SE457372B - Braennkammarfoder foer en gasturbinmotor - Google Patents

Description

457 372 2 bidragit till komplicerad tillverkning, utan även krävt vissa organ för att säkerställa att nedströmskylluftskanalerna inte utarmas på kylluft och förorsakar - lokala upphettningsproblem. Exempelvis beskriver US-PS l+ 132 066 ovan organ för att undanröja dessa problem och anger organ för att placera en nedströms- öppning i foderväggen för insläppning av kylluft så att den strömmar mot och parallellt med förbränningsluftflödet, så att kallare luft återinsläpps på ned- strömsänden av genomföringen.

Det har visat sig att man kan undanröja de ovan beskrivna problemen och tillverka ett brännkammarfoder med användning av “FinwalW-material som huvuddel i fodret och erhålla ett foder som visat sig ha högre användnings- livslängd än man uppnått hittills, vilket styrkts genom faktiska försök med' samma driftsbetingelser som hos hittills kända foder. Vi har funnit att genom insläppning av kylluft på skilda ställen mellan ändarna av "FinwalW-panelerna, så att en del av luften i kanalen strömmar mot och parallellt med förbrännings- luften, så förblir temperaturen längs axiallängden väsentligen konstant. Den utströmmande luften från angränsande paneler stöter ihop på ett föreskrivet sätt för att förorsaka en kontrollerad filmkylningseffekt i utrymmet mellan angrän- sande "FinwalW-paneler, vilket även ökar fodrets livslängd. Qet har visat sig att att denna foderpanelkonstruktion inte endast minskar den axiella panel- temperaturgradienten utan även minskar radialtemperaturgradienter med en därav åtföljande minskning i den totala temperaturnivån.

På grund av de med axiellt mellanrum anordnade "FinwalW-panelerna underlättas ersättning av panelerna, eftersom panelen kan avlägsnas genom att man skär ut den vid de anordnade mellanrummen och inför den nya panelen och med användning av en panelring smältsvetsar den på plats. Detta eliminerar behovet av den mer komplicerade och ofta ej tillgängliga elektronstrålesvets- ningen, som hittills krävts vid en flerväggskonstruktion. i Eftersom utspädnings- och förbränningshålen kan införas i det anord- nade mellanrummet eller övergångssektionerna hos fodret, torde användningen av genomföringar och deras åtföljande problem elimineras.

Föreliggande uppfinning utgör en förbättring av brännkammarfoder för gasturbinmotorer.

. Enligt uppfinningen tillhandahålls brännkammarfoder tillverkade av med axiellt mellanrum anordnade paneler av "Finwall"-typ med sitt inlopp för kylluft separat placerat mellan uppströms- och nedströmsänden för inmatning av kylluft i de många kanalerna, så att en del strömmar rnotströms och parallellt i förhållande till strömningsriktningen för förbränningsprodukterna. Filmkylning av övergångszonen genom luft som strömmar ut från panelernas nedströmsändar 457. 372 3 säkerställs enligt uppfinningen genom en öppning i panelernas innerväggar för utsläppning av motströmmande kylluft från kanalerna in i förbränningszonen vinkelrätt mot flödesriktningen i förbränningszonen. Meilanrummet mellan panelerna ger företrädesvis tillräckligt utrymme för att medge bortskärning av paneler för ersättning av desamma.

Det förbättrade fodret kännetecknas av sitt enkla underhåll och sin ökade livslängd.

Andra särdrag och fördelar framgår av den följande beskrivningen och patentkraven och av den bifogade ritningen, i vilken _ Fig. l är en partiell sektionsvy som visar en del av ett brännkammar- foder, som inte omfattas av uppfinningen, Fig. 2 är en partiell sektionsvy tagen längs linjen 2-2 i Fig. l, Fig. 3 är en partiell vy i perspektiv med ett bortskuret parti som visar underväggen sedd från överväggen, Fig. li är en partiell sektionsvy som visar en del av brännkammarfoder konstruerat enligt uppfinningen, och _ Fig. 5 är en sektionsvy tagen längs linjen 5-5 i Fig. 4.

