WO2017103232A1 - Brennkammervorrichtung und gasturbinenvorrichtung - Google Patents

Brennkammervorrichtung und gasturbinenvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2017103232A1
WO2017103232A1 PCT/EP2016/081613 EP2016081613W WO2017103232A1 WO 2017103232 A1 WO2017103232 A1 WO 2017103232A1 EP 2016081613 W EP2016081613 W EP 2016081613W WO 2017103232 A1 WO2017103232 A1 WO 2017103232A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flame tube
combustion chamber
chamber device
gas discharge
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/081613
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Baumann
Josip Kutnjak
Tobias KLEINHANS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duerr Systems AG
Original Assignee
Duerr Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duerr Systems AG filed Critical Duerr Systems AG
Priority to DE112016005836.5T priority Critical patent/DE112016005836A5/de
Publication of WO2017103232A1 publication Critical patent/WO2017103232A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means

Definitions

  • the present invention relates to a combustion chamber device, in particular a combustion chamber device of a gas turbine device.
  • the present invention has for its object to provide a combustion chamber device which is easy to manufacture and allows reliable operation.
  • a combustion chamber device for combustion of fuel with oxidizer comprising:
  • a burner head for supplying fuel and / or oxidizer to a combustion chamber of the combustion chamber device
  • a flame tube connecting to the burner head along a main flow direction of the fuel and / or the oxidizer and surrounding the combustion chamber;
  • the gas discharge preferably directly adjoins the flame tube and / or is directly connected to the flame tube.
  • the gas discharge of the discharge of incurred in the combustion chamber exhaust gas from the combustion chamber is used.
  • the gas discharge is preferably a connection of the combustion chamber device to an annular space of a gas turbine device.
  • the exhaust gas from the combustion chamber can be supplied to a turbine of the gas turbine apparatus.
  • the gas outlet forms a gap or leads to a gap, which in particular is connected upstream of an annular space of a gas turbine apparatus and, for example, serves for exhaust gas purification.
  • the gas discharge is in particular a volute.
  • the flame tube and / or the gas discharge is coupled by means of at least one spring device resiliently with a housing of the combustion chamber device and / or with the combustion head.
  • Flame tube and / or the gas discharge by means of one or more perpendicular to the main flow direction acting spring devices is resiliently coupled to the housing of the combustion chamber device and / or to the burner head.
  • a spring device acting perpendicular to the main flow direction is in particular designed so that a resilient, in particular resiliently compensating, relative movement of the components coupled to one another in a direction perpendicular to the main flow direction is possible.
  • Flame tube and / or the gas discharge by means of one or more parallel to the main flow direction acting spring devices is resiliently coupled to the housing of the combustion chamber device and / or to the burner head.
  • a spring device acting parallel to the main flow direction is in this case designed in particular such that a resilient relative movement of the associated - - Coupled with each other components in a direction parallel to the main flow direction is possible.
  • the flame tube is formed in two parts and comprises an outer flame tube and an inner flame tube.
  • the outer flame tube and the inner flame tube are preferably connected to each other.
  • the outer flame tube surrounds the inner flame tube in
  • the outer flame tube is coupled to the housing of the combustion chamber device by means of a spring device, which acts in particular parallel to the main flow direction. Due to the connection between the outer flame tube and the inner flame tube, the inner flame tube forming the actual combustion chamber wall is then preferably also resiliently coupled to the housing of the combustion chamber device.
  • the combustion chamber device comprises at least one support device for supporting the flame tube and / or the gas discharge.
  • At least one supporting device is or preferably comprises a spring device or resilient elements.
  • the supporting device comprises at least one spring device acting perpendicular to the main flow direction.
  • a plurality of spring devices acting perpendicular to the main flow direction are provided for forming the support device.
  • the support device comprises at least one support element, by means of which the flame tube and / or the gas discharge is preferably supported or supported resiliently against the direction of gravity.
  • the flame tube and / or the gas outlet are preferably movable in one or more directions perpendicular to the direction of gravity relative to the support member.
  • the support element may be formed, for example, as a support plate which is essentially T-shaped in cross-section or longitudinal section and which acts on the bottom side of the flame tube and / or the gas outlet on the flame tube or on the gas outlet at the bottom side of the gravity direction and the flame tube and / or the gas discharge is supported against the direction of gravity.
  • the at least one support element, the flame tube and / or the gas outlet preferably comprise a bearing device for facilitating a relative movement of the flame tube and / or the gas outlet relative to the at least one support element in one or more directions perpendicular to the direction of gravity.
  • the at least one support element preferably serves exclusively for supporting against the direction of gravity while retaining all further degrees of freedom of movement of the flame tube and / or the gas discharge.
  • the support device preferably serves to absorb weight forces of the flame tube and / or the gas discharge.
  • the bearing device comprises a coating, in particular a ceramic coating.
  • the coating is preferably formed and / or arranged on the at least one support element, on the flame tube and / or on the gas discharge.
  • the bearing device comprises a roller bearing, for example a ball bearing.
  • a support element of the support device has one or more receptacles for one or more rolling elements.
  • the flame tube and / or the gas outlet are preferably located on the one or more rolling elements and are thereby preferably particularly friction-free and wear-resistant and thermally insulated supported on the support element.
  • the coating and / or the WälzSystemlagerung is in particular arranged between the support member on the one hand and the flame tube and / or the gas discharge on the other.
  • At least one support element of the support device is arranged and / or formed such that the support element acts on the flame tube, in particular on an end region of the flame tube facing the gas discharge.
  • a distance of the support member which acts on the flame tube, from the gas discharge less than about half of a
  • Overall length of the flame tube in particular less than about one third of a total length of the flame tube, for example less than about one quarter of a total length of the flame tube.
  • the combustion chamber device comprises a plurality of spring devices for coupling the flame tube and / or the gas discharge to the burner head and / or the housing of the combustion chamber device.
  • at least one spring device can act perpendicular to the main flow direction in order in particular to be able to absorb a weight force of the flame tube and / or the gas discharge.
  • At least one spring device can act parallel to the main flow direction, in particular in order to be able to compensate for pressure fluctuations occurring during operation of the combustion chamber device.
  • a weight of the flame tube and / or the gas discharge to at least about 50%, in particular at least about 75%, for example at least about 85%, in particular about 90%, absorbable.
  • a size deviation and / or size variation of the gas discharge and / or combustion chamber occurring due to thermal heating and / or production inaccuracies can preferably be compensated.
  • the flame tube comprises one or more stiffening elements, for example stiffening ribs.
  • the flame tube and / or the gas discharge are supported by means of a plurality of support elements, in particular in order to ensure a uniform mechanical load.
  • the combustion chamber device comprises at least one suspension device for suspending the flame tube and / or the gas outlet.
  • At least one suspension device is preferably a spring device or comprises a spring device.
  • the suspension device comprises at least one suspension element, by means of which the flame tube and / or the gas outlet are preferably suspended or suspended resiliently against the direction of gravity.
  • the suspension element may comprise, for example, a hook clamped by means of a spring element, which acts with respect to the direction of gravity from above on a correspondingly arranged, formed and / or formed counterpart, which is arranged and / or formed on the flame tube.
  • the flame tube and / or the gas outlet is preferably movable in one or more directions perpendicular to the direction of gravity relative to the housing.
  • the suspension element preferably moves with the flame tube and / or the gas outlet, in particular it can be provided that the suspension element is pivotable and / or arranged, in particular a movement of the flame tube and / or the gas discharge in one or more perpendicular to the direction of gravity To enable directions.
  • the at least one suspension element comprises, for example, a receiving rod, a hook and / or an eyelet. - -
  • a corresponding counterpart which is arranged and / or formed on the flame tube and / or on the gas outlet, is for example an eyelet and / or a hook.
  • the at least one suspension element is fixed resiliently and / or pivotably on a housing of the combustion chamber device.
  • the at least one suspension element is coupled or can be coupled by means of a hook connection and / or latching connection to the flame tube and / or the gas discharge.
  • the burner head preferably forms an upstream end of the combustion chamber with respect to the main flow direction.
  • a coupling section, connecting section and / or overlapping section of the flame tube and the gas outlet preferably forms an end of the combustion chamber arranged downstream with respect to the main flow direction.
  • the flame tube is immovably connected to the burner head, in particular fixed thereto, by means of a fixing device, at least along the main flow direction.
  • a relative movement of the flame tube relative to the burner head along the main flow direction is then preferably effectively prevented.
  • the flame tube and the gas outlet may have an overlapping section extending essentially parallel to the main flow direction.
  • the flame tube and the gas outlet are preferably movable relative to one another in the overlapping section, in particular displaceable relative to one another. - -
  • the flame tube and the gas outlet are preferably telescopically or nestable.
  • the flame tube can be pushed or plugged into the gas outlet.
  • Flame tube is slidable or pluggable.
  • An annular gap can form between the flame tube and the gas outlet in the area of the overlap section. This is preferably to be dimensioned as small as possible. For example, this can be provided for tilting between the burner head and the flame tube and / or the gas discharge.
  • the flame tube and / or the gas outlet preferably have an overlapping section of the flame tube and / or the gas outlet
  • Substantially cylindrical and / or mutually parallel walls Preferably, the shape of the flame tube and / or the gas discharge in the region of the overlap section does not hinder a relative movement of the flame tube relative to the gas discharge.
  • a compensating element and / or a sealing element is arranged in an overlapping section of the flame tube and / or the gas outlet, in particular between the flame tube and the gas outlet.
  • the sealing element and / or the compensating element may for example comprise a spring device, in particular a disc spring device and / or a ring spring device.
  • the combustion chamber device comprises a sealing element and / or a compensating element, which is formed by a slotted and / or radially resilient annular element.
  • a sealing element and / or a compensating element may be formed from a sheet metal strip, which is formed by slitting and forming, in particular folding, and then rolling onto a cylindrical element, for example the flame tube and / or the gas discharge.
  • the wound sheet metal strip may preferably be fixed in itself.
  • the slots in the sheet-metal strip are preferably formed and / or arranged such that when the cylindrical element is wrapped several times with the sheet-metal strip, the slots of different layers (windings) are arranged offset from one another. In this way, in particular a sealing effect can be optimized.
  • the combustion chamber device comprises a sealing element and / or a compensating element, which tapers on one side, in particular substantially conically tapers.
  • the sealing element and / or compensating element is in particular a sheet metal element.
  • the sealing element and / or the compensation element is arranged between the flame tube and the gas outlet.
  • the flame tube and the gas discharge are coupled together by means of a spring device.
  • the spring device preferably acts substantially parallel to the main flow direction.
  • the spring device acts substantially perpendicular to the main flow direction, for example annularly in the radial direction.
  • the spring device is a tension spring device, by means of which the flame tube and the gas outlet can be pulled towards one another.
  • the spring device may comprise, for example, a resilient element to train on spring.
  • the spring element is formed from a ceramic material or comprises a ceramic material. Such a spring element is preferably loadable on pressure.
  • the spring device comprises a tension spring device, which comprises, for example, a cylinder and a piston and a pressure element which is resiliently arranged therebetween.
  • each flame tube part forms an immediate boundary (combustion chamber wall) of the combustion chamber.
  • the two flame tube parts are movable relative to each other, in particular displaceable. - -
  • a first flame tube part is preferably fixed to the burner head.
  • a second flame tube part is preferably fixed to the gas outlet.
  • a fixing is preferably to be understood as a fixing that is immovable in at least one direction, in particular in order to avoid a relative movement along the main flow direction.
  • a flame tube part arranged downstream with respect to the main flow direction has passage openings through which fuel and / or oxidizer can be supplied to the combustion chamber from an environment, in particular sheathing, of the combustion chamber.
  • a length expansion of the components and / or a movement of the gas outlet, in particular due to thermal expansion, can be compensated by means of a sliding seat in the flame tube.
  • the passage openings are preferably arranged on an end region of the second flame tube part facing the first flame tube part.
  • the complete process air is introduced via the burner head and the passage openings, in particular while avoiding a false flow via the connection between the flame tube and the gas outlet.
  • the complete process air with a certain residence time in the combustion chamber can be heated to an increased temperature. - Ratur be brought to ultimately a reliable cleaning of
  • a sealing element for example a cross-sectionally C- or V-shaped sealing ring arranged. In this way, preferably an undesirable outflow or inflow of gas can be prevented.
  • the combustion chamber device according to the invention is particularly suitable for use in a gas turbine apparatus.
  • the present invention therefore also relates to a gas turbine apparatus comprising one or more combustor devices according to the invention.
  • the gas turbine device according to the invention preferably has one or more of the features and / or advantages described in connection with the combustion chamber device according to the invention.
  • the gas turbine device comprises a plurality of combustion chamber devices and that the gas discharges of the combustion chamber devices open into an annular space of the gas turbine device arranged upstream of a turbine of the gas turbine device.
  • Combustion chamber device comprises at least one support device for supporting the flame tube and / or the gas discharge, wherein the
  • Supporting the flame tube is supported with respect to a longitudinal center axis of the flame tube both in the radial direction and in the axial direction.
  • the support device comprises one or more support elements, by means of which the flame tube and / or the gas discharge in the radial direction to the outside and / or in the axial direction - - are supported along the main flow direction and / or against the main flow direction.
  • the one or more support elements are preferably aligned obliquely to the axial direction and / or obliquely to the radial direction.
  • a plurality of support elements are arranged distributed along the circumferential direction of the flame tube on the outside thereof and / or attack that results in a uniform support in all directions perpendicular to the main flow direction and / or parallel to the main flow direction.
  • the directions of action (support directions) of all support elements are aligned obliquely to the longitudinal central axis of the flame tube and in particular enclose an angle of at least about 30 °, for example at least about 40 °, with the longitudinal central axis.
  • the angle is further preferably at most about 75 °, for example at most about 60 °. In particular, it may be provided that the angle is approximately 45 °.
  • angles for all support elements are identical or at least approximately identical.
  • a plurality of support elements have directions of action (support directions) which enclose different angles with the longitudinal central axis of the flame tube.
  • the flame tube preferably comprises one or more projections and / or recesses, which in particular abutment sections and / or attack surfaces. - - form sections for applying or attacking one or more support elements.
  • the combustion chamber device comprises one or more spring elements designed as leaf spring elements for the resilient mounting of the flame tube and / or the gas discharge on a housing of the combustion chamber device.
  • the leaf spring elements are in particular at one end to the
  • one or more leaf spring elements are firmly bonded to the flame tube only at one end and rest against the housing, in particular the thermal insulation of the housing, by a clamping action at the other end.
  • a long flame tube is understood in particular to mean a flame tube whose length-diameter ratio [length / diameter of the flame tube] is greater than or equal to 2, but at least greater than 1.75.
  • the length-diameter ratio of the flame tube is at most about 20,
  • a cross-sectional length ratio [surface area of cross section / length] of the flame tube is preferably at most about 80, more preferably at most about 60, for example, at most about 50.
  • Determination of the cross-sectional length ratio is preferably the number value of the cross-sectional area in square millimeters (mm 2 ) divided by the numerical value of the length in millimeters (mm).
  • the cross-sectional length ratio of the flame tube is at least approximately 5, for example at least approximately 10, in particular at least approximately 20.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a first embodiment of a combustion chamber device in which a flame tube is coupled to a housing of the combustion chamber device by means of a spring device acting parallel to the main flow direction;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a combustion chamber device corresponding to FIG. 1, in which a support device for supporting the flame tube is provided;
  • Fig. 3 shows a schematic cross section through the flame tube
  • FIG. 4 shows a schematic section corresponding to FIG. 1 through a third embodiment of a combustion chamber device, FIG. in which a supporting device and at least two spring devices acting parallel to the main flow direction are provided for coupling the flame tube to the housing of the combustion chamber device;
  • FIG. 5 shows a schematic representation corresponding to FIG. 4 of a fourth embodiment of a combustion chamber device in which a support device with two support elements is provided;
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a fifth embodiment of a combustion chamber device, in which a supporting device is provided with a roller bearing;
  • FIG. 7 shows a schematic longitudinal section through a sixth embodiment of a combustion chamber device, in which a suspension device for resilient suspension of the flame tube is provided;
  • FIG. 8 a of FIG. 1 shows a corresponding schematic longitudinal section through a seventh embodiment of a combustion chamber device, in which the flame tube and the gas outlet are displaceable in an overlapping section relative to one another; a schematic perspective view of a Ringfed device for connecting the flame tube with the gas discharge;
  • FIG. 11 shows a schematic representation of a ninth embodiment of a combustion chamber device corresponding to FIG. 1, in which a two-part flame tube is provided;
  • FIG. 12 shows a schematic longitudinal section through a tenth embodiment of a combustion chamber device, in which a spring device, in particular a tension spring device, is provided for the resilient coupling of the flame tube to the gas outlet; a schematic representation corresponding to FIG. 12 of an eleventh embodiment of a combustion chamber device, in which a spring device, in particular a compression spring device, is provided for coupling the flame tube to the housing; a schematic longitudinal section through an embodiment of a tension spring device, in which a pressure-loaded spring element is provided; a corresponding schematic representation of a twelfth embodiment of a combustion chamber device with an alternative variant of a tension spring device; a schematic perspective view of a cylinder of the tension spring device of Fig. 15; a schematic side view of the tension spring device of FIG. 15;
  • FIG. 18 is an enlarged view of an eyelet member of the tension spring device of FIG. 15;
  • FIG. - - A schematic perspective view of a portion of a formed from two sheet metal parts Ringfedervoriques; a schematic plan view of a sheet metal element for producing an alternative annular spring element of a ring spring device; a schematic cross section through an arranged on a flame tube ring spring element of FIG. 20; a schematic representation of a thirteenth embodiment of a combustion chamber device, wherein an overlapping portion of the flame tube and the gas discharge is provided with a compensation element; a schematic perspective, partially sectional view of the overlapping portion of the flame tube and the gas discharge including the compensating element according to the thirteenth embodiment of the combustion chamber device shown in Figure 22.
