EP1429077B1

EP1429077B1 - Gas turbine

Info

Publication number: EP1429077B1
Application number: EP02027495A
Authority: EP
Inventors: Wilhelm Schulten
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: DE50212581D1; CN1512040A; ES2307704T3; US20050000229A1; US7007489B2; EP1429077A1; CN1320313C; JP2004191041A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine mit einer Ringbrennkammer, deren Brennraum von einer ringförmigen Außenwand einerseits und einer darin angeordneten ringförmigen Innenwand andererseits begrenzt ist.The invention relates to a gas turbine with an annular combustion chamber whose combustion chamber is bounded by an annular outer wall on the one hand and an annular inner wall arranged therein on the other hand.

Gasturbinen werden in vielen Bereichen zum Antrieb von Generatoren oder von Arbeitsmaschinen eingesetzt. Dabei wird der Energieinhalt eines Brennstoffs zur Erzeugung einer Rotationsbewegung einer Turbinenwelle genutzt. Der Brennstoff wird dazu in einer Anzahl von Brennern verbrannt, wobei von einem Luftverdichter verdichtete Luft zugeführt wird. Durch die Verbrennung des Brennstoffs wird ein unter hohem Druck stehendes Arbeitsmedium mit einer hohen Temperatur erzeugt. Dieses Arbeitsmedium wird in eine dem jeweiligen Brenner nachgeschaltete Turbineneinheit geführt, wo es sich arbeitsleistend entspannt. Dabei kann jedem Brenner eine separate Brennkammer zugeordnet sein, wobei das aus den Brennkammern abströmende Arbeitsmedium vor oder in der Turbineneinheit zusammengeführt sein kann. Alternativ kann die Gasturbine aber auch in einer sogenannten Ringbrennkammer-Bauweise ausgeführt sein, bei der eine Mehrzahl, insbesondere alle, der Brenner in eine gemeinsame, üblicherweise ringförmige, Brennkammer münden.Gas turbines are used in many areas to drive generators or work machines. In this case, the energy content of a fuel is used to generate a rotational movement of a turbine shaft. The fuel is burned in a number of burners, wherein compressed air is supplied by an air compressor. The combustion of the fuel produces a high pressure working fluid at a high temperature. This working fluid is guided into a turbine unit connected downstream of the respective burner, where it relaxes to perform work. In this case, each burner can be assigned a separate combustion chamber, wherein the working medium flowing out of the combustion chambers can be brought together before or in the turbine unit. Alternatively, however, the gas turbine can also be designed in a so-called annular combustion chamber design in which a plurality, in particular all, of the burner open into a common, usually annular, combustion chamber.

Bei der Auslegung derartiger Gasturbinen ist zusätzlich zur erreichbaren Leistung üblicherweise ein besonders hoher Wirkungsgrad ein Auslegungsziel. Eine Erhöhung des Wirkungsgrades lässt sich dabei aus thermodynamischen Gründen grundsätzlich durch eine Erhöhung der Austrittstemperatur erreichen, mit der das Arbeitsmedium von der Brennkammer ab- und in die Turbineneinheit einströmt. Daher werden Temperaturen von etwa 1200 °C bis 1500 °C für derartige Gasturbinen angestrebt und auch erreicht.In the design of such gas turbines in addition to the achievable power usually a particularly high efficiency is a design target. An increase in the efficiency can be achieved for thermodynamic reasons basically by increasing the outlet temperature at which the working fluid from the combustion chamber and flows into the turbine unit. Therefore, temperatures of about 1200 ° C to 1500 ° C are sought for such gas turbines and achieved.

Bei derartig hohen Temperaturen des Arbeitsmediums sind jedoch die diesem Medium ausgesetzten Komponenten und Bauteile hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Um dennoch bei hoher Zuverlässigkeit eine vergleichsweise lange Lebensdauer der betroffenen Komponenten zu gewährleisten, ist üblicherweise eine Ausgestaltung mit besonders hitzebeständigen Materialien und eine Kühlung der betroffenen Komponenten, wie der Brennkammer und der Turbineneinheit, nötig. Insbesondere die Brennkammer und die beweglichen Teile der Turbineneinheit unterliegen jedoch aufgrund der thermischen Belastung und einer allgemeine Abnutzung durch den Durchfluss des Arbeitsmediums einem erhöhten Verschleiß, so dass Gasturbinen regelmäßig gewartet werden müssen, damit beschädigte Bauteile ersetzt oder repariert werden können.At such high temperatures of the working medium, however, exposed to this medium components and components are exposed to high thermal loads. Nevertheless, in order to ensure a comparatively long service life of the components concerned with high reliability, an embodiment with particularly heat-resistant materials and cooling of the affected components, such as the combustion chamber and the turbine unit, is usually necessary. In particular, however, the combustor and moving parts of the turbine unit are subject to increased wear due to thermal stress and general wear from the flow of the working fluid, requiring gas turbines to be serviced regularly to replace or repair damaged components.

