EP1193451A2 - Brennkammerkopf für eine Gasturbine - Google Patents

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EP1193451A2
EP1193451A2 EP01122467A EP01122467A EP1193451A2 EP 1193451 A2 EP1193451 A2 EP 1193451A2 EP 01122467 A EP01122467 A EP 01122467A EP 01122467 A EP01122467 A EP 01122467A EP 1193451 A2 EP1193451 A2 EP 1193451A2
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
base plate
heat shield
chamber head
head according
Prior art date
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EP01122467A
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EP1193451A3 (de
EP1193451B1 (de
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Michael Ebel
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Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/283—Attaching or cooling of fuel injecting means including supports for fuel injectors, stems, or lances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means

Definitions

  • the invention relates to a gas turbine, with at least a combustion chamber, a combustion chamber wall, a base plate, at least one heat shield, at least one cuff and a cover.
  • the prior art shows different designs of designs for combustion chamber heads. These are for example as a one-piece annular combustion chamber made up of several assembled components not releasably connected.
  • the main components are the inner and the outer Combustion chamber wall and the combustion chamber head. This is called Individual part, for example by means of a casting process or also from individual components such as sheet metal, turned parts, etc. manufactured.
  • combustion chamber heads are known, for example, from EP 841 520 A2, US 5,524,430, EP 927 854 A2, US 5,289,687 or US 5,331,815 previously known.
  • the known constructions are characterized by this from that the assembly is very complex.
  • the assembly of the heat shield together with the sleeves the base plate is designed in some of the known constructions as difficult because these assembly operations from the Combustion chamber exit must be carried out. Increase it the assembly costs are therefore very considerable.
  • the known combustion chamber heads have problem areas with regard to the supply of cooling air since the individual Components in parts of the supply of cooling air to the Can block the heat shield.
  • the invention has for its object a combustion chamber head to create the type mentioned above, which with simple Construction simple and inexpensive to manufacture and assemble is and allows good cooling of the heat shield.
  • the object is characterized by the features of Main claim solved, the sub-claims show further advantageous Embodiments of the invention.
  • the combustion chamber head according to the invention is characterized by a A number of significant advantages.
  • the heat shield from the downstream side is mounted on the base plate, while all other components from the upstream side the base plate can be installed.
  • This type of assembly is far easier since it does not require bolt connections or the like from the combustion chamber and fasten.
  • the removable cover results in free, undisturbed access to the assembly areas. Since the Cover as an additional, removable, independent component is manufactured, the entire assembly of the combustion chamber head done in a hassle-free manner. It is not required, as known from the prior art, in the Cover to provide recesses or the like. Much more is the upstream side of the base plate according to the invention freely accessible.
  • the heat shield has stud bolts, which can be carried out by recessing the base plate. It can thus separate bolts or the like can be dispensed with to handle. Furthermore, those attached to the heat shield offer Stud bolts provide a high level of operational safety because there is no risk of parts coming loose during the Operating can get into the combustion chamber.
  • the cuff is preferably attached according to the invention by means of holding elements on the base plate.
  • This Holding elements can in a favorable development of the invention be attached to the studs of the heat shield. Additional Bolts or screw connections can therefore be used entirely omitted.
  • the overall structure of the device is simplified quite considerably.
  • each holding element has two neighboring ones Holds cuffs. This makes it possible to To design holding elements smaller, since these only one Must enclose part of the cuff. This also leads to an improved cooling air supply.
  • a stud is arranged for fastening the cover. This can therefore be simply placed on the stud bolts and screwed from the outside.
  • the base plate as from the state known in the art with a variety of cooling air openings Mistake.
  • the proposed construction according to the invention allows between the outer wall of the cylindrical rim of the cuff and the inner wall of the edge of the heat shield one to leave a defined gap that is radial and circumferential Displacement of a fuel nozzle and the combustion chamber head to each other.
  • the collar of the cuff is around the maximum possible amount of displacement greater than the outer Diameter of the edge of the heat shield is wide, too at the maximum possible displacement of the cuff the space in front of the base plate against the combustion chamber regarding accidental To seal leakage air. So there are a lot advantageous installation and operating conditions.
