EP2201300A1 - Burner for a turbomachine, guide plate for a burner of said kind and turbomachine having burner of said kind - Google Patents

Burner for a turbomachine, guide plate for a burner of said kind and turbomachine having burner of said kind

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EP2201300A1
EP2201300A1 EP08842721A EP08842721A EP2201300A1 EP 2201300 A1 EP2201300 A1 EP 2201300A1 EP 08842721 A EP08842721 A EP 08842721A EP 08842721 A EP08842721 A EP 08842721A EP 2201300 A1 EP2201300 A1 EP 2201300A1
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EP
European Patent Office
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burner
baffle
guide plate
flame chamber
fastening
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EP08842721A
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Emil Aschenbruck
Reiner Brinkmann
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MAN Energy Solutions SE
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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
    • 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
    • F23R2900/03042—Film cooled combustion chamber walls or domes

Definitions

  • the object of the present invention is to reduce the thermal stress on a burner for turbomachines while maintaining the proven flow To minimize technical constraints and to create a turbomachine with such a burner.
  • a partial flow of air can flow between the fastening section of the guide plate and the wall section of the flame chamber, as a result of which cooling of the wall sections on both sides takes place.
  • the wall sections are cooled on their inner surface facing the flame chamber as well as conventionally on their outer surface facing away from the flame chamber.
  • welded joints for mounting the baffle are cooled on both sides.
  • the spacers may be separate components or represent, for example, elevations of the fastening portion or the wall portion of the flame chamber, which are achieved by a wave-shaped deformation of the fastening portion or the Wandungsabitess.
  • a guide plate according to the invention for a burner of a turbomachine has a flow guide edge for guiding an air flow and a fastening section facing away from the flow guide edge for fastening the guide plate to a wall section of the burner.
  • the attachment portion shows the attachment portion a plurality of elevations, via which it can be fastened to a wall portion of a flame chamber of a burner.
  • the elevations each extend from a fastening edge of the fastening portion to the flow guide edge.
  • a plurality of channels is formed between the elevations, which extend substantially in the flow direction of the air flow.
  • a partial stream of the injected air can flow with almost no change in direction between the mounting portion of the baffle and the wall portion of the flame chamber.
  • the elevations are executed stepwise in the form of a rectangular curve.
  • the elevations 48 extend from a fastening edge 54 formed by the long longitudinal side 42 in the direction of the current-carrying edge 34 and merge into a planar current-carrying section 56 which adjoins the fastening section 32.
  • the wave troughs 52a, 52b, 52c,... Each have the same geometry and are uniformly distributed over the attachment section 32, so that they run symmetrically on both sides of the attachment section 32.

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Abstract

The invention relates to a burner for a turbomachine, comprising a guide plate that is arranged in a flame chamber and engages a wall section via spacers. The invention further relates to a guide plate, the fastening section of which comprises a plurality of raised areas for fastening to a wall section of a flame chamber. The invention further relates to a turbomachine having a burner of said kind.

Description

Brenner für eine Strömungsmaschine, Leitblech für einen derartigen Brenner sowie eine Strömungsmaschine mit einem derartigen Brenner Burner for a turbomachine, baffle for such a burner and a turbomachine with such a burner
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für eine Strömungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Leitblech für einen derartigen Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 sowie eine Strömungsmaschine mit einem derarti- gen Brenner nach Anspruchs 11.The present invention relates to a burner for a turbomachine according to the preamble of claim 1, a baffle for such a burner according to the preamble of claim 3 and a turbomachine with such a burner according to claim.