Fig. 1-3 visar visserligen en brännkammarfoderkonstruktion som inte omfattas av uppfinningen, men den är medtagen för att illustrera en typ av Finwall-material, på vilket uppfinningstanken kan tillämpas.

Som framgår av Fig. l-3 innefattar brännkammarfodren tillverkade av "FinwalW-material en innervägg 10 utsatt för de heta förbränningsgaserna i förbränningszonen, som strömmar i den angivna riktningen, och en med radiellt mellanrum anordnad yttervägg 12. Som är uppenbart är varje vägg formad till en cirkelsektion för att avgränsa förbränningszonen. Den speciella formen beror på den slutliga användningen, som t.ex. kannbrännare, ringformig brännare eller en kombination därav. i en föredragen utföringsform är innerväggen l0 en relativt smal remsa jämfört med ytterväggen 12, som kan utgöra en enda plåt formad till det generella foderomhöljet för brännaren. lnplacerade eller inklämda mellan innerväggen 10 och ytterväggen l2 är med perlfert mellanrum anordnade utstående väggar 14, som avgränsar ett flertal passager eller kanaler 16 med öppen ände, vilka sträcker sig i axiell riktning relativt strömningen av förbränningsgaser.

Eftersom brännare eller brännkammare för jetmotorer är välkända och de speciella brännkammarzonkonfigurationerna inte är väsentliga för förståelse av uppfinningen, är av bekvämlighets- och enkelhetsskäl detaljer utelämnade härifrån, och för ytterligare detaljer hänvisas till de tidigare nämnda referen- serna. Det torde vara tillräckligt att nämna, att ett flertal med axiellt 457 372 i; mellanrum anordnade segment innehåller ett flertal axiella passager eller kanaler 16 med öppna ändar, vilka är perifert anordnade med mellanrum runt fodrets periferi. Varje segment består av en innervägg 10, flänsar eller utstående väggar ll: och det underliggande partiet av ytterväggen 12. Placeringen av innerväggen och ytterväggen görs med avseende på fodrets centrumlinje (ej visad).

Som visas i Fig. l kan ytterväggen 12 vid övergångspartiet 20 mellan "Finwall"-materialsektionerna varaavsatsformat för att bilda en konstruktion av jalusiliknande typ. För att förenkla tillverkningen kan ytterväggen bildas av bandmaterial, innerväggen och dess utstående väggar fästas därvid, och aggre- gatet kan sedan krökas och böjas till sin slutliga form.

Kylluft som strömmar ut från kompressorn omger brännarfodret på välkänt sätt. Kylluften släpps in i kylkanalerna hos fodret genom ett flertal öppningar 22. Det kan vara lämpligt att skära bort ett parti av de utstående väggarna ll:- för att avgränsa en ringformig kammare för god fördelning av kylluft till samtliga kanaler. Som visas i Fig.l riktas kylluften så att den strömmar i både en uppströms och nedströms riktning, parallellt med, och för en viss del av luften, mot strömningen av förbränningsgaser. Höjden, bredden och längden av kanalerna väljs så att tillräcklig hastighet ges åt kylluften däri för att säkerställa optimal konvektiv kylning med tillräcklig hastighetskomponent hos den utströmmande kylluften för att filmkyla den angränsande övergångszonen 20.

Som noteras är riktningen av den utströmmande kylluften från kanalerna sådan att kylluften från angränsande paneler slår emot varandra. Riktningen och kraften hos denna utströmmande luft väljs så att ytterligare kylning åstad- kommes pågrund av den riktning i vilken den resulterande eller sammanslagna strömmen av kylluft strömmar. Konstruktionshänsyn för att dra fördel av dessa kylaspekter ligger inom teknikens ståndpunkt vad gäller denna teknologi. Även om dessa överväganden kan beräknas analytiskt, kan ett 'ltrial and error"- förfarande tillämpas för bästa konstruktionslconfiguration. Man har således funnit, att även om inloppsöppningen 22 för kylluften placeras mellan utlopps- ändarna hos kanalerna 16, dess optimala placerirg varit något annat än mittpunkten.

