DE3303685C2 - Haltevorrichtung für ein Flammrohr einer Brennkammer einer Verbrennungsmaschine - Google Patents

Abstract

Ein stromauf liegendes Ende einer Brennraumauskleidung (12; 32; 50) ist so ausgebildet, daß es fest zwischen einem Ende eines Haltebügels (30, 38, 48) und einem Druckring (18) unter der Kraft einer Feder (20) eingeklemmt werden kann. Dabei ist die Konstruktion und Anordnung so getroffen, daß der Haltebügel (30, 38, 48) einstückig ausgebildet werden kann.

Description

F i g. 6 eine Ansicht ähnlich der der F i g. 1 eines vierten Ausführuiigsbeispiels der Haltevorrichtung.

Aus F i g. 1 ist eine Brennkammer einer Gasturbine erkennbar, bei der ein Flammrohr 12 mit einer Haltevorrichtung 10 elastisch festgelegt ist

Gemäß F i g. 1 ist das Flammrohr 12 mit nach außen gerichteten, Vorsprüngen 12a versehen, die am stromauf liegenden Ende des im wesentlichen zylindrischen Flammrohres 12 liegen.

Ein Halteteil 14 ist mit seinem am stromauf liegenden Ende an einen im wesentlichen zylindrischen, äußeren Brennkammergehäuse 16 festgelegt. Das Halteteil hat an seinem freien Ende ringförmig angeordnete, radial nach innen weisende Vorsprünge 14a, die hinter die Vorsprünge 12a des Flammrohres greifen. Ferner arbeitet ein Druckring 18 mit den Vorsprüngen 14a zusammen, um das Flammrohr 12 festzuklemmen. Eine die VorspartEeinrichtung bildende Druckfeder 20 drückt den Druckring 18 gegen die Vorsprünge 12a und diese an die Vorsprünge 14a.

Das Flammrohr 12 ist in dem Brenukammergehäuse 16 konzentrisch angeordnet, damit eine rir.jförmige Luftführung entsteht, durch die zur Verbrennung von Brennstoff Luft unter Druck in den Brennraum eingeführt wird, der vom Flammrohr 12 gebildet wird. Am stromauf liegenden Ende hat das Flammrohr 12 einen Abschnitt 126 mit kleinerem Durchmesser, von dem sich die Vorsprünge 12a radial nach außen erstrecken. Die Vorsprünge 12a und der Abschnitt 120 sind koaxial bzw. konzentrisch zur Achse des Flammrohres 12 angeordnet Das Halteteil 14 hat eine ringförmige Mittelbohrung 146 mit einem Bohrungsabschnitt 14c mit kleinerem Durchmesser und einem Bohrungsabschnitt 14tfmit größerem Durchmesser, wobei der Bohrungsabschnitt 14t/ näher am Flammrohr 12 liegt als der Bohrungsabschnitt 14c. Ein Halter 22 ist am äußeren Brennkammergehäuse 16 festgelegt und weist eine Hülse 22a auf, die in den kleineren Bohrungsabschnitt 14c eingesetzt ist und eine Brennstoff-Einspritzdüse 24 hält, die aus dem Halter 22 teilweise hervorsteht und bis in den größeren Bohrungsabschnitt 14c/ ragt Die Brennstoff-Einspritzdüse 24 hat eine verschiebbare äußere Hülse 24a, die verschiebbar im Halter 22 untergebracht ist Die Hülse 24a hat einen Randflansch 246, der dem Ende des Flammrohres zugewandt ist. Ein Lufteinlaßring 26 ist im größeren Bohrungsabschnitt 14c/ angeordnet und sitzt am dem Flammrohr zugewandten Ende der Hülse 24a der Brennstoff-Einspritzdüse derart, daß er am Innenumfang des Randflansches 246 anliegt und mit der Hülse 24a der Brennstoff-Eifiäpritzdüse bewegbar ist Am Außenurnfang des Lufteinlaßringes 26 ist ein ringförmiger Wandabschnitt vorgesehen, der den vorerwähnten Druckring 18 bildet Dieser Druckring 18 besteht aus einem zylindrischen Mantelabschnitt 18a und einem ringförmigen Flanschabschnitt 186, der sich radial nach außen erstreckt Der Mantelabschnitt 18a ist so ausgebildet, daß er in den kleineren Abschnitt 126 des Flammrohres paßt und auf diese Weise das Flammrohr 12 auf die Brennstoff-Einspritzdüse 24 zentriert. Der Flanschabschnitt 186 arbeitet hingegen mit den Vorsprüngen 14a zusammen, um das Flammrohr 12 unter der Kraft der Feder 20 festzuklemmen. Die Feder 20 ist als Schraubenfeder ausgebildet und im Halter 22 so untergebracht, daß sie die äußere Hülse 24a vom Halter 22 fort belastet, so daß der Druckring 18 gegen die Vorsprünge 12a des Flammrohres gepreßt wird.

