DE806613C - Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen - Google Patents

Description

• Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen Bei gewissen mit einen AYialverdichter versehenen Gasturbinen, wie sie insbesondere auf Luftfahrzeugen benutzt vverden, ist die Verbrennungskammer häufig z"vischen dem Verdichter und der Turbine ohne wesentliche Umlenkung des Kraftmittels angeordnet. Die Luft verläßt den Verdichter durch einen ringförmigen Querschnitt, und die Gase werden durch einen Querschnitt gleicher Gestalt in die Turbine eingelassen. In gewissen Fällen ist es nun aber schwieriger, Verbrennungskammern mit ringförmigem Querschnitt betriebsfertig zu gestalten und im Prüffeld zu untersuchen als kreisförmige Kammern.
• Man ist nun dazu Übergegangen, getrennte zylindrische Kammern trommelartig um die Maschinenachse herum anzuordnen, wobei eine Leitung von besonderer Gestalt den ringförmigen Querschnitt auf der Austrittsseite des Verdichters in eine Reihe kreisförmiger Querschnitte am Einlaß der Kamtnern umwandelt. Auf der Austrittsseite der Kamntern wird (lein Strom durch einen ähnlichen Körl)er wieder ein ringförmiger Durchgang geboten.
• Abgesehen von ihrer Umständlichkeit hat diese Anordnung den Nachteil, daß sie nicht die größtmöglichsteAusnutzung des zwischen dem Verdichter und der Turbine zur Verfügung stehenden Raumes gestattet, trotzdem die Vergrößerung des Kammervolumens in der Regel zur Erzielung einer guten Verhrennung erwünscht ist.
• Die Erfindung gestattet nun die Vermeidung eines Teiles der vorgenannten Nachteile. Sie betrifft eine Anordnung der Verbrennungskammern, die sich dadurch kennzeichnet, daß die Verbrennung in sog. Primärkammern stattfindet, die trommelartig um die 'Maschinenachse herum angeordnet sind, und daß die Verteilung der gesamten Menge der Primärluft und der Nebenluft auf der Einlaßseite dieser Kammern sowie des Gemisches der heißen Gase und der Nebenluft auf der Austrittsseite der Kammern durch einen ringförmigen Querschnitt geschieht. Zur besten Ausnutzung des zwischen dem Verdichter und der Turbine zur Verfügung stehenden Raumes können erfindungsgemäß mehrere Reihen von Kammern mit verschiedenen Einlaßdurchmessern um die Maschinenachse angeordnet werden, und zwar in Entfernungen von dieser Achse, die im wesentlichen proportional zum Einlaßdurchmesser der Kammern sind.
• Die gesamte dem Verdichter durch einen ringförmigen Querschnitt verlassende Luft verteilt sich dann als Primärluft in die Primärkammern, in denen die eigentliche Verbrennung stattfindet, und als Nebenluft, die in die Kammern durch eine oder mehrere Reihen von vor dem Austrittsende in bestimmter Verteilung gebohrten Löchern eintritt. Die am Einlaßende zylindrische Form der Kammern geht in Richtung der Strömung allmählich in eine solche Form über, daß am Austrittsende ein vieleckiger Querschnitt entsteht, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß die vieleckigen Austrittsquerschnitte zusammen einen geschlossenen ringförmigen Querschnitt bilden.
• Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise eine erfindungsgemäße Anordnung, bei welcher zwei Reihen Verbrennungskammern vorgesehen sind. Fig. i ist ein Schaubild der Gesamtanordnung der Kammern und zeigt deren allmähliche Formveränderung. Fig. 2 ist ein halber Schnitt durch zwei rechtwinklig zur Maschinenachse verlaufende Ebenen, von denen die eine (linke Hälfte) durch den vorderen Teil der Kammern geht und die andere (rechte Hälfte) in der Nähe des hinteren Endes. Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Gesamtanordnung der Kammern gemäß der Linie A-A der Fig. 2.
• 'fit i ist die letzte Stufe des Axialverdichters bezeichnet. 2 ist der erste Leitschaufelkranz der Turbine. Zwischen den Teilen i und 2 sind zwei Reihen von Primärkammern mit verschiedenen Einlaßdurchmessern vorgesehen. Die Kammern 3 von großem Durchmesser sind außen, die Kammern 4 von kleinem Durchmesser innen angeordnet. Bei sind die Kraftstoffeinspritzdüsen für die Kammern 3, und bei 6 die Düsen für die Kammern 4 angedeutet.
• Die Luft, die den Verdichter durch einen ringförmigen Querschnitt verläßt, gelangt zu allen Kammern durch einen ebenfalls ringförmigen, aber als Difillsc@r j wirkenden, vergrößerten Querschnitt. Ein Teil dieser Luft, die Primärluft, tritt in die Kammern 3 und .4 ein, wogegen der übrige Teil, die Nebelluft, in die Räume 8 eintritt, die sich zwischen den Kammern befinden. Die Neffenluft vermischt sich sodann mit den Verbrennungsgasen in den Kammern, in die sie durch mehrere Reihen von Löchern 9 eindringt, die nur im Schaubild der