  • FIG. 18 is an enlarged view of an eyelet member of the tension spring device of FIG. 15;
  • FIG. - - A schematic perspective view of a portion of a formed from two sheet metal parts Ringfedervoriques; a schematic plan view of a sheet metal element for producing an
  • FIG. 2 shows a representation of a fourteenth embodiment of a combustion chamber device in which an axially and radially acting support device for supporting the flame tube is provided; a schematic longitudinal section through a fifteenth embodiment of a combustion chamber device in which leaf spring elements are provided for the radial support of the flame tube; and - -
  • FIG. 26 shows a schematic cross section through the combustion chamber device from FIG. 25th
  • FIG. 1 illustrates a combustor device 100 as a whole as used in a gas turbine engine 102.
  • the combustion chamber device 100 comprises a housing 104, in which a burner head 106, a flame tube 108 and a gas outlet 110 are arranged.
  • the flame tube 108 surrounds a combustion chamber 112 of the combustion chamber device 100.
  • the combustion chamber 112 is formed, for example, substantially circular cylindrical.
  • fuel and / or oxidizer can be fed to the combustion chamber 112.
  • the fuel and / or the oxidizer can be passed through the combustion chamber 112 in a main flow direction 114.
  • the burner head 106 preferably forms an upstream end of the combustion chamber 112 with respect to the main flow direction 114.
  • a downstream of the main flow direction 114 disposed downstream end of the combustion chamber 112 is preferably at the same time with respect to the main flow direction 114 downstream end of the flame At this end of the flame tube 108, this adjoins the gas outlet 110.
  • Flame tube 108 facing the end of the gas outlet 110 are preferably formed and arranged rotationally symmetrical about a common axis of symmetry 116.
  • the flame tube 108 and the gas outlet 110 are preferably formed in sections complementary to each other, so that the flame tube 108 and the gas outlet 110 can be applied to each other.
  • the flame tube 108 and the gas outlet 110 are formed in a coupling section 118 or overlapping section 120 in sections opposite to each other.
  • the flame tube 108 is bent radially inwards with respect to the axis of symmetry 116 and that a part of the gas discharge line 116 bent correspondingly radially outwards can be applied to the flame tube 108.
  • the flame tube 108 of the first embodiment of the combustion chamber device 100 is preferably formed in two parts.
  • the flame tube 108 comprises an inner flame tube 122, which forms a combustion chamber wall 124 delimiting the combustion chamber 112.
  • an outer flame tube 126 is provided, which is the inner
  • Flame tube 122 surrounds substantially cylindrical shell-shaped and
  • annular gap 128 is preferably formed between the inner flame tube 122 and the outer flame tube 126.
  • connecting elements 130 are the innermost connecting elements
  • Flame tube 122 and the outer flame tube 126 preferably connected to each other with little play.
  • the combustion chamber device 100 preferably further comprises a spring device 132, by means of which the flame tube 108 is resiliently coupled to the housing 104 or can be coupled.
  • the spring device 132 in particular comprises at least one spring element 134.
  • the flame tube 108 is coupled in a spring-like manner to the housing 104 parallel to the main flow direction 114.
  • the flame tube 108 is thus resiliently arranged parallel to the main flow direction 114 in the housing 104 and movable.
  • the spring device 132 may preferably be a thermally induced expansion of the flame tube 108 and / or the gas discharge 110th
  • a second embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIGS. 2 and 3 differs from that shown in FIG. 1, essentially in that the combustion chamber device 100 comprises a spring device 132 acting perpendicular to the main flow direction 114.
  • the spring device 132 is part of a supporting device 136.
  • the support device 136 comprises a support element 138, with which the flame tube 108 is supported against a direction of gravity 140. - -
  • the support element 138 thus receives in particular a weight of the flame tube 108.
  • the flame tube 108 is in the in Figs. 2 and 3 illustrated second embodiment of the combustion chamber device 100 preferably integrally formed.
  • the support member 138 is thus in particular in a respect to the
  • Gravity direction 140 lower portion of the combustion chamber wall 124 forming the flame tube 108.
  • the flame tube 108 in cross section, for example, circular.
  • the support member 138 preferably has a T-shaped cross-section.
  • the flame tube 108 is thus preferably supported only in the direction of gravity 140.
  • a movement of the flame tube 108 in all perpendicular to the direction of gravity 140 directions is preferably not affected by the support member 138.
  • the supporting device 136 comprises a bearing device 142.
  • the bearing device 142 preferably serves for the thermally optimized and / or friction-optimized mounting of the flame tube 108 on the support element 138.
  • the bearing device 142 comprises or is formed by a coating 144, in particular a ceramic coating 144. - -
  • the coating 144 is applied and / or formed in particular on the support element 138.
  • An abutment section 146 in which the support element 138 engages the flame tube 108 is preferably arranged on an end region 148 of the flame tube 108 facing the gas discharge 110. In this way, by means of the support member 138 and a support of the gas discharge 110 take place.
  • the support member 138 may be formed, for example, as a punch 150.
  • An end of the support element 138 facing away from the flame tube 108 is preferably receivable in a cylinder device and coupled to a spring element 134 which can be loaded, for example, by pressure.
  • Weight of the flame tube 108 and / or the gas discharge 110 can be realized.
  • FIG. 2 and 3 illustrated second embodiment of a combustion chamber device 100 in structure and function with the in FIG. 1, so that reference is made to the above description thereof.
  • a third embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIG. 4 differs from that shown in FIGS. 2 and 3 essentially in that, in addition to the spring device 132, which is part of the support device 136, at least two spring devices 132 acting parallel to the main flow direction 114 are provided. - -
  • the in Fig. 4 illustrated third embodiment of a combustion chamber device 100 in terms of structure and function with the in Figs. 2 and 3 illustrated second embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • a fourth embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIG. 5 differs from that shown in FIG. 4, essentially in that the combustion chamber device 100 comprises two support devices 136 for supporting the flame tube 108. In this way, in particular a uniform mechanical loading of the flame tube 108 and / or the support devices 136 can be made possible.
  • the fourth embodiment of the combustion chamber device shown in FIG. 5 is identical in construction and function to the one shown in FIG. 4, so that reference is made to the above description thereof.
  • a fifth embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIG. 6 differs from that shown in FIGS. 2 and 3 illustrated essentially by the fact that the support device 136 comprises a designed as WälzSystemlagerung 152 bearing device 142 includes.
  • the rolling element bearing 152 in particular comprises a plurality of rolling elements 154, for example balls 156, in particular ceramic balls.
  • the rolling elements 154 are arranged in particular in receiving areas 158 of the support element 138. - -
  • the in Fig. 6 illustrated fifth embodiment of a combustion chamber device 100 in structure and function with the in Figs. 2 and 3 illustrated second embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • a sixth embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIG. 7 differs from that shown in FIGS. 2 and 3 illustrated essentially by the fact that instead of a support device 136, a suspension device 160 is provided.
  • the flame tube 108 can be received suspended in the housing 104.
  • the suspension device 160 includes a suspension member 162 which engages the fire tube 108.
  • the suspension member 162 includes, for example, a hook 164 which engages an eyelet 166 disposed and / or formed on the fire tube 108.
  • the suspension member 162 further includes a receiving bar 168 which projects into a spring housing 170 of the suspension device 160.
  • the spring housing 170 is in particular placed on an upper side of the housing 104 of the combustion chamber device 100 and serves to receive a spring element 134. - -
  • the suspension element 162 is arranged resiliently on the housing 104 in a direction perpendicular to the main flow direction 114.
  • the receiving rod 168 is formed for example T-shaped, so that the spring element 134 can attack, for example, with respect to the direction of gravity from below it.
  • the suspension element 162 is in particular pivotally mounted in order to enable a movement of the flame tube 108, in particular parallel to the main flow direction 114.
  • suspension element 162 is provided with an additional joint. As a result, an even greater mobility of the flame tube 108 can be made possible.
  • the in Fig. 7 illustrated sixth embodiment of a combustion chamber device 100 in structure and function with the in Figs. 2 and 3 illustrated second embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • a seventh embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIG. 8 essentially differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the flame tube 108 is formed in one piece and fixed to the burner head 106 by means of a fixing device 184.
  • the fixing device 184 comprises in particular one or more fixing elements 186, for example one or more pins 188.
  • the flame tube 108 is thus fixedly movable relative to the burner head 106 fixed thereto. For example, a tilt - - admitted, while at best a very small axial, lateral play is given.
  • the flame tube 108 and the gas outlet 110 comprise an overlapping section 120, which allows a relative movement of the flame tube 108 relative to the gas outlet 110.
  • the flame tube 108 can be inserted or pushed into the gas outlet 110.
  • the flame tube 108 includes an insertion portion 190, which is insertable into a corresponding receiving portion 192 of the gas discharge 110.
  • the gas discharge 110 comprises the insertion portion 190 and hereby in a receiving portion 192 of the flame tube 108 is inserted (not shown in the drawings).
  • FIGS. 9 and 10 differs from the seventh embodiment shown in FIG. 8 essentially in that a spring device 132 is provided in the overlapping section 120.
  • the spring device 132 is formed in particular from the flame tube 108.
  • the flame tube 108 is provided at its end facing the gas outlet 110 with a plurality of notches 194 or slots 196 and formed such that annular radially outwardly or inwardly protruding bulges 198 are formed. - -
  • the flame tube 108 can in particular be resiliently applied to the gas discharge 110.
  • FIGS. 9 and 10 the eighth embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIGS. 9 and 10 is identical in construction and function to that shown in FIG. 8 illustrated seventh embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • a ninth embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIG. 11 differs from that shown in FIG. 8 illustrated seventh embodiment essentially in that the flame tube 108 is formed in two parts.
  • a first flame tube part 200 is fixed to the burner head 106 by means of a fixing device 184.
  • a second flame tube part 202 is fixed to the gas discharge 110 by means of a fixing device 184.
  • the first flame tube part 200 and the second flame tube part 202 are displaceable relative to each other.
  • an overlapping section 120 is preferably provided, in which the first flame tube part 200 and the second flame tube part 202 overlap.
  • the first flame tube part 200 is inserted or pushed into the second flame tube part 202.
  • a sealing element 204 is preferably arranged between the second flame tube part 202 and the gas outlet 110. - -
  • this can be used to prevent undesired gas leakage at the connection point between the second flame tube part 202 and the gas outlet 110.
  • the second flame tube part 202 is preferably provided with one or more passage openings 206.
  • the passage openings 206 serve, in particular, to supply fuel and / or oxidant from an environment 208 of the flame tube 108 to the combustion chamber 112.
  • the passage openings 206 in particular form secondary air holes 210 of the combustion chamber device 100.
  • the passage openings 206 are at one of the first
  • Flammrohrteil 200 facing end portion of the second flame tube part 202 arranged. In this way, a uniform mixing of the supplied fuel and / or oxidizer can be achieved with the already arranged in the combustion chamber 112 gas before it is removed via the exhaust discharge 110.
  • a tenth embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIG. 12 differs from that shown in FIG. 1 essentially in that the flame tube 108 and the gas outlet 110 are resiliently coupled to one another by means of a spring device 132. - -
  • the spring device 132 is designed in particular as a tension spring device 212 and serves to pull the flame tube 108 and the gas outlet 110 toward one another, in particular to ensure reliable contact on the coupling section 118 and / or overlap section 120.
  • the spring device 132 is preferably designed such that a spring element 134 of the spring device 132 is subjected to pressure when the flame tube 108 and the gas outlet 110 are moved away from each other.
  • FIG. 12 the in Fig.
  • the tenth embodiment of the combustion chamber apparatus 100 shown in FIG. 12 is identical in construction and function to the first embodiment shown in FIG. 1, so that reference is made to the above description thereof.
  • FIG. 13 differs from that shown in FIG. 12, substantially in that the spring device 132 couples the flame tube 108 to the housing 104.
  • the spring device 132 is preferably designed as a pressure spring device 214, so that the flame tube 108 can be pressed by means of the spring device 132 in particular against the gas discharge 110.
  • a tension spring device 212 in which a pressure-loaded spring element 134 is provided. - -
  • the spring element 134 is arranged in particular in a cylinder 216.
  • a piston rod 220 of the piston 218 protrudes on one side of the cylinder 216 out of this, which is arranged opposite from a side of the cylinder 216, on which a cylinder rod 222 is arranged and / or formed.
  • the piston rod 220 and the cylinder rod 222 thus project away from each other in different directions.
  • the spring element 134 is arranged between the piston 218 and the cylinder 216 such that this spring element 134 is subjected to pressure when the cylinder rod 222 and the piston rod 220 are pulled apart, that is to say subjected to tension.
  • the piston rod 220 may include a notch 224.
  • the spring device 132 can be locked in particular in a prestressed state, for example by the piston rod 220 being pulled out of the cylinder 216 until the notch 224 is accessible and can be locked with a suitable locking element outside the cylinder 216.
  • the embodiment of a spring device 132 shown in FIG. 14 is particularly suitable for use in high-temperature applications, in which the spring element 134 is formed, for example, from a ceramic material.
  • the spring element 134 which is loaded exclusively on pressure and nevertheless allows a tensile loading of the spring device 132.
  • An encapsulation of the ceramic spring element is preferably implement, since this case the fragments are included in the encapsulation at destruction.
  • a twelfth embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIGS. 15 to 18 differs from that shown in FIG. 12 illustrated tenth embodiment substantially in that a substantially the in FIG. 14 illustrated embodiment corresponding tension spring device 212 is provided.
  • the tension spring device 212 in this case comprises, for example, a circular cylindrical cylinder 216 (see FIG. 16).
  • the piston rod 220 and the cylinder rod 222 are preferably provided at the opposite ends, each with an eyelet element 226.
  • the spring device 132 can be easily and securely fixed to the flame tube 108 or to the gas outlet 110.
  • Fig. 16 it can be seen, is a passage 228, through which the piston rod 220 of the piston 218 is guided out of the cylinder 216 to the outside, for example, slit-shaped.
  • the eye element 226 of the piston rod 220 can be passed through the passage 228 in order to be able to easily assemble the spring device 132.
  • a ring spring device 230 can be used, for example, in the overlapping section 120 between the flame tube 108 and the gas discharge 110.
  • the annular spring device 230 preferably comprises two or more annular sheet metal elements 240, which are conically shaped, for example, in sections and each have a plurality of slots 196, so that in each case a plurality of tabs 236 of each sheet metal element 240 are formed.
  • the sheet metal elements 240 are in particular inserted into one another and / or arranged and / or aligned relative to one another such that the slots 196 - - One sheet metal element 240 of the tabs 236 of the other
  • Sheet metal element 240 are covered.
  • the ring spring device 230 according to FIGS. 20 and 21 comprises a
  • Ring spring element 232 which can be produced for example from a metal strip 234 (see FIG. 20).
  • the sheet-metal strip 234 is provided in particular on one side with slots 196 several times, so that a plurality of tabs 236 are formed.
  • the sheet metal strip 234 and / or the tabs 236 are bent or bent, for example, to form bulges 198.
  • the sheet metal strip 234 is wound around a cylindrical element, for example the flame tube 108, and fixed in place, for example, by spot welding.
  • the metal strip 234 is preferably dimensioned so that it can be wound around the cylindrical element several times.
  • the dimensioning and / or arrangement of the slots 196 and / or the tabs 236 is preferably selected so that the tabs 236 of a winding cover the slots 196 of a previous and / or subsequent winding. In this way, in particular a good sealing effect of the ring spring device 230 can be made possible.
  • Fig. 21 can be seen, preferably several, for example, four or five windings are provided.
  • the ring spring devices 230 illustrated in FIGS. 19 to 21 in particular act outward in the radial direction. - -
  • the ring spring device 230 may serve as a compensation element 238 for compensating a relative movement of the flame tube 108 relative to the gas discharge 110.
  • a thirteenth embodiment of a combustion chamber device 100 shown in FIGS. 22 and 23 differs from that shown in FIGS. 9 and 10 essentially in that a substantially cone-shaped compensation element 238 is provided between the flame tube 108 and the gas discharge 110.
  • This compensating element 238 may be formed, for example, by a conically shaped sheet-metal element 240.
  • the in Figs. 22 and 23 illustrated thirteenth embodiment of a combustion chamber device 100 in structure and function with the in Figs. 9 and 10, so that reference is made to the above description thereof.
  • FIG. 24 illustrated fourteenth embodiment of a
  • Combustion chamber device 100 differs from that shown in FIGS. 2 and 3 essentially in that the supporting device 136 supports the flame tube 108 with respect to a longitudinal central axis 300 of the flame tube 108 both in the radial direction 302 and in the axial direction 304.
  • the support device 136 comprises one or more support elements 138 with which the flame tube 108 is supported in the radial direction 302 towards the outside and counter to the main flow direction 114.
  • the directions of action (support directions) of all support elements 138 preferably close at least with the longitudinal central axis 300
  • this angle ⁇ (alpha) is at least about 30 °, in particular at least about 40 °, and / or at most about 75 °, in particular at most about 60 °.
  • this angle ⁇ (alpha) is approximately 45 °.
  • a plurality of support elements 138 to be provided whose directions of action (support directions) include different angles ⁇ (alpha) with the longitudinal central axis 300.
  • the flame tube 108 preferably includes one or more abutment portions 146 and / or engagement portions 312 against which the one or more support members 138 abut and / or engage.
  • each support member 138 has a facing end facing end of each support member 138 and the associated
  • the abutment section 146 and / or the engagement section 312 are preferably at least approximately and / or at least in sections
  • one or more support elements 138 slide along the surface of the flame tube 108 and / or the gas outlet 110 during a movement of the flame tube 108 and / or the gas outlet 110, in particular in the circumferential direction 306 and / or in a tangential direction.
  • connection of the one or more support elements 138 to the flame tube 108 and / or the gas discharge 110 may be provided such that a movement compensation by tilting a punch 150 of the support member 138 within the respective spring device 132 is made possible.
  • the in Fig. 24 shows a fourteenth embodiment of a combustion chamber device 100 in terms of structure and function with the in Figs. 2 and 3 illustrated second embodiment, so that reference is made to the above description thereof in this regard.
  • FIGS. 25 and 26 illustrated fifteenth embodiment of a combustion chamber device 100 differs from that shown in FIG. 24
  • the flame tube 108 instead of relatively complex support elements 138 relatively simple, formed as a leaf spring elements 314 support members 138 for receiving and / or storage of the flame tube 108 in the radial direction 302 includes.
  • a support of the flame tube 108 in the axial direction 304 is not provided in this embodiment, but by appropriate training and / or connection of the leaf spring elements 314 quite different
  • support elements 138 may preferably be a direct
  • Expansion of about 10 mm in the axial direction 304 can be reduced to about 3 mm.
  • a force-transmitting, stable outer heat shield can thereby be dispensed with.
  • the ring spring device 230 may be disposed between the flame tube 108 and the gas exhaust 110 of the seventh embodiment of the combustion chamber device 100 shown in FIG.
  • a supporting device 136 according to the second embodiment shown in FIGS. 2 and 3 and / or a suspension device 160 according to the sixth embodiment shown in FIG. 7 may be provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