  • the holding element can thus be designed that, as already mentioned, also as a bracket serves for the cover.
  • FIG. 1 shows an embodiment known from the prior art, in which an outer combustion chamber wall 2 and an inner combustion chamber wall 3 in one piece with a base plate 1 (metering panel) are trained. It is also in one piece a cover 6 (cowling) formed with the base plate 1.
  • a heat shield 4 is not shown in detail Bolt screwed to the base plate. The heat shield 4 holds at the same time a sleeve 5.
  • a collar 16 of the cuff 5 with the interposition of a spacer 17 biased against the base plate 1. In the cuff 5 a burner 15 is used.
  • FIG. 2 to 5 An exemplary embodiment according to the invention is shown in FIG. 2 to 5 described.
  • FIG. 2 shows a schematic side view - in section -
  • a ring combustion chamber with a simplified representation outer combustion chamber wall 2 and an inner combustion chamber wall 3.
  • a base plate is integral with the combustion chamber walls 2 and 3 1 formed, which has corresponding recesses, through which cylindrical edges 13 of a heat shield 4th are feasible (see Fig. 3 and 4).
  • the edge 13 of the heat shield 4 extends in the axial direction upstream.
  • a cuff 5 with an annular Collar 14 lies on the edge 13 of the heat shield 4 on.
  • the collar 14 is, as already mentioned, in its diameter trained to have a lateral displacement of the Cuff 5 relative to the base plate 1 or the Heat shield 4 allows without the risk of cooling air leakage consists.
  • the heat shield has 4 a plurality of stud bolts 7 (only a few of which are shown in FIG Clarification of the representation are shown).
  • the stud bolts 7 reach through recesses of the base plate 1 and the base areas of holding elements 8, so that a common screw the holding elements 8 and the heat shield 4 on the base plate 1 is done.
  • Fig. 6 shows a sectional view, similar to Fig. 4, wherein however the section plane through at least one of the stud bolts 7 of the heat shield 4 is placed to screw the Heat shield 4 by means of the stud 7 on the base plate 1 with the interposition of the holding element 8 to clarify.
  • the holding elements 8 each have a central area a stud 9, as shown in Fig. 4, for attachment the cover 6 is used.
  • Annular grooves 11 are formed on the base plate 1 (see FIG. Fig. 5), in each of which an edge 10 of the cover 6 can be used is (Fig. 3).
  • the base plate is in a known manner with a large number of cooling air openings 12 provided. Due to the construction provided according to the invention there are sufficient gaps between them Supply cooling air to the heat shield 4.
  • the inventive Combustion chamber head provided that cooling air through recesses the cover 6 both directly through the cooling air openings 12 the base plate 1 is supplied to the heat shield 4, as well in the area of the sleeve 5 by from the edge 13 of the heat shield 4 and the collar 14 of the cuff 5 below the Holding element 8 formed spaces 19 through the cooling air openings 12 of the base plate 1 to the heat shield 4 becomes.
  • the construction proposed according to the invention thus enables a simplified assembly of the cuffs by the possibility disassembly of the cover. Furthermore, the Cooling air for the heat shield right up to the central hole be introduced in the heat shield. With that, everyone can Apply efficient cooling to heat shield areas. Furthermore, a heat shield construction is made possible with the one between the heat shield and the base plate Air mass flow the entire rear heat shield area sweeping outside can be directed to there then as a starter film for the combustion chamber walls serve. On the one hand, the advantages are a simplified one Assembly resulting in significant cost savings leads, on the other hand, to better cooling of the heat shield, through which an increased lifespan and the Possibility of cooling air savings results.
  • the comparison cooling air saved in relation to the prior art for example be integrated into the combustion process, which results in a additional pollutant reduction results.
  • the invention relates to a combustion chamber head for a Gas turbine, with at least one combustion chamber wall 2, 3, one Base plate 1, at least one heat shield 4, at least one Cuff 5 and a cover 6, characterized in that the base plate 1 integrally with the outer 2 and the inner 3 combustion chamber wall is formed that the heat shield 4 from the downstream side of the base plate 1 this is mounted so that the cuff 5 from the upstream Side is mounted on the base plate 1 and that the Cover 6 is releasably attached to the base plate 1.

