CH399075A - Brennkammer, insbesondere für magnetogasdynamische Maschinen - Google Patents

Description

      Brennkammer,        insbesondere        für        magnetogasdynamische        Maschinen       Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brenn  kammer,     insbesondere    für     magnetogasdynamische     Maschinen.  



  Bei der Gestaltung der Wände von Feuerräumen  werden entsprechend deren Verwendungszweck und  Temperaturbereich sowohl metallische als auch ke  ramische Werkstoffe verwendet.  



  Eine metallische Wand wird dann gewählt, wenn  entweder Wärme der Flamme direkt entzogen wer  den soll (Kessel) oder hohe Wärmeverluste an die  Wand nicht nachteilig sind (Gasturbinen).  



  Muss dagegen die Flamme vor allzu hohen Strah  lungsverlusten geschützt werden oder ist eine hin  reichende Kühlung der Wand nicht erwünscht oder  kann nicht gewährleistet werden, so kann     vorteil-          hafterweise    eine keramische Wand Verwendung fin  den.  



  Bei sehr hohen     Temperaturen    und relativ hohen       Emissionskoeffizienten    der Flamme wird an eine  gekühlte, metallische Wand ein sehr grosser Anteil  der entwickelten Wärme abgegeben. Die Verbren  nung erfolgt dann nicht     adiabatisch,    und die Flam  mentemperatur bleibt wesentlich unter dem theore  tisch erreichbaren     stöchiometrischen    Maximum.  



  Bei hohen Temperaturen, wie ,sie mit     stöchio-          metrischen    Gemischen erreicht werden können, be  steht die Gefahr, dass sehr gut     isolierende,    keramische  Wände an der flammenseitigen     Oberfläche    schmelzen.  Dieses     Schmelzen    kann so weit fortschreiten, dass es  die Festigkeit der Wände gefährdet.  



  Bei     Zyklonbrennern    für     Kohlenstaubfeuerungen     kann eine Kombination von wassergekühlter Wand  mit keramischem Überzug angewendet werden. Da  bei klebt die geschmolzene Asche an den     Kühkohren     und schützt sie damit vor schädigender Feuerwirkung.  Der Nachteil dieser Ausführung liegt darin, dass  praktisch nur Kohlenstaub verbrannt werden kann,    da das Heizöl zu wenig und zudem ungeeignete  Schlacke erzeugt.  



  Für das Erreichen höchster Temperaturen, wie  sie in     m.agnetogasdynamischen    Maschinen     notwendig     sind, ist es wichtig, dass die Wärmeverluste der       Flamme    an die     Brennkammerwand    möglichst niedrig  gehalten werden, da sonst, trotz     Rekuperationsmög-          lichkeiten,    die gewünschte Flammentemperatur nicht  erreicht wird. Der Sprung zwischen Flammentempe  ratur und der noch zulässigen Betriebstemperatur  der Wand ist trotzdem derart gross, dass mit be  trächtlichen     Wärmeflüssen    zu rechnen ist. Diese auf  die Wand einfallende Wärme wird mit Vorteil mit  Hilfe einer Wasserkühlung abgeführt.

   Die     technische          Realisierung    einer wassergekühlten, kompakten, ke  ramischen Wand stösst auf beträchtliche Schwierig  keiten, vor allem infolge von Wärmespannungen.  



  Die bisherigen Ausführungen von Brennkammer  auskleidungen sind für derartige Maschinen daher  ungeeignet. Die     vorliegende    Erfindung bezweckt die       Schaffung    einer für diese Zwecke einsetzbaren     Brenn-          kammer.    Diese zeichnet sich aus durch ein oder  mehrere mindestens teilweise aus     Keramikmaterial     bestehende, mittels gekühlter Organe festgehaltene       Auskleidungselemente.     



  Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  werden anschliessend anhand von Figuren     erläutert.     Es zeigt:       Fig.    1 einen Schnitt gemäss Linie     I-I    durch einen  Ausschnitt aus einer Brennkammer, in schematischer  Darstellung,       Fig.    2 eine Aufsicht auf den in     Fig.    1     dargestellten          Brennkammerausschnitt,          Fig.    3 ein     Auskleidungselement    von vorne,       Fig.    4 einen Ausschnitt aus einer weitern Brenn  kammerkonstruktion, analog     Fig.    1.  



  Eine Brennkammer 1 einer magnetogasdynami-      scher. Maschine ist mit     plättchenartigen    Elementen 2  ausgekleidet, die aus feuerfestem Material bestehen,  vorzugsweise aus Keramikmaterial oder einem ent  sprechenden Material mit Keramikzusätzen. Diese       Auskleidungselemente    2 sind mit einer konischen  Bohrung 3 versehen.  



  Auf der der Brennkammer 1 abgewandten Seite  der Elemente 2 befindet sich ein Kühlsystem, von  welchem in den     Fig.    1 und 2 ein Kühlrohr 5 dar  gestellt ist. Im Innern des Rohres 5 fliesst ein Kühl  medium 6. Das Rohr 5 ist Träger von als Zapfen 7  ausgebildeten Halteorganen, die der Aufnahme der       Auskleidungselemente    2 dienen. Die Elemente 2 sind  unter Zwischenschaltung eines konischen     Aufzieh-          ringes    9 auf dem Zapfen 7 gelagert und mittels eines  Auflageringes 8 und einer Mutter 10 befestigt. Sie  können sich nach allen Richtungen frei ausdehnen,  womit das Auftreten von Wärmespannungen und  die Bruchgefahr der Elemente verhütet wird.  



  Die Zapfen 7 können     als    Vollzapfen, wie aus       Fig.    1     ersichtlich,    oder mit     Ausnehmungen    zur Zir  kulation des Kühlmediums 6 vorgesehen werden.  



  Die Zapfen 7 sind, wie aus     Fig.    1 ersichtlich,  mit dem Kühlrohr 5 durch     Lötung    oder     Schweissung     verbunden. Der Auflagering 8 und     Aufziehring    9  bestehen aus einem vorzugsweise     keramischen    Mate  rial     mit    geringem     Wärmeleitkoeffizienten.    Anstelle  der Mutter 10 kann ein     Abschlussring    verwendet  werden, der mit dem Zapfen 7 verlötet ist.  



  In     Fig.    4 ist eine weitere Ausführungsform einer       Brennkammerauskleidung    dargestellt, in welcher die       Auskleidungselemente    2 auf in einer Kühlwand 16  eingetriebenen Zapfen 15 befestigt sind, deren ko  nisch ausgestaltetes Ende die Aufnahme der mit der  konischen Bohrung 3 versehenen     Auskleidungsele-          mente    2 ermöglicht, wobei eine Schraube 18 das Aus  kleidungselement 2 auf dem Zapfen     fixiert.    Die Kühl  wand 16 ist mit     Kühlmitteldurchlässen    17 versehen.  



  Die Form der Kühlwand 16 richtet sich nach  der Form der Brennkammer 1. Die Kühlwand 16       trägt    so viele Zapfen 15, als nötig sind, um mit  Hilfe der     Auskleidungselemente    2 die     Brennkammer     1 auszukleiden.  



  Wie aus     Fig.    2 hervorgeht, besitzen die benach  barten     Auskleidungselemente    2 im kalten Zustand  genügend Spiel, um sich im Betriebszustand der       Brennkammer    nicht zu berühren.  



  Dicke und Material der     quaderförmigen    Aus  kleidungselemente 2 sind derart zu wählen, dass die  Temperatur der der vorzugsweise wassergekühlten  Wand 16 bzw. dem wassergekühlten Kühlrohr 5       zugekehrten    Seite noch derart hoch bleibt, dass die  Wärme vom     Auskleidungselement    2 an die gekühlten  Stellen durch Strahlung abgeführt werden kann.  



  Es ist grundsätzlich auch möglