DE4304201A1 - Combustion chamber for a gas turbine - Google Patents

Combustion chamber for a gas turbine

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DE4304201A1
DE4304201A1 DE19934304201 DE4304201A DE4304201A1 DE 4304201 A1 DE4304201 A1 DE 4304201A1 DE 19934304201 DE19934304201 DE 19934304201 DE 4304201 A DE4304201 A DE 4304201A DE 4304201 A1 DE4304201 A1 DE 4304201A1
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combustion chamber
piston
inlet pipe
air
flame tube
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DE19934304201
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German (de)
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Manfred Dr Aigner
Rainer Giese
Gerhard Mueller
Pirmin Schiessel
Gerhard Ziener
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/26Controlling the air flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/06Arrangement of apertures along the flame tube

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

A combustion chamber for a gas turbine comprises an outer casing (2) and a flame tube (3), closed at the top, arranged concentrically in the outer casing (2) and separated by a gap from the outer casing (2), which flame tube encloses a combustion space (4) and together with the outer casing forms an annular air passage (28) for the ducting of compressor air (6). In the upper part of the combustion chamber (1), the combustion chamber furthermore has at least one burner (5), which extends through the outer casing (2) and the flame tube (3) into the combustion space (4) and is connected to the air passage (28). In addition a plurality of mixing air nozzles (10) arranged on the circumference of the flame tube (3) is provided in the middle part of the combustion chamber (1), which nozzles connect the air passage (28) to the combustion space (4). In such a combustion chamber a more flexible adjustment of the flow of secondary air (7) and hence of the temperature distribution in the combustion space is achieved in that the mixing air nozzles (10) are designed as individually controllable nozzles. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Gasturbinen. Sie betrifft eine Brennkammer für Gasturbinen, umfassendThe present invention relates to the field of Gas turbines. It concerns a combustion chamber for gas turbines, full

  • (a) einen Außenmantel;(a) an outer jacket;
  • (b) ein konzentrisch im Außenmantel angeordnetes und von dem Außenmantel beabstandetes, oben geschlossenes Flammen­ rohr, welches einen Brennraum umschließt und zusammen mit dem Außenmantel einen ringförmigen Luftkanal zur Führung von Verdichterluft bildet;(b) a concentrically arranged in the outer jacket and of which Flame spaced apart, closed top flame pipe, which encloses a combustion chamber and together with the outer jacket an annular air duct Guidance of compressor air forms;
  • (c) im oberen Teil der Brennkammer wenigstens ein Brenner, welcher durch den Außenmantel und das Flammenrohr hin­ durch in den Brennraum hineinragt und mit dem Luftkanal in Verbindung steht; und(c) at least one burner in the upper part of the combustion chamber, which through the outer jacket and the flame tube through into the combustion chamber and with the air duct communicates; and
  • (d) im mittleren Teil der Brennkammer eine Mehrzahl von am Umfang des Flammenrohres angeordneten Mischluftdüsen, welche den Luftkanal mit dem Brennraum verbinden.(d) a plurality of am in the central part of the combustion chamber Circumference of the flame tube arranged mixed air nozzles, which connect the air duct to the combustion chamber.

Eine solche Brennkammer ist z. B. aus der Deutschen Offenle­ gungsschrift DE-A1-28 36 539 (siehe insbesondere die dortige Fig. 4) bekannt. Such a combustion chamber is e.g. B. from the German Offenle supply document DE-A1-28 36 539 (see in particular the local one Fig. 4) known.  