Bei einem in einer Flammkammer eines Brenners für Strömungsmaschinen ablaufenden Verbrennungsprozess entsteht eine Wärmestrahlung, die insbesondere eine die Flammkammer begrenzende Kammerwandung aufheizt. Diese Aufheizung führt bei großen Wandstärken bzw. bei Materialüberlappungen zu starken Thermalspan- nungen. Eine Kühlung der jeweiligen Wandungsabschnitte der Flammkammer erfolgt meist über Konvektion, bei der Außenluft über von der Flammkammer abgewandte Außenflächen der Wandungsabschnitte geführt wird. Zur Reduzierung der Thermal- spannungen und zur Optimierung der Konvektionskühlung bestehen die Flamm- kammern meist aus dünnwandigen Blechkonstruktionen wie zum Beispiel Flammrohren. Querschnittsveränderungen oder Maßnahmen zur Strömungsführung eines Brennstoff-Luftgemischstroms oder eines Luftstroms wie zum Beispiel Leitbleche o- der Drallerzeuger sind eingeschweißt. Die Leitbleche können als konische Ringe ausgebildet sein mit einem Befestigungsabschnitt zum Verschweißen mit einem Wandungsabschnitt der Flammkammer und mit einer von dem Befestigungsabschnitt abgewandten Strömungsführungskante. Nach dem Verschweißen liegt das Leitblech mit seinem Befestigungsabschnitt großflächig an dem Wandungsabschnitt der Flammkammer an, wodurch eine großflächige Materialüberlappung gebildet ist, die eine Entstehung von Thermalspannungen begünstigt. Da die Überlappungsbereiche nur einseitig gekühlt werden können, sind die Thermalspannungen nicht ausreichend zu reduzieren.In a combustion process taking place in a flame chamber of a burner for turbomachines, heat radiation is generated which in particular heats a chamber wall delimiting the flame chamber. This heating leads to strong thermal stresses in the case of large wall thicknesses or material overlaps. Cooling of the respective wall sections of the flame chamber usually takes place by means of convection, in which outside air is guided via outer surfaces of the wall sections facing away from the flame chamber. To reduce the thermal stresses and to optimize the convection cooling, the flame chambers usually consist of thin-walled sheet metal constructions such as flame tubes. Cross-sectional changes or measures for the flow guidance of a fuel-air mixture flow or an air flow, such as baffles or the swirl generator are welded. The baffles may be formed as conical rings with a mounting portion for welding to a wall portion of the flame chamber and with a remote from the mounting portion flow guide edge. After welding, the baffle is located with its attachment portion over a large area on the wall portion of the flame chamber, whereby a large-area material overlap is formed, which favors the formation of thermal stresses. Since the overlapping areas can only be cooled on one side, the thermal stresses can not be sufficiently reduced.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Brenner für Strömungsmaschinen die thermische Beanspruchung unter Beibehaltung der bewährten strömungs- technischen Randbedingungen zu minimieren sowie eine Strömungsmaschine mit einem derartigen Brenner zu schaffen.The object of the present invention is to reduce the thermal stress on a burner for turbomachines while maintaining the proven flow To minimize technical constraints and to create a turbomachine with such a burner.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , durch ein Leitblech mit den Merkmalen des Anspruchs 3 und durch eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11.This object is achieved by a burner having the features of claim 1, by a baffle with the features of claim 3 and by a turbomachine having the features of claim 11.
Ein erfindungsgemäßer Brenner für eine Strömungsmaschine weist eine Flammkammer, einen Drallerzeuger zur Drallbeauschlagung eines Luftstroms und ein in der Flammkammer angeordnetes Leitblech zur Strömungsführung des Luftstroms in der Flammkammer auf. Das Leitblech hat einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einem Wandungsabschnitt der Flammkammer. Erfindungsgemäß ist der Befestigungsabschnitt über eine Vielzahl von Abstandshaltern mit dem Wandungsabschnitt der Flammkammer verbunden. Die Verbindung kann herkömmlicherweise über Schweißungen erfolgen. Durch die Abstandshalter ist zum einen eine großflächige Materialüberlappung zwischen dem Befestigungsabschnitts des Leitblechs und dem Wandungsabschnitt der Flammkammer verhindert. Zum anderen kann zwischen dem Befestigungsabschnitt des Leitblechs und dem Wandungsabschnitt der Flammkammer ein Teilstrom der Luft strömen, wodurch eine beidseitige Kühlung der Wand- ungsabschnitte erfolgt. D.h., die Wandungsabschnitte werden erfindungsgemäß an Ihrer der Flammkammer zugewandten Innenfläche als auch herkömmlicherweise an ihrer der Flammkammer abgewandten Außenfläche gekühlt. Ebenso werden Schweißverbindungen zur Befestigung des Leitblechs beidseitig gekühlt.A burner according to the invention for a turbomachine has a flame chamber, a swirl generator for swirl interposition of an air flow, and a guide plate arranged in the flame chamber for guiding the flow of air in the flame chamber. The baffle has a mounting portion for attachment to a wall portion of the flame chamber. According to the invention, the attachment portion is connected to the wall portion of the flame chamber via a plurality of spacers. The connection can be made conventionally via welds. By the spacers on the one hand a large-area material overlap between the mounting portion of the baffle and the wall portion of the flame chamber is prevented. On the other hand, a partial flow of air can flow between the fastening section of the guide plate and the wall section of the flame chamber, as a result of which cooling of the wall sections on both sides takes place. In other words, according to the invention, the wall sections are cooled on their inner surface facing the flame chamber as well as conventionally on their outer surface facing away from the flame chamber. Likewise welded joints for mounting the baffle are cooled on both sides.