Die sich der Brennkammer in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums anschließende Turbineneinheit umfasst üblicherweise eine Turbinenwelle, die mit einer Anzahl von rotierbaren Laufschaufeln verbunden ist, die kranzförmige Laufschaufelreihen bilden. Weiterhin umfasst die Turbineneinheit eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln, die ebenfalls kranzförmig unter der Bildung von Leitschaufelreihen an dem Innengehäuse der Turbine befestigt sind. Die Laufschaufeln dienen dabei zum Antrieb der Turbinenwelle durch Impulsübertrag des die Turbineneinheit durchströmenden Arbeitsmediums, während die Leitschaufeln zur Strömungsführung des Arbeitsmediums zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen aufeinanderfolgenden Laufschaufelreihen oder Laufschaufelkränzen dienen.The turbine unit following the combustion chamber in the flow direction of the working medium usually comprises a turbine shaft which is connected to a number of rotatable blades which form annular blade rows. Furthermore, the turbine unit comprises a number of stationary vanes, which are also fixed in a ring shape with the formation of rows of vanes on the inner casing of the turbine. The blades serve to drive the turbine shaft by momentum transfer of the working fluid flowing through the turbine unit, while the guide vanes serve to guide the flow of the working medium between two successive blade rows or blade rows seen in the flow direction of the working medium.

Da die Rotationsbewegung der Turbinenwelle in der Regel zum Antrieb des der Brennkammer vorgeschalteten Luftverdichters genutzt wird, ist diese über die Turbineneinheit hinaus verlängert, so dass im Bereich der der Turbine vorgeschalteten Ringbrennkammer die Turbinenwelle torusartig von dem ringförmigen Brennraum umgeben ist.Since the rotational movement of the turbine shaft is generally used to drive the air compressor upstream of the combustion chamber, it is extended beyond the turbine unit so that the turbine shaft is toroidally surrounded by the annular combustion chamber in the area of the annular combustion chamber upstream of the turbine.

Der Brennraum ist dabei von einer ringförmigen Außenwand einerseits und einer darin angeordneten ringförmigen Innenwand andererseits begrenzt. Die Innenwand der Brennkammer besteht dazu in der Regel aus zwei oder mehreren Einzelteilen, die auf ihrer der Turbinenwelle zugewandten Seite miteinander verschraubt sind. Ein derartiger Brennraum ist aus DE-A-19809568 bekannt.The combustion chamber is bounded by an annular outer wall on the one hand and an annular inner wall arranged therein on the other hand. As a rule, the inner wall of the combustion chamber consists of two or more individual parts, which are screwed together on their side facing the turbine shaft. Such a combustion chamber is off DE-A-19809568 known.

