DE1221053B - Zweistromgasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Description

• Zweistromgasturbinenstrahltriebwerk Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweistromgasturbinenstrahltriebwerk mit einem Ringkanal, in dem in Strömungsrichtung hintereinander der Kompressor, die Hauptverbrennungseinrichtung und die Turbine angeordnet sind, mit einem Strahlrohr, durch das die Turbinenabgase in die Atmosphäre geleitet werden, mit einem Nachbrennkammerftammrohr, das im Strahlrohr von dessen Außenwand durch einen Ringraum distanziert gelagert ist, mit einem Nebenschlußkanal, der einen-Teil der vom Kompressor verdichteten Luft empfängt, wobei der Nebenschlußkanal derart ausgebildet und. angeordnet ist, daß hindurchströmende -Nebenschlußluft die Hauptverbrennungseinrichtung und die Turbine im Nebenschluß umgeht und auf den Nachbrennerringraum gerichtet wird, und mit einer Einrichtung, durch welche Nachbrennerbrennstoff nur in die durch das Nachbrennkammerflammrohrinnere strömenden Turbinenabgase eingespritzt wird, wobei der ringförmige Nebenschlußströmungskanal stromauf der Nachbrennerbrennstoffeinspritzeinrichtung mit dem Nachbrennerringraum in Verbindung steht.
• Bei einem bekannten Zweistromtriebwerk dieser Bauart setzt sich der Nebenschlußkanal stromunterseitig unmittelbar in dem das Nachbrennerrohr umgebenden Ringraum fort, und es sind stromoberseitig des Flammrohres lediglich einige Öffnungen vorgesehen, die einen geringen Teil der Nebenschlußluft in den Hauptgasstrom eintreten lassen, wenn der Nachbrenner in Betrieb befindlich ist. Jedoch können durch diese Öffnungen praktisch keine Turbinenabgase in den das Flammrohr umgebenden Ringkanal gelangen. Hierdurch ergeben sich beträchtliche Temperaturdifferenzen der aus der Schubdüse austretenden Gase, da diese im Zentrum sehr heiß sind, während die umgebende Nebenschlußluft, da sie keinem Verbrennungsvorgang unterworfen war, relativ kalt ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile die Gasströme derart zu leiten, daß auch bei Benutzung des Nachbrenners die austretenden Gase über den gesamten Düsenquerschnitt im wesentlichen auf gleicher Temperatur befindlich sind.
• Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der größere Anteil der Turbinenabgase ohne Brennstoffbeimischung in den Nachbrennerringraum eintritt und sich mit der Nebenschlußluft darin mischt, und daß in an sich bekannter Weise das Nachbrennkammerflarnmrohr so weit stromauf des Endes des Strahlrohres endet, daß in dem stromunterseitigen Ende des Strahlrohres eine Mischung zwischen den Gasen, die durch den Ringraum geströmt sind, und den Gasen, die durch das Nachbrennkammerflammrohrinnere hindurchgetreten sind, gewährleistet ist.
• Hierdurch wird außer einer günstigeren Brennstoffausnutzung noch der Vorteil einer Verkürzung des Strahlrohres erreicht, da die Vermischung von Turbinenabgasen und Nebenschlußluft im Bereich des Nachbrenners stattfinden kann. Außerdem wird bei Benutzung einer Schubumkehrvorrichtung der Vorteil erreicht, daß die Ablenkbleche im Mittelabschnitt nicht übermäßig hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Ferner weist die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil einer im wesentlichen achsparallelen Strömungsführung auf und, da die Mischtrichter keine radiale Ablenkung vorzunehmen brauchen, können diese relativ kurz gestaltet werden, was wiederum dazu beiträgt, die Gesamtbaulänge des Triebwerks zu vermindern. Schließlich wird durch die Erfindung der Vorteil erlangt, daß infolge des robusteren Zusammenbaus weniger Störungen zu erwarten sind. Hieraus resultiert ferner, daß das Flammrohr des Nachbrenners länger gestaltet und wirksamer gekühlt werden kann. Dies hat eine bessere Verdampfung des Nachbrennerbrennstoffg zur Folge, wodurch wiederum die Verbrennungsstabilität verbessert und die Wirksamkeit der Verbrennung erhöht wird.
• Zur Erzielung einer Kühlfilmwirkung innerhalb des Nachbrennerflammrohres ist dieses zweckmäßigerweise mit an sich bekannten Öffnungen ausgestattet,

  um von Brennstoff freie Nebenschlußluft und Tur-

  binenabgase in das Flammrohrinnere zu leiten.

  Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfin-

  dung sind die Mischtrichter am stromunterseitigen

  Ende des Nebenschlußkanals in an sich bekannter

  Weise im Winkelabstand zueinander angeordnet, und

  zwar derart, daß zwischen je zwei in Umfangsrichtung

  benachbarten Mischtrichtern die Turbinenabgase hin-

  durchtreten können, so daß unmittelbar nach dem

  Austritt der Nebenschlußlüft äüs den Mischtrichtern

  eine innige Vermischung mit den Turbinenabgasen

  stattfinden kann. Die stromunterseitigen Enden der

  Mischtrichter sind dabei in geeigneter Weise derart

  zum stromoberseitigen.Ende des Nachbrennerflamm-

  rohres angeordnet, daß dort keine Nebenschlußluft in

  das Flammrohr eintreten kann.

  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung Wird im fol-

  genden an Hand der beiliegenden Zeichnung beschrie-

  ben. In der Zeichnung zeigt

  F i g. 1 eine teilweise axial geschnittene Ansicht

  eines erfindungsgemäßen Zweistromgasturbirrenstrahl-

  triebwerks,

  F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 111-III gemäß

  Fig. 1.

  Das Triebwerk weist einen an den Lufteinlaß 1 an-

  schließenden Ringkanal auf, in dem in Strömungs-

  richtung hintereinander ein Niederdruckkompressor 2,

  ein Hochdruckkompressor 4, die Häuptverbrennungs-

  einrichtung 6 und. die Hochdruckturbine 5 sowie die.

  Niederdruckturbine 3 angeordnet sind. Der Nieder-

  druckkompressor 2 wird von der Niederdruckturbine 3

  und der Höclr-druckkompresgor 4 wird von der Hoch-

  druckturbine 5 angetrieben. Der Hochdruckkompres-

  sor 4, die Verbrennungseinrichtung 6 und die Turbi-

  nen 5 und 3 sind von einem Nebenschlußringkanal 10

  umgeben, der mit einem Teil der, vom Niederdruck-

  kompressor 2 verdichteten Luft gespeist wird. Dieser

  Nebenschlußkana110 mündet in das stromeberseitige

  Ende 11 des Strahlrohres 18 über im Winkelabstand

  zueinander angeordnete Mischtrichter 15. In dem

  Strahli`ohr 18, ist ein. Nackbrennkammerflammrohr 12

  angeordnet,. das' das Strahlrohr in einen. Nachbrenner

  ringrauen, 13 und- der! Flarrimzohrinnenraum 14 teilt.

  Der größere Anteil der Turbinenabgase strömt ohne

  Brenistoffbeimischung, in- dern Nachbrennerringräum

  13 und. mischt sich. darin: mit der Neb-enschlußluft, die

  aus den Mischtrichtern 15 austritt, Dadurch, daß die

  Vermischung, von Nebenschlußluft und Turbinen:

  abgasen unmittelbar strornoberseitig des Flamirifolrs,

  U erfolgt, wird eine Zone geseliaflen,. die: eiri@e sttätische

  Druckdifferenz von Null aufweist, so däß Schwierig=.

  keiten. der Anpassung des Flammrohrs 11 auf das:

  jeweilige. Triebwerk vermieden werden.

  In dem Flammrohrinneren 14 findet eine: Naehver-

  brerrnung statt. Zu: diesem Zweck sind in: dem: ström=

  oberseitiger. Teil. des Flammrohrs 12 Flammhälter 16

  und vor diesen Nä:chbrenner-Brennstöffeinspritzdüsen:

  16a, angeordnet.

  Am. strömunterseitigen.Ende 1T des Ffammröhtg. 12

  wird der aus. deDl Flammrolinnneren 14, ausfiretendv-

  Gasstrom mit dem im Ringkanal 13 strömenden Gas=

  strom. (dieser besteht aus einer Mischung, von Neben-

  schlußluft und Turbinenabgägen) gemischt. Diese so

  vermischten Gase treten dann in de: Schubdüse-i9

  ein.

  Der Anteil der durch, das Flammr:ohrinüere 14, strö-

  menden Gase kann- etwa 25 olo@ betragen, während

  75 % der Gase. durch- den Ringraum 13 strömen.

