abgedeckten öffnungen 12 strömen kann, muß sie zunächst durch die Einströmöffnungen 21,22 am vorderen Ende der Haube 17 in die Haube eintreten. Eine gewisse Menge der Luft strömt durch die Schenkel 18, 19 und tritt unterhalb eines gekröpften Teils 26 des Brennstoffzerstäuberkopfes 13 durch die erste Öffnung 11 hindurch. Ein anderer Teil der Luft, die durch die öffnungen 21, 22 am vorderen Ende der Haube 17 in die Schenkel eintritt, strömt durch die Ausströmöffnungen 23, 24 zu der ersten öffnung 11 in der Flammrohrwand 10. Die restliche Luft schließlich gelangt in das Endteil 20 der Haube 17 und strömt dort durch die zweiten öffnungen 12 in das Flammrohr ein.

Die in der vorgeschlagenen Weise ausgebildete Haube 17 verhindert nicht nur das Herausschlagen der Flamme aus der Verbrennungszone 15 in den Luftkanal 16, sondern unterstützt auch die Kühlung des Brennstoffzerstäuberkopfes 13 und des in Strömungsrichtung unmittelbar dahinter gelegenen Teils der Flammrohrwand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flammrohr für eine Gasturbine, mit einer Flammrohrwand, einem in einer Öffnung der Flammrohrwand angebrachten Brennstoffzerstäuberkopf, einem Spalt zwischen Zerstäuberkopf und Wand längs dem Umfang der Öffnung zum Durchströmen von Luft aus einem Luftkanal außerhalb des Flammrohrs in das Innere des Flammrohrs und einer an der Außenseite der Flammrohrwand befestigten Haube, die gegen den Luftstrom im Luftkanal hin offen ist und den Spalt zwischen Zerstäuberkopf und Flammrohrwand umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (17) aus zwei hohlen Schenkeln (18, 19), die sich beiderseits des Brennstoffzerstäuberkopfes (13) erstrecken, und einem in Strömungsrichtung dahinter gelegenen Endteil (20) besteht, das die beiden hohlen Schenkel (18, 19) an ihren stromabwärts gelegenen Enden miteinander verbindet, wobei jeder der hohlen Schenkel (18, 19) eine Lufteinströmöffnung (21, 22) am stromaufwärts gelegenen Ende, das sich in bezug auf die Richtung des Luftstroms in dem Luftkanal vor dem Spalt (14) befindet, und an der Innenseite eine Luftausström-Öffnung (ZIi, 24) hat, die auf den Brennstoffzerstäuberkonf (13) gerichtet ist.

2. Flammrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts gelegene Endteil (20) der Haube (17) in mindestens eine weitere Öffnung (12) der Flammrohrwand (10) mündet.