SE190831C1 - - Google Patents

Description

Prioritet begard frcin den 21,juli 1959 (USA) Ftireliggande uppfinning hanfor sig till en kylfoderanordning for i en reaktionsmotor anordnad brannkammare, exempelvis i en efterforbranningsapparat av avaneerad konstruktion, avsedd for extremt hoga arbetstemperaturer.

Ett kylfoder kommer ofta till anvandning i en reaktionsmotors efterforbranningsapparat syfte att reducera temperaturen hos dermas barande ytterholje till en riskfri niva. Ett kylfoder har formen av ett generellt cylindriskt organ, som i efterbrannkammaren är placerat som en ringformigt sluten enhet koneentriskt med det barande ytterholjet och pa nagot avstand innanfor detta. Fodret begransar det barande ytferholjets temp eratur genom att avskara varmestralningen fran forbranningsgasen och hindra denna gas fran att komma i direkt berering med ytterholjet. Hittills har man anvant tva olika typer av kylfoder, namligen konvektionskylda foder och spolgaskylda foder. I hada fallen avledes en del av gasflodet fran turbinen och anyandes som kylmedel eller kylgas mellan det barande ytterhOljet och kylfodref. Vid det konvektionskylda fodret ãr det endast kylgasflodet over ytterhOljets och fodrets mot varandra vanda ytor som utnyttjas for kylningen. Vid spolgaskylda foder aro serier av jalusiOppningar eller kontinuerliga springor anordnade med mellanrum utefter fodrets langd. Vid dessa foder utnyttjar man tryekfallet mellan fodrets bada sidor till att injicera en del av kylgasflodet genom jalusioppningarna eller springorna i fodret. Darigenom bildas ett mer eller mindre sarnmanhangande skikt av kylgas over insidan av fodret, dvs. mellan fodret och forbranningsgasen. Hittills ha de for tillverkning av kylfoder tillgangliga materialen varit i stand att raja tryckfallet mellan fodrets hada sidor vid de Dupl. kl. 46 f: 4/02; 46 f: 7/03; 46 g: 7/0 temperaturer, som forekomma i konventionella efterforbranningsapparater. I sadana apparater av mera avancerad konstruktion ha daremot temperaturerna vid vissa drifttillstand stegrats till sidana varden, att konventionella foder av hittills kanda material icke aro i stand att tala de kornbinerade temperaturer och tryck, som uppsta. Resultatet harav har blivit, att prestationsformagan for avancerade efterforbranningsapparater mast avsevart begransas som foljd av bristen pa lampliga kylfoderkonstruktioner.

Uppfinningen har till andamal att astadkomma en forbattrad kylfoderanordning av den typ, som besta'r av ett antal varandra delvis overlappande, ringformiga foderelement, vilka under bildande av ett sasom en primar kylmedelkanal tjanande mellanrum uppbaras i ett ytterholje, samt av inuti foderelementen anordnade och med dessa koneentriska, ringformiga skarmelement, vilka ha huvudsakligen samma axiella utstrackning som foderelementen och tillsammans med dessa bilda sekundara kylmedelkanaler. Kylfoderanordningen enligt uppfinningen kannetecknas i huvudsak darav, att varje skarmelement utgores av ett flertal varandra i perifer led delvis overlappande, bagformiga segment, vilka uppvisa utskjutande vinkelbockade flansar resp. fastoron, anordnade att stodjande uppbara segmenten pa avstand fran foderelementen, varjamte skarmsegmenten och foderelementen aro fast forbundna med varandra medelst nitar, vilka var och en passera genom, i tur och ordning, ett fastora pa nedstromsanden av ett skarmsegment, ett foderelements nedstroms riktade kantparti, ett skarmsegments uppstroms riktade kantparti samt nastfoljande foderelements uppstroms riktade kantparti. 2— — En som exempel vald utfOringsform av uppfinningen skall i det foljande beskrivas i anslutning till bifogade ritning: Pd denna visor fig. 1 schematiskt i axialsnitt en anordning enligt uppfinningen installerad i en reaktionsmotors uttoppsror; fig. 2 visar i axialsnitt och i stone skala en del av det skarmade kylfodret enligt fig. 1; fig. 3 visar i perspektiv en del av ett skarmat kylfoder enligt uppfinningen, och fig. 4 och 5 visa i perspektiv ett par i anordningen enligt fig. 3 ingaende skarmsegment.

