EP1431662A1 - Turbine combustor with closed circuit cooling - Google Patents

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EP1431662A1
EP1431662A1 EP02028486A EP02028486A EP1431662A1 EP 1431662 A1 EP1431662 A1 EP 1431662A1 EP 02028486 A EP02028486 A EP 02028486A EP 02028486 A EP02028486 A EP 02028486A EP 1431662 A1 EP1431662 A1 EP 1431662A1
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EP
European Patent Office
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combustion chamber
wall
cooling fluid
discharge
hollow tile
Prior art date
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Peter Tiemann
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Priority to ES02028486T priority patent/ES2311046T3/en
Priority to DE50212796T priority patent/DE50212796D1/en
Priority to CNB2003101188594A priority patent/CN100360851C/en
Priority to US10/724,810 priority patent/US6925808B2/en
Priority to JP2003421132A priority patent/JP2004197748A/en
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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
    • F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M7/00—Doors
    • F23M7/04—Cooling doors or door frames
    • 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
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03044—Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies

Definitions

  • the invention relates to a closed-cooled combustion chamber for a turbine.
  • Such combustion chambers are of an inner wall and surround an outer wall having a double wall, wherein one with one between the inner wall and the outer wall Cooling fluid, usually cooling air, more flowable Space is left.
  • a cooling fluid usually cooling air
  • the outer wall is often double-shelled Hollow tile formed, the hollow tile by urgent, in the space between the outer wall and the Cooling fluid supply pipes opening into the inner wall Hollow tile are formed. The one through the feed pipes interrupted cavity formed in the hollow tile is used to discharge the heated cooling fluid.
  • a closed-cooled combustor for a turbine with a combustion chamber defining inner wall and an outer wall, wherein a through-flow with a cooling fluid space is left between the inner wall and the outer wall, with an opening into the space the cooling fluid supply and a cooling fluid discharge for discharging the cooling fluid from the intermediate space, wherein the cooling fluid discharge has channel-like discharge structures running essentially along the axial alignment of the combustion chamber, which are interrupted by inlet structures of the cooling fluid supply arranged between the discharge structures.
  • the combustion chamber is the outer wall as a double-shell Hollow tile formed and the discharge structures inside the hollow tile are intermediate walls in the axial direction lined up in the combustion chamber, the hollow tile outstanding guide tubes for the supply of cooling fluid formed, the guide tubes at least in the Outer shell of the hollow tile one in the axial direction Combustion chamber have elongated opening cross-section.
  • the guide tubes in the axial direction the rows arranged at least in the combustion chamber Outer shell of the hollow tile with its narrow sides have a smaller distance from one another than the distance from Openings in adjacent rows.
  • This configuration will a further improved channeling of the outflow Cooling fluids in the channels formed between the rows achieved.
  • the guide tubes in the outer shell of the Hollow tile an opening cross-section with an elongated shape and a circular one in the inner shell of the hollow tile Have opening cross-section.
  • the advantage of the channel-like discharge structure achieved for the cooling fluid on the other hand, that for the Supply of cooling fluid favorable circular shape in the Maintain gap opening opening of the guide tube.
  • the guide tube is along its axial extent shaped so that it is avoiding an elevated Flow resistance from the elongated "slot shape" the opening in the outer shell of the hollow tile to the circular opening in the inner shell of the hollow tile superimposed.
  • the outer shell of the Hollow tile a detachably fastened, preferably screwed, sealing plate, which has an opening closes, through which a detachably fastened, preferably screwed, section of the inner shell is accessible.
  • a detachably fastened, preferably screwed, section of the inner shell is accessible.
  • This construction can be a simple one for example for maintenance and repair purposes required access to the one surrounding the combustion chamber Inner wall can be created. Is also on in this wall the location of the access openings in the hollow tile closable opening attached, is also the inside of the Combustion chamber accessible.
