DE942602C

DE942602C - Gas turbine with an annular combustion chamber

Info

Publication number: DE942602C
Application number: DE1952P0007846
Authority: DE
Original assignee: CA Parsons and Co Ltd
Current assignee: CA Parsons and Co Ltd
Priority date: 1951-06-25
Filing date: 1952-06-18
Publication date: 1956-05-03

Description

Gasturbine mit ringförmiger Brennkammer Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen mit ringförmiger Brennkammer. Die Vorzüge ringförmiger Brennkammern, die im allgemeinen koaxial zwischen Verdichterauslaß und Turbineneinlaß angeordnet sind, sind bekannt. Sie bestehen darin, daß erstens ungünstige Kanalführungen am Verdichte,rauslaß und am Turbineneinlaß vermieden werden, so daß nahezu ideale Strömungsverhältnisse erzielt werden, zweitens bei gegebenem Triebwerksdurchmesser jeweils der größtmögliche Gesamt-Brennkammerquerschnitt erzielt wird und drittens die Temperaturverteilung in radialer Richtung am Turbineneinlaß so erreicht werden kann, daß eine günstige Verteilung der Wärmebelastung bezüglich der Turbinenschaufeln erreicht wird.Annular Combustion Chamber Gas Turbine The invention relates to on gas turbines with an annular combustion chamber. The advantages of annular combustion chambers, which are generally arranged coaxially between the compressor outlet and the turbine inlet are known. They consist in the fact that, firstly, unfavorable channel guides on Compression, outlet and at the turbine inlet are avoided, so that almost ideal flow conditions secondly, the largest possible in each case for a given engine diameter Total combustion chamber cross-section is achieved and thirdly, the temperature distribution can be achieved in the radial direction at the turbine inlet that a favorable Distribution of the heat load with respect to the turbine blades is achieved.

Die ringförmige Brennkammer hat 'im allgemeinen den Nachteil, daß das Brennkammerinnere schwer zugänglich ist, da infolge der durch den Arbeitsprozeß bedingten Anordnung der Brennkammer zwischen Verdichter und Turbine und des Umstandes, daß die Brennkammeraußenwandung dem Druck der Verbrennungsgase standhalten muß, es schwierig ist, dieselbe festigkeitsmäßig so auszubilden, daß sie gleichzeitig die Aufgabe einwandfrei erfüllt, als tragende Konstruktion zwischen Verdichter und Turbine zu dienen. Gasturbinen mit ringförmiger Brennkammer sind bereits in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. So ist es bereits sowohl bei gegossenen als auch bei geschweißten Turbinengehäusen, die gleichzeitig als Tragkonstruktion zwischen Verdichter und Turbine dienen, üblich, Einzelflammrohre einzusetzen, die durch einen Kühlluftmantel von der Gehäusewandung getrennt sind. Diese Konstruktionen haben aber den Nachteil, daß das Triebwerk völlig zerlegt werden muß, um Einblick in das Innere der Brennkammer nehmen zu können und um Teile der Brennkammer austauschen zu können. Dies ist jedoch angesichts des starken Verschleißes, dem die Brennkammerteile unterworfen sind, und angesichts der Forderung, daß Reparaturen in möglichst kurzer Zeit ausführbar sein sollen, ein sehr schwerwiegender Nachteil. Aus diesem Grunde wurden bei geschweißten Brennkammergehäusen am Gehäuseumfang schon Gehäusedeckel angebracht, die' es ermöglichen, wenigstens den Luftmantelraum zwischen Flammrohr und Gehäusewandung zu besichtigen, um insbesondere Flammrohranfressungen oder sonstigeSchäden amFlammrohr feststellen zu können. Eine bloße Besichtigung des Flammrohres allein bringt jedoch noch keine befriedigende Lösung des obenerwähnten Problems.The annular combustion chamber has' generally the disadvantage that the interior of the combustion chamber is difficult to access, as a result of the work process conditional arrangement of the combustion chamber between compressor and turbine and the fact, that the outer wall of the combustion chamber must withstand the pressure of the combustion gases, it is difficult to train the same strength-wise that they simultaneously fulfills the task perfectly, as a supporting structure between the compressor and Serving turbine. Gas turbines with an annular combustion chamber are already known in numerous embodiments. So it is already with both cast as well as welded turbine housings, which also act as a supporting structure between the compressor and the turbine, it is common to use single flame tubes that are separated from the housing wall by a cooling air jacket. These constructions but have the disadvantage that the engine has to be completely disassembled in order to gain insight to be able to take inside the combustion chamber and to replace parts of the combustion chamber to be able to. However, this is in view of the severe wear and tear that the combustion chamber parts experience are subject to, and given the requirement that repairs be carried out in the shortest possible time Time should be executable, a very serious disadvantage. For this reason were already housing covers on the circumference of the welded combustion chamber attached that 'make it possible to at least the air jacket space between the flame tube and housing walls to be inspected, in particular to identify cracks in the flame tube or other damage to be able to determine on the flame tube. A mere inspection of the flame tube alone however, does not yet provide a satisfactory solution to the above-mentioned problem.