Die Abstandshalter können separate Bauteile sein oder zum Beispiel Erhebungen des Befestigungsabschnitts oder des Wandungsabschnitts der Flammkammer darstellen, die durch eine wellenförmige Verformung des Befestigungsabschnitts bzw. des Wandungsabschnitts erzielt sind.The spacers may be separate components or represent, for example, elevations of the fastening portion or the wall portion of the flame chamber, which are achieved by a wave-shaped deformation of the fastening portion or the Wandungsabschnitts.
Ein erfindungsgemäßes Leitblech für einen Brenner einer Strömungsmaschine weist eine Strömungsführungskante zur Führung eines Luftstroms sowie einen von der Strömungsführungskante abgewandten Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Leitblechs an einem Wandungsabschnitts des Brenners auf. Erfindungsgemäß zeigt der Befestigungsabschnitt eine Vielzahl von Erhebungen, über die er an einem Wandungsabschnitt einer Flammkammer eines Brenners befestigbar ist.A guide plate according to the invention for a burner of a turbomachine has a flow guide edge for guiding an air flow and a fastening section facing away from the flow guide edge for fastening the guide plate to a wall section of the burner. According to the invention shows the attachment portion a plurality of elevations, via which it can be fastened to a wall portion of a flame chamber of a burner.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Erhebungen jeweils von einer Befestigungskante des Befestigungsabschnitts zur Strömungsführungskan- te. Hierdurch ist zwischen den Erhebungen eine Vielzahl von Kanälen gebildet, die sich im Wesentlichen in Strömungsrichtung des Luftstroms erstrecken. Dies hat denIn a preferred embodiment, the elevations each extend from a fastening edge of the fastening portion to the flow guide edge. As a result, a plurality of channels is formed between the elevations, which extend substantially in the flow direction of the air flow. This has the
Vorteil, dass ein Teilstrom der eingedüsten Luft nahezu ohne Richtungsänderung zwischen dem Befestigungsabschnitt des Leitblechs und dem Wandungsabschnitt der Flammkammer strömen kann.Advantage that a partial stream of the injected air can flow with almost no change in direction between the mounting portion of the baffle and the wall portion of the flame chamber.
Bevorzugterweise laufen die Erhebungen in Richtung der Strömungsführungskante aus und gehen in einen ebenen Strömungsfuhrungsabschnitt über. Die Beibehaltung des ebenen Strömungsabschnitts mit seiner geraden Strömungsführungskante hat den Vorteil, dass die bewährten strömungsgünstigen Randbedingungen unverändert bleiben.Preferably, the elevations run out in the direction of the flow guide edge and go over into a flat Strömungsfuhrungsabschnitt. The maintenance of the flat flow section with its straight flow leading edge has the advantage that the proven aerodynamic boundary conditions remain unchanged.
Die Erhebungen können wellenartig mit einer Vielzahl von Wellenbergen und Wellentälern ausgebildet sein. Die Wellentäler dienen dabei als die Kanäle für die Luftfüh- rung zur Konvektionskühlung zwischen dem Befestigungsabschnitt des Leitblechs und dem Wandungsabschnitt der Flammkammer.The elevations may be formed like a wave with a variety of wave crests and troughs. The wave troughs serve as the channels for the air guidance for convection cooling between the fastening section of the guide plate and the wall section of the flame chamber.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Erhebungen stufenartig in Form einer Rechteckkurve ausgeführt.In one embodiment, the elevations are executed stepwise in the form of a rectangular curve.
Vorzugsweise weisen die Wellenberge und Wellentäler jeweils eine einheitliche Geometrie auf und sind gleichmäßig auf dem Befestigungsabschnitt angeordnet. Hierdurch lässt sich über den Umfang des Leitblechs eine einheitliche Kühlung erzielen.Preferably, the wave crests and wave troughs each have a uniform geometry and are arranged uniformly on the attachment portion. This makes it possible to achieve a uniform cooling over the circumference of the baffle.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Leitblech ein konischer Leitblechring, der aus einem trapezartigen Materialstreifen mit einer kurzen Längsseite und einer langen Längsseite besteht. Dabei ist die Strömungsführungskante an der kurzen Längsseite und die Befestigungskante an der langen Längsseite angeordnet. Eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine weist einen Brenner mit einem Leitblech auf, das mit seinem Befestigungsabschnitt bereichsweise über Abstandshalter von Wandungsabschnitten einer Flammkammer beabstandet ist.In a preferred embodiment, the baffle is a conical baffle ring, which consists of a trapezoidal strip of material with a short longitudinal side and a long longitudinal side. The flow guide edge is arranged on the short longitudinal side and the fastening edge on the long longitudinal side. A turbomachine according to the invention has a burner with a baffle, which is spaced with its attachment portion in regions over spacers of wall sections of a flame chamber.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous embodiments of the invention are the subject of further subclaims.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen stark vereinfachten Teillängsschnitt durch eine Flammkammer eines erfindungsgemäßen Brenners,In the following preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic representations. 1 shows a greatly simplified partial longitudinal section through a flame chamber of a burner according to the invention,
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitblechs, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitblechs, Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitblechs, und Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leitblechs.Figure 2 shows a first embodiment of a baffle according to the invention, Figure 3 shows a second embodiment of a baffle according to the invention, Figure 4 shows a third embodiment of a baffle according to the invention, and Figure 5 shows a fourth embodiment of a baffle according to the invention.