Das Halteteil 14 hat fivner mehrere Luftdurchtrittsöffnuneen 14e durch die Luft unter Druck durch den

Lufteinlaßring 26 hindurch zum Verbrennen von durch die Brennstoff-Einspritzdüse 24 eingespritztem Brennstoff in der vom Flammrohr 12 gebildeten Brennkammer zuführbar ist

Die Haltevorrichtung 10 ist also so ausgelegt daß sie eine elastische Haltefunktion ausübt d. h, daß sie das Flammrohr 12 am äußeren Brennkammergehäuse 16 nachgiebig abstützt Dieses ist besonders vorteilhaft da die Haltevorrichtung durch eine thermisch bedingte Kontraktion oder Expansion des Flammrohres 12 und anderer damit zusammenhängender Teile nicht nennenswert beeinflußt wird. Ferner ist es dadurch möglich, das Halteteil 14 aus Keramik auszubilden, während das Flammrohr 12 aus Metall besteht. Zwischen dem aus Keramik bestehenden Halteteil 14 und dem aus Metall bestehenden Flammrohr 12 ergeben sich große Unterschiede hinsichtlich der Wärmedehnungen. Doch wird die Haltevorrichtung 10 durch derartige Unterschiede in der Wärmedehnung nicht beeinflußt, was sonst zu Sprüngen in dem keramischen Halteteil führen könnte.

In den F ϊ g. 2 und 3 ist eine zweite Ausführungsform einer Haltevorrichtung 28 für ein Flammrohr 32 gezeigt Diese Haltevorrichtung besteht aus einem einstückigen, ringförmigen Keramik-Halteteil 30, das dem Fiammrohr zugewandt eine Vielzahl von sich bogenförmig nach inaen erstreckenden Vorsprüngen 30a aufweist, die so angeordnet sind, daß sie gleiche Abstände bzw. gleiche bogenförmige Aussparungen 3Oe bilden. Bei dieser Ausführungsform ist das Haltetet 30 mit drei nach innen gerichteten Vorsprüngen 30a und entsprechend auch drei Aussparungen 30e versehen. Ähnlich dem Halteteil 14 aus Fig. 1 ist das Halteteil 30 am äußeren Brennkammergehäuse 16 festgelegt und hat eine mittlere Bohrung 306 mit einem kleineren Bohrungsabschnitt 30c und einem größeren Bohrungsabschnitt 3Od.

Das Flammrohr 32 hat am stromauf liegenden Ende einen Abschnitt 326 mit kleinerem Durchmesser und eine Vielzahl von bogenförmig verlaufenden, nach außen gerichteten Vorsprüngen 32a, deren Anzahl mit der Zahl der Vorsprünge 30a übereinstimmt Die Vorsprünge 32a sind ringförmig mit gleichen Abständen bzw. gleichen bogenförmigen Ausnehmungen 32c angeordnet Die Vorspriinge sind dabei so ausgebildet und angeordnet, daß die Vorsprünge 32a durch die Ausnehmungen 3Oe in den größeren Bohrungsabschnitt 3Od der Mittelbohrung des Halteteils 30 einführbar sind.