  • the solution of the sealing plate brings furthermore the advantage that the provision of an opening in the double-shell hollow tile without increased structural Effort can be made.
  • This construction is characterized by a small number of components that go beyond that can be designed in exactly the same way as the one surrounding the opening Rest of the hollow tile.
  • the derivation structures by the outer wall, formed in the axial direction of the Combustion chamber-extending discharge channels are formed between which are each arranged the inlet structures.
  • the outer wall of the Combustion chamber instead of a double-walled hollow tile generally single-walled wall used on the outside individual, extending in the axial direction of the combustion chamber Discharge channels are attached.
  • the making of one, is basically single-shell outer wall, since it is these parts are usually cast parts, clearly easier than in the case of the hollow tile.
  • this second embodiment provided that circular formed in the outer wall Discharge openings open into the discharge channels. To derive the the gap between the outer wall and the inner wall leaving cooling fluids are distributed over the outer wall circular discharge openings arranged.
  • the circular shape of the Discharge openings is of fluidic reasons from Advantage. Several circular discharge openings open into one the discharge channels in which the derived cooling fluid is collected and directed away.
  • the discharge channels on the Outer wall by on the outside of the outer wall trained, extending in the axial direction of the combustion chamber Ribs covers are formed.
  • a two-part design of the discharge channels still allows further simplified manufacturing process of the outer wall. This can be made as a simple, single-shell cast part become.
  • the ribs need to be formed the formation of cavities in the form of Discharge channels are not required. These are only later formed by putting on the covers.
  • the ribs can be on their base structures for blending circular Have openings on a linear channel.
  • the Outer wall 1 shows a first embodiment of an outer wall 1 a combustion chamber according to the invention in a detail, three-dimensional representation.
  • the Outer wall 1 is designed as a double-shell hollow tile. It has an outer shell 2 and one in the direction of Combustion chamber facing inner shell 3.
  • Guide tubes 4 connect the outer shell 2 and the inner shell 3 together for supplying a cooling fluid.
  • the guide tubes 4 point in the outer shell 2 elongated oval openings 5 and in the Inner shell 3 circular openings 6.
  • the Guide tubes 4 in the axial direction of the combustion chamber lined up in a row that the narrow end faces of the elongated oval openings 5 almost meet and that between the oval openings 5 of guide tubes 4th adjacent rows a greater distance than between the Openings 5 remain in the rows.
  • Cooling fluid exits a space (not shown) between the outer wall 1 and a (not shown) Inner wall of the double-walled combustion chamber through openings 7 into the cavity 9. There it gets into the channel-like Diverter structures 8 and is targeted in the axial direction of the Brenner inside the hollow tile Outer wall 1 removed.
  • FIG. 1 shown outer wall.
  • a so-called manhole is in the outer shell 2 formed as a hollow tile outer wall 1 a circumferential Recess formed through which bolts 14 are accessible.
  • the bolts 14 With the bolts 14 is a removable segment 15 on the rest of the as a hollow tile trained outer wall 1 fixed.
  • the recess 10 through a screwed sealing plate 11 closed.
  • the sealing plate 11 has openings 13 on, passed through the bolts 12 and with the Outer shell 2 are screwed.
  • the removable segment 15 is structurally the same as the rest of the Outer shell 1.
  • the outer wall 1 shown here is not designed as a hollow tile, but consists of one single-shell wall 20, which in the axial direction of the Combustion chamber extending ribs 21.
  • covers 22 are placed to form discharge channels and welded to the ribs.
  • the so educated Discharge channels open into discharge openings 23 through which derived cooling fluid emerges.
  • openings 7 for draining cooling fluid.
  • the area between the ribs 21, not of covers 22 to form Discharge channels are covered, contains circular openings 6 for supplying cooling fluid.
  • the ribs 21 are at their base for transferring the circular openings 6 are wave-shaped. To this In this way, cooling fluid entering between the discharge channels can in a wide area, not shower-like in the shown space between the outer wall 1 and one Penetrate inner wall.
  • This embodiment shown also enables an in radial dimension of the combustion chamber reduced dimensioning the outer wall, it also offers the advantage of a easy manufacture of the outer wall, as this single-shell cast part with ribs is made and on the Ribs the covers are welded on.