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brennkammerkopf für eine Gasturbine, mit zumindest einer Brennkammerwand 2, 3, einer Grundplatte 1, zumindest einem Hitzeschild 4, zumindest einer Manschette 5 und einer Abdeckung 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte 1 einstückig mit der äußeren 2 und der inneren 3 Brennkammerwand ausgebildet ist, dass das Hitzeschild 4 von der stromabwärtigen Seite der Grundplatte 1 an dieser gelagert ist, dass die Manschette 5 von der stromaufwärtigen Seite an der Grundplatte 1 montiert ist und dass die Abdeckung 6 lösbar an der Grundplatte 1 befestigt ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine, mit zumindest einer Brennkammer, einer Brennkammerwand, einer Grundplatte, zumindest einem Hitzeschild, zumindest einer Manschette und einer Abdeckung.
Der Stand der Technik zeigt unterschiedliche Ausgestaltungsformen von Konstruktionen für Brennkammerköpfe. Diese sind beispielsweise als einteilige Ringbrennkammern aus mehreren, nicht lösbar miteinander verbundenen Bauteilen zusammengesetzt. Die Hauptbauteile sind dabei die innere und die äußere Brennkammerwand sowie der Brennkammerkopf. Dieser wird als Einzelteil, beispielsweise mittels eines Gießverfahrens oder auch aus einzelnen Bauelementen wie Blechen, Drehteilen usw. hergestellt.
Bekannte Brennkammerköpfe sind beispielsweise aus EP 841 520 A2, US 5,524,430, EP 927 854 A2, US 5,289,687 oder US 5,331,815 vorbekannt.
Zusätzlich zu den einstückig ausgebildeten Brennkammerköpfen ist es auch bekannt, einzelne Bauelemente mittels Bolzenverbindungen oder Ähnlichem miteinander zu montieren.
Insgesamt zeichnen sich die vorbekannten Konstruktionen dadurch aus, dass die Montage sehr aufwendig ist. Insbesondere die Montage des Hitzeschildes zusammen mit den Manschetten an der Grundplatte gestaltet sich bei einigen der bekannten Konstruktionen als schwierig, da diese Montagevorgänge von dem Brennkammeraustritt her durchgeführt werden müssen. Es erhöhen sich somit die Montagekosten ganz erheblich.
Zusätzlich weisen die bekannte Brennkammerköpfe Problemzonen hinsichtlich der Zuführung von Kühlluft auf, da die einzelnen Komponenten in Teilbereichen die Zuführung von Kühlluft zu dem Hitzeschild blockieren können.
Bei der aus der EP 841 520 A2 bekannten Konstruktion bilden die Manschette und das Hitzeschild eine Einheit und werden zusammen vom Brennkammeraustritt auf der Grundplatte montiert. Bei dieser Konstruktion kann sich die dem Brennraum zugewandte Fläche der Manschette sehr stark erwärmen, ohne dass eine effektive Möglichkeit der Kühlung besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennkammerkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei einfachem Aufbau einfach und kostengünstig herstellbar und montierbar ist und eine gute Kühlung des Hitzeschildes ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Der erfindungsgemäße Brennkammerkopf zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Hitzeschild von der stromabwärtigen Seite aus an der Grundplatte montiert wird, während alle anderen Bauelemente von der stromaufwärtigen Seite der Grundplatte eingebaut werden können. Diese Art der Montage ist weitaus einfacher, da es nicht erforderlich ist, Bolzenverbindungen oder Ähnliches vom Brennraum aus anzubringen und zu befestigen. Durch die abnehmbare Abdeckung ergibt sich ein freier, ungestörter Zugang zu den Montagebereichen. Da die Abdeckung als zusätzliches, demontierbares, unabhängiges Bauteil gefertigt ist, kann der gesamte Zusammenbau des Brennkammerkopfes in problemloser Weise erfolgen. Es ist auch nicht erforderlich, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in der Abdeckung Montageausnehmungen oder Ähnliches vorzusehen. Vielmehr ist erfindungsgemäß die stromaufwärtige Seite der Grundplatte ungehindert frei zugänglich.