Beim Zusammenbau werden zunächst die Vorspriinge 32a des Flammrohres in die Ausnehmungen 3Oe des Halteteils 30 eingeführt bis sie am Druckring 18 anliegen. Dann wird das Flammrohr 32 gegen den Druckring 18 gedrückt, so daß iich die Vorspriinge 32a zusammen mit dem Druckring 18 in den größeren Bohrungsakschnitt 3Qd der Mittelbohrung 306 des Halteteils bewegen, und zwar gegen die Kraft der Feder 20. Dann wird das Flammrohr um einen bestimmten Winkel verdreht, so daß die Vorsprünge 32a zwischen dem Druckring 18 und den Vorsprüngen 30a unter der Kraft der Feder 20 fest eingeklemmt werden.

Das Flammrohr 32 ist ferner mit einer öffnung 32c/ versehen, in welche das Ende einer Zündkerze 34 eingesteckt werden kann. Die Zündkerze 34 ist außen im äußeren Brennkammergehäuse 16 befestigt und dient deshalb als Anschlag, der verhindert, daß sich das Flammrohr 32 unter dem Einfluß von Vibrationen relativ zum Halteteil 3t verdrehen und dadurch aus dem Eingriff mit den Vorsprüngen 30a kommen könnte.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist erkennbar, daß die Haltevorrichtung 28 für das Flammrohr 32 nach

Art einer Bajonettkupplung arbeitet.

In den Fig.4 und 5 ist eine dritte Ausführungsform einer Haltevorrichtung 36 gezeigt, die wiederum ein einstückiges keramisches Halteteil 38 aufweist, das an seinem dem Flammrohr 12 zugewandten Ende eine konzentrische, ringförmige Nut 38a mit rechteckigem Querschnitt aufweist. Eine Vielzahl von bogenförmigen Vorsprüngen bzw. Fingern 40, die insgesamt nach Art eines Ringes angeordnet sind, sind in der Nut 38a eingepaßt, derart, daß sie relativ zum Halteteil radial beweglich sind. Das Halteteil 38 ist ferner so ausgebildet, daß eine Vielzahl radialer öffnungen 38e eine Verbindung zwischen der Nut 38a und der äußeren Seite des Halteteils 38 herstellen, d h, eine Zugriffsmöglichkeit zu den Fingern 40 von der Außenseite des Halteteils 38 bilden, is Jede radiale Öffnung 38e nimmt eine Druckstange 42 auf, die dazu dient, einen ihr zugehörigen Finger 40 radial in dem Halteteil 38 zu bewegen. Die Druckstangen 42 und die Finger 40 sind so ausgebildet und angeordnet, daß die Finger 40 von der inneren Wand des Halteteils 38 hervorstehen, sobald die äußeren Enden der Druckstangen an der äußeren Oberfläche des Halteteils 38 bündig anliegen. Insgesamt begrenzen die Finger einen ringförmigen Bereich. Ähnlich wie in F i g. 1 ist das Halteteil 38 am äußeren Brennkammergehäuse 16 befestigt und hat eine mittlere Bohrung 38b mit einem kleineren Bohrungsabschnitt 38c und einem größeren Bohrungsabschnitt 3Sd.

Beim Zusammenbau liegen die Finger 40 tief in der Nut 38a, damit der Flansch 12a des Flammrohres in den größeren Bohrungsabschnitt 3Sdder Mittelbohrung 38b eingeschoben werden kann. Dann werden die Finger 40 durch die Dnickstangen 42 nach innen geschoben, bis sie aus der Nut 38a hervorstehen und den Abschnitt i2b mit kleinerem Durchmesser am Flammrohr 12 umgreifen (Fig.4). Der Flansch 12a des Flammrohres wird dann zwischen dem Druckring 18 und den Fingern 40 unter der Kraft der Feder 20 fest eingeklemmt

Ein ringförmiges Band 44 ist außen um das Haiteteil 38 gelegt, bedeckt die radialen öffnungen 38e und verhindert, daß die Druckstangen 42 über die Außenseite des Halteteils aus den radialen öffnungen herausstehen.

