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DE2617999A1 - Kuehlring fuer brennkammern - Google Patents

Kuehlring fuer brennkammern

Info

Publication number
DE2617999A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lip
segment
pocket
partially
coolant
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.)
Withdrawn
Application number
DE19762617999
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Chase Campbell
Thomas Loyd Dubell
James Leonard Thompson
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.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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 General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE2617999A1 publication Critical patent/DE2617999A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/06Arrangement of apertures along the flame tube
    • F23R3/08Arrangement of apertures along the flame tube between annular flame tube sections, e.g. flame tubes with telescopic sections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

Kühlring für Brennkammern
Die Erfindung bezieht sich auf Verbrennungseinrichtungen und inssondere auf Mittel zur Schaffung einer effektiven Filmkühlung in Brennkammern. Die Erfindung wird zwar der Einfachheit halber in Verbindung mit einem Gasturbinen-Strahltriebwerk beschrieben, die Anordnung gemäß der Erfindung ist jedoch für jede Hochtemperaturapplikation geeignet, die eine effektive Filmkühlung erfordert.
Die gegenwärtig in Betrieb und für einen zukünftigen Betrieb in Entwicklung befindlichen Flugzeugtriebwerke sind so aufge-
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baut, daß sie bei extrem hohen Temperaturen arbeiten. Bei derartigen Triebwerken verwendete Brenner müssen nicht nur mit den hohen Temperaturen kompatibel sein, sondern auch für lange Zeiträume effektiv arbeiten, bevor sie zur Reperatur und Wartung ausgebaut werden. Da die Lebensdauer einer Brennerauskleidung direkt durch die Temperatur beeinflußt wird, bei der sie arbeitet, müssen wirksame und betriebssichere Mittel zur Kühlung des Brenners und zur Absenkung seiner Betriebstemperatur vorgesehen sein.
Bekannte Kühlmittel für Brennkammern bildeten einen sich bewegenden Kühlluftfilm zwischen der inneren Oberfläche der Brennerauskleidung und der heißen Gasströmung. Der Kühlluftfilm verhindert, daß der heiße Gasstrom mit der Brennerauskleidung in Kontakt kommt und auf diese Wärme überträgt. Im allgemeinen wird der Schutzfilm von einer den Brenner umgebenden Verteilerkammer in die Brennkammer eingeführt.
Für einen optimalen Wirkungsgrad ist es wesentlich, daß der die schützende Grenzschicht zwischen der Brennerauskleidung und dem heißen Gasstrom bildende Kühlluftfilm zusammenhängend ist. Weiterhin· muß der Film mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und Richtung eingeführt werden, um eine Vermischung mit den heißen Gasen zu vermeiden. Im allgemeinen muß der Kühlfilm aus einer gleichförmigen Schicht aus Kühlluft mit einer gleichförmigen Austrittsgeschwindigkeit um den gekühlten Umfang der Auskleidung herum bestehen.
Bekannte Kühlvorrichtungen haben versucht, die effektive Kühlung der Brennerauskleidung, durch verschiedene Mittel zu erreichen. Die ältesten Vorrichtungen führten einfach Kühlluft durch eine Reihe von öffnungen hindurch in einen stromaufwärtigen Abschnitt der Auskleidung in eine mit Lippen versehene ringförmige Tasche ein, wobei die Strömungen aus den einzelnen öffnungen zusammenströmen konnten, um eine gleichförmige Grenz-
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schicht zu bilden. Die Kühlluft trat dann aus der mit Lippen versehenen Tasche entlang der inneren Oberfläche der Auskleidung in die Brennkammer aus. Diese älteren Vorrichtungen waren aus wenigstens zwei Gründen nachteilig. Erstens waren die öffnungen xso angeordnet, daß sie die Kühlluft mit einer großen dynamischen Drucksäule und demzufolge einem hohen Gesamtdruck einführten, der mit der Bildung einer effizienten Grenzschicht unverträglich ist. Zweitens erforderte die hohe Geschwindigkeit der durch die öffnungen einströmenden Kühlluft eine lange, ausgebreitete Lippe, damit die Strömungen zusammen fließen können, bevor sie in die Brennkammter austreten. Die lange Lippe ist thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, die zu einem Verwerfen und Verziehen der Lippe führen. Spätere bekannte Vorrichtungen verwendeten versenkte Lippen in dem Versuch, das oben beschriebene Problem des Verziehens zu lösen. Brenner mit versen ten Lippen hatten jedoch eine begrenzte Lebensdauer aufgrund von Hitzepunkten, die in Wirbelschleppen aufgrund der Versenkungen in der Grenzschicht hervorgerufen wurden, und aufgrund einer schnellen Rißausbreitung, die einer versenkten Anordnung von Natur aus anhaftet.