Dieser Aufbau der Ringbrennkammer weist jedoch einige Nachteile auf, da die Innenwand der Brennkammer für Wartungsarbeiten nicht zugänglich ist. So müssen für Wartungsarbeiten an der Innenwand die Oberteile der Verdichter- und Turbinenschaufelträger abgebaut werden, damit die Turbinenwelle mit der Innenwand der Brennkammer ausgebaut werden kann, um somit den Zugang zu besagter Innenwand zu ermöglichen. Die Montagearbeiten sind daher sehr arbeits- und zeitintensiv. Durch den vergleichsweise langen Betriebsausfall der Gasturbine, entstehen zusätzlich zu den Montagekosten der Gasturbine Betriebsausfallskosten, die zu vergleichsweise sehr hohen Gesamtkosten von Wartungs- und Reparaturarbeiten der Gasturbine führen.However, this structure of the annular combustion chamber has some disadvantages, since the inner wall of the combustion chamber is not accessible for maintenance. Thus, for maintenance work on the inner wall, the tops of the compressor and turbine blade carrier must be removed so that the turbine shaft can be removed with the inner wall of the combustion chamber, thus allowing access to said inner wall. The assembly work is therefore very laborious and time consuming. Due to the comparatively long operating failure of the gas turbine, in addition to the installation costs of the gas turbine, operating costs incurred, which lead to comparatively very high total costs of maintenance and repair of the gas turbine.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Gasturbine der oben genannten Art anzugeben, bei der die Innenwand der Brennkammer vergleichsweise schnell und einfach demontierbar ist.The invention is therefore based on the object to provide a gas turbine of the type mentioned above, in which the inner wall of the combustion chamber is comparatively quickly and easily disassembled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Innenwand der Brennkammer aus einer Anzahl von auf einer Tragstruktur der Innenwand befestigten Wandelementen gebildet ist, wobei die Tragstruktur von einer Anzahl von an einer horizontalen Teilfuge aneinanderstoßenden Teilstücken gebildet ist, die im Bereich der Teilfuge über eine Anzahl von schräg zur Innenwandfläche ausgerichteten Schraubverbindungen miteinander verbunden sind.This object is achieved according to the invention by forming the inner wall of the combustion chamber from a number of wall elements fastened to a support structure of the inner wall, the support structure being formed by a number of adjoining partitions at a horizontal parting joint, which in the region of the parting joint over a number of obliquely oriented to the inner wall surface screw connections are interconnected.

Die Wandelelemente bilden dabei insbesondere die heißgasbenetzte Oberfläche der Brennkammer, wobei die Wandelelemente zweckmäßigerweise auf der eigentlichen Tragstruktur der Innenwand befestigt sind. Diese Tragstruktur umfasst insbesondere ebenfalls eine obere und eine untere Hälfte, die über die schräg zur Teilfügenebene ausgerichteten Schraubverbindungen miteinander verbunden sind.The conversion elements form in particular the hot gas wetted surface of the combustion chamber, wherein the conversion elements are suitably fastened on the actual supporting structure of the inner wall. In particular, this support structure likewise comprises an upper and a lower half, which are connected to one another via the screw connections aligned obliquely to the partial joining plane.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass die Befestigung der verschiedenen Wandelemente der Brennkammerinnenwand aneinander von dem Brennraum aus zugänglich sein sollte und die Brennkammerinnenwand damit auch von diesem aus zu demontieren ist. Gleichzeitig sollten die verschiedenen Teilstücke der der Brennkammerinnenwand zugeordneten Tragstruktur, die an ihrer horizontalen Teilfuge aneinanderstoßen, durch eine Befestigung miteinander verbunden werden, die diese durch eine vertikale Kraft an der Teilfuge miteinander verbindet. Diese beiden Funktionen werden durch die schräg zur Innenwandfläche ausgerichteten Schraubverbindungen erfüllt, die neben der Zugänglichkeit von der Brennkammer aus eine ausreichend große vertikale Kraftkomponente zur Verbindung der beiden Tragstrukturhälften aufweist.The invention is based on the consideration that the attachment of the various wall elements of the inner wall of the combustion chamber to each other should be accessible from the combustion chamber and the combustion chamber inner wall so that it is to be dismantled from this. At the same time, the various sections of the combustion chamber inner wall associated support structure which abut each other at its horizontal parting line should be connected by a fastening which connects them together by a vertical force on the parting line. These two functions are fulfilled by the obliquely oriented to the inner wall surface screw, which in addition to the accessibility of the combustion chamber from a sufficiently large vertical force component for connecting the two support structure halves has.

Um die durch die schräg zur Innenwandfläche ausgerichtete Schraubverbindung entstehende horizontale Kraftkomponente zweier durch die Schraubverbindung miteinander verbundener Teilstücke der Tragstruktur zu kompensieren, ist jeder Schraubverbindung zweckmäßigerweise eine Passfeder zugeordnet. Die Passfeder vermeidet, dass sich die miteinander verschraubten Wandelemente an der horizontalen Teilfuge durch die horizontale Kraftkomponente der Schraubverbindung zueinander verschieben. Die Passfeder verläuft hierfür vorteilhafterweise längs der horizontalen Teilfuge und ist jeweils in Nuten der aneinanderstoßenden Wandelemente passgenau eingepasst, so dass diese sich nicht gegeneinander verschieben können, und vorzugsweise lediglich die für die Befestigung der Schraubverbindung benötigte vertikale Kraftkomponente der Schraubverbindung an der horizontalen Teilfuge auftritt.In order to compensate for the horizontal force component formed by the obliquely aligned to the inner wall surface screw connection horizontal force component of two interconnected by the screw sections of the support structure, each screw is suitably associated with a feather key. The feather key avoids that the wall elements bolted together on the horizontal parting line are displaced relative to one another by the horizontal force component of the screw connection. The key extends for this purpose advantageously along the horizontal parting line and is fitted in each case in grooves of abutting wall elements fit, so that they can not move against each other, and preferably only necessary for the attachment of the screw vertical force component of the screw on the horizontal parting line occurs.