Fig. l: visar uppfinningen tillämpad på en liknande konstruktion som fodret_i Fig. l-3 men där avsatsen i den yttre eller kalla skivan är ellminerad.

Enligt uppfinningen utmatar en slits i den inre väggen 10' den motströmmande kylluften normalt till brännargasflödet genom en öppning 26. l alla andra avseenden är fodret identiskt lika. Man kan notera, att den korrugerade tredje skivan 30, som avgränsar de öppenändade kanalerna 32 såsom visas i Fig.5, exemplifierar denna kända "Finwall"-materialkonstruktion. Således är en korru- f.) 457 372 gerad skiva 30 införd mellan ytterväggen 12' och innerväggen 10'.

De fördelar som uppnås genom den ovan beskrivna foderkonstruktionen innerfattar: Förbättrad hållbarhet till följd av minskning av radiella och axlella paneltemperaturgradienter i förening med reducering av den totala temperatur- nivån.

Enkelhet vid reparation: trasiga paneler kan ersättas genom införande av panelringar in mellan övergångssektionerna och smältsvetsas pâ plats. Kravet på elektronstrâlesvetsning, som är typisk för tidigare konvektiva flerväggs- konstruktioner, elimineras.

Enkelhet vid installation av förbränningslutspädningshâl: förbrännings- hål kan anordnas i övergângssektionen. Detta eliminerar användnirg av genom- föringar, som är typisk vid andra konvektiva foderkylningskonfigurationer av flerväggstyp.

Givetvis är uppfinningen inte begränsad till de speciella utföringsformer som visats och beskrivits här, utan olika förändringar och modifieringer kan göras utan att man avviker från grundtanken och omfattningen av denna nya uppfinning sådan den definieras av de efterföljande patentkraven. .

Claims (3)

'i Il-Pv 10 15 20 25 30 457 372 6 PATENTKRAV

1. Foder för en brännkammare för en gasturbinmotor, innefattande en yttervägg (12'), som i huvudsak är formad till brännkammarens form, ett flertal perifert anordnade innerväggar (l0'), som är vända mot förbränningszonen radiellt anordnade från ytterväggen (12'), förbindelseelement (30) mellan inner- och ytterväggarna (l0', 12') som avgränsar i huvudsak längsgående kanaler (32) väsentligen inriktade i linje med strömningen av förbränningsprodukter i brännkammarzonen och med öppna uppströms- och nedströmsändar med avseende på flödesriktningen i förbränningszonen, varvid inner- och ytterväggarna (l0', 12') och de inneslutna förbindelseelementen (30) bildar fodersegment anordnade med axiellt mellanrum till varandra, så att övergàngszoner avgränsas däremellan, öppningsorgan utformade i ytterväggen (l2') mellan ändarna av varje foderseg- ment för att släppa in kylluft från utrymmet som omger fodret in i nämnda öppenändade kanaler (32), så att en del av kylluften strömmar mot och den återstående delen strömmar i riktningen för flödet i förbränningszonen, varvid kylluftsflödet i nämnda kanaler (32) konvektivt kyler foderväggarna och den del av kylluften som strömmar i flödesriktningen i förbränningszonen strömmar ut vid nedströmsändarna av de öppenändade kanalerna (32), k ä n n e t e c k n a t av att det är anordnat en öppning (26) i ínnerväggen (l0') för utsläppning av motströmmande kylluft från nämnda kanaler (32) in i förbränningszonen vinkelrätt mot flödesriktningen i förbränningszonen.

2. Foder enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda övergångszon är tillräckligt bred för att medge bortskärnirtg av segmentet och ersättning av detsamma genom en svetsning, som är oförsvagad av angränsande segment. x

3. Foder enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att förbindelseelementen innefattar korrugerade flänsar (30) anordnade mellan inner- och ytterväggarna (l2', l0'). lt. Foder enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att förbindelselementen innefattar utstående väggar (14) šom är parallellt anordnade med mellanrum och sträcker sig från en av nämnda innervägg eller yttervägg (ID, 12).