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

In der Brennkammer 1 einer Gasturbine wird (wie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt) die von einem Verdichterteil kom­ primierte Verdichterluft 6 in einem zwischen Außenmantel 2 und Flammenrohr 3 gebildeten Luftkanal 28 einem oder mehreren im Kopfteil der Brennkammer angeordneten Brenner(n) 5 zuge­ führt und dort mit dem (flüssigen oder gasförmigen) Brenn­ stoff vermischt und verbrannt. Die heißen Verbrennungsgase treten vom Brennraum 4 kommend nach unten aus dem Flammenrohr 3 aus und über ein (mit der Brennkammer über einen Brennkam­ merflansch 12 verbundenes, in Fig. 1 nicht gezeigtes) torus­ förmiges Heißgasgehäuse in den Turbinenteil ein. Dem Heiß­ gas wird zur Verbesserung der Verbrennungs- und Strömungsvor­ gänge üblicherweise durch im mittleren Bereich der Brennkam­ mer angeordnete Mischluftdüsen 10 zusätzliche Luft (sog. Se­ kundärluft 7) zugemischt.In the combustion chamber 1 of a gas turbine (as shown in FIG. 1 by way of example), the compressor air 6 compressed by a compressor part leads to one or more burners (s) 5 arranged in the head part of the combustion chamber in an air duct 28 formed between the outer jacket 2 and the flame tube 3 and mixed there with the (liquid or gaseous) fuel and burned. The hot combustion gases come from the combustion chamber 4 downwards from the flame tube 3 and through a torus-shaped hot gas housing (connected to the combustion chamber via a combustion chamber 12 , not shown in FIG. 1) into the turbine part. The hot gas is usually used to improve the combustion and flow processes by means of mixed air nozzles 10 arranged in the central region of the combustion chamber 10, additional air (so-called secondary air 7 ).

Im Stand der Technik, wie er sich in der eingangs genannten Druckschrift darstellt, werden zum Einbringen der Mischluft in den Heißgasstrom einfache Düsen verwendet, die keinerlei Einstell- und Regelfunktion aufweisen. Aufgrund der vorgege­ benen Düsengeometrie ist es dabei nur schwer möglich, ein op­ timales Betriebsverhalten der Brennkammer zu erreichen. Ins­ besondere kann die Mischluftzufuhr nicht an wechselnde Be­ triebsfälle angepaßt werden.In the state of the art, as mentioned in the introduction The document represents the introduction of the mixed air used simple nozzles in the hot gas flow, which none Have setting and control function. Because of the above it is difficult to achieve an op to achieve maximum operating behavior of the combustion chamber. Ins the mixed air supply cannot be special to changing loads drive cases are adapted.

Aus den genannten Gründen sind Überlegungen angestellt wor­ den, die eine Regelung der Mischluftdüsen zum Gegenstand ha­ ben. Ziel der regelbaren Mischluftdüsen wäre es, die Luftver­ teilung in der Brennkammer entsprechend den feuerungstechni­ schen Anforderungen zu variieren. Durch ein gezieltes Auftei­ len der Brennkammerluft (Verdichterluft 6) in die Primärluft 8 (für den Brenner) und die Sekundärluft 7 (Mischluft) könnte das Betriebsverhalten, insbesondere von "Lean Premix"-Brenn­ kammern, deutlich verbessert werden (Teillastemissionen, er­ forderlicher Gasdruck). For the reasons mentioned, considerations have been made regarding the regulation of the mixed air nozzles. The aim of the adjustable mixed air nozzles would be to vary the air distribution in the combustion chamber according to the firing requirements. By a targeted division of the combustion chamber air (compressor air 6 ) into the primary air 8 (for the burner) and the secondary air 7 (mixed air), the operating behavior, in particular of "lean premix" combustion chambers, could be significantly improved (partial load emissions, he required gas pressure ).

Bei einer bereits erprobten Lösung (Fig. 1) werden derzeit zu diesem Zweck im Flammenrohr 3 der Brennkammer 1 Sekundärluft­ bohrungen 11b vorgesehen, die durch einen verdrehbaren Ring 9 verschlossen werden können. Der Ring 9 besitzt ebenfalls Ringlöcher 11a und gibt die Sekundärluftbohrungen 11b in dem Fall frei, daß beide Öffnungen übereinander stehen. In der Praxis kann die Luftverteilung der Brennkammer dann durch ein Verdrehen des Ringes 9 variiert werden (in der Darstellung nach Fig. 1 ist der Ring so verdreht, daß die Sekundärluft­ bohrungen nur teilweise freigegeben werden).In an already tried-and-tested solution ( FIG. 1), secondary air bores 11 b are currently provided for this purpose in the flame tube 3 of the combustion chamber 1 and can be closed by a rotatable ring 9 . The ring 9 also has annular holes 11 a and outputs the secondary air holes 11 b in the case clear that both openings are above the other. In practice, the air distribution of the combustion chamber can then be varied by rotating the ring 9 (in the illustration of FIG. 1, the ring is rotated so that the secondary air holes are only partially released).