Um den Brennkammerinnenraum und damit die Schraubverbindungen der Brennkammerinnenwand zugänglich zu halten, ist die Außenwand der Ringbrennkammer vorteilhafterweise zweiteilig ausgeführt und von einem mit einem Oberteil zusammenwirkenden Unterteil gebildet. Dabei ist das Oberteil zweckmäßigerweise mit dem Unterteil verschraubt, so dass sich die Brennkammeraußenwand entfernen lässt. Auf diese Art des Aufbaus der Brennkammeraußenwand ist der Brennkammerinnenraum und damit auch die Verschraubungen der Brennkammerinnenwandelemente zugänglich.In order to keep the combustion chamber interior and thus the screw connections of the combustion chamber inner wall accessible, the outer wall of the annular combustion chamber is advantageously designed in two parts and formed by a lower part cooperating with an upper part. In this case, the upper part is expediently screwed to the lower part, so that the combustion chamber outer wall can be removed. In this way, the construction of the combustion chamber outer wall of the combustion chamber interior and thus the fittings of the combustion chamber inner wall elements is accessible.

Um die Brennkammerwand vor thermischen Belastungen des Arbeitsmediums zu schützen, ist die Innen- und Außenwand der Brennkammer zweckmäßigerweise mit einer aus einer Anzahl von Hitzeschildelementen gebildeten Auskleidung versehen. Diese sind vorzugsweise mit besonders hitzebeständigen Schutzschichten versehen.In order to protect the combustion chamber wall from thermal stresses on the working medium, the inner and outer walls of the combustion chamber are expediently provided with a lining formed from a number of heat shield elements. These are preferably provided with particularly heat-resistant protective layers.

Vorteilhafterweise sind die Hitzeschildelemente über ein System mit Nut und Feder an der Innenwand und an der Außenwand der Brennkammer befestigt. Dabei sind Hitzeschildelemente an ihren Rändern vorzugsweise derart geformt, dass sie durch eine zweifache Biegung brennkammerwärts eine Verankerung ausbilden, die sich in einer Aussparung der Brennkammerwand, welche die Nut bildet, verankern und damit befestigen lässt. Zweckmäßigerweise ist die Aussparung in der Brennkammerwand für aneinanderliegende Hitzeschildelemente zusammengefasst, so dass aneinanderliegende Hitzeschildelemente an ihrer, durch die Biegung entstehenden Stirnseite, aneinander stoßen und so eine Abdichtung für die Brennkammer und des darin strömenden Arbeitsmediums darstellen.Advantageously, the heat shield elements are fastened via a system with tongue and groove on the inner wall and on the outer wall of the combustion chamber. In this case, heat shield elements are preferably formed at their edges in such a way that, through a double bend, they form an anchorage in the combustion chamber, which can be anchored in a recess of the combustion chamber wall which forms the groove and thus fastened. Conveniently, the recess in the combustion chamber wall is summarized for adjacent heat shield elements, so that adjacent heat shield elements abut each other at their, resulting from the bending end face, and thus constitute a seal for the combustion chamber and the working medium flowing therein.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Teilfugenverschraubung der Brennkammerwände eine vergleichsweise einfache und schnelle Montage der Brennkammerwände möglich ist. Insbesondere die Möglichkeit, die Innenwand der Brennkammer zu entfernen, ermöglicht eine schnellere und bessere Wartung dieser Brennkammerteile. Eine zeitaufwendige Entfernung der sich im weiteren Verlauf der Turbineneinheit befindlichen Lauf- und Leitschaufeln kann durch den ermöglichten Zugang vom Brennkammerinnenraum daher entfallen, so dass Wartungsarbeiten vergleichsweise einfach und zeitsparend durchführbar sind.The advantages achieved by the invention are in particular that a comparatively simple and quick installation of the combustion chamber walls is possible by the Teilfugenverschraubung the combustion chamber walls. In particular, the possibility of removing the inner wall of the combustion chamber allows a faster and better maintenance of these combustion chamber parts. A time-consuming removal of the runners and guide vanes located in the further course of the turbine unit can therefore be dispensed with by the access made possible by the combustion chamber interior, so that maintenance work can be carried out comparatively easily and in a time-saving manner.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1: einen Halbschnitt durch eine Gasturbine,
Fig. 2: einen Schnitt durch eine Ringbrennkammer,
Fig. 3: eine Seitenansicht der Ringbrennkammer,
Fig. 4: im Schnitt eine Schraubverbindung der Wandelemente der Brennkammerinnenwand, und
Fig. 5: im Schnitt einen Ausschnitt der Brennkammerinnenwand.

