DE4320428A1

DE4320428A1 - Sondendurchführung für eine Brennkammer

Info

Publication number: DE4320428A1
Application number: DE4320428A
Authority: DE
Inventors: Werner Lang; Rudolf Tresch
Original assignee: ABB Management AG
Current assignee: ABB Schweiz Holding AG
Priority date: 1993-06-21
Filing date: 1993-06-21
Publication date: 1994-12-22
Also published as: JPH0719480A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungstechnik. Sie betrifft eine Sondendurchführung für eine Brennkammer, insbesondere für die Brennkammer einer Gas turbine, wobei

(a) die Brennkammer ein einen Brennraum eingrenzendes Heiß gasgehäuse und ein das Heißgasgehäuse in einem Abstand umgebendes Kühlluftgehäuse umfaßt, zwischen welchen ein Kühlluftkanal gebildet wird,
(b) eine Sonde mit einem Sondenrohr über eine erste Sonden öffnung in dem Kühlluftgehäuse und eine zweite Sondenöff nung in dem Heißgasgehäuse von außen Zugang zum Brenn raum hat, und
(c) Mittel vorgesehen sind, um den Kühlluftkanal im Bereich der Sondenöffnungen gegen den Brennraum und den außer halb des Kühlluftgehäuses liegenden Raum, abzudichten.

Eine Brennkammer der genannten Art (allerdings ohne Sonden) ist z. B. aus der DE-A1-28 36 539 (BBC Brown Boveri & Cie.) bekannt.

Stand der Technik

Bei Brennkammern, in denen Gase oder flüssige Brennstoffe bei hohen Temperaturen und unter möglichst schadstoffarmen Bedin gungen verbrannt werden, sind zur Messung, Überwachung und Regelung oder Beeinflussung der Verbrennungsvorgänge ver schiedenartige Sonden notwendig, die von außen durch die Ge häusewände in den innenliegenden Brennraum geführt werden müssen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, in den Gehäusewän den entsprechende Öffnungen vorzusehen, durch die entweder das Sondenrohr selbst gesteckt werden kann, oder die Sonde zumindest optischen Zugang zum Brennraum hat. Da in den ver schiedenen Gehäusen unterschiedliche Druckverhältnisse und Gasströmungen herrschen (im sogenannten Plenum befindet sich Verdichterluft, im Kühlluftkanal zwischen Heißgasgehäuse und Kühlluftgehäuse die Kühlluft, im Brennraum das Heißgas), ist es für einen ungestörten Verbrennungsbetrieb notwendig, die Sonden an den Durchführungen so abzudichten, daß ein uner wünschter Gasaustausch zwischen den verschiedenen Räumen nur in geringem Nasse stattfinden kann.

Bisher ist man bei der Abdichtung von Sonden folgendermaßen vorgegangen: Die Sonde wurde in der Öffnung des Heißgasge häuses (Brennkammerwand) radial, d. h. durch einen entspre chenden Paßsitz abgedichtet, während zur Abdichtung der Sonde gegenüber dem Kühlluftgehäuse spezielle Überlappbleche vor gesehen waren, die, von der Sonde ausgehend, den Randbereich des Kühlluftgehäuses um die erste Sondenöffnung herum dich tend überlappten.

Bei derartig abgedichteten Sondendurchführungen kommt es je doch aufgrund der hohen thermischen Belastung und der unter schiedlichen thermischen Ausdehnungen der im Betrieb auf un terschiedlichen Temperaturen befindlichen Gehäuse (Heißgasgehäuse und Kühlluftgehäuse) zu Verformungen und pa rallelen Verschiebungen der Gehäusewände, die folgende Pro bleme zur Folge haben: Nach einer thermischen Beanspruchung verklemmen sich die Sonden in ihrem Paßsitz in der Brennkam merwand. Weiterhin ist die Abdichtung des Kühlluftgehäuses unbefriedigend, weil die Überlappbleche wegen thermischer Verformungen der Gehäuse nicht mehr an der Gehäusewand anlie gen. Schließlich kommt es zu einem Festsitzen der notwendi gen, meist an unzugänglichen Stellen angeordneten Schrauben, die ein Auswechseln der Sonden erschweren wenn nicht sogar das Beschädigen der Sonde zur Folge haben.

