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Brennkammer für Brennkraftturbinen Die Erfindung bezieht sich auf
eine Breniikaininer für Brennkraftturbinen bei Verwendung von Brennstoffen, wie
Paraffin, Dieselöl oder anderen flüssigen Brennstoffen, von hohem Flammpunkt. Die
Erfindung bezieht sich auf Brennkammern, die aus einem Gehäuse bestehen, das von
der verdichteten Luft durchströmt wird und ein Innengehäuse aufweist, in dem die
Verbrennung stattfindet.
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Durch die Erfindung soll eine Brennkammer geschaffen werden, die bei
verhältnismäßig kurzer Baulänge in Strömungsrichtung eine vollständige Verbrennung
gewährleistet, ohne daß Teile von ihr in unzulässiger Weise überhitzt werden.
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Erfindungsgemäß besteht das Innengehäuse aus in axialer Richtung sich
übergreifenden Teilen, die radiale Zwischenräume zwischen sich belassen, so <laß
ein "feil der Luft, die zwischen dein Innen- und Außengehäuse durchströmt, nach
der Innenseite der Gehäuseteile durchtreten und sie gegen die Hitze des Flammengemisches
schützen kann; an der Eintrittsseite weist das InnengehäuseeineStofvandmit Öffnungen
für die Primärluft auf, die mit den Eintrittsöffnungen von J-förmigen Rohren in
Verbindung stehen, in die flüssiger Brennstoff zur Verbrennung mit Primärluft eingespritzt
wird; die umgebogenen Enden der J-förmigen Rohre sind gegen Teile der Stoßwand zwischen
anderen Öffnungen gerichtet, die Fächer-(Fledermaus-)Düsen aufweisen, durch die
der Hauptteil der für eine im wesentlichen vollständige Beendigung der Verbrennung
innerhalb des Innengehäuses erforderlichen Sekundärluft hindurchtritt; die Wirkungsebenen
der
Luftstrahlen dieser Düsen sind so angeordnet, daß sie etwa rechtwinklig zu den Verbindungslinien
der -Mittelpunkte der Auslaßöffnung zweier benachbarter J-förmiger Rohre liegen.
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Eine vollständige Brennkammeranordnung für eine Brennkraftturbinenanlage
besteht zweckmäßig aus einem Kranz langgestreckter und mit ihrer Längsrichtung nebeneinander
angeordneter Drennkammern, von denen jede in der vorbeschriebenen Weise ausgebildet
ist und die untereinander durch seitliche Übertritte miteinander in Verbindung stehen;
dabei ist jede Kammer von allgemein kreisförmigem Querschnitt.
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Die J-förmigen Rohre im Innern des Innengehäuses der Verbrennungskammer
sind zweckmäßig so angeordnet, daß ihre umgebogenen Austrittsenden radial auswärts
von ihren Eintrittsöffnungen und jeweils etwa in der Mitte zwischen zwei Düsen liegen,
wobei die Ebenen der Düsenöffnungen etwa radial zur Achse der Brennkammer angeordnet
sind.
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In der Zeichnung ist Fig.i ein Schnitt durch eine Ausführungsform
einer- Brennkammer nach der Erfindung nach der Linie i-i in Fig. 2; Fig.2 ist ein
Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. i.
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In der Zeichnung ist nur eine einzige Brennkammer veranschaulicht,
die zu einem Satz von Brennkammern in der oben angedeuteten `'eise gehören kann.
Die Kammer ist durch seitliche Verbindungsöffnungen i2-12 mit benachbarten nicht
gezeichneten Brennkammern verbunden.
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Ein Teil des äußeren Gehäuses ist mit 13 bezeichret. Dieses Gehäuse
ist zylindrisch und an seinem Ende mit einem konvergierenden Rohrteil 14 verbunden,
in dem sich die im wesentlichen ausgebrannten Verbrennungsprodukte aus dem Innengehäuse
mit Mischluft mischen, die durch den Ringraum 15 zwischen dem Außengehäuse 13 und
dem Innengehäuse zuströmt. Das Innengehäuse ist aus drei sich übergreifenden Ringelementen
16, 17 und i 8 aufgebaut. Teil 17 hat einen größeren Durchmesser als Teil 16 und
ist von diesem durch einen ringförmigen Zwischenraum i9 getrennt, so daß etwas von
der durch den Ringraum 15 strömenden Luft durch diese Ringöffnung i9 hindurchtreten
und innerhalb und längs der Innenwandung des Teiles 17 entlang strömen kann. In
gleicher Weise kann ein weiterer Luftanteil durch die Ringöffnung 2o hindurchtreten
und an der Innenseite des Gehäuseteiles 18 entlang strömen. Die Teile 17 und 18
des Gehäuses sind so gegen die Hitze der brennenden Gasmischung im Innern des Innengehäuses
geschützt. Das Innengehäuse ist an seiner Eintrittsseite durch eine Stoßwand verschlossen.
die aus einer Scheibe 22 besteht, die mit ihrem Mittelteil 23 zapfenartig in eine
Ringscheibe 24 eingesetzt ist, die durch Schweißen oder auf andere NNeise am Rand
des ersten Gehäuseteiles 16 des Innengehäuses befestigt ist.
