DE102011075865A1

DE102011075865A1 - Combustor side screwed burner insert plate

Info

Publication number: DE102011075865A1
Application number: DE201110075865
Authority: DE
Inventors: Andreas Böttcher; Christopher Grandt; Ljiljana Hanf; Christian Scholz; Holger Streb; Rostislav Teteruk
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-11-22
Also published as: WO2012156186A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brennereinsatzplatte (12) für eine Gasturbinenbrennkammer mit einer eine Brennkammerseite und eine Plenumseite aufweisenden Außenschale (4), wobei die Brennereinsatzplatte (12) eine Öffnung (6) zum Einsetzen eines Brenners (1) aufweist, wobei die Brennereinsatzplatte (12) Vorrichtungen zur Befestigung an der Brennkammerseite der Außenschale (4) aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkammer und eine Gasturbine. The invention relates to a burner insert plate (12) for a gas turbine combustion chamber having a combustion chamber side and a plenum side outer shell (4), wherein the burner insert plate (12) has an opening (6) for inserting a burner (1), wherein the burner insert plate (12). Having devices for attachment to the combustion chamber side of the outer shell (4). The invention further relates to a combustion chamber and a gas turbine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennereinsatzplatte für eine Gasturbinenbrennkammer. Daneben betrifft die Erfindung eine Brennkammer und eine Gasturbine. The present invention relates to a burner insert plate for a gas turbine combustor. In addition, the invention relates to a combustion chamber and a gas turbine.

Gasturbinenbrennkammern weisen ein brennerseitiges Ende und ein turbinenseitiges Ende auf. Das turbinenseitige Ende ist offen und ermöglicht ein Ausströmen der in der Brennkammer entstehenden heißen Verbrennungsgase zur Turbine. Am brennerseitigen Ende ist häufig ein Brennereinsatz vorhanden. Der Brenner ist in eine Öffnung des Brennereinsatzes eingesetzt. Gas turbine combustors have a burner-side end and a turbine-side end. The turbine-side end is open and allows outflow of combustion gases in the hot combustion gases to the turbine. At the burner end is often a burner insert available. The burner is inserted into an opening in the burner insert.

In 1 ist ein Ausschnitt aus einer Brennkammer nach dem Stand der Technik in einer Schnittansicht gezeigt. Es ist ein Brenner 1 mit einem Diagonalgitter 2, ein Brennereinsatz 3, welcher den Brenner 1 ringförmig umgibt, und ein Teil der Brennkammerwand 4 zu erkennen. Die Brennkammer ist in einem Brennkammerplenum 5 angeordnet und erstreckt sich ringförmig um eine Turbinenwelle (nicht dargestellt). Der Brenner 1 ist in eine Öffnung 6 des Brennereinsatzes 3 eingesetzt. Der Brennereinsatz 3 grenzt an die Brennkammerwand 4 an und schließt die Brennkammer ab. Der Brennereinsatz 3 umfasst einen Träger 7 der als Nutring ausgebildet ist. Dem Nutring 7 zum Brennkammerinneren 8 hin vorgelagert ist eine Brennereinsatzwand 9 vorhanden, welche gleichzeitig die den Brenner 1 umgebende Abschlusswand der Brennkammer darstellt. Die Brennereinsatzwand 9 weist einen umlaufenden Steg 10 auf, mit dem die Brennereinsatzwand 9 in eine Nut 11 des Nutrings 7 eingesetzt und dort gehalten ist. Zur radialen Führung des Brenners 1 ist in den Nutring 7 ein Kolbenring 21 eingelegt. Der Brenner 1 weist einen Schiebesitz 22 auf, an dem der Kolbenring 21 anliegt. In 1 a section of a combustion chamber according to the prior art is shown in a sectional view. It is a burner 1 with a diagonal grid 2 , a burner insert 3 which is the burner 1 annularly surrounds, and a part of the combustion chamber wall 4 to recognize. The combustion chamber is in a Brennkammerplenum 5 arranged and extends annularly around a turbine shaft (not shown). The burner 1 is in an opening 6 of the burner insert 3 used. The burner insert 3 adjoins the combustion chamber wall 4 and closes off the combustion chamber. The burner insert 3 includes a carrier 7 which is designed as a grooved ring. The grooved ring 7 to the combustion chamber interior 8th upstream is a burner insert wall 9 present, which at the same time the the burner 1 surrounding end wall of the combustion chamber represents. The burner insert wall 9 has a circumferential bridge 10 on, with the burner insert wall 9 in a groove 11 of the Nutring 7 used and held there. For radial guidance of the burner 1 is in the groove ring 7 a piston ring 21 inserted. The burner 1 has a sliding seat 22 on, on which the piston ring 21 is applied.