Darstellung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Sondendurchführung für Brennkammern zu schaffen, die sich bei thermischer Bela stung ohne Verlust der Dichtigkeit an Bewegungen und Verfor mungen der Gehäuse anpaßt, eine leichte Auswechslung der Sonden ermöglicht und ohne enge Toleranzen in der Fertigung auskommt.

Die Aufgabe wird bei einer Sondendurchführung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

(d) die Dichtungsmittel eine Dichtscheibe umfassen, welche das Sondenrohr dichtend umgibt und mit einer Dichtfläche von außen auf dem die erste Sondenöffnung umgebenden Randbereich des Kühlluftgehäuses dichtend aufliegt, und
(e) die Dichtscheibe in Richtung der Sondenachse verschiebbar geführt und durch eine erste Druckfeder vorgespannt ist.

Der Kern der Erfindung liegt darin, anstelle starrer Über lappbleche eine axial geführte und verschiebbare und federnd vorgespannte Dichtscheibe zu verwenden, die sich den Verwer fungen und Verformungen flexibel anpassen kann, ohne die Ab dichtungsfunktion einzubüßen.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sondendurchführung zeichnet sich dadurch aus, daß die Dicht scheibe Teil eines Federhutes ist, welcher parallel zur Son denachse angeordnet und in Richtung der Sondenachse ver schiebbar geführt ist, daß der Federhut auf einem Führungs körper verschiebbar und dichtend geführt wird, wobei der Füh rungskörper das Sondenrohr konzentrisch umgibt und über ein das Sondenrohr umschließendes Verbindungsrohr an einem die Brennkammer umgebenden Druckgehäuse befestigt ist, und daß zwischen dem Federhut und dem Führungskörper eine in Richtung der Sondenachse verschiebbar und dichtend geführte Federhülse vorgesehen ist, welche Federhülse durch eine zweite Druckfe der vorgespannt ist und dichtend auf einem die zweite Sonden öffnung umgebenden Dichtsitz am Heißgasgehäuse aufliegt.

Diese Ausführungsform, bei der die Dichtelemente axial an ei nem äußeren Gehäuse geführt werden, hat den besonderen Vor teil, daß beide Dichtungen, sowohl die am Heißgasgehäuse, als auch die am Kühlluftgehäuse, bei einer thermisch beding ten Verschiebung der inneren Gehäuse quer zur Sondenachse un verändert dichtend auf die Gehäusewände gepreßt bleiben, oh ne daß eine Verkanten oder Verklemmen zu befürchten ist.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Sondendurchführung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fe derhut auf einem Führungsrohr verschiebbar und dichtend ge führt wird, welches Führungsrohr das Sondenrohr in einem Ab stand konzentrisch umgibt und am Heißgasgehäuse derart befe stigt ist, daß es die zweite Sondenöffnung dichtend umfaßt, und daß das Sondenrohr mittels eines Flansches direkt an ei nem die Brennkammer umgebenden Druckgehäuse befestigt ist und von dem umgebenden Raum zwischen Kühlluftgehäuse und Druckge häuse durch einen Abstützzylinder getrennt ist, welcher von dem Federhut konzentrisch und dichtend umschlossen wird und über einen Federbalg seitlich verschiebbar am Druckgehäuse befestigt ist.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie z. B. einen schrägen Einbau der Sonde erlaubt, weil die Abdichtung der Sonde relativ zum Heißgasgehäuse nicht in einer horizontalen Ebene durch ein planes Aufliegen auf einem Dichtsitz, sondern durch ineinandergeschobene, zur Sondenachse konzentrisch an geordnete Rohre erfolgt.

Eine weiter bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Dichtscheibe Teil einer Federhülse ist, welche parallel zur Sondenachse angeordnet und in Richtung der Son denachse verschiebbar geführt ist, daß sich die erste Druck feder an einem bajonettartigen Schnellverschluß abstützt, welcher das Sondenrohr umgibt und mittels flügelartiger Ver riegelungselemente unter entsprechende, am Kühlluftgehäuse außen angebrachte Verriegelungslaschen mit Z-förmigem Quer schnitt greift und verriegelbar ist, und daß am nach außen gerichteten Ende der Federhülse Hülsenlaschen derart ange bracht sind, daß in der Verriegelungsposition die Federhülse gegenüber dem Schnellverschluß in Richtung der Sondenachse frei verschiebbar ist, daß jedoch bei einem Drehen des Schnellverschlusses aus der Verriegelungsposition die Verrie gelungselemente unter die Hülsenlaschen greifen und unter dem Druck der ersten Druckfeder die Federhülse am Schnellver schluß fixiert ist und zusammen mit dem Schnellverschluß abgenommen werden kann.

