DE1966660A1

DE1966660A1 - Gasturbine mit mehreren umkehrstrombrennkammern

Info

Publication number: DE1966660A1
Application number: DE19691966660
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Bennes Marrel SA
Current assignee: Bennes Marrel SA
Priority date: 1968-10-18
Filing date: 1969-09-17
Publication date: 1973-07-12
Also published as: SE356332B; CH531643A; AT279483B; DE1946905A1; DE1946905B2; FR1592591A; CA917933A; BR6913235D0; AT301271B; ES372250A1; GB1251749A; NL6915497A; US3650106A; DE1966661A1

Description

Patentanwälte I

Dipl.-Ing. V. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B. Jochera -«r-o^^n

1abbbbU

6 Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str.

Bennes Marrel, Societe Anonyme

Hue Pierre Copel, Saint-Etienne (Loire)

Frankreich

Gasturbine mit mehreren Umkehrstrombrennkammern ·

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinen mit mehreren Umkehrstrombrennkammern, bestehend jeweils aus einem · äußernn Brennkammergehäuse und einem darin angeordneten 1Π /unmrohr. TKo Erfindung bol.rif.ft; iHiitm.nomlpr'o (inMUn'b l'ür· Kνα t'l, l*nhri*,(»ui;o.

Normalerweise ist für jede Brennkammer eine besondere Zündeinrichtung vorgesehen. Bei einer solchen umabhängigen Zündung besteht die Gefahr, daß die Brennkammern ungleichmäßig arbeiten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen angel zu beheben und für eine gleichmäßige Verbrennung in den parallel geschalteten Brennkammern zu sorgen.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen wenigstens zwei Brennkammern eine Zündungen übertragende Verbindung besteht. Diese kann vorzugsweise durch ein Überschlagrohr gebildet sein, welches die Brennzonen der Flammrohre verbindet»

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Pig. 1 eine perspektivische OJeilansicht einer Gasturbine mit zwei Brennkammern gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine dor Brennkammern gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 4-, Fig. 3 einen Schnitt durch das hintere Ende einer Brennkammer Fig. 4 einen Querschnitt durch beide Brennkammern der Gasturbine entsprechend der Schnittlinie IV-IV in Fig. 1.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Teile einer die heißen Brenngase erzeugenden Anlage einer Gasturbine perspektivisch dargestellt, so daß ihre gegenseitige Lage erkennbar ist. Zu der insgesamt mit 1 gekennzeichneten Vorrichtung gehören ein Rotor 2 eines Zentrifugalkompressors und zwei Brennkammern 3, die als Umkehrstrombrennkammerrt ausgebildet sind. In der Zeichnungsfigur zum Teil sichtbar ist auch ein Rotor einer Hochdruckturbine 4-, Der Kompressor, fördert Luft in die Brennkammern 3· Aus diesen strömt heißes Gas unter Druck aus .. -

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und beaufschlagt die Hochdruckturbine 4. Auf eine weitere Darstellung der der Hochdruckturbine nachgeordneten Turbinenteile, zu denen mehrere Leitschaufelringe und Mittel- und Niederdruckturbinen gehören können, wird verzichtet, da Gegenstand der vorliegenden Erfindung nur die Ausbildung und Funktion der Brennkammer ist·

Wie bereits erwähnt, wird die in Fig.. 1 gezeigte Anordnung von zwei parallelliegenden Brennkammern 3 für zur Verwendung in Kraftfahrzeugen bestimmte Gasturbinen bevorzugt· Die Brennkammern sind dabei zweckmäßigerweise in derselben Querebene mit bezug . auf die Richtung 5 der Turbinenv/elle 6 angeordnet.

Jede Brennkammer 3 besteht im grundsätzlichen Aufbau aus zwei konzentrischen Stahlblechmänteln, " nämlich einem äußeren Brennkammergehäuse 7 und einem darin gehaltenen Flammrohr δ (s. Fig· 4·),

■ Jedes Brennkammergehäuse 7 ist unmittelbar an einem die Turbinenwelle 6 umgebenden Gehäuse 9 befestigt, wobei vom letzteren auch ein ringförmiger Sammelkanal 10 umschlossen wird, der die vom Rotor 2 des Kompressors geförderte Luft empfängt· '

Das äußere Brennkammergehäuse 7 ist an seinem · oberen Ende durch eine kegelige Kappe 11 geschlossen, an welcher eine Brennstoffeinspritz» vorrichtung 12 befestigt ist· Zu dieser gehört eine Einspritzdüse 13· .

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Die Einspritzdüse 13 der Brennstoffpxnspritzvoj'richtunc mündet im hinteren Ende 14- des Flammrohres 8. An das hintere Ende 14 schließt sich ein sich kegelig erweiternder Wandübergang 15 an, dann ein mit einer Zündkerze 47 versehener, erweiterter zylindrischer Bereich 16 der Hautbrennzone, woraufhin sich das Flammrohr in Strömungsrichtung gesehen düsenförmig verengt und wieder erweitert. Der Bereich der kegeligen Verengung ist mit 17» dor dor Erweiterung mit 18 bezeichnet. Das Flammrohr endet in einer zylindrischen Kupplung 19, welche eine Verbindung zwischen der Brennkammer und einem Gassammeiraum 2o bildet, von dom aus die heißen Brenngase konzentrisch zur Turbinonwelle zu einem mit 21 angedeuteten Einlaßdüsenring geleitet werden..