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Der zapfenartig vorspringende Teil 23 weist vier auf einer
Kreislinie angeordnete Löcher zur Aufnahme der Eintrittsöffnungen 26, 26 J-förmiger
Rohre 28, 28 auf, deren Austrittsöffnungen 27, 27 wieder der zuströmenden Luft entgegen
stach vorn gewandt sind.
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Ein flüssiger Brennstoff, z. 13. Kerosen, wird in die Eintrittsöffnungen
z6. 26 unter Druck aus den Brennstofförderleitungen 29, 29 eingespritzt. Durch die
Einspritzung dieses flüssigen Brennstoffes in die Primärluft, die ebenfalls durch
die Eintrittsöffnungen der J-förmigett Rohre 28, 28 zutritt, entsteht ein brennendes
Gemisch. das aus den Austrittsöffnungen 27 ausströmt; in der Umgebung der Rohre
28 kommt dies brennende Gemisch in ausreichende Berührung mit Sekundärluft, so daß
die Verbrennung im wesentlichen beendet ist, wenn die Verbrennungsprodukte aus dem
Ende 31 des Innengehäuses austreten, um sich tnit der aus dem Ringraum 15 zuströmenden
-Mischluft zu mischen. Mischvorrichtungen können an der Innenseite des Ansatzes
14 befestigt sein, wie beispielsweise bei 32 schematisch angedeutet. Ein ganzer
Satz solcher Mischvorrichtungen kann an der Innenwandung des Ansatzes 14 angeordnet
werden.
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In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel wird die Sekundärluft durch
Schlitze 34 von Schlitz-oder Fächerdüsen (Fledermattsdüsen) 35 zugeführt, die in
Öffnungen der die Zwischenwand bildenden Scheiben 22, 24 an der Eintrittsseite des
Innengehäuses angeordnet sind. Die Öffnungen für diese Düsen 35 befinden sich (in
axialer Draufsicht entsprechend Fig.2) im wesentlichen zwischen den benachbarten
Austrittsöffnungen 27 der J-förinigen Rohre 28 und liegen mit diesen gemeinsam angenähert
auf einer Kreislinie. Dadurch. daß die Sekundärluft auf diese Weise (d. lt. fächerartig
ausgebreitet zwischen benachbarten Austrittsöffnungen 27) in das brennende Gemisch
voll Primärluft und flüssigem Brennstoff eingeführt wird, wird eine praktisch vollständige
Verbrennung innerhalb der Brennkammer sichergestellt, die gleichwohl von ganz kurzer
Länge in axialer Richtung ist; die J-förmigen Rohre sind gegen eine Überhitzung
ausreichend geschützt. Die Temperatur in der Umgebung der J-förmigett Rohre erhitzt
diese selbst bis zu einem Grad, der eine ausreichende Verdampfung des flüssigen
Brennstoffes und damit eine vollständige -Mischung desselben mit der Primärluft
gewährleistet, wodurch ebenfalls die Verbrennung wesentlich beschleunigt wird.
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In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist das mittlere Gehäuseteil
17 des Innengehäuses mit den beiden anderen Teilen 16 und i8 durch Distanzstücke
37, 37 verbunden, die mit den Gehäuseteilen verschweißt sein können. In dem gezeichneten
Ausführungsbeispiel wird der mittlere Ringteil 17 voll dem Außengehäuse 13 all vier
Stellen gehalten. Eine dieser Stellen bildet ein innen mit Gewinde versehenes radial
angeordnetes Rohr 39, das durch eine Schraube 40 gehalten wird, die mit einem Gehäuse
41 auf der Außenwandung des Außengehäuses 13 befestigt ist. An einer anderen Stelle
ist der Zwischenring 17 mit dem Außengehäuse 13 durch eine Vorrichtung 42 zur Einleitung
der Verbrennung verbunden. Diese Vorrichtung kann
die Form eines
Brennerzünders oder einer Hilfszerstäubungsvorrichtung besitzen.
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Die beiden anderen Tragstellen werden durch die seitlichen Verbindungsöffnungen
12, 12 gebildet. Diese bestehen im einzelnen aus einem Innenrohr 43, um die brennenden
Gase von dem Innern eines Innengehäuses zu dem Innern des Innengehäuses einer benachbarten
Brennkammer leiten zu können, und einem Außenrohr 44, das das Innenrohr 43 in einem
Abstand umgibt und dazu dient. den Ringraum t; für die Mischluft einer Brennkammer
mit dem entsprechenden Raum der benachbarten Kammer zu verbinden.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, sind die Ringteile 16, 17 und 18
bei 46 mit Schlitzen versehen, um eine ausreichende Biegsamkeit sicherzustellen
und Verbiegungen zu verhindern, die unter Betriebsbedingungen an den Stellen auftreten
könnten, wo sie miteinander verbunden sind.