Diese Art der Sondendurchführung ist dann besonders günstig, wenn eine Sonde besonders schnell und einfach auswechselbar sein muß.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen An sprüchen.

Kurze Erläuterung der Figuren

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 im Längsschnitt ein erstes bevorzugtes Ausführungs beispiel für eine Sondendurchführung nach der Erfin dung mit zwei federbelasteten, am Druckgehäuse ge führten Dichtungselementen (17, 18);

Fig. 2 im Längsschnitt ein zweites bevorzugtes Ausführungs beispiel für eine erfindungsgemäße Sondendurchfüh rung, die speziell für den Schrägeinbau geeignet ist, wie er sich bei optischen Sonden zur Flammenüberwa chung ergibt;

Fig. 3A im teilweisen Längsschnitt ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine Sondendurchführung nach der Erfindung mit bajonett-artigem Schnellverschluß für einen schnellen Sondenwechsel; und

Fig. 3B in der Draufsicht die Anordnung der Verriegelungsele mente bei der Durchführung nach Fig. 3A.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von drei unterschiedli chen Ausführungsbeispielen erläutert, von denen die ersten beiden sich jeweils auf eine von außen in das die Brennkam mer umgebende Druckgehäuse einsetzbare Sonde beziehen (Fig. 1 und 2), während das dritte Ausführungsbeispiel (Fig. 3) eine an den inneren Gehäusen angebrachte Sonde betrifft.

In Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ausschnittweise eine Seite einer Brennkammer dargestellt, wie sie im Zusammenhang mit Gasturbinen eine Anwendung findet. Sie umfaßt im wesent lichen drei ineinander geschachtelte Gehäuse: Ein äußeres Druckgehäuse 6 umgibt ein innenliegendes Kühlluftgehäuse 19, welches seinerseits ein innenliegendes Heißgasgehäuse 21 einschließt. Das Heißgasgehäuse 21 begrenzt einen (nicht dargestellten) Brennraum (41 in Fig. 3A), in welchem die ei gentliche Verbrennung stattfindet. Zwischen dem Heißgasge häuse 21 und dem von ihm beabstandeten Kühlluftgehäuse 19 ist ein Kühlluftkanal 20 gebildet, durch den zur Kühlung des Heißgasgehäuses 21 unter erhöhtem Druck Kühlluft strömt.

Zwischen dem Kühlluftgehäuse 19 und dem Druckgehäuse 6 ist ein größerer Zwischenraum vorgesehen, der als Plenum be zeichnet wird und verdichtete Luft aus dem zur Gasturbine ge hörenden Verdichter führt.

Vom außerhalb des Druckgehäuses 6 liegenden Außenraum führt eine Sondendurchführung 1 durch eine Bohrung 14 im Druckge häuse 6 und zwei Sondenöffnungen 57, 58 im Kühlluftgehäuse 19 bzw. Heißgasgehäuse 21 in den Brennraum. Die Sondendurchfüh rung 1 umfaßt einen im Plenum angeordneten, massiven, zylin drischen Führungskörper 8, der über ein Verbindungsrohr 4 und eine Einschraub-Verschraubung 5 mit einem Flansch 2 starr verbunden ist, der eine entsprechende Gewindebohrung 3 auf weist. Der Flansch 2 ist seinerseits von außen mittels nicht dargestellter Schrauben auf das Druckgehäuse 6 aufgeschraubt, so daß der Führungskörper 8 im eingebauten Zustand hinsicht lich des Druckgehäuses 6 eine starre Lage einnimmt.

Durch die Einschraub-Verschraubung 5, das Verbindungsrohr 4 und eine zentrale Durchgangsbohrung im Führungskörper 8 ist ein Sondenrohr 7 geführt, welches im Brennraum mündet. Das Sondenrohr 7 kann dabei selbst Bestandteil der Sonde oder äußeres Schutzrohr für die eigentliche Sonde sein. Die für das Sondenrohr 7 notwendigen Sondenöffnungen 57, 58 stellen eine unerwünschte Verbindung zwischen dem Kühlluftkanal 20 und dem Plenum bzw. dem Brennraum dar. Zur Abdichtung des Kühlluftkanals sind deshalb eine Federhülse 18 und ein Feder hut 17 vorgesehen.