Eine derartige Lösung hat jedoch verschiedene Nachteile:However, such a solution has several disadvantages:

  • - Das Flammenrohr 3 dehnt sich im Betrieb relativ zum abdich­ tenden Ring 9 sehr stark aus, was die Einhaltung großer Spiele erfordert und damit zu deutliche Leckagen führt.- The flame tube 3 expands in operation relative to the sealing ring 9 very much, which requires compliance with large games and thus leads to significant leaks.
  • - Alle Sekundärluftbohrungen 11b werden gleichzeitig geöffnet und geschlossen; es gibt daher keine Flexibilität beim Ab­ stimmen der Emissionen und Temperaturverteilung in der Brennkammer.- All secondary air holes 11 b are opened and closed at the same time; there is therefore no flexibility in coordinating emissions and temperature distribution in the combustion chamber.
  • - die Verwendung von einfachen, quer zur Heißgasströmung an­ geordneten Sekundärluftbohrungen 11b führt zu schrägen, un­ definierten Mischstrahlen. Dieser Effekt vergrößert sich noch, falls die Bohrungen mit Hilfe des Ringes 9 teilweise verkleinert werden, wodurch die Optimierung des Temperatur­ profiles der Brennkammer erschwert wird.- The use of simple, transverse to the hot gas flow at ordered secondary air holes 11 b leads to oblique, undefined mixed jets. This effect is further increased if the holes are partially reduced with the help of the ring 9 , which makes the optimization of the temperature profile of the combustion chamber more difficult.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Brennkammer für eine Gasturbine zu schaffen, welche in ihrem Betriebsverhalten und insbesondere auch hinsichtlich der in ihr herrschenden Tempe­ raturverteilung flexibel auf unterschiedliche Betriebsfälle abgestimmt werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a combustion chamber for a To create gas turbine, which in its operating behavior and especially with regard to the tempe prevailing in it  rature distribution flexible to different operating cases can be coordinated.

Die Aufgabe wird bei einer Brennkammer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daßThe task is in a combustion chamber of the aforementioned Art solved in that

  • (e) die Mischluftdüsen (10) als individuell regelbare Düsen ausgebildet sind.(e) the mixed air nozzles ( 10 ) are designed as individually controllable nozzles.

Durch die erfindungsgemäße individuelle Einstell- und Regel­ barkeit der einzelnen Mischluftdüsen läßt sich in der Brenn­ kammer leicht eine gewünschte Temperaturverteilung einstel­ len.Through the individual setting and rule according to the invention Ability of the individual mixed air nozzles can be in the Brenn chamber easily set a desired temperature distribution len.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt jede Mischluftdüse ein in die Wand des Flammenrohrs fest eingelassenes Düsenteil und ein mit dem Düsenteil ver­ bundenes und in den Luftkanal hineinragendes Einlaufrohr, welches über Öffnungen mit veränderbarem Querschnitt mit dem Luftkanal in Verbindung steht. Durch diese Trennung von Dü­ senteil und Regelteil wird eine gleichbleibende und optimale Formung des Sekundärluftstrahles erreicht, die weitgehend un­ abhängig vom effektiven Öffnungsquerschnitt in der Mischluftdüse ist.According to a first preferred embodiment of the invention each mixed air nozzle includes one in the wall of the flame tube recessed nozzle part and a ver with the nozzle part bound inlet pipe protruding into the air duct, which has openings with a variable cross-section with the Air duct is connected. By separating from Dü The control section and control section will be a constant and optimal one Formation of the secondary air jet achieved, which largely un depending on the effective opening cross section in the Mixed air nozzle is.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Öffnungen im Mantel des Einlaufrohres und ent­ lang von dessen Umfang angeordnet sind und sich in axialer Richtung erstrecken, und daß zur Veränderung des Öffnungs­ querschnitts ein im Einlaufrohr im Bereich der Öffnungen in axialer Richtung verschiebbarer Kolben vorgesehen ist, wel­ cher das Einlaufrohr in axialer Richtung zum Luftkanal hin abschließt. Durch diese Art der Querschnittsveränderung kann der Sekundärluftstrom auf einfache Weise und weitgehend frei von Leckagen eingestellt werden.A second preferred embodiment is characterized by this from that the openings in the jacket of the inlet pipe and ent long of its circumference and arranged in axial Extend direction and that to change the opening cross section in the inlet pipe in the area of the openings in axially displaceable piston is provided, wel cher the inlet pipe in the axial direction towards the air duct completes. This type of cross-sectional change can the secondary air flow is simple and largely free of leaks can be set.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen An­ sprüchen.Further embodiments result from the dependent An sayings.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENBRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigenIn the following, the invention is intended to be based on exemplary embodiments len are explained in connection with the figures. Show it