Figur 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner 2 für eine Strömungsmaschine im Bereich seiner Brennstoff- bzw. Lufteindüsung. Der Brenner 2 ist in geschweißter Blechbauweise ausgeführt und hat eine Flammkammer 4, die axial von einem kreisförmigen Brennerboden 6 begrenzt ist. In dem Brennerboden 6 sind nicht dargestellte Düsen zur Eindüsung eines Brennstoffs 8 in die Flammkammer 4 angeordnet. Die Flammkammer 4 öffnet sich ausgehend von dem Brennerboden 6 konisch und wird radial im Wesentlichen von einem Flammrohr 10 begrenzt.FIG. 1 shows a partial longitudinal section through a burner 2 according to the invention for a turbomachine in the region of its fuel or air injection. The burner 2 is designed in welded sheet metal construction and has a flame chamber 4, which is bounded axially by a circular burner bottom 6. In the burner bottom 6 not shown nozzles for injecting a fuel 8 are arranged in the flame chamber 4. The flame chamber 4 opens conically starting from the burner base 6 and is bounded substantially radially by a flame tube 10.
Zwischen dem Brennerboden 6 und dem Flammenrohr 10 ist ein Drallerzeuger 12 zur Eindüsung von Luft 14 und zur Drallbeaufschlagung derselben angeordnet. Der Drallerzeuger 12 umgreift die Flammkammer 4 radial und ist axial zur Längsachse 16 des Brenners 2 orientiert. Aufgrund der konischen Ausbildung der Flammkammer 4 weist der Drallerzeuger 12 eine schräg verlaufende Einströmmündung 18 für die Luft 14 in die Flammkammer 4 auf. Ein vom Brennerboden 6 entfernt liegender, die Einströmmündung 16 begrenzender bogenförmiger Randabschnitt 20 des Drallerzeu¬ gers 12 ist stoßartig mit einem konischen Wandungsabschnitt 22 der Flammkammer 4 verbunden Das Flammrohr 10 ist mit einem stufenartigen Endabschnitt 24 derart mit dem Wandungsabschnitt 22 verbunden, dass zwischen einem von dem Drallerzeuger 12 abgewandten Randbereich 26 des Wandungsabschnitts 22 und dem stufenförmigen Endabschnitt 24 des Flammrohrs 10 ein Ringraum 26 gebildet ist.Between the burner bottom 6 and the flame tube 10, a swirl generator 12 for the injection of air 14 and for swirling the same is arranged. The swirl generator 12 surrounds the flame chamber 4 radially and is oriented axially relative to the longitudinal axis 16 of the burner 2. Due to the conical design of the flame chamber 4, the swirl generator 12 has an obliquely extending inlet opening 18 for the air 14 in the flame chamber 4. A remote from the burner bottom 6, the inlet opening 16 delimiting arcuate edge portion 20 of the Drallerzeu ¬ gers 12 is jerkily connected to a conical wall portion 22 of the flame chamber 4 The flame tube 10 is connected to the wall section 22 with a step-like end section 24 such that an annular space 26 is formed between an edge region 26 of the wall section 22 facing away from the swirl generator 12 and the step-shaped end section 24 of the flame tube 10.
Im Verbindungsbereich des Drallerzeugers 12 mit dem Wandungsabschnitt 22 ist ein erfindungsgemäßes Leitblech 30 angeordnet, welches zu einem Leitblechring verformt ist. Der Leitblechring 30 ist konisch ausgebildet und hat einen Befestigungsab- schnitt 32 sowie eine von dem Befestigungsabschnitt 32 abgewandte Stromführungskante 34. Der Leitblechring 30 ist über einen in Figur 2 näher erläuterten Befestigungsabschnitt 32 an einer Innenfläche 36 des Wandungsabschnitts 22 derart angeordnet, dass die Stromführungskante 34 über den Randabschnitt 20 des Drallerzeugers 12 in die Einströmmündung 18 hinein ragt. Aufgrund von in den folgenden Figuren 2 bis 5 dargestellten erfindungsgemäßen Erhebungen 48 des Befestigungsabschnitts 22 sind eine Vielzahl von nicht gezeigten Kanälen zwischen dem Wandungsabschnitt 22 und dem Befestigungsabschnitt 32 des Leitblechrings 30 gebildet. Durch die Kanäle strömt im Betrieb des Brenners 2 ein Teilstrom der durch die Einstrommündung 18 des Drallerzeugers 12 eingedüste Luft 14, wodurch die Innenflä- che 36 des Wandungsabschnitts 22 abschnittsweise via Konvektion gekühlt und Thermalspannungen in dem Leitblechring 30 und dem Wandungsabschnitt 22 somit reduziert werden. Ebenso wird der Befestigungsabschnitt 32 des Leitblechs 30 durch den Teilstrom der Luft 14 gekühlt. Das Ein- und Durchströmen des Teilstroms der Luft 14 durch die Kanäle wird durch einen sich einstellenden Druckabfall in den Ka- nälen begünstigt.In the connection region of the swirl generator 12 with the wall portion 22, an inventive baffle 30 is arranged, which is deformed to a baffle ring. The baffle ring 30 has a conical shape and has a fastening section 32 and a flow guide edge 34 facing away from the fastening section 32. The baffle ring 30 is arranged on an inner surface 36 of the wall section 22 via a fastening section 32 explained in more detail in FIG. 2 such that the flow guide edge 34 projects beyond the edge portion 20 of the swirl generator 12 into the inlet opening 18. Because of the elevations 48 of the fastening section 22 according to the invention illustrated in the following FIGS. 2 to 5, a multiplicity of channels, not shown, are formed between the wall section 22 and the fastening section 32 of the baffle ring 30. During operation of the burner 2, a partial flow of the air 14 injected through the inlet orifice 18 of the swirl generator 12 flows through the channels, whereby the inner surface 36 of the wall section 22 is cooled in sections by convection and thermal stresses in the guide plate ring 30 and the wall section 22 are thus reduced. Likewise, the attachment portion 32 of the baffle 30 is cooled by the partial flow of the air 14. The inflow and outflow of the partial flow of the air 14 through the channels is promoted by an attendant pressure drop in the channels.
Gemäß Figur 2 ist der konische Leitblechring 30 durch einen trapezartigen Materialstreifen 38 gebildet. Der Materialstreifen 38 hat eine kurze Längsseite 40 und eine entgegengesetzte lange Längsseite 42. Die beiden Längsseiten 40, 42 sind über zwei voneinander abgewandte Schmalseiten 44, 46 miteinander verbunden. Zum Formen des Leitblechrings 30 sind die Schmalseiten 44, 46 stoßartig in Anlage zu bringen. Die kurze Längsseite 40 weist die Stromführungskante 34 auf, die gemäß der Darstellung in Figur 2 im unverformten Zustand des Materialstreifens 38 gerade ausgeführt ist.According to Figure 2, the conical guide plate ring 30 is formed by a trapezoidal material strip 38. The material strip 38 has a short longitudinal side 40 and an opposite long longitudinal side 42. The two longitudinal sides 40, 42 are connected to each other via two narrow sides 44, 46 connected to each other. For forming the baffle ring 30, the narrow sides 44, 46 bring abruptly into abutment. The short longitudinal side 40 has the current-carrying edge 34, which according to the illustration in FIG. 2 is designed to be straight in the undeformed state of the material strip 38.