An embodiment will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

Fig. 1: a half-section through a gas turbine,
Fig. 2: a section through an annular combustion chamber,
Fig. 3: a side view of the annular combustion chamber,
Fig. 4: in section, a screw connection of the wall elements of the combustion chamber inner wall, and
Fig. 5: in section a section of the combustion chamber inner wall.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference numerals in all figures.

Die Gasturbine 1 gemäß Fig. 1 weist einen Verdichter 2 für Verbrennungsluft, eine Brennkammer 4 sowie eine Turbine 6 zum Antrieb des Verdichters 2 und eines nicht dargestellten Generators oder einer Arbeitsmaschine auf. Dazu sind die Turbine 6 und der Verdichter 2 auf einer gemeinsamen, auch als Turbinenläufer bezeichneten Turbinenwelle 8 angeordnet, mit der auch der Generator bzw. die Arbeitsmaschine verbunden ist, und die um ihre Mittelachse 9 drehbar gelagert ist. Die in der Art einer Ringbrennkammer ausgeführte Brennkammer 4 ist mit einer Anzahl von Brennern 10 zur Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs bestückt.The gas turbine 1 according to Fig. 1 has a compressor 2 for combustion air, a combustion chamber 4 and a turbine 6 for driving the compressor 2 and a generator, not shown, or a working machine. For this purpose, the turbine 6 and the compressor 2 are arranged on a common, also called turbine rotor turbine shaft 8, with which the generator or the working machine is connected, and which is rotatably mounted about its central axis 9. The running in the manner of an annular combustion chamber 4 is equipped with a number of burners 10 for the combustion of a liquid or gaseous fuel.

Die Turbine 6 weist eine Anzahl von mit der Turbinenwelle 8 verbundenen, rotierbaren Laufschaufeln 12 auf. Die Laufschaufeln 12 sind kranzförmig an der Turbinenwelle 8 angeordnet und bilden somit eine Anzahl von Laufschaufelreihen. Weiterhin umfasst die Turbine 6 eine Anzahl von feststehenden Leitschaufeln 14, die ebenfalls kranzförmig unter der Bildung von Leitschaufelreihen an einem Innengehäuse 16 der Turbine 6 befestigt sind. Die Laufschaufeln 12 dienen dabei zum Antrieb der Turbinenwelle 8 durch Impulsübertrag vom die Turbine 6 durchströmenden Arbeitsmedium M. Die Leitschaufeln 14 dienen hingegen zur Strömungsführung des Arbeitsmediums M zwischen jeweils zwei in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gesehen aufeinanderfolgenden Laufschaufelreihen oder Laufschaufelkränzen. Ein aufeinanderfolgendes Paar aus einem Kranz von Leitschaufeln 14 oder einer Leitschaufelreihe und aus einem Kranz von Laufschaufeln 12 oder einer Laufschaufelreihe wird dabei auch als Turbinenstufe bezeichnet.The turbine 6 has a number of rotatable blades 12 connected to the turbine shaft 8. The blades 12 are arranged in a ring on the turbine shaft 8 and thus form a number of blade rows. Furthermore, the turbine 6 comprises a number of fixed vanes 14, which are also fixed in a ring shape with the formation of rows of vanes on an inner casing 16 of the turbine 6. The blades 12 serve to drive the turbine shaft 8 by momentum transfer from the turbine 6 flowing through the working medium M. The vanes 14, however, serve to guide the flow of the working medium M between two seen in the flow direction of the working medium M consecutive blade rows or blade rings. A successive pair of a ring of vanes 14 or a row of vanes and a ring of blades 12 or a blade row is also referred to as a turbine stage.