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Abstract

Closed cooled combustion chamber for a turbine comprises an inner wall and an outer wall (1) defining the combustion chamber, an intermediate chamber arranged between the inner and outer wall and containing a cooling fluid, a cooling fluid feed leading into the intermediate chamber, and a cooling fluid outlet for removing the cooling fluid from the intermediate chamber. The cooling fluid outlet has channel-like diverting structures (21, 22) running along the axial orientation of the combustion chamber and interrupted by inlet structures (6) of the cooling fluid feed arranged between the diverting structures. Preferred Features: Circular diverting openings (7) formed in the outer wall lead into the diverting channels.

Description

Die Erfindung betrifft eine geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine.The invention relates to a closed-cooled combustion chamber for a turbine.

Derartige Brennkammern sind von einer eine Innenwandung und eine Außenwandung aufweisenden Doppelwand umgeben, wobei zwischen der Innenwandung und der Außenwandung ein mit einem Kühlfluid, üblicherweise Kühlluft, durchströmbarer Zwischenraum belassen ist. Zum Kühlen der Brennkammer wird durch eine in den Zwischenraum mündende Kühlfluidzuführung ein Kühlfluid, üblicherweise Kühlluft, in den Zwischenraum eingeleitet, und das Kühlfluid verläßt nach Aufnahme von von der Brennkammer abzuführende Wärme den Zwischenraum über eine Kühlfluidabführung. Bei bekannten, geschlossen gekühlten Brennkammern wird die Außenwandung häufig als doppelschalige Hohlkachel ausgebildet, wobei die Hohlkachel durch dringende, in den Zwischenraum zwischen der Außenwandung und der Innenwandung mündende Kühlfluidzuführungsrohre in der Hohlkachel ausgebildet sind. Der durch die Zuführungsrohre unterbrochene, in der Hohlkachel ausgebildete Hohlraum dient zur Abführung des erwärmten Kühlfluids. Dabei wird das Kühlfluid im Innern der Hohlkachel üblicherweise in axialer Richtung der Brennkammer abgeführt. Problematisch bei diesem Aufbau ist, dass die mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildeten, durch die Hohlkachel geführten Rohre mit ihren die Hohlkachel kreuzenden Wandungen den Strömungsweg für das abströmende Kühlfluid versperren und so einen erhöhten Strömungswiderstand für das abfließende Kühlfluid bewirken. Aus diesem Grunde ist es üblich, bei derartigen Hohlkacheln die Ausdehnung in radialer Richtung des Brenners, also in Richtung der durch die Hohlkachel hindurchragenden Rohre zu vergrößern. Mit dieser Vergrößerung der radialen Ausdehnung ist zwangsläufig eine radiale Ausdehnung des Gehäuses verbunden, welche zum einen einen erhöhten Materialeinsatz bei der Herstellung des Gehäuses zum anderen einen erhöhten Raumbedarf für die Brennkammer insgesamt bedingt.Such combustion chambers are of an inner wall and surround an outer wall having a double wall, wherein one with one between the inner wall and the outer wall Cooling fluid, usually cooling air, more flowable Space is left. To cool the combustion chamber through a cooling fluid supply opening into the intermediate space a cooling fluid, usually cooling air, into the space initiated, and the cooling fluid leaves after absorption of the heat to be dissipated the space through a Cooling fluid discharge. In known, closed cooled Combustion chambers, the outer wall is often double-shelled Hollow tile formed, the hollow tile by urgent, in the space between the outer wall and the Cooling fluid supply pipes opening into the inner wall Hollow tile are formed. The one through the feed pipes interrupted cavity formed in the hollow tile is used to discharge the heated cooling fluid. It will Cooling fluid inside the hollow tile usually in axial Discharged towards the combustion chamber. Problematic with this Structure is that with a circular cross section trained, through the hollow tile pipes with their walls crossing the hollow tile the flow path for the block out flowing cooling fluid and thus an increased Cause flow resistance for the flowing cooling fluid. For this reason, it is common for such hollow tiles the extension in the radial direction of the burner, i.e. in Direction of the pipes protruding through the hollow tile enlarge. With this increase in radial expansion is inevitably a radial expansion of the housing connected, which on the one hand an increased use of materials on the other hand, an increased in the manufacture of the housing Overall space requirements for the combustion chamber.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine dahingehend zu verbessern, daß sie bei geringerer radialer Ausdehnung ein sicheres und widerstandsarmes Abströmen des Kühlfluids ermöglicht.Starting from this prior art, it is an object of the invention to improve a closed-cooled combustion chamber for a turbine in such a way that it enables a safe and low-resistance flow of the cooling fluid with less radial expansion.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung angegeben eine geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine mit einer den Brennraum begrenzenden Innenwandung und einer Außenwandung, wobei zwischen der Innenwandung und der Außenwandung ein mit einem Kühlfluid durchströmbarer Zwischenraum belassen ist, mit einer in den Zwischenraum mündenden Kühlfluidzuführung und einer Kühlfluidabführung zum Abführen des Kühlfluids aus dem Zwischenraum, wobei die Kühlfluidabführung im wesentlichen entlang der axialen Ausrichtung der Brennkammer verlaufende, kanalartige Ableitstrukturen aufweist, die durch zwischen den Ableitstrukturen angeordnete Einlaßstrukturen der Kühlfluidzuführung unterbrochen sind.For achieving this object is specified with the invention, a closed-cooled combustor for a turbine with a combustion chamber defining inner wall and an outer wall, wherein a through-flow with a cooling fluid space is left between the inner wall and the outer wall, with an opening into the space the cooling fluid supply and a cooling fluid discharge for discharging the cooling fluid from the intermediate space, wherein the cooling fluid discharge has channel-like discharge structures running essentially along the axial alignment of the combustion chamber, which are interrupted by inlet structures of the cooling fluid supply arranged between the discharge structures.

Dadurch, dass die Kühlfluidabführung in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende, kanalartige Ableitstrukturen aufweist, in denen sich keine Strömungshindernisse befinden, kann das Kühlfluid in diesen Ableitstrukturen ohne hohen Strömungswiderstand abgeführt werden. Verglichen mit der bekannten, von vielen Einzelrohren in regelmäßiger Anordnung durchsetzten Hohlkachel, wird bei der erfindungsgemäßen Konstruktion das abzuleitende Kühlfluid durch die kanalartigen Ableitstrukturen kanalisiert und bei gleichbleibender radialer Ausdehnung der Brennkammer mit verringertem Strömungswiderstand abgeführt. Dies ermöglicht schließlich eine Reduzierung der radialen Ausdehnung der Brennkammer. The fact that the cooling fluid discharge in the axial direction Channel-like discharge structures running in the combustion chamber has no flow obstacles, can the cooling fluid in these discharge structures without high Flow resistance can be dissipated. Compared to the known, of many individual tubes in a regular arrangement enforced hollow tile, is in the invention Design the cooling fluid to be drained through the channel-like derivation structures channeled and at constant radial expansion of the combustion chamber with reduced flow resistance dissipated. this makes possible finally a reduction in the radial extent of the Combustion chamber.

