DE955465C

DE955465C - Fuel evaporator for combustion chambers, especially of gas turbines

Info

Publication number: DE955465C
Application number: DED18564A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Leibach
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1954-09-01
Filing date: 1954-09-01
Publication date: 1957-01-03

Description

Brennstoffverdampfer für Brennkammern, insbesondere von Gasturbinen Die Erfindung betrifft einen Brennstoffverdampfer für Brennkammern, insbesondere von Gasturbinen, mit einem durch ein äußeres Rohr umschlossenen Luftmantel und Verdampferrohre, die einen entgegen der Luftströmung ausmündenden, parallel zur Achse des Flammrohres verlaufenden Auslaß aufweisen.Fuel evaporators for combustion chambers, in particular for gas turbines The invention relates to a fuel evaporator for combustion chambers, in particular of gas turbines, with an air jacket enclosed by an outer tube and evaporator tubes, the one opening against the air flow, parallel to the axis of the flame tube have running outlet.

Es - sind Brennkammern mit Verdampferrohren bereits bekannt, die jeweils von einer Grundplatte ausgehen, die senkrecht zur Richtung der durchtretenden Luftströmung liegt. Diese Verdampferrohre verlaufen im wesentlichen gerade und zeigen nur vor ihrem Austrittsende eine halbkreisförmige Biegung in einer zur Richtung des Flammrohres senkrechten Ebene.There - combustion chambers with evaporator tubes are already known, each start from a base plate perpendicular to the direction of the air flow passing through lies. These evaporator tubes are essentially straight and only show up its exit end a semicircular bend in one to the direction of the flame tube vertical plane.

Außerdem sind bereits bei Brennkammern von Gasturbinentriebwerken Verdampferrohre vorgeschlagen worden, die Biegungen in Richtung des Flammrohres aufweisen. Auch diese bekannten Verdampferrohre gehen von einer gemeinsamen Grundplatte aus und erstrecken sich in Strömungsrichtung der Brenngase. Es ist bei Brennkammern für Gasturbinen ferner vorgeschlagen worden, keine Verdampferrohre, sondern Brennstoffröhren zu verwenden, die in zur Richtung des Flammrohres senkrechter Ebene gebogen sind. Diese bekannten Brennstoffröhren gehen von einer gemeinsamen axial zur Brennkammer angeordneten Ausgleichskammer aus und erstrecken sich innerhalb der Brennkammer mit Abstand von der Brennkammerwandung.In addition, gas turbine engine combustion chambers are already in use Evaporator tubes have been proposed to have bends in the direction of the flame tube exhibit. These known evaporator tubes also start from a common base plate and extend in the direction of flow of the fuel gases. It's with combustion chambers It has also been proposed for gas turbines, not evaporator tubes, but fuel tubes to be used, which are bent in a plane perpendicular to the direction of the flame tube. These well-known Fuel tubes go from a common axially to the combustion chamber arranged compensation chamber and extend within the combustion chamber at a distance from the combustion chamber wall.

Die Erfindung bezweckt, den Ein- und Ausbau der einzelnen Verdampferrohre zu erleichtern. Außerdem soll der Einbau von Verdampferrohren verschiedener Länge ermöglicht werden, bzw. es soll die Möglichkeit geschaffen werden, die Länge der Verdampferrohre zu ändern. Durch eine geeignete Gestaltung der Verdampferrohre soll insbesondere auch- eine Drallwirkung des durch die Verdampferrohre der Brennkammer zugeführten Brennstoff-Luft-Gemisches erzielt werden.The aim of the invention is to install and remove the individual evaporator tubes to facilitate. In addition, the installation of evaporator tubes of various lengths be made possible, or the possibility should be created, the length of the Change evaporator tubes. A suitable design of the evaporator tubes should in particular also a swirl effect of the combustion chamber through the evaporator tubes supplied fuel-air mixture can be achieved.