Während einer geplanten Revision bzw. eines ungeplanten Stillstandes einer Gasturbine müssen Komponenten der Brennkammer zu Revisionszwecken bzw. zur Schaffung der Zugänglichkeit demontiert bzw. montiert werden. During a planned revision or an unplanned shutdown of a gas turbine components of the combustion chamber for inspection purposes or to provide accessibility must be dismantled or mounted.

Bislang erfolgt die Brennerdemontage in mehreren aufwändigen Schritten. Zunächst muss außerhalb der Gasturbine die Schottverschraubung des Diagonalgitters gelöst werden. Danach ist man in der Lage das Diagonalgitter soweit von innen aus der Brennkammer zu schieben bis die Verschraubung des Nutrings zugänglich ist. Nach dem Lösen dieser Verschraubung kann der Brennereinsatz zusammen mit dem Nutring entfernt werden. Dadurch ist das Diagonalgitter zugänglich und kann ebenfalls entfernt werden. So far, the burner dismantling takes place in several complex steps. First of all, the bulkhead connection of the diagonal grid must be loosened outside the gas turbine. Then you are able to push the diagonal grid so far from the inside of the combustion chamber until the screw connection of the Nutrings is accessible. After loosening this screw connection, the burner insert can be removed together with the U-ring. As a result, the diagonal grid is accessible and can also be removed.

Gegenüber diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Komponenten der Brennkammer und Brenner im Hinblick auf leichtere Austauschbarkeit zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine vorteilhafte Gasturbinenbrennkammer sowie eine vorteilhafte Gasturbine zur Verfügung zu stellen. Compared to this prior art, it is the object of the present invention to provide components of the combustion chamber and burner with a view to facilitating interchangeability. Another object is to provide an advantageous gas turbine combustor and an advantageous gas turbine.

Die erste Aufgabe wird durch einen Brennereinsatzplatte nach Anspruch 1 gelöst, die zweite Aufgabe durch eine Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 5 beziehungsweise eine Gasturbine nach Anspruch 12. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. The first object is achieved by a burner insert plate according to claim 1, the second object by a gas turbine combustor according to claim 5 and a gas turbine according to claim 12. The dependent claims contain advantageous embodiments of the invention.

Eine erfindungsgemäße Brennereinsatzplatte für eine Gasturbinenbrennkammer mit einer eine Brennkammerseite und eine Plenumseite aufweisenden Außenschale, wobei die Brennereinsatzplatte eine Öffnung zum Einsetzen eines Brenners aufweist, weist Vorrichtungen zur Befestigung der Brennereinsatzplatte an der Brennkammerseite der Außenschale auf. Um den aufwändigen Montage- und Demontageprozess des Brenners zu vereinfachen, soll der Brennereinsatz nämlich nicht mehr durch den Nutring in der Außenschale der Brennkammer gehalten werden. Stattdessen soll die Brennereinsatzplatte nach der Erfindung selbst mit der Außenschale verbunden werden. A combustor liner plate for a gas turbine combustor having an outer shell having a combustion chamber side and a plenum side, the burner liner plate having an opening for insertion of a burner, includes means for attaching the burner liner plate to the combustion chamber side of the outer shell. In order to simplify the complex assembly and disassembly process of the burner, the burner insert is in fact no longer to be held by the U-ring in the outer shell of the combustion chamber. Instead, the burner insert plate according to the invention itself should be connected to the outer shell.

Somit ist es möglich, die Brennereinsatzplatte in einem Schritt von innen zu demontieren. Im Anschluss ist das Diagonalgitter ohne vorherige Verschiebung zugänglich und kann entfernt werden. Thus, it is possible to disassemble the burner insert plate in one step from the inside. Afterwards, the diagonal grid is accessible without prior displacement and can be removed.

Zweckmäßiger Weise sind die Vorrichtungen zur Befestigung Löcher, die vorteilhafter Weise in aus der Brennereinsatzplatte herausragenden Positionierelementen vorgesehen sind. Appropriately, the devices for fixing holes, which are advantageously provided in protruding from the burner insert plate positioning.

Dabei ist es weiterhin zweckmäßig, wenn die Positionierelemente zylinderförmig sind. It is also expedient if the positioning elements are cylindrical.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei einer Gasturbinenbrennkammer mit einer Außenschale, die Öffnungen für Brennereinsatzplatten aufweist, wenigstens eine Brennereinsatzplatte nach der Erfindung an einer Öffnung angeordnet. In an advantageous embodiment, in a gas turbine combustor having an outer shell which has openings for burner insert plates, at least one burner insert plate according to the invention is arranged at an opening.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Positionierelemente der Außenschale zugewandt sind. It is expedient if the positioning of the outer shell facing.

