EP1193451A2 - Combustion chamber head of a gas turbine - 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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- combustion chamber
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- heat shield
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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
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- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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.
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Abstract
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.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.
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.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.
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.Known 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.
Zusätzlich zu den einstückig ausgebildeten Brennkammerköpfen ist es auch bekannt, einzelne Bauelemente mittels Bolzenverbindungen oder Ähnlichem miteinander zu montieren.In addition to the one-piece combustion chamber heads it is also known to single components by means of bolt connections or the like to assemble with each other.
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. Overall, the known constructions are characterized by this from that the assembly is very complex. In particular 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.
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.In addition, 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.
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.Form in the construction known from EP 841 520 A2 the cuff and the heat shield become one unit and become together mounted on the base plate from the combustion chamber outlet. With this construction, the one facing the combustion chamber can Warm the surface of the cuff very much without being effective There is a possibility of cooling.
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.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.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention, the object is characterized by the features of Main claim solved, the sub-claims show further advantageous Embodiments of the invention.
Der erfindungsgemäße Brennkammerkopf zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus.The combustion chamber head according to the invention is characterized by a A number of significant advantages.
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.According to the invention it is provided that 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.
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.According to the invention, it proves to be particularly favorable that the cuffs from the upstream side of the base plate be fed. This also makes the sliding and sealing surface away from the base plate itself, so that cooling air now reach the inside of the heat shield unhindered can. This results in a more effective and improved Cooling.
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.In a particularly favorable embodiment of the invention provided that 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.
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.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.
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.It is particularly advantageous if 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.
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.To attach the cover in the simplest possible way can, it is provided that at least on the holding elements a stud is arranged for fastening the cover. This can therefore be simply placed on the stud bolts and screwed from the outside.
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.To hold and position the cover is special cheap if the edge of the cover in a groove of the base plate is led. The cover is covered by this construction held securely and centered. The groove is still in In case of a bird strike intended to support the cover. In this case, the sheet metal part can be designed quite simply don't just buckle, it needs a lot more energy in Deformation work can be implemented, which reduces the degree of deformation and thus another function of the combustion chamber head ensures for the remaining operating time.
Erfindungsgemäß ist die Grundplatte, wie auch aus dem Stand der Technik bekannt, mit einer Vielzahl von Kühlluft-Öffnungen versehen.According to the invention, the base plate, as from the state known in the art with a variety of cooling air openings Mistake.
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. To improve the cooling of the heat shield, it can be cheap if this is an upstream, through has a recess in the base plate that can be passed through, against which a collar of the cuff rests. The amount of The edge is chosen so that the edge is installed sufficiently far over the upstream side of the base plate protrudes and thus the cooling air free access until to the central area of the heat shield, even if the Collar of the cuff rests on the cylindrical edge.
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.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.
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.Furthermore, it is particularly advantageous that appropriate Gaps between the cuff and the holding elements allow sufficient clearance for thermal compensation is necessary. On the other hand, it is ensured that the cuff cannot leave its position. The cuff is by the left or right part of the neighboring holding elements securely and sufficiently positioned. This means that each holding element has two neighboring ones Secures cuffs. The holding element itself, like already mentioned, put on the studs of the heat shield and attached to the base plate with appropriate nuts. The According to the invention, the holding element can thus be designed that, as already mentioned, also as a bracket serves for the cover.
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. Due to the construction proposed according to the invention the individual components are manufactured independently and in be mounted safely. This also results in terms of the manufacturing process to be selected and the desired materials a high degree of flexibility.
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.
- Fig. 1
- an embodiment of the combustion chamber head according to the prior art,
- Fig. 2
- 2 shows a simplified side sectional view of an exemplary embodiment of a combustion chamber according to the invention with the combustion chamber head according to the invention,
- Fig. 3
- 3 shows an enlarged partial view of the combustion chamber head shown in FIG. 2,
- Fig. 4
- 3 shows a sectional view along the line AA from FIG. 3,
- Fig. 5
- a partial perspective view of the upstream region of the base plate with sleeve and holding elements, and
- Fig. 6
- a simplified side sectional view through the base plate and the heat shield, the attachment of the heat shield is shown by means of the stud bolts.
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. 1 shows an embodiment known from the prior art,
in which an outer
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.It turns out that the assembly of such a combustion chamber head
is complex and difficult. The
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 2 bis 5 beschrieben.An exemplary embodiment according to the invention is shown in FIG. 2 to 5 described.
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).2 shows a schematic side view - in section
- A ring combustion chamber with a simplified representation
outer
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.As can be seen in particular from the representation of FIGS. 3 and 4,
the
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.As can be seen in particular from FIG. 5, 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
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.Fig. 6 shows a sectional view, similar to Fig. 4, wherein
however the section plane through at least one of the
An ihrem zentrischen Bereich haben die Halteelemente 8 jeweils
einen Stehbolzen 9, der, wie in Fig. 4 gezeigt, zur Befestigung
der Abdeckung 6 dient.The holding
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).Annular grooves 11 are formed on the base plate 1 (see FIG.
Fig. 5), in each of which an
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.As can be seen from the illustration in FIG. 4, the base plate is
in a known manner with a large number of
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.As can be seen from the figures, is in the inventive
Combustion chamber head provided that cooling air through recesses
the
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.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.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr ergeben sich im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten.The invention is not based on the embodiment shown limited, rather arise within the scope of the invention diverse modification and modification options.
Zusammenfassend ist Folgendes festzustellen:In summary, the following can be stated:
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. The invention relates to a combustion chamber head for a
Gas turbine, with at least one
- 11
- Grundplattebaseplate
- 22
- äußere Brennkammerwandouter combustion chamber wall
- 33
- innere Brennkammerinner combustion chamber
- 44
- Hitzeschildheat shield
- 55
- Manschettecuff
- 66
- Abdeckungcover
- 77
-
Stehbolzen 4
Stud 4 - 88th
- Halteelementretaining element
- 99
-
Stehbolzen 8
Stud 8 - 1010
-
Rand 6
Edge 6 - 1111
-
Nut 1
Groove 1 - 1212
-
Kühlluftöffnung 1Cooling
air opening 1 - 1313
-
Rand 4
Margin 4 - 1414
-
Kragen 5
Collar 5 - 1515
- Brennerburner
- 1616
- Kragencollar
- 1717
- Distanzscheibespacer
- 1818
- Scheibedisc
- 1919
- Zwischenraumgap
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