Erfindungsgemäß erweist es sich als besonders günstig, dass die Manschetten von der stromaufwärtigen Seite der Grundplatte zugeführt werden. Hierdurch wird auch die Gleit- und Dichtfläche von der Grundplatte selbst weg verlegbar, sodass Kühlluft nun auch die Innenbereiche des Hitzeschildes ungehindert erreichen kann. Hierdurch ergibt sich eine effektivere und verbesserte Kühlung.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hitzeschild Stehbolzen aufweist, welche durch Ausnehmung der Grundplatte durchführbar sind. Es kann somit darauf verzichtet werden, separate Bolzen oder Ähnliches zu handhaben. Weiterhin bieten die an dem Hitzeschild befestigten Stehbolzen ein hohes Maß an Betriebssicherheit, da nicht die Gefahr besteht, dass sich lösende Teile während des Betriebs in den Brennraum gelangen können.
Die Befestigung der Manschette erfolgt erfindungsgemäß bevorzugterweise mittels Halteelementen an der Grundplatte. Diese Halteelemente können in günstiger Weiterbildung der Erfindung an den Stehbolzen des Hitzeschildes befestigt sein. Zusätzliche Bolzen oder Schraubenverbindungen können somit gänzlich entfallen. Der gesamte Aufbau der Vorrichtung vereinfacht sich ganz erheblich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn jedes Halteelement zwei benachbarte Manschetten haltert. Hierdurch ist es möglich, die Halteelemente kleiner auszubilden, da diese jeweils nur einen Teilbereich der Manschette umschließen müssen. Auch dies führt zu einer verbesserten Kühlluftzufuhr.
Um die Abdeckung auf möglichst einfache Weise befestigen zu können, ist vorgesehen, dass an den Halteelementen zumindest ein Stehbolzen zur Befestigung der Abdeckung angeordnet ist. Dies kann somit in einfachster Weise auf die Stehbolzen aufgesteckt und von außen verschraubt werden.
Zur Halterung und Positionierung der Abdeckung ist besonders günstig, wenn der Rand der Abdeckung in einer Nut der Grundplatte geführt ist. Die Abdeckung wird durch diese Konstruktion sicher gehalten und zentriert. Die Nut ist weiterhin im Falle eines Vogelschlages zur Unterstützung der Abdeckung gedacht. In diesem Fall kann das recht einfach gestaltete Blechteil nicht einfach ausknicken, es muss viel mehr Energie in Verformungsarbeit umgesetzt werden, welches den Umformgrad reduziert und somit einer weiteren Funktion des Brennkammerkopfes für die verbleibende Betriebszeit sicherstellt.
Erfindungsgemäß ist die Grundplatte, wie auch aus dem Stand der Technik bekannt, mit einer Vielzahl von Kühlluft-Öffnungen versehen.
Um die Kühlung des Hitzeschildes zu verbessern, kann es günstig sein, wenn dieses einen stromaufwärts gerichteten, durch eine Ausnehmung der Grundplatte durchführbaren Rand aufweist, gegen welchen ein Kragen der Manschette anliegt. Die Höhe des Randes wird so gewählt, dass der Rand im eingebauten Zustand ausreichend weit über die stromaufliegende Seite der Grundplatte hinausragt und somit der Kühlluft freien Zutritt bis zum Zentralbereich des Hitzeschildes ermöglicht, auch wenn der Kragen der Manschette auf dem zylindrischen Rand aufliegt.
Die erfindungsgemäße vorgeschlagene Konstruktion gestattet zwischen der äußeren Wand des zylindrischen Randes der Manschette und der inneren Wand des Randes des Hitzeschildes eine definierte Lücke zu belassen, die eine radiale und umfangsmäßige Verschiebung einer Kraftstoffdüse und des Brennkammerkopfes zueinander zulässt. Der Kragen der Manschette ist um den maximal möglichen Betrag der Verschiebung größer als der äußere Durchmesser des Randes des Hitzeschildes breit ist, um auch bei der maximal möglichen Verschiebung der Manschette den Raum vor der Grundplatte gegen die Brennkammer hinsichtlich unbeabsichtigter Leckageluft abzudichten. Es ergeben sich somit sehr vorteilhafte Montage- und Betriebsbedingungen.