Von der langen Längsseite 36 erstreckt sich in Richtung der Strömungsführungskan- te 34 der Befestigungsabschnitt 32. Dieser weist eine Vielzahl von Erhebungen 48 auf, die wellenförmig ausgebildet sind, so dass eine Vielzahl von Wellenbergen 50a, 50b, 50c, ... und Wellentälern 52a, 52b, 52c,... gebildet ist. Im in der Flammkammer 4 montierten Zustand ist der Leitblechring 30 zumindest abschnittsweise über die Wellenberge 50a, 50b, 50c, ... an der Innenfläche 36 des Wandungsabschnitts 22 befestigt. Die Befestigung erfolgt bevorzugterweise mittels bekannten Schweißtechniken wie zum Punktschweißen. Die Erhebungen 48 bzw. die Wellenberge 50a, 50b, 50c, ... wirken quasi als Abstandshalter, mittels denen der Befestigungsabschnitt 32 von dem Wandungsabschnitt 22 beabstandet ist, so dass eine flächige Materialüber- lappung verhindert ist. Die Wellentäler 52a, 52b, 52c,... dienen hierbei als die in Figur 1 bereits erwähnten Kanäle, durch die zur beidseitigen Konvektionskühlung des Wandungsabschnitts 22 der Teilstrom der Luft 14 strömt. Ebenso werden durch die erfindungsgemäße innerhalb der Flammkammer 4 erfolgende Konvektionskühlung im Befestigungsbereich der Leitblechrings 30 die Schweißverbindungen zur Befesti- gung des Leitblechrings 32 gekühlt.From the long longitudinal side 36 extends in the direction of Strömungsführungskan- te 34, the mounting portion 32. This has a plurality of protrusions 48 which are wave-shaped, so that a plurality of wave crests 50a, 50b, 50c, ... and troughs 52a , 52b, 52c, ... is formed. In the state mounted in the flame chamber 4, the baffle ring 30 is fastened at least in sections via the wave crests 50a, 50b, 50c,... On the inner surface 36 of the wall section 22. The attachment is preferably done by known welding techniques such as spot welding. The elevations 48 or the wave peaks 50a, 50b, 50c, ... act as spacers, by means of which the fastening section 32 is spaced from the wall section 22, so that a flat material overlap is prevented. The wave troughs 52a, 52b, 52c,... Serve here as the channels already mentioned in FIG. 1, through which the partial flow of the air 14 flows through the convection cooling of the wall section 22 on both sides. Likewise, the weld connections for fastening the baffle ring 32 are cooled by the invention occurring within the flame chamber 4 convection cooling in the mounting region of the baffle ring 30.
Die Erhebungen 48 erstrecken sich von einer von der langen Längsseite 42 gebildeten Befestigungskante 54 in Richtung der Stromführungskante 34 und gehen in einen ebenen Stromführungsabschnitt 56 über, der an den Befestigungsabschnitt 32 an- grenzt. Durch diese Erstreckung laufen im montierten Zustand die Wellenberge 50a, 50b, 5Oc1... in Strömungsrichtung bzw. radial nach außen. Die Wellenberge 50a, 50b, 5Oc1... und die Wellentäler 52a, 52b, 52c,... weisen jeweils die gleiche Geometrie auf und sind gleichmäßig über den Befestigungsabschnitt 32 verteilt, so dass sie symmetrisch beidseits des Befestigungsabschnitts 32 verlaufen.The elevations 48 extend from a fastening edge 54 formed by the long longitudinal side 42 in the direction of the current-carrying edge 34 and merge into a planar current-carrying section 56 which adjoins the fastening section 32. By this extension run in the mounted state, the wave peaks 50a, 50b, 5Oc 1 ... in the flow direction or radially outward. The wave crests 50a, 50b, 50c 1 ... And the wave troughs 52a, 52b, 52c,... Each have the same geometry and are uniformly distributed over the attachment section 32, so that they run symmetrically on both sides of the attachment section 32.
Die Wellenform des Befestigungsabschnitts 32 bewirkt eine gewisse Elastizität des Leitblechrings 30, wodurch zusätzlich zur verbesserten Kühlung die Thermalspan- nungen besser ausgeglichen bzw. minimiert werden. Dabei bewirkt die vorbeschriebene Gleichmäßigkeit der Wellenform, dass die Thermalspannungen gleichmäßig über den Umfang des Leitblechs 30 abgebaut werden und keine neuen Spannungen in den Leitblechring 32 eingeleitet werden.The waveform of the attachment portion 32 causes a certain elasticity of the baffle ring 30, which in addition to the improved cooling the thermal stresses are better balanced or minimized. The above uniformity of the waveform causes the thermal stresses to be uniform be reduced over the circumference of the baffle 30 and no new stresses in the baffle ring 32 are introduced.
Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiels eines erfin- dungsgemäßen Leitblechs 58, 60, 62. Der wesentliche Unterschied dieser Leitbleche 58, 60, 62 zu dem in Figur 2 beschriebenen Leitblech 30 besteht darin, dass die Anzahl der Erhebungen 48 und somit die Frequenz der Wellenform des Befestigungsabschnitts 32 von Figur 2 bis zur Figur 5 erhöht ist. Eine detaillierte Betrachtung der in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigten Leitbleche 58, 60, 62 kann somit entfallen.FIGS. 3, 4 and 5 each show a further exemplary embodiment of a guide plate 58, 60, 62 according to the invention. The essential difference between these guide plates 58, 60, 62 and the guide plate 30 described in FIG. 2 is that the number of elevations 48 and thus the frequency of the waveform of the mounting portion 32 of Figure 2 to Figure 5 is increased. A detailed consideration of the baffles 58, 60, 62 shown in FIGS. 3, 4 and 5 can thus be dispensed with.