Jede Leitschaufel 14 weist eine auch als Schaufelfuß bezeichnete Plattform 18 auf, die zur Fixierung der jeweiligen Leitschaufel 14 am Innengehäuse 16 der Turbine 6 als Wandelement angeordnet ist. Die Plattform 18 ist dabei ein thermisch vergleichsweise stark belastetes Bauteil, das die äußere Begrenzung eines Heizgaskanals für das die Turbine 6 durchströmende Arbeitsmedium M bildet. Jede Laufschaufel 12 ist in analoger Weise über eine auch als Schaufelfuß bezeichnete Plattform 20 an der Turbinenwelle 8 befestigt.Each vane 14 has a platform 18, also referred to as a blade root, which is arranged to fix the respective vane 14 on the inner housing 16 of the turbine 6 as a wall element. The platform 18 is a thermally comparatively heavily loaded component which forms the outer boundary of a heating gas channel for the working medium M flowing through the turbine 6. Each blade 12 is attached to the turbine shaft 8 in an analogous manner via a platform 20, also referred to as a blade root.

Zwischen den beabstandet voneinander angeordneten Plattformen 18 der Leitschaufeln 14 zweier benachbarter Leitschaufelnreihen ist jeweils ein Führungsring 21 am Innengehäuse 16 der Turbine 6 angeordnet. Die äußere Oberfläche jedes Führungsrings 21 ist dabei ebenfalls dem heißen, die Turbine 6 durchströmenden Arbeitsmedium M ausgesetzt und in radialer Richtung vom äußeren Ende 22 der ihm gegenüber liegenden Laufschaufel 12 durch einen Spalt beabstandet. Die zwischen benachbarten Leitschaufelreihen angeordneten Führungsringe 21 dienen dabei insbesondere als Abdeckelemente, die die Innenwand 16 oder andere Gehäuse-Einbauteile vor einer thermischen Überbeanspruchung durch das die Turbine 6 durchströmende heiße Arbeitsmedium M schützt.Between the spaced-apart platforms 18 of the guide vanes 14 of two adjacent rows of vanes, a guide ring 21 is disposed on the inner housing 16 of the turbine 6 respectively. The outer surface of each guide ring 21 is also exposed to the hot, the turbine 6 flowing through the working medium M and spaced in the radial direction from the outer end 22 of the blade 12 opposite him through a gap. The arranged between adjacent rows of guide blades guide rings 21st serve in particular as cover elements, which protects the inner wall 16 or other housing-mounting parts from thermal overload by the hot working medium M flowing through the turbine 6.

Die Brennkammer 4 ist im Ausführungsbeispiel als so genannte Ringbrennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung um die Turbinenwelle 8 herum angeordneten Brennern 10 in einen gemeinsamen Brennkammerraum münden. Dazu ist die Brennkammer 4 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Turbinenwelle 8 herum positioniert ist.The combustion chamber 4 is designed in the embodiment as a so-called annular combustion chamber, in which a plurality of circumferentially around the turbine shaft 8 arranged around burners 10 open into a common combustion chamber space. For this purpose, the combustion chamber 4 is configured in its entirety as an annular structure which is positioned around the turbine shaft 8 around.

Zur weiteren Verdeutlichung der Ausführung der Brennkammer 4 ist in Fig. 2 die Brennkammer 4 im Schnitt dargestellt, die sich torusartig um die Turbinenwelle 8 herum fortsetzt. Wie in der Darstellung erkennbar ist, weist die Brennkammer 4 einen Anfangs- oder Einströmabschnitt auf, in den endseitig der Auslass des jeweils zugeordneten Brenners 10 mündet. In Strömungsrichtung des Arbeitsmediums M gesehen verengt sich sodann der Querschnitt der Brennkammer 4, wobei dem sich einstellenden Strömungsprofil des Arbeitsmediums M in diesem Raumbereich Rechnung getragen ist. Ausgangsseitig weist die Brennkammer 4 im Längsschnitt eine Krümmung auf, durch die das Abströmen des Arbeitsmediums M aus der Brennkammer 4 in einer für einen besonders hohen Impuls- und Energieübertrag auf die strömungsseitig gesehen nachfolgende erste Laufschaufelreihe begünstigt ist.To further clarify the embodiment of the combustion chamber 4 is in Fig. 2 the combustion chamber 4 shown in section, which continues toroidally around the turbine shaft 8 around. As can be seen in the illustration, the combustion chamber 4 has an initial or inflow section, into which the outlet of the respective associated burner 10 terminates. Viewed in the flow direction of the working medium M then narrows the cross section of the combustion chamber 4, wherein the self-adjusting flow profile of the working medium M is taken into account in this space area. On the output side, the combustion chamber 4 in longitudinal section to a curvature, through which the outflow of the working medium M from the combustion chamber 4 is favored in a for a particularly high momentum and energy transfer to the flow side subsequent first blade row.