  Fig. 1 dargestellt sind. Die Kammern sind derart

  formverändert. daß sie ain -\tisti"ittselide vieleckige

  Querschnitte bilden, die zusammen einett ring-

  fcirinIgen Gesamtquerschnitt bilden, der gleich ist

  dem Endquerschnitt des I)iffusors;. wobei dieser

  Gesamt<ltierscl-itiitt ntir durch ciiif:iclie Scheide-

  wände io unterteilt ist, die sich aus zwei zusam-

  menliegenden Seiten der vieleckigen Enden der

  Primärkammern zusammensetzen. Die gesamte

  Menge der Gase und, der Nelx@nliift wird durch

  einett konvergent \'el"1aL12@21<lell Anschluß I I 1n die

  Turbine 2 geleitet.

  Abgesehen voti den bereits genannten Vorteilen

  bietet diese Anordnung den weiteren '-orteil, <iai.i

  die lZegttlierung der Maschine erleichtert wird. Bei

  gewissen Betrlel)sverli:11t171SSen z. l). in denn Falle

  der Flugzeugturbinen beim Laiigsamfliegeii und

  beim Höhenflug, kommt es vor, dall die ztlgetlillrtc

  Kraftstutimenge derart vermindert \\-erden muß,

  daß eine gute Verbrennung scii\\ er erreichbar ist.

  \\-enn der Kraftstof=f in alle Kammern eingespritzt

  werden soll. 1n der Regel ist diese letztere Bedin-

  gung erforderlich, uni den Formänderungen der

  'Maschine vorzubeugen, die sich aus einer ungleichen

  ''erteilung der Temperatur auf den Umfang dieser

  Maschine ergeben \\-iii-den. Bei der ertindungs-

  geinäßen Anordnung der Kammern kann man da-

  gegen durch einfaches Abschalten dt@r entsprechen-

  den Kraftstotizufulir \ urübergcllend eine Kammer-

  reihe außer Betrieb setzen, und z\\-ar ent\\eder die

  großen oder die kleinen Kammern, und trotzdem

  eine gleichmäßige Tetnperaturverteihuig über den

  Umfang der Maschine aufrechterhalten. In radialer

  Richtung kann dabei zwar eine Ungleichmäßigkeit

  der Temperatur auftreten, die aber in der Regel

  ohne Nachteil ist. Das Durchströmen der Primär-

  luft und der Nebenluft in diesen autier Betrieb be-

  findlichen Kammern wird dadurch nicht geändert.

  Ohne vom Wesen der Eifindung abzuweichen,

  kann man natürlich mehr als zwei Kammerreihen

  oder auch nur eine vorsehen.

  Ein Ausführungsbeispiel finit drei Kammerreihen

  ist in den Fig.6 und 7 angegeben. Der obere Teil

  der F ig. 6 ist ein Schnitt durch den formverän-

  derten Teil der Kammern, und z\var durch die

  durch Linie C-C angedeutete Ebene der Fig. 7. Der

  untere Teil der Fig.6 ist ein Schnitt durch die

  Ebene B-B der Kraftstoffeinspritzdüsen. Fig. 7 ist

  ein Längsschnitt durch die Ebene A-A der Fig. 6.

