EP2201300B1 - Brenner für eine Strömungsmaschine und eine Strömungsmaschine - Google Patents

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EP2201300B1
EP2201300B1 EP08842721.6A EP08842721A EP2201300B1 EP 2201300 B1 EP2201300 B1 EP 2201300B1 EP 08842721 A EP08842721 A EP 08842721A EP 2201300 B1 EP2201300 B1 EP 2201300B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
baffle plate
section
fastening
edge
burner
Prior art date
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Active
Application number
EP08842721.6A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2201300A1 (de
Inventor
Emil Aschenbruck
Reiner Brinkmann
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MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
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Filing date
Publication date
Application filed by MAN Diesel and Turbo SE filed Critical MAN Diesel and Turbo SE
Publication of EP2201300A1 publication Critical patent/EP2201300A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2201300B1 publication Critical patent/EP2201300B1/de
Active legal-status Critical Current
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Classifications

    • 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 present invention relates to a burner for a turbomachine according to the preamble of claim 1 and to a turbomachine with such a burner according to claim 8.
  • 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.
  • 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 stream or an air stream, such as baffles or swirl generators 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.
  • This reference relates to the design of a heat-elastic connection between two components in the central region of the combustion chamber (transition mixing tube flame tube).
  • Object of the present invention is to minimize the thermal stress in a burner for turbomachinery while maintaining the proven fluidic boundary conditions and to provide a turbomachine with such a burner.
  • 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.
  • the attachment portion is connected via a plurality of spacers with the wall portion of the flame chamber, the surveys wave-like with waves mountains and wave troughs are modeled and the Wellentaler are arranged at a distance from the wall portion.
  • the connection can be made conventionally via welds.
  • the spacers are representations of the mounting portion of the flame chamber, which are achieved by a wave-shaped deformation of the mounting portion.
  • 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.
  • the elevations run out in the direction of the flow guide edge and go into a flat flow guide section.
  • the maintenance of the flat flow section with its straight flow leading edge has the advantage that the proven aerodynamic boundary conditions remain unchanged.
  • the elevations are wavy formed with a variety of wave crests and troughs.
  • the troughs serve as the channels for the air duct for convection cooling 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 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.
  • 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 according to claim 1.
  • FIG. 1 shows a partial longitudinal section through a burner 2 according to the invention for a turbomachine in the field of its fuel or Heileindüsung.
  • 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.
  • 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.
  • 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 base 6, the Einströmmündung 16 delimiting arcuate edge portion 20 of the swirl generator 12 is jerky 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.
  • an inventive baffle 30 is arranged, which is deformed to a baffle ring.
  • the Leitblechring 30 is conical and has a mounting portion 32 and a side facing away from the mounting portion 32 Strom arrangementskante 34.
  • the baffle ring 30 is connected via a in FIG. 2 closer explained mounting portion 32 disposed on an inner surface 36 of the Wandungsabitess 22 such that the Strom arrangementskante 34 projects beyond the edge portion 20 of the swirl generator 12 in the Einströmmündung 18 inside. Because of in the following FIGS. 2 to 5 illustrated elevations 48 of the mounting portion 32 are formed a plurality of channels, not shown, between the wall portion 22 and the mounting portion 32 of the baffle ring 30.
  • the conical Leitblechring 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.
  • the narrow sides 44, 46 bring abruptly into abutment.
  • the short longitudinal side 40 has the current-carrying edge 34, which, as shown in FIG FIG. 2 in the undeformed state of the strip of material 38 is being executed.
  • 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 troughs 52a, 52b, 52c,... serve here as the channels already mentioned in FIG. 1, through which the partial flow of the air 14 flows for the convection cooling of the wall section 22.
  • the welding 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.
  • 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 peaks 50a, 50b, 50c,... Run in the mounted state in the flow direction or radially outward.
  • the wave crests 50a, 50b, 50c,... And the wave troughs 52a, 52b, 52c,... Each have the same geometry and are evenly distributed over the attachment portion 32 so as to be symmetrical on both sides of the attachment portion 32.
  • the waveform of the mounting 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.
  • FIG. 3 . 4 and 5 each show a further embodiment of a baffle 58, 60, 62 according to the invention.
  • the essential difference of these baffles 58, 60, 62 to the in FIG. 2 described guide plate 30 is that the number of projections 48 and thus the frequency of the waveform of the mounting portion 32 of FIG. 2 to FIG. 5 is increased.
  • baffles 58, 60, 62 can thus be omitted.
  • 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 circumference of the wall portion 22, the convection cooling is carried out with different intensity.
  • a step-like design in the form of a rectangular curve or a sawtooth curve may be mentioned as another geometry.
  • any shapes of a baffle 30 are conceivable and this application is not limited to an annular shape.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für eine Strömungsmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Strömungsmaschine mit einem derartigen Brenner nach Anspruchs 8.