Wie in der Darstellung nach Figur 3 erkennbar ist, ist der Brennraum 24 der Brennkammer 4 einerseits von der ringförmigen Brennkammeraußenwand 26 und andererseits von einer darin angeordneten ringförmigen Brennkammerinnenwand 28 begrenzt. Die Brennkammer 4 ist dafür ausgelegt, die Brennkammerinnenwand 28 beispielsweise für Wartungsarbeiten auf besonders einfache Weise entfernen zu können, ohne die Turbinenwelle 8 und das Oberteil der unmittelbar an die Brennkammer 4 anschließenden Leitschaufeln 14 der Turbine 6 ausbauen zu müssen. Dazu besteht die Brennkammerinnenwand 28 aus einer Anzahl von Wandelementen, die auf zwei Teilstücken 30 einer Tragstruktur befestigt sind, wobei die Teilstücke 30 unter Bildung einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Teilfuge 31 zur Brennkammerinnenwand 28 zusammengefügt sind.As shown in the illustration FIG. 3 can be seen, the combustion chamber 24 of the combustion chamber 4 is bounded on the one hand by the annular combustion chamber outer wall 26 and on the other hand by an annular combustion chamber inner wall 28 arranged therein. The combustion chamber 4 is designed to be able to remove the combustion chamber inner wall 28, for example, for maintenance work in a particularly simple manner, without the turbine shaft 8 and the upper part of the immediately adjacent to the combustion chamber 4 To remove guide vanes 14 of the turbine 6. For this purpose, the combustion chamber inner wall 28 consists of a number of wall elements which are mounted on two sections 30 of a support structure, the sections 30 are joined together to form a substantially horizontally extending parting line 31 to the combustion chamber inner wall 28.

Die Brennkammer 4 ist insbesondere dazu ausgelegt, die Wandelemente und die diese tragenden Teilstücke 30 der Brennkammerinnenwand 28 von dem Brennraum 24 aus demontieren zu können. Dazu sind, wie in Figur 4 im Schnitt dargestellt ist, die Teilstücke 30 an der von ihnen gebildeten horizontalen Teilfuge 31 mit schräg zur Innenfläche der Brennkammerinnenwand 28 verlaufenden Schraubverbindungen 32 verbunden. Jede Schraubverbindung 32 umfasst dabei eine im wesentlichen schräg zur von der Brennkammerinnenwand 28 gebildeten Oberfläche geführte Schraube 33, die mit einem in einer der Wandelemente 30 eingearbeiteten Gewinde 34 zusammenwirkt.The combustion chamber 4 is designed, in particular, to be able to disassemble the wall elements and the sections 30 of the combustion chamber inner wall 28 carrying them from the combustion chamber 24. These are, as in FIG. 4 is shown in section, the sections 30 connected to the horizontal parting line 31 formed by them with obliquely to the inner surface of the combustion chamber inner wall 28 extending screw 32. Each screw 32 in this case comprises a substantially obliquely guided to the combustion chamber inner wall 28 surface guided screw 33 which cooperates with an incorporated in one of the wall elements 30 thread 34.

Damit sich die Teilstücke 30 durch die infolge der schräg zur Brennkammerinnenwand 28 verlaufenden Schrauben 33 entstehende horizontale Kraftkomponente nicht gegeneinander verschieben, ist der Schraubverbindung 32 eine Passfeder 35 zugeordnet. Diese verläuft in einer Position nahe zur jeweiligen Schraubverbindung 32 längs der horizontalen Teilfuge 31 der Teilstücke 30 und ist in Nuten der Teilstücke 30 der Brennkammmerinnenwand 28 eingepasst.So that the sections 30 do not move relative to one another due to the horizontal force component resulting from the screws 33 extending obliquely to the combustion chamber inner wall 28, the threaded connection 32 is assigned a key 35. This extends in a position close to the respective screw 32 along the horizontal parting line 31 of the sections 30 and is fitted in grooves of the sections 30 of the combustion chamber interior wall 28.

