DE825777C

DE825777C - Flame tube of combustion chambers, especially for gas turbines

Info

Publication number: DE825777C
Application number: DEC1959A
Authority: DE
Inventors: William M Mcdonald
Original assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Current assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Priority date: 1949-08-19
Filing date: 1950-08-18
Publication date: 1951-12-20

Description

Flammrohr von Brennkammern, insbesondere für Gasturbinen Die Erfindung betrifft Flammrohre von Brennkammern, insbesondere zur Verwendung in Gasturbinentriebwerken.Flame tube of combustion chambers, especially for gas turbines The invention relates to combustion chamber liner tubes, particularly for use in gas turbine engines.

Die Entwicklung oder Gasturbinen hat es mit sich gebracht, daß die Brennkammern mit Einrichtungen versehen werden müssen, die eine Kühlung der Wände ermöglichen, um ein durch die in den Brenti@kammern erzeugte starke Hitze hervorgerufenes Verziehen oder Beschädigen zu vermeiden,. Zii diesem Zweck hat man die Flammrohre gewöhnlich mit allseitigem Spiel in der Brennkammer angeordnet und durch den so entstehenden Ringraum einenLuftstrotn geführt, der dieFlammrohrwände kühlt. Außerdem hat man einen Luftfilm über die Innenseite der Flammrohrwände geführt, um diese gegen die Verbrennungswärme in gewissem Grade zu isolieren. Eine bekannte Flammrohrbauart weist mehrere gleichachsig hintereinander angeordnete Ringteile auf, deren Eintrittsquerschnitt jeweils größer als der Austrittsquerschnitt der in Richtung zum Eintrittsende des Flammrohres vor ihnen liegenden Ringteile ist. Die Endender benachbarten Ringteile sind dabei etwas übereinandergeschoben und werden durch Abstandsstücke, die in dem Ringspalt zwischen den übereinanderliegenden Enden der Ringteile angeordnet sind, in der richtigen Lage zueinander gehalten., Auf diese Weise 'können von dem außen über das Flammrdhr streichenden Kühlluftstrom Teilströme abgezweigt werden, die die Innenwand der einzelnen Rin,,uteile bestreichen.The development of gas turbines has meant that the combustion chambers have to be provided with devices which enable the walls to be cooled in order to avoid warping or damage caused by the intense heat generated in the combustion chambers. For this purpose, the flame tubes have usually been arranged with play on all sides in the combustion chamber and an air stream that cools the flame tube walls is passed through the annular space thus created. In addition, a film of air has been passed over the inside of the flame tube walls in order to insulate them to a certain extent from the heat of combustion. A known type of flame tube has several coaxially arranged one behind the other ring parts, the inlet cross section of which is greater than the outlet cross section of the ring parts in front of them in the direction of the inlet end of the flame tube. The ends of the adjacent ring parts are pushed a little over one another and are held in the correct position to each other by spacers which are arranged in the annular gap between the ends of the ring parts lying one above the other that coat the inner wall of the individual ring parts.

Eine bekannte Ausführungsfotkn solcher Abstandsstücke besteht aus nach innen eingedrückten Teilen der Kanten eines der Ringteile. Diese Dellen sind so tief eingedrückt, daß sie sich genau auf die Oberfläche des anderen Ringteiles auflegen. Sie haben aber den Nachteil, daB sie dem durch den Ringspalt einströmenden Teilluftstrom an diesen Stellen keinen Durchlag gewähren, so daß unmittelbar hinter jeder solchen Delle ein gegen den Teilluftstrom abgeschirmter Streifen der Wand vorhanden ist, der also Gefahr läuft, überhitzt zu werden und daher frühzeitig zerstört werden kann.A known embodiment of such spacers consists of inwardly indented parts of the edges of one of the ring parts. These dents are pressed in so deep that it is exactly on the surface of the other part of the ring hang up. However, they have the disadvantage that they allow the flowing in through the annular gap Partial air flow at these points do not allow a passage, so that immediately behind every such dent a strip of the wall shielded from the partial air flow is present, which runs the risk of being overheated and therefore destroyed at an early stage can be.

