DE2919857A1

DE2919857A1 - Brennkammer fuer gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE2919857A1
Application number: DE19792919857
Authority: DE
Inventors: Andrew Richard Grun; Eric Hughes
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1978-05-20
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1979-11-29
Also published as: FR2426157B1; DE2919857C2; JPS54155308A; JPS581332B2; IT7922837A0; IT1112902B; FR2426157A1

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 16. Mai 1979

Unser Zeichen: 16 641 - K/Ap

Anmelder: Rolls-Royce Limited

Buckingham Gate
London SWlE 6AT
England

Bezeichnung: Brennkammer für Gasturbinentriebwerke

Die Erfindung bezieht sich auf Brennkammern von Gasturbinentriebwerken und befaßt sich mit der Ausbildung von Kühlringen für solche Brennkammern.

Es ist zweckmäßig, bei der Zuführung von Kühlluft für die stromaufwärtigen Abschnitte der Brennkammer einschließlich Brennkammerkopf die Kühlluft in Richtung stromauf nach dem Inneren des Kopfes und stromab längs der inneren Oberfläche der Brennkammer zu leiten. Es ist außerdem erforderlich, den Kühlring selbst ausreichend zu kühlen, weil sonst im Betrieb örtliche Bereiche des Ringes sich auf übermäßig hohe Temperaturen aufheizen.

Die Erfindung sieht eine Brennkammer vor, welche für ein Gasturbinentriebwerk geeignet ist und einen Kühlring aufweist, der einen Teil der Brennkammerwandung bildet. Der Kühlring besitzt zwei Plansche, die zwischen sich einen Winkel definieren und dem stromabwärtigen Flansch der beiden Plansche ist ein Aufnehmerring zugeordnet. Jeder Plansch besitzt mehrere Löcher zur Durchführung von Kühlluft,und die Löcher im stromaufwärtigen Plansch sind in einer Richtung allgemein stromauf angestellt,und die Löcher in dem stromabwärtigen Plansch sind allgemein in einer Richtung stromab angestellt,und der Aufnehmerring ist so angeordnet, daß er die Kühlluftströmung auffängt und die Kühlluft durch die Löcher in den beiden Planschen abströmen läßt.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Brennkammer mit einer ersten Ausführungsform eines Kühlrings gemäß der Erfindung;

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Pig. 2 eine andere Ausführungsform einer Brennkammer mit einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsform des Kühlrings;

Pig. 3 eine Einzelheit des Kühlrings in Fig. 2 in größerem Maßstab;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles A gemäß Fig. 4 betrachtet.

Fig. 1 zeigt eine Brennkammer 10 und eine Brennstoffeinspritzvorrichtung 12, die abgesehen von dem Kühlring die gleiche Ausbildung besitzen wie die Brennkammer und der Brennstoffinjektor, der in Fig. 2 der GB-PS .... (Anmeldung Nr. 36 732/76) beschrieben ist.

Die Brennkammer 10 weist einen Kopfteil 14 und einen im wesentlichen rohrförmigen Wandteil 16 auf. Ein Kühlring 18 ist zwischen dem Kopfteil 14 und dem Wandteil 16 angeordnet und bildet einen Teil der Brennkammerwand.

Der Kühlring 18 weist zwei Flansche 20, 22 auf, die in einem stumpfen Winkel zueinander miteinander verbunden sind. Jeder Flansch besitzt eine Vielzahl von im gleichen Abstand zueinander angeordneten Löchern 24 bzw. 26, durch die Kühlluft strömen kann. Die Löcher 22 sind derart angestellt, daß die Kühlluft längs der inneren Oberfläche des Kopfteils 14 stromauf strömen kann und die Löcher 24 sind in einer solchen Richtung angestellt, daß die Kühlluft längs der inneren

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Oberfläche des Wandteils 16 stromab fließen kann.

Ein Auffangring 26 erstreckt sich vollständig um den Umfang der Brennkammer 10 und ist an der Brennkammerwand entweder am stromabwärtigen Plansch 22 oder am Wandteil 16 festgelegt. Das Vorhandensein des Aufnahmeringes 26 gewährleistet, daß die Kühlluft durch beide Gruppen von Löchern 22, 24 fließt, statt daß ein Hauptanteil der Kühlluft durch die öffnungen 24 abströmt, was dann der Fall wäre wenn der Auffangring 26 fehlen würde.

Die Tatsache, daß die Auslässe der Löcher 22, 24 in die Brennkammer relativ dicht aneinander liegen, und daß kein Strömungsführungsflansch oder keine Flansche von den Flanschen 20,22 in die Brennkammer vorstehen, wird geqährleistet, daß der Kühlring selbst in ausreichendem Maße gekühlt wird und nicht übermäßig heiß wird, und zwar insbesondere an der Verbindung 28 zwischen den beiden Flanschen 20 und 22.

Die Flansche 20,22 können einstückig miteinander hergestellt sein, indem sie aus einem massiven Ring spanabhebend bearbeitet werden, oder indem sie aus einem Band ausgewalzt werden, oder die Flansche können getrennt hergestellt und durch ein geeignetes Schweißverfahren miteinander verbunden werden.

Um die Verteilung der Kühlluft durch den Kühlring zu verbessern, kann mehr als eine Lochreihe in jedem Flansch vorgesehen werden, z.B. drei oder vier Reihen.

Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß ein Kühlring der oben beschriebenen Bauart eine ausreichende Kühlung sowohl des Brennkammerkopfes als auch der Brennkammerwand gewährleistet, ohne selbst auf eine übermäßig hohe Temperatur aufgeheizt zu werden.

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Im folgenden wird auf die Figuren 2 bis 5 Bezug genommen. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen hierbei den Teilen in Fig. 1 entsprechende Teile. Eine Brennkammer 10, von der nur ein Teil dargestellt ist, besitzt einen Brennstoffinjektor 12 der Bauart, wie sie in der GB-PS 14 27 146 dargestellt ist. Die Brennkammer weist einen Kopfteil 14, einen im wesentlichen zylindrischen Wandteil 16, einen Kühlring 18 und einen Aufnehmerring 19 auf. Der Kopfteil 14 ist am Kühlring 18 über eine Verbindung 14a festgelegt, und der Kühlring 18 ist am Aufnahmerring 19 längs einer Verbindung 18a befestigt, und der Aufnehmerring I9 ist an dem Wandabschnitt 16 über eine Verbindung 16a festgelegt.

Der Kühlring besitzt zwei Plansche 20,22, die integral durch Walzen hergestellt sind und jeder Flansch besitzt drei Reihen von Löchern 24 bzw. 26 anstatt zwei einzelne Reihen aufzuweisen, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Der Punkt, an dem die beiden Flansche 20,22 ineinander übergehen, bildet jenen Teil des Kühlringes, der sich am weitesten in die Brennkammer 10 hinein erstreckt, und der im Betrieb am ehesten einer Überhitzung ausgesetzt ist. Daher ist es zweckmäßig, daß Vorsorge getroffen wird, diesen Teil zu kühlen. Wie deutlicher in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt, sind drei Reihen von Kühllöchern 28 in dem Übergang der Flansche 20,22 vorgesehen, damit Kühlluft hindurchströmen kann. Die Löcher in der mittleren Reihe sind gegenüber den Löchern der beiden äußeren Reihen gestaffelt, um genügend Material zwischen benachbarten Löchern zu belassen und dennoch einen möglichst dichten Abstand aufrecht zu erhalten. Die Lochreihen 24, 26 sind in der gleichen Weise wie aus Fig. 5 ersichtlich, Im Abstand zueinander angeordnet.

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Der Aufnehmerring I9 weist eine Luftabschirmung 19a auf, die sich stromauf über den Kopfteil 14 der Brennkammer 10 erstreckt und einen gewissen Anteil der Kühlluftströmung auffängt, die um das Äußere der Brennkammer vom Kompressor des Gasturbinentriebwerks (nicht dargestellt) strömt, von dem die Brennkammer einen Teil bildet. Die Kühlluft kann, nachdem sie einmal innerhalb der Abschirmung 19a ist, nur in die Brennkammer durch die Kühllöcher 24,26,28 einfließen, und die Anstellung der öffnungen 24, 26 gewährleistet, daß die Kühlströmung stromauf der Löcher 24 zur Kühlung des Inneren des Kopfes 14 abfließt und stromab durch die öffnungen 26 um den Wandteil 16 zu kühlen. Die Kühlluft die durch die öffnungen 28 abströmt, dient dazu die Verbindung der Flansche 20, 22 auf einer geeigneten Arbeitstemperatur zu halten. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, brauchen die Löcher 28 nicht alle radial ausgebildet zu sein, denn sie können in Gruppen angeordnet werden, wobei das Mittelloch in radialer Richtung ausgebildet ist, während die Löcher auf jeder Seite nach der zentralen öffnung hin angestellt sind, wobei die Neigung mit der Entfernung von dem Mittelloch ansteigt.

Der Kühlring 18 kann an irgendeiner zweckmäßigen Stelle der Brennkammer 10 angeordnet werden, wo Kühlluft erforderlich ist, und der Winkel zwischen den Flanschen 20 und 22 kann sowohl spitzwinklig als auch stumpfwinklig sein, und die Erfindung kann auch auf ringförmige Brennkammern Anwendung finden, ebenso wie für rohrförjnige oder für Brennkammern mit Ringrohraufbau.

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Claims

Patentansprüche

Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Kühlring aufweist, der einen Teil der Brennkammerwandung bildet, daß der Kühlring aus zwei Planschen besteht, die zwischen sich einen Winkel einschließen,und daß ein Aufnehmerring dem am weitesten stromab liegenden Plansch der beiden Plansche zugeordnet ist, daß jeder Flansch mehrere öffnungen zum Durchtritt der Kühlluft aufweist, daß die öffnungen in dem stromaufwärtigen Plansch allgemein stromauf angestellt sind und die öffnungen in dem stromabwärtigen Plansch allgemein stromab gerichtet angestellt sind, und daß der Aufnahmerring so angeordnet ist, daß er einen Teil der Kühlluftströmung abfängt und die Kühlluft durch die öffnungen in den beiden Planschen abströmen läßt.

Brennkammer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlring mehrere Kühlluftöffnungen an der Verbindung zwischen den beiden Planschen aufweist.

Brennkammer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftlöcher in drei Reihen angeordnet sind, und daß die Löcher in der mittleren Reihe gegenüber den Löchern in den beiden äußeren Reihen gestaffelt angeordnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED

Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß der Aufnehmerring von einer Stelle stromab der öffnungen im stromabwärtigen Plansch nach einer Stelle stromauf der Öffnungen des stromoberseitigen Flansches vorsteht.

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