Die Formdes Flammrohres 8 ist aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, bezüglich der Einzelheiten wird nachstehend auf Fig. 4 Bezug genommen.

Das hintere Ende 14 des Flammrohres 8 enthält fest ange-' brachte profilierte Wirbelschaufeln 22, welche die Einspritzdüse 13 umgeben und einen kreisringförmigen Luftwirbel der einströmenden Primärluft erzeugen. Damit sich nun nicht auch Wirbelströme außerhalb des Flammrohres dort ausbilden, wo die Primärluft in das Flammrohr hinein umgelenkt wird (Strömung 23), sind erfindungsgemäß sich radial "erstreckende Rippen oder Leitschaufeln 24 vorgesehen, die mit gleichmäßigem Zwischenabstand das hintere Ende 14 des Flammrohres umgeben und an der kegeligen Kappe 11 sowie dem Mantel des äußeren Brennkämmergehäuses 7 befestigt sind.

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In Strömungsrichtung gesehen unmittelbar unterhalb der Virbelschaufeln 22 ist der sich kegelförmig erweiternde Wandühergang 15 mit zwei umlaufenden Reihen von Löchern 25 kleinen Durchmessers versehen· Wenn z.B. der Gesaratdurchmesser 26 der Brennkammer 3 in der Größenordnung von 130mm liegt, dann können die Lochreihen 25 je zwölf gleichgroße Löcher umfassen, deren Durchmesser 3nun beträgt.

In ähnlicher Weise sind auch in erweiterten Bereich 16 des Flammrohres zahlreiche kleine Löcher eingebohrt· Unter Zugrundelegung einer Brennkammer der vorstehend angegebenen Größe sind im Beispielsfall zv/ei Reihen von Löchern 27 vorhanden j von denen jede aus zweiunddreißig₍Löchern mit einem Durchmesser von 4-mm besteht. Zwischen diesen Lochreihen ist eine mittlere Reihe Löcher 28 angeordnet, welche durch 16 Löcher mit einem Durchmesser von 4-ram gebildet wired.

Der sich verengende Boreich 17 dos Flammrohres trägt eine ungerade Anzahl verhältnismäßig großer Löcher mit eingeschweißten Rohrstücken 29, die mit ihren radial inneren Enden schräg nur Spitze der Brennkammer 3 weisen. Es sind in gleichmäßiger Aufteilung rund um die Achse 30 dor Brennkammer insgesamt sieben solcher Rohr:rs tu elco 29, jeweils mit einem Durchmesner von I4imn, vorgesehen.

Der sich düsenförmig erweiterndο Bereich 18 des Flammrohres trägt zunächst unmittelbar hinter dem Übergang zum Bereich 17 einen Krar.a kleiner Löcher 51» deren Anzahl zwanzig ist und deren Durchmesser 3mm beträgt. ~

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Λη ocincm in Strömungorichbung gcochcn hinteren Ende sind in den sich erweiternden Bereich 18 dec Flammrohres unmittelbar vor der zylindrischen Kupplung 19 rund um die Achse 30 weite Schlitze* 52 eingearbeitet. Auch für die.Schlitze 32 wird zweckmäßigerweise eine ungerade Anzahl gewählt, um zu verhindern, daß nicht genau entgegengesetzt gerichtete Gasstrom© entstehen. Insgesamt sind'sieben Schlitze vorhanden, deren jeder eine Breite 55 von ungefähr 20mm und eine Höhe 3^- von 50mm aufweist.

Es versteht sich, daß die vorstehend wiedergegebe.-· nen Zahlen- und Maßangaben, be-fcreffend die verschiedenen Lufteinlässe in das Flammrohr, nur beispielhaften Charakter haben und sich zum Beispiel mit der Größe der Turbine ändern.

Die Schlitze 32 am Ende des Flammrohrbereiches 18 sind im wesentlichen abgedeckt durch ein trichterförmiges Leitblech 55, das" sich mit bezug auf Fig.4-nach obenhin im Durchmesser erweitert· Es ist an dem den Gassammelraum 20 bildenden Gehäuseteil in Höhe der zylindrischen Kupplung 19 befestigt.

Damit beide im Beispielsfall zur Anwendung kommenden, parallelliegenden Brennkammern gleichmäßig arbeiten und damit vor allem in beiden die Verbrennung ununterbrochen aufrechterhalten wird, sind die erweiterten Flamrarohrbereiche 16 miteinander verbunden. Diese mit 36 bezeichnete Verbindung kann aus einem Überschlagrohr mit einem . Dehnungsbalg 3? bestehen. Wenn bei dieser Anordnung die Flamme in der einen Brennkammer für einen Augenblick ausgeblasen wird, so wird sie von der anderen Brennkammer' her automatisch wieder entzündet.

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Claims

Patentansprüche

1. Gasturbine mit mehreren Umkehrstrombrennkammern, bestehend jeweils aus einem äußeren Brennkammergehäuse und einem darin angeordneten Flammrohr, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen wenigstens 2 Brennkammern (3) eine Zündungen übertragende Verbindung (36) besteht.

2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet, daß die Verbindung durch ein Überschlagrohr (36) gebildet ist.

3. Gasturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eohr (36) die Brennzonen (16) der Flammrohre (8) verbindet.

4-. Gasturbine nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß am Eohr (36) ein Dehnungsbalg (37) angeordnet ist.

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