Federhut 17 und Federhülse 18 sind konzentrisch zur Sonden achse angeordnet und in Richtung der Sondenachse verschieb bar. Die innenliegende Federhülse 18 gleitet auf dem Außen mantel des Führungskörpers 8 und wird von diesem in Richtung der Sondenachse so geführt, daß eine seitliche Bewegung re lativ zum Druckgehäuse 6 weitgehend unmöglich ist. Die Feder hülse 18 sitzt mit dem Boden dichtend auf einem ringförmigen, erhöhten Dichtsitz 22 auf, der in die Wand des Heißgasgehäu ses eingeschweißt ist und die zweite Sondenöffnung 58 um gibt. Das Sondenrohr 7 wird dabei durch eine passende Öff nung im Hülsenboden geführt. Der Federhut 17 gleitet seiner seits auf dem Außenmantel der Federhülse 18 und ist daher in gleicher Weise axial geführt wie diese. Der Federhut weist am unteren Ende als "Hutkrempe" eine Dichtscheibe 60 auf, die mit einer Dichtfläche 59 auf der Wand des Kühlluftgehäuses 19 im Randbereich um die erste Sondenöffnung 57 dichtend auf liegt. Durch den Dichtsitz 22, die beiden eng übereinander gleitenden Elemente Federhülse und Federhut, und die Dicht fläche 59 wird der Kühlluftkanal 20 weitgehend gegen die übrigen Räume abgedichtet.

Damit Federhülse 18 und Federhut 17 zu jeder Zeit dichtend aufsitzen, sind sie jeweils durch eine Druckfeder 12, 10 vor gespannt. Die Druckfedern 10, 12 sind vorzugsweise als Spi ralfedern ausgebildet und konzentrisch um den Führungskörper 8 herum angeordnet. Sie stützen sich dabei an einem ringför migen Ansatz 9 ab, der am oberen Ende des Führungskörpers 8 angeformt ist. Für die Aufnahme der zur Federhülse 18 gehöri gen Druckfeder 12 ist am oberen Hülsenende ein entsprechender ringförmiger Ansatz 13 vorgesehen. Beim Federhut 17 sitzt die zugehörige Druckfeder 10 direkt hinter der Dichtscheibe 60. Um ein Verdrehen der beiden Elemente 17 und 18 zu verhindern, weisen sie jeweils wenigstens ein Langloch 15 auf, durch wel ches ein entsprechender, im Führungskörper 8 eingelassener Führungsstift 16 radial hindurchragt. Weiterhin können im Führungskörper 8 Verbindungsbohrungen 11 vorgesehen sein, die verdichtete Luft aus dem Plenum in den Bereich des Sondenroh res 7 durchlassen, um ein Eintreten von Verbrennungsgasen aus dem Brennraum zu verhindern.

Ein Vorteil der in Fig. 1 dargestellten Sondendurchführung wird sofort deutlich, wenn man sich vergegenwärtigt, das die thermischen Belastungen in der Brennkammer vor allem eine Verschiebung des Heißgasgehäuses (relativ zu den anderen Ge häusen) in Richtung des eingezeichneten Doppelpfeiles zur Folge haben: Während die durch den Führungskörper 8 geführte Federhülse 18 durch die Druckfeder 12 auf den Dichtsitz 22 gepreßt wird, jedoch in seitlicher Richtung fixiert ist, kann sich das Heißgasgehäuse 21 mit dem Dichtsitz 22 unter der Hülse hin- und herbewegen, ohne das die Abdichtungsfunk tion beeinträchtigt wird. Dasselbe gilt auch im Hinblick auf den Federhut 17 für eine seitliche Bewegung des Kühlluftge häuses 19. Im übrigen werden Veränderungen der Gehäuse in Richtung der Sondenachse wegen der Federbelastung der Dicht elemente ohnehin ausgeglichen. Ein weiterer Vorteil ist die relativ unproblematische Montage und Demontage der Sonden durchführung 1: Da eine radiale Passung nicht vorliegt und der Überlappungsbereich zwischen Federhülse 18 und Dichtsitz bzw. zwischen Federhut und Rand der ersten Sondenöffnung 57 relativ ausgedehnt ist, kann die Sondendurchführung 1 ohne Justierung oder Toleranzprobleme durch die Bohrung 14 im Druckgehäuse 6 eingesetzt werden. Einfach ist auch der Ausbau der Sondendurchführung, weil ein thermisch bedingtes Verklem men oder Verkanten weitgehend ausgeschlossen ist.