Um eine Brennkammervorrichtung bereitzustellen, welche einfach herstellbar ist und einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Brennkammervorrichtung Folgendes umfasst: einen Brennerkopf zur Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidator zu einer Brennkammer der Brennkammervorrichtung; ein Flammrohr, welches sich längs einer Hauptströmungsrichtung des Brennstoffs und/oder des Oxidators an den Brennerkopf anschließt und die Brennkammer umgibt; eine sich in der Hauptströmungsrichtung an das Flammrohr anschließende Gasabführung.

Description

Brennkammervorrichtung und Gasturbinenvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammervorrichtung, insbesondere eine Brennkammervorrichtung einer Gasturbinenvorrichtung .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammervorrichtung bereitzustellen, welche einfach herstellbar ist und einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkammervorrichtung zur Verbrennung von Brennstoff mit Oxidator gelöst, wobei die Brennkammervorrichtung Folgendes umfasst:
einen Brennerkopf zur Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidator zu einer Brennkammer der Brennkammervorrichtung;
ein Flammrohr, welches sich längs einer Hauptströmungsrichtung des Brennstoffs und/oder des Oxidators an den Brennerkopf anschließt und die Brennkammer umgibt;
eine sich in der Hauptströmungsrichtung an das Flammrohr anschließende Gasabführung.
Die Gasabführung grenzt vorzugsweise unmittelbar an das Flammrohr an und/oder ist unmittelbar mit dem Flammrohr verbunden.
Vorzugsweise dient die Gasabführung der Abführung von in der Brennkammer entstandenem Abgas aus der Brennkammer.
Vorzugsweise ist die Gasabführung eine Anbindung der Brennkammervorrichtung an einen Ringraum einer Gasturbinenvorrichtung .
Mittels der Gasabführung ist vorzugsweise das Abgas aus der Brennkammer zu einer Turbine der Gasturbinenvorrichtung zuführbar. - -
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Gasabführung einen Zwischenraum bildet oder zu einem Zwischenraum führt, welcher insbesondere einem Ringraum einer Gasturbinenvorrichtung vorgeschaltet ist und beispielsweise einer Abgasreinigung dient.
Die Gasabführung ist insbesondere eine Volute.
Günstig kann es sein, wenn das Flammrohr und/oder die Gasabführung mittels mindestens einer Federvorrichtung federnd mit einem Gehäuse der Brennkammervorrichtung und/oder mit dem Brennkopf gekoppelt ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das
Flammrohr und/oder die Gasabführung mittels einer oder mehrerer senkrecht zur Hauptströmungsrichtung wirkender Federvorrichtungen federnd mit dem Gehäuse der Brennkammervorrichtung und/oder mit dem Brennerkopf gekoppelt ist.
Eine senkrecht zur Hauptströmungsrichtung wirkende Federvorrichtung ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass eine federnde, insbesondere federnd kompensierende, Relativbewegung der miteinander gekoppelten Bauteile in einer senkrecht zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Richtung möglich ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das
Flammrohr und/oder die Gasabführung mittels einer oder mehrerer parallel zur Hauptströmungsrichtung wirkender Federvorrichtungen federnd mit dem Gehäuse der Brennkammervorrichtung und/oder mit dem Brennerkopf gekoppelt ist.
Eine parallel zur Hauptströmungsrichtung wirkende Federvorrichtung ist dabei insbesondere so ausgebildet, dass eine federnde Relativbewegung der mit- - - einander gekoppelten Bauteile in einer parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Richtung möglich ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Flammrohr zweiteilig ausgebildet ist und ein äußeres Flammrohr und ein inneres Flammrohr umfasst. Das äußere Flammrohr und das innere Flammrohr sind vorzugsweise miteinander verbunden.
Vorzugsweise umgibt das äußere Flammrohr das innere Flammrohr im
Wesentlichen mantelförmig, wobei insbesondere ein Ringspalt zwischen dem äußeren Flammrohr und dem inneren Flammrohr gebildet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das äußere Flammrohr mittels einer Federvorrichtung, welche insbesondere parallel zur Hauptströmungsrichtung wirkt, an das Gehäuse der Brennkammervorrichtung gekoppelt ist. Aufgrund der Verbindung zwischen dem äußeren Flammrohr und dem inneren Flammrohr ist dann vorzugsweise auch das die eigentliche Brennkammerwandung bildende innere Flammrohr federnd mit dem Gehäuse der Brennkammervorrichtung gekoppelt.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Brennkammervorrichtung mindestens eine Abstützvorrichtung zum Abstützen des Flammrohrs und/oder der Gasabführung umfasst.
Mindestens eine Abstützvorrichtung ist oder umfasst vorzugsweise eine Federvorrichtung beziehungsweise federnde Elemente.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Abstützvorrichtung mindestens eine senkrecht zur Hauptströmungsrichtung wirkende Federvorrichtung umfasst. Vorzugsweise sind mehrere senkrecht zur Hauptströmungsrichtung wirkende Federvorrichtungen zur Ausbildung der Abstützvorrichtung vorgesehen. - -
Günstig kann es sein, wenn die Abstützvorrichtung mindestens ein Stützelement umfasst, mittels welchem das Flammrohr und/oder die Gasabführung vorzugsweise federnd entgegen der Schwerkraftrichtung abgestützt oder abstützbar ist.
Das Flammrohr und/oder die Gasabführung sind dabei vorzugsweise in einer oder mehreren senkrecht zur Schwerkraftrichtung verlaufenden Richtungen relativ zu dem Stützelement beweglich.
Das Stützelement kann beispielsweise als ein im Querschnitt oder Längsschnitt im Wesentlichen T-förmiger Stützteller ausgebildet sein, welcher an einer bezüglich der Schwerkraftrichtung unten liegenden Unterseite des Flammrohrs und/oder der Gasabführung an dem Flammrohr bzw. an der Gasabführung angreift und das Flammrohr und/oder die Gasabführung entgegen der Schwerkraftrichtung abstützt.
Das mindestens eine Stützelement, das Flammrohr und/oder die Gasabführung umfassen vorzugsweise eine Lagervorrichtung zur Erleichterung einer Relativbewegung des Flammrohrs und/oder der Gasabführung relativ zu dem mindestens einen Stützelement in einer oder mehreren senkrecht zur Schwerkraftrichtung verlaufenden Richtungen.
Insbesondere dient das mindestens eine Stützelement vorzugsweise ausschließlich der Abstützung entgegen der Schwerkraftrichtung unter Beibehaltung sämtlicher weiterer Bewegungsfreiheitsgrade des Flammrohrs und/oder der Gasabführung .
Vorzugsweise dient die Abstützvorrichtung der Aufnahme von Gewichtskräften des Flammrohrs und/oder der Gasabführung .
Es kann vorgesehen sein, dass die Lagervorrichtung eine Beschichtung, insbesondere eine keramische Beschichtung, umfasst. - -
Die Beschichtung ist vorzugsweise an dem mindestens einen Stützelement, an dem Flammrohr und/oder an der Gasabführung ausgebildet und/oder angeordnet.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Lagervorrichtung eine Wälzkörperlagerung, beispielsweise eine Kugellagerung, umfasst.
Günstig kann es sein, wenn als Keramikkugeln ausgebildete Wälzkörper zur Lagerung des Flammrohrs und/oder der Gasabführung vorgesehen sind .
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Stützelement der Abstützvorrichtung eine oder mehrere Aufnahmen für jeweils einen oder mehrere Wälzkörper aufweist. Das Flammrohr und/oder die Gasabführung liegen vorzugsweise auf dem einen oder den mehreren Wälzkörpern auf und sind hierdurch vorzugsweise besonders reibungsfrei und verschleißarm sowie thermisch isoliert an dem Stützelement abgestützt.
Die Beschichtung und/oder die Wälzkörperlagerung ist insbesondere zwischen dem Stützelement einerseits und dem Flammrohr und/oder der Gasabführung andererseits angeordnet.
Vorzugsweise ist mindestens ein Stützelement der Abstützvorrichtung derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass das Stützelement an dem Flammrohr angreift, insbesondere an einem der Gasabführung zugewandten Endbereich des Flammrohrs.
Vorzugsweise ist ein Abstand des Stützelements, welches an dem Flammrohr angreift, von der Gasabführung geringer als ungefähr die Hälfte einer
Gesamtlänge des Flammrohrs, insbesondere geringer als ungefähr ein Drittel einer Gesamtlänge des Flammrohrs, beispielsweise geringer als ungefähr ein Viertel einer Gesamtlänge des Flammrohrs. - -
Es kann vorgesehen sein, dass die Brennkammervorrichtung mehrere Federvorrichtungen zur Kopplung des Flammrohrs und/oder der Gasabführung mit dem Brennerkopf und/oder dem Gehäuse der Brennkammervorrichtung umfasst. Hierbei kann beispielsweise mindestens eine Federvorrichtung senkrecht zur Hauptströmungsrichtung wirken, um insbesondere eine Gewichtskraft des Flammrohrs und/oder der Gasabführung aufnehmen zu können.
Ferner kann vorzugsweise mindestens eine Federvorrichtung parallel zur Hauptströmungsrichtung wirken, insbesondere um im Betrieb der Brennkammervorrichtung auftretende Druckschwankungen kompensieren zu können.
Vorzugsweise ist mittels mindestens einer Federvorrichtung eine Gewichtskraft des Flammrohrs und/oder der Gasabführung zu mindestens ungefähr 50%, insbesondere mindestens ungefähr 75%, beispielsweise mindestens ungefähr 85%, insbesondere ungefähr 90%, aufnehmbar.
Ferner kann vorzugsweise mittels mindestens einer Federvorrichtung und/oder mittels des Flammrohrs eine aufgrund von thermischer Erwärmung und/oder aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten auftretende Größenabweichung und/oder Größenveränderung der Gasabführung und/oder Brennkammer ausgeglichen werden.
Insbesondere dann, wenn aufgrund einer oder mehrerer Federvorrichtungen eine Beeinträchtigung der Bewegung und/oder strukturellen Stabilität des Flammrohrs eintreten kann, kann vorgesehen sein, dass das Flammrohr ein oder mehrere Versteifungselemente, beispielsweise Versteifungsrippen, umfasst.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Flammrohr und/oder die Gasabführung mittels mehrerer Stützelemente abgestützt sind, insbesondere um eine gleichmäßige mechanische Belastung zu gewährleisten. - -
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Brennkammervorrichtung mindestens eine Aufhängungsvorrichtung zum Aufhängen des Flammrohrs und/oder der Gasabführung umfasst.
Mindestens eine Aufhängungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Federvorrichtung oder umfasst eine Federvorrichtung .
Es kann vorgesehen sein, dass die Aufhängungsvorrichtung mindestens ein Aufhängungselement umfasst, mittels welchem das Flammrohr und/oder die Gasabführung vorzugsweise federnd entgegen der Schwerkraftrichtung aufgehängt oder aufhängbar sind.
Das Aufhängungselement kann beispielsweise einen mittels eines Federelements verspannten Haken umfassen, welcher bezüglich der Schwerkraftrichtung von oben an einem entsprechend angeordneten, geformten und/oder ausgebildeten Gegenstück, das an dem Flammrohr angeordnet und/oder ausgebildet ist, angreift.
Es kann vorgesehen sein, dass das Flammrohr und/oder die Gasabführung vorzugsweise in einer oder mehreren senkrecht zur Schwerkraftrichtung verlaufenden Richtungen relativ zu dem Gehäuse beweglich ist. Das Aufhängungselement bewegt sich vorzugsweise mit dem Flammrohr und/oder der Gasabführung mit, insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Aufhängungselement schwenkbar ausgebildet und/oder angeordnet ist, insbesondere um eine Bewegung des Flammrohrs und/oder der Gasabführung in einer oder mehreren senkrecht zur Schwerkraftrichtung verlaufenden Richtungen zu ermöglichen .
Das mindestens eine Aufhängungselement umfasst beispielsweise eine Aufnahmestange, einen Haken und/oder eine Öse. - -
Ein entsprechendes Gegenstück, welches an dem Flammrohr und/oder an der Gasabführung angeordnet und/oder ausgebildet ist, ist beispielsweise eine Öse und/oder ein Haken.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das mindestens eine Aufhängungselement federnd und/oder schwenkbar an einem Gehäuse der Brennkammervorrichtung festgelegt ist.
Günstig kann es sein, wenn das mindestens eine Aufhängungselement mittels einer Hakenverbindung und/oder Rastverbindung mit dem Flammrohr und/oder der Gasabführung gekoppelt oder koppelbar ist.
Der Brennerkopf bildet vorzugsweise ein bezüglich der Hauptströmungsrichtung stromaufwärts angeordnetes Ende der Brennkammer.
Ein Kopplungsabschnitt, Verbindungsabschnitt und/oder Überlappungsabschnitt des Flammrohrs und der Gasabführung bildet vorzugsweise ein bezüglich der Hauptströmungsrichtung stromabwärts angeordnetes Ende der Brennkammer.
