DE936901C

DE936901C - Brennstoffringleitung fuer die Brenner von Gasturbinen

Info

Publication number: DE936901C
Application number: DED14496A
Authority: DE
Inventors: Alan George Hiscox; Alfred Walter Pearce
Original assignee: Dowty Equipment Ltd
Current assignee: Dowty Equipment Ltd
Priority date: 1951-07-03
Filing date: 1953-03-07
Publication date: 1955-12-22

Description

Flüssiger Brennstoff für Gasturbinen wird der oder den Verbrennungskammern durch eine Mehrzahl von Brennern oder Zerstäubern zugeführt, die um die Maschine herum angeordnet und miteinander durch Rohrleitungen verbunden sind, so daß alle den Brennstoff aus einer gemeinsamen Speiseleitung erhalten können. Brenner oder Zerstäuber mit Überströmdüsen sind außerdem so durch Leitungen verbunden, daß der abgehende Brennstoff in eine gemeinsame Rückfluß leitung gelangen kann. Die verbindenden Rohrleitungen bilden eine Ringleitung. Das Ziel der Erfindung ist eine verbesserte Bauart dieser Brennstoffringleitung, die weniger sorgfältige Montage der verschiedenen Teile erfordert, leichten Zusammenbau ergibt und ein Zusammenziehen und Ausdehnen unter wechselnden Temperaturverhältnissen ermöglicht, so daß auf die Bauteile keine thermisch bedingte Beanspruchung ausgeübt wird.

Die Erfindung setzt eine Brennstoffringleitung für die Verbrennungskammer von Gasturbinen mit einer Anzahl von an der Verbrennungskammer befestigten und in diese hineinragenden Brennern und mit um die Verbrennungskammer herum angeordneten, zu jedem Brenner führenden, von der Ringleitung abgezweigten Brennstoffeintrittskanälen als bekannt voraus. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffringleitung aus mittels Brenner-Abzweigkammern elastisch miteinander gekuppelten, starren Leitungsstücken besteht und die Enden der letzteren mittels an sich bekannter Dehnungsstopfbuchsen in den an der äußeren Verbrennungskammerwand starr befestigten Brenner-Abzweigkammern gelagert sind.

Wenn jeder Brenner auch noch mit einer Brennstoff-Rücklaufleitung versehen ist, dann soll erfindungsgemäß die parallel oder konzentrisch zur Brennstoffringleitung angeordnete Brennstoff -Rücklaufleitung ebenfalls aus starren, mit den Brenner-Abzweigkammern elastisch verbundenen Leitungsstücken bestehen.

Gegenüber den bekannten Brennstoff ringleitungen für die Verbrennungskammern von Gasturbinen ίο weist die Erfindung folgende Vorteile auf:

1. Die Brennstoffringleitung braucht nicht für einen ganz bestimmten Umfang der Verbrennungskammer hergestellt zu werden.

2. Materialspannungen, die bei einer Gasturbine leicht auftreten, wirken sich nicht schädlich auf die Brennstoffringleitung aus, weil die einzelnen Leitungsstücke dieses Ringes elastisch miteinander verbunden sind.

3. Durch das leicht vorzunehmende Schrägstellen der Brennerstutzen in* den Brenner-Abzweigkammern können gerade Brenner Verwendung finden.

4. Der Umfang der Brennstoffringleitung kann verhältnismäßig klein gehalten werden, weil keine Expansionskrümmungen der Leitungen erforderlich sind. Dies hat den weiteren Vorteil zur Folge, daß auch der Druckabfall in den Brennstoffleitungen verhältnismäßig gering ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den nachstehend an Hand der Fig. 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsbeispielen zu ersehen; in diesen ist Fig. ι ein Querschnitt durch eine ringförmige

Verbrennungskammer einer Gasturbine; sie zeigt eine Anzahl von Brennern, die nach innen in die Verbrennungskammer hineinragen, und die mit den Brennern vereinigte Brennstoffringleitung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 1, die einen der Brenner und den anschließenden Teil der Ringleitung zeigt,

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie HI-III der Fig. 2,

Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der

Fig. 3,

Fig. 5 ein Querschnitt nach der Linie V-V der Fig. ι und

Fig. 6 eine Abänderung der in Fig. 4 gezeigten Teile.