Gemäß einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Brennkammer ist die Außenwandung als doppelschalige Hohlkachel ausgebildet und die Ableitstrukturen im Inneren der Hohlkachel sind Zwischenwandungen von in axialer Richtung der Brennkammer hintereinander gereihten, die Hohlkachel durchragenden Führungsrohren zur Zuführung von Kühlfluid ausgebildet, wobei die Führungsrohre zumindest in der Außenschale der Hohlkachel einen in axialer Richtung der Brennkammer langgestreckten Öffnungsquerschnitt aufweisen. Dadurch, dass anders als bei der bekannten, als doppelschalige Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung die die Hohlkachel durchragenden Führungsrohre nicht einen durchgehend kreisförmigen Querschnitt aufweisen, sondern zumindest in der Außenschale der Hohlkachel einen in axialer Richtung der Brennkammer langgestreckten Öffnungsquerschnitt aufweisen und in axialer Richtung der Brennkammer hintereinander angereiht sind, ist zwischen den Wandungen von Führungsrohren zweier benachbarter Reihen ein in axialer Richtung der Brennkammer verlaufender Ableitkanal für das Kühlfluid ausgebildet. Durch diesen kann das Kühlfluid mit verglichen zu der bekannten Konstruktion deutlich verringertem Strömungswiderstand strömen.According to a first embodiment variant of the invention The combustion chamber is the outer wall as a double-shell Hollow tile formed and the discharge structures inside the hollow tile are intermediate walls in the axial direction lined up in the combustion chamber, the hollow tile outstanding guide tubes for the supply of cooling fluid formed, the guide tubes at least in the Outer shell of the hollow tile one in the axial direction Combustion chamber have elongated opening cross-section. The fact that different from the known as double-walled hollow tile formed the outer wall Hollow tile protruding guide tubes not one have circular cross-section throughout, but at least in the outer shell of the hollow tile in the axial Direction of the combustion chamber elongated opening cross section have and in the axial direction of the combustion chamber are lined up in a row is between the walls of Guide tubes of two adjacent rows one in the axial Discharge channel for the Cooling fluid formed. Through this, the cooling fluid can compared to the known construction clearly flow reduced flow resistance.

Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsrohre in den in axialer Richtung der Brennkammer angeordneten Reihen zumindest in der Außenschale der Hohlkachel mit ihren Schmalseiten einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als der Abstand der Öffnungen benachbarter Reihen. Durch diese Ausgestaltung wird eine weiter verbesserte Kanalisierung des abströmenden Kühlfluids in den zwischen den Reihen ausgebildeten Kanälen erzielt.According to a development of this embodiment provided that the guide tubes in the axial direction the rows arranged at least in the combustion chamber Outer shell of the hollow tile with its narrow sides have a smaller distance from one another than the distance from Openings in adjacent rows. This configuration will a further improved channeling of the outflow Cooling fluids in the channels formed between the rows achieved.

Des weiteren können gemäß einer Weiterbildung der ersten Ausführungsform die Führungsrohre in der Außenschale der Hohlkachel einen Öffnungsquerschnitt mit langgestreckter Form und in der Innenschale der Hohlkachel einen kreisförmigen Öffnungsquerschnitt aufweisen. Durch eine solche Ausbildung wird einerseits der Vorteil der kanalartigen Ableitstruktur für das Kühlfluid erzielt, andererseits wird die für die Zuführung von Kühlfluid günstige Kreisform der in den Zwischenraum mündenden Öffnung des Führungsrohrs beibehalten. Das Führungsrohr ist dabei entlang seiner axialen Erstreckung so geformt, dass es unter Vermeidung eines erhöhten Strömungswiderstandes von der langgestreckten "Schlitzform" der Öffnung in der Außenschale der Hohlkachel zu der kreisförmigen Öffnung in der Innenschale der Hohlkachel überblendet.Furthermore, according to a further development of the first Embodiment of the guide tubes in the outer shell of the Hollow tile an opening cross-section with an elongated shape and a circular one in the inner shell of the hollow tile Have opening cross-section. With such training on the one hand, the advantage of the channel-like discharge structure achieved for the cooling fluid, on the other hand, that for the Supply of cooling fluid favorable circular shape in the Maintain gap opening opening of the guide tube. The guide tube is along its axial extent shaped so that it is avoiding an elevated Flow resistance from the elongated "slot shape" the opening in the outer shell of the hollow tile to the circular opening in the inner shell of the hollow tile superimposed.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der ersten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Außenschale der Hohlkachel ein lösbar befestigtes, vorzugsweise aufgeschraubtes, Dichtblech aufweist, welches eine Öffnung verschließt, durch die ein lösbar befestigter, vorzugsweise verschraubter, Abschnitt der Innenschale zugänglich ist. Mit dieser Konstruktion kann auf einfache Weise ein beispielsweise für Wartungs- und Reparaturzwecke erforderlicher Zugang zu der die Brennkammer umschließenden Innenwandung geschaffen werden. Ist auch in dieser Wandung an der Stelle der Zugangsöffnungen in der Hohlkachel eine verschließbare Öffnung angebracht, ist auch das Innere der Brennkammer zugänglich. Die Lösung des Dichtbleches bringt darüber hinaus den Vorteil, dass das Vorsehen einer Öffnung in der doppelschaligen Hohlkachel ohne erhöhten konstruktiven Aufwand erfolgen kann. Diese Konstruktion zeichnet sich durch eine geringe Anzahl von Bauteilen aus, die darüber hinaus genauso ausgeführt sein können, wie der die Öffnung umgebende Rest der Hohlkachel.According to a further development of the first Design variant is provided that the outer shell of the Hollow tile a detachably fastened, preferably screwed, sealing plate, which has an opening closes, through which a detachably fastened, preferably screwed, section of the inner shell is accessible. With this construction can be a simple one for example for maintenance and repair purposes required access to the one surrounding the combustion chamber Inner wall can be created. Is also on in this wall the location of the access openings in the hollow tile closable opening attached, is also the inside of the Combustion chamber accessible. The solution of the sealing plate brings furthermore the advantage that the provision of an opening in the double-shell hollow tile without increased structural Effort can be made. This construction is characterized by a small number of components that go beyond that can be designed in exactly the same way as the one surrounding the opening Rest of the hollow tile.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Ableitstrukturen durch auf der Außenwandung gebildete, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Ableitkanäle gebildet sind, zwischen denen jeweils die Einlaßstrukturen angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsvariante wird als Außenwandung der Brennkammer anstelle einer doppelwandigen Hohlkachel eine generell einschalige Wandung verwendet, auf deren Außenseite einzelne, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Ableitkanäle aufgesetzt sind. Die Herstellung einer solchen, prinzipiell einschaligen Außenwandung ist, da es sich bei diesen Teilen in der Regel um Gussteile handelt, deutlich einfacher als im Falle der Hohlkachel.According to a second embodiment of the present Invention is provided that the derivation structures by the outer wall, formed in the axial direction of the Combustion chamber-extending discharge channels are formed between which are each arranged the inlet structures. at this variant is the outer wall of the Combustion chamber instead of a double-walled hollow tile generally single-walled wall used on the outside individual, extending in the axial direction of the combustion chamber Discharge channels are attached. The making of one, is basically single-shell outer wall, since it is these parts are usually cast parts, clearly easier than in the case of the hollow tile.