Eine andere bekannteBauartvonAbstandsstücken besteht aus einem gewellten Blechstreifen, der ringsum in den Ringspalt zwischen die Emden der Ringteile des Flammrohres eingelegt ist und zum Zweck seiner Befestigung an !den Ringteilen breiter sein muß als die Länge, um die die beiden Ringteile übereinandergeschoben sind. Diese Bauart hat zwar den Vorteil, daB der Teilluftstrom im wesentlichen ungestört zur Innenseite der Ringteile eintreten kann, doch bringt sie zusätzliches Baugewicht und erhöht die Zahl der Befestigungsstellen, die für den Zusammenbau der Flammrohre erforderlich sind.Another known type of spacer is a corrugated one Sheet metal strip that goes all around in the annular gap between the Emden of the ring parts of the Flame tube is inserted and for the purpose of its attachment to! The ring parts wider must be than the length by which the two ring parts are pushed over one another. This type of construction has the advantage that the partial air flow is essentially undisturbed can enter to the inside of the ring parts, but it brings additional structural weight and increases the number of attachment points required for assembling the fire tubes required are.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Sie besteht darin, daß die Abstandsstücke aus Blech bestehen, das wesentlich dünner als die Weite des Ringspaltes zwischen den übereinandergeschobenen Enden der Ringteile ist, dessen Hauptflächen etwa parallel zur Längsachse des Flammrohres liegen und die mindestens an einer Seite von in dem Rand oder in der Nähe des Randes des einen Ringteiles vorgesehenen Öffnungen so an diesem befestigt sind, daB der Teil des Abstandsstückes, der an dem anderen Ringteil befestigt wird, der Öffnung gegenüberliegt, In derZeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch eine Brennkammer, aus dem die einander übergreifenden Ringteile ersichtlich sind, und Fig. 2 bis 4 perspektivische Ansichten verschiedener Ausführungsformen von Abstandsstücken in größerem Maßstab.These disadvantages are avoided by the invention. she consists in that the spacers are made of sheet metal, which is much thinner than that The width of the annular gap between the ends of the ring parts pushed one on top of the other, whose main surfaces are approximately parallel to the longitudinal axis of the flame tube and the at least on one side of in the edge or near the edge of the one Ring part provided openings are attached to this so that the part of the Spacer, which is attached to the other ring part, opposite the opening, In the drawing the invention is illustrated by way of example, namely Fig. i a longitudinal section through a combustion chamber from which the overlapping Ring parts can be seen, and Fig. 2 to 4 perspective views of various Embodiments of spacers on a larger scale.

Wie aus Fig. i ersichtlich ist, ist das Flammrohr 1o so in dem Gehäuse i i angeordnet, daß die am vorderen Ende der Brennkammer einströmende Luft (siehe die Pfeile) durch den Ringraum zwischen diesen beiden Teilen hindurchströmen kann. Das Flammrohr besteht aus mehreren gleichachsig angeordneten, im wesentlichen zylindrischen Teilen 12, 13 und 14, die in Strömungsrichtung immer größer werden und jeweils ein Stück übereinandergeschoben sind. Die Durchmesser der einzelnen Teile sind so bemessen, daß zwischen den übereinandergeschobenenTeilen der RingteileRingspalte 15 verbleiben, durch die ein Teil der außen an dem Flammrohr entlang streichenden Kühlluft in das Innere des Flammrohres eintreten kann. Die einzelnen Ringteile 12" 13 und i4,des Flammrohres 1o werden durchAbstandsstücke 16 in der richtigen Lage zueinander gehalten.As can be seen from Fig. I, the flame tube 1o is in the housing i i arranged that the air flowing in at the front end of the combustion chamber (see the arrows) can flow through the annular space between these two parts. The flame tube consists of several coaxially arranged, essentially cylindrical Parts 12, 13 and 14, which are getting larger in the direction of flow and each one Pieces are pushed one on top of the other. The diameters of the individual parts are dimensioned in such a way that that ring gaps 15 remain between the parts of the ring parts pushed one on top of the other, through which part of the cooling air brushing the outside of the flame tube into the Inside the flame tube can enter. The individual ring parts 12 "13 and i4, des Flame tube 1o are held by spacers 16 in the correct position to each other.