Jüngere bekannte Vorrichtungen sorgten für Verbesserungen in der Kühlung von Brennerauskleidungen, indem Mittel zur Vermeidung der dynamischen Drucksäule in der Kühlluft und Leitmittel verwendet wurden, um die Kühlluftströme zu streuen, bevor sie in die Brennkammer austreten. Diese bekannten Vorrichtungen waren jedoch nicht brauchbar bei der Bildung eines gleichförmigen Kühlluftfilmes als Grenzschichtschutz für die Brennerauskleidung. ·
Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kühlring-^aufbau für Brennkammern zu schaffen, der für die Einführung einer gleichförmigen Kühlluftschicht in die Brennkammer bei einer gleichförmigen Geschwindigkeit sorgt, so daß die Brennkammer von den thermischen Einwirkungen der heißen Gasströmung getrennt ist.
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Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung eines Kühlringes mit einem stabilen und dauerhaften Aufbau, der darüber hinaus winderstandsfähig gegen Verziehen und Verwerfen ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung gelöst, die ein Kühlmittel aus einer Verteilerkammer in einer ersten vorbestimmten Richtung in einem Schutzfilm auf eine Auskleidung leitet, die teilweise eine Bahn für heißes Gas begrenzt. Die Vorrichtung umfaßt einen ersten Auskleidungsabschnitt oder ein Segment, das teilweise die Verteilerkammer begrenzt, und einen zweiten Auskleidungsabschnitt oder ein Segment, das teilweise die Bahn für das heiße Gas begrenzt und mit dem ersten Auskleidungssegment zusammenarbeitet, um eine Tasche zu bilden. Eine erste Lippe ist an dem stromabwärtigen Ende des zweiten Auskleidungssegmentes und radial benachbart zu einer zweiten Lippe angeordnet, die sich am stromaufwärtigen Ende des ersten Auskleidungssegmentes befindet. Die erste Lippe ist im Abstand von dem ersten Auskleidungssegment angeordnet, um einen Ausgang aus der Tasche zu bilden, der die Kühlluft in der vorbestimmten Richtung an dem ersten Auskleidungssegment entlang richtet. Die Vorrichtung umfaßt ferner zahlreiche Öffnungen in dem ersten Auskleidungssegment, um Kühlmittel in zahlreichen Strömen in die Tasche hinein und in einer Richtung an der zweiten Lippe entlang zu leiten, die zu der ersten vorbestimmten Richtung im wesentlichen entgegengesetzt ist. Die zweite Lippe kann eine ausreichende Länge haben, damit die zahlreichen Strömungen wenigstens teilweise zusammenfließen können, während sie in der entgegengesetzten Richtung an der zweiten Lippe entlang strömen. Das Strömungsmittel kann auf die zweite Lippe gerichtet sein, um eine Teildiffusion der Strömungen zu erreichen. Die Vorrichtung kann ferner zweite Mittel umfassen zum zusätzlichen Zerstreuen der Kühlmittelströmung innerhalb der Tasche und zum Drehen de? Strömung des teilweise zusammengeflossenen Kühlmittels in die vorbestimmte Richtung, bevor das Strömungsmittel aus dem Ausgang austritt.
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Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Figur 1 ist eine Querschnittsansicht von einem Brenner mit einer Brennerauskleidung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht von einem Abschnitt der Brennerauskleidung gemäß der Erfindung.
Figur 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von einem Teil der in Figur 2 gezeigten Brennerauskleidung.