Fig. 1 eine bisherige Lösung zur Regelung des Sekundärluft­ stroms mittels Sekundärluftbohrungen mit gemeinsam verstellbarem Querschnitt; Fig. 1 shows a previous solution for controlling the secondary air flow by means of secondary air holes with a cross-section that can be adjusted jointly;

Fig. 2 im Schnitt ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine individuell regelbare Mischluftdüse nach der Erfindung mit den zwei Extremalstellungen des zur Re­ gelung verwendeten Kolbens; und Fig. 2 in section a first preferred embodiment for an individually controllable mixed air nozzle according to the invention with the two extreme positions of the piston used for re regulation; and

Fig. 3 im Schnitt ein zweites, zu Fig. 2 analoges Ausfüh­ rungsbeispiel für eine Brennkammer mit einem Zwi­ schenmantel (24). Fig. 3 in section, a second, Fig. 2 analog Ausfüh example for a combustion chamber with an inter mediate jacket ( 24 ).

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

In Fig. 2 ist im Schnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine individuell regelbare Mischluftdüse dargestellt, wie sie in der erfindungsgemäßen Brennkammer Anwendung findet und anstelle der Sekundärluftbohrungen 11b und Ringlöcher 11a aus Fig. 1 eingesetzt werden kann.In FIG. 2, in section, a preferred embodiment for an individually adjustable Mischluftdüse is shown, as is used in the inventive combustion chamber and, instead of the secondary air holes 11 b and annular holes 11 a of FIG. 1 may be employed.

Die Mischluftdüse 10 ist zwischen dem Außenmantel 2 der Brennkammer und dem Flammenrohr 3 angeordnet. Sie umfaßt entlang einer radial zur Brennkammer orientierten Düsenachse 27 einen durch das Flammenrohr 3 in den Brennraum ragenden und mit dem Flammenrohr 3 fest verbundenen, konischen Düsen­ teil 13 und ein daran anschließendes Einlaufrohr 26. Das Einlaufrohr 26 liegt quer im Luftkanal 28 und weist auf sei­ nem Mantel entlang des Umfangs angeordnete und sich in axia­ ler Richtung erstreckende Öffnungen auf, welche vorzugsweise die Form von Schlitzen 14 haben. Innerhalb des Einlaufrohres 26 ist ein in axialer Richtung verschiebbarer Kolben 15 vor­ gesehen, welcher sowohl einen durch die Schlitze 14 in das Einlaufrohr 26 eintretenden Luftstrom in Richtung auf den Dü­ senteil 13 umlenkt, als auch die Schlitze 14 mehr oder weni­ ger versperrt.The mixed air nozzle 10 is arranged between the outer jacket 2 of the combustion chamber and the flame tube 3 . It comprises, along a nozzle axis 27 oriented radially to the combustion chamber, a conical nozzle part 13 projecting through the flame tube 3 into the combustion chamber and firmly connected to the flame tube 3 and an adjoining inlet tube 26 . The inlet pipe 26 is located transversely in the air duct 28 and has its jacket arranged along the circumference and extending in the axial direction on openings, which preferably have the shape of slots 14 . Inside the inlet pipe 26 is an axially displaceable piston 15 is seen before, which both deflects an air flow entering through the slots 14 into the inlet pipe 26 in the direction of the nozzle part 13 , and also blocks the slots 14 more or less.

