DE4238602C2 - Brennkammergehäuse einer Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennkammergehäuse einer Gasturbine mit einem am turbinenseitigen Teil seitlich angebrachten Eintrittskrümmer für die Einführung von Verdichterluft, der in ein etwa kreisförmiges Einlaufherz übergeht, das beidseitig um den unteren Teil des Brennkammergehäuses, dessen Wandung im diesem Bereich mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen ist, um das innenliegende Mischrohr herumgeführt wird.

Bei dem Brennkammergehäuse nach der nachveröffent­ lichten DE-Patentanmeldung P 42 22 391 strömt die Verdichterluft durch einen seitlichen Eintrittskrümmer in Bogenform in ein sich verengendes Einlaufherz und gelangt durch den Lochkegel in das Innere des Brennkammergehäuses und strömt dort an dem konischen Mischrohr vorbei nach oben und gelangt dort zum Brenner und in das Flammrohr.

Das Mischrohr ist durch einen Zwischenring am unteren Teil des Flammrohres befestigt, das Flammrohr ist mit Keramikziegeln feuerfest ausgekleidet.

Die angesaugte Verdichterluft aus dem kreisförmigen Ringkanal bzw. Einlaufherz gelangt demnach sowohl als Primärluft durch den Brenner in das Flammrohr als auch durch Sekundärluft-Öffnungen im Mischrohr in den inneren Brennraum der Brennkammer. Die Sekundärluft-Öffnungen können sich sowohl im Mischgehäuse als auch im Flammrohr befinden.

Aus der AT-PS 243 577 ist eine Gasturbinen-Brennkammer bekannt, bei der hinter dem Hals für den Luftzutritt eine schraubenförmig gewundene Trennwand angeordnet ist, die den Luftstrom in einen oberen und unteren ringförmigen Raum der Brennkammer unterteilt. Hinter dem Hals für den Lufteintritt ist eine feste oder verstellbare Trennungsschaufel angeordnet.

Aus der US-PS 42 55 927 geht hervor, daß bei einer Gasturbinen-Brennkammer an dem dort gezeigten Lufteintrittskrümmer ein Stutzen angebracht ist, der als Bypass-Rohr wirkend, Luft zu einem Einströmrohr führt, das im Mischbereich des Flammrohres mündet.

Nach einer anderen Brennkammergehäuse-Ausführung (DE-PS 40 34 711 ) kann der Ansaugquerschnitt dieser Sekundärluftöffnungen im Flammrohr durch einen Verstellring geregelt werden, wobei die Veränderung der Sekundärluftquerschnitte durch ein Verdrehen des Verstellringes mit einer elektromechanischen bzw. hydraulischen Vorrichtung erfolgt.

Durch das Verstellen des Stellringes soll die Primärluft-Überschußzahl λ des Brenners für einen vorgegebenen Arbeits- bzw. Leistungsbereich nahezu konstant gehalten werden.

Die beweglichen Teile des Verstellringes befinden sich im Verdichterluftstrom zwischen Brennkammergehäuse und Flammrohr, die Antriebseinheit außerhalb des Brennkammergehäuses.

Der Platzbedarf für die Anordnung des Stellringes innerhalb des Verdichterluftstromes zwischen Flammrohr und Brennkammergehäuse ist so groß, daß das Brennkammergehäuse in diesem Bereich konstruktiv geändert werden muß und eine kostspielige und aufwendige Abdichtung des Antriebes in der Wand des Brennkammergehäuses erforderlich wird.

Schließlich wird der freie Strömungsquerschnitt durch die Einbauten des Stellringes gemindert, es treten erhebliche Strömungsverluste auf. Darüber hinaus werden hohe Ansprüche an die mechanische Bearbeitung der bewegten Teile gestellt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Betriebsbereich eines Vormischbrenners in der Weise zu erweitern, indem ein Teil der Verdichterluft als Tertiärluft abgezweigt und direkt in das Mischrohr geleitet wird, ohne daß die Fördermenge des Kompressors zur Erzeugung der Verdichterluft reduziert werden muß, und daß die Nachteile der Luftmengenreduzierung entsprechend dem Stand der Technik beseitigt werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird in der Weise gelöst, wie es in den Patentansprüchen angegeben ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bei bestimmten Betriebszuständen dem Brenner nur ein Teil der Verdichterluft zugeführt, die durch einen seitlichen Eintrittskrümmer in Bogenform in den unteren konischen Teil des Brennkammergehäuses, den Lochkegel, über ein annähernd kreisförmiges Einlaufherz gelangt. Die Verdichterluft strömt zwischen Mischrohr und Lochkegel nach oben und gelangt über eine Reihe von Sekundärluft-Öffnungen und über den Brenner in das Innere des Flammrohres.

Eine Reduzierung der Primärluftmenge für den Brenner erfolgt in der Weise, daß ein Teil der Verdichterluftmenge abgezweigt und dem Mischrohr direkt zugeführt wird, ohne die Fördermenge des vorgeschalteten Kompressors zur Erzeugung der Verdichterluft zu reduzieren, so daß diese Luftmenge dem Brenner nicht zur Verfügung steht, wodurch die Luftüberschußzahl λ gesenkt wird.