Ein weiteres erprobtes Ausführungsbeispiel einer Sondendurch führung nach der Erfindung, die vor allem für optische Zwecke eingesetzt wird, ist in Fig. 2 wiedergegeben: Die Sonden durchführung 1 ist in diesem Falle in das Druckgehäuse 6 schräg eingebaut, weil z. B. die Flammenbildung am Ausgang ei nes in den Brennraum mündenden Brenners optisch gemessen oder überwacht werden muß. Zu diesem Zweck ist ein Anschlußring 29 mit seiner Achse schräg in die Wand des Druckgehäuses 6 eingeschweißt. Von außen ist an den Anschlußring die ei gentliche Sondendurchführung 1 mit einem Flansch 26 mittels geeigneter Schrauben 23 angeflanscht. An den Flansch 26 fest angeschweißt ist ein Sondenrohr 40, welches vom Flansch 26 nach innen ausgehend durch das Plenum hindurch bis etwa zum Kühlluftgehäuse 19 reicht. Das Sondenrohr 40 ist am unteren Ende bis auf eine Fensteröffnung 39 geschlossen.

Das Sondenrohr 40 ist an seinem unteren Ende konzentrisch von einem Abstützzylinder 31, einem Federhut 36 und einem Füh rungsrohr 38 umgeben. Führungsrohr 38 und Abstützzylinder 31 liegen auf der Sondenachse hintereinander und weisen densel ben Außendurchmesser auf. Über beide gleitet dichtend der Federhut 36, der mit der am unteren Ende angeordneten Dicht scheibe 60 in derselben Weise auf dem Randbereich um die er ste Sondenöffnung 57 aufliegt, wie der Federhut 17 aus Fig. 1. In derselben Weise wirken auch die an einem ringförmigen Ansatz 32 am Abstützzylinder 31 abgestützte Druckfeder 33 so wie die aus einem Langloch und einem Führungsstift 34 beste hende Führung des Federhutes 36.

Die Abdichtung des Kühlluftkanals 20 gegenüber dem Brennraum erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel nicht - wie in Fig. 1 - durch eine auf einem Dichtsitz aufsitzende Federhülse, son dern durch das Führungsrohr 38, welches die zweite Sondenöff nung 58 im Heißgasgehäuse 21 umgibt und mit einem Boden fest mit der Wand des Heißgasgehäuses 21 verschraubt ist. Das Führungsrohr 38 übernimmt die axiale Führung des Federhutes 36, so daß der Federhut 38 in diesem Fall nicht relativ zum Druckgehäuse 6, sondern zum Heißgasgehäuse 21 seitlich fi xiert ist. Dies hat zur Folge, daß sich bei einer (thermisch bedingten) seitlichen Verschiebung des Heißgasgehäuses 21 der Federhut 36 mitverschiebt. Da das Sondenrohr 40 anderer seits starr am Druckgehäuse 6 befestigt ist, ist es notwen dig, zwischen Sondenrohr 40 und Führungsrohr 38 ausreichend Platz zu lassen. Desgleichen ist der Abstützzylinder 31 über einen Federbalg 30 an einem zwischen Flansch 26 und An schlußring 29 angeordneten weiteren Flansch 28 befestigt, damit der Abstützzylinder 31 einer seitlichen Verschiebung von Führungsrohr 38 bzw. Federhut 36 ohne Schwierigkeiten folgen kann.