Die von der Verdichtungsstufe der Gasturbine kommende Ver­ dichterluft 6 strömt zwischen dem Flammenrohr 3 und dem Außen­ mantel 2 zu den Brennern. Ein bestimmter Teil davon, die Sekundärluft 7, fließt durch die Schlitze 14 des Einlaufroh­ res 26 in den zylindrischen Teil der Düse, wird dort - unter­ stützt durch die Kegelform des Kolbens 15 - in die gewünschte Richtung umgelenkt, und dann im konischen Düsenteil 13 auf die gewünschte Austrittsgeschwindigkeit beschleunigt. Die Va­ riation des Sekundärluftmassenstroms geschieht in der oben erwähnten Weise mit Hilfe des im Einlaufrohr 26 verschiebba­ ren Kolbens 15. Im geöffneten Zustand ist der Kolben 15 dabei nach rechts gezogen und gibt die Schlitze 14 komplett frei (obere Hälfte von Fig. 2). Im geschlossenen Zustand steht der Kolben 15 ganz links (untere Hälfte von Fig. 2).The coming from the compression stage of the gas turbine United compressor air 6 flows between the flame tube 3 and the outer jacket 2 to the burners. A certain part of it, the secondary air 7 , flows through the slots 14 of the Einlaufroh res 26 in the cylindrical part of the nozzle, is there - supported by the conical shape of the piston 15 - deflected in the desired direction, and then in the conical nozzle part 13 accelerates the desired exit speed. The Va riation of the secondary air mass flow occurs in the manner mentioned above with the aid of the piston 15 which is displaceable in the inlet pipe 26 . In the open state, the piston 15 is pulled to the right and completely clears the slots 14 (upper half of FIG. 2). In the closed state, the piston 15 is on the far left (lower half of FIG. 2).

Die Relativdehnungen zwischen dem im Außenmantel 2 gelager­ ten Kolben 15 und dem im Flammenrohr 3 befestigten Einlauf­ rohr 26 werden mit Hilfe eines ersten Kolbenringes 16 aufge­ nommen. Bei allen Zwischenstellungen des Verstellmechanismus wird der erste Kolbenring 16 auf den Stegen des Einlaufrohres 26 geführt, die zwischen den Schlitzen 14 stehengeblieben sind. Nur in den beiden Extremfällen, d. h. bei vollständig geöffneter oder geschlossener Düse dichtet der erste Kolben­ ring 16 auf dem ganzen Umfang des Einlaufrohres 26.The relative expansions between the piston 15 stored in the outer jacket 2 and the inlet pipe 26 fastened in the flame tube 3 are taken up with the aid of a first piston ring 16 . In all intermediate positions of the adjustment mechanism, the first piston ring 16 is guided on the webs of the inlet pipe 26 , which have remained between the slots 14 . Only in the two extreme cases, ie when the nozzle is fully open or closed, does the first piston ring 16 seal over the entire circumference of the inlet pipe 26 .

Der Kolben 15 wird im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 über ei­ ne Kolbenstange 17 verschoben, die in eine Gewindestange 22 übergeht. Die Kolbenstange 17 ist in einem Kolbenlager 21 ge­ lagert, welches seinerseits über ein Gehäuse 20 am Außenman­ tel 2 befestigt ist. Die Kolbenstange 17 ist in dem Kolbenla­ ger 21 mit einer Nut- und Federvorrichtung 18 gegen Verdrehen gesichert. Die Gewindestange 22 steht mit einer Antriebsein­ heit 23 in Eingriff, die durch einen E-Motor oder auch pneu­ matisch oder hydraulisch angetrieben werden kann. Wegen der hohen Drücke der Verdichterluft 6 in Gasturbinen muß der Kolben 15 bzw. die Kolbenstange 17 gegenüber der Umgebung (der Antriebseinheit 23) gedichtet werden. Dies geschieht im gezeigten Beispiel durch einen (metallischen) Axialkompensa­ tor 19.The piston 15 is moved in the embodiment of FIG. 2 via egg ne piston rod 17 which merges into a threaded rod 22 . The piston rod 17 is ge in a piston bearing 21 which is in turn attached to a housing 20 on the Außenman tel 2 . The piston rod 17 is secured in the Kolbenla ger 21 with a tongue and groove device 18 against rotation. The threaded rod 22 is in engagement with a drive unit 23 which can be driven by an electric motor or pneumatically or hydraulically. Because of the high pressures of the compressor air 6 in gas turbines, the piston 15 or the piston rod 17 must be sealed from the environment (the drive unit 23 ). In the example shown, this is done by a (metallic) axial compensator 19 .