Um den Zugang zum Brennraum 24 der Brennkammer 4 zu erleichtern, besteht die Brennkammeraußenwand 26 aus einem Oberteil 36 und einem Unterteil 38, wie in Figur 3 erkennbar ist. Das Oberteil 36 und das Unterteil 38 sind dazu im Gegensatz zur Verbindung der Teilstücke 30 der die Brennkammerinnenwand 28 bildenden Tragstruktur mit zur Teilfügenebene senkrecht ausgerichteten Schraubverbindungen versehen, da hier keine Probleme hinsichtlich der Zugänglichkeit bestehen.In order to facilitate access to the combustion chamber 24 of the combustion chamber 4, the combustion chamber outer wall 26 consists of an upper part 36 and a lower part 38, as in FIG. 3 is recognizable. The upper part 36 and the lower part 38 are in contrast to the connection of the sections 30 of the combustion chamber inner wall 28 forming support structure provided with Teilfügenebene vertically oriented screw because there are no problems in terms of accessibility.

Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 4 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1200 °C bis 1300 °C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermöglichen, sind, wie in Figur 5 dargestellt ist, die Brennkammeraußenwand 26 und die Brennkammerinnenwand 28 jeweils auf ihrer dem Arbeitsmedium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 40 gebildeten Auskleidung versehen. Jedes Hitzeschildelement 40 ist der dem Arbeitsmedium M zugewandten Seite mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht ausgestattet.To achieve a comparatively high efficiency, the combustion chamber 4 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1200 ° C to 1300 ° C. In order to allow a comparatively long service life even with these, for the materials unfavorable operating parameters, as in FIG. 5 is shown, the combustion chamber outer wall 26 and the combustion chamber inner wall 28 each provided on its side facing the working medium M with a lining formed of heat shield elements 40. Each heat shield element 40 of the working medium M side facing is equipped with a particularly heat-resistant protective layer.

Wie in Figur 5 exemplarisch für die Brennkammerinnenwand 28 dargestellt ist, sind die Hitzeschildelemente 40 über ein System mit Nut und Feder an der Brennkammerinnenwand 28 befestigt. Dazu sind Hitzeschildelemente 40 an ihren Rändern derart geformt, dass sie durch eine zweifache Biegung brennkammerwärts eine Verankerung ausbilden, die sich in einer Aussparung der Brennkammerinnenwand 28, welche die Nut bildet, verankern und damit befestigen lässt. Wie ebenfalls in der Figur 5 zu erkennen ist, sind benachbarte Hitzeschildelemente 40 so an zusammengefassten Nuten befestigt, dass sie sich gegenseitig berühren und so den Brennraum 24 der Brennkammer 4 abdichten.As in FIG. 5 is exemplified for the combustion chamber inner wall 28, the heat shield elements 40 are attached via a system with tongue and groove on the combustion chamber inner wall 28. For this purpose, heat shield elements 40 are formed at their edges in such a way that they form an anchorage through a double bend in the combustion chamber, which can be anchored in a recess of the combustion chamber inner wall 28, which forms the groove, and thus fastened. Like also in the FIG. 5 can be seen, adjacent heat shield elements 40 are secured to the combined grooves that they touch each other and so seal the combustion chamber 24 of the combustion chamber 4.

Claims

Gas turbine (1) with an annular combustion chamber (4), the combustion area (24) of which is bounded by an annular combustion chamber outer wall (26) on the one hand and an annular combustion chamber inner wall (28) located therein on the other hand, wherein the combustion chamber inner wall (28) is formed by a plurality of wall elements attached to a support structure of the combustion chamber inner wall (28) and wherein the support structure is formed by a plurality of sub-components (30) abutting each other at a horizontal parting joint, characterized in that the wall elements are connected to each other in the area of the parting joint via a plurality of screw connections (32) oriented at an angle to the inner wall surface.
Gas turbine (1) according to claim 1, wherein a key (34) is assigned to the or each screw connection (32).
Gas turbine (1) according to claim 1 or 2, wherein the combustion chamber outer wall (26) of the annular combustion chamber (4) is implemented in two parts and formed by a lower part (38) interacting with an upper part (36).
Gas turbine (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the combustion chamber inner wall (28) and/or the combustion chamber outer wall (26) is fitted with a lining formed by a plurality of heat shield elements (40).
Gas turbine (1) according to claim 4, wherein the heat shield elements (40) are attached to the combustion chamber inner wall (28) or the combustion chamber outer wall (26) by means of a tongue and groove system.