DE2653410C2 - Flammrohrrückwand für Gasturbinen-Brennkammern - Google Patents

Description

— daß in einer Ringbrennkammer die Brennereinsatzöffnungen (34) und die Kühlluftaustrittsöff- nuDgin (40) in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind,

— daß die Ablenkplatten (42) flächenmäßig größer sind als die Kühlluftaustrittsöffnungen (40) und im Flammrohr vor der Hitzeabschirmwand (30) und parallel zu ihr so angeordnet sind, daß sie die Kühlluftaustrittsöffnungen nach allen Seiten gleichmäßig überlappen und daß Kühlluft allseits zwischen den Ablenkplatten und der Hitzeabschirmwand ausströmt,

— und daß von den Kühllufteintrittsöffnungen (36, 37,3Ü) eine Anzahl (37) in der ZumeBwand (28) so auf die KühJ!uftaus».'^;.ttsöffnungen (40) in der Hitzeabschirmwand (30) ausgerichtet sind, daß Kühlluft zur Prallkahlurs unmittelbar auf die Ablenkplatten (42) trifft

2. Flammrohrrückwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeabschirmwand (30) und die Ablenkplatten (42) mit kleinen Perforationslöchern (44, 46) zum Durchtritt von Kühlluft versehen sind, die einen Kühlfilm auf der inneren Oberfläche bildet

3. Flammrohrrückwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ablenkplatte (42) einen zur Hitzeabschirmwand (30) abgebogenen Randabschnitt (50) besitzt, in dem Löcher (52) vorgesehen sind, durch die Kühlluft entlang der benachbarten inneren Oberfläche der Hitzeabschirmwand als Kühlfilm abfließt. so

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flammrohrrückwand der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine solche Flammrohrrückwand ist aus der FR-OS 21 94 881 bekannt Hierbei ist die von dem Flammrohr gebildete Brennkammer kreisförmig mit zentral angeordnetem Brenner ausgebildet, und ihr stromaufwärtiges Ende hat die Form eines Hohlkegelstumpfes. ZumeBwand und Hitzeabschirmwand sind kegelstumpfförmig ausgebildet und die Ablenkplatten sind von einer ringsumlaufenden Lippe gebildet, die von der Hitzeabschirmwand innen getragen wird und sich etwa parallel zu den konischen Wandflächen erstreckt Die aus den Kühlluftlöchern austretende Luft wird durch die umlaufende Lippe auf die innere Oberfläche der konischen Hitzeabschirmwand geleitet, wo sie als Kühlluftfilm anhaften soll.

Bei hoher Hitzebeanspruchung besteht hierbei die Gefahr, daß die Ablenklippe abbrennt, da sie in die Primärverbrennungszone hineinragt und im wesentlichen nur durch Konvektionskühlung gekühlt wird.

Durch die DE-OS 22 45 464 ist eine Verbrennungseinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk bekannt, bei weichet' die Rückwand eines ringförmige» Flammrohres in Umfangsrichtung mit im gleichen Win«celabstand verteilten Brennern versehen ist Stromauf dieser Rückwand liegt eine die Rückwand abstützende Hilfswand, die mit Kühlluft-Durchtrittsöffnungen versehen ist, über weiche Kühlluft auf die Rückseite der Rückwand geleitet wird, um diese zu kühlen. Die dem Inneren des Flammrohres zugewandte stromabwärtige Oberfläche dieser Rückwand, die den Brenngasen direkt ausgesetzt ist, wird somit nur indirekt von der stromaufwärtigen Seite her gekühlt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flammrohrrückwand der eingangs erwähnten Gattung so auszubilden, daß sie einer intensiveren und gleichmäßigeren Kühlung als bisher möglich unterworfen wird, so daß ohne die Gefahr eines Abbrennens von Teilen der Rückwand mit höheren Brennkammertemperaturen gearbeitet werden kann.

Gelöst wird, die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsioil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Kühlluft an den pilzartig vorstehenden Ablenkplatten allseitig verteilt wird, wobei die Strömungsrichtung parallel zur Hitzeabschirmwand verläuft, so daß sich ein ausgedehnter Kühlluftfilm auf dieser Hitzeabschirmwand bilden kann. Dadurch, daß die Ablenkplatten von der Rückseite her mit Kühlluftstrahlen beaufschlagt werden, ergibt sich eine wirksame Kühlung der in den Verbrennungsraum hineinragenden Ablenkplatten, die einer hohen Wärmebeanspruchung unterworfen sind.