Etwas anders ist die bevorzugte Konstruktion, wenn die Brenn­ kammer dreischalig aufgebaut ist (Fig. 3): Zusätzlich zum Flammenrohr 3 und dem Außenmantel 2 gibt es dann einen Zwi­ schenmantel 24, der dazu verwendet wird, die Luftgeschwindig­ keit und damit den konvektiven Wärmeübergang zum Flammenrohr 3 zu erhöhen. Zugleich schirmt der Zwischenmantel 24 den Außen­ mantel 2 gegen die vom heißen Flammenrohr 3 ausgehende Wärmestrahlung ab. Für die Mischluftdüse hat dies zur Folge, daß sie durch ein zusätzliches Bauteil, nämlich den Zwi­ schenmantel 24, hindurchgeführt werden muß. Entsprechend muß eine weitere Relativbewegung aufgenommen werden. Im Aus­ führungsbeispiel der Fig. 3 wird das dadurch erreicht, daß das Düsenteil 13 vom eigentlichen Einlaufrohr 26 getrennt wird. Das Düsenteil 13 bleibt am Flammenrohr 3 befestigt, während das Einlaufrohr mit dem Zwischenmantel 24 verbunden wird. Beide Rohre sind ineinander geschoben, wobei die Durch­ messer so gewählt werden, daß die Relativbewegungen des Flammenrohres 3 und des Zwischenmantels 24 problemlos aufge­ nommen werden können. Die Dichtigkeit des Rohrsystems 13, 26 wird wie beim Kolben 15 durch einen zweiten Kolbenring 25 ge­ währleistet, der in eine Nut im Befestigungsflansch des Ein­ laufrohres 26 eingelegt ist. Der Antrieb des Kolbens erfolgt in diesem Beispiel im übrigen auf dieselbe Weise, wie in Fig. 2. The preferred construction is somewhat different if the combustion chamber is constructed with three shells ( FIG. 3): in addition to the flame tube 3 and the outer jacket 2, there is then an intermediate jacket 24 which is used to speed the air and thus the convective heat transfer Increase flame tube 3 . At the same time, the intermediate jacket 24 shields the outer jacket 2 against the heat radiation emanating from the hot flame tube 3 . For the mixed air nozzle, this has the consequence that it must be passed through an additional component, namely the intermediate jacket 24 . Accordingly, a further relative movement must be taken up. In the exemplary embodiment from FIG. 3, this is achieved in that the nozzle part 13 is separated from the actual inlet pipe 26 . The nozzle part 13 remains attached to the flame tube 3 , while the inlet tube is connected to the intermediate jacket 24 . Both tubes are pushed into each other, the diameter being chosen so that the relative movements of the flame tube 3 and the intermediate jacket 24 can be easily taken up. The tightness of the pipe system 13 , 26 is guaranteed as with the piston 15 by a second piston ring 25 ge, which is inserted into a groove in the mounting flange of a running tube 26 . In this example, the piston is driven in the same way as in FIG. 2.

Insgesamt wird mit der Erfindung eine Brennkammer für Gastur­ binen geschaffen, deren Sekundärluftzustrom und damit Tempe­ raturverteilung leicht und flexibel regel- und einstellbar ist.Overall, the invention becomes a combustion chamber for gas binen created, their secondary air inflow and thus tempe ratur distribution easily and flexibly adjustable and adjustable is.

BezugszeichenlisteReference list

1 Brennkammer
2 Außenmantel
3 Flammenrohr
4 Brennraum
5 Brenner
6 Verdichterluft
7 Sekundärluft
8 Primärluft
9 Ring
10 Mischluftdüse
11a Ringloch
11b Sekundärluftbohrung
12 Brennkammerflansch
13 Düsenteil
14 Schlitz (Einlaufrohr)
15 Kolben
16, 25 Kolbenring
17 Kolbenstange
18 Nut- und Federvorrichtung
19 Axialkompensator (metallisch)
20 Gehäuse
21 Kolbenlager
22 Gewindestange
23 Antriebseinheit
24 Zwischenmantel
26 Einlaufrohr
27 Düsenachse
28 Luftkanal
1 combustion chamber
2 outer sheath
3 flame tube
4 combustion chamber
5 burners
6 compressor air
7 secondary air
8 primary air
9 ring
10 mixed air nozzle
11 a ring hole
11 b secondary air hole
12 combustion chamber flange
13 nozzle part
14 slot (inlet pipe)
15 pistons
16 , 25 piston ring
17 piston rod
18 tongue and groove device
19 axial compensator (metallic)
20 housing
21 piston bearings
22 threaded rod
23 drive unit
24 intermediate sheath
26 inlet pipe
27 nozzle axis
28 air duct