Es kann vorgesehen sein, dass das Flammrohr mittels einer Fixiervorrichtung zumindest längs der Hauptströmungsrichtung unbeweglich mit dem Brennerkopf verbunden, insbesondere an demselben festgelegt, ist. Insbesondere eine Relativbewegung des Flammrohrs relativ zu dem Brennerkopf längs der Hauptströmungsrichtung ist dann vorzugsweise wirksam verhindert.
Günstig kann es sein, wenn das Flammrohr und die Gasabführung einen im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Überlappungsabschnitt aufweisen.
Das Flammrohr und die Gasabführung sind im Überlappungsabschnitt vorzugsweise relativ zueinander beweglich, insbesondere relativ zueinander verschiebbar. - -
Das Flammrohr und die Gasabführung sind vorzugsweise ineinanderschiebbar oder ineinandersteckbar.
Es kann vorgesehen sein, dass das Flammrohr in die Gasabführung schiebbar oder steckbar ist.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Gasabführung in das
Flammrohr schiebbar oder steckbar ist.
Durch den Überlappungsabschnitt ist insbesondere ein automatischer Längenausgleich, Dehnungsausgleich und/oder Positionsausgleich zwischen dem Flammrohr und der Gasabführung gewährleistet.
Zwischen dem Flammrohr und der Gasabführung kann sich im Bereich des Überlappungsabschnitts ein Ringspalt bilden. Dieser ist vorzugsweise möglichst klein zu dimensionieren. Beispielsweise kann hierfür eine Verkippung zwischen dem Brennerkopf und dem Flammrohr und/oder der Gasabführung vorgesehen sein.
Das Flammrohr und/oder die Gasabführung weisen in einem Überlappungsabschnitt des Flammrohrs und/oder der Gasabführung vorzugsweise im
Wesentlichen zylindrische und/oder parallel zueinander verlaufende Wandungen auf. Vorzugsweise wird durch die Form des Flammrohrs und/oder der Gasabführung im Bereich des Überlappungsabschnitts eine Relativbewegung des Flammrohrs relativ zu der Gasabführung nicht behindert.
Günstig kann es sein, wenn in einem Überlappungsabschnitt des Flammrohrs und/oder der Gasabführung, insbesondere zwischen dem Flammrohr und der Gasabführung, ein Ausgleichselement und/oder ein Dichtelement angeordnet ist. - -
Das Dichtelement und/oder das Ausgleichselement kann beispielsweise eine Federvorrichtung, insbesondere eine Tellerfedervorrichtung und/oder eine Ringfedervorrichtung, umfassen.
Günstig kann es sein, wenn die Brennkammervorrichtung ein Dichtelement und/oder ein Ausgleichselement umfasst, welches durch ein geschlitztes und/oder radial federndes ringförmiges Element gebildet ist.
Beispielsweise kann ein Dichtelement und/oder ein Ausgleichselement aus einem Blechstreifen gebildet sein, welcher durch Schlitzen und Umformen, insbesondere Abkanten, sowie anschließendes Aufrollen auf ein zylindrisches Element, beispielsweise das Flammrohr und/oder die Gasabführung, gebildet ist.
Beispielsweise durch Punktschweißen kann der aufgewickelte Blechstreifen vorzugsweise in sich fixiert werden.
Die Schlitze in dem Blechstreifen sind vorzugsweise so ausgebildet und/oder angeordnet, dass bei mehrfachem Umwickeln des zylindrischen Elements mit dem Blechstreifen die Schlitze unterschiedlicher Lagen (Wicklungen) versetzt zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann insbesondere eine Abdichtwirkung optimiert werden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Brennkammervorrichtung ein Dichtelement und/oder ein Ausgleichselement umfasst, welches sich einseitig verjüngt, insbesondere im Wesentlichen konisch verjüngt.
Das Dichtelement und/oder Ausgleichselement ist insbesondere ein Blechelement.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Dichtelement und/oder das Ausgleichselement zwischen dem Flammrohr und der Gasabführung angeordnet ist. - -
Vorzugsweise sind das Flammrohr und die Gasabführung mittels einer Federvorrichtung miteinander gekoppelt.
Die Federvorrichtung wirkt vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung, beispielsweise ringförmig in radialer Richtung, wirkt.
Günstig kann es sein, wenn die Federvorrichtung eine Zugfedervorrichtung ist, mittels welcher das Flammrohr und die Gasabführung aufeinanderzu ziehbar sind.
Die Federvorrichtung kann dabei beispielsweise ein auf Zug belastbares Federelement umfassen.
Günstig kann es sein, wenn das Federelement aus einem keramischen Werkstoff gebildet ist oder einen keramischen Werkstoff umfasst. Ein solches Federelement ist vorzugsweise auf Druck belastbar.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Federvorrichtung eine Zugfedervorrichtung umfasst, welche beispielsweise einen Zylinder und einen Kolben sowie ein dazwischen angeordnetes, auf Druck belastbares Federelement umfasst.
Günstig kann es sein, wenn das Flammrohr zweiteilig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise jeder Flammrohrteil eine unmittelbare Begrenzung (Brennkammerwandung) der Brennkammer bildet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die zwei Flammrohrteile relativ zueinander beweglich, insbesondere verschieblich, sind . - -
Ein erster Flammrohrteil ist vorzugsweise am Brennerkopf fixiert.
Ein zweiter Flammrohrteil ist vorzugsweise an der Gasabführung fixiert.
Unter einem Fixieren ist dabei vorzugsweise ein in mindestens einer Richtung unbewegliches Festlegen zu verstehen, insbesondere um eine Relativbewegung längs der Hauptströmungsrichtung zu vermeiden.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein bezüglich der Hauptströmungsrichtung stromabwärts angeordneter Flammrohrteil Durchtrittsöffnungen aufweist, durch welche Brennstoff und/oder Oxidator aus einer Umgebung, insbesondere Ummantelung, der Brennkammer zu der Brennkammer zuführbar ist.
Durch die Verwendung eines zweigeteilten Flammrohrs kann vorzugsweise eine Längendehnung der Bauteile und/oder eine Bewegung der Gasabführung, insbesondere aufgrund von thermischer Ausdehnung, mittels eines Schiebesitzes im Flammrohr kompensiert werden.
Die Durchtrittsöffnungen sind vorzugsweise an einem dem ersten Flammrohrteil zugewandten Endbereich des zweiten Flammrohrteils angeordnet. Hierdurch kann vorzugsweise eine gleichmäßige Vermischung des durch die Durchtrittsöffnungen in die Brennkammer gelangenden Brennstoffs und/oder Oxidators mit dem bereits in der Brennkammer befindlichen Brennstoff und/oder Oxidator erfolgen, so dass vorzugsweise gleichmäßige Temperaturprofile ohne Temperaturspitzen erzielt werden können. Zudem können vorzugsweise bei Schwachgasabreinigungen Nachreaktionen stromabwärts der Durchtrittsöffnungen stattfinden.
Vorzugsweise wird die komplette Prozessluft über den Brennerkopf und die Durchtrittsöffnungen eingebracht, insbesondere unter Vermeidung einer Falschströmung über die Verbindung zwischen dem Flammrohr und der Gasabführung. Hierdurch kann vorzugsweise die komplette Prozessluft mit einer bestimmten Verweilzeit in der Brennkammer auf eine erhöhte Tempe- - - ratur gebracht werden, um letztlich eine zuverlässige Abreinigung von
Prozessluft zu gewährleisten .
Zwischen dem zweiten Flammrohrteil und der Gasabführung ist vorzugsweise ein Dichtelement, beispielsweise ein im Querschnitt C- oder V-förmiger Dichtring, angeordnet. Hierdurch kann vorzugsweise eine unerwünschte Ausströmung oder Einströmung von Gas verhindert werden.
Die erfindungsgemäße Brennkammervorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Gasturbinenvorrichtung .
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Gasturbinenvorrichtung, welche eine oder mehrere erfindungsgemäße Brennkammervorrichtungen umfasst.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Gasturbinenvorrichtung einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
Es kann vorgesehen sein, dass die Gasturbinenvorrichtung mehrere Brennkammervorrichtungen umfasst und dass die Gasabführungen der Brennkammervorrichtungen in einen stromaufwärts einer Turbine der Gasturbinenvorrichtung angeordneten Ringraum der Gasturbinenvorrichtung münden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die
Brennkammervorrichtung mindestens eine Abstützvorrichtung zum Abstützen des Flammrohrs und/oder der Gasabführung umfasst, wobei die
Abstützvorrichtung das Flammrohr bezüglich einer Längsmittelachse des Flammrohrs sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung abstützt.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Abstützvorrichtung ein oder mehrere Stützelemente umfasst, mittels welchen das Flammrohr und/oder die Gasabführung in radialer Richtung nach außen und/oder in axialer Richtung - - längs der Hauptströmungsrichtung und/oder entgegen der Hauptströmungsrichtung abgestützt sind .
Das eine oder die mehreren Stützelemente sind vorzugsweise schräg zur axialen Richtung und/oder schräg zur radialen Richtung ausgerichtet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mehrere Stützelemente längs einer Umfangs- richtung des Flammrohrs an dessen Außenseite verteilt an dem Flammrohr angeordnet sind und/oder angreifen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mehrere Stützelemente derart längs der Umfangsrichtung des Flammrohrs an dessen Außenseite verteilt angeordnet sind und/oder daran angreifen, dass sich eine gleichmäßige Abstützung in sämtlichen Richtungen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung und/oder parallel zur Hauptströmungsrichtung ergibt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Wirkungsrichtungen (Abstützrichtungen) sämtlicher Stützelemente schräg zur Längsmittelachse des Flammrohrs ausgerichtet sind und insbesondere einen Winkel von mindestens ungefähr 30°, beispielsweise mindestens ungefähr 40°, mit der Längsmittelachse einschließen. Der Winkel beträgt ferner vorzugsweise höchstens ungefähr 75°, beispielsweise höchstens ungefähr 60°. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Winkel ungefähr 45° beträgt.
Günstig kann es sein, wenn die Winkel für sämtliche Stützelemente identisch oder zumindest näherungsweise identisch sind.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mehrere Stützelemente Wirkungsrichtungen (Abstützrichtungen) aufweisen, welche mit der Längsmittelachse des Flammrohrs unterschiedliche Winkel einschließen.
Das Flammrohr umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Vorsprünge und/oder Vertiefungen, welche insbesondere Anlageabschnitte und/oder Angriffsab- - - schnitte zum Anlegen bzw. Angreifen eines oder mehrerer Stützelemente bilden.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Brennkammervorrichtung ein oder mehrere als Blattfederelemente ausgebildete Federelemente zur federnden Lagerung des Flammrohrs und/oder der Gasabführung an einem Gehäuse der Brennkammervorrichtung umfasst.
Die Blattfederelemente sind dabei insbesondere an einem Ende an dem
Flammrohr und an einem anderen Ende an dem Gehäuse, insbesondere an einer inneren thermischen Isolierung des Gehäuses, festgelegt und/oder angelegt.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Blattfederelemente lediglich an einem Ende stoffschlüssig an dem Flammrohr festgelegt und durch eine Klemmwirkung an dem anderen Ende an dem Gehäuse, insbesondere der thermischen Isolierung des Gehäuses, anliegen.
Besonders vorteilhaft kann eine Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung zur Lagerung und/oder Abstützung bei Brennkammervorrichtungen,
insbesondere von Gasturbinenanlagen, sein, bei welchen zumindest ein langes Flammrohr zum Einsatz kommt, eingesetzt werden soll oder muss.
Unter einem langen Flammrohr wird dabei insbesondere ein Flammrohr verstanden, dessen Längen-Durchmesser-Verhältnis [Länge/Durchmesser des Flammrohrs] größer gleich 2, mindestens jedoch größer gleich 1,75, ist.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Längen- Durchmesser-Verhältnis des Flammrohrs höchstens ungefähr 20,
beispielsweise höchstens ungefähr 15, insbesondere höchstens ungefähr 10, beträgt. - -
Ein Querschnitt-Längen-Verhältnis [Flächeninhalt des Querschnitts/Länge] des Flammrohrs beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 80, insbesondere höchstens ungefähr 60, beispielsweise höchstens ungefähr 50. Für die
Bestimmung des Querschnitt-Längen-Verhältnisses wird vorzugsweise der Zahlenwert der Querschnittsfläche in Quadratmillimetern (mm2) durch den Zahlenwert der Länge in Millimetern (mm) geteilt.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Querschnitt- Längen-Verhältnis des Flammrohrs mindestens ungefähr 5, beispielsweise mindestens ungefähr 10, insbesondere mindestens ungefähr 20, beträgt.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher ein Flammrohr mittels einer parallel zur Hauptströmungsrichtung wirkenden Federvorrichtung an ein Gehäuse der Brennkammervorrichtung gekoppelt ist;
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher eine Abstützvorrichtung zum Abstützen des Flammrohrs vorgesehen ist;
Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch das Flammrohr und die