  Durch Vergleich ergibt glüh, daß die Massensftgmung durch den Nebenschlußkanal 10 104 % der Turbinenabgase beträgt, und demgemäß liegt die Strömung durch das Flammrohrinnere 14 bei nur ungefähr 12,3 °/ö der Gesamtmassenströmung.
• Das Nachbrennkammerflatnmrohr. 12 besteht aus mehreren zylindrischen Abschnitten, wobei jeweils der in Sfrömungsrichfung weiter hinten liegende Abschnitt das sttömunterseitige Ende unter Belassung eines Ringspaltes 22 umgibt, durch den von Brennstoff freie Nebenschlußluft und Turbinenabgase aus dem Nachbrennerringraum 13 zur Erzielung einer Kühlfihmwirkung in das Flammrohrinnere eingeleitet werden.
• Die stromunterseitigen Enden der Mischtrichter und das stromoberseitige Ende des Flammrohres 12 sind dabei so ausgebildet, daß dort keine Nebenschllußluft in. das Flammronrinnere 14 eintreten kann.

Claims (1)

1. gätentängprüche: 1. Zweistsomgastuibinenstrahltriebwerk mit einem. Riirgkanäl;, in. dein in Strärug4ricfdüilg hintereinander der Kanipressor, die Häuptveff brennnngseinricMung =d die T#arbhie angeöFdiief- snd, mit einem Strxlatohr,. durch däg die Türbi= nenabgaso in die, Atnnösphäte geleitet, weiden, mit ei nemNachbrentrkan=erfiänünrƒht, däs.irnStrahl- rühr won dessen Außenwatd dürch diheti Ring- räum. distarizierf gelagert ist, mit eineßl Neben- schlußkanal, der einen Teil der vom Kompressor verdichteten Luft empfängt, wobei der Neben- schlußkanal. derart ausgebildet und angeordnet ist, daß hindurcharömende Nebenschlußlüft die, Hauptvdrbrennungseinrichtung, und die Turbine im Nebenschluß umgeht und auf den Näclibref- nerri!ngrätim gerichtet wird, und mit einer Ein- richtung, durch welche NachbrennerbrennstofE nur in die durch das Nachbrennnkammerflaniöj= rohrtnffere strömenden Türbinenabgääge eisge- spritzt wird, wobei der ringförmige Nebertsehluß- strömungskanat stromauf der IVxch$'retlneitli.'ehri= stoleinspritzeinrichtung mit, dein Näehbrenirer= rinigraum. irr Verbindung. steht, d ä1 d .t r e h g e.- kennzeichnet, daß der.- größere- Anteil d'dr Trirbinenabgase ohne Brennstoffbeimischung iii. den Nachbtennerringralrm (13) eintritt und sich. mit der Nebensch1ußluft darin mischt,, und daß in an sich bekannter Weise das Nachbrennkam- merflammrohr (12) so weit stromauf des Eisdes des Strahlrähres (18) endet;, daß iii° del@ stföüi- untexseitigeir Ende des Strahlrohres eine;Mischuüg zwischen den Gasen,, die durch den:Ringräum ge- strömt sind, und' den Gasen,- die durch das Naeh- hrenükarnxrrerflämmrƒliriiinnere hindurchgetreten sind,, gsw'xhrleistet ist, 2,.. Triebwerk nach Anspruch. 1.,. dadurch ge- kennzeichnet, daß dasaeh@tirennkar@erflr' ri- rohr (12)- mit an sieh bekannten öffnungeä (22) ausgestattet ist, um den Brennstoff ftere Nebeft= schlußhnft und Turbinenabgase- zur lErziielung einer. Kühlfilmwirkung in das Flammrohrilnere zu: leiten. 3. Triebwerk: nach. ?nspritch- 2, darlufch ge- kennzeichnet, daß der Nebenschlußkanäl (hü) mit mehreren im Winkelabstand zueinander, an`geärd= rieten Mischtrichtern (g5) ih ä.- sich- bekatnter: Weise- ausgestattet ist, zwischen denen ein Teil der Turbinenabgase hirddurchtritt und sich innig mit der Nebenschlußluft vermischt, die durch die Mischtrichter (15) hindurchtritt, und daß die stromunterseitigen Enden der Mischtrichter in geeigneter Weise derart zum stromoberseitigen Ende des Nachbrennflammrohres angeordnet sind, daß dort keine Nebenschlußluft .in dieses eintreten kann. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr.1045180; schweizerische Patentschriften Nr. 310 039, 263 472; französische Patentschrift Nr. 1139 683; USA.-Patentschriften Nr. 2 934 895, 2 929 203, 2 794 319, 2 753 685.