Die Erfindung besteht darin, daß der Brennstoffverdampfer mehrere einzeln und unabhängig voneinander von außen durch die seitliche Wandung des Flammrohres eingebrachte Verdampferrohre besitzt, die, in Richtung des Flammrohres gesehen, eine Kreisbogen- oder Spiralform aufweisen. Das Flammrohr ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit einem äußeren Luftmantel versehen. Die eingebauten Verdampferrohre durchdringen diesen Luftmantel und sind in einem hutartigen, auf dem äußeren Luftmantel angebrachten Aufsatz-,#tück befestigt, dessen innerer Durchmesser wesentlich größer als der Verdampferrohraußendurchmesser ist. Zweckmäßig wird der ein Verdampferrohr aufnehmende Durchbruch durch das Flammrohr mit einem bördelartigen Ansatz versehen, der nur einen kleinen Spalt um das Verdampferrohr für den Luftdurchtritt freigibt. Durch die gewählte schräge und bogenförmige Einmündung des Verdampferrohres in das Flammrohr ergibt sich in der Wandung des Verdampferrohres Eine im Raum liegende flache Ellipse, die genügend Querschnitt zum Hindurchziehen des gewundenen Verdampferrohres freigibt.The invention is that the fuel evaporator several individually and independently of one another from the outside through the side wall of the flame tube has introduced evaporator tubes which, viewed in the direction of the flame tube, have an arc or spiral shape. The flame tube is in the invention Version provided with an outer air jacket. The built-in evaporator tubes penetrate this air jacket and are in a hat-like, on the outer air jacket attached attachment -, # attached, the inner diameter of which is much larger than the evaporator tube outside diameter. An evaporator tube is expedient the receiving opening through the flame tube is provided with a flange-like extension, which only leaves a small gap around the evaporator tube for air to pass through. Due to the selected inclined and arched confluence of the evaporator tube in the Flame tube results in the wall of the evaporator tube One lying in the room flat ellipse with enough cross-section to pull the coiled evaporator tube through releases.

In dem Verdampferrohr werden innerhalb des Aufsatzes Bohrungen angebracht, die so viel Luft in das Innere des Verdampferrohres eintreten lassen, daß eine gute Aufbereitung des aus einer am Befestigungsflansch des Aufsatzes angebrachten Zerstäuberdüse austretenden Kraftstoffstrahles bewirkt wird. Die kreisbogen- oder spiralförmig gebogenen Verdampferrohre bewirken in Verbindung mit dem in Längsrichtung verlaufenden Auslaßstück einen gewissen Drall des austretenden Kraftstoffdampfes.In the evaporator pipe holes are made within the attachment, which let so much air into the inside of the evaporator tube that a good one Preparation of the atomizer nozzle attached to the attachment flange exiting fuel jet is effected. The circular arc or spiral Curved evaporator tubes in conjunction with the one that runs in the longitudinal direction cause Outlet piece a certain swirl of the exiting fuel vapor.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt.In the drawing, the invention is in one embodiment for example shown.

Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch, den vorderen Teil einer für eine Gasturbine bestimmten Brennkammer, wobei einzelne Teile in Ansicht wiedergegeben sind; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch das Flammrohr mit eingebauten Verdampferrohren.Fig. I shows a longitudinal section through the front part of a for a gas turbine specific combustion chamber, with individual parts shown in view are; Fig. 2 is a cross section through the flame tube with built-in evaporator tubes.

Das Flammrohr i ist zentral in. einem Rohr 2 angeordnet, welches von Luft durchströmt wird, so daß sich um das Flammrohr i ein Luftmantel 3 ergibt. Die von außen in das' Flammrohr i eingebrachten Verdampferrohre 4 sind kreisbogen-oder spiralförmig gebogen und durchdringen die Rohre i und 2 in schräger Richtung. Die Verdampferrohre 4 enden in parallel zur Achse des Flammrohres i verlaufenden Auslaßenden 5, welche den domförmig ausgebildeten Lufteinlässen 6 gegenüberliegen. Die Verda'mpferrohre 4 sind mittels eines Flansches oder einer Verschraubung 7 in dem hutartigen Aufsatzstück 8 befestigt, das auf dem Rohr 2 angebracht ist. Der innere Durchmesser des Aufsatzstückes 8 ist wesentlich größer als der Außendurchmesser des V erdampferrohres 4, so daß sich innerhalb des Aufsatzstückes 8 ein Luftraum ergibt. Der Durchbruch g durch das Flammrohr i ist mit einem bördelartigen Ansatz versehen, der einen kleinen Spalt um das Verdampferrohr 4 freiläßt, so daß auch dort das Verdampferrohr 4 von einem dünnen Luftmantel umgeben ist. Bei dem in dieser Weise ausgebildeten Flammrohr und den erfindungsgemäß ausgebildeten und angeordneten Verdampferrohren ergibt sich an dem Durchbruch des Flammrohres i nach dem Innenraum dieses Rohres eine sehr flache Ellipse, durch welche der Ein- und Ausbau der Verdampferrohre bequem erfolgen kann.The flame tube i is arranged centrally in. A tube 2, which is from Air is flowed through, so that an air jacket 3 results around the flame tube i. the Evaporator tubes 4 introduced into the flame tube i from the outside are circular or arcuate bent spirally and penetrate the tubes i and 2 in an oblique direction. the Evaporator tubes 4 end in outlet ends running parallel to the axis of the flame tube i 5, which face the dome-shaped air inlets 6. The evaporator tubes 4 are by means of a flange or a screw connection 7 in the hat-like attachment piece 8 attached, which is attached to the tube 2. The inner diameter of the top section 8 is much larger than the outer diameter of the evaporator tube 4, so that there is an air space within the top section 8. The breakthrough g through the flame tube i is provided with a flange-like extension that has a small gap around the evaporator tube 4 leaves so that there also the evaporator tube 4 of a is surrounded by a thin air jacket. In the flame tube formed in this way and the evaporator tubes designed and arranged according to the invention results at the breakthrough of the flame tube i after the interior of this tube a very flat one Ellipse through which the installation and removal of the evaporator tubes can be carried out easily.