  • 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 Thermalspannungen. 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 Thermalspannungen und zur Optimierung der Konvektionskühlung bestehen die Flammkammern meist aus dünnwandigen Blechkonstruktionen wie zum Beispiel Flammrohren. Querschnittsveränderungen oder Maßnahmen zur Strömungsführung eines Brennstoff-Luftgemischstroms oder eines Luftstroms wie zum Beispiel Leitbleche oder 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.
  • Aus der DE 42 23 733 A1 ist eine wärmeelastische Verbindung eines heißgasführenden Mischrohres mit einem in dem Brennkammergehäuse einer Gasturbine aufgehängten Flammrohr bekannt. Das Mischrohr ist mittels gewellter Distanzstücke mit einem umlaufenden Zwischenring verbunden, der mit lösbaren Befestigungselementen am unteren Flansch des Flammrohres befestigt ist. Zwischen dem Konus des Mischrohres und des Zwischenrings bildet sich ein umlaufender Kühlkanal (Ringraum) der mit Kühlluft beaufschlagt wird. Die Verdichterluft tritt sowohl von unten durch den Ringraum als auch durch Bohrungen, insbesondere den umlaufenden Spalt, in den Verbrennungsraum der Brennkammer ein.
  • Diese Entgegenhaltung betrifft die Ausgestaltung einer wärmeelastischen Verbindung zwischen zwei Bauteilen im mittleren Bereich der Brennkammer (Übergang Mischrohr-Flammrohr).
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Brenner für Strömungsmaschinen die thermische Beanspruchung unter Beibehaltung der bewährten strömungstechnischen Randbedingungen zu minimieren sowie eine Strömungsmaschine mit einem derartigen Brenner zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und durch eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
  • 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, wobei die Erhabungen wellenartig mit Wellen bergen un Wellentälern ansgebildet sind und die Wellentaler in einem Abstand von der Wandungsabschnitt angeordnet sind. 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 Strömt zwischen dem Befestigungsabschnitt des Leitblechs und dem Wandungsabschnitt der Flammkammer ein Teilstrom der Luft, wodurch eine Kühlung der Wandungsabschnitte erfolgt. D.h., die Wandungsabschnitte werden erfindungsgemäß an Ihrer der Flammkammer zugewandten Innenfläche gekühlt. Ebenso werden Schweißverbindungen zur Befestigung des Leitblechs beidseitig gekühlt.
  • Die Abstandshalter sind Erhebungen des Befestigungsabschnitts der Flammkammer darstellen, die durch eine wellenförmige Verformung des Befestigungsabschnitts erzielt sind.
  • 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.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Erhebungen jeweils von einer Befestigungskante des Befestigungsabschnitts zur Strömungsführungskante. Hierdurch ist zwischen den Erhebungen eine Vielzahl von Kanälen gebildet, die sich im Wesentlichen in Strömungsrichtung des Luftstroms erstrecken. Dies hat den Vorteil, dass ein Teilstrom der eingedüsten Luft nahezu ohne Richtungsänderung zwischen dem Befestigungsabschnitt des Leitblechs und dem Wandungsabschnitt der Flammkammer strömen kann.
  • Bevorzugterweise laufen die Erhebungen in Richtung der Strömungsführungskante aus und gehen in einen ebenen Strömungsführungsabschnitt über. Die Beibehaltung des ebenen Strömungsabschnitts mit seiner geraden Strömungsführungskante hat den Vorteil, dass die bewährten strömungsgünstigen Randbedingungen unverändert bleiben.
  • Die Erhebungen sind wellenartig mit einer Vielzahl von Wellenbergen und Wellentälern ausgebildet sein. Die Wellentäler dienen dabei als die Kanäle für die Luftführung zur Konvektionskühlung zwischen dem Befestigungsabschnitt des Leitblechs und dem Wandungsabschnitt der Flammkammer.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Erhebungen stufenartig in Form einer Rechteckkurve ausgeführt.
  • 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.
  • 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 nach Anspruch 1 auf.
  • Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • 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,
    • 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.
  • 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.
  • 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 Drallerzeugers 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.
  • 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 Befestigungsabschnitt 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 32 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 Innenfläche 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 Kanälen begünstigt.
  • 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.
  • Von der langen Längsseite 36 erstreckt sich in Richtung der Strömungsführungskante 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 Materialüberlappung verhindert ist. Die Wellentäler 52a, 52b, 52c,... dienen hierbei als die in Figur 1 bereits erwähnten Kanäle, durch die zur 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 Befestigung des Leitblechrings 32 gekühlt.
  • 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 angrenzt. Durch diese Erstreckung laufen im montierten Zustand die Wellenberge 50a, 50b, 50c,... in Strömungsrichtung bzw. radial nach außen. Die Wellenberge 50a, 50b, 50c,...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.