I fig. 1 ãr en reaktionsmotors utloppsror betecknat med 11. Ett skarmat kylfoder 12 enligt uppfinningen dr monterat i utloppsroret. Detta kylfoder innefattar en skarmad del 13, som omger sjalva forbranningsrummet, och en oskarmad del 14, som stracker sig framat (uppstroms) fran forbranningsrummet for upptagande av en strom av kylgas.

Sasom framgar av fig. 2, är fodret upphangt i utloppsroret med hjalp av fasten 15 av vinkelbockad plat. Fodret ar av konstruktionen med kontinuerliga utloppsspringor och dr uppbyggt av ett antal generellt cylindriska band 16, anordnade i en serie axiellt efter varandra med bakre kantpartiet av varje band Lverlappat av det framre andpartiet av i stromningsriktningen narmast efterfoljande band. Angransande bands overlappande kantpartier aro sammanfogade pd med mellanrum kring fodrets omkrets fordelade punkter. -MeIlan vardera tara narbelagna sadana fastpunkter aro kantpartierna belagna pd nagot avstand frail varandra, sa att det mellan dem bildas kylgasspringor 17. En latt stralskyddsskarm 18 av tunt material ar fast vid vart och ett av banden 16 i narheten av deltas framre och bakre kanter och stracker sig utefter ban-(lets hela friliggande bredd i axialled. Varje stralskyddsskarm är utefter det tillhorande bandets hela axiella bredd belagen pd nagot avstand fran bandet, sa att det mellan desamma Midas en kylgaskanal 19. Sasom framgar av fig. 2, kunna de overlappande kantpartierna av angransande band och de overlappande kantpartierna av dessas tillhorande skarmar vara sammanfogade med hjalp av enkla nitar '21 i en och sarnma nitkrans. Aerodynamiska pakanningar ph skarmarna undvikas i for al-la praktiska andarnal erforderlig utstrackDing, genom att samtliga skarmar Napa i hu-vudsak parallellt med strommarna av kylgas och forbranningsgas. Tryckfallet Over skarmen blir reducerat till praktiskt taget noll, varfor skarmen verkar som separeringsorgan men icke som tryckupptagande organ eller ehallar e.

Sasom visas i fig. 3, aro fodrets band 16 kontinuerliga, medan skarmarna 18 bildas av -vardera ett flertal bagformiga segment, som Tart far sig aro fastsatta vid fodrets band. Skarmsegmenten aro av tad olika typer 22 och 23, vilka aro sammanfogade vaxelvis till en sluten skarmring. Segmentet 22 ar gene-relit kvadratiskt och har ett par motsatt riktade flansar 24 °eh 25, som stracka sig langs ett mittparti av var sin av segmentets bada sidokanter. Flansarnas 24 och 25 fria kanter aro belagna pa nagot avstand frau segmentets plan och lopa i huvudsak parallellt med detta. Segmentet 22 är ocksa forsett med ett par urtag 26 och 27 i var sitt av dess hada nedstroms belagna Urn. Varje segments 22 framre kantparti stoder mot utsidan av ett av fodrets band 16 i omradet for dettas bakre kant, medan flansarna 21 och 25 vila pa insidan av narmast efterfoljande band 16 av fodret. Segmentet 23 dr generellt rektangulart och utformat med tara. fastoron 28 och 29, sorra stracka sig i sidled i inbordes motsatta riktningar invid segmentets bakre kant. Fastoronen 28 och 29 aro utbockade ur segmentets huvudplan och avsedda att fastas vid ett i fodret ingaende band 16. For att bygga upp en skarmring anbringas segment 23 mellan angransande segment 22 pa sadant salt, att deras sidokanter overlappa segmentens 22 sidokanter. Fastoronen 28 och 29 fastas darefter vid foderbandets 16 bakre kantparti thorn. urtagen 26 och 27 pa segmenten 22. I sammansalt skick stodja segmentens 22 och 23 frarnre kantpartier mot utsidan av samma foderband 16, medan flansarna 24, 25 och fastoronen 28, 29 stodja mot insidan av narmast efterfoljande band 16. Genom detta arrangemang kan minsta mOjliga antal nitar anvandas for sammanfogning av fodrets band och skarmringarnas segment. Salunda galler exempelvis, att varje nit passerar genom ena fa.storat pa ett segment 23, det overlappade kantpartiet av ett av fodrets band 16, det framre kantpartiet av ett segment 22 och det overlappande kantpartiet av narmast efterfoljande bandet 16 av fodret. Vid denna konstruktion ar varje skarmsegment fast vid ett band 16 endast vid sin ena kant och kan darf Or latt bytas ut utan ruhbande av angransande segment, for vilket andamal man endast beh8ver avlagsna tva narbelagna nitar. Varmespanningar i skarmen undvikas genom att man anvander relativt sma segment. Genom att segmenten aro sma., sprides varmet sna.bbt Over hela segmentet och kommer icke att kunna koncentreras inom flagon bestamd del darav, sasom fallet skulle vara, om skarmen yore utford i ett stycke.