  Gemäß diesen beiden Figuren umgibt die äußere

  Kammerreihe 12 eine Zwischenkaminerreilie 13 und

  eine innere Kammerreihe 14. Die Arbeitsweise

  und die bauliche Anordnung einer jeden Kammer

  sind genau gleich der Arbeitsweise und der bau-

  lichen Anordnung der vorbeschriebenen Kammern.

  Die bezüglichen Durchmesser der Kammern können

  von einer Reihe zur anderen beliebig gewählt

  werden.

  Ein Beispiel mit nur einer Kaintnerreihe ist in

  den Fig.4 und 5 dargestellt. Der obere Teil der

  Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Ebene B-B der

  Kraftstofteinspritzdüsen, und der untere Teil ist ein

  Schnitt durch die Ebene C-C des in Fig. 5 dar-

  gestellten vieleckigen Teiles. Fig. 5 ist ein Längsschnitt nach der Linie _-1-.-1 der Fig. 4 durch zwei die einzige vorhandene Reihe i_3 bildende Verbrennungskammern.

Claims (3)

1. PATE\TA\SPRLCHE: i .Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdichter und der Turbine mehrere trommelartig um die 'Maschinenachse verteilte Kammern vorgesehen sind und daß die Verteilung der gesamten Primär- und Nebenluft am Einlaßende der Kammern und diejenige der heißen Gase und der Nebenluft amAustrittsende durch einen ringförmigen Querschnitt stattfindet.
2. 2. Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet. daß die Kammern im vorderen Teil einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, und daß sich die Form dieses Querschnittes in Richtung des Austrittsendes allmählich ändert, derart, daß die Austrittsenden aller Kammern zusammen einen ringförmigen Querschnitt bilden.
3. 3. Anordnung der Verbrennungskannnern von Gasturbinen nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im vorderen Teil der Kammern kreisförmige Querschnitt in Richtung des :Austrittsendes allmählich vieleckig wird und daß die Seiten dieser Vielecke paarweise vereinigt sind. d. Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet. daß die zylindrischen. allmählich in Richtung des Austrittsendes formveränderten Kammern in einer einzigen Reihe um die 'Maschinenachse verteilt-sind. _5. Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen nach den Ansprüchen i und 2. dadurch gekennzeichnet. daß die Kammern am h@intrittselide verschiedene Durchmesser auf-\\ eie.ii und in solchen Abständen von der Maschinenachse angeordnet sind, die im wesentlichen proportional sind zu den Einlaßdurchniessern der Kammern, so daß mehrere Kammerreihen entstehen. 6. Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der letzten Stufe des Verdichters und dein Einlaßende der Kammern ein kegelförmiger Diftusor angeordnet und zwischen dem Austrittsende aller Kammern und der ersten Schaufelreihe der Turbine ein kegelförmiger und konvergent verlaufender Anschlußkörper vorgesehen ist. 7. Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft in die Kammern durch deren im Diffusor befindlichen Einlaßiiffntingen eintritt. wogegen die \ebeliluft in die (Zäume zwischen dem zylindrischen Teil der Kammern dringt und in diese Kammern durch in deren Mantelwand vorgesehene Löcher eintritt. . Allordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen nach den .\nsprüchen i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Kammern oder Kammerreihen gesondert abschaltbar angeordnet sind. o. Anordnung der Verbrennungskaniinern von Gasturbinen nach :1,nspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern einen kreisförmigen Querschnitt hallen und daß die Primärluft in ciie Kammern durch Kanäle eingeführt wird, die den ringförmigen Querschnitt der aus dem Verdichter tretenden Gase in eine Reihe kreisförmiger Querschnitte am Einlaß der Kammern umwandeln. wobei am Austrittsende der Kaminern ähnliche 'Mittel zur Verbindung derselben mit der Turbine vorgesehen sind.