FR2510238A1

FR2510238A1 - Gas generator for gas turbine engine - has double walled air supply chamber for air counterflow through combustion chamber

Info

Publication number: FR2510238A1
Application number: FR8212951A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1982-07-23
Publication date: 1983-01-28
Also published as: IT1237328B; IL66350A0; SE8204376D0; IT8222572A0; SE8204376A; AU8620282A

Abstract

The gas generator for a gas turbine engine has a combustion chamber (3) inside the inner wall (8) of a double walled outer cylinder (2). Gas is fed into the combustion chamber by a tube (7) at one end, and is discharged from its open end (4) towards the blades of the turbine (10). Fresh air enters the outer tube through a connection (1) behind the gas supply tube. This air flows forwards around the inner wall to pass through holes (9) at the gas discharge end, then flow in the reverse direction to pass through holes through the combustion chamber to mix with the burning gases with a swirling action. Part of the air also cools the combustion chamber while circulating over its outside.

Description

La présente invention concerne un générateur de gaz pour turbines à gaz. The present invention relates to a gas generator for gas turbines.

En -se rétérant tout dabord à la figure 1, on peut voir en coupe longitude un exemple des solutions classiques: du côté du flux intérieur de la tubulure 1 de l'entrée d'air comprimé se trouve relié un cylindre extérieur 2, de grand diamètre, dont le côté flux inférieur est obturé. -A l'intérieur de ce dernier, se trouve placé un cylindre de combustion 3 dont le côté flux supérieur est obturé et celui du flux inférieur libre. Entre ces deux cylindres 2 et 3 est formé le conduit d'air cylindrigue 5. By referring first to Figure 1, we can see in section longitude an example of conventional solutions: on the side of the internal flow of the tube 1 of the compressed air inlet is connected an external cylinder 2, of large diameter, the lower flow side of which is closed. -Inside the latter, is placed a combustion cylinder 3 whose upper flow side is closed and that of the free lower flow. Between these two cylinders 2 and 3 is formed the cylindrical air duct 5.

La paroi du cylindre de combustion 3 comporte des trous d'alimentation d'air 6 et l'injecteur de carburant 7 est placé à l'extrémité inférieure du flux supérieur. La tubulure d'évacuation des gaz est reliée au côté du flux inférieur devant lequel sont disposées les aubes 10 de la turbindw L'arbre de la turbine est désigné par le repère numrîqu tt w
Dans le cas de cette forme de réalisation, l'air oomprimé qui alimente la tubulure 1 traverse le cylindre de combustion 3 par les trous d'alimentation d'air.6. Une partie de l'air comprimé, mélangée avec du combustible fourni par l'injecteur 7 brûle. Le reste de l'air se mélange au gaz de combustion ce qui en diminue la température de sorte qu'elle devient inférieure à la tolérance thermique des aubes 10.Le gaz de combustion est, par la suite, évacué par la tubulure d'Fchap- pement d'air 4 en imprimant ainsi une rotation aux aubes 10, mais le rendement de la combustion reste peu satisfaisant.The wall of the combustion cylinder 3 has air supply holes 6 and the fuel injector 7 is placed at the lower end of the upper flow. The gas evacuation pipe is connected to the side of the lower flow in front of which the blades 10 of the turbindw are arranged. The shaft of the turbine is designated by the reference numeral tt w
In the case of this embodiment, the compressed air which feeds the pipe 1 passes through the combustion cylinder 3 through the air supply holes. 6. Part of the compressed air, mixed with fuel supplied by the injector 7 burns. The rest of the air mixes with the combustion gas which lowers the temperature so that it becomes lower than the thermal tolerance of the blades 10. The combustion gas is subsequently evacuated through the Fchap manifold - Air element 4 thereby printing a rotation to the blades 10, but the combustion efficiency remains unsatisfactory.