Gemäß einer Weiterbildung dieser zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Außenwandung gebildete kreisförmige Ableitöffnungen in die Ableitkanäle münden. Zum Ableiten des den Spaltraum zwischen der Außenwandung und der Innenwandung verlassenden Kühlfluids sind über die Außenwandung verteilt kreisförmige Ableitöffnungen angeordnet. Die Kreisform der Ableitöffnungen ist aus strömungstechnischen Gründen von Vorteil. Mehrere kreisförmige Ableitöffnungen münden in einen der Ableitkanäle, in dem das abgeleitete Kühlfluid jeweils gesammelt und gerichtet abgeführt wird.According to a development of this second embodiment provided that circular formed in the outer wall Discharge openings open into the discharge channels. To derive the the gap between the outer wall and the inner wall leaving cooling fluids are distributed over the outer wall circular discharge openings arranged. The circular shape of the Discharge openings is of fluidic reasons from Advantage. Several circular discharge openings open into one the discharge channels in which the derived cooling fluid is collected and directed away.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ableitkanäle auf der Außenwandung durch auf auf der Außenseite der Außenwandung ausgebildete, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Rippen aufgesetzte Abdeckungen gebildet sind. Eine solche, zweigeteilte Ausführung der Ableitkanäle ermöglicht ein noch weiter vereinfachtes Herstellungsverfahren der Außenwandung. Diese kann als einfaches, einschaliges Gussteil gefertigt werden. Beim Gießen müssen lediglich die Rippen ausgebildet werden, die Ausbildung von Hohlräumen in Form von Ableitkanälen ist nicht erforderlich. Diese werden erst später durch Aufsetzen der Abdeckungen gebildet.According to a further development of the second Embodiment is provided that the discharge channels on the Outer wall by on the outside of the outer wall trained, extending in the axial direction of the combustion chamber Ribs covers are formed. Such, a two-part design of the discharge channels still allows further simplified manufacturing process of the outer wall. This can be made as a simple, single-shell cast part become. When casting, only the ribs need to be formed the formation of cavities in the form of Discharge channels are not required. These are only later formed by putting on the covers.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung können dabei die Rippen an ihrer Basis Strukturen zum Überblenden von kreisförmigen Öffnungen auf einen linearen Kanal aufweisen. Durch eine solche Ausgestaltung wird erreicht, dass bei vergleichsweise kleiner Ableitkanalbreite aus kreisförmigen Öffnungen in der Außenschale, die über einen weiten Bereich der Außenschale verteilt sind möglichst effizient Kühlfluid abgeführt werden kann. Die vergleichsweise kleine Kanalbreite ist erforderlich, um zwischen den Kanälen ausreichend Raum für die Ausbildung von Öffnungen für die Kühlfluidzuführung zu behalten.According to a further development, the ribs can be on their base structures for blending circular Have openings on a linear channel. By a such a configuration is achieved that in comparison small discharge channel width from circular openings in the Outer shell covering a wide area of the outer shell are distributed cooling fluid as efficiently as possible can. The comparatively small channel width is required to allow sufficient space for between the channels the formation of openings for the cooling fluid supply to keep.

Für die zweite Ausbildungsform ist schließlich nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Außenwandung als einschaliges Gussstück gebildet ist, und dass die Abdeckungen auf den Rippen verschweißt sind.For the second form of training is after one another advantageous development of the invention provided that the outer wall as a single-shell casting is formed, and that the covers on the ribs are welded.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:

Fig. 1
in dreidimensionaler Darstellung einen Ausschnitt aus einer als Hohlkachel ausgeführten Außenwandung einer geschlossen gekühlten Brennkammer,
Fig. 2a
einen Fig. 1 vergleichbaren Ausschnitt mit einem darin integrierten, herausnehmbaren Segment zur Bildung eines Mannlochs,
Fig. 2b
in schematischer Darstellung eine Darstellung durch das herausnehmbare Segment sowie angrenzende Bereiche der Außenwandung,
Fig. 3
in perspektivischer Darstellung ein Ausschnitt einer Außenwandung einer geschlossen gekühlten Brennkammer gemäß einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 4
vergrößert eine Detailansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 3.
Further advantages and features of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show:
Fig. 1
a three-dimensional representation of a section of an outer wall in the form of a hollow tile of a closed cooled combustion chamber,
Fig. 2a
1 comparable section with an integrated, removable segment to form a manhole,
Fig. 2b
a schematic representation of a representation through the removable segment and adjacent areas of the outer wall,
Fig. 3
a perspective view of a section of an outer wall of a closed cooled combustion chamber according to a second embodiment and
Fig. 4
3 enlarges a detailed view of the embodiment according to FIG. 3.