Weiterhin ist es von besonderem Vorteil, dass entsprechende Spalten zwischen der Manschette und den Halteelementen ein ausreichendes Spiel erlauben, das für den thermischen Ausgleich nötig ist. Andererseits ist aber sichergestellt, dass die Manschette ihre Position nicht verlassen kann. Die Manschette wird durch den linken beziehungsweise rechten Teil der benachbarten Halteelemente sicher und ausreichend positioniert. Dies bedeutet, dass jedes Halteelement zwei benachbarte Manschetten sichert. Das Halteelement selber wird, wie bereits erwähnt, auf die Stehbolzen des Hitzeschildes aufgesteckt und mit entsprechenden Muttern an der Grundplatte befestigt. Das Halteelement kann erfindungsgemäß somit so ausgestaltet sein, dass es, wie bereits erwähnt, zusätzlich auch als Halterung für die Abdeckung dient.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Konstruktion können die einzelnen Bauteile unabhängig voneinander gefertigt und in sicherer Weise montiert werden. Somit ergibt sich auch hinsichtlich der auszuwählenden Herstellungsverfahren sowie der gewünschten Materialien ein hohes Maß an Flexibilität.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1
eine Ausgestaltung des Brennkammerkopfes nach dem Stand der Technik,
Fig. 2
eine vereinfachte Seiten-Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Brennkammer mit dem erfindungsgemäßen Brennkammerkopf,
Fig. 3
eine vergrößerte Teil-Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Brennkammerkopfes,
Fig. 4
eine Schnittansicht längs der Linie A-A von Fig. 3,
Fig. 5
eine perspektivische Teil-Darstellung des stromaufwärtigen Bereichs der Grundplatte mit Manschette und Halteelementen, und
Fig. 6
eine vereinfachte Seiten-Schnittansicht durch die Grundplatte und das Hitzeschild, wobei die Befestigung des Hitzeschildes mittels der Stehbolzen gezeigt ist.
Die Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausgestaltungsform, bei welcher eine äußere Brennkammerwand 2 und eine innere Brennkammerwand 3 einstückig mit einer Grundplatte 1 (metering panel) ausgebildet sind. Weiterhin ist einstückig eine Abdeckung 6 (cowling) mit der Grundplatte 1 ausgebildet. Ein Hitzeschild 4 ist mittels im Einzelnen nicht dargestellter Bolzen mit der Grundplatte verschraubt. Das Hitzeschild 4 hält zugleich eine Manschette 5 (sleeve). Ein Kragen 16 der Manschette 5 wird dabei unter Zwischenlegung einer Distanzscheibe 17 gegen die Grundplatte 1 vorgespannt. In die Manschette 5 ist ein Brenner 15 eingesetzt.
Es ergibt sich, dass die Montage eines derartigen Brennkammerkopfes aufwendig und schwierig ist. Die Abdeckung 6 muss ausreichende Montageöffnungen (nicht gezeigt) haben, um die Schraubenverbindungen realisieren zu können. Weiterhin wird die Lage der Manschette 5 beziehungsweise des Hitzeschildes 4 relativ zu der Grundplatte 1 einjustiert. Dabei wird das Hitzeschild 4 von einer Scheibe 18 positioniert.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 2 bis 5 beschrieben.
Die Fig. 2 zeigt eine schematische Seiten-Ansicht - im Schnitt - einer vereinfacht dargestellten Ringbrennkammer mit einer äußeren Brennkammerwand 2 und einer inneren Brennkammerwand 3. Einstückig mit den Brennkammerwänden 2 und 3 ist eine Grundplatte 1 ausgebildet, die entsprechende Ausnehmungen aufweist, durch welche zylindrische Ränder 13 eines Hitzeschildes 4 durchführbar sind (s. Fig. 3 und 4).
