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.