Figur 4 ist eine Kurvendarstellung des Wirkungsgrades der Filmkühlung als eine Funktion der Entfernung vom Schlitzausgang für die vorliegende Erfindung und einiger bekannter Vorrichtungen.
In Figur 1 ist ein Brenner 40 allgemein dargestellt, der eine äußere Wand 42 und eine axial verlaufende äußere Auskleidung mit einer dazwischen gebildeten Kühlluftkammer 46 aufweist. Eine innere Wand 48 bildet zusammen mit der inneren Auskleidung 50 eine innere radial verlaufende Kühlluftkammer 52. Die Auskleidungen 44 und 50 bilden eine Verbrennungszone 54, in die durch eine Düse 56 Brennstoff eingesprüht wird. Der Brennstoff wird mit komprimierter Luft gemischt, die durch Kanäle und 60 in die Brennerzone eintritt, und die Mischung wird gezündet und durch den Brennerausgang 32 ausgestoßen. In dem Verbrennungsprozeß erreichen die durch das Verbrennen der Brennst off -Luftmischung erzeugten heißen Gase extrem hohe Temperaturen. Die vorliegende Erfindung ist auf das Problem gerichtet, die Übertragung von Wärme aus der heißen Gasströmung in der Verbrennungsζone 54 auf die Auskleidungen 44 und 50 zu verhindern, und insbesondere auf die Erzeugung einer gleichförmigen zusammenhängenden Schicht eines Kühlmittels entlang den Aus-
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kleidungen 44 und 50, um als eine den Wärmeübergang verhindernde thermische Grenze zu wirken.
Im allgemeinen wird komprimierte Luft, die von einem Teil des nicht gezeigten Gasturbinentriebwerkes abgezweigt wird, in die Kühlluftkammern 46 und 52 eingeführt. Da die Kühlluft von den Verteilerkammern 46 und 52 in die Verbrennungszone 54 mit einem Druck und einer Geschwindigkeit eingeführt werden muß, die mit der Bildung einer Grenzschicht kompatibel sind, wird gemäß der Erfindung ein Kühlringaufbau geschaffen, der in Figur 2 mit 64 bezeichnet ist. Der Kühlringaufbau 64 wird sowohl in der äußeren Auskleidung 44 als auch der inneren Auskleidung 50 verwendet. Es wird hier zwar im wesentlichen die Auskleidung 44 beschrieben, selbstverständlich gilt aber das gleiche für die Auskleidung 50.
Die Auskleidungen 44 und 50 umfassen jeweils eine Anzahl axial benachbarter Segmente, die zusammen eine kontinuierliche Wand bilden, die die Kühlkammern 4 6 bzw. 52 von der Verbrennungszone 54 trennen. Beispielsweise arbeitet ein typisches stromaufwärtiges oder zweites Segment 66 mit einem stromabwärtigen oder ersten Segment'68 zusammen, um die durchlaufende äußere Verkleidung 44 zu bilden. Das Segment 66 ist mit dem Segment 68 durch eine Schweißnaht bei 70 oder durch andere übliche Mittel verbunden.