Wie sich insbesondere aus der Darstellung der Fig. 3 und 4 ergibt, erstreckt sich der Rand 13 des Hitzeschildes 4 in Axialrichtung stromaufwärts. Eine Manschette 5 mit einem kreisringförmigen Kragen 14 liegt auf dem Rand 13 des Hitzeschildes 4 an. Der Kragen 14 ist, wie bereits erwähnt, in ihrem Durchmesser so ausgebildet, dass sie eine seitliche Verschiebung der Manschette 5 relativ zu der Grundplatte 1 beziehungsweise dem Hitzeschild 4 ermöglicht, ohne dass die Gefahr einer Kühlluft-Leckage besteht.
Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, weist das Hitzeschild 4 mehrere Stehbolzen 7 auf (von denen in Fig. 5 nur einige zur Verdeutlichung der Darstellung gezeigt sind). Die Stehbolzen 7 durchgreifen Ausnehmungen der Grundplatte 1 sowie der Basisbereiche von Halteelementen 8, sodass eine gemeinsame Verschraubung der Halteelemente 8 und des Hitzeschildes 4 an der Grundplatte 1 erfolgt.
Die Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht, ähnlich der Fig. 4, wobei jedoch die Schnittebene durch zumindest einen der Stehbolzen 7 des Hitzeschildes 4 gelegt ist, um die Verschraubung des Hitzeschildes 4 mittels des Stehbolzen 7 an der Grundplatte 1 unter Zwischenlegung des Haltelements 8 zu verdeutlichen.
An ihrem zentrischen Bereich haben die Halteelemente 8 jeweils einen Stehbolzen 9, der, wie in Fig. 4 gezeigt, zur Befestigung der Abdeckung 6 dient.
An der Grundplatte 1 sind ringförmige Nuten 11 ausgebildet (s. Fig. 5), in welche jeweils ein Rand 10 der Abdeckung 6 einsetzbar ist (Fig. 3).
Wie sich aus der Darstellung der Fig. 4 ergibt, ist die Grundplatte in bekannter Weise mit einer Vielzahl von Kühlluftöffnungen 12 versehen. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Konstruktion ergeben sich ausreichende Zwischenräume, um die Kühlluft zu dem Hitzeschild 4 zuzuführen.
Wie sich aus den Fig. ergibt, ist bei dem erfindungsgemäßen Brennkammerkopf vorgesehen, dass Kühlluft durch Ausnehmungen der Abdeckung 6 sowohl direkt durch die Kühlluftöffnungen 12 der Grundplatte 1 dem Hitzeschild 4 zugeführt wird, als auch im Bereich der Manschette 5 durch von dem Rand 13 des Hitzeschilds 4 und dem Kragen 14 der Manschette 5 unterhalb des Halteelements 8 gebildete Zwischenräume 19 über die Kühlluftöffnungen 12 der Grundplatte 1 dem Hitzeschild 4 zugeleitet wird.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Konstruktion ermöglicht somit eine vereinfachte Montage der Manschetten durch die Möglichkeit der Demontage der Abdeckung. Des Weiteren kann die Kühlluft für das Hitzeschild bis dicht an die zentrale Bohrung im Hitzeschild herangeführt werden. Damit lassen sich alle Hitzeschildbereiche mit einer effizienten Kühlung beaufschlagen. Ferner wird eine Hitzeschildkonstruktion ermöglicht, bei der der zwischen dem Hitzeschild und der Grundplatte eingebrachte Luftmassenstrom die gesamte rückwärtige Hitzeschildfläche überstreichend nach außen geleitet werden kann, um dort anschließend noch als Starterfilm für die Brennkammerwände zu dienen. Die Vorteile liegen somit einerseits in einer vereinfachten Montage, die zu einer erheblichen Kostenersparnis führt, andererseits in einer besseren Kühlung des Hitzeschildes, durch welche sich eine gesteigerte Lebensdauer und die Möglichkeit der Kühllufteinsparung ergibt. Die im Vergleich zum Stand der Technik eingesparte Kühlluft kann beispielsweise in dem Verbrennungsprozess integriert werden, wodurch sich eine zusätzliche Schadstoffreduktion ergibt.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten.