Das in Fig. 2 dargestellte Abstandsstück 16, das die Ringteile 12 und 13 miteinander verbindet, wird durch einen Steg gebildet, der durch Ausstanzen eines parallel zum Rand i8-desRingteiles 13 liegenden, mit abgerundeten Enden verselicnen Schlitzes 17 entsteht. Dieser Steg ist U-förmig nach 11111:1i gepreßt und berührt mit seinem Querstück d,-<i Ringteil 12. Das Abstandsstück steht hierbei mit dem Ringteil, aus dem es durch Pressen gebildet ist, nur in einer Richtung in Verbindung, d:e senkrecht zu der der Luftströmung steht.The spacer 16 shown in FIG. 2, which the ring parts 12 and 13 connects to one another, is formed by a web that is punched out one lying parallel to the edge 18 of the ring part 13, with rounded ends Slot 17 is created. This web is U-shaped according to 11111: 1i pressed and touched with its crosspiece d, - <i ring part 12. The spacer is here with the Part of the ring from which it is formed by pressing, connected only in one direction, d: e is perpendicular to that of the air flow.

Mittels mehrerer solcher auf den Rand 18 des Ringteiles 13 verteilter Abstandsstücke 16 wird das Ende des kleineren Ringteiles 12 in richtiger Lag,-, zu dem Ringteil 13 gehalten. Die Verbindung d.,r Abstandsstücke mit dem Ringteil 1.2 kann durch Schweißen, Nieten oder in anderer Weise an der Stelle i9 geschehen, d'iedurch die durch das Herauspressen des Abstandsstuckes ici in der Ringteilwandung entstandene Offnung gut zugänglich ist.By means of several such on the edge 18 of the ring part 13 distributed Spacers 16, the end of the smaller ring part 12 is in the correct position, held to the ring part 13. The connection d., R spacers with the ring part 1.2 can be done by welding, riveting or in some other way at point i9, d'ie by pressing out the spacer ici in the ring part wall The resulting opening is easily accessible.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die durch den Ringspalt 15 eintretende Kühlluft durch (las Abstandsstück 16 praktisch nicht behindert wird und daher auch unmittelbar hinter dein Abstandsstück eine gute Kühlung der Innenfläche <lies Ringteiles 13 bewirkt. Ein wesentliches Merkmal dieses Abstandsstückes ist, dal3 es (11e gleiche Tick: wie die Wand des Ringteiles 13. aus dein es hergestellt ist" aufweist und daher dem e: umstreichenden Luftstrom wenig Widerstand bietet.-Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind ähnliche, aber gesondert liergestellte.\bstandsstücke 16' vorgesehen, die beiderseits besonderer. aus dem Rand des Ringteiles 13 ausgestanzter Öffnungen oder Lücken hei 20 an dem Ringteil h:°-festigt sind. Die Öffnungen 21 ermöglichen auch hier wieder eine leichte Befestigung der vorher an dem Ringteil 13 befestigten Abstandsstücke an dem Ringteil 12 an den mit 191 bezeichneten Stellen. Die Abstandsstücke sind vorzugsweise aus Blech hergestellt, das die gleiche Stärke aufweist wie die Ringteilwandung, auf jeden Fall aber Nvesentlich dünner ist als der Ringspalt weit ist, um den Luftstrom möglichst wenig zu behindern. .An Stelle einzelner Abstandsstücke kann auch ein gewellt<( Blechstreifen vorgesehen werden. wie -er in Fig. 3 in strichpunktierten Linien dargestellt ist. In diesem Falle können bei jeder Welle oder bei einzelnen Wellen ähnliche Öffnungen oder Lücken 21 in dem Rand des Ringteiles 13 vorgesehen werden.It is readily apparent that the cooling air entering through the annular gap 15 is practically not hindered by the spacer 16 and therefore also provides good cooling of the inner surface immediately behind the spacer 13. An essential feature of this spacer is that it (11e same tick: as the wall of the ring part 13. From which it is made "has" and therefore offers little resistance to the air flow sweeping around it. In the embodiment shown in FIG. are provided, which on both sides of special openings or gaps punched out of the edge of the ring part 13 are fastened to the ring part h: °. The openings 21 again allow easy fastening of the spacers previously fastened to the ring part 13 to the ring part 12 at the locations indicated by 191. The spacers are preferably made of sheet metal that has the same strength rke has like the ring part wall, but in any case Nv is significantly thinner than the annular gap is wide in order to hinder the air flow as little as possible. Instead of individual spacers, a corrugated sheet metal strip can be provided, as shown in dash-dotted lines in FIG are provided.