In Figur 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht von den Segmenten 66 und 68 im verbundenen Zustand gezeigt. Diese Verbindung beinhaltet die Kühlringkonstruktion gemäß der Erfindung, die das Strömungsmittel in-einer schützenden Grenzschicht über die innere Oberfläche der äußeren Verkleidung 44 streichen läßt.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, begrenzt das Auskleidungssegment 66 teilweise die Kühlluftkammer 46 und die Verbrennungszone 54 für das heiße Gas. In ähnlicher Weise begrenzt das Auskleidungssegment 68 teilweise die Kühlluftkammer 46 und die
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Verbrennungszone 54 für das heiße Gas. Das stromabwärtige Ende des stromaufwärtigen Auskleidungssegmentes 66 hat einen im allgemeinen U-förmigen Querschnitt, wobei die erste Lippe 72 den
Querschnitts radial inneren Schenkel des U-förmigenTund der Flansch 74 den anderen Schenkel des U bilden. Die Lippe 72 hat eine kurze axiale Länge relativ zu ihrer radialen Höhe, wodurch ihr Widerstand gegen Verwerfen oder Verformung aufgrund thermischer Beanspruchung vergrößert wird. In ähnlicher Weise hat das stromaufwärtige Ende des stromabwärtigen Auskleidungssegmentes 68 einen im allgmeinen U-förmigen Querschnitt, wobei die Lippe 76 den einen Schenkel des U und der Plansch 78 den anderen Schenkel des U bilden. Der Flansch 74 und der Flansch 78 stoßen aneinander an und sind bei 70 fest aneinander befestigt, was beispielsweise durch Schweißen, Hartlöten oder andere übliche Mittel geschehen kann, um das Auskleidungssegment 66 mit dem Segment 68 zu verbinden. Wenn sich die Segmente 66 und 68 in dieser Position befinden, stehen sich die öffnung des zum Segment 66 gehörenden U und die öffnung des zum Segment 68 gehörigen U einander gegenüber und bilden eine Tasche 80. Die Lipppe 76 ragt in die Tasche 80 hinein. Zahlreiche öffnungen 82 in der Basis des zum Segment 68 gehörenden U verbinden die Tasche 80 mit der Kühimitte!kammer 46. Die Löcher 82 sind im Abstand um den Umfang des Segmentes 68 herum angeordnet, so daß sie Kühlmittel in die Tasche 80 hinein und an der Lippe 76 entlang richten.
Die Tasche 80 ist an ihrem stromaufwärtigen Ende durch die Basis 84 des zum Segment 66 gehörenden U und an ihrem stromabwärtigen Ende teilweise durch die Basis 85 des zum Segment 68 gehörigen U begrenzt. Der Ausgang 86 wird durch den radialen Abstand zwischen der Lippe 72 und der Lippe 76 bestimmt. Sowohl die Tasche 80 als auch der Ausgang 86 erstrecken sich in Umfangsrichtung um die Auskleidung 44 herum und bilden im wesentlichen Kreisringe, die von der Verbrennungszone getrennt sind.
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Die Kühlmittelkammer 46 enthält eine Kühlmittelströmung mit einem relativ hohen Druck, die in stromabwärtiger Richtung strömt. Der Gesamtdruck wird von einem dynamischen Druck aufgrund der Geschwindigkeit des Kühlmittels und einem statischen Druck gebildet. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt nur den statischen Anteil des Gesamtdruckes durch die Öffnungen 82, die derart angeordnet sind, daß sie sich zur Kammer 46 hin in stromabwärtiger Richtung und zur Tasche 80 hin in stromaufwärtiger Richtung öffnen. Demzufolge sind die öffnungen 82 empfindlich gegenüber der Auftreffwucht des strömenden Mediums und dem damit verbundenen dynamischen Druck. Die Anordnung der öffnungen 82 in.der oben beschriebenen Weise erreicht elnen|Druckabfall, der zu der durch die Erfindung erzielbaren Arbeitsweise beiträgt.
Das Kühlmittel wird von der Kammer 46 in zahlreichen Strömen in die Tasche 80 eingeführt, wobei jede Strahlströmung einer öffnung 82 zugeordnet ist. Während bekannte Vorrichtungen versucht haben, diese Strömungen durch Aufprallen auf und durch Drehen an verschiedenen zu den Taschen gehörigen Wandsegmenten zu streuen, so erzielten sie doch keine ausreichende Diffusion um sicherzustellen, daß das aus dem Kühlring austretende Strömungsmittel eine gleichförmige Schicht ist, die mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit strömt. Stattdessen wies in bekannten Vorrichtungen der aus dem Kühlring austretende Kühlmittelfilm abwechselnd dünne und dicke Abschnitte auf, die einen Geschwindigkeitsgradienten in Umfangsrichtung hatten. Dies führte zu einer unerwünschten Vermischung mit dem heißen Gasstrom und einer unzureichenden Wärmeabschirmung von Teilen der Brenne rauskleidung.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung überwindet diese Nachteile der bekannten Vorrichtungen, indem eine zweite Lippe 76 vorgesehen ist, um eine Teilstreuung und ein weitgehendes IneinanderströmerJdes Kühlmittels zu bewirken,