Es sei erwähnt, dass es ebenfalls vorstellbar ist, die Erhebungen 48 mit unterschiedlichen Geometrien und/oder ungleichmäßig über den Umfang des Leitblechrings 30 auf dem Befestigungsabschnitt 32 anzuordnen, so dass über den Urnfang des Wandungsabschnitts 22 die Konvektionskühlung verschieden intensiv ausgeführt wird. Beispielhaft sei als eine weitere Geometrie eine stufenartige Ausbildung in Form einer Rechteckkurve oder einer Sägezahnkurve genannt. Weiterhin ist es vorstellbar die Kanäle trichterförmig in Richtung der Befestigungskante zu erweitern, so dass in den Kanälen ein verstärkter Düseneffekt zum Durchströmen des Teilstroms der Luft 14 auftritt. Ebenso ist es vorstellbar, die Erhebungen an dem Wandungsabschnitt 22 auszubilden und den Befestigungsabschnitt 32 des Leitblechrings 30 eben. Weiterhin ist es vorstellbar, die Erhebungen 48 durch externe bzw. durch separat ausgeführte Abstandshalter zu ersetzen, die zwischen dem Wandungsabschnitt 22 und einem Befestigungsabschnitt angeordnet sind. Ferner sei erwähnt, dass beliebige Formen eines Leitblechs 30 vorstellbar sind und diese Anmeldung nicht auch eine ringförmi- ge Form beschränkt ist.It should be noted that it is also conceivable to arrange the elevations 48 with different geometries and / or non-uniformly over the circumference of the baffle ring 30 on the mounting portion 32, so that over the Urnfang of Wandungsabschnitts 22, the convection cooling is carried out different intensity. By way of example, a step-like design in the form of a rectangular curve or a sawtooth curve may be mentioned as another geometry. Furthermore, it is conceivable to widen the channels in a funnel shape in the direction of the fastening edge, so that an increased nozzle effect for flowing through the partial flow of the air 14 occurs in the channels. It is also conceivable to form the elevations on the wall portion 22 and the mounting portion 32 of the baffle ring 30 level. Furthermore, it is conceivable to replace the elevations 48 by external or by separately executed spacers, which are arranged between the wall portion 22 and a fixing portion. Furthermore, it should be mentioned that any shapes of a baffle 30 are conceivable and this application is not limited to a ringförmi- ge form.
Offenbart ist ein Brenner für eine Strömungsmaschine mit einem in einer Flamm¬ kammer angeordneten Leitblech, das über Abstandshalter an einem Wandungsabschnitt angreift, ein Leitblech, dessen Befestigungsabschnitt eine Vielzahl von Erhebungen zur Befestigung an einem Wandungsabschnitt einer Flammkammer aufweist, sowie eine Strömungsmaschine mit einem derartigen Brenner. BezuαszeichenlisteDisclosed is a burner for a turbomachine with a arranged in a flame chamber ¬ baffle, which acts on spacers on a wall portion, a baffle whose mounting portion has a plurality of elevations for attachment to a wall portion of a flame chamber, and a turbomachine with such a burner , LIST OF REFERENCE NUMERALS
Brennerburner
Flammkammerflame chamber
BrennerbodenBrenner ground
Brennstofffuel
Flammrohrflame tube
Drallerzeugerswirl generator
Luftair
Längsachselongitudinal axis
EinströmmündungEinströmmündung
Randabschnittedge section
Wandungsabschnittwall section
Endabschnittend
Randbereichborder area
Ringraumannulus
Leitblech bzw. LeitblechringBaffle or baffle ring
Befestigungsabschnittattachment section
StromführungskanteCurrent leading edge
InnenflächenabschnittInner surface portion
Materialstreifen kurzen Längsseite langen LängsseiteMaterial strip short long side long long side
Schmalseitenarrow side
Schmalseitenarrow side
Erhebungen a, 5Ob1 50c, ... Wellenberg a, 52b, 52c,... WellentalElevations a, 5Ob 1 50c, ... Wellenberg a, 52b, 52c, ... Wellental
Befestigungskanteattachment edge
StrömungsführungsabschnittFlow guide portion
Leitblechbaffle
Leitblechbaffle
Leitblech baffle

Claims

Ansprüche claims
1. Brenner für eine Strömungsmaschine mit einer Flammkammer (4), einem Drallerzeuger (12) zur Drallbeaufschlagung eines Luftstroms und mit einem Leitblech (30; 58; 60; 62) zur Führung des Luftstroms in der Flammkammer (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Leitblech (30; 58; 60; 62) an seinem Befestigungsabschnitt (32) über eine Vielzahl von Abstandshaltern an einem Wandungsabschnitt (22) der Flammkammer (4) befestigt ist.A burner for a turbomachine with a flame chamber (4), a swirl generator (12) for swirling an air stream and a baffle (30; 58; 60; 62) for guiding the air flow in the flame chamber (4), characterized in that the guide plate (30; 58; 60; 62) is fastened at its fastening section (32) to a wall section (22) of the flame chamber (4) via a multiplicity of spacers.