Vorteilhafter Weise ist die Brennereinsatzplatte mit der Außenschale verschraubt, wodurch eine einfache Montage und Demontage möglich ist. Advantageously, the burner insert plate is screwed to the outer shell, whereby a simple assembly and disassembly is possible.

Vorteilhafter Weise ist die Verschraubung federnd gelagert, damit die thermische Dehnung der Brennereinsatzplatte während des Betriebs ausgeglichen und die Brennereinsatzplatte weiterhin vorgespannt bleibt. Advantageously, the screw is resiliently mounted so that the thermal expansion of the burner insert plate compensated during operation and the burner insert plate remains biased.

Eine federnde Lagerung kann vorteilhafter Weise durch Tellerfederpakete erfolgen. Die Verschraubung ist von innen gekühlt, um die thermischen Lasten auf die Schraube niedrig zu halten. A resilient mounting can advantageously be done by disc spring packets. The fitting is internally cooled to keep the thermal loads on the screw low.

Es ist vorteilhaft, wenn, bezogen auf die Brennerlängsachse, zur radialen Führung eines Brenners in die Öffnung der Außenschale ein Kolbenring eingelegt ist. Der zuvor in den Nutring eingelegte Kolbenring wird somit in die Öffnung der Außenschale selbst eingelegt und übernimmt so die radiale Führung des Brenners. It is advantageous if, relative to the burner longitudinal axis, for the radial guidance of a burner in the opening of the outer shell, a piston ring is inserted. The previously inserted into the groove ring piston ring is thus inserted into the opening of the outer shell itself and thus takes over the radial guidance of the burner.

Es ist zweckmäßig, wenn der Brenner einen Schiebesitz aufweist, an dem der Kolbenring anliegt, wenn der Brenner in die Brennereinsatzplatte eingebaut ist. Im Vergleich zum Stand der Technik muss, da der Nutring wegfällt, der Durchmesser für den Schiebesitz am Brenner vergrößert werden. It is expedient if the burner has a sliding fit against which the piston ring rests when the burner is installed in the burner insert plate. Compared to the prior art, since the U-ring is eliminated, the diameter of the sliding seat on the burner must be increased.

Eine erfindungsgemäße Gasturbine ist mit wenigstens einer Gasturbinenbrennkammer ausgestattet, die als erfindungsgemäße Gasturbinenbrennkammer ausgestaltet ist. Eine derartige Gasturbine ermöglicht es, die Vorteile einer Brennkammer mit erfindungsgemäßer Brennereinsatzplatte zu realisieren, d.h. eine schnellere und einfachere Montage/Demontage von Brenner oder Brennereinsatzplatte und der Wegfall von Komponenten. A gas turbine according to the invention is equipped with at least one gas turbine combustion chamber, which is designed as a gas turbine combustion chamber according to the invention. Such a gas turbine makes it possible to realize the advantages of a combustion chamber with inventive burner insert plate, i. a faster and easier assembly / disassembly of burner or burner insert plate and the elimination of components.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich: The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawings. Shown schematically and not to scale:

1 einen Ausschnitt aus einer Brennkammer mit einer Brennereinsatzwand nach dem Stand der Technik im Schnitt, 1 a section of a combustion chamber with a burner insert wall according to the prior art in section,

2 einen Ausschnitt aus einer Brennkammer aus anderer Perspektive mit einer Brennereinsatzplatte nach der Erfindung im Schnitt, 2 a section of a combustion chamber from another perspective with a burner insert plate according to the invention in section,

3 eine eingebaute Brennereinsatzplatte nach der Erfindung in der Draufsicht, 3 a built-in burner insert plate according to the invention in plan view,

4 die der Außenschale zugewandte Seite der Brennereinsatzplatte nach der Erfindung und 4 the outer shell facing side of the burner insert plate according to the invention and

5 ein Tellerfederpaket für die Befestigung der Brennereinsatzplatte nach der Erfindung an der Außenschale der Brennkammer. 5 a plate spring package for attachment of the burner insert plate according to the invention on the outer shell of the combustion chamber.

