DE568050C - Druckfeste Brennkammer fuer Gasturbinen, Dampferzeuger mit Druckfeuerung und verwandte Anlagen - Google Patents

Description

Brennkammern für Gasturbinen oder Dampferzeuger mit Druckfeuerung müssen nicht nur für hohe Innendrücke gebaut, also druckfest sein, sie müssen häufig auch Kühlmantel haben, die hohen Drücken widerstehen, da als Kühlmittel Wasser dient, das verdampft und zur Krafterzeugung mitverwendet wird. Der Druck, unter dem das Kühlmittel steht, kann dann bedeutend höher sein als der Druck in der Brennkammer, und der Durchmesser des Kühlmantels wird wesentlich größer als der Durchmesser der meist schon ziemlich umfangreichen Brennkammer. Beide Umstände bedingen große Wandstärken für Kammerwand und Kühlmantel, also schwere und teure Körper. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, an Stelle des Kühlmantels einzelne Kühlrohre auf einen druckfesten Blechmantel von außen aufzuschweißen, wobei die Wärmeabfuhr an das Kühlmittel durch den Blechmantel, das Schweißgut und die Rohrwandungen hindurch erfolgen muß. Man hat auch bereits Kühlrohre innerhalb des Blechmantels angeordnet und an diesen angeschweißt. Man hat ferner bei Blitzkesseln für Fahrzeuge gewöhnliche, am Boden offene Brennkammerschächte aus dampfbildenden Rohrspiralen aufgebaut, deren einzelne Windungen dicht aufeinauderliegen und außen verschweißt sind. Diese Maßnahmen sind jedoch kein vollwertiger Ersatz für die gewöhnlich verwendete glatte, druckfeste Kammerwand mit äußerer Kühlung. Es fehlt an der nötigen Widerstandsfähigkeit gegenüber dem hohen Innendruck, zum Teil, weil sie von vornherein nicht für einen solchen bestimmt waren, zum Teil weil der aufgewendete Baustoff nicht auf die bestmögliche Weise ausgenutzt ist. Stehen die Rohre lose nebeneinander, so kann nicht verhindert werden, daß durch den Spalt zwischen den Rohren unter Druck verbrennendes oder verpuffendes Gemisch stichfiammenartig hindurchbläst, wodurch die dahinterstehende Wand örtlich erhitzt und sogar zerstört werden kann. Es ist ferner bei Brennkammern, in denen das Gemisch periodisch verbrannt wird und der Abgasrest vor der Zuführung von neuem Gemisch sauber entleert werden muß, darauf zu achten, daß zwischen den Rohren keine Abgasreste zurückbleiben, die zu Vorzündungen oder als schädliche Räume zu einer Erniedrigung des Verpuffungsdruckes Veranlassung geben können. Werden die der Kühlung der druckfesten Kammerwand dienenden Rohre auf der Innenseite angebracht, so ist also auch bei diesen für eine genügende Dichtig-

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keit und glatte Oberfläche zu sorgen. Diesen Anforderungen genügen die bekannten Bauarten nicht.

Vorliegende Erfindung betrifft nun eine neue Bauweise für Brennkammern von Gasturbinen, mit Aufladung arbeitenden Dampferzeugern oder verwandten Einrichtungen, welche durch ein unter höherem Druck stehendes Kühlmittel mittels eines aus einer schraubenförmigen Rohrschlange oder aus geraden zueinander parallelen Einzelrohren bestehenden Kühlmantels gekühlt werden, und bestellt in erster Linie darin, daß die Windungen der Rohrschlange oder die Einzelrohre dicht aneinandergelegt und unter Verwendung von Schweißgut oder von Schweißgut und Einlegcstücken auf ihrer Innenseite derart miteinander verschweißt sind, daß sie selbst eine gegen den Verbrennungs- und den Kühlmitteldruck wiederstandsfähige Brennkammer mit einer glatten Innenfläche bilden.