Abstützvorrichtung aus Fig. 2;
Fig. 4 einen der Fig. 1 entsprechenden schematischen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, - - bei welcher eine Abstützvorrichtung und mindestens zwei parallel zur Hauptströmungsrichtung wirkende Federvorrichtungen zur Kopplung des Flammrohrs mit dem Gehäuse der Brennkammervorrichtung vorgesehen sind;
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher eine Abstützvorrichtung mit zwei Stützelementen vorgesehen ist;
Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch eine fünfte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher eine Abstützvorrichtung mit einer Wälzkörperlagerung vorgesehen ist;
Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt durch eine sechste Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher eine Aufhängungsvorrichtung zur federnden Aufhängung des Flammrohrs vorgesehen ist;
Fig. 8 einen der Fig . 1 entsprechenden schematischen Längsschnitt durch eine siebte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher das Flammrohr und die Gasabführung in einem Überlappungsabschnitt relativ zueinander verschieblich sind; eine schematische perspektivische Darstellung einer Ringfed Vorrichtung zur Verbindung des Flammrohrs mit der Gasabführung;
Fig. 10 einen schematischen Längsschnitt durch das Flammrohr, die
Ringfedervorrichtung und die Gasabführung aus Fig . 9; - -
Fig. 11 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher ein zweiteiliges Flammrohr vorgesehen ist;
Fig. 12 einen schematischen Längsschnitt durch eine zehnte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher eine Federvorrichtung, insbesondere eine Zugfedervorrichtung, zur federnden Kopplung des Flammrohrs mit der Gasabführung vorgesehen ist; eine der Fig. 12 entsprechende schematische Darstellung einer elften Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher eine Federvorrichtung, insbesondere eine Druckfedervorrichtung, zur Kopplung des Flammrohrs mit dem Gehäuse vorgesehen ist; einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Zugfedervorrichtung, bei welcher ein auf Druck belastetes Federelement vorgesehen ist; eine der Fig. 12 entsprechende schematische Darstellung einer zwölften Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung mit einer alternativen Variante einer Zugfedervorrichtung; eine schematische perspektivische Darstellung eines Zylinders der Zugfedervorrichtung aus Fig. 15; eine schematische Seitenansicht der Zugfedervorrichtung aus Fig. 15;
Fig. 18 eine vergrößerte Darstellung eines Ösenelements der Zugfedervorrichtung aus Fig. 15; - - eine schematische perspektivische Darstellung eines Abschnitts einer aus zwei Blechteilen geformten Ringfedervorrichtung; eine schematische Draufsicht auf ein Blechelement zur Herstellung eines alternativen Ringfederelements einer Ringfedervorrichtung; einen schematischen Querschnitt durch ein an einem Flammrohr angeordnetes Ringfederelement gemäß Fig . 20; eine schematische Darstellung einer dreizehnten Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, wobei ein Überlappungsabschnitt des Flammrohrs und der Gasabführung mit einem Ausgleichselement versehen ist; eine schematische perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung des Überlappungsabschnitts des Flammrohrs und der Gasabführung samt dem Ausgleichselement gemäß der in Fig. 22 dargestellten dreizehnten Ausführungsform der Brennkammervorrichtung ; eine der Fig . 2 entsprechende Darstellung einer vierzehnten Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher eine in axialer Richtung und in radialer Richtung wirkende Abstützvorrichtung zum Abstützen des Flammrohrs vorgesehen ist; einen schematischen Längsschnitt durch eine fünfzehnte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung, bei welcher Blattfederelemente zur radialen Abstützung des Flammrohrs vorgesehen sind; und - -
Fig. 26 einen schematischen Querschnitt durch die Brennkammervorrichtung aus Fig . 25.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine in Fig . 1 dargestellte erste Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Brennkammervorrichtung findet beispielsweise Verwendung in einer Gasturbinenvorrichtung 102.
Die Brennkammervorrichtung 100 umfasst ein Gehäuse 104, in welchem ein Brennerkopf 106, ein Flammrohr 108 und eine Gasabführung 110 angeordnet sind.
Das Flammrohr 108 umgibt eine Brennkammer 112 der Brennkammervorrichtung 100.
Die Brennkammer 112 ist beispielsweise im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet.
Mittels des Brennerkopfs 106 ist Brennstoff und/oder Oxidator zu der Brennkammer 112 zuführbar.
Insbesondere ist der Brennstoff und/oder der Oxidator in einer Hauptströmungsrichtung 114 durch die Brennkammer 112 hindurchführbar.
Der Brennerkopf 106 bildet vorzugsweise ein bezüglich der Hauptströmungsrichtung 114 stromaufwärts angeordnetes Ende der Brennkammer 112.
Ein bezüglich der Hauptströmungsrichtung 114 stromabwärts angeordnetes Ende der Brennkammer 112 ist vorzugsweise zugleich ein bezüglich der Hauptströmungsrichtung 114 stromabwärts angeordnetes Ende des Flamm- - - rohrs 108. An diesem Ende des Flammrohrs 108 grenzt dieses an die Gasabführung 110 an.
Der Brennerkopf 106, das Flammrohr 108 und/oder zumindest ein dem
Flammrohr 108 zugewandtes Ende der Gasabführung 110 sind vorzugsweise rotationssymmetrisch um eine gemeinsame Symmetrieachse 116 ausgebildet und angeordnet.
Das Flammrohr 108 und die Gasabführung 110 sind vorzugsweise abschnittsweise komplementär zueinander ausgebildet, so dass das Flammrohr 108 und die Gasabführung 110 aneinander anlegbar sind .
Insbesondere sind das Flammrohr 108 und die Gasabführung 110 in einem Kopplungsabschnitt 118 oder Überlappungsabschnitt 120 abschnittsweise gegenüberliegend zueinander ausgebildet.
Wie Fig . 1 zu entnehmen ist, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Flammrohr 108 bezüglich der Symmetrieachse 116 radial nach innen gebogen ist und sich ein entsprechend radial nach außen gebogener Teil der Gasabführung 116 an das Flammrohr 108 anlegen lässt.
Das Flammrohr 108 der ersten Ausführungsform der Brennkammervorrichtung 100 ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet.
Das Flammrohr 108 umfasst dabei ein inneres Flammrohr 122, welches eine die Brennkammer 112 begrenzende Brennkammerwandung 124 bildet.
Zudem ist ein äußeres Flammrohr 126 vorgesehen, welches das innere
Flammrohr 122 im Wesentlichen zylindermantelförmig umgibt und
insbesondere als Hitzeschild dient.
Zwischen dem inneren Flammrohr 122 und dem äußeren Flammrohr 126 ist vorzugsweise ein Ringspalt 128 gebildet. - -
Mittels eines oder mehrerer Verbindungselemente 130 sind das innere
Flammrohr 122 und das äußere Flammrohr 126 vorzugsweise mit geringem Spiel miteinander verbunden .
Die Brennkammervorrichtung 100 umfasst ferner vorzugsweise eine Federvorrichtung 132, mittels welcher das Flammrohr 108 federnd mit dem Gehäuse 104 gekoppelt oder koppelbar ist.
Die Federvorrichtung 132 umfasst insbesondere mindestens ein Federelement 134.
Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Brennkammervorrichtung 100 ist vorgesehen, dass das Flammrohr 108 parallel zur Hauptströmungsrichtung 114 federnd mit dem Gehäuse 104 gekoppelt ist. Das Flammrohr 108 ist somit federnd parallel zur Hauptströmungsrichtung 114 in dem Gehäuse 104 angeordnet und bewegbar.
Mittels der Federvorrichtung 132 kann vorzugsweise eine thermisch bedingte Ausdehnung des Flammrohrs 108 und/oder der Gasabführung 110
kompensiert werden.
Eine in den Fig. 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Brennkammervorrichtung 100 eine senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 114 wirkende Federvorrichtung 132 umfasst.
Die Federvorrichtung 132 ist dabei Bestandteil einer Abstützvorrichtung 136.
Die Abstützvorrichtung 136 umfasst ein Stützelement 138, mit welchem das Flammrohr 108 entgegen einer Schwerkraftrichtung 140 abgestützt ist. - -
Das Stützelement 138 nimmt somit insbesondere eine Gewichtskraft des Flammrohrs 108 auf.
Das Flammrohr 108 ist bei der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Brennkammervorrichtung 100 vorzugsweise einteilig ausgebildet.
Das Stützelement 138 liegt somit insbesondere in einem bezüglich der
Schwerkraftrichtung 140 unteren Bereich des die Brennkammerwandung 124 bildenden Flammrohrs 108 auf.
Wie den Fig . 2 und 3 zu entnehmen ist, ist das Flammrohr 108 im Querschnitt beispielsweise kreisförmig.
Das Stützelement 138 weist vorzugsweise einen T-förmigen Querschnitt auf.
Mittels des Stützelements 138 wird das Flammrohr 108 somit vorzugsweise lediglich in der Schwerkraftrichtung 140 abgestützt.
Eine Bewegung des Flammrohrs 108 in sämtlichen senkrecht zur Schwerkraftrichtung 140 verlaufenden Richtungen wird mittels des Stützelements 138 vorzugsweise nicht beeinträchtigt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Abstützvorrichtung 136 eine Lagervorrichtung 142 umfasst.
Die Lagervorrichtung 142 dient vorzugsweise der thermisch optimierten und/oder friktionsoptimierten Lagerung des Flammrohrs 108 an dem Stützelement 138.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Lagervorrichtung 142 eine Beschichtung 144, insbesondere eine keramische Beschichtung 144, umfasst oder durch dieselbe gebildet ist. - -
Die Beschichtung 144 ist insbesondere auf dem Stützelement 138 aufgebracht und/oder ausgebildet.
Ein Anlageabschnitt 146, in welchem das Stützelement 138 an dem Flammrohr 108 angreift, ist vorzugsweise an einem der Gasabführung 110 zugewandten Endbereich 148 des Flammrohrs 108 angeordnet. Auf diese Weise kann mittels des Stützelements 138 auch eine Abstützung der Gasabführung 110 erfolgen.
Das Stützelement 138 kann beispielsweise als ein Stempel 150 ausgebildet sein.
Ein dem Flammrohr 108 abgewandtes Ende des Stützelements 138 ist vorzugsweise in einer Zylindervorrichtung aufnehmbar und mit einem beispielsweise auf Druck belastbaren Federelement 134 gekoppelt.
Mittels des Stützelements 138 ist folglich die federnde Aufnahme der
Gewichtskraft des Flammrohrs 108 und/oder der Gasabführung 110 realisierbar.
Im Übrigen stimmt die in den Fig . 2 und 3 dargestellte zweite Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass zusätzlich zu der Federvorrichtung 132, welche Teil der Abstützvorrichtung 136 ist, mindestens zwei parallel zur Hauptströmungsrichtung 114 wirkende Federvorrichtungen 132 vorgesehen sind. - -
Mittels dieser weiteren Federvorrichtungen 132 ist insbesondere das Flammrohr 108 federwirksam an das Gehäuse 104 gekoppelt, insbesondere entsprechend der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform der Brennkammervorrichtung 100.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 4 dargestellte dritte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig. 5 dargestellte vierte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig . 4 dargestellten dritten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Brennkammervorrichtung 100 zwei Abstützvorrichtungen 136 zum Abstützen des Flammrohrs 108 umfasst. Hierdurch kann insbesondere eine gleichmäßige mechanische Belastung des Flammrohrs 108 und/oder der Abstützvorrichtungen 136 ermöglicht werden. Im Übrigen stimmt die in Fig. 5 dargestellte vierte Ausführungsform der Brennkammervorrichtung hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 4 dargestellten dritten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig. 6 dargestellte fünfte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Abstützvorrichtung 136 eine als Wälzkörperlagerung 152 ausgebildete Lagervorrichtung 142 umfasst.
Die Wälzkörperlagerung 152 umfasst insbesondere mehrere Wälzkörper 154, beispielsweise Kugeln 156, insbesondere Keramikkugeln.
Die Wälzkörper 154 sind insbesondere in Aufnahmebereichen 158 des Stützelements 138 angeordnet. - -
Mittels der Wälzkörperlagerung 152 ist insbesondere eine reibungsarme und thermisch gut isolierende Aufnahme des Flammrohrs 108 mittels der Abstützvorrichtung 136 möglich .
Im Übrigen stimmt die in Fig . 6 dargestellte fünfte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig. 7 dargestellte sechste Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass anstelle einer Abstützvorrichtung 136 eine Aufhängungsvorrichtung 160 vorgesehen ist.
Mittels der Aufhängungsvorrichtung 160 ist insbesondere das Flammrohr 108 hängend in dem Gehäuse 104 aufnehmbar.
Die Aufhängungsvorrichtung 160 umfasst ein Aufhängungselement 162, welches an dem Flammrohr 108 angreift.
Das Aufhängungselement 162 umfasst beispielsweise einen Haken 164, welcher an einer Öse 166, die an dem Flammrohr 108 angeordnet und/oder ausgebildet ist, angreift.