I drift strommar kylgas i axialled i mellanrummet mellan fodret och utloppsrorets omgivande vagg. En del av kylgasen strommar in i oppningarna 17 och armed in i mellanrummen 19 mellan stralskarmarna och fodrets ringformiga band 16. Denna kylgas strommar dfirefter in i forbranningsrummet genom de halal mynnande springorna mellan skarmarna och banden 16 och fortsatter bak- och bildar ett kylgasskikt intill insidan av — —3 narmast efterfoljande skarmringar. Det fran forbranningsgaserna radiellt utstralande varmet upptages av stralskyddsskarmen och kommer icke i beroring med vare sig fodrets band 16 eller utloppsrorets vagg. Det av strâlskärmen upptagna varmet upptages av kylgasstrommen genom mellanrummen 19, sa att endast en ringa del darav upptages av fodrets band 16. Da fodrets utsida kyles konvektivt av den kylgas, som strommar mellan fodret och utloppsrorets vagg, kommer foga, om ens nagot, av det av fodret upptagna varmet att overfOras till denna vagg. Utloppsrorets vagg kommer foljaktligen att utsattas endast for kylgasens varme.

Materialet i stralskyddsskarmningen enligt foreliggande uppfinning kan utan risk utsattas for temperaturer upp till c:a 1100° C, under forutsattning att segmenten aro anbragta pa sadant satt, att vasentligen alla termiska och aerodynamiska pakanningar elimineras. Di skarmarna lake aro barande konstruktionsdelar, kunna de framstallas av mycket latt och tunt material, exempelvis med en godstjocklek av c:a 0,250 mm eller mindre. Vid denna konstruktion utsattes fodret for de relativt 'Aga temperaturerna hos skarmringarna i stallet for de avsevart hogre forbranningstemperaturerna. Detta utforande medger en avsevard Okning av farbranningstemperaturen i efterforbranningsapparaten liksom liven av turbinens utloppstemperatur, samtidigt som man kan erna en avsevard minskning av sjalva fodrets drifttemperatur. Vid utforda pray och vid normal korning av motorn bar det visat sig, att de ringar eller band, varav fodret är sammansatt, uppvisat endast c:a 11-17° hogre temperatur an turbinens utloppsgaser. Under dessa forhallanden kommer det barande ytterholjet, dvs. utloppsriiret, att avge mera varme an det tillf3res fran fodret. Da fodret och ytterholjet salunda arbeta vid minskade temperaturer, kunna de tillverkas av lattare och billigare material. Man uppnar salunda bade vikt- och kostnadsbesparingar i samband med efterforbranningsapparatens konstruktion.

Det skarmade fodret enligt uppfinningen har visserligen liar beskrivits och askadlig glorts endast med tillampning pa en efterforbranningsapparat, men det ligger givetvis inom uppfinningstankens ram att tillampa uppfinningen mom vane omrade med hogintensiv forbranning, t. ex. paen ringformig brannkammare for reaktionsmotorer.

Claims (1)

1. Patentansprak: Kylfoderanordning for i en reaktionsmotor anordnad brannkammare, exempelvis i en efterforbranningsapparat, bestaende av ett antal varandra delvis overlappande, ringformiga foderelement, vilka under hildande av ett sasom en primal- kylmedelkanal tjanande mellanrum uppbaras i ett ytterholje, samt av inuti foderelementen anordnade och med dessa koncentriska, ringformiga skarmelement, vilka ha huvudsakligen samma axiella utstrackning som foderelementen och tillsammans med dessa bilda sekundara kylmedelkanaler, kannetecknad darav, att varje skarmelement (18) utgores av ett flertal varandra I perifer led delvis overlappande, bagformiga segment (22, 23), vilka uppvisa utskjutande vinkelbockade flansar (24, 25), resp. 'fastoron (28, 29), anordnade att stodjande uppbara segmenten pa avstand' fran foderelementen, varjamte skarmsegmenten och foderelementen aro fast forhundna med varandra medelst nitar ,(21), vilka var och en passera genom, i tur och ordning, ett fastora (28, 29) pa nedstromsanden av ett skarmsegment (23), ett foderelements (16) nedstroms riktade kantparti, ett skarmsegnaents (22) uppstroms riklade kantparti samt nastfi2djande foderelements (16) uppstrilims riktade kantparti.