Diese Kühlwirkung kann noch dadurch verbessert werden, daß gemäß Anspruch 2 t 'jwohl die Ablenkplatten als auch die Hitzeabschirmwand mit Perforationslöchern versehen sind, die gewährleisten, daß auf der Außenseite der Ablenkplatten ein Kühlfilm gebildet wird und der Kühlfilm auf der dem Brennraum zugewandten Seite der Hitzeabschirmwand verstärkt wird.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 wird erreicht, daß die Ablenkplatten keine frei in den Brennraum einstehenden Ränder aufweisen, wodurch die Hitzebeanspruchung der Ränder der Ablenkplatten noch weiter vermindert werden kann.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische teilweise aufgebrochene Ansicht eines Gasturbinentriebwerks;

Fig.2 eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines Teils der ringförmigen Flammrohrrückwand der Brennkammer des Triebwerks nach Fig.l;

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß F i g. 4; F i g. 4 eine axiale Ansicht der Flammrohrrückwand in Richtung des Pfeiles 4 in F i g. 3 betrachtet;

F i g. 5 einen Schnitt der Flammrohrrückwand längs der Linie 5-5 gemäß F i g. 4;

Fig.6 einen Teilschnitt der Flammrohrrückwand gemäß einer abgewandelten Ausführungsform. F i g. 1 zeigt ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einem

Lufteiniaß 12, einem Verdichter t4, einer Verbrennungsemrichtung 16, einer Turbine 18, einem Strahlrohr 20 und einer Abgasdüse 22, Die Verbrennungseinrichtung 16 weist eine Brennkammer mit einem ringförmigen Flammrohr 24 auf, welches stromauf von einer ringförmigen Flammrohrrückwand 26 begrenzt ist Durch diese Flammrohrrückwand 26 tritt vom Verdichter 14 gelieferte Kühlluft hindurch. In der Flammrohrrückwand 26 sind in Umfangsrichtung im Abstand zueinander Brenner vorgesehen. Eine auseinandsrgezo- ι ο gene perspektivische Darstellung eines Teils der Flammrohrrückwand 26 ist in F i g. 2 gezeigt

Die Flammrohrrückwand 26 ist doppelwandig ausgebildet und sie besteht aus einer stromaufwärtigen Zumeßwand 28 und einer dem Brennraum zugewandten Hitzeabschirmwand 30. Die Zumeßwand 28 ist mit Löchern 32 ausgestattet, auf die Löcher 34 der Hitzeabschirmwand 30 ausgerichtet sind, und durch diese aufeinander ausgerichteten Löcher stehen die Brenner hindurch. Die Zumeßwand 28 ist weiter mit Kühllufteintrittsöffnungen 36, 37 und 38 versehen, von denen die letztgenannten als Schlitze ausgebildet sind. Durch diese Kühllufteintrittsöffnungen 36_V 37, 38 gelangt Kühlluft auf die Rückseite der Hitzeabschirmwand 30. Auf beiden Seiten je eines Loches 34 befindet sich in der Hitzeabschirmwand 30 eine Kühlluftaustrittsöffnung 40, die jeweils durch eine in den Brennraum einstehende Ablenkplatte 42 überlappt ist Jede Ablenkplatte 42 liegt mit Abstand vor der Hitzeabschirmwand, wodurch sich ein Radialspalt 54 (Fig.3 und 5) ergibt Auf diese Weise wird erreicht daß die Kühlluft die durch die Kühllufteintrittsöffnungen 36 und 37 in den Raum zwischen Zumeßwand und Hitzeabschirmwand gelangt radial hinter jeder Ablenkplatte 42 nach außen über die stromabwärtige Oberfläche der Hitzeabschirmwand 30 abfließen kann und hier einen Kühlluftfilm bildet

In der Hitzeabschirmwand 30 sind weiter Perforationslöcher 44 vorgesehen und die Ablenkplatten 42 sind mit Perforationslöchern 46 versehen, um Kühlluft auf die stromabwärtigen Oberflächen von Hitzeabschirmwand 30 und Ablenkplatten 42 gelangen zu lassen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 und 5 sind die Ablenkplatten 42 pilzartig über einen Stiel an der Zumeßwand 28 festgelegt Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 ist jede Ablenkplatte 42 mit einem nach hinten umgebördelten Rand 50 in der Hitzeabschirmwand 30 angeschweißt und dieser Rand 50 ist mit radialen Löchern 52 versehen, durch die Luft radial vom Rand der Ablenkplatte abströmen und einen Kühlluftfilm auf der Oberfläche der Hitzeabschirmwand bilden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Flammrohrrückwand for Gasturbinen-Brennkammern, bestehend aus einer stromaufwärtigen äußeren ZumeBwand und einer im Abstand hierzu angeordneten inneren, stromab liegenden Hitzeabschirmwand, die in Strömungsrichtung aufeinander ausgerichtete öffnungen zum Einsatz eines Brenners aufweisen, wobei die ZumeBwand Kühllufteintrittsöffnungen aufweist, durch die Kühlluft in den Raum zwischen den Wänden einströmt, und wobei die Hitzeabschirmwand Kühlluftaustrittsöffnungen aufweist, aus denen die Kühlluft auf Ablenkplatten stromab der Hitzeabschirmwand strömt, welche die Kühlluft als Kühlfilm über die stromabwärtige Oberfläche der Hitzeabschirmwand abfließen lassen, dadurch gekennzeichnet,