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bevor es auf sekundäre Diffusionsmittel auftrifft und an diesen gedreht wird. Genauer gesagt, ist das in die Tasche 80 einströmende Kühlmittel durch die öffnungen 82 so gerichtet, daß es auf die Lippe Jb aufprallt und im allgemeinen stromaufwärts
an der Lippe 76 entlang strömt. Jede zu einer öffnung 82 gehörige Kühlströmung hat ein festgelegtes Geschwindigkeitsprofil, wenn sie aus der öffnung 82 austritt. Durch den Aufprall auf die Lippe 76 wird das Geschwindigkeitsprofil so geändert, daß der Geschwindigkeitsvektor, der zu "jedem inkrementalen oder elementaren Strömungsteil von jeder Strömung gehört, sowohl in
ist ι der Größe als auch in Richtung geändert und nachldem Aufprall sind sie in bezug zueinander sehr unterschiedlich. Infolgedessen wird jede Kühlmittelströmung während des Aufpralles auf die Lippe 76 teilweise gestreut und somit dazu angeregt, sich mit benachbarten Strömungen des Kühlmittels zu mischen und sich mit diesen zu vereinigen. Die Lippe 76 weist eine ausreichende Länge auf, so daß ein wesentliches Ineinanderströmen auftritt, nachdem die Strömungen auf die Lippe 76 aufgeprallt sind und entlang ihrer Oberfläche in stromaufwärtiger Richtung strömen. Um für eine vollständige Diffusion bzw. Streuung der Kühlströmungen vor dem Austritt aus dem Ausgang 86 zu sorgen, werden sie durch die Lippe 76 auf die Basiswand 8-4 gerichtet, woraufhin sie herum gestoßen und wieder in stromabwärtiger Richtung gerichtet werden. Diese sekundäre Diffusion ermöglicht, daß die einzelnen Strömungen gründlich aufgespalten und miteinander vermischt werden., so daß der Kühlmittelfilm eine im wesentlichen gleichförmige Geschwindigkeit und Dicke um den Umfang des Kühlmittelringes herum hat, wenn er aus dem Ausgang 86 austritt.
Die Diffusion und das Ineinanderströmen, das durch die Lippe in Verbindung mit dem Herumstoßen und dem Umlenken durch die Basiswand 84 hervorgerufen wird^ bewirkt, daß das Kühlmittel aus dem Ausgang 84 in einem homogenen Film mit gleichförmiger Geschwindigkeit und Dicke austritt. Weiterhin führt die Anordnung gemäß der Erfindung dazu, daß die Austrittsgeschwindigkeit des herausströmenden Filmes eine ausreichende Größe hat, um eine
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Vermischung mit der heißen Gasströmung zu vermeiden.
Es sei bemerkt^ daßy'Dei bestimmten Umständen wünschenswert sein kann, daß das Strömungsmittel an der Lippe 7& entlangströmt, aber nicht auf diese aufprallt. Auch in einem derartigen Fall strömen die Strömungen des Kühlmittels ineinander, während sie in einer zur Strömung in der Kammer 46 entgegengesetzten Richtung über die Lippe 76 strömen.
Es sollte aber auch noch ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung berücksichtigt werden. In bekannten Vorrichtungen sind einzelne Lippe verwendet worden, um für das Ineinanderfließen der Strömungen zu sorgen und um das Kühlmittel in einem Film auf die innere Oberfläche einer Brennerauskleidung zu führen. Eine optimale Leistungsfähigkeit erfordert jedoch, daß die Lippe für den ersten Zweck lang und für den letzten Zweck kurz ist. Eine kurze Lippe ist aufgrund der thermischen Beanspruchungen erforderlich, die mit der heißen Gasströmung verbunden sind. Die Lippe 76 gemäß der vorliegenden Erfindung ist nur für den Zweck vorgesehen, die einzelnen Kühlströmungen zu streuen una im wesentlichen ineinander fließen zu lassen. Da die Lippe 7b nicht dem-heißen Gasstrom ausgesetzt ist, sondern vielmehr durch Aufprall auf ihrer radial äußeren Oberfläche gekühlt und auch einer Filmkühlung auf ihrer radial inneren Oberfläche unterliegt, kann ihre axiale Länge ohne Berücksichtigung der thermischen Beanspruchungen festgelegt werden. Da in ähnlicher Weise die Lippe 72 gemäß der vorliegenden Erfindung nur für das Leiten des Kühlmittels auf die Brennerauskleidung vorgesehen ist, kann die Lippe 72 genügend kurz gemacht werden, um die Wirkungen der thermischen Beanspruchungen zu eliminieren. Somit liefert die vorliegende Erfindung eine optimale Leistungsfähigkeit, die bei bekannten Vorrichtungen nicht erhältlich ist.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde Vergleichsversuchen mit verschiedenen bekannten Kühlringen unterzogen.
