DE807571C

DE807571C - Brennkammer, insbesondere fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE807571C
Application number: DEP23830A
Authority: DE
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1948-02-21
Filing date: 1948-12-07
Publication date: 1951-07-02
Also published as: CH262073A; NL72931C; GB669751A; FR979409A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 2. JULI 1951

p 33830 Ia/46 f D

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer, insbesondere für Gasturbinen, zur Verbrennung von Brennstoff in einem aus Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen Gas bestehenden Arbeitsmittel, mit einem von einem Mantel umschlossenen Brennraum, welchen der eine Teil des Arbeitsmittels brennend durchströmt und dessen Mantel der andere Teil des Arbeitsmittels kühlend umströmt.

Bei einer solchen Brennkammer besteht die Gefahr, daß die Temperatur des Mantels des Brennraums die ihr durch seinen Werkstoff gezogenen Grenzen überschreitet, und daß der Mantel alsdann zerstört wird. Diesen Mantel ausreichend kühl zu halten, ist somit eines der Hauptprobleme, welche bei der Konstruktion einer Brennkammer gelöst werden müssen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die aerodynamische Grenzschicht, welche in wandparallelen Strömungen in Wandnähe entsteht und daher auch auf der Innenseite des Brennraummantels entstehen muß, durch Anwendung besonderer Mittel derart zu verstärken und auszugestalten, daß sie den Mantel wirksam gegen die Wärme, insbesondere gegen eine Berührung der Flamme zu schützen vermag. Kennzeichen der Erfindung ist, daß der der Flamme ausgesetzte Mantel in senkrecht zu seiner Achse gelegten Schnitten eine Wellen- oder Zickzackform aufweist.

Ein Teil des innerhalb des Mantels strömenden Arbeitsmittels fließt dann entlang den Tälern der Wellen, wird in diesen gebremst und bildet daher mit den etwas weiter nach der Mantelachse zu

strömenden Arbeitsmittelteilen eine vergröberte Grenzschicht von beträchtlicher Dicke, die nunmehr geeignet ist, den Mantel wirksam gegen Flammenberührung zu schützen.

Eine weitere Verbesserung wird dadurch erzielt, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche in der auf der Innenseite des wellenförmigen Mantels sich bildenden verstärkten Grenzschicht das sich dort erhitzende Arbeitsmittel ständig durch kühles ersetzt wird.

Eine weitere Verbesserung wird dadurch erzielt, daß Mittel vorgesehen sind, welche der Arbeitsmittelströmung einen Drall erteilen, und/oder daß die Täler der Wellen schraubenförmig gestaltet sind, und zwar derart, daß das Arbeitsmittel unter spitzem Winkel über die Täler hinwegstreicht. Diese Maßnahme hat die Wirkung, daß sich in den Tälern Wirbelzöpfe ausbilden, welche in Richtung der Täler fortschreiten.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachstehend die Erfindung noch eingehender erläutert.

Fig. ι ist ein Längsschnitt durch die Brennkammer;

Fig. 2 ist ein Querschnitt senkrecht zur Achse des Brennraums.

Die aus einem äußeren Rohr 1, einer wärmeisolierenden Schicht 2 und einem inneren Rohr 3 gebildete Brennkammer wird in Richtung der Pfeile vom Arbeitsmittel durchflossen. Sie enthält den vom Mantel 4 umschlossenen Brennraum 5. Im Zwischenraum 6 wird der Mantel 4 vom Arbeitsmittel außen kühlend umströmt. Im Innern des Brennraums 5 entwickelt sich, aus dem durch die Düse 7 eingespritzten Brennstoff und vorwiegend aus dem durch den Ringkanal 8 zuströmenden, durch ein Sieb 9 gebremsten und verwirbelten Arbeitsmittel die Flamme. Der somit der Flamme ausgesetzte Mantel 4 weist in senkrecht zu seiner Achse gelegten Schnitten (s. Fig. 2) eine Wellen- oder Zickzackform auf. Wie schon beschrieben wurde, bildet sich infolgedessen auf der Innenseite des Mantels eine Grenzschicht von beträchtlicher Dicke aus, die geeignet ist, den Mantel wirksam gegen Flammenberührung zu schützen.

Mit Hilfe des Ringkanals 10 wird ein weiterer, und zwar ungebremster Arbeitsmittelstrom durch den Brennraum geführt. Dieser Strom, von dem ein Teil entlang den Wellentälern des Mantels 4 fließt, ersetzt in der auf der Innenseite des Mantels sich bildenden verstärkten Grenzschicht das sich dort erhitzende Arbeitsmittel ständig durch kühles, wodurch die Schutzwirkung der Grenzschicht weiter verbessert wird.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß dieser durch den Ringkanal 10 in den Brennraum geführte Arbeitsmittelstrom so geleitet wird, daß er unter einem spitzen Winkel über die Täler der Wellen hinwegstreicht. Dies kann entweder durch auf Drall gestellte Leitschaufeln 11 erzielt werden, 6ü welche dem durch den Ringkanal 10 strömenden Arbeitsmittel einen Drall um die Achse des Brennraums 5 erteilen, oder es kann dadurch erzielt werden, daß die Täler der Wellen des Mantels 4 schraubenförmig gestaltet werden. Ebenso können auch diese beiden Maßnahmen zugleich zur Anwendung gelangen.

Am Ausflußende des Brennraums können die Wellen durch Schrägabschnitte 12 nach innen geöffnet sein, und es kann ein Kragen 13 vorgesehen sein, welcher den aus dem Zwischenraum 6 austretenden Strom kühlen Arbeitsmittels nach innen ablenkt und ihn vorwiegend in einzelnen Strahlen durch die Schrägabschnitte 12 nach innen wirft und ihn so mit dem aus dem Brennraum austretenden Strom heißen Arbeitsmittels vermischt.

Claims

Patentansprüche:

ι. Brennkammer, insbesondere für Gasturbinen, zur Verbrennung von Brennstoff in einem aus Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen Gas bestehenden Arbeitsmittel, mit einem von einem Mantel umschlossenen Brennraum, welchen der eine Teil des Arbeitsmittels brennend durchströmt und dessen Mantel der andere Teil des Arbeitsmittels kühlend umströmt, dadurch gekennzeichnet, daß der der Flamme ausgesetzte Mantel in senkrecht zu seiner Achse gelegten Schnitten eine Wellen- oder Zickzackform aufweist.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche in der auf der Innenseite des wellenförmigen Mantels sich bildenden verstärkten Grenzschicht das sich dort erhitzende Arbeitsmittel ständig durch kühles ersetzt wird.

3. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Täler der Wellen schraubenförmig gestaltet sind, derart, daß das Arbeitsmittel unter spitzem Winkel über die Täler hinwegstreicht.

4. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche der Arbeitsmittelströmung einen Drall erteilen, derart, daß das Arbeitsmittel unter spitzem Winkel über die Täler hinwegstreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

664 6.51