Das Aufhängungselement 162 umfasst ferner eine Aufnahmestange 168, welche in ein Federgehäuse 170 der Aufhängungsvorrichtung 160 hineinragt.
Das Federgehäuse 170 ist insbesondere an einer Oberseite des Gehäuses 104 der Brennkammervorrichtung 100 aufgesetzt und dient der Aufnahme eines Federelements 134. - -
Mittels dieses Federelements 134 ist das Aufhängungselement 162 in einer senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 114 verlaufenden Richtung federnd an dem Gehäuse 104 angeordnet.
Die Aufnahmestange 168 ist beispielsweise T-förmig ausgebildet, so dass das Federelement 134 beispielsweise bezüglich der Schwerkraftrichtung von unten daran angreifen kann.
Das Aufhängungselement 162 ist insbesondere schwenkbar gelagert, um eine Bewegung des Flammrohrs 108 insbesondere parallel zur Hauptströmungsrichtung 114 zu ermöglichen.
Bei einer (nicht dargestellten) weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Aufhängungselement 162 mit einem zusätzlichen Gelenk versehen ist. Hierdurch kann eine noch größere Beweglichkeit des Flammrohrs 108 ermöglicht werden.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 7 dargestellte sechste Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig. 8 dargestellte siebte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Flammrohr 108 einteilig ausgebildet und mittels einer Fixiervorrichtung 184 an dem Brennerkopf 106 fixiert ist.
Die Fixiervorrichtung 184 umfasst insbesondere ein oder mehrere Fixierelemente 186, beispielsweise einen oder mehrere Stifte 188.
Das Flammrohr 108 ist somit relativ zu dem Brennerkopf 106 eingeschränkt beweglich an demselben festgelegt. Beispielsweise kann eine Verkippung - - zugelassen sein, während allenfalls ein sehr kleines axiales, laterales Spiel gegeben ist.
Eine Relativbewegung zwischen dem Flammrohr 108 und der Gasabführung 110, welche insbesondere aus thermisch bedingten Ausdehnungsänderungen resultiert, muss folglich anderweitig kompensiert werden.
Das Flammrohr 108 und die Gasabführung 110 umfassen einen Überlappungsabschnitt 120, welcher eine Relativbewegung des Flammrohrs 108 relativ zur Gasabführung 110 ermöglicht.
Das Flammrohr 108 ist dabei in die Gasabführung 110 hineinsteckbar oder hineinschiebbar.
Das Flammrohr 108 umfasst einen Einschubabschnitt 190, welcher in einen hierzu korrespondierenden Aufnahmeabschnitt 192 der Gasabführung 110 einschiebbar ist.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Gasabführung 110 den Einschubabschnitt 190 umfasst und hiermit in einen Aufnahmeabschnitt 192 des Flammrohrs 108 einschiebbar ist (in den Zeichnungen nicht dargestellt).
Eine in den Fig. 9 und 10 dargestellte achte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig. 8 dargestellten siebten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass im Überlappungsabschnitt 120 eine Federvorrichtung 132 vorgesehen ist.
Die Federvorrichtung 132 ist insbesondere aus dem Flammrohr 108 gebildet.
Beispielsweise ist das Flammrohr 108 an seinem der Gasabführung 110 zugewandten Ende mit mehreren Einkerbungen 194 oder Schlitzen 196 versehen sowie derart umgeformt, dass ringförmig radial nach außen oder nach innen ragende Aufwölbungen 198 gebildet sind . - -
Mittels dieser Aufwölbungen 198 ist das Flammrohr 108 insbesondere federnd an die Gasabführung 110 anlegbar.
Hierdurch kann insbesondere eine zuverlässige Positionierung der Gasabführung 110 relativ zu dem Flammrohr 108 gewährleistet werden.
Im Übrigen stimmt die in den Fig. 9 und 10 dargestellte achte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig . 8 dargestellten siebten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig. 11 dargestellte neunte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig . 8 dargestellten siebten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Flammrohr 108 zweiteilig ausgebildet ist.
Ein erster Flammrohrteil 200 ist mittels einer Fixiervorrichtung 184 an dem Brennerkopf 106 fixiert.
Ein zweiter Flammrohrteil 202 ist mittels einer Fixiervorrichtung 184 an der Gasabführung 110 fixiert.
Der erste Flammrohrteil 200 und der zweite Flammrohrteil 202 sind relativ zueinander verschiebbar.
Insbesondere ist hierbei vorzugsweise ein Überlappungsabschnitt 120 vorgesehen, in welchem sich der erste Flammrohrteil 200 und der zweite Flammrohrteil 202 überlappen. Insbesondere ist dabei der erste Flammrohrteil 200 in den zweiten Flammrohrteil 202 eingesteckt oder eingeschoben.
Wie Fig . 11 zu entnehmen ist, ist zwischen dem zweiten Flammrohrteil 202 und der Gasabführung 110 vorzugsweise ein Dichtelement 204 angeordnet. - -
Insbesondere kann hierdurch vorzugsweise ein unerwünschter Gasaustritt an der Verbindungsstelle zwischen dem zweiten Flammrohrteil 202 und der Gasabführung 110 verhindert werden.
Der zweite Flammrohrteil 202 ist vorzugsweise mit einer oder mehreren Durchtrittsöffnungen 206 versehen.
Die Durchtrittsöffnungen 206 dienen insbesondere der Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidator aus einer Umgebung 208 des Flammrohrs 108 zu der Brennkammer 112.
Die Durchtrittsöffnungen 206 bilden insbesondere Sekundärluftlöcher 210 der Brennkammervorrichtung 100.
Vorzugsweise sind die Durchtrittsöffnungen 206 an einem dem ersten
Flammrohrteil 200 zugewandten Endbereich des zweiten Flammrohrteils 202 angeordnet. Hierdurch kann eine gleichmäßige Vermischung des zugeführten Brennstoffs und/oder Oxidators mit dem bereits in der Brennkammer 112 angeordneten Gas erzielt werden, bevor dieses über die Abgasabführung 110 abgeführt wird.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 11 dargestellte neunte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 8 dargestellten siebten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig. 12 dargestellte zehnte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Flammrohr 108 und die Gasabführung 110 mittels einer Federvorrichtung 132 federnd miteinander gekoppelt sind. - -
Die Federvorrichtung 132 ist dabei insbesondere als eine Zugfedervorrichtung 212 ausgebildet und dient dazu, das Flammrohr 108 und die Gasabführung 110 aufeinanderzu zu ziehen, um insbesondere einen zuverlässigen Kontakt am Kopplungsabschnitt 118 und/oder Überlappungsabschnitt 120 zu gewährleisten.
Die Federvorrichtung 132 ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass ein Federelement 134 der Federvorrichtung 132 auf Druck belastet wird, wenn das Flammrohr 108 und die Gasabführung 110 voneinander weg bewegt werden.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 12 dargestellte zehnte Ausführungsform der Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in Fig . 13 dargestellte elfte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig . 12 dargestellten zehnten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Federvorrichtung 132 das Flammrohr 108 mit dem Gehäuse 104 koppelt.
Die Federvorrichtung 132 ist dabei vorzugsweise als Druckfedervorrichtung 214 ausgebildet, so dass das Flammrohr 108 mittels der Federvorrichtung 132 insbesondere gegen die Gasabführung 110 drückbar ist.
Im Übrigen stimmt die in Fig . 13 dargestellte elfte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 12 dargestellten zehnten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
In Fig . 14 ist ein Beispiel für eine Zugfedervorrichtung 212 dargestellt, bei welcher ein auf Druck belastetes Federelement 134 vorgesehen ist. - -
Das Federelement 134 ist dabei insbesondere in einem Zylinder 216 angeordnet.
In diesen Zylinder 216 ragt ein Kolben 218 hinein.
Eine Kolbenstange 220 des Kolbens 218 ragt auf einer Seite des Zylinders 216 aus diesem heraus, welche gegenüberliegend angeordnet ist von einer Seite des Zylinders 216, an der eine Zylinderstange 222 angeordnet und/oder ausgebildet ist.
Die Kolbenstange 220 und die Zylinderstange 222 ragen somit in voneinander verschiedenen Richtungen voneinander weg .
Das Federelement 134 ist so zwischen dem Kolben 218 und dem Zylinder 216 angeordnet, dass dieses Federelement 134 auf Druck belastet wird, wenn die Zylinderstange 222 und die Kolbenstange 220 auseinandergezogen, das heißt auf Zug belastet, werden .
Die Kolbenstange 220 kann beispielsweise eine Einkerbung 224 umfassen. Mittels einer solchen Einkerbung 224 ist die Federvorrichtung 132 insbesondere in einem vorgespannten Zustand arretierbar, beispielsweise indem die Kolbenstange 220 soweit aus dem Zylinder 216 herausgezogen wird, bis die Einkerbung 224 zugänglich und mit einem geeigneten Arretierelement außerhalb des Zylinders 216 arretierbar ist.
Die in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform einer Federvorrichtung 132 eignet sich insbesondere zur Verwendung in Hochtemperaturanwendungen, bei welchen das Federelement 134 beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff gebildet ist. Insbesondere kann dann ein ausschließlich auf Druck belastetes Federelement 134 verwendet und dennoch eine Zugbelastung der Federvorrichtung 132 ermöglicht werden. Eine Kapselung des keramischen Federelements ist vorzugsweise umzusetzen, da hierdurch bei Zerstörung die Bruchstücke in der Kapselung eingeschlossen sind. - -
Eine in den Fig. 15 bis 18 dargestellte zwölfte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig . 12 dargestellten zehnten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass eine im Wesentlichen der in Fig . 14 dargestellten Ausführungsform entsprechende Zugfedervorrichtung 212 vorgesehen ist.
Die Zugfedervorrichtung 212 umfasst dabei beispielsweise einen kreiszylindrischen Zylinder 216 (siehe Fig . 16). Die Kolbenstange 220 und die Zylinderstange 222 sind vorzugsweise an den einander abgewandten Enden mit jeweils einem Ösenelement 226 versehen. Hierdurch kann die Federvorrichtung 132 einfach und sicher an dem Flammrohr 108 bzw. an der Gasabführung 110 festgelegt werden. Wie Fig . 16 zu entnehmen ist, ist eine Durchführung 228, durch welche die Kolbenstange 220 des Kolbens 218 aus dem Zylinder 216 nach außen geführt ist, beispielsweise schlitzförmig ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere das Ösenelement 226 der Kolbenstange 220 durch die Durchführung 228 hindurchgeführt werden, um die Federvorrichtung 132 einfach montieren zu können.
In den Fig . 19 bis 21 sind zwei Ausführungsbeispiele von Ringfedervorrichtungen 230 dargestellt.
Eine Ringfedervorrichtung 230 kann beispielsweise im Überlappungsabschnitt 120 zwischen dem Flammrohr 108 und der Gasabführung 110 zum Einsatz kommen.
Die Ringfedervorrichtung 230 gemäß Fig. 19 umfasst vorzugsweise zwei oder mehr ringförmige Blechelemente 240, welche beispielsweise abschnittsweise konisch ausgebildet sind und jeweils mehrere Schlitze 196 aufweisen, so dass jeweils mehrere Laschen 236 eines jeden Blechelements 240 gebildet sind . Die Blechelemente 240 sind insbesondere ineinandergesteckt und/oder derart relativ zueinander angeordnet und/oder ausgerichtet, dass die Schlitze 196 - - eines Blechelements 240 von den Laschen 236 des jeweils anderen
Blechelements 240 überdeckt werden.
Die Ringfedervorrichtung 230 gemäß den Fig. 20 und 21 umfasst ein
Ringfederelement 232, welches beispielsweise aus einem Blechstreifen 234 herstellbar ist (siehe Fig . 20). Der Blechstreifen 234 wird hierzu insbesondere einseitig mehrfach mit Schlitzen 196 versehen, so dass mehrere Laschen 236 gebildet sind.
Anschließend werden der Blechstreifen 234 und/oder die Laschen 236 abgekantet oder gebogen, beispielsweise um Aufwölbungen 198 zu bilden.
In einem weiteren Schritt wird der Blechstreifen 234 um ein zylinderförmiges Element, beispielsweise das Flammrohr 108, gewickelt und beispielsweise durch Punktschweißen in sich fixiert.
Der Blechstreifen 234 ist vorzugsweise so dimensioniert, dass dieser mehrfach um das zylinderförmige Element herumgewickelt werden kann.
Die Dimensionierung und/oder Anordnung der Schlitze 196 und/oder der Laschen 236 ist vorzugsweise so gewählt, dass die Laschen 236 einer Wicklung die Schlitze 196 einer vorherigen und/oder nachfolgenden Wicklung überdecken. Hierdurch kann insbesondere eine gute Dichtwirkung der Ringfedervorrichtung 230 ermöglicht werden.
Wie insbesondere Fig . 21 zu entnehmen ist, sind vorzugsweise mehrere, beispielsweise vier oder fünf Wicklungen vorgesehen.
Die in den Fig. 19 bis 21 dargestellten Ringfedervorrichtungen 230 wirken insbesondere in radialer Richtung nach außen. - -
Insbesondere kann die Ringfedervorrichtung 230 als ein Ausgleichselement 238 zum Ausgleichen einer Relativbewegung des Flammrohrs 108 relativ zu der Gasabführung 110 dienen.