Wie in Fig. 1 bis 5 dargestellt, ist hier 'eine von äußeren und inneren Wänden 12 bzw. 13 begrenzte ringförmige Verbrennungskammer 11 für die Aufnahme zerstäubten Brennstoffs an einer großen Zahl von in gleichen Abständen angeordneten Stellen eingerichtet. Hierzu dienen Brenner oder Zerstäuber 14, die von der Außenwand 12 radial nach innen ragen. Jeder Brenner 14 ist starr an der Wand 12 mit Hilfe von Bolzen 15 befestigt, die durch einen Flansch 16 am äußeren Teil des Brenners hindurchgehen und in einen verstärkten Teil 17 der genannten Wand eintreten. Die Brenner 14 sind von der erwähnten bekannten Bauart mit Überströmeinrichtung und haben eine im Querschnitt kreisförmige Wirbelkammer 18, in die Brennstoff durch einen oder mehrere tangentrale Eintrittskanäle 19 eintritt, um in der Kammer eine Wirbelwirkung hervorzurufen. Am einen Ende der Kammer 18 ist eine Ausflußmündung 20 angeordnet, durch die der Brennstoff in die Verbrennungskammer als fein zerstäubter konischer Sprühstrahl austritt. Am gegenüberliegenden Ende der Kammer 18 ist eine Rücklauf- oder Überströmöffnung 21 angeordnet, die von zusammenhängend ringförmiger Gestalt ist und sich in der Rückfluß richtung in eine Diffusorkammer 22 öffnet, aus der der Brennstoff in eine Rücklauf- oder Überströmkammer 23 übertreten kann. Der Brennstoff wird den tangentialen Eintrittskanälen 19 aller Brenner aus einer gemeinsamen Speiseleitung 24 zugeführt. Diese mündet in eine Brennstoffringleitung 25, die von der Speiseleitung 24 aus nach entgegengesetzten Richtungen verläuft und zu einer Eintrittsöffnung 26 an jedem Brenner führt. Die Rücklaufkammer 23 steht mit einem Rücklaufkanal

27 in Verbindung, der in eine Rücklaufringleitung

28 mündet, mit der eine gemeinsame Rücklauf- oder Überströmleitung 29 verbunden ist, die im wesentlichen in halber Länge der Rücklaufringleitung 28 an letztere anschließt (Fig. 1 und 5).

Die Eintritts^ und Austrittskanäle 26 bzw. 27 jedes Brenners enden am äußeren Ende des Brenners in getrennte Durchlässe an einer bearbeiteten Fläche 30 einer Kopf armatur 31, die mit dem Flansch 16 aus einem Stück besteht. Für jeden Brenner ist eine Anschlußkammer 32 vorgesehen, welche an der bearbeiteten Fläche des Brenners mittels Bolzen 33 befestigt werden kann, die durch Augen 34 an der Kopf armatur 31 in die Wand der Anschlußkammer eindringen. Die Anschlußkammer 32 hat einen durchgehenden Kanal 35, der einen Teil der Brenn-' stoffringleitung 25 bildet und durch den entsprechenden Durchlaß in der Fläche 30 mit dem Eintrittskanal 26 in Verbindung steht. Die Kammer 32 hat ferner einen durchgehenden Kanal 36, der einen Teil der Rücklaufringleitung 28 bildet und durch den anderen Durchlaß in der Fläche 30 mit dem Rücklaufkanal 27 in Verbindung steht. Die Anschlußkammer 32 ist vorzugsweise mit Augen 37 versehen, durch die sie mittels Bolzen 38 festgehalten wird, die hauptsächlich dazu dienen, einen Flansch 39 des Maschinengehäuses mit einem Ende der Außenwand 12 der Verbrennungskammer zu verbinden. - ■""■^:

Die übliche Speiseleitung 24 und die Überströmoder Rücklauf leitung 29 stellen Verbindungen mit den entsprechenden Ringleitungen 25 und 28 durch eine geeignete Anschluß armatur 40 her, die in Fig. 5 deutlicher zu sehen ist. Nach Wunsch können indessen die Speiseleitung 24 und die Ablaufleitung getrennte Anschlußkammern haben, die an diametral gegenüberliegenden Teilen der Verbrennungskammer angeordnet sein können. . Die Ringleitungen 25 und 28 bestehen zum Teil aus den verschiedenen Brenner-Anschlußkammern und der Versorgungs-Anschlußkammer 40- und werden durch Rohrstücke 2ζ_α bzw. 28_a vervollständigt, die lose in die Anschlußkammern hineinragen und gegen sie durch Gummi- oder ähnliche Dichtungsringe 41 abgedichtet sind, welche in Nuten 42

in den Anschlußkammern untergebracht sind. Die abgedichteten Verbindungen zwischen den Rohrstiicken und den Anschlußkammern sind begrenzter Axialbewegung fähig und können sich auch im Winkel anpassen, so daß sie trotz Abweichungen, die von normalen Herstellungstoleranzen herrühren, von einer Anschlußkammer in die andere verlaufen.

Die oben beschriebene Brennstoffringleitung 25

ist sowohl für die Herstellung als auch für den Zusammenbau bequem und kann an Maschinen von leicht verschiedenen Größen montiert werden. Der Hauptvorteil liegt aber in der Tatsache, daß die Ringleitungen als Ganzes imstande sind, sich auszudehnen und zusammenzuziehen, entsprechend der Ausdehnung und Zusammenziehung der Außenwand der Verbrennungskammer infolge der weit veränderlichen Temperaturverhältnisse, denen diese Außenwand unterworfen ist. Die Ringleitungen sind so von thermisch bedingten Beanspruchungen befreit, die Beschädigung oder sogar Bruch an einer oder mehreren Stellen verursachen können. Praktisch wird das Ausmaß des Spiels zwischen den Enden der Rohrstücke und dem Grund der Buchsen in den Anschlußkammern so gewählt, daß zwischen den Rohren und den Anschlußkammern nur ein geringfügiges Maß von Relativbewegung zugelassen wird.

Die Erfindung kann auch auf eine Brennereinrichtung mit Überströmen bzw. Rücklauf des Brennstoffes angewendet werden, bei der Speise- und Rücklaufringleitungen im wesentlichen ineinandergeschachtelt angeordnet sind. Fig. 6 zeigt eine Anschlußkammer 43, an der ein Brenner so befestigt sein kann, daß er an seiner Eintritts- und Austrittsseite mit Durchlässen 44 bzw. 45 in Verbindung steht. Die Anschlußkammer 43 ist so ausgeführt, daß sie an ihren gegenüberliegenden Enden äußere Rohrstücke 46 und innere Rohrstücke 47 aufnehmen kann, welche die Speise- bzw. Rücklaufleitung bilden. Die benachbarten Enden der inneren Rohre 47 stehen durch einen ganz von der Anschlußkammer 43 begrenzten Kanal 48 in Verbindung, während die benachbarten Enden der äußeren Rohre durch einen Kanal 49 zusammenhängen, der teils von der Anschlußkammer 43, teils von den inneren Rohrstücken 47 begrenzt wird.

Claims

Patentansprüche:

i. Brennstoffringleitung für die Verbrennungskammer von Gasturbinen mit einer Anzahl von an der Verbrennungskammer befestigten und in diese hineinragenden Brennern und mit um die Verbrennungskammer herum angeordneten, zu jedem Brenner führenden, von der Ringleitung abgezweigten Brennstoffeintrittskanälen, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffringleitung (25) aus mittels Brenner-Abzweigkammern (32) elastisch miteinander gekuppelten, starren Leitungsstücken (25J besteht und die Enden der letzteren mittels an sich bekannter Dehnungsstopfbuchsen (41) in den an der äußeren Verbrennungskammerwand (12) starr befestigten Brenner-Abzweigkammern (32) gelagert sind.
2. Brennstoffringleitung nach Anspruch 1, bei dem jeder Brenner auch noch mit einer Brennstoff-Rücklaufleitung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel oder konzentrisch zur Brennstoffringleitung (25, 46) angeordnete Brennstoff-Rücklaufleitung (28, 47) ebenfalls aus starren, mit den Brenner-Abzweigkammern (32, 43) elastisch verbundenen Leitungsstücken (28_a, 47) besteht.

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Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 209838, 151 925; schweizerische Patentschrift Nr. 218478;

britische Patentschriften Nr. 631 518, 606 362;

DIN-NORM-Blatt 3340.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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