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Figur 4 zeigt die Geometrie von allen getesteten Kühlringen und zeigt die Vergleichsergebnisse der Versuche als ein Kurvenbild des Wirkungsgrades N der Filmküh-lung als Funktion der Entfernung von dem Kühlschlitzausgang. Der Wirkungsgrad N der Filmkühlung ist mathematisch definiert durch den folgenden Ausdruck
1HG 1AW
T _ φ
1HG C
darin ist THG = Anfangstemperatur des heißen Gases '
T-w = Temperatur der Wand unter adiabatischen Bedingungen im Abstand von dem Schlitzausgang, für den N gemessen ist,
Tn = Anfangstemperatur des Kühlmittels.
T.y ist die Temperatur der Wand, wenn sie eine konstante stationäre Temperatur erreicht hat.
Wie aus dem Kurvenbild deutlich wird, hat die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen Kühlfilmwirkungsgrad, der in einem unerwarteten Maß besser als derjenige der bekannten Vorrichtungen ist. Der weitbessere Kühlfilmwirkungsgrad wird besonders deutlich, an von dem Kühlschlitzausgang entfernten Wandpunkten.
Wie aus Figur 4 deutlich wird, enthält die bekannte Vorrichtung I einen Vorsprung, der stromaufwärts verläuft. Die zur Vorrichtung I gehörige Kurve zeigt das v/esentlich schlechtere Leistungsvermögen dieser Vorrichtung im Vergleich zu der zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörigen Kurve. Die schlechtere Leistungsfähigkeit ist mit der Einführung des Strömungsmittels in den Kühlring in der Weise verbunden, daß diese weder auf den Vorsprung aufprallt noch an diesem entlangströmt. Beim Betrieb der bekannten Vorrichtung I ist das Kühlmittel zwischen dem Vorsprung und den radial äußeren Begrenzungen der Tasche durch Kühlmittel praktisch eingeschlossen, das anschließend durch die Öffnung in die Tasche eintritt. Das eingeschlossene Kühl-
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mittel verhindert, daß nachfolgend durch die öffnung eintretendes Kühlmittel an dem Vorsprung angreift. Dies hat zur Folge, daß ein wesentlicher Teil des Kühlmittels unmittelbar aus der Tasche austritt und in die Kammer des heißen Gases strömt, ohne gestreut zu werden oder ineinander fließen zu können. Die Vorrichtung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Er-
für
findung sorgt felle Einführung des Kühlmittels entlang der Lippe 7b in einer zur Strömungsrichtung in der Kammer Ί6 in entgegengesetzter Richtung in der Weise, daß ein Einschluß von Kühlmittel in irgendwelchen Abschnitten der Tasche verhindert ist.