In den seitlichen Eintrittskrümmer wird zu diesem Zweck ein Stutzen eingeschweißt, an dem mittels lösbarer Verbindungselemente der Flansch einer Bypassleitung befestigt wird. Diese Bypassleitung wird außerhalb des Einlaufherzes um die Brennkammer herumgeführt und im Ausführungsbeispiel direkt gegenüber dem Einlaufkrümmer an einen zweiten Stutzen, der in das Einlaufherz eingeschweißt ist, mittels lösbarer Verbindungselemente befestigt. - Im übrigen ist die Umfangslage für den zweiten Stutzen beliebig wählbar.

Über ein an diesem Stutzen gelagertes Einströmrohr gelangt dieser Teil der Verdichterluft direkt in den unteren Teil des konischen Mischrohres.

Das Einströmrohr wird hierbei durch das Einlaufherz und durch den konischen Lochkegel in das konische Mischrohr geführt.

In dem Bypassrohr ist ein Kompensator und eine Regelarmatur, beispielsweise eine Drosselklappe, Schieber, Kugelhahn u. a. eingebaut.

Das Bypassrohr wird aus handelsüblichen Rohrstücken, Krümmern, Flanschen und Verbindungselementen zusammengesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von schematischen Zeichnungen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf den unteren Teil des Brennkammergehäuses,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den unteren Teil des Brennkammergehäuses.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den unteren Teil des Brennkammergehäuses mit der erfindungsgemäßen Leitung (Bypassleitung 3) für die Abzweigung von Verdichterluft.

Das Brennkammergehäuse besteht aus einem seitlich angeordneten Lufteintrittskrümmer (8), der in ein horizontal verlaufendes, nahezu kreisförmiges Einlaufherz (6) übergeht. Aus diesem Einlaufherz (6) strömt die Verdichterluft durch den Lochkegel (9) in das Innere der durch Rippen (11) unterteilten Brennkammer, prallt teilweise gegen das Mischrohr (10) und wird dort nach oben in Richtung des nicht dargestellten Flammrohres und des Brenners umgeleitet.

Das Bypassrohr (3) ist am Lufteintrittskrümmer (8) an einen Stutzen (7) und an der gegenüberliegenden Seite am Einlaufherz (6) am Stutzen (5) mit lösbaren Verbindungselemente (3d) verbunden.

Das Einströmrohr (4) wird ebenfalls zwischen Rohrflansch (3a) und Stutzen (5) befestigt und durch das Einlaufherz (6) und den Lochkegel (9) in das Mischrohr geführt. In das Bypassrohr (3) ist zwecks Dehnungsausgleich ein Kompensator (1) und zur Regelung des Volumenstromes eine Absperrarmatur (2) eingebaut.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den unteren Teil der Brennkammer, wobei das Bypassrohr (3), der Kompensator (1) und die Absperrarmatur (2) lediglich als Symbole dargestellt sind.

Durch die eingezeichneten Pfeile werden die verschiedenen Strömungsrichtungen der Verdichterluft und die Strömungsrichtung des Verbrennungsgases zur Turbine angedeutet. Ein Teil der Verdichterluft strömt zwischen Lochkegel (9) und Mischrohr (10) nach oben in Richtung Flammrohr (12) und Brenner, ein anderer Teil der Verdichterluft strömt über die Bypass-Leitung (3) und durch das Einströmrohr (4) direkt in das Innere des Mischrohres (10).

Bezugszeichenliste

 1 Kompensator
 2 Regel-Armatur
 3 Bypassrohr
 3a Flansch
 3b Krümmer
 3c gerade Länge
 4 Einströmrohr
 5 Stutzen an 6
 6 Einlaufherz des Brennkammergehäuses
 7 Stutzen an 8
 8 Lufteintrittskrümmer
 9 Lochkegel
10 Mischrohr
11 Rippe
12 Flammrohr

Claims (2)

1. Brennkammergehäuse einer Gasturbine mit einem am turbinenseitigen Teil seitlich angebrachten Eintrittskrümmer für die Einführung von Verdichterluft, der in ein etwa kreisförmiges Einlaufherz übergeht, das beidseitig um den turbinenseitigen, konischen Teil des Brennkammergehäuses, dessen Wandung in diesem Bereich mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen ist, und um das innenliegende Mischrohr herumgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung der in das Flammrohr (12) eintretenden Luft an dem Lufteintrittskrümmer (8) ein Stutzen (7) und an dem Einlaufherz (6) ein Stutzen (5) angebracht ist, daß ein eine Absperrarmatur (2) enthaltendes Bypassrohr (3) mit Flanschen (3a) an den Stutzen (7 und 5) befestigt ist, daß ein Einströmrohr (4) und der Flansch (3a) gemeinsam über Verbindungselemente (3d) an dem Stutzen (5) des Einlaufherzes (6) befestigt sind und daß das Einströmrohr (4) durch das Einlaufherz (6), den Lochkegel (9) des Brennkammergehäuses und das Mischrohr (10) in die Mischzone des Flammrohrs (12) geführt ist.

2. Brennkammergehäuse einer Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Bypassrohr (3) ein Kompensator (1) eingebaut ist.