DE510847C - Combustion chamber with ring-shaped cooling chambers, especially for deflagration turbines - Google Patents

Combustion chamber with ring-shaped cooling chambers, especially for deflagration turbines

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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
    • F23R3/002Wall structures
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Description

Brennkammer mit ringförmigen Kühlkammern, insbesondere für Verpuffungsbrennkraftturbinen In Brennkammern, bei denen um einen die Brennkammer in seinem Innern bildenden Hohlkörper Kühlkammern angeordnet sind, erhitzen sich beim Anfahren der Brennkammer die den Verbrennungsraum begrenzenden Wandungen verhältnismäßig schnell, während die Decken der Kühlkammern infolge des umlaufenden Kühlmittels und infolge der Wärmeabgabe an die Umgebung kühl bleiben. Unter dem Einfluß der so auftretenden Temperaturdifferenzen versucht sich die Wandung der Brennkammer auszudehnen, während dieses Ausdehnungsbestreben bei den die Kühlkammern nach außen begrenzenden Wandungsteilen nicht auftritt. Es entstehen zwischen den gen.annteti Teilen der Brennkammer auf diese Weise hohe, bis zur Rißbildung führende Spannungen, deren Vermeidung sich vorliegende Erfindung- zur Aufgabe setzt.Combustion chamber with annular cooling chambers, in particular for deflagration combustion turbines In combustion chambers, in which around a hollow body forming the combustion chamber in its interior Cooling chambers are arranged, the heat up when starting the combustion chamber Walls delimiting the combustion chamber relatively quickly, while the ceilings the cooling chambers as a result of the circulating coolant and as a result of the heat dissipation to stay cool to the environment. Under the influence of the resulting temperature differences tries to expand the wall of the combustion chamber during this expansion effort does not occur in the wall parts delimiting the cooling chambers to the outside. It in this way, high, Tensions leading to crack formation, the avoidance of which the present invention- set to the task.

Die Erfindung besteht ,darin, daß die äußere Kammerdecke jeder ringförmigen Kühlkammer quer zur Kammerachse nach außen gewölbt ist. Durch die Ausbuchtung werden die die Kühlkammern nach außen hin begrenzenden Wandungen in sich elastisch, so daß sie dem Ausdehnungsbestreben der inneren, den Verbrennungsraum unmittelbar bildenden Wandungen zu folgen vermögen, ohne daß betriebsgefährliche Spannungen zwischen den beiden Teilen auftreten können. In weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens werden die Kühlkammern durch Außenrippen des Hohlkörpers und zwischen den Rippenkämmen eingeschweißte Mantelstücke gebildet. Hierdurch ergeben sich mannigfache Vorteile. Die Rippenkämme nehmen infolge der Wärmeabgabe an .die Umgebung über die Mantelstücke etwa dieselben Temperaturen an wie diese, so daß sie als -die Brennkammer versteifenlde Schrumpfringe wirken. Die Kühlkammern selbst sind durch ihre natürliche, ringförmige Formgebung druckdicht bis zu den höchsten Drücken; sie sind daher geeignet, Kühlflüssigkeiten unter hohem Druck ,aufzunehmen, ohne -daß es zur Verdampfung derselben kommt, d. h. die neue Ausbildung der Brennkammer eignet sich insbesondere zur Durchführung der Verdampfungskühlung. Durch Unterdrucksetzung des in den Kühlkammern befindlichen Kühlmittels erreicht man dabei gleichzeitig eine Verminderung der absoluten Druckspannungen in den die eigentliche Brennkammer bildenden Wandungen. Schließlich tritt als weiterer günstiger Umstand hinzu, daß durch die Ausbuchtung der Kühlkammerdecken oder der Mantelstücke die zur Wärmeabgabe an die Umgebung dienende Wärmetauschfläche größer wird wie die innere, wärmeaufnehmende Fläche der Kammern, so daß sich ein dem Wärmezufluß annähernd gleiche @Värmeabfluß und damit eine gleichmäßige Betriebstemperatur der Brennkammerwandungen einstellt.The invention consists in that the outer chamber ceiling is each annular The cooling chamber is curved outwards transversely to the chamber axis. Be through the bulge the walls delimiting the cooling chambers towards the outside are elastic in themselves, see above that they the expansion tendency of the inner, the combustion chamber directly forming Able to follow walls without creating dangerous tensions between the both parts can occur. In further implementation of the idea of the invention the cooling chambers are formed by the outer ribs of the hollow body and between the rib crests welded jacket pieces formed. This results in a variety of advantages. As a result of the heat dissipation, the rib combs take on the environment via the jacket pieces about the same temperatures as these, so that they stiffen the combustion chamber Shrink rings work. The cooling chambers themselves are natural, ring-shaped by their nature Forming pressure-tight up to the highest pressures; they are therefore suitable for cooling liquids under high pressure, without evaporation of the same, d. H. the new design of the combustion chamber is particularly suitable for implementation the evaporative cooling. By pressurizing the one located in the cooling chambers With the coolant, a reduction in the absolute compressive stresses is achieved at the same time in the walls forming the actual combustion chamber. Finally comes in as another favorable circumstance added that by the bulge of the cooling chamber ceilings or the Jacket pieces the heat exchange surface serving for the dissipation of heat to the environment is larger is like the inner, heat-absorbing surface of the chambers, so that there is a flow of heat nearly same heat discharge and thus a constant operating temperature the combustion chamber walls.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens, und zwar gibt Abb. i einen Längsschnitt durch die Brennkammer und durch die angrenzenden Teile, Abb. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch eine Kühlkammer wieder.The drawing shows an example of an embodiment of the inventive concept, namely Fig. i gives a longitudinal section through the combustion chamber and through the adjacent ones Parts, Fig. 2 an enlarged cross-section through a cooling chamber again.

