DE866878C

DE866878C - Ringbrennkammer fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE866878C
Application number: DEH5125D
Authority: DE
Inventors: Viktor Dr Phil Vanicek
Original assignee: E H DR PHIL H C ERNST HEINKEL
Current assignee: E H DR PHIL H C ERNST HEINKEL
Priority date: 1944-07-13
Filing date: 1944-07-13
Publication date: 1953-02-12

Description

Ringbrennkammer für Gasturbinen Die Erfindung betrifft eine kingbrennkatnmer für nach dem Gleichdruckverfahren arbeitende Gasturbinen, insbesondere für Strahltriebwerke von Luftfahrzeugen, bei der ein Teil der einströmenden Luftmengeeine@m Aufbereitungs- und Verbrennungsraum zugeführt und die restliche Luftmenge nach Umströmen des Aufbereitungs- und Verbrennungsraumes der beheizten Luftmenge zugemischt wird.
Bei Brennkammern, die nach dem Gleichdruckverfahren arbeiten und bei Luftfahr7eugstrahltri,ebwerken Anwendung finden, wird wegen der damit verbundenen gewichtlichen Vorteile großer Wert auf eine kurze Baulänge gelegt. Mit dieser Forderung ergibt sich die weitere Aufgabe, trotz der kurzen Baulänge eine gute Durchmischung von Brenngasen und Luft zu erzielen, um zu verhindern, daß das Arbeitsmittel die Turbine mit ausgeprägten Temperaturspitzen beaufschlagt.
Um bei bekannten Anlagen zu verhüten, daß die Temperaturspitzen die zulässige Bwaufschlügungstemperatur des Schaufelwerkstoffes überschreiten, muß mit der Aufheizung der Brennkammer heruntergegangen werden. Durch Anibringung geeigneter Leitvorrichtungen innerhalb der Brennhammer, kann man zwar eine besondere Durchmi,schun.g des Brennstoff-Luft-Gemisches und damit eine Minderung der Temperaturspitzen am Ausgang der Brennkammer erhalten, jedoch ist eine derartige Durchmischung stets mit einem größeren Druckverlust verbunden.
Es wurde auch bereits zur Verminderung der Temperatur der Feuergase von Wärmekraftmaschinen, insbesondere Gasturbinen, das Zumischen- von Luft vorgeschlagen, -das darin besteht, daß die zu mischenden Gase in einer gemeinsamen Strömungsführung als parallel und konzentrisch zueinander liegende Stromröhren geführt -werden, wobei sie, mindestens aber das Gas niedrigerer Temperatur und .damit größeren spezifischen Ckewichtes vorzugsweise durch Leitapparate in eine Drehbewegung versetzt werden, wobei das Gas höherer Temperatur bezüglich :der Drehachse außen gelagert und. -das Gas niedrigerer Temperatur bezüglich der Drehachse innen gelagert wird, derart, daß infolge .der verschiedenen spezifischen Gewichte der beiden, bei mindestens annähernd gleichem Druck und vorzugsweise gleicher Geschwindigkeit zu mischenden Gase, das Gas niedrigerer Temperatur unter Wirkung der Fliehkraft nach außen in das Gas höherer Temperatur hineingedrängt wird.
Zur Behebung der oben geschilderten Nachteile wird erfindungsgemäß für Ringbrennkammern vorgeschlagen, die Z.umischung der den Aui-bereitungs-und Verbrennungsraum umströmenden Luftmenge zu der beheizten Luftmenge ganz oder teilweise unter Drall -derart vorzunehmen, daß das Gas niedrigerer Temperatur unter Wirkung der Fliehkraft nach außen. in das Gas höherer Temperatur hineingedrängt wird.
Die zur Drallbil,dung erforderlichen Leitgitter werden in einer bevorzugten Ausführungsform in dem von der inneren Umwandung der Brennkammer einerseits und, von dem -den Aufbereitungsraum bildenden Fühnxngs@blechen andererseits gebildeten Ringraum angeordnet.
Von der inneren Brennkammerumwandung können in Strömungsrichtung hinter den Leitgittern Leitbleche in das Innere der Brennkammer führen, die die von innen zugeführte, mit einem Drall versehene Kaltluft dem Mischraum zuführen. Diese Leitlbleche weisen eine solche Neigung auf, daß die Durchmischung bei möglichst geringer Strömungsgeschwindigkeit erfolgt. Eine besondere Ausführungsform sieht vor, diese Leibbleche mit Hutzen oder abgedeckten Schlitzen zu versehen; so daß die Mischluft unter Beibehaltung ihres Dralls stufenweise in den Mischraum durch die Leitbleche eintreten kann. -Der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Abb. i zeigt einen Längsschnitt -durch eine Ringbrennkammer, -, Abb. 2 einen Ausschnitt aus dem mit Hutzen versehenen Leitblech.