Pour l'améliorer, on a imaginé de recycler les gaz d'Echappe- ment à la sortie des aubes 10 afin de réutiliser la chaleur résiduelle pour le préchauffage de l'air comprimé au niveau du transfert par le compresseur dans la tubulure 1. Les dispositifs de préchauffage développés à cette fin sont soit de type à tubes alvéolés, comme le sont les radiateurs, soit de type rotatif.To improve it, it was imagined to recycle the exhaust gases at the outlet of the blades 10 in order to reuse the residual heat for the preheating of the compressed air at the level of the transfer by the compressor in the pipe 1. The Preheating devices developed for this purpose are either of the honeycomb type, as are radiators, or of the rotary type.

Cependant de tels dispositifs de préchaùffage présentaient l'inconvénient d'être volumineux, de par leur structure rendue complexe par le nombre de tubulures nécessaires. However, such preheating devices had the drawback of being bulky, due to their structure made complex by the number of pipes required.

La présente invention a pour but de fournir un générateur de gaz qui élimine les inconvénients des dispositifs classiques du type mentionné ci-dessus. The object of the present invention is to provide a gas generator which eliminates the drawbacks of conventional devices of the type mentioned above.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels
Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale de deux exemples de réalisation conformes à la présente invention Pour les pièces identiques, sur ces figures, les mêmes repères numériques que ceux de la figure 1 ont été utilisés. Les explications portent essentiellement sur les éléments différents de ceux des solutions classiques.The invention will be better understood from the detailed description which follows with reference to the accompanying drawings in which
Figures 2 and 3 are views in longitudinal section of two embodiments according to the present invention For identical parts, in these figures, the same reference numerals as those of Figure 1 were used. The explanations essentially relate to elements different from those of conventional solutions.

Dans le premier exemple de réalisation réprésenté sur la figure 2,. entre le cylindre extérieur 2 et le cylindre de combustion 3 se trouve un cylindre médian 8 formant ainsi un conduit a 'air intérieur 5' et un conduit d'air extérieur 5". Le conduit d'air extE- rieur 5", formé par le cylindre médian 8 est obturé du cdtd du flux supérieur. Cependant, du côté du flux inférieur des trous 9 de communication sont formés reliant les conduits d'air intérieur et extérieur 5' et 5". In the first embodiment shown in Figure 2 ,. between the outer cylinder 2 and the combustion cylinder 3 is a middle cylinder 8 thus forming an inner air duct 5 'and an outer air duct 5 ". The outside air duct 5", formed by the middle cylinder 8 is closed off from the upper flow cdtd. However, on the side of the lower flow, communication holes 9 are formed connecting the interior and exterior air conduits 5 'and 5 ".

Dans cette forme de réalisation, l'air comprimé qui arrive dans le conduit d'air extérieur 5" alimente le cylindre de combustion 3 en passant successivement dans les trous de communication 9 enfaisantun demi-tour pour arriver dans le conduit d'air intérieur 5'. Lorsque l'air se trouve dans 1* conduit intérieur 5', il est en contact avec la paroi extérieure du cylindre de combustion 3. Ce contact permet ut échange de chaleur en refroidissant le gaz d'échappement à l'intérieur du cylindre de combustion 3 et en réchauffant l'air se trouvant dans le conduit 5' au fur et a mesure de sa progression.D'autre part, par le flux d'air frais a l'intérieur du conduit d'air extérieur 5", le dégagement.de chaleur vers l'extérieur de la paroi du cylindre médian 8 est dirigé vers le conduit d'air intérieur, ce qui réduit le dégagement de chaleur de la paroi du cylindre extérieur 2, notamment vers l'arbre 11 voisin. In this embodiment, the compressed air which arrives in the external air duct 5 "feeds the combustion cylinder 3 passing successively through the communication holes 9 making a half-turn to arrive in the internal air duct 5 When the air is in the interior duct 5 ′, it is in contact with the exterior wall of the combustion cylinder 3. This contact allows heat exchange by cooling the exhaust gas inside the cylinder. combustion 3 and heating the air in the duct 5 'as it progresses. On the other hand, by the flow of fresh air inside the outside air duct 5 ", the release of heat towards the outside of the wall of the middle cylinder 8 is directed towards the interior air duct, which reduces the release of heat from the wall of the outside cylinder 2, in particular towards the neighboring shaft 11.