In den Abb. 1 bis 10 sind verschiedene Ausführungsbeispiele gezeigt. Im allgemeinen wird man gewöhnliche, zylindrische Rohre für den Aufbau der Hauptwände der Kammer verwenden. Die Rohre werden, wie Abb. 1 zeigt, eng aneinandergelegt. Die kreisrunde Fuge kann dann unmittelbar mit Schweißgut geschlossen werden, oder es wird die Fuge durch eine Einlage zum Teil ausgefüllt, z. B. durch einen Runddraht wie bei 1, oder durch einen besonders profilierten Draht (Abb. 7.) wie bei 2 in Abb. 3. Die Brennkammerwand kann durch ein spiralförmig gewundenes Rohr, dessen Längsfugen verschweißt sind, gebildet sein (Abb. 4); sie kann aber auch aus geraden Rohrstücken bestehen, die parallel zur Kammerachse stehen (Abb. 5 und 6). Bei der Rohrspirale werden die tangentialen Waudspannungen von den Rohren selbst auf-'genommen, es kann also ein Blechmantel erspart werden. Die Kräfte, die der Innendruck auf Boden und Deckel der Kammer ausübt, läßt man durch Zugbolzen 3 (in Abb. 4) aufnehmen, die gleichzeitig als Bolzen für die Verschraubung· des Bodens 4 oder des Deckels benutzt werden. An die Rohrspirale ist ein entsprechender Flansch 5 angeschweißt. Die Verschalung bei 6 bewirkt, daß der Zugbolzen 3 möglichst die gleiche Temperatur erhält wie die Rohre; nötigenfalls können die Bolzen mit einer Bohrung versehen oder von einem Rohr umgeben werden, durch welche Flüssigkeit von gleicher Temperatur wie in den Rohren geleitet wird. Werden die Rohre, wie in Abb. 5 und 6, parallel zur Kammerachse gestellt, so werden die Tangentialkräfte der Wand im wesentlichen durch eineil zylindrischen Blechmantel 7 aufgenommen, an den sich die Rohre eng anlegen. Vor dem Verschweißen bei 8 werden die Rohre an einigen Stellen, z. B. bei 9, an den Mantel 7 geheftet, um ihren guten Schluß mit diesem zu sichern. Diese Wand übernimmt auch die Druckkräfte auf Boden und Deckel. Da diese Kräfte nur halb soviel Querschnitt erfordern wie die tangentialen Zugspannungen in einer Zylinderwand, letztere aber hier, zum Teil wenigstens, durch die Schweißung aufgenommen werden, so kann die Zylinderwand mit den Rohren » wesentlich leichter gemacht werden als eine gewöhnliche zylindrische Kammerwand. An Stelle der Zylinderwand lassen sich auch hier Zugbolzen für die auf Boden und Deckel wirkenden Kräfte verwenden, und die Tangentialkräfte können z. B. durch einzelne kräftige Ringe aufgenommen werden.

Statt der zylindrischen Rohre können auch profilierte Rohre Anwendung finden. Um die Stege 10 (Abb. 5) in den Flanschen zwischen je zwei Rohren breiter zu halten und die Zahl der Rohre und Schweißnähte zu vermindern, können die zylindrischen Rohre oval gepreßt werden, wie in Abb. 7 und 8 gezeigt ist. Die zylindrische Rundung bleibt nur innerhalb der Flanschen bestehen (bei 11, Abb. 8). Die Rohre können auch trapezförmigen oder rechteckigen Querschnitt besitzen (Abb. 9 und 10), so daß der Aufbau zu einem Zylinder erleichtert wird. Diese Querschnitte erhalten große Abrundungen oder Abschrägungen an den Ecken, um Platz für genügende Mengen Schweißgut zu bieten.

Da es meist erwünscht ist, daß die innere Zylinderfiäche keine Unebenheiten aufweist, die erglühen können, so werden die Schweißstellen mit einer Schmirgelscheibe nachge- ■ schliffen.

Claims (3)

100 Patentansprüche:

1. Druckfeste Brennkammer für Gasturbinen, Dampferzeuger mit Druckfeuerung und verwandte Anlagen mit einem Kühlmantel, der aus einer schraubenförmigen Rohrschlange oder aus geraden, zueinander parallelen Einzelrohren besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der Rohrschlange oder die Einzelrohre dicht aneinandergelegt und unter Verwendung von Schweißgut oder von Schweißgut und Einlegestücken derart miteinander verschweißt sind, daß sie eine gegen den Verbrennungsdruck und den Druck des Kühlmittels widerstandsfähige Brennkammer mit einer glatten Innenfläche bilden.

2. Brennkammer nach Anspruch 1 mit einem aus geraden, zueinander parallelen Einzelrohren bestehenden Kühlmantel, da-

durch gekennzeichnet, dal.i der Kühlmantel zur Erhöhung seiner Widerstandsfähigkeit auf der Innenseite eines Blechmantels aufliegt.

3. Brennkammer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre Rechteck- oder Trapez form mit abgerundeten Ecken oder eine verwandte, vom Kreis abweichende Querschnittsform besitzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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