In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.The same elements are the same in the figures Provide reference numerals.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Außenwandung 1 einer erfindungsgemäßen Brennkammer in einer ausschnittsweisen, dreidimensionalen Darstellung. Die Außenwandung 1 ist als doppelschalige Hohlkachel ausgebildet. Sie weist eine Außenschale 2 sowie eine in Richtung der Brennkammer weisende Innenschale 3 auf. Führungsrohre 4 verbinden die Außenschale 2 und die Innenschale 3 miteinander zur Zuführung eines Kühlfluids. Die Führungsrohre 4 weisen in der Außenschale 2 langgestreckt ovale Öffnungen 5 und in der Innenschale 3 kreisförmige Öffnungen 6 auf. Dabei sind die Führungsrohre 4 in axialer Richtung der Brennkammer so hintereinander angereiht, dass die schmalen Stirnseiten der langgestreckt ovalen Öffnungen 5 fast aneinander stoßen und dass zwischen den ovalen Öffnungen 5 von Führungsrohren 4 benachbarter Reihen ein größerer Abstand als zwischen den Öffnungen 5 in den Reihen verbleibt. So werden in dem zwischen der Außenschale 2 und der Innenschale 3 der als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1 gebildeten Hohlraum 9 zwischen den Reihen der Führungsrohre 4 in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende kanalartige Ableitstrukturen 8 zum Ableiten von Kühlfluid geschaffen. Das abzuleitende Kühlfluid tritt aus einem (nicht gezeigten) Zwischenraum zwischen der Außenwandung 1 und einer (nicht gezeigten) Innenwandung der doppelwandigen Brennkammer durch Öffnungen 7 in den Hohlraum 9 ein. Dort gelangt es in die kanalartigen Ableitstrukturen 8 und wird gezielt in axialer Richtung des Brenners im Innern der als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1 abgeführt.1 shows a first embodiment of an outer wall 1 a combustion chamber according to the invention in a detail, three-dimensional representation. The Outer wall 1 is designed as a double-shell hollow tile. It has an outer shell 2 and one in the direction of Combustion chamber facing inner shell 3. Guide tubes 4 connect the outer shell 2 and the inner shell 3 together for supplying a cooling fluid. The guide tubes 4 point in the outer shell 2 elongated oval openings 5 and in the Inner shell 3 circular openings 6. Here are the Guide tubes 4 in the axial direction of the combustion chamber lined up in a row that the narrow end faces of the elongated oval openings 5 almost meet and that between the oval openings 5 of guide tubes 4th adjacent rows a greater distance than between the Openings 5 remain in the rows. So in that between the outer shell 2 and the inner shell 3 as Hollow tile-formed outer wall 1 formed cavity 9 between the rows of guide tubes 4 in the axial direction channel-like discharge structures 8 running in the combustion chamber created for draining cooling fluid. The one to be derived Cooling fluid exits a space (not shown) between the outer wall 1 and a (not shown) Inner wall of the double-walled combustion chamber through openings 7 into the cavity 9. There it gets into the channel-like Diverter structures 8 and is targeted in the axial direction of the Brenner inside the hollow tile Outer wall 1 removed.

Durch die Führungsrohre 4, dessen Wandungen von der ovalen Öffnung 5 auf eine kreisförmige Öffnung 6 überblenden, wird frisches Kühlfluid in den Zwischenraum zwischen der Außenwandung 1 und der nicht gezeigten Innenwandung geleitet. Durch die gezeigte Ausgestaltung und Anordnung der Führungsrohre 4 werden im Innern der Hohlkachel die kanalartigen Ableitstrukturen 8 ausgebildet, welche eine strömungswiderstandsarme und gerichtete Ableitung von Kühlfluid ermöglichen. Dies erlaubt eine verglichen mit bekannten Hohlkachelvarianten verringerte Ausdehnung der Außenwandung in radialer Richtung, also in Richtung der axialen Ausrichtung der Führungsrohre 4.Through the guide tubes 4, the walls of which are oval Crossfade opening 5 to a circular opening 6 fresh cooling fluid in the space between the Outer wall 1 and the inner wall, not shown, passed. Due to the design and arrangement shown Guide tubes 4 are inside the hollow tile channel-like derivation structures 8, which a low flow resistance and directional derivation of Allow cooling fluid. This allows a compared to known hollow tile variants reduced expansion of the Outer wall in the radial direction, that is in the direction of axial alignment of the guide tubes 4.