Gemäß Abb. r wird bei i die Luft der Brennkammer zugeführt, die durch geeignete Leitbleche 2, 3 und q. in mehrere Teilströme zerlegt wird. Die dem Zündraum 5 und dem Aufbereitungsraum 6 zugeführten Luftströme werden zwecks günstiger Aufbereitung ides Brennstoff-Luff-Gemisches drillfrei eingeführt. Zwischen -dem Führungsblech 4 und dem Führungsblech 7 bzw. der inneren Um- wandung 8 der Brennkammer ist ein ringförmiges Leitgitter 9 .angeordnet, das aus einzelnen schräg gestellten, gegebenenfalls etwas gekrümrntenBlechen besteht und das dem in den Mischraum ro, eintretenden Luftstrom einen Drall erteilt, so daßdurch die dabei auftretenden Zentrifugalkräfte die Kaltluft nach außen geschleudert wird und dabei die aus dein Aufbereitungsraum 6 austretende Heißluft durchdringen ruß. Zur zusätzlichen Führung der mit Drall eingeführten Kaltluft dient das Leitblech i i, das mit Hutzen 1.2 versehen ist, die in mehreren Reihen übereinander angeordnet sind und eine Verteilung gemäß Abb.2 aufweisen können. Diese Hutzen, die auch durch abgedeckte Schlitze ersetzt werden können, sind auf dem Leitblech vi so verteilt, daß die Mischluft unter Beibehaltung ihres Dralls stufenweise durch !das Leitblech i i, in den Mischraum ioa eintreten kann. Die Stellung der Hutzen bzw. der Abdeckbleche,der Schlitze und die Stellung der Leitgitter 9 wird so gewählt, daß der Mischluft nur so viel Drall erteilt wird, als zur Durchmischung notwendig ist. Die zur Beaufschlagung :der Turbine erforderliche Strömungsrichtung wird durch das Leitgitter 13 erreicht, das am Austritt der Brennkammer angeordnet sein kann.
Die Brennkammer gemäß der Erfindung beschränkt sich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel. Beispielsweise könnte die Zuführung der Mischluft von der Außenseite der Brennkammer fortgelassen werden und dafür mehr Mischluft von der Innenseite her der Brennkammer über ein vorgesehenes ringförmiges Leitgitter, das dann eine der größeren Durchflußmenge entsprechende Größe besitzen müßte, zugeführt werden. Auch in diesem Fall wird man in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Leitgitter zweckmäßig eine Schrägfläche, beispielsweise einen schräg gestellten Ring anbringen, um auch hier-,durch eine Ablenkung der Luft nach !dem Mischraum der Brennkammer zu zu erzielen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Ringbrennkammer für nach dem Gleichdruckverfahren arbeitende Gasturbinen, insbesondere für Strahltriebwerke von Luftfahrzeugen, bei der ein Teil der einströmenden Luftmenge einem Aufbereitungs- und Verbrennungsraum zugeführt und die restliche Luftmenge nach Umströmen des Aufbereitungs- und Verbrennungsraumes der beheizten Luftmenge zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischung der den Aufbereitungs- und Verbrennungsraum umströmenden Luftmenge zu der beheizten Luftmenge ganz oder teilweise unter Drall derart erfolgt, daß das Gas niedrigerer Temperatur unter Wirkung der Fliehkraft nach .außen in das Gas höherer Temperatur hineingedrängt wird.
2. Ringb@rennkammer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Drall durch ein in der Nähe der inneren Brennlzammerumwandung angeordnetes ringförmiges Beschleunigungsgitter erzeugt wird.
3. Ringbrennkammer nach den Ansprüchen r und 2, dadurch gekennzeichnet, -daß in dem von der inneren Umwandung der Brennkammer einerseits und von :den den Aufbereitungsraum bildenden Führungsblechen andererseits gebildete Leitgitter angeordnet sind, durch die die dem Mischraum zugeführte Kaltluft einen Drall erhält. q..
Ringbrennkammer nach Anspruch 3, da-,durch gekennzeichnet, daß von :der inneren Brennkammerumwandung in Strömungsrichtung hinter den Leibgittern Leitbleche in das Innere der Brennkammer führen, die die von innen zugeführte, mit einem Drall versehene Kaltluft dem Mischraum zuführen.
5. Ringbrennk.ammer nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die in den Mischraum führenden Leitbleche derart mit Hutzen oder abgedeckten Schlitzen versehen sind, daß die Mischluft unter Beibehaltung ihres Dralls stufenweise in den Mischraum eintreten kann.
6. Ringbrennkammer nach den Ansprüchen 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine solche Stellung und Formgebung der Leitgitter und Hutzen sowie der Leitbleche, daß eine innige Durchmischung bei möglichst kleiner Strömung geschwindigkeit stattfindet.