DE2633387C2

DE2633387C2 - Brennkammer für eine Gasturbine

Info

Publication number: DE2633387C2
Application number: DE2633387A
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Maansson; Ragnar Dipl.-Ing. Finspaang Torstenfelt
Original assignee: Stal Laval Turbin AB
Current assignee: ABB Stal AB
Priority date: 1975-08-05
Filing date: 1976-07-24
Publication date: 1982-10-28
Also published as: SE394210B; US4074520A; CH610064A5; DE2633387A1; SE7508805L; GB1546918A

Description

Die Erfindung betrifft eine für eine Gasturbine bestimmte Brennkammer der im Oberbegriff des so Anspruches 1 genannten Art. Eine solche Brennkammer ist im wesentlichen bekannt aus der GB-PS 6 50 528.

Brennkammern dieser Art sind sehr komplizierte Konstruktionen, die einer noch komplizierteren Gasturbinenkonstruktion angepaßt werden müssen. Oft sitzen mehrere solcher Brennkammern in einem Ring um die Hauptwelle der Gasturbine und sind schräg auf dieselbe gerichtet. Dabei ist es schwierig, die verschiedenen Teile so im Verhältnis zueinander zu justieren, daß das Flammrohr und das zentrale Rohr exakt in ihrer jeweiligen Verlängerung sitzen, weshalb man eine gewisse Winkelabweichung zwischen diesen Längsachsen tolerieren muß.

Bei der aus der GB-PS 6 50 528 bekannten Brennkammer sind sowohl das zentrale Rohr wie auch die auf einem Kreis um das zentrale Rohr angeordneten Brenner fest mit der Endwand des Flammrohres verbunden. An den Durchführungsstellen des zentralen Rohres und der Brenner durch die Endwand des Flammrohres ist diese Endwand an entgegengesetzten Seiten mit Verstärkungsnaben versehen. Bei dieser Konstruktion führen Winkelabweichungen zwischen den Längsachsen des Flammrohres und des zentralen Rohres zu Verklemmungen der durch die Endwand geführten Brenner, so daß eine sehr genaue Justierung beim Zusammenbau erforderlich ist, um gefährliche mechanische Spannungen zu vermeiden. Im übrigen befaßt sich diese Patentschrift mit speziellen verbrennungstechnischen Problemen.

Aus der GB-PS 1043 927 ist eine Brennkammer bekannt, die nur einen zentralen Brenner hat Das Problem eines Verklemmens von auf einem Kreis um das zentrale Rohr angeordneten Brennern bei Winkelabweichungen in der Längsausrichtung besteht bei dieser bekannten Brennkammer daher nicht Zur Vermeidung von thermischen Spannungen zwischen einzelnen Teilen des Flammrohres sind bei dieser bekannten Brennkammer die einzelnen Teile des Flammrohres über sphärische Flächen miteinander verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammer der eingangs genannten Art zu entwikkeln, bei der Winkelabweichungen zwischen den Längsachsen des Flammrohres und des zentralen Rohres zugelassen werden können, ohne daß die durch die Endwand des Flammrohres geführten Brenner oder andere Teile verklemmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Brennkammer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die sphärischen Stützflächen zwischen zwei aneinander liegenden Kragen vorhanden, von denen der eine Kragen zur Endwand des Flammrohres gehört und der andere zum zentralen Rohr. Die Kragen sind derart zueinander orientiert, daß das Flammrohr in Strömungsrichtung im Verhältnis zum zentralen Rohr gesichert und blockiert ist.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Brennkammer nach der Erfindung,

F i g. 2 und 3 die in F i g. 1 mit strichpunktierten Linien eingekreisten Bereiche in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 einen Teil eines Schnittes längs der Linie IV/IV in F ig. 1.

F i g. 1 zeigt eine Brennkammer nach der Erfindung mit einem Außenmantel 1 und einem Flammrohr 2, welches am Einströmende eine Endwand 3 hat. In dieser Endwand sind auf einem Kreis liegend Brennstoffdüsen oder Brenner 4 angeordnet, die durch kurze buchsenartige Öffnungen 5 in der Endwand geführt sind, so daß ein Brennstoff-Luft-Gemisch in das Flammrohr gespritzt wird. Mitten in der Brennkammer befindet sich ein zentrales Rohr, das aus zwei Teilen besteht, nämlich einem in Strömungsrichtung vor dem Flammrohr 2 liegenden Teil 6 und einem sich daran in Strömungsrichtung anschließenden Teil 7 welches im Flammrohr liegt. Druckluft zur Verbrennung und zur Verdünnung der Verbrennungsgase wird der Brennkammer in Richtung der in F i g. 1 gezeigten Pfeile zugeführt und in den Raum zwischen dem Außenmantel 1 und dem Flammrohr 2 geleitet. Das Flammrohr ist mit Perforie-

rangen und öffnungen in verschiedenen Richtungen versehen, so daß sich im Flammrohr die richtige Luftströmung einstellt Ferner hat das Teil 6 des zentralen Rohres radiale Öffnungen 8, durch die Luft in das Teil 7 des zentralen Rohres gepreßt w^:rd. Das Teil 7 hat wie das Flammrohr 2 öffnungen und Perforierungen, durch die ein Teil der Luft aus dem zentralen Rohr in die Mitte des Flammrohres gepreßt wird. Die Endwand 3 des Flammrohres stützt sich mit den Wänden einer buchsenartigen öffnung 9 an dem zentralen Rohr 6,7 ab (siehe auch die F i g. 2 und 3).