Eine vierte Ausführungsform einer Haltevorrichtung 46 ist in F i g. 6 gezeigt. Diese Haltevorrichtung hat wieder ein einstückiges Halteteil 48, das an seinem dem Flammrohr zugewandten Ende einen zylindrischen Wandabschnitt 48a mit einem Innengewinde aufweist Ähnlich wie das Halteteil 14 aus F i g. I ist das Halteteil 48 am äußeren Brennkammergehäuse 16 befestigt und hat eine Mittelbohrung 486 mit einem kleineren Bohrungsabschniu £3c und einem größeren Bohrungsabschnitt 48d.

Ein Flammrohr 50 hat an seinem stromauf Hegenden Ende einen kleineren Durchmesser und weist einen Abschnitt 50a mit kleinerem Außendurchmesser und einem darauf angeordneten Außengewinde auf, das in den zylindrischen Wandabschnitt 48a mit dem Innengewinde eingeschraubt werden kann.

Die Gewinde in den Abschnitten 48a und 50a sind nicht so ausgebildet, daß sie fest und streng ineinandergreifen, sondern werden mit ihren in gegenseitigem Eingriff stehenden Gewindegängen unter der Kraft der Feder 20 (wie Fiig. 1) gegeneinander gepreßt so daß das Rammrohr 50 nachgiebig an dem Halteteil 48 abgestützt wird. Deizu hat das Flammrohr 50 an seinem Ab- schnitt 50a mit kleinerem Durchmesser eine nach innen gerichtete ringförmige Schulter 506, auf der der Druckring 18 aufliegt

Das Flammrohr 50 hat ferner eine öffnung 50c, durch welche ein Ende einer Zündkerze 34 eingeführt wird, die auf diese Weise das Verdrehen des Flammrohres 50 relativ zum Halteteil 48 verhindert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 nach außen erstreckenden Flanschabschnitt Patentansprüche: gebildet ist

1. Haltevorrichtung für ein Flammrohr einer

Brennkammer einer Verbrennungsmaschine, mit ei- 5

ner am Brennkammergehäuse befestigten Brennstoff-Einspritzdüse, mit einem die Eirennstoff-Ein- Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung spritzdüse konzentrisch umgebenden, ringförmigen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten und einstückig ausgebildeten, mit Luftdurchtrittsöff- Art.

nungen versehenen Halteteil, das mit einem Ende io Bei einer solchen, aus der DE-OS 22 32 286 bekann-

am Brennkammergehäuse befestigt ist und mit sei- ten Haltevorrichtung erstrecken sich die radial verlau-

nem anderen Ende über radial verlaufende Vor- fenden Vorsprünge des Halteteils nach außen und die

Sprünge und diesen Vorsprüngen zugeordnete ra- zugeordneten, radial verlaufenden Vorsprünge des

diale Vorsprünge am Ende des Flammrohres lösbar Flammrohres nach innen. Die Vorsprünge sowohl des

mit diesem verbunden ist, dadurch gekenn- |5 Halteteils als auch des Flammrohres sind dabei so aus-

ze ich η et, daß gebildet, daß sie einen Bajonettverschluß bilden, mit

dem das Flammrohr an dem Halteteil zu befestigen ist.

a) die Vorsprünge (12a; 32a; 5Oa^ am Flammrohr Nach Schließen bzw. Einrasten dieses Bajonettver-(12; 32; 50) radial nach außen und die Vorsprün- Schlusses wird eine Relativdrehung zwischen Flammge (IAa-, 30a; 40; 4Sa) am Halteteil (14; 30; 38; 20 rohr und Halteteil mit Hilfe eines in dem Halteteil fest-48) rsüal nach innen ragen. gelegten und in eine Ausnehmung des Flammrohres hin-

b) ein Lufteinlaßring (26) konzentrisch zur Ein- einragenden Stiftes verhindert. Im Bereich des Bajospritzdüse (24), relativ zum Halteteil (14; 30; 38; nettverschlusses sind Ringspalte sowohl im Flammrohr 48) axial verschieblich angeordnet ist, der außen als auch dem Halteteil vorgesehen, um Wärmedehnunals ein die Vorsprünge (12a; 32a; 50a,l des 25 gen beider in radialer Richtung zuzulassen. Andererseits Flammrohrs (12; 32; 50) beaufschlagender sind bei dieser bekannten Haltevorrichtung aber keine Druckring (18) ausgebildet ist, und Maßnahmen angegeben, um auch Wärmedehnungen in