Zweck der Erfindung ist die Überwindung der soeben geschilderten Schwierigkeiten und die Ermöglichung eines Ausbaues von Brennkammerteilen durch am Umfang angeordnete Gehäuseöffnungen, die groß genug sind, daß ein solcher Austausch mühelos vor sich gehen kann. Dabei ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, -daß trotzdem das Gehäuse seine Aufgabe, die statisch tragende Konstruktion zwischen Verdichter und Turbine darzustellen, nach wie vor einwandfrei erfüllt, wobei auch die fhermischen Forderungen, nämlich die ordnungsgemäße Anordnung des Kühlluftmantels erfüllt sind: Die erfindungsgemäße Anordnung besteht in einer Gasturbine mit ringförmiger Brennkammer, deren Flammrohrwandung an einem die Turbine umgebenden, die tragende Konstruktion zwischen' Verdichter und Turbine bildenden Gehäuse befestigt ist, wobei erfindungsgemäß das Gehäuse an seinem Umfang an sich bekannte, abnehmbare Abdeckplatten aufweist und wobei ferner erfindungsgemäß das in bekannter Weise ringförmig ausgebildete und von einem Luftmantel umgebene Flammrohr in Umfangsrichtung in Segmente unterteilt ist. Dabei sind diejenigen Segmente, die in radialer Richtung den Abdeckplatten gegenüberliegen, erfindungsgemäß mit diesen' fest verbunden. Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind die durch die Abdeckplatten verschlossenen -Gehäuseöffnungen so bemessen und angeordnet, daß ein Austausch von -Brennkammerteilen möglich ist: In den Zeichnungen ist Fig. i ein Längsschnitt eines Teiles einer Gasturbinenanlage, soweit derselbe für die Erfindung erheblich ist, Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie A-A der Fig. i, in Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 3 ein Schnitt nach Linie B-B der Fig. i, in Richtung der Pfeile gesehen-Bei Ausführung der Erfindung gemäß der dargestellten Form wird ein Kompressor i über eine Welle 2 durch die Turbine 3, welche bei 4 auf die Welle aufgekeilt ist, angetrieben. Die Welle läuft in Lagern 5, welche in dem Gußstück 6 untergebracht sind.The purpose of the invention is to overcome the difficulties just described and the ability to expand combustion chamber parts by means of those arranged on the circumference Housing openings that are large enough that such an exchange can be carried out easily can go. It is an essential feature of the invention, -that nevertheless Its job is the static load-bearing structure between the compressor and the housing Turbine portray, as before, perfectly fulfilled, whereby also the fhermischen Requirements, namely the proper arrangement of the cooling air jacket are met: The arrangement according to the invention consists of a gas turbine with an annular combustion chamber, its flame tube wall on a supporting structure surrounding the turbine is attached between 'compressor and turbine forming housing, according to the invention the housing has on its circumference known, removable cover plates and furthermore, according to the invention, the ring-shaped configuration in a known manner and subdivided into segments in the circumferential direction, surrounded by an air jacket is. There are those segments that the cover plates in the radial direction opposite, according to the invention with these 'firmly connected. After another The invention features the housing openings closed by the cover plates dimensioned and arranged in such a way that combustion chamber parts can be exchanged: In the drawings, Fig. I is a longitudinal section of part of a gas turbine plant, as far as the same is relevant to the invention, Fig. 2 is a section along the line A-A of Fig. I, seen in the direction of the arrows, Fig. 3 is a section along line B-B i, seen in the direction of the arrows when the invention is carried out according to FIG The form shown is a compressor i via a shaft 2 through the turbine 3, which is keyed on the shaft at 4, driven. The shaft runs in bearings 5, which are housed in the casting 6.

Die Enden der Welle 2 sind sowohl am Kompressorende als auch am Turbinenende durch die Stopfbüchsen 7 abgedichtet.The ends of the shaft 2 are at both the compressor end and the turbine end sealed by the stuffing boxes 7.

Das an den Kompressor anschließende Ende des Gußstückes 6 bildet einen Diffusor 8 am Kompressorauslaß. Ebenso bildet das Gußstück 6 das innere Gehäuse für die ringförmige Verbrennungskammer. Der äußere Gehäuseteil besteht aus einem besonderen Gußstück g.The end of the casting 6 connected to the compressor forms a Diffuser 8 at the compressor outlet. The casting 6 also forms the inner housing for the annular combustion chamber. The outer housing part consists of a special casting g.