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Claims (3)

  1. - 13 Ansprüche
    l.iVorrichtung zum Leiten eines Teils eines in einer Verteiler- ^—' kammer in einer vorbestimmten Richtung strömenden Kühlmittels in einem Schutzfilm über eine Verkleidung;, die teilweise einen Strömungskanal für heißes Gas begrenzt, gekennzeichnet durch ein erstes Verkleidungssegment (68), das die Verteilerkammer (46) teilweise begrenzt, ein zweites Verkleidungssegment '(66), das den Strömungskanal (51J) für das heiße Gas teilweise begrenzt, wobei die ersten und zweiten Verkleidungssegmente zusammen eine Tasche (80) bilden, eine erste Lippe (72) am stromabwärtigen Ende des zweiten Verkleidungssegementes (66), die im Abstand zum ersten Verkleidungssegment (68) angeordnet ist und mit diesem einen Ausgang (86) aus der Tasche (80) bildet derart, daß die Kühlluft an dem ersten Verkleidungssegment (68) entlang in der vorbestimmten Richtung gerichtet ist, eine zweite Lippe (76) am stromaufwärtigen Ende des ersten Verkleidungssegmentes (68), wobei die zweite Lippe mit radialem Abstand zur ersten Lippe (72) angeordnet ist und in die Tasche (80) hineinragt, und durch zahlreiche Öffnungen (82) in dem ersten Segment (68), die Kühlmittel in zahlreichen Strömungen in die Tasche (80) einführen und in einer zur vorbestimmten Richtung im wesentlichen entgegengesetzten Richtung an der zweiten Lippe (76) entlang führen, die eine ausreichende Länge besitzt, so daß die zahlreichen Strömungen wenigstens teilweise ineinander fließen, während sie in der entgegengesetzten Richtung an der zweiten Lippe entlang strömen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungen (82) in dem ersten Segment (68) derart angeordnet sind, daß die einzelnen Kühlmitte Iströmungen auf die zweite Lippe (76) aufprallen und dadurch teilweise streubar sind.
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    -IH-
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 23 dadurch gekenn· zeichnet , daß sekundäre Diffusionsmittel (84) vorgesehen sind zum zusätzlichen Streuen unü Herumdrehen der Strömung der teilweise ineinandergeflossenen Kühlmittel-Strömungen in die vorbestimmte Richtung.
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US05/572,066 US3978662A (en) 1975-04-28 1975-04-28 Cooling ring construction for combustion chambers

Publications (1)

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DE2617999A1 true DE2617999A1 (de) 1976-11-11

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Country Status (8)

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US (1) US3978662A (de)
JP (1) JPS5941010B2 (de)
BE (1) BE841087A (de)
CA (1) CA1056167A (de)
DE (1) DE2617999A1 (de)
FR (1) FR2309715A1 (de)
GB (1) GB1539461A (de)
IT (1) IT1059169B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982002084A1 (en) * 1980-12-12 1982-06-24 Eriksson Lennart T High-temperature burner
DE3540942A1 (de) * 1985-11-19 1987-05-21 Mtu Muenchen Gmbh Umkehrbrennkammer, insbesondere umkehrringbrennkammer, fuer gasturbinentriebwerke, mit mindestens einer flammrohrwandfilmkuehleinrichtung

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4077205A (en) * 1975-12-05 1978-03-07 United Technologies Corporation Louver construction for liner of gas turbine engine combustor
FR2340453A1 (fr) * 1976-02-06 1977-09-02 Snecma Corps de chambre de combustion, notamment pour turboreacteurs
US4259842A (en) * 1978-12-11 1981-04-07 General Electric Company Combustor liner slot with cooled props
US4384823A (en) * 1980-10-27 1983-05-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Curved film cooling admission tube
US4380906A (en) * 1981-01-22 1983-04-26 United Technologies Corporation Combustion liner cooling scheme
US4476194A (en) * 1982-11-10 1984-10-09 United Technologies Corporation Contour forming conical shapes
US4669957A (en) * 1985-12-23 1987-06-02 United Technologies Corporation Film coolant passage with swirl diffuser
US5083422A (en) * 1988-03-25 1992-01-28 General Electric Company Method of breach cooling