In den Verdampferrohren 4 sind innerhalb des Aufsatzes 8 Bohrungen io angebracht, die so viel Luft in die Verdampferrohre 4 einlassen, daß eine gute Aufbereitung des aus einer am Flansch des Aufsatzes 8 angebrachten Zerstäuberdüse i i austretenden Kraftstoffstrahles erzielt wird.In the evaporator tubes 4 are 8 holes within the attachment io attached that let so much air into the evaporator tubes 4 that a good Preparation of the atomizer nozzle attached to the flange of the attachment 8 i i exiting fuel jet is achieved.

Zum Anlassen bzw. Aufheizen der Verdampferrohre 4 dient eine in der Achse des Flammrohres i angeordnete Kraftstoffdüse 12, welche den Kraftstoff in Strömungsrichtung der Luft unter einem großen Kegel in das Flammrohr i einspritzt. Die Kraftstoffdüse 12 ist von einer Luftdüse 13 umgeben, welche mit Leitschaufeln versehen ist, die der einströmenden Luft einen Drall geben und hierdurch eine gute Durchmischung von Kraftstoff und Luft bewirken. Vor den Verdampferrohren 4 ist im Bereich des Kraftstoffstrahles eine Zündvorrichtung 14 angeordnet.' Durch die Erfindung ist die Möglichkeit gegeben, die einzelnen Verdampferrohre bequem ein-und auszubauen. Die Verdampferrohre weisen einen einfachen Verlauf ohne eine plötzliche Richtungsänderung auf. Eine zusätzliche Kühlung ist für diese Verdampferrohre nicht notwendig, da sie aus dem von Luft umgebenen hutartigen Aufsatz durch den Durchbruch g in dem Flammrohr in das Innere des Flammrohres einmünden und an der Einmündungsstelle ebenfalls von einem Luftschleier umgeben sind.For starting or heating the evaporator tubes 4 is used in the Axis of the flame tube i arranged fuel nozzle 12, which the fuel in Direction of flow of the air is injected under a large cone into the flame tube i. The fuel nozzle 12 is surrounded by an air nozzle 13 which has guide vanes is provided, which give the incoming air a swirl and thereby a good one Mix the fuel and air. Before the evaporator tubes 4 is in An ignition device 14 is arranged in the region of the fuel jet. Through the invention it is possible to easily install and remove the individual evaporator tubes. The evaporator tubes have a simple course without a sudden change in direction on. Additional cooling is not necessary for these evaporator tubes because they from the hat-like attachment surrounded by air through the opening g in the Flame tube open into the interior of the flame tube and also at the junction point are surrounded by an air curtain.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Fuel evaporator for combustion chambers, in particular of gas turbines, with an air jacket enclosed by an outer tube and evaporator tubes which have an outlet opening against the air flow and running parallel to the axis of the flame tube, characterized in that the fuel evaporator several individually and independently of one another from the outside through the lateral wall of the flame tube has evaporator tubes which, viewed in the direction of the flame tube, have an arc or spiral shape. z. Fuel evaporator according to claim i, characterized in that the evaporator tubes (4) are fastened in hat-like attachment pieces (8) attached to the outer tube (2) of the air jacket (3), the inner diameter of which is substantially larger than the outer diameter of the evaporator tube. 3. Fuel evaporator according to claims i and 2, characterized in that the one evaporator tube (4) receiving opening (9) through the flame tube (i) is provided with a flange-like projection, which has a small gap around the evaporator tube (4) for a releases a thin air curtain. 4. Fuel evaporator according to claims i to 3, characterized in that the one evaporator tube (4) receiving opening (9) is a space lying, very flat ellipse, which releases enough cross section to pull through the winding evaporator tube (4). 5. Fuel evaporator according to claims i to 4, characterized in that in the evaporator tube (4) within the attachment (8) bores (io) are attached which allow so much air to enter the interior of the evaporator tube (4) that a good preparation of the fuel jet exiting from an atomizer nozzle (ii) attached to the fastening flange (7) of the attachment (8) is effected. Considered publications: German Patent Nos. 918 364, 882 925, 8 0 5 463, 8 0 5 462; Swiss Patent No. 258 4i2; "Interavia", Vol. 7 (1952), No. 7, pp. 395 to 400.