Dans le deuxième exemple de réalisation représenté sur la figure 3, le cylindre de combustion 3' est en forme de U dont l'un des bras est relié à la tubulure d'échappement des gaz 4. De ce fait, une partie du conduit d'air intérieur 5' change deux fois de direction, ce qui permet un échange thermique plus important que dans le premier exemple de réalisation.Pour ce qui concerne les autres éléments, cet exemple de réalisa- tison est identique à l'exemple de réalisation représenté sur la figur
La présente invention décrite dans le détail aux paragraphes précédents présente les avantages ci-dessous et est caractérisée en ce que le conduit d'air entre le cylindre extérieur et le cylindre de combustion est divisé par le cylindre médian placé entre- les deux cylindres précités, en deux conduits d'air, le conduit intérieur-et le conduit extérieur.Les flux supérieur et inférieur du conduit d'air extérieur étant reliés respectivement à la tubulure d'air comprimé et au conduit d'air intérieur, l'air comprimé arrivant dans la tubulure d'air comprimé refroidit d'abord la paroi du cylindre extérieur au niveau du conduit d'air extérieur, diminuant ainsi la chaleur dégagée vers l'extérieur. De ce fait, le réchauffement de l'arbre de turbine voisin est évité ainsi que le déssèchement des lubrifiants de l'arbre. Par la suite, l'air traverse le conduit d'air intérieur en refroidissant le gaz d'échappement du cylindre de combustion, éliminant ainsi les risques d'effets thermiques indésirables sur les aubes de la turbine,tout en se réchauffant pour être prêt à se mélanger avec le combustible, ce qui permet d'augmenter le taux de rendement de la combustion. La présente invention permet en effet d'obtenir ces avantages par une structure extrêmement simple sans pour autant poser de problèmes d'encombrement. In the second embodiment shown in FIG. 3, the combustion cylinder 3 ′ is U-shaped, one of the arms of which is connected to the gas exhaust pipe 4. As a result, part of the duct 'interior air 5' changes direction twice, which allows a greater heat exchange than in the first embodiment. As regards the other elements, this embodiment is identical to the embodiment shown on the figur
The present invention described in detail in the preceding paragraphs has the advantages below and is characterized in that the air duct between the outer cylinder and the combustion cylinder is divided by the middle cylinder placed between the two aforementioned cylinders, in two air ducts, the inner duct and the outer duct. The upper and lower flows of the outer air duct being connected respectively to the compressed air pipe and to the indoor air duct, the compressed air arriving in the compressed air tubing first cools the outside cylinder wall at the outside air duct, thereby decreasing the heat released to the outside. Therefore, the heating of the neighboring turbine shaft is avoided as well as the drying of the lubricants from the shaft. Subsequently, the air flows through the interior air duct, cooling the exhaust gas from the combustion cylinder, thereby eliminating the risk of unwanted thermal effects on the turbine blades, while heating up to be ready to mix with the fuel, which increases the rate of combustion efficiency. The present invention in fact makes it possible to obtain these advantages by an extremely simple structure without however posing problems of bulk.

Claims

CLAIM

Gas generator for gas turbines, characterized in that it comprises an external cylinder (2) at one end of which is connected a compressed air pipe (1), the other end being closed, a cylinder of combustion (3, 3 ') placed inside the outer cylinder (2), the upper flow duct of which is closed, while the lower flow duct is free, and the wall of which has air supply holes ( 6), these two cylinders forming an air duct (5, 5 "), a fuel injector (7) disposed at the inner end of the upper flow duct of the combustion cylinder (3, 3 '), and a third middle cylinder (8) placed in the space between the outer cylinder (2) and the combustion cylinder (3, 3 ') to separate said air duct into an indoor air duct (5') and a duct of outside air (5 "), the two ends of the upper and lower flow of the outside air duct (5") being connected respectively to the compressed air tubing é (1) and the interior air duct (5 ').