US4916906A (en) * 1988-03-25 1990-04-17 General Electric Company Breach-cooled structure
US4864828A (en) * 1988-04-29 1989-09-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Aircraft engine combustion liner cooling apparatus
US5123248A (en) * 1990-03-28 1992-06-23 General Electric Company Low emissions combustor
DE59010740D1 (de) * 1990-12-05 1997-09-04 Asea Brown Boveri Gasturbinen-Brennkammer
US5144795A (en) * 1991-05-14 1992-09-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Fluid cooled hot duct liner structure
US5239832A (en) * 1991-12-26 1993-08-31 General Electric Company Birdstrike resistant swirler support for combustion chamber dome
EP0576717A1 (de) * 1992-07-03 1994-01-05 Abb Research Ltd. Gasturbinen-Brennkammer
DE59208715D1 (de) * 1992-11-09 1997-08-21 Asea Brown Boveri Gasturbinen-Brennkammer
DE4244303A1 (de) * 1992-12-28 1994-06-30 Abb Research Ltd Vorrichtung zur Prallkühlung
DE4244302C2 (de) * 1992-12-28 2002-08-29 Alstom Vorrichtung zur Prallkühlung
DE4244301C2 (de) * 1992-12-28 2001-09-13 Abb Research Ltd Vorrichtung zur Prallkühlung
JP3415663B2 (ja) * 1992-12-28 2003-06-09 アルストム 冷却面を衝撃式に冷却するための装置
US6266961B1 (en) * 1999-10-14 2001-07-31 General Electric Company Film cooled combustor liner and method of making the same
EP1389714A1 (de) * 2002-08-16 2004-02-18 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinenbrennkammer
US7464537B2 (en) * 2005-04-04 2008-12-16 United Technologies Corporation Heat transfer enhancement features for a tubular wall combustion chamber
GB2434199B (en) * 2006-01-14 2011-01-05 Alstom Technology Ltd Combustor liner with heat shield
US8677759B2 (en) * 2009-01-06 2014-03-25 General Electric Company Ring cooling for a combustion liner and related method
US11371701B1 (en) 2021-02-03 2022-06-28 General Electric Company Combustor for a gas turbine engine
CN116981887A (zh) * 2021-03-26 2023-10-31 株式会社Ihi 燃烧装置以及燃气涡轮系统
US12152777B2 (en) 2021-06-07 2024-11-26 General Electric Company Combustor for a gas turbine engine
US11885495B2 (en) * 2021-06-07 2024-01-30 General Electric Company Combustor for a gas turbine engine including a liner having a looped feature
US12085283B2 (en) 2021-06-07 2024-09-10 General Electric Company Combustor for a gas turbine engine
US11959643B2 (en) 2021-06-07 2024-04-16 General Electric Company Combustor for a gas turbine engine
US11774098B2 (en) 2021-06-07 2023-10-03 General Electric Company Combustor for a gas turbine engine
US12146660B2 (en) 2021-06-07 2024-11-19 General Electric Company Combustor for a gas turbine engine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1049280A (fr) * 1950-03-24 1953-12-29 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements aux chambres de combustion
DE1957147A1 (de) * 1968-11-15 1970-06-04 Rolls Royce Flammrohr fuer Verbrennungsanlagen von Gasturbinentriebwerken
US3589128A (en) * 1970-02-02 1971-06-29 Avco Corp Cooling arrangement for a reverse flow gas turbine combustor
US3745766A (en) * 1971-10-26 1973-07-17 Avco Corp Variable geometry for controlling the flow of air to a combustor
US3845620A (en) * 1973-02-12 1974-11-05 Gen Electric Cooling film promoter for combustion chambers
FR2340453A1 (fr) * 1976-02-06 1977-09-02 Snecma Corps de chambre de combustion, notamment pour turboreacteurs

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1982002084A1 (en) * 1980-12-12 1982-06-24 Eriksson Lennart T High-temperature burner
DE3540942A1 (de) * 1985-11-19 1987-05-21 Mtu Muenchen Gmbh Umkehrbrennkammer, insbesondere umkehrringbrennkammer, fuer gasturbinentriebwerke, mit mindestens einer flammrohrwandfilmkuehleinrichtung
DE3540942C2 (de) * 1985-11-19 1988-08-04 Mtu Muenchen Gmbh

Also Published As

Publication number Publication date
JPS51127911A (en) 1976-11-08
BE841087A (fr) 1976-08-16
CA1056167A (en) 1979-06-12
IT1059169B (it) 1982-05-31
JPS5941010B2 (ja) 1984-10-04
US3978662A (en) 1976-09-07
FR2309715B1 (de) 1980-08-08
GB1539461A (en) 1979-01-31
FR2309715A1 (fr) 1976-11-26

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