Claims (12)

1. Brennkammer für eine Gasturbine, umfassend
  • (a) einen Außenmantel (2);
  • (b) ein konzentrisch im Außenmantel (2) angeordnetes und von dem Außenmantel (2) beabstandetes, oben geschlossenes Flammenrohr (3), welches einen Brennraum (4) umschließt und zusammen mit dem Außenmantel einen ringförmigen Luftkanal (28) zur Führung von Verdichterluft (6) bildet;
  • (c) im oberen Teil der Brennkammer (1) wenigstens ein Brenner (5), welcher durch den Außenmantel (2) und das Flammen­ rohr (3) hindurch in den Brennraum (4) hineinragt und mit dem Luftkanal (28) in Verbindung steht; und
  • (d) im mittleren Teil der Brennkammer (1) eine Mehrzahl von am Umfang des Flammenrohres (3) angeordneten Mischluftdü­ sen (10), welche den Luftkanal (28) mit dem Brennraum (4) verbinden;
1. Combustion chamber for a gas turbine, comprising
  • (a) an outer jacket ( 2 );
  • (b) a flame tube ( 3 ) which is arranged concentrically in the outer jacket ( 2 ) and is spaced apart from the outer jacket ( 2 ) and which encloses a combustion chamber ( 4 ) and together with the outer jacket an annular air duct ( 28 ) for guiding compressor air ( 6 ) forms;
  • (c) in the upper part of the combustion chamber ( 1 ) at least one burner ( 5 ) which projects through the outer jacket ( 2 ) and the flame tube ( 3 ) into the combustion chamber ( 4 ) and is in communication with the air duct ( 28 ) ; and
  • (d) in the central part of the combustion chamber ( 1 ) a plurality of mixing air nozzles ( 10 ) arranged on the circumference of the flame tube ( 3 ), which connect the air duct ( 28 ) to the combustion chamber ( 4 );
dadurch gekennzeichnet, daß
  • (e) die Mischluftdüsen (10) als individuell regelbare Düsen ausgebildet sind.
characterized in that
  • (e) the mixed air nozzles ( 10 ) are designed as individually controllable nozzles.
2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mischluftdüse (10) ein in die Wand des Flammenrohrs (3) fest eingelassenes Düsenteil (13) und ein mit dem Düsenteil (13) verbundenes und in den Luftkanal (28) hineinragendes Einlaufrohr (26) umfaßt, welches über Öffnungen mit verän­ derbarem Querschnitt mit dem Luftkanal (28) in Verbindung steht.2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that each mixed air nozzle ( 10 ) in the wall of the flame tube ( 3 ) fixedly embedded nozzle part ( 13 ) and with the nozzle part ( 13 ) connected and in the air channel ( 28 ) projecting inlet pipe ( 26 ), which is connected via openings with changeable cross section to the air duct ( 28 ). 3. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen im Mantel des Einlaufrohres (26) und entlang von dessen Umfang angeordnet sind und sich in axialer Rich­ tung erstrecken, und daß zur Veränderung des Öffnungsquer­ schnitts ein im Einlaufrohr (26) im Bereich der Öffnungen in axialer Richtung verschiebbarer Kolben (15) vorgesehen ist, welcher das Einlaufrohr (26) in axialer Richtung zum Luftka­ nal (28) hin abschließt.3. Combustion chamber according to claim 2, characterized in that the openings in the jacket of the inlet pipe ( 26 ) and along its circumference are arranged and extend in the axial direction Rich, and that to change the opening cross-section in the inlet pipe ( 26 ) in the area the openings in the axial direction movable piston ( 15 ) is provided, which closes the inlet pipe ( 26 ) in the axial direction to the channel Luftka ( 28 ). 4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen als sich in axialer Richtung erstreckende Schlitze (14) ausgebildet sind.4. Combustion chamber according to claim 3, characterized in that the openings are designed as slots ( 14 ) extending in the axial direction. 