Wie bereits erwähnt, kann man nicht mit Sicherheit damit rechnen, daß das in Strömungsrichtung weisende Ende des Flammrohres 2 und der Mantel 1 genau koaxial zum zentralen Rohr 6,7 liegen. Um eine gewisse Winkelabweichung zwischen den Längsachsen des Flammrohres und des zentralen Rohres zulassen zu können, ohne daß die Gefahr eines Klemmens zwischen der Endwand 3 des Flammrohres und dem zentralen Rohr 6, 7 sowie den Brenndüsen 4 besteht, sind die Öffnungen 9 bzw. 5 nach der Erfindung in ein und derselben Ebene I-I in der Endwand 3 angeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß kleinere Durchbiegungen des Flammrohres 2 nur rein axiale Verschiebungen der genannten öffnungen zur Folge haben, was die Öffnungen ohne weiteres zulassen.

Um das Flammrohr 2 davor zu schützen, in Richtung des Luftstromes fortgeblasen zu werden, hat das Flammrohr einen nach innen gerichteten Kragen 10, der sich gegen einen nach außen gerichteten Kragen 11 des Teils 6 des zentralen Rohres anlegt. Um zu vermeiden, daß diese Axialstütze auf die Beweglichkeit in der radialen Stütze der öffnung 9 einwirkt, sind die Kragen 10, 11 im Verhältnis zur öffnung 9 in Gegenstromrichtung verschoben angebracht. Eine solche Anbringung der Kragen 10, 11 könnte jedoch auf die freie Winkelbeweglichkeit zwischen dem Flammrohr 2 mit der Endwand 3 und dem zentralen Rohr 6, 7 und den Brennern 4 einwirken, was gemäß der Erfindung dadurch vermieden wird, daß die Stützflächen 12 an den Kragen 10,11 sphärisch in bezug auf den Mittelpunkt 20 in der Ebene 1-1 in der Mitte des Flammrohres ausgebildet sind. Hierdurch kann sich das Rammrohr innerhalb gewisser Grenzen frei um den Punkt 20 bewegen.

Bei der Montage des Flammrohres 2 wird dieses in

ίο Gegenstromrichtung über das zentrale Rohr geschoben, und zwar zuerst über das Teil 7 und danach ein Stuck über das Teil 6, wobei der Kragen 10 des Flammrohrs am Kragen 11 des zentralen Rohres vorbeigeführt werden muß. Um dies zu ermöglichen, sind die Kragen 10 und 11 mit Ausfräsungen versehen, die in Fig. 2 gestrichelt gezeigt sind.

Diese Verhältnisse gehen besser aus Fig.4 hervor, die einen Teil des Schnittes IV-IV in F i g. 1 zeigt Auf der linken Seite der F i g. 4 sind die Kragen 10 und 11 in ihrer gegenseitigen Lage während des Zusammensetzens gezeigt Man sieht daß die Ausfräsungen in dem einen Kragen den stehengebliebenen zahnähnlichen Teilen in dem anderen Kragen entsprechen. Auf der rechten Seite in F i g. 4 ist gezeigt, wie die Kragen in der gesperrten Lage zueinander liegen, wobei nach Art einer Bajonettverbindung die Zähne des einen Kragens hinter die des anderen greifen. Um das Flammrohr in dieser Lage zu arretieren, ist ein Verschlußstift 13 durch eine der in den Kragen vorhandenen Ausfräsungen

ⁱⁿ geführt Dadurch, daß das äußere Ende dieses Verschlußstiftes auf etwa die halbe Dicke heruntergefräst ist, wird eine als Anschlag dienende Stufe 14 gebildet, die das Flammrohr in Gegenstromrichtung blockiert (F ig. 3).

Der Verschlußstift 13 kann durch ein Loch in einem Flansch 15 an der Endwand des zentralen Rohres 6, 7 eingeführt und mittels einer Schraube 16 fixiert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkammer für eine Gasturbine mit einem äußeren Mantel (1), einem darin angeordneten Flammrohr (2), das eine zylindrische Außenwand und eine im wesentlichen ebene, am Einströmende liegende Endwand (3) mit einer zentralen Öffnung für ein zentrales Rohr (6,7) zum Einblasen von Luft in der Mitte des Flammrohres (2) hat, wobei die Brenner (4) der Brennkammer auf einem Kreis um das zentrale Rohr (6,7) angeordnet sind und durch entsprechende Öffnungen (5) in der Endwand (3) des Flammrohres (2) hindurchgehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (4) axial beweglich in den Öffnungen (5) geführt sind und daß das Flammrohr am zentralen Rohr (6, 7) in Strömungsrichtung durch sphärische Stützflächen festgelegt ist, deren Krümmungsmittelpunkt in derselben Ebene (I) liegt, wie die Öffnungen (5) für die Brenner.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärischen Stützflächen gebildet werden von einem am Flammrohr (2) vorhandenen nach innen gerichteten Kragens (10) und einem am zentralen Rohr (6, 7) befindlichen nach außen gerichteten Kragen (U), gegen den der Kragen (10) anliegt

3. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kragen (10,11) derart mit Ausfräsungen versehen sind, daß die beiden Kragen beim Einbau des Flammrohres (2) in Längsrichtung der Brennkammer aneinander vorbeigeführt werden können und durch Drehung des Flammrohres (2) dieses nach Art einer Bajonettverbindung mit dem zentralen Rohr (6,7) verbinden.

4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bajonettverbindung gegen Drehung mittels eines Verschlußstiftes (13) sicherbar ist, der durch die genannten Ausfräsungen verläuft.

5. Brennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstift (13) mit einer Stufe (14) versehen ist, die das Flammrohr (2,3) im Verhältnis zum zentralen Rohr (6,7) in Gegenstromrichtung blockiert.

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