In den Fig. 2a und 2b ist eine mögliche Weiterbildung der in Fig. 1 gezeigten Außenwandung dargestellt. Zur Bildung einer Öffnung für beispielsweise Reparatur- und Wartungszwecke, eines sogenannten Mannloches, ist in der Außenschale 2 der als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1 eine umlaufende Ausnehmung ausgebildet, durch die hindurch Schraubbolzen 14 zugänglich sind. Mit den Schraubbolzen 14 ist ein herausnehmbares Segment 15 an dem Rest der als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1 fixiert. Während des Betriebes wird die Ausnehmung 10 durch ein aufgeschraubtes Dichtblech 11 verschlossen. Hierzu weist das Dichtblech 11 Öffnungen 13 auf, durch die Schraubbolzen 12 hindurchgeführt und mit der Außenschale 2 verschraubt werden. Das herausnehmbare Segment 15 ist in seiner Struktur gleich ausgebildet wie der Rest der Außenschale 1. Dies ermöglicht eine vereinfachte Herstellung des herausnehmbaren Segmentes 15 analog zu der übrigen als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1. Zum Herausnehmen des herausnehmbaren Segmentes 15 wird einfach das Dichtblech 11 von der Außenschale 2 gelöst und abgenommen. Durch die Ausnehmung 10 sind dann die Schraubbolzen 14 zugänglich, nach deren Lösen das herausnehmbare Segment 15 abgehoben werden kann.2a and 2b is a possible development of the in Fig. 1 shown outer wall. To form a Opening for, for example, repair and maintenance purposes, a so-called manhole, is in the outer shell 2 formed as a hollow tile outer wall 1 a circumferential Recess formed through which bolts 14 are accessible. With the bolts 14 is a removable segment 15 on the rest of the as a hollow tile trained outer wall 1 fixed. During operation the recess 10 through a screwed sealing plate 11 closed. For this purpose, the sealing plate 11 has openings 13 on, passed through the bolts 12 and with the Outer shell 2 are screwed. The removable segment 15 is structurally the same as the rest of the Outer shell 1. This enables simplified production of the removable segment 15 analog to the rest as Hollow tile formed outer wall 1. To remove the removable segment 15 is simply the sealing plate 11th detached from the outer shell 2 and removed. Through the Recess 10, the bolts 14 are then accessible, after the detachable, the removable segment 15 are lifted can.

In den Fig. 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die hier gezeigte Außenwandung 1 ist nicht als Hohlkachel ausgebildet, sondern besteht aus einer einschaligen Wandung 20, die in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Rippen 21 aufweist. Auf die Rippen 21 sind zur Bildung von Ableitkanälen Abdeckungen 22 aufgesetzt und mit den Rippen verschweißt. Die so gebildeten Ableitkanäle münden in Ableitöffnungen 23, durch die abgeleitetes Kühlfluid austritt. In dem Bereich zwischen den Rippen 21, auf denen die Abdeckung 22 sitzt, münden Öffnungen 7 zum Abführen von Kühlfluid. Der Bereich zwischen den Rippen 21, der nicht von Abdeckungen 22 zur Bildung von Ableitkanälen überdeckt ist, enthält kreisförmige Öffnungen 6 zum Zuführen von Kühlfluid. Um die Zuführung von Kühlfluid möglichst flächendeckend und gleichmäßig verteilt durchzuführen, dabei aber die Ableitkanäle groß genug zu halten, sind die Rippen 21 an ihrer Basis zum Überleiten auf die kreisförmigen Öffnungen 6 wellenartig geformt. Auf diese Weise kann zwischen den Ableitkanälen eintretendes Kühlfluid in einem weiten Flächenbereich, duschenartig in den nicht gezeigten Zwischenraum zwischen der Außenwandung 1 und einer Innenwandung eindringen.3 and 4 is a second embodiment of the Invention shown. The outer wall 1 shown here is not designed as a hollow tile, but consists of one single-shell wall 20, which in the axial direction of the Combustion chamber extending ribs 21. On the ribs 21 covers 22 are placed to form discharge channels and welded to the ribs. The so educated Discharge channels open into discharge openings 23 through which derived cooling fluid emerges. In the area between the Ribs 21 on which the cover 22 sits open openings 7 for draining cooling fluid. The area between the ribs 21, not of covers 22 to form Discharge channels are covered, contains circular openings 6 for supplying cooling fluid. To the supply of cooling fluid as extensive and evenly distributed as possible to be carried out, but the discharge channels are large enough hold, the ribs 21 are at their base for transferring the circular openings 6 are wave-shaped. To this In this way, cooling fluid entering between the discharge channels can in a wide area, not shower-like in the shown space between the outer wall 1 and one Penetrate inner wall.

Auch diese gezeigte Ausführungsform ermöglicht eine in radialer Richtung der Brennkammer verringerte Dimensionierung der Außenwandung, sie bietet zudem den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit der Außenwandung, da diese als einschaliges Gussteil mit Rippen gefertigt wird und auf die Rippen die Abdeckungen aufgeschweißt werden.This embodiment shown also enables an in radial dimension of the combustion chamber reduced dimensioning the outer wall, it also offers the advantage of a easy manufacture of the outer wall, as this single-shell cast part with ribs is made and on the Ribs the covers are welded on.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung und sind nicht beschränkend.The exemplary embodiments shown serve only the Explanation and are not restrictive.