Die 2 zeigt einen Schnitt durch eine in die Außenschale 4 einer Brennkammer geschraubten Brennereinsatzplatte 12 nach der Erfindung mit Brenner 1. Im Unterschied zum Brennereinsatz 3 der 1 mit Nutring 7 und Brennereinsatzwand 9 wird die Brennereinsatzplatte 12 nicht mehr über einen Nutring 7 in der Öffnung der Außenwand 4 gehalten, sondern über Schrauben 13 in dafür vorgesehenen Löchern 14 in der Brennereinsatzplatte 12. 3 zeigt hierzu eine Draufsicht. The 2 shows a section through a in the outer shell 4 a combustion chamber screwed burner insert plate 12 according to the invention with burner 1 , In contrast to the burner insert 3 of the 1 with grooved ring 7 and burner insert wall 9 becomes the burner insert plate 12 no longer a U-ring 7 in the opening of the outer wall 4 held, but about screws 13 in designated holes 14 in the burner insert plate 12 , 3 shows a plan view.

4 zeigt die Brennereinsatzplatte 12 nach der Erfindung von der der Außenschale 4 zugewandten Seite mit zylindrischen Positionierelementen 15, in denen die Löcher 14 zur Befestigung vorgesehen sind. Die Positionierelemente 15 können auch jede andere geeignete Form aufweisen. 4 shows the burner insert plate 12 according to the invention of the outer shell 4 facing side with cylindrical positioning elements 15 in which the holes 14 are provided for attachment. The positioning elements 15 may also have any other suitable shape.

Für die Befestigung der Brennereinsatzplatte 12 in der Außenschale 4 ist aufgrund der Temperaturänderungen eine federnd gelagerte Verschraubung vorgesehen. Die 5 zeigt ein hierzu geeignetes Tellerfederpaket 16. Eine Gussschraube 17 wird durch die Tellerfedern 18 hindurch in eine Druckplatte 19 geschraubt. Die Druckplatte 19 ist mit einem Sicherungsring 20 im Tellerfederpaket 16 gegen Verlieren gesichert. Die Sicherung wird nur benötigt, wenn die Schraube 17 nicht im Eingriff ist. Das Tellerfederpaket 16 wird bei Erstmontage kaltgasseitig an der Außenschale 4 verstemmt. For fixing the burner insert plate 12 in the outer shell 4 Due to the temperature changes, a spring-mounted screw connection is provided. The 5 shows a suitable cup spring package 16 , A cast screw 17 is through the cup springs 18 through into a pressure plate 19 screwed. The printing plate 19 is with a circlip 20 in the plate spring package 16 secured against losing. The fuse is only needed if the screw 17 is not engaged. The plate spring package 16 becomes cold gas side on the outer shell at first installation 4 caulked.

Claims

Burner insert plate ( 12 ) for a gas turbine combustion chamber having a combustion chamber side and a plenum side outer shell ( 4 ), wherein the burner insert plate ( 12 ) an opening ( 6 ) for inserting a burner ( 1 ), characterized in that the burner insert plate ( 12 ) Devices for attachment to the combustion chamber side of the outer shell ( 4 ) having.

Burner insert plate ( 12 ) according to claim 1, wherein the means for fixing holes ( 14 ) are.

Burner insert plate ( 12 ) according to claim 2, wherein the holes ( 4 ) in from the burner insert plate ( 12 ) outstanding positioning elements ( 15 ) are provided.

Burner insert plate ( 12 ) according to claim 3, wherein the positioning elements ( 15 ) are cylindrical.

Gas turbine combustor with an outer shell ( 4 ), which openings for burner insert plates ( 12 ), characterized in that at least one burner insert plate ( 12 ) is arranged according to one of the preceding claims at an opening.

Gas turbine combustor according to claim 5, wherein the positioning elements ( 15 ) according to claim 3 or 4 of the outer shell ( 4 ) are facing.

Gas turbine combustor according to one of claims 5 or 6, wherein the burner insert plate ( 12 ) with the outer shell ( 4 ) is screwed.

Gas turbine combustor according to claim 7, wherein the screw is resiliently mounted.

Gas turbine combustor according to claim 8, wherein disc spring packets ( 16 ) are provided for the resilient screwing.

Gas turbine combustor according to one of claims 5 to 9, wherein relative to the burner longitudinal axis for the radial guidance of a burner ( 1 ) in the opening of the outer shell ( 4 ) a piston ring ( 21 ) is inserted.

Gas turbine combustor according to claim 10, wherein the burner ( 1 ) a sliding seat ( 22 ), on which the piston ring ( 21 ) is present when the burner ( 1 ) in the burner insert plate ( 12 ) is installed.

Gas turbine with at least one gas turbine combustion chamber according to one of claims 5 to 11.