2. Brenner nach Anspruch 1 , wobei die Abstandshalter Erhebungen (48) des Befestigungsabschnitts (32) des Leitblechs (30; 58; 60; 62) oder des Wandungsabschnitts (22) der Flammkammer (4) sind.A burner according to claim 1, wherein the spacers are protrusions (48) of the mounting portion (32) of the baffle (30; 58; 60; 62) or the wall portion (22) of the flame chamber (4).
3. Leitblech für einen Brenner nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Strömungsfüh- rungskante (34) zur Führung eines Luftstroms sowie mit einem von der Strö- mungsführungskante (34) abgewandten Befestigungsabschnitt (32) zur Befestigung des Leitblechs (30; 58; 60; 62) an einem Wandungsabschnitt (22) einer Flammkammer (4) des Brenners (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (32) zur Befestigung des Leitblechs (30; 58; 60; 62) an dem Wan- dungsabschnitt (22) eine Vielzahl von Erhebungen (48) aufweist.3. baffle plate for a burner according to claim 1 or 2 with a flow guide edge (34) for guiding an air flow and with a fmungsungsungskante (34) facing away from the mounting portion (32) for fastening the guide plate (30, 58, 60; 62) on a wall section (22) of a flame chamber (4) of the burner (2), characterized in that the fastening section (32) for fastening the guide plate (30; 58; 60; 62) to the wall section (22) has a Having a plurality of surveys (48).
4. Leitblech nach Anspruch 3, wobei sich die Erhebungen (48) von einer Befestigungskante (54) in Richtung der Strömungsführungskante (34) erstrecken.4. Guide plate according to claim 3, wherein the elevations (48) from a fastening edge (54) in the direction of the flow guide edge (34) extend.
5. Leitblech nach Anspruch 4, wobei die Erhebungen (48) in Richtung der Strömungsführungskante (34) auslaufen und in einen ebenen Strömungsführungsab- schnitt (56) übergehen.5. baffle according to claim 4, wherein the elevations (48) in the direction of the flow guide edge (34) leak and in a planar Strömungsführungsab- section (56) pass.
6. Leitblech nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei die Erhebungen (48) wellenartig mit Wellenbergen (50a, 50b, 50c,...) und Wellentälern (52a, 52b, 52c,...) ausgebildet sind. 6. baffle according to claim 3, 4 or 5, wherein the elevations (48) wave-like with wave crests (50 a, 50 b, 50 c, ...) and troughs (52 a, 52 b, 52 c, ...) are formed.
7. Leitblech nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Wellenberge (50a, 50b, 5Oc1...) und Wellentäler (52a, 52b, 52c,...) jeweils eine einheitliche Geometrie aufweisen und gleichmäßig auf dem Befestigungsabschnitt (32) angeordnet sind.7. Guide plate according to one of claims 3 to 6, wherein the wave crests (50 a, 50 b, 5 oc 1 ...) and troughs (52 a, 52 b, 52 c, ...) each have a uniform geometry and uniformly on the mounting portion (32 ) are arranged.
8. Leitblech nach Anspruch 5, wobei die Erhebungen (48) stufenartig in Form einer Rechteckkurve ausgebildet sind.8. Guide plate according to claim 5, wherein the elevations (48) are formed stepwise in the form of a rectangular curve.
9. Leitblech nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei das Leitblech (30; 58; 60; 62) ein trapezartiger Materialstreifen (38) mit einer kurzen Längsseite (40) und einer langen Längsseite (42) ist, der im verformten Zustand einen konischen Leitblechring bildet.9. baffle according to one of claims 3 to 8, wherein the guide plate (30; 58; 60; 62) is a trapezoidal material strip (38) having a short longitudinal side (40) and a long longitudinal side (42) in the deformed state conical baffle ring forms.
10. Leitblech nach Anspruch 9, wobei die Strömungsführungskante (34) an der kurzen Längsseite (40) und die Befestigungskante (54) an der langen Längsseite (42) angeordnet sind.10. baffle according to claim 9, wherein the flow guide edge (34) on the short longitudinal side (40) and the fastening edge (54) on the long longitudinal side (42) are arranged.
11.Strömungsmaschine mit einem Brenner nach Anspruch 1. 11.streaming machine with a burner according to claim 1.
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