Die in Fig.3 dargestellten .`Visfiihrungsformen sind jedoch nicht vollkommen befriedigend, weil die Abstandsstücke besondere Teile darstellen. Sie können allerdings schmaler und daher leichter hergestellt werden als die bekannten gewellten Abstandsstücke, weil sie infolge des Vorhandenseins der Öffnungen oder Lücken 21 nicht über den Rand der Ringteile vorzustehen brauchen.However, the embodiments shown in Fig. 3 are not perfectly satisfactory because the spacers are special parts. she can, however, be made narrower and therefore lighter than the known ones corrugated spacers because they are due to the presence of the openings or Gaps 21 need not protrude beyond the edge of the ring parts.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besteht das Abstandsstück 162 aus zwei Zungen. die durch Ausstanzen eines L-förmigen Schlitzes 172 111 dem Ringteil 13 und eines gleichen Schlitzes 22 in dem Ringteil 12 gebildet sind. Die an dem im Durchmesser größeren Ringteil 13 befindliche Zunge ist nach innen hereingebogen. während die an (lein Ringteil 12 befindliche Zunge nach außen tierausgebogen ist. Die beiden Zungen werden bei 192 miteinander verbunden. Durch das Umbiegen der Zunge des Ringteiles 13 entsteht die Öffnung in der Wand des Ringteiles 13, durch die die zum `'erbinden der beiden Zungen benötigten Werkzeuge an die Zunge herankommen können.In the embodiment shown in Fig. 4, there is a spacer 162 from two tongues. by punching out an L-shaped slot 172 111 dem Ring part 13 and a same slot 22 in the ring part 12 are formed. the the tongue located on the larger diameter ring part 13 is bent inward. while the tongue on (lein ring part 12 is bent outwards animal. The two tongues are joined at 192 tied together. By the Bending the tongue of the ring part 13 creates the opening in the wall of the ring part 13, through which the tools needed to tie the two tongues to the tongue can approach.

Es versteht sich, ,daß an Stelle von Abstandsstücken, wie sie in Fig. 2 und 3 dargestellt sind, die aus einem Stück mit dem größeren Ringteil 13 bestehen oder zuerst an diesem befestigt wurden, auch solche vorgesehen werden können, die mit dem kleineren Ringteil 12 aus einem Stück bestehen oder zuerst an diesenT befestigt werden und dann natürlielt nach außen vorstellen. Es ist auch möglich, beide Arten von Abstandsstücken vorzusehen und diese entweder abwechselnd anzuordnen oder ineinandergreifen zu lassen, wie dies bei der in 1# ig. 4 dargestellten Ballart der Fall ist.It goes without saying that instead of spacers as shown in Fig. 2 and 3 are shown, which consist of one piece with the larger ring part 13 or were first attached to this, also those can be provided that consist of one piece with the smaller ring part 12 or are attached to these T first and then naturally present it to the outside world. It is also possible both types to provide spacers and these either to be arranged alternately or interlocked to let, like this with the in 1 # ig. 4 is the case with the type of ball shown.

