DE768019C - Mit Gleichdruckverbrennung arbeitende Brennkraftturbine, insbesondere fuer Strahltriebwerke - Google Patents

Description

• Mit Gleichdruckverbrennung arbeitende Brennkraftturbine, insbesondere für Strahltriebwerke Die Erfindung betrifft eine mi,t Gleichdruckverbrennung arbeitende Gasturbine. insbesondere zum Einbau in Heißluft-Strahltriebwerken, .bestehend aus einem Verdichter, der den Verdichter antreibenden Gasturbine und einer Rückstoßdüse zum Vortrieb von Luftfahrzeugen.
• An derartige Gasturbinen werden zwei Forderungen gestellt: i. höchste Leistung bei geringstem Baugewicht, 2. erhöhte Betriebssicherheit, da eine Überwachung während des Betriebes wie bei ortsfesten Anlagen nraturgemäß unmöglich ist.
• Es ist bekannt, die Forderung nach höchst möglicher Leistung bei geringstem Baugewicht dadurch zu erfüllen, daß der für die Unterbringung der Brennkammer im Heißluft-Strahltriebwerk zur Verfügung stehende Ringraum voll und ganz durch eine Brennkammer ringflächen.förmigen Querschnittes ausgefüllt -wird. Derartige Brennkammern haben die Nachteile, daß der Verbrennungsvorgang in ihrem Innern und damit auch die Wärmeverteilung uribeherrschbar ist und örtliche Wärmedehnungen auftreten, die ein das technisch tragbare Maß überschreitendes Verziehen der Brennkammer zur Folge haben. Die durch das Verziehen .bedingte Querschnittsänderung der Brennkammer und die infolge der unbeabsichtigten Temperaturunterschiede auftretenden zusiitzlichen Ouerströmungen Irringen eine Verschlechterung der Strömungsverhältnisse und damit eine Verminderung des «'irkungsgradesder Brennkammer und des gesamten Strahltrielwerkes mit sich.
• Es ist ferner bekannt. bei nach dem Verpuffungsverfahren arbeitenden Gasturbinen eine Anzahl von einzelnen Brennkammern kreisförmigen Querschnittes gleichmäßig u:in die Turbinenwelle hzrum anzuordnen. Eine derartige Anordnung ist jedoch durch das Verpuffungsverfahren an und für sich bed-inät. da es zwecks besserer und gleichmäßigerer Ausnutzung des Turbinenläufers unerl.äßlich ist, eine Mehrzahl zeitlich verschieden liegender Entladungen von Brennkammern und damit Beaufschlagungen des Turbinenlaufrades vorzusehen. Eine Anwendung dieser Bauart bei mit Gleichdruckverbrennung arbeitenden Brennkraftturbinen für Strahltriebwerke ist jedoch nicht dazu geeignet, die Forderung nach bester Leistung des Strahltriebwerkes zu erfüllen.
• Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Brennkammer mit Gleichdruckverbrennung, die mit äußerster Raumausnutzung des zu ihrer Unterbringung im Strahltriebwerk verfügbaren Ringraumes größte Betriebssicherheit und geringstes Baugewicht verbindet.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Brennkammer in sich frei einstellende Teilbrennkammern m.it Querschnitten in Form von Ringflächenabschnitten in der Weise unterteilt ist, daß die von einem Kühlluftstrom beaufschlagten Wände benachbarter Teilbrennkammern zwecks ges ter Raumausnutzung nur so weit voneinander entfernt sind, als notwendig ist, um ihre gegenseitige Berührung infolge von Wärmedehnungen mit Sicherheit zu vermeiden.
• Die erfindungsmäßige Ausgestaltung der Brennkammer hat außer der Erzielung bester Leistung den Vorteil, daß innerhalb jeder Teilbrennkammer Luftzufuhr und Kraftstoffmenge geregelt werden können, so daß eine gleichmäßige Verbrennung erzielt wird; daß ferner die unvermeidbaren Wärmedehnungen innerhalb der für den Betrieb möglichen Spielräume bleiben, so daß die Ursache für Betriebsstörungen beseitigt ist, und daß schließlich jede dieser Teilbrennkammern leicht ausgewechselt werden kann, ohne daß es notwendig wäre, den Verdichterteil oder den Turbinenteil auszubauen.