Innerhalb des Sondenrohres 40 ist ein Innenrohr 25 mit einem zentralen Optik-Kanal 24 vorgesehen, welches zu einem im un teren Ende des Sondenrohres 40 angeordneten Sondenfenster 37 führt. Das Sondenfenster 37 dichtet die Fensteröffnung 39 im Sondenrohr gegen den Brennraum ab. Es kann zugleich wasserge kühlt werden, wobei Kühlwasser über Kühlwasserbohrungen 27 im Flansch 26 und den Zwischenraum zwischen Sondenrohr 40 und Innenrohr durch das Sondenfenster 37 geleitet werden kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sondendurchführung ist in den Fig. 3A und 3B dargestellt. Es handelt sich in diesem Fall um eine Sondendurchführung, die innerhalb des Druckgehäuses angeordnet ist und nur durch die Wände des Kühlluftgehäuses 19 und des Heißgasgehäuses 21 führt. Die Sonde selbst umfaßt ein Sondenrohr 52, welches quer durch den Brennraum 41 von einer Seite zur anderen Seite verläuft und in diesem Fall mit Einlaßöffnungen 53 zum Auf nehmen von Heißgasproben ausgestattet ist. Selbstverständ lich kann die Sonde auch anders, z. B. als Temperatursonde, ausgestaltet sein. Das Sondenrohr 52 kann am unteren Ende mit einem Konus 54 zentriert in einem Sondensitz 55 sitzen, wel cher in die gegenüberliegende Wand des Heißgasgehäuses 21 eingeschweißt ist. Auf der anderen Seite wird es wiederum durch die erste und zweite Sondenöffnung 57 bzw. 58 aus dem Brennraum 41 in das Plenum geführt.

Zur Abdichtung des Kühlluftkanals 20 ist in diesem Falle eine Federhülse 48 vorgesehen, deren Hülsenboden als Dichtscheibe 60 verwendet wird. Die Federhülse 48 ist auch hier durch eine erste Druckfeder 45a federbelastet. Die erste Druckfeder 45a ist im Inneren eines Schnellverschlusses 43 untergebracht und gegen diesen Schnellverschluß 43 abgestützt. Der Schnellver schluß 43 seinerseits greift mit an seinem Schaft 46 seit lich angeordneten flügelartigen Verriegelungselementen 50 (50a, b in Fig. 3B) im verriegelten Zustand unter entspre chende, am Kühlluftgehäuse 19 angebrachte (in Fig. 3A nicht dargestellte) Verriegelungslaschen (56a, b in Fig. 3B), die einen Z-förmigen Querschnitt aufweisen. Eine zweite, zur er sten konzentrische Druckfeder 45b, die ebenfalls im Inneren des Schnellverschlusses 43 untergebracht ist, drückt einen das Sondenrohr 52 umgebenden, fest mit dem Sondenrohr verbun denen Dichtring 51 auf einen Dichtsitz 49 im Heißgasgehäuse, der in Art und Funktion dem in Fig. 1 wiedergegebenen Dicht sitz 22 entspricht.

Der Dichtsitz 49 und die zweiten Sondenöffnung 58 sind so be messen, daß das Sondenrohr 52 mit dem Dichtring 51 am Heiß gasgehäuse 21 geführt ist. Der Dichtring seinerseits führt die Federhülse 48, die sich bei einer seitlichen Verschiebung des Heißgasgehäuses 21 relativ zum Kühlluftgehäuse 19 ver schiebt. Als Verdrehsicherung kann das Sondenrohr 52 am obe ren Ende mit einem Führungsstift 44 ausgestattet sein, der in einer entsprechenden Quernut im Schnellverschluß 43 axial geführt ist. Hinter dem Schnellverschluß 43 wird das im Brennraum gesammelte Gas aus dem Sondenrohr 52 über eine (flexible) Gasleitung 42 durch das Plenum aus dem Druckge häuse herausgeführt.

Der Schnellverschluß 43 arbeitet nach Art eines Bajonettver schlusses: Im unverriegelten Zustand, wie er in Fig. 3B (allerdings ohne den Sechskantkopf) in der Draufsicht darge stellt ist, greift die Federhülse 48 mit seitlich angeordne ten Hülsenlaschen 47 über die Verriegelungselemente 50a, b am Schnellverschluß 43 und wird durch den Druck der ersten Druckfeder 45a gegen die mit den Hülsenlaschen 47 gegen die Verriegelungselemente 50a, b gedrückt und so am Schnellver schluß fixiert. Die Federhülse 48 kann auf diese Weise zu sammen mit der Sonde in die Brennkammer eingesetzt werden. Nachdem die Sonde eingeschoben ist, wird der Schnellver schluß 43 um 90 gedreht. Die Verriegelungselemente 50a, b drehen sich dabei unter den Hülsenlaschen 47 weg und geben die Federhülse frei. Gleichzeitig greifen die Verriegelungse lemente 50a, b unter die Verriegelungslaschen 56a, b und ver riegeln den Schnellverschluß 43 relativ zum Kühlluftgehäuse 19.

Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine vielseitig ein setzbare Sondendurchführung, die ohne Einhaltung enger Tole ranzen leicht montiert und demontiert werden kann, die auch bei größeren thermisch bedingten Verschiebungen oder Verän derungen in der Gehäusegeometrie ihre Dichtfunktion voll er füllt, und die einen schnellen Sondenwechsel ermöglicht.

Bezugszeichenliste

1 Sondendurchführung
2 Flansch
3 Gewindebohrung
4 Verbindungsrohr
5 Einschraub-Verschraubung
6 Druckgehäuse
7, 40, 52 Sondenrohr
8 Führungskörper
9 Ansatz (Führungskörper)
10, 12 Druckfeder
11 Verbindungsbohrung
13 Ansatz (Federhülse)
14 Bohrung (Druckgehäuse)
15 Langloch
16, 34, 44 Führungsstift
17, 36 Federhut
18 Federhülse
19 Kühlluftgehäuse
20 Kühlluftkanal
21 Heißgasgehäuse
22, 49 Dichtsitz
23 Schraube
24 Optik-Kanal
25 Innenrohr
26 Flansch
27 Kühlwasserbohrung
28 Flansch
29 Anschlußring
30 Federbalg
31 Abstützzylinder
32 Ansatz (Abstützzylinder)
35 Ansatz (Federhut)
37 Sondenfenster
38 Führungsrohr
39 Fensteröffnung
41 Brennraum
42 Gasleitung
43 Schnellverschluß
45a, b Druckfeder
46 Schaft (Schnellverschluß)
47 Hülsenlasche
48 Federhülse
50, 50a, b Verriegelungselement
51 Dichtring
53 Einlaßöffnung
54 Konus
55 Sondensitz
56a, b Verriegelungslasche
57, 58 Sondenöffnung
59 Dichtfläche
60 Dichtscheibe

Claims

1. Sondendurchführung für eine Brennkammer, insbesondere für die Brennkammer einer Gasturbine, wobei

(a) die Brennkammer ein einen Brennraum (41) eingrenzendes Heißgasgehäuse (21) und ein das Heißgasgehäuse (21) in einem Abstand umgebendes Kühlluftgehäuse (19) umfaßt, zwischen welchen ein Kühlluftkanal (20) gebildet wird,
(b) eine Sonde mit einem Sondenrohr (7, 40, 52) über eine erste Sondenöffnung (57) in dem Kühlluftgehäuse (19) und eine zweite Sondenöffnung (58) in dem Heißgasgehäuse (21) von außen Zugang zum Brennraum (41) hat, und
(c) Mittel vorgesehen sind, um den Kühlluftkanal (20) im Be reich der Sondenöffnungen (57, 58) gegen den Brennraum (41) und den außerhalb des Kühlluftgehäuses (19) liegen den Raum, abzudichten, dadurch gekennzeichnet, daß
(d) die Dichtungsmittel eine Dichtscheibe (60) umfassen, wel che das Sondenrohr (7, 40, 52) dichtend umgibt und mit einer Dichtfläche (59) von außen auf dem die erste Son denöffnung (57) umgebenden Randbereich des Kühlluftgehäu ses (19) dichtend aufliegt, und
(e) die Dichtscheibe (60) in Richtung der Sondenachse ver schiebbar geführt und durch eine erste Druckfeder (10, 33, 45a) vorgespannt ist.

2. Sondendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Dichtscheibe (60) Teil eines Federhutes (17, 36) ist, welcher parallel zur Sondenachse angeordnet und in Richtung der Sondenachse verschiebbar geführt ist.

3. Sondendurchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Federhut (17) auf einem Führungskörper (8) ver schiebbar und dichtend geführt wird, wobei der Führungskörper (8) das Sondenrohr (7) konzentrisch umgibt und über ein das Sondenrohr (7) umschließendes Verbindungsrohr (4) an einem die Brennkammer umgebenden Druckgehäuse (6) befestigt ist.

4. Sondendurchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem Federhut (17) und dem Führungskörper (8) eine in Richtung der Sondenachse verschiebbar und dich tend geführte Federhülse (18) vorgesehen ist, welche Feder hülse (18) durch eine zweite Druckfeder (12) vorgespannt ist und dichtend auf einem die zweite Sondenöffnung (58) umgeben den Dichtsitz (22) am Heißgasgehäuse (21) aufliegt.

5. Sondendurchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Federhut (17) und die Federhülse (18) zur seit lichen Führung jeweils wenigstens ein Langloch (15) aufweisen durch welches ein im Führungskörper (8) befestigter Führungs stift (16) hindurchragt.

6. Sondendurchführung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Druckfedern (10, 12) als Spiralfedern ausgebil det sind und sich an einem ringförmigen Ansatz (9) am Füh rungskörper (8) abstützen.

7. Sondendurchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß der Federhut (36) auf einem Führungsrohr (38) ver schiebbar und dichtend geführt wird, welches Führungsrohr (38) das Sondenrohr (40) in einem Abstand konzentrisch umgibt und am Heißgasgehäuse (21) derart befestigt ist, daß es die zweite Sondenöffnung (58) dichtend umfaßt.

8. Sondendurchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß das Sondenrohr (40) mittels eines Flansches (26) direkt an einem die Brennkammer umgebenden Druckgehäuse (6) befestigt ist und von dem umgebenden Raum zwischen Kühlluft gehäuse (19) und Druckgehäuse (6) durch einen Abstützzylinder (31) getrennt ist, welcher von dem Federhut (36) konzentrisch und dichtend umschlossen wird und über einen Federbalg (30) seitlich verschiebbar am Druckgehäuse (6) befestigt ist.

9. Sondendurchführung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß der Federhut (36) auf dem Abstützzylinder (30) in Richtung der Sondenachse verschiebbar ist, daß am Federhut (36) und am Abstützzylinder jeweils ein ringförmiger Ansatz (32 bzw. 35) vorgesehen ist, zwischen denen die erste Druck feder (33) in Form einer Spiralfeder gelagert ist, und daß zur seitlichen Führung in dem Federhut (36) wenigstens ein Langloch (61) vorgesehen ist, durch welches ein im Abstützzy linder (30) befestigter Führungsstift (34) hindurchragt.

10. Sondendurchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Dichtscheibe (60) Teil einer Federhülse (48) ist, welche parallel zur Sondenachse angeordnet und in Rich tung der Sondenachse verschiebbar geführt ist.

11. Sondendurchführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß sich die erste Druckfeder (45a) an einem bajonett artigen Schnellverschluß (43) abstützt, welcher das Sonden rohr (52) umgibt und mittels flügelartiger Verriegelungsele mente (50, 50a, b) unter entsprechende, am Kühlluftgehäuse (19) außen angebrachte Verriegelungslaschen (56a, b) mit Z- förmigem Querschnitt greift und verriegelbar ist.

12. Sondendurchführung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß am nach außen gerichteten Ende der Federhülse (48) Hülsenlaschen (47) derart angebracht sind, daß in der Ver riegelungsposition die Federhülse (48) gegenüber dem Schnell verschluß (43) in Richtung der Sondenachse frei verschiebbar ist, daß jedoch bei einem Drehen des Schnellverschlusses (43) aus der Verriegelungsposition die Verriegelungselemente (50, 50a, b) unter die Hülsenlaschen (47) greifen und unter dem Druck der ersten Druckfeder (45a) die Federhülse (48) am Schnellverschluß (43) fixiert ist und zusammen mit dem Schnellverschluß (43) abgenommen werden kann.

13. Sondendurchführung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Sondenöffnung (58) von einem Dichtsitz (49) umgeben ist, daß das Sondenrohr (52) von einem Dicht ring (51) umgeben ist, und daß der Dichtring (51) mittels einer zweiten Druckfeder (45b), welche sich gleichfalls an dem Schnellverschluß (43) abstützt, in der Verriegelungspo sition gegen den Dichtsitz (49) gepreßt wird.

14. Sondendurchführung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die beiden Druckfedern (45a, b) als Spiralfedern ausgebildet und innerhalb des Schnellverschlusses (43) ange ordnet sind.

15. Sondendurchführung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Federhülse (48) am Dichtring (51) geführt ist.