ltn übrigen müssen die Abstandsstücke nicht unbedingt am äußersten Rand der Ringteile vorgesehen werden" Beispielsweise kann der in Fig. 2 dargestellte Steg, dessen eine Kante durch die Kante 18 des Ringteiles und dessen andere Kante durch .den Schlitz 17 gebildet wird, dadurch weiter zurückgelegt werden, daß man zwei Schlitze vorsieht und den zwischen ihnen verbleibenden Steg nach innen einrückt.For the rest, the spacers do not necessarily have to be at the extreme Edge of the ring parts are provided "For example, the one shown in FIG Web, one edge of which through the edge 18 of the ring part and the other edge is formed by .the slot 17, thereby further covered that one provides two slots and the web remaining between them indented inward.

Natürlich ist die Anwendung der Erfindung nicht nur auf Flammrohre mit kreisförmigem QuerscIinitt beschränkt, sondern läßt sich ebensogut hei solchen finit ringförmigem oder nielitkreisförmigeni Querschnitt verwenden, obwohl Flammrohre im allgemeinen kreisrunden Querschnitt haben. Außer-(lein sind Änderungen der beschriebenen Bauarten nach Form, Größe und .Anordnung -der Teile möglich, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen zti werden braucht.Of course, the application of the invention is not restricted to fire tubes limited to a circular cross-section, but can just as well be called such Use finite annular or nielite circular cross-section, although flame tubes generally have a circular cross-section. Apart from this, changes to the described Types of construction according to shape, size and arrangement of the parts possible without the Leave the scope of the invention zti needs to be.

Claims

PARTY TALKS: i. Hamm tube from combustion chambers. especially for gas turbine engines. (read ordered from several equally arranged ring parts one behind the other, the ends of which are slightly pushed over one another leaving an annular gap and are held in the correct position to one another by: spacers, characterized in that the spacers (16) are made of sheet metal, (read is significantly thinner than the width of the annular gap (t j3), the main surfaces of which are approximately parallel to the longitudinal axis of the flame tube (io) and which are located at least on one side of the edge (18) or in the vicinity of the edge of one ring part (e.g. B. 13) provided openings (17, 21) are attached to this so that the part (19) of the spacer which is attached to the other ring part (z. B. 12) is opposite the opening.

2. flame tube according to claim i, characterized characterized in that, the spacers in one piece with the ring part that the Has openings, exist and by pressing, bending or the like. In the desired Are brought into shape (Fig. 2 and

3. flame tube according to claim 1, characterized in that that -the spacers are made as separate parts and opposite one another Sides of the openings of one ring part are attached (Fig. 3).

4 .. flame tube according to claims 1 and 2, characterized in that @the spacer: as Tongues are formed which extend from one side of the openings (Fig., 4).

5. Flame tube according to claim i, characterized in that the spacers are U-shaped and are attached to the ring part on both sides of the openings (Fig. 2 and '3).

6. Flammrölir according to claims i and 2. characterized in that the spacers (16) are formed from webs by pressing or the like. the between the edge (18) of the ring part (13) and punched in the vicinity of the edge parallel to these Slots (17) or between two punched in the vicinity of the edge parallel to these Slits are created (Fig. 2).

7. flame tube according to claims i and '2, characterized characterized in that the spacers (162) are formed by tongues which are through in the edge of the ring part (13) opening L-shaped slots f172) or in the U-shaped slots stamped near the edge are created and have similar slits Tongues of the other ring part (12) are connected (Fig. D). B. flame tube after Claim i, characterized in that the openings in (living, larger ring part (13) are provided (Fig. 2 to