• Inder Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. i einen Mittellängsschnitt durch eine Strömungsmaschine mit einer mit Gleichdruckverbrennung arbeitenden Gasturbine, Abb. a den Querschnitt nach Linie iI-II der Abh. r.
• AM). 3 die Ahwiclaung eines Ausschnittes -iner Einrichtung nach Ahl>. i, Abb.3a einen ähnlichen Ausschnitt wie Ahb. 3.
• Gemäß AI>b. i werden zwischen der 2eschau.felung i eines Verdichters 2 und der Beschaufelutlg 3 der Gasturbine 4 die Brennkammern 5 angeordnet. Das Laufrad des Verdichters 2 und das Laufrad der axial durchströmten Gasturbine 4 sind durch eine gemeinsame Welle 6 verbunden. Die Brennkammern 5 sind längs gestreckt mit einer Längsachse gleichachsig zur Turbinenwelle 6 angeordnet und schließen auf der N; erdichterseite durch einen Kanal 5a an die Beschaufelung i des Verdichters z und einen als Entspannungsdüse ausgebildeten Kanal 5b auf der Gasturbinenseite an die Beschaufelung 3 der Gasturbine 4. an. Ein Teil der vom Verdichter i verdichteten Luft umströmt in bekannter Weise die Brennkammern 5 zwecks Kühlung.
• Gemäß Abb. a haben die Brennkammern 5 einen Querschnitt nach Art eines. Ringflächenstückes. Die Querschnitte sämtlicher Brennkammern bilden hierbei annähernd eine Ringfläche, deren Mittelpunkt A in das Mittel der Welle 6 fällt. Die einander zugekehrten radialen Wände 7 zweier benachbarter Brennkammern 5 sind im Abstand voneinander angeordnet, so daß Kühlluft zwischen diesen Wänden 7 hindurchströmen kann und bei der Ausdehnung zufolge der Erwärmung dieser Wände während der Verbrennung im Innern der betreffenden Brennkammern 5 ein Berühren der gegenüberliegenden. Wände 7 nicht stattfinden kann. Die Begrenzungswände 8 der Brennkammern 5 bilden annähernd zwei konzentrische, unterbrochene Kreise, deren Mittelpunkt r1 mit dem Mittel zier Turbinenwelle zusammenfällt.
• Gemäß Abb. 3 münden die Brennkammern 5 gasturbinenseitig in die Entspannungsdüsen 5b, an die sich die Beschaufelung 3 des Gasturbinenläufers 4 anschließt.- Zwischen den einzelnen Düsen 5b strömt die Kühlluft hindurch, die gesondert die Deschaufelung 3 der Gasturbine beaufschlagt.
• Gemäß Abb. 3 a werden zwischen den Wänden 7 der Ausströmdüse 5b zweier benachbarter Brennkammern 5 U-förmige Wände io vorgesehen, so daß sich die Kühlluft der Brennkammern 5 nicht in die Beschaufelung 3 des Laufrades der Gasturbine entspannen kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Mit Gleichdruckverbrennung arbeitende Brennkraftturbine, insbesondere für Strahltriebwerke zum Vortricl> von Luft- fahrzeugen, mit konzentrisch zur Turliinen- welle angeordneter Brennkammer ring- flächenförmigen Querschnitts, dadurch ge- kennzeichnet, daB die Brennkammer in sich frei einstellende Teilbrenn.l:anin lern (5) mit Querschnitten in Form von Ritlg- 'flächenabschnitten in, der MTeise unterteilt ist, daB die von einem Kühlluftstrom 1ie- aufschilagten Wände benachbarter Teil- brennkammern zwecks bester Raumaus- nutzung nur so t\cit voneinander entfernt sind, als notwendig ist. tiin ihre gegen- seitige 1lrrührun intolge 1()n Wärine- c1chnungen finit Siclrei-lieit zu t-Crmtiden. Zur Abgrenzung dts L:ründungsgegenstands t-om Stand der Technik sind im Erteilungs- verfahren folgende Drticl:sclirifteti in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 210 715, 519 1-08, 5704#5-