5. Brennkammer nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Länge der Öffnungen in axialer Rich­ tung im Verhältnis zum Hub des Kolbens (15) derart gewählt ist, daß bei maximal in das Einlaufrohr (26) eingeschobenem Kolben (15) die Öffnungen vollständig hinter und bei maximal herausgezogenem Kolben (15) vollständig vor dem Kolben (15) liegen.5. Combustion chamber according to one of claims 3 and 4, characterized in that the length of the openings in the axial direction Rich in relation to the stroke of the piston ( 15 ) is selected such that at maximum in the inlet tube ( 26 ) inserted piston ( 15th ) the openings are completely behind and with the piston ( 15 ) fully pulled out completely in front of the piston ( 15 ). 6. Brennkammer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kolben (15) kegelförmig ausgebildet ist.6. Combustion chamber according to one of claims 3 to 5, characterized in that the piston ( 15 ) is conical. 7. Brennkammer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kolben (15) über eine Kolbenstange (17) mit einer außerhalb des Außenmantels (2) angeordneten Antriebseinheit (23) verbunden und durch diese betätigbar ist.7. Combustion chamber according to one of claims 3 to 6, characterized in that the piston ( 15 ) via a piston rod ( 17 ) with an outside of the outer casing ( 2 ) arranged drive unit ( 23 ) is connected and can be actuated by this. 8. Brennkammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (17) in einem Kolbenlager (21) geführt ist, welches über ein Gehäuse (20) fest mit dem Außenmantel (2) verbunden ist, und daß zur Abdichtung des Kolbenlagers (21) ein zwischen Kolbenlager (21) und Kolben (15) angeordneter Axialkompensator (19) vorgesehen ist.8. Combustion chamber according to claim 8, characterized in that the piston rod ( 17 ) is guided in a piston bearing ( 21 ) which is fixedly connected to the outer casing ( 2 ) via a housing ( 20 ), and that for sealing the piston bearing ( 21 ) between the piston bearing ( 21 ) and piston ( 15 ) arranged axial compensator ( 19 ) is provided. 9. Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Düsenteil (13) dem Einlaufrohr (26) direkt angeformt ist. 9. Combustion chamber according to one of claims 2 to 8, characterized in that the nozzle part ( 13 ) of the inlet pipe ( 26 ) is integrally formed. 10. Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • (a) zwischen dem Flammenrohr (3) und dem Außenmantel (2) ein Zwischenmantel (24) vorgesehen ist;
  • (b) das Düsenteil (13) und das Einlaufrohr (26) als separate Bauteile ausgebildet sind;
  • (c) das Einlaufrohr (26) am Zwischenmantel (24) befestigt ist; und
  • (d) die Verbindung zwischen Düsenteil (13) und Einlaufrohr (26) so gestaltet ist, daß eine relative Verschiebung der beiden Bauteile zueinander in axialer Richtung bei gleichzeitiger Dichtheit nach außen gewährleistet ist.
10. Combustion chamber according to one of claims 2 to 8, characterized in that
  • (a) an intermediate jacket ( 24 ) is provided between the flame tube ( 3 ) and the outer jacket ( 2 );
  • (b) the nozzle part ( 13 ) and the inlet pipe ( 26 ) are designed as separate components;
  • (c) the inlet pipe ( 26 ) is fastened to the intermediate jacket ( 24 ); and
  • (D) the connection between the nozzle part ( 13 ) and the inlet pipe ( 26 ) is designed in such a way that a relative displacement of the two components relative to one another in the axial direction with simultaneous tightness to the outside is ensured.
11. Brennkammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenteil (13) in das Einlaufrohr (26) hineinragt und der Zwischenraum zwischen Düsenteil (13) und Einlaufrohr (26) durch einen Kolbenring (25) abgedichtet ist.11. Combustion chamber according to claim 10, characterized in that the nozzle part ( 13 ) protrudes into the inlet pipe ( 26 ) and the space between the nozzle part ( 13 ) and inlet pipe ( 26 ) is sealed by a piston ring ( 25 ).
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