  • Die Wellenform des Befestigungsabschnitts 32 bewirkt eine gewisse Elastizität des Leitblechrings 30, wodurch zusätzlich zur verbesserten Kühlung die Thermalspannungen 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.
  • Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen 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.
  • 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 Umfang 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. Ferner sei erwähnt, dass beliebige Formen eines Leitblechs 30 vorstellbar sind und diese Anmeldung nicht auch eine ringförmige Form beschränkt ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Brenner
    4
    Flammkammer
    6
    Brennerboden
    8
    Brennstoff
    10
    Flammrohr
    12
    Drallerzeuger
    14
    Luft
    16
    Längsachse
    18
    Einströmmündung
    20
    Randabschnitt
    22
    Wandungsabschnitt
    24
    Endabschnitt
    26
    Randbereich
    28
    Ringraum
    30
    Leitblech bzw. Leitblechring
    32
    Befestigungsabschnitt
    34
    Stromführungskante
    36
    Innenflächenabschnitt
    38
    Materialstreifen
    40
    kurzen Längsseite
    42
    langen Längsseite
    44
    Schmalseite
    46
    Schmalseite
    48
    Erhebungen
    50a, 50b, 50c, ...
    Wellenberg
    52a, 52b, 52c,...
    Wellental
    54
    Befestigungskante
    56
    Strömungsführungsabschnitt
    58
    Leitblech
    60
    Leitblech
    62
    Leitblech

Claims (8)

  1. Brenner für eine Strömungsmaschine mit einer Flammkammer (4), einem Drallerzeuger (12), der ausgestaltet ist, einen Luftstrom mit Drall zu beaufschlagen und mit einem Leitblech (30; 58; 60; 62), das ausgestaltet ist, den Luftstrom in der Flammkammer (4) zu führen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Leitblech (30; 58; 60; 62) aufweist:
    einen Befestigungsabschnitt (32), und
    eine Vielzahl von Abstandshaltern, die ausgestaltet sind, das Leitblech (30, 58, 60, 62) mit dem Befestigungsabschnitt (32) an dem Wandungsabschnitt (22) der Flammkammer (4) zu befestigen, und eine Stromführungskante (34) zum Führen eines Luftstroms, wobei der Befestigungsabschnitt (32) zum Befestigen des Leitblechs (30; 58; 60; 62) an dem Wandungsabschnitt (22) der Flammkammer (4) des Brenners (2) von der Stromführungskante (34) abgewandt ist, wobei die Abstandshalter durch eine Vielzahl von Erhebungen (48) an dem Befestigungsabschnitt (32) gebildet werden, wobei die Erhebungen (48) wellenartig mit Wellenbergen (50a, 50b, 50c, ...) und Wellentälern (52a, 52b, 53c, ...) ausgebildet sind, wobei das Leitblech (30; 58; 60; 62) über die Wellenberge (50a, 50b, 50c, ...) in der Weise an dem Wandungsabschnitt (22) befestigt ist, dass die Wellentäler (52a, 52b, 53c, ...) in einem Abstand von dem Wandungsabschnitt (22) angeordnet sind, um Kanäle zu bilden, durch die ein Teilstrom der Luft (14) aus dem Drallerzeuger (12) strömt, um die der Flammkammer Zugewandte Innenfläche des Wandungsabschnitts (22) konvektiv zu kühlen.
  2. Brenner nach Anspruch 1, wobei das Leitblech (30, 58, 80, 62) ferner eine Befestigungskante (54) aufweist und sich die Erhebungen (48) von der Befestigungskante (54) in Richtung der Strömungsführungskante (34) erstrecken.
  3. Brenner nach Anspruch 2, wobei das Leitblech (30, 58, 60, 62) ferner einen ebenen Strömungsführungsabschnitt (56) aufweist und wobei die Erhebungen (48) kegelartig in die Richtung der Strömungsführungskante (34) auslaufen und in den ebenen Strömungsführungsabschnitt (56) übergehen.
  4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wellenberge (50a, 50b, 50c,...) und Wellentäler (52a, 52b, 52c,...) jeweils eine einheitliche Geometrie aufweisen und gleichmäßig auf dem Befestigungsabschnitt (32) angeordnet sind.
  5. Brenner nach Anspruch 1 und 4, wobei die Erhebungen (48) stufenartig in Form einer Rechteckkurve ausgebildet sind.
  6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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.
  7. Brenner nach Anspruch 6, wobei die Strömungsführungskante (34) an der kurzen Längsseite (40) und die Befestigungskante (54) an der langen Längsseite (42) angeordnet sind.
  8. Strömungsmaschine mit einem Brenner nach Anspruch 1.
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