Eine in den Fig. 22 und 23 dargestellte dreizehnte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig . 9 und 10 dargestellten achten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass zwischen dem Flammrohr 108 und der Gasabführung 110 ein im Wesentlichen konusförmiges Ausgleichselement 238 vorgesehen ist.
Dieses Ausgleichselement 238 kann beispielsweise durch ein konisch geformtes Blechelement 240 gebildet sein.
Im Übrigen stimmt die in den Fig . 22 und 23 dargestellte dreizehnte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig . 9 und 10 dargestellten achten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in Fig . 24 dargestellte vierzehnte Ausführungsform einer
Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Abstützvorrichtung 136 das Flammrohr 108 bezüglich einer Längsmittelachse 300 des Flammrohrs 108 sowohl in radialer Richtung 302 als auch in axialer Richtung 304 abstützt.
Die Abstützvorrichtung 136 umfasst hierzu ein oder mehrere Stützelemente 138, mit welchen das Flammrohr 108 in radialer Richtung 302 nach außen hin sowie entgegen der Hauptströmungsrichtung 114 abgestützt ist.
Insbesondere sind mehrere solcher Stützelemente 138 längs einer
Umfangsrichtung 306 des Flammrohrs 108 an dessen Außenseite verteilt angeordnet, so dass das Flammrohr 108 vorzugsweise gleichmäßig in alle - -
Richtungen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 114 und/oder senkrecht zur Längsmittelachse 300 abgestützt ist.
Die Wirkungsrichtungen (Abstützrichtungen) sämtlicher Stützelemente 138 schließen mit der Längsmittelachse 300 vorzugsweise zumindest
näherungsweise denselben Winkel α (alpha) ein. Vorzugsweise beträgt dieser Winkel α (alpha) mindestens ungefähr 30 °, insbesondere mindestens ungefähr 40 °, und/oder höchstens ungefähr 75 °, insbesondere höchstens ungefähr 60 °. Beispielsweise beträgt dieser Winkel α (alpha) ungefähr 45 °.
Ferner kann vorgesehen sein, dass mehrere Stützelemente 138 vorgesehen sind, deren Wirkungsrichtungen (Abstützrichtungen) mit der Längsmittelachse 300 unterschiedliche Winkel α (alpha) einschließen.
Das Flammrohr 108 umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Anlageabschnitte 146 und/oder Angriffsabschnitte 312, an welchen das eine oder die mehreren Stützelemente 138 anliegen und/oder angreifen.
Diese Anlageabschnitte 146 und/oder Angriffsabschnitte 312 sind
insbesondere durch Vorsprünge 308 und/oder Vertiefungen 310 an einer Außenseite des Flammrohrs 108 gebildet. Ein dem Flammrohr 108
zugewandtes Ende eines jeden Stützelements 138 und der zugehörige
Anlageabschnitt 146 und/oder Angriffsabschnitt 312 sind vorzugsweise zumindest näherungsweise und/oder zumindest abschnittsweise
komplementär zueinander ausgebildet. Hierdurch kann insbesondere eine stabile und zuverlässige Kraftübertragung zwischen den Stützelementen 138 und dem Flammrohr 108 gewährleistet werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Stützelemente 138 bei einer Bewegung des Flammrohrs 108 und/oder der Gasabführung 110 längs der Oberfläche des Flammrohrs 108 und/oder der Gasabführung 110 entlanggleiten, insbesondere in Umfangsrichtung 306 und/oder in einer tangentialen Richtung. - -
Ferner kann eine Anbindung des einen oder der mehreren Stützelemente 138 an dem Flammrohr 108 und/oder der Gasabführung 110 derart vorgesehen sein, dass ein Bewegungsausgleich durch Verkippung eines Stempels 150 des Stützelements 138 innerhalb der jeweiligen Federvorrichtung 132 ermöglicht wird .
Im Übrigen stimmt die in Fig . 24 dargestellte vierzehnte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den Fig . 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird .
Eine in den Fig . 25 und 26 dargestellte fünfzehnte Ausführungsform einer Brennkammervorrichtung 100 unterscheidet sich von der in Fig . 24
dargestellten vierzehnten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Flammrohr 108 anstelle von relativ aufwändigen Stützelementen 138 relativ einfache, als Blattfederelemente 314 ausgebildete Stützelemente 138 zur Aufnahme und/oder Lagerung des Flammrohrs 108 in radialer Richtung 302 umfasst.
Eine Abstützung des Flammrohrs 108 in axialer Richtung 304 ist bei dieser Ausführungsform nicht vorgesehen, kann jedoch durch geeignete Ausbildung und/oder Anbindung der Blattfederelemente 314 durchaus bei anderen
Ausführungsformen realisiert sein.
Durch geeignete Anordnung und/oder Anbindung von Stützelementen 138 an dem Flammrohr 108 in einem Kopplungsabschnitt 118 oder Überlappungsabschnitt 120 oder in deren Nähe kann vorzugsweise eine direkte
Kraftübertragung auf die Gasabführung 110 erhalten werden, wodurch insbesondere thermische Ausdehnungen des Flammrohrs 108 nicht mehr ausgeglichen werden müssen. Vorzugsweise ergeben sich hierdurch geringere Federwege im Vergleich zu einer Anbindung des Flammrohrs 108 mittels - -
Stützelementen 138 oder sonstigen Elementen am stromaufwärtigen Ende des Flammrohrs 108, insbesondere im Bereich des Brennerkopfs 106.
Beispielsweise kann hierdurch eine zu kompensierende thermische
Ausdehnung von ungefähr 10 mm in axialer Richtung 304 auf ungefähr 3 mm reduziert werden.
Ein kraftübertragendes, stabiles äußeres Hitzeschild kann hierdurch vorzugsweise entbehrlich werden.
Bei weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsformen von Brennkammervorrichtungen 100 können einzelne oder mehrere Merkmale der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert werden.
Beispielsweise kann die Ringfedervorrichtung 230 gemäß den Fig. 20 und 21 zwischen dem Flammrohr 108 und der Gasabführung 110 der in Fig. 8 dargestellten siebten Ausführungsform der Brennkammervorrichtung 100 angeordnet sein.
Ferner kann beispielsweise auch bei der in Fig . 1 dargestellten ersten Ausführungsform eine Abstützvorrichtung 136 gemäß der in den Fig. 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsform und/oder eine Aufhängungsvorrichtung 160 gemäß der in Fig. 7 dargestellten sechsten Ausführungsform vorgesehen sein.
Zudem können vorzugsweise sämtliche Kombinationen aus axialer Abstützung des Flammrohrs 108 und/oder der Gasabführung 110 einerseits und radialer Abstützung des Flammrohrs 108 und/oder der Gasabführung 110 andererseits vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkammervorrichtung (100) zur Verbrennung von Brennstoff mit Oxidator, wobei die Brennkammervorrichtung (100) Folgendes umfasst: einen Brennerkopf (106) zur Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidator zu einer Brennkammer (112) der Brennkammervorrichtung (100);
ein Flammrohr (108), welches sich längs einer Hauptströmungsrichtung (114) des Brennstoffs und/oder des Oxidators an den Brennerkopf (106) anschließt und die Brennkammer (112) umgibt;
eine sich in der Hauptströmungsrichtung (114) an das Flammrohr (108) anschließende Gasabführung (110).
2. Brennkammervorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Flammrohr (108) und/oder die Gasabführung (110) mittels mindestens einer Federvorrichtung (132) federnd mit einem Gehäuse (104) der Brennkammervorrichtung (100) und/oder mit dem Brennerkopf (106) gekoppelt ist.
3. Brennkammervorrichtung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (108) und/oder die Gasabführung (110) mittels einer oder mehrerer senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (114) wirkender Federvorrichtungen (132) federnd mit dem Gehäuse (104) der Brennkammervorrichtung (100) und/oder mit dem Brennerkopf (106) gekoppelt ist.
4. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (108) und/oder die Gasabführung (110) mittels einer oder mehrerer parallel zur Hauptströmungsrichtung (114) wirkender Federvorrichtungen (132) federnd mit dem Gehäuse (104) der Brennkammervorrichtung (100) und/oder mit dem Brennerkopf (106) gekoppelt ist.
5. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammervorrichtung (100) mindestens eine Abstützvorrichtung (136) zum Abstützen des Flammrohrs (108) und/oder der Gasabführung (110) umfasst.
6. Brennkammervorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Abstützvorrichtung (136) eine Federvorrichtung (132) ist oder umfasst.
7. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützvorrichtung (136) mindestens ein Stützelement (138) umfasst, mittels welchem das Flammrohr (108) und/oder die Gasabführung (110) vorzugsweise federnd entgegen der Schwerkraftrichtung (140) abgestützt oder abstützbar ist, wobei das Flammrohr (108) und/oder die Gasabführung (110) vorzugsweise in einer oder mehreren senkrecht zur Schwerkraftrichtung (140) verlaufenden Richtungen relativ zu dem Stützelement (138) beweglich ist.
8. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (108) und die Gasabführung (110) einen im Wesentlichen parallel zur Hauptströmungsrichtung (114) verlaufenden Überlappungsabschnitt (120) aufweisen, wobei das Flammrohr (108) und die Gasabführung (110) im Überlappungsabschnitt (120) vorzugsweise relativ zueinander beweglich, insbesondere verschiebbar, sind.
9. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (108) und/oder die Gasabführung (110) in einem Überlappungsabschnitt (120) des
Flammrohrs (108) und/oder der Gasabführung (110) im Wesentlichen zylindrische und/oder parallel zueinander verlaufende Wandungen aufweisen.
10. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (108) und die Gasabführung (110) mittels einer Federvorrichtung (132) miteinander gekoppelt sind .
11. Brennkammervorrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (132) ein auf Druck belastbares Federelement (134) umfasst, welches insbesondere aus einem keramischen Werkstoff gebildet ist.
12. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (108) zweiteilig ausgebildet ist, wobei jeder Flammrohrteil (200, 202) eine unmittelbare Begrenzung (124) der Brennkammer (112) bildet.
13. Brennkammervorrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Flammrohrteile (200, 202) relativ zueinander beweglich, insbesondere verschieblich, sind.
14. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Flammrohrteil (200) am
Brennerkopf (106) fixiert ist und/oder dass ein zweiter Flammrohrteil (202) an der Gasabführung (110) fixiert ist.
15. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein bezüglich der Hauptströmungsrichtung (114) stromabwärts angeordneter Flammrohrteil (202) Durchtrittsöffnungen (206) aufweist, durch welche Brennstoff und/oder Oxidator aus einer Umgebung (208), insbesondere Ummantelung, der Brennkammer (112) zu der Brennkammer (112) zuführbar ist.
16. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammervorrichtung (100) mindestens eine Abstützvorrichtung (136) zum Abstützen des Flammrohrs (108) und/oder der Gasabführung (110) umfasst, wobei die
Abstützvorrichtung (136) das Flammrohr (108) bezüglich einer
Längsmittelachse (300) des Flammrohrs (108) sowohl in radialer Richtung (302) als auch in axialer Richtung (304) abstützt.
17. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stützelemente (138) einer Abstützvorrichtung (136) der Brennkammervorrichtung (100) längs einer Umfangsrichtung (306) des Flammrohrs (108) an dessen
Außenseite verteilt angeordnet sind, insbesondere derart, dass das Flammrohr (108) zumindest näherungsweise gleichmäßig in alle
Richtungen senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung (114) und/oder senkrecht zu einer Längsmittelachse (300) des Flammrohrs (108) abgestützt ist.
18. Brennkammervorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammervorrichtung (100) ein oder mehrere als Blattfederelemente (314) ausgebildete Federelemente (134) zur federnden Lagerung des Flammrohrs (108) und/oder der Gasabführung (110) an einem Gehäuse (104) der Brennkammervorrichtung (100) umfasst.
19. Gasturbinenvorrichtung (102), umfassend eine oder mehrere Brennkammervorrichtungen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
20. Gasturbinenvorrichtung (102) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbinenvorrichtung (102) mehrere Brennkammervorrichtungen (100) umfasst und dass die Gasabführungen (110) der Brennkammervorrichtungen (100) in einen stromaufwärts einer Turbine der Gasturbinenvorrichtung (102) angeordneten Ringraum der Gasturbinenvorrichtung (102) münden.
PCT/EP2016/081613 2015-12-18 2016-12-16 Brennkammervorrichtung und gasturbinenvorrichtung Ceased WO2017103232A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112016005836.5T DE112016005836A5 (de) 2015-12-18 2016-12-16 Brennkammervorrichtung und Gasturbinenvorrichtung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015226079.8A DE102015226079A1 (de) 2015-12-18 2015-12-18 Brennkammervorrichtung und Gasturbinenvorrichtung
DE102015226079.8 2015-12-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017103232A1 true WO2017103232A1 (de) 2017-06-22