An Vorsprüngen oder Flansche io des Gußstückes 6 wird ein Blechring i i befestigt, welcher einen Raum 12 bildet, und dieser Raum wird mit einer Wärmeisolierung ausgefüllt, um die Welle vor übermäßiger Erhitzung zu schützen.A sheet metal ring is attached to projections or flanges of the casting 6 i i attached, which forms a space 12, and this space is provided with thermal insulation filled in to protect the shaft from excessive heating.

Das Flammrohr der Brennkammer besteht aus einer inneren Wandung 13 und einer äußeren Wandung 14, letztere aus achtzehn Segmenten i4a, 14b, von denen zwölf, i4a, an dem äußeren Gehäuseteil g, die verbleibenden sechs, i4b, an den Abdeckplatten 15 befestigt sind. Diese Abdeckplatten 15 sind von außen mit dem äußeren Gehäuseteil g verschraubt und daher abnehmbar. Auch ein Brenner 16 ist an seinem Umfang in achtzehn .Teile unterteilt, und jedes dieser Teile ist direkt än dem Gußstück 6 neben dem Diffusor 8 mittels eines Rohrstutzens 17, durch welchen dem Brenner Kraftstoff von dem Röhr i8 her -zugeleitet wird, befestigt. Die den Kompressor i verlassende Luft strömt durch den Diffusor 8 und gelangt in das Flammrohr der Brennkammer, und zwar einmal durch die Schlitze ig und dann -auch durch den Ringraum zwischen dem Brennergehäuse und den Flammröhrwandungen 13 und 14, wodurch diese Wandungen zusätzlich vor- übermäßiger Erwärmung geschützt werden. Die die Mischzone 2o der Brennkammer verlassenden Verbrennungsprodukte treten in die Turbine ein.The flame tube of the combustion chamber consists of an inner wall 13 and an outer wall 14, the latter of eighteen segments i4a, 14b, of which twelve, i4a, are attached to the outer housing part g, the remaining six, i4b, are attached to the cover plates 15. These cover plates 15 are screwed from the outside to the outer housing part g and are therefore removable. A burner 16 is also divided into eighteen parts on its circumference, and each of these parts is attached directly to the casting 6 next to the diffuser 8 by means of a pipe socket 17 through which fuel is fed to the burner from the pipe i8. The air leaving the compressor i flows through the diffuser 8 and gets into the flame tube of the combustion chamber, once through the slots ig and then through the annular space between the burner housing and the flame tube walls 13 and 14, which makes these walls additionally more excessive Warming are protected. The combustion products leaving the mixing zone 2o of the combustion chamber enter the turbine.

Zur Besichtigung genügt es, zwei sich diametral gegenüberstehende Abdeckplatten mitsamt den an ihnen befestigten Flammrohrsegmenten zu entfernen. Durch diese beiden.-Offnungen, kann man dann mittels einer Handlampe od. dgl. die sämtlichen Brenner, die innere Flammrohrwandung, die verbleibenden sechzehn Segmente der äußeren Flammrohrwandung, die inneren und äußeren Wandungen der Mischzone und teilweise auch die Düsenschaufeln der Turbine untersuchen.To visit it is sufficient to have two diametrically opposite Remove cover plates together with the flame tube segments attached to them. Through these two openings, one can then use a hand lamp or the like all burners, the inner flame tube wall, the remaining sixteen segments the outer flame tube wall, the inner and outer walls of the mixing zone and partly also examine the nozzle blades of the turbine.

Sollten einzelne Teile schadhaft werden und sind dieselben auszutauschen, dann kann dies ohne Schwierigkeiten in der Weise geschehen, daß man die Abdeckplatte neben dem auszutauschenden Teil entfernt. ' Falls gewünscht, kann auch die innere Flammrohrwandung 13 in Segmente unterteilt werden, so daß dieselbe ausgetauscht werden kann. Die Brennkammer kann für die Verbrennung eines gasförmigen, eines flüssigen oder eines festen Kraftstoffes eingerichtet sein.If individual parts are damaged and must be replaced, then this can be done without difficulty in such a way that the cover plate removed next to the part to be replaced. 'If desired, the inner one can also be used Flame tube wall 13 are divided into segments so that the same exchanged can be. The combustion chamber can be used for the combustion of a gaseous, a liquid or a solid fuel.

Claims

PATENT CLAIM: Gas turbine with an annular combustion chamber, the flame tube wall of which is attached to a housing surrounding the turbine and forming the supporting structure between the compressor and the turbine, characterized in that. that the housing (9) has on its circumference known, removable cover plates (i5) and that the flame tube (i4), which is ring-shaped in a known manner and surrounded by an air jacket, is divided in the circumferential direction into segments (14a, 14b), wherein those segments (i4a) which lie opposite the cover plates in the radial direction are connected to these cover plates, while the housing openings closed by the cover plates are dimensioned and arranged in such a way that combustion chamber parts can be exchanged. Cited publications: Swiss patent specifications no: 267 195,? 55 541, 2 1 3 792; British Patent Nos. 651 589, 645 994-