Claims (10)

Geschlossen gekühle Brennkammer für eine Turbine mit einer den Brennraum begrenzenden Innenwandung und einer Außenwandung (1), wobei zwischen der Innenwandung und der Außenwandung (1) ein mit einem Kühlfluid durchströmbarer Zwischenraum belassen ist, mit einer in den Zwischenraum mündenden Kühlfluidzuführung und einer Kühlfluidabführung zum Abführen des Kühlfluids aus dem Zwischenraum, wobei die Kühlfluidabführung im wesentlichen entlang der axialen Ausrichtung der Brennkammer verlaufende, kanalartige Ableitstrukturen (8; 21, 22) aufweist, die durch zwischen den Ableitstrukturen (8; 21, 22) angeordnete Einlassstrukturen (4; 6) der Kühlfluidzuführung unterbrochen sind.Closed cool combustion chamber for a turbine with an inner wall delimiting the combustion chamber and one Outer wall (1), being between the inner wall and the Outer wall (1) through which a cooling fluid can flow Space is left with one in the space opening cooling fluid supply and a cooling fluid discharge for Removing the cooling fluid from the space, the Cooling fluid discharge essentially along the axial Alignment of the combustion chamber, channel-like Discharge structures (8; 21, 22), which by between the Discharge structures (8; 21, 22) arranged inlet structures (4; 6) of the cooling fluid supply are interrupted. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, dass die Außenwandung (1) als doppelschalige Hohlkachel ausgebildet ist und dass die Ableitstrukturen (8) im Innern der Hohlkachel zwischen Wandungen von in axialer Richtung der Brennkammer hintereinander gereihten, die Hohlkachel durchragenden Führungsrohren (4) zur Zuführung von Kühlfluid ausgebildet sind, wobei die Führungsrohre (4) zumindest in der Außenschale (2) der Hohlkachel einen in axialer Richtung der Brennkammer langgestreckten Öffnungsquerschnitt (5) aufweisen. Combustion chamber according to Claim 1, characterized in that the outer wall (1) is designed as a double-shell hollow tile and that the deflecting structures (8) inside the hollow tile between walls of guide tubes (4) which protrude through the hollow tile and are arranged one behind the other in the axial direction of the combustion chamber are designed to supply cooling fluid, the guide tubes (4) at least in the outer shell (2) of the hollow tile having an opening cross section (5) elongated in the axial direction of the combustion chamber. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekenn-zeichnet, dass die Führungsrohre (4) in den in axialer Richtung der Brennkammer angeordneten Reihen zumindest in der Außenschale (2) der Hohlkachel mit ihren Schmalseiten einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als der Abstand der Öffnungen benachbarter Reihen. Combustion chamber according to claim 2, characterized in that the guide tubes (4) in the rows arranged in the axial direction of the combustion chamber, at least in the outer shell (2) of the hollow tile, have a smaller distance from one another with their narrow sides than the distance between the openings of adjacent rows. Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohre (4) in der Außenschale (2) der Hohlkachel einen Öffnungsquerschnitt (5) mit langgestreckter Form und in der Innenschale (3) der Hohlkachel einen kreisförmigen Öffnungsquerschnitt (6) aufweisen.Combustion chamber according to one of claims 2 or 3, characterized in that the guide tubes (4) have an opening cross section (5) with an elongated shape in the outer shell (2) of the hollow tile and a circular opening cross section (6) in the inner shell (3) of the hollow tile , Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (2) der Hohlkachel ein lösbar befestigtes, vorzugsweise aufgeschraubtes, Dichtblech (11) aufweist, welches eine Öffnung (10) verschließt, durch die ein lösbar befestigter, vorzugsweise verschraubter, Abschnitt der Innenschale zugänglich ist.Combustion chamber according to one of claims 2 to 4, characterized in that the outer shell (2) of the hollow tile has a detachably fastened, preferably screwed on, sealing plate (11) which closes an opening (10) through which a releasably fastened, preferably screwed, Section of the inner shell is accessible. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, dass die Ableitstrukturen durch auf der Außenwandung (1) gebildete, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Ableitkanäle (21, 22) gebildet sind, zwischen denen jeweils die Einlassstrukturen (6) angeordnet sind. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the discharge structures are formed by discharge channels (21, 22) formed on the outer wall (1) and running in the axial direction of the combustion chamber, between which the inlet structures (6) are arranged. Brennkammer nach Anspruch 6, dadurch gekenn-zeichnet, dass in der Außenwandung (1) gebildete kreisförmige Ableitöffnungen (7) in die Ableitkanäle (21, 22) münden. Combustion chamber according to claim 6, characterized in that circular discharge openings (7) formed in the outer wall (1) open into the discharge ducts (21, 22). Brennkammer nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitkanäle (21, 22) auf der Außenwandung (1) durch auf auf der Außenseite der Außenwandung (1) ausgebildete, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Rippen (21) aufgesetzte Abdeckungen (22) gebildet sind.Combustion chamber according to one of claims 6 or 7, characterized in that the discharge channels (21, 22) on the outer wall (1) by covers placed on the outside of the outer wall (1) and extending in the axial direction of the combustion chamber ribs (21) (22) are formed. Brennkammer nach Anspruch 8, dadurch gekenn-zeichnet, dass die Rippen (21) an ihrer Basis (24) Strukturen zum Überblenden von kreisförmigen Öffnungen (6) auf einen linearen Kanal aufweisen. Combustion chamber according to claim 8, characterized in that the ribs (21) have structures at their base (24) for blending circular openings (6) onto a linear channel. Brennkammer nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandung (1) als einschaliges Gussstück gebildet ist und dass die Abdeckungen (22) auf den Rippen (21) verschweißt sind.Combustion chamber according to one of claims 8 or 9, characterized in that the outer wall (1) is formed as a single-shell casting and that the covers (22) are welded to the ribs (21).
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