Family

ID=57589040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/081613 Ceased WO2017103232A1 (de) 2015-12-18 2016-12-16 Brennkammervorrichtung und gasturbinenvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102015226079A1 (de)
WO (1) WO2017103232A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018104543A1 (de) * 2018-02-28 2019-08-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Brennkammersystem und Mikrogasturbinenanordnung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2509503A (en) * 1946-02-12 1950-05-30 Lucas Ltd Joseph Combustion chamber for prime movers
JPH01111148U (de) * 1988-01-20 1989-07-26
US20050050902A1 (en) * 2003-08-28 2005-03-10 Nuovo Pignone Holdings Spa Fixing system of a flame pipe or liner
DE102012100520A1 (de) * 2011-01-25 2012-07-26 General Electric Company Halterung zwischen dem Übergangsstück und der Prallhülse in einer Brennkammer

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB656012A (en) * 1948-11-26 1951-08-08 Lucas Ltd Joseph Improvements relating to liquid fuel combustion chambers
US2547619A (en) * 1948-11-27 1951-04-03 Gen Electric Combustor with sectional housing and liner
US2655787A (en) * 1949-11-21 1953-10-20 United Aircraft Corp Gas turbine combustion chamber with variable area primary air inlet
SE314558B (de) * 1968-10-28 1969-09-08 Stal Laval Turbin Ab
US3854503A (en) * 1971-08-05 1974-12-17 Lucas Industries Ltd Flame tubes
CA1195513A (en) * 1981-10-26 1985-10-22 Daniel E. Carl Combustion turbine combustor having a heavy oil fuel preparation zone with boundary protection
US6216442B1 (en) * 1999-10-05 2001-04-17 General Electric Co. Supports for connecting a flow sleeve and a liner in a gas turbine combustor
JP2002071136A (ja) * 2000-08-28 2002-03-08 Hitachi Ltd 燃焼器ライナ
EP1381811A1 (de) * 2001-04-27 2004-01-21 Siemens Aktiengesellschaft Brennkammer, insbesondere einer gasturbine
US7096668B2 (en) * 2003-12-22 2006-08-29 Martling Vincent C Cooling and sealing design for a gas turbine combustion system
US7377116B2 (en) * 2005-04-28 2008-05-27 Siemens Power Generation, Inc. Gas turbine combustor barrier structures for spring clips
DE102008010294A1 (de) * 2008-02-21 2009-08-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenbrennkammer mit keramischem Flammenrohr
US8713945B2 (en) * 2010-06-29 2014-05-06 Nuovo Pignone S.P.A. Liner aft end support mechanisms and spring loaded liner stop mechanisms

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2509503A (en) * 1946-02-12 1950-05-30 Lucas Ltd Joseph Combustion chamber for prime movers
JPH01111148U (de) * 1988-01-20 1989-07-26
US20050050902A1 (en) * 2003-08-28 2005-03-10 Nuovo Pignone Holdings Spa Fixing system of a flame pipe or liner
DE102012100520A1 (de) * 2011-01-25 2012-07-26 General Electric Company Halterung zwischen dem Übergangsstück und der Prallhülse in einer Brennkammer

Also Published As

Publication number Publication date
DE112016005836A5 (de) 2018-08-30
DE102015226079A1 (de) 2017-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0212331B1 (de) Verbindung zweier Rohre einer Leitung für heisse Medien
EP3149354B1 (de) Teleskopierbare federstütze
DE102010016158B4 (de) Brennkammeranordnung für einen Verdampferbrenner
EP2324218B1 (de) Verfahren zum herstellen einer abgas führenden vorrichtung sowie werkzeug hierfür
DE2101643B2 (de) Abgasnachverbrennungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen
EP2644961B1 (de) Verwendung einer Brandschutzvorrichtung bei Übergang auf Kunststoffrohr
EP3091188B1 (de) Strömungsmaschine mit einer dichtungseinrichtung
DE2653905B2 (de) Wärmeübertrager mit einem Bündel schraubenlinienförmig gewundener Rohre
CH660209A5 (de) Verbindungsvorrichtung zwischen einem keramischen bauteil und einer metallstruktur.
WO2017103232A1 (de) Brennkammervorrichtung und gasturbinenvorrichtung
EP0759502A1 (de) Ausgleichsanordnung
DE69116765T2 (de) Büchse zur Rohrverbindung in Anwendung als Memory-Legierungsform
DE10310306A1 (de) Vorrichtung zum Spannen einer Statorwicklung
WO2023016963A1 (de) Verbindungssystem sowie verbindungselement
DE3241731C2 (de) Vergasungsölbrenner
EP1507997B1 (de) Vorrichtung zur kompensation von längenänderungen in einem rohrsystem
EP3434530B1 (de) Brennkammeranordnung für ein fahrzeugheizgerät
DE102024200836B4 (de) Brennerbaugruppe für ein mobiles Heizgerät sowie Einlegebauteil mit Haltering für einen Verdampfer
DE19642010A1 (de) Flexible Verbindungsanordnung zum Anschluß eines Rohres einer Abgasanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, an einen Motor
DE102005059502A1 (de) Heißkammer
EP2730765B1 (de) Flexibles Leitungselement
EP1653153B1 (de) Flammrohr für einen Brenner zur Heissgaserzeugung sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Flammrohrs
EP4350916A1 (de) Flammendichte kabeldurchführung, container und schienenfahrzeug mit einer flammendichten kabeldurchführung, sowie verwendung einer schaumstoffdichtung
DE102021104934A1 (de) Abstützbaugruppe
EP0209703A2 (de) Glüheinsatz für Öfen, insbesondere Heizungskessel, sowie Ofen mit einem derartigen Glüheinsatz

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16815845

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112016005836

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112016005836

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16815845

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1