c) eine den Lufteinlaßring (26) in Richtung des axialer Richtung zu ermöglichen, die insbesondere bei Flammrohres (12; 32; 50) drückende Vorspann- der Verwendung von unterschiedlichen Materialien mit einrichtung (20) auf den Innenumfang des Luft- 30 unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten für das einlaßringes (26) wirkt Flammrohr und das Halteteil zu Problemen führen können.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Haltevorrichtung kennzeichnet, daß die Vojsprünge am Halteteil (38) der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten bogenförmige Finger (40) silk;, die in einer ringför- 35 Art so weiterzubilden, daß für das Halteteil und das migen Nut (38a) an dem Halterungsende des Halte- Flammrohr Materialien auch mit stark unterschiedliteils (38) angeordnet sind, daß mehrere radiale öff- chen Wärmedehnungskoeffizienten verwendet werden nungen (3Se) in dem Halteteil (38) ausgebildet sind, können, ohne daß durch Wärmedehnung bedingte die eine Verbindung vom Außenumfang des Halte- Spannungen in der Haltevorrichtung auftreten können, teils (38) zu der Nut (3Sa) herstellen, daß die Finger 40 Bei einer Haltevorrichtung der genannten Art ist die-(40) in die Nut (3Sa^ derart eingepaßt sind, daß sie se Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Parelativ zum Halteteil (38) radial beweglich sind, daß tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

in den radialen öffnungen (3Se) Druckstangen (42) Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung zeichnet

beweglich angeordnet sind, mit denen die Finger (40) sich dadurch aus, daß durch das elastische Aneinander-

in radialer Richtung verschiebbar sind, und daß ein 45 drücken der Vorsprünge des Halteteils und des Flumm-

ringförmiges Band i44) um das Halteteil (38) gelegt rohres mit Hilfe der Vorspanneinrichtung und des

ist, das die radialen Öffnungen (38eJ abdeckt und die Druckringes ein Ausweichen sowohl des Flammrohres

Druckstangen (42) in den radialen öffnungen (3Se) als auch des Halteteils in axialer Richtung jederzeit

hält. möglich ist, so Saß auch alle Wärmedehnungen in

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 50 axialer Richtung der Brennkammer kompensiert werkennzeichnet, daß die Vorsprünge am Halteteil (48) den können.

von einem Innengewinde gebildet sind, daß die Vor- Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran-

sprünge am Flammrohr (50) von einem Außenge- Sprüchen angegeben.

winde gebildet sind, daß das Flammrohr (50) an sei- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand nem dem Halteteil (48) zugewandten Ende eine nach 55 der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt
innen gerichtete Schulter (50b) aufweist, gegen die Fig. 1 einen Axialschnitt eines ersten Ausführungsder Druckring (18) anlegbar ist, und daß die Gewin- beispiels der Haltevorrichtung zum nachgiebigen Haldegänge des Innengewindes und des Außengewin- ten eines Flammrohres,

des an ihren Eingriffsbereichen unter der Kraft einer F i g. 2 eine der der F i g. 1 ähnliche Ansicht eines

die Vorspanneinrichtung bildenden Feder (20) in 60 zweiten Ausführungsbeispiels einer solchen Haltevor-

axialer Richtung gegeneinander preßbar sind. richtung, wobei unwesentliche Teile weggebrochen

4. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 sind,

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (14; Fig. 3 einen Querschnitt aus Fig. 2 in der Ebene III-

30;38;48) aus Keramik besteht. III,

5. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 65 Fi g. 4 eine Ansicht ähnlich der der Fi g. 1 eines dritbis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt ten Ausführungsbeispiels,

des Druckringes(18)durch einen zylindrischen Man- Fig. 5 einen perspektivischen Teilschnitt der Halte-

telabschnitt (18a^ und einen ringförmigen, sich radial vorrichtung aus F i g. 4 und