Zusammenfassend ist Folgendes festzustellen:
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennkammerkopf für eine Gasturbine, mit zumindest einer Brennkammerwand 2, 3, einer Grundplatte 1, zumindest einem Hitzeschild 4, zumindest einer Manschette 5 und einer Abdeckung 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte 1 einstückig mit der äußeren 2 und der inneren 3 Brennkammerwand ausgebildet ist, dass das Hitzeschild 4 von der stromabwärtigen Seite der Grundplatte 1 an dieser gelagert ist, dass die Manschette 5 von der stromaufwärtigen Seite an der Grundplatte 1 montiert ist und dass die Abdeckung 6 lösbar an der Grundplatte 1 befestigt ist.
Bezugszeichenliste
1
Grundplatte
2
äußere Brennkammerwand
3
innere Brennkammer
4
Hitzeschild
5
Manschette
6
Abdeckung
7
Stehbolzen 4
8
Halteelement
9
Stehbolzen 8
10
Rand 6
11
Nut 1
12
Kühlluftöffnung 1
13
Rand 4
14
Kragen 5
15
Brenner
16
Kragen
17
Distanzscheibe
18
Scheibe
19
Zwischenraum

Claims (11)

  1. Brennkammerkopf für eine Gasturbine, mit zumindest einer Brennkammerwand (2, 3), einer Grundplatte (1), zumindest einem Hitzeschild (4), zumindest einer Manschette (5) und einer Abdeckung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) einstückig mit der äußeren (2) und der inneren (3) Brennkammerwand ausgebildet ist, dass das Hitzeschild (4) von der stromabwärtigen Seite der Grundplatte (1) an dieser gelagert ist, dass die Manschette (5) von der stromaufwärtigen Seite an der Grundplatte (1) montiert ist und dass die Abdeckung (6) lösbar an der Grundplatte (1) befestigt ist.
  2. Brennkammerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hitzeschild (4) Stehbolzen (7) aufweist, welche durch Ausnehmungen der Grundplatte (1) durchführbar sind.
  3. Brennkammerkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (5) mittels Halteelementen (8) an der Grundplatte (1) befestigt ist.
  4. Brennkammerkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (8) an den Stehbolzen (7) des Hitzeschilds (4) befestigt sind.
  5. Brennkammerkopf nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Halteelement (8) zwei benachbarte Manschetten (5) haltert.
  6. Brennkammerkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Halteelement (8) zumindest ein Stehbolzen (9) zur Befestigung der Abdeckung (6) angeordnet ist.
  7. Brennkammerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (10) der Abdeckung (6) in einer Nut (11) der Grundplatte (1) geführt ist.
  8. Brennkammerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) mit Kühlluftöffnungen (12) versehen ist.
  9. Brennkammerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hitzeschild (4) einen stromaufwärts gerichteten, durch eine Ausnehmung der Grundplatte (1) durchführbaren Rand (13) aufweist, gegen welchen ein Kragen (14) der Manschette (5) anliegt.
  10. Brennkammerkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Randes (13) so dimensioniert ist, dass ausreichende Kühlluftdurchtrittsräume zur Kühlung des Hitzeschildes (4) ausgebildet werden.
  11. Brennkammerkopf nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlluft durch Ausnehmungen der Abdekkung (6) sowohl direkt durch die Kühlluftöffnungen (12) der Grundplatte (1) dem Hitzeschild (4) zugeführt wird, als auch im Bereich der Manschette (5) durch von dem Rand (13) des Hitzeschilds (4) und dem Kragen (14) der Manschette (5) unterhalb des Halteelements (8) gebildete Zwischenräume (19) über die Kühlluftöffnungen (12) der Grundplatte (1) dem Hitzeschild (4) zugeleitet wird und im weiteren Verlauf als Kühlluftstarterfilm zur weiteren Kühlung der Brennkammerwand (3) dient.
EP01122467A 2000-10-02 2001-09-20 Brennkammerkopf für eine Gasturbine Expired - Lifetime EP1193451B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10048864A DE10048864A1 (de) 2000-10-02 2000-10-02 Brennkammerkopf für eine Gasturbine
DE10048864 2000-10-02

Publications (3)

Publication Number Publication Date
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