In Abb. i bezeichnet a die Brennkammer, die aus einem zur Aufnahme der Speiseventile dienenden Hauptstück a, und einem den Übergang zum Düsenventil b bildenden Hauptstück a= besteht. Die aus der Brennkammer a über Mündung a' ausströmenden Verbrennungsgase werden bei geöffnetem Düsenventil b über Krümmer c und Düse d den Schaufeln e' .des Laufrades e zugeführt. Eine im Radgehäuse fest angeordnete Schaufelreihe e" bewirkt dabei die bei mehrkränzigen Laufrädern erforderliche Umlenkung der Verbrennungsgase. Erfindungsgemäß sind nun zwischen die Außenrippen f1, f2 usw., welche den inneren Zylinder fringförmig umgeben, Mantelstücke ä, 9l, g=, 9a derart eingeschweißt, daß druckdichte Kammern e, e,, e2,, e3 usw. entstehen. Aus Abb. 2 sind die Schweißnähte hl", h2', li"', la' usw. zu erkennen, welche das Mantelstück g, mit den nach außen sich verjüngenden Rippen f1 und f.,, das Mantelstück g2 mit den verjüngten Rippen f 2 und f 3, das Mantelstück g, mit .den verjüngten Rippen f3 und f4 @usw. verbinden. Die die äußere Decke der Kammern e, e1, e2, e3 bildenden Mantelstreifen g, 9l, 92 USW. sind dabei nach außen ausgebuchtet, um einen in sich drucksicheren Querschnitt der Kammern zu erzielen; abwechselnd gegeneinander diametral versetzte Querbohrungen f', f,', f2' in den Rippen f 1, f @-erbinden die einzelnen Kammern unter-(#inander; durch .den Versatz -der Bohrungen erreicht man, daß das in der Nähe der Brennkammermündung ä bei i unter Druck eintretende Kühlmittel an allen Wärmetauschflächen der einzelnen Kammern entlangstrGnt. Nachdem so das Kühlmittel die einzelnen Kammern im Gegenstrom zu den Verbrennungsgasen durchströmt hat, wird es bei i" abgeleitet. Da die Temperaturen und Geschwindigkeiten der Verbrennungsgase in der -Nähe der Brennkaminermünidung a' am höchsten sind, andererseits das Kühlmittel hier besonders kalt ist, wird sich im Betrieb, entsprechend den über den Längsverlauf der Kammer abnehmenden Temperaturen und Geschwindigkeiten der Verbrennungsgase und entsprechend den sich langsam erhöhenden Kühlmdtteltemperiaturen, ein über die Brennkaminerlänge gleichmäßig verteilter, beim Betriebe der Brennkammer günstig auswirkender Temperaturzustand einstellen.In Fig. I, a denotes the combustion chamber, which consists of a main part a serving to accommodate the feed valves and a main part a = forming the transition to the nozzle valve b. The combustion gases flowing out of the combustion chamber a via the mouth a 'are fed to the blades e' of the impeller e via the manifold c and nozzle d when the nozzle valve b is open. A row of blades e "fixedly arranged in the wheel housing effects the deflection of the combustion gases required for multi-ring impellers. that pressure-tight chambers e, e ,, e2 ,, e3 etc. arise. From Fig. 2 the welds hl ", h2 ', li"', la 'etc. can be seen, which the jacket piece g, with the outward tapering ribs f1 and f. ,, connect the jacket piece g2 with the tapered ribs f 2 and f 3, the jacket piece g with .the tapered ribs f3 and f4 @ etc. which connect the outer cover of the chambers e, e1, e2, e3 forming jacket strips g, 9l, 92 etc. are bulged outwards in order to achieve a pressure-proof cross-section of the chambers; alternately diametrically offset transverse bores f ', f,', f2 ' in the ribs f 1, f @ - tie the individual chambers under - (# in each other; by .the offset -the bores, it is achieved that the like in the vicinity of the combustion chamber opening at entlangstrGnt i occurring under pressure refrigerant to all the heat exchange surfaces of the individual chambers. After the coolant has flowed through the individual chambers in countercurrent to the combustion gases, it is discharged at i ". Since the temperatures and velocities of the combustion gases are highest in the vicinity of the combustion chamber opening a ', on the other hand the coolant is particularly cold here During operation, according to the temperatures and velocities of the combustion gases decreasing along the length of the chamber and according to the slowly increasing cooling medium temperatures, a temperature state that is evenly distributed over the length of the combustion chamber and has a favorable effect when operating the combustion chamber is established.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Brennkammer mit ringförmigen Kühlkammern, insbesondere für Verpuffungsbrennkraftturbinen, .dadurch gekennzeichnet, daß .die äußere Kammerdecke jeder ringförmigen Kühlkammer quer zur Kammerachse nach außen gewölbt ist. z. Brennkammer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Kühlkammern durch ringförmige Außenrippen der Brennkammerwand und zwischen den Rippenkämmen eingeschweißte Mantelstücke gebildet werden.PATENT CLAIMS: i. Combustion chamber with annular cooling chambers, in particular for detonation combustion turbines, .characterized in that .the outer chamber ceiling each annular cooling chamber is curved outwardly transversely to the chamber axis. z. Combustion chamber according to claim i, characterized in that the annular cooling chambers through annular outer ribs of the combustion chamber wall and welded between the rib crests Shell pieces are formed.
DEH115503D 1928-03-02 1928-03-03 Combustion chamber with ring-shaped cooling chambers, especially for deflagration turbines Expired DE510847C (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0565442A1 (en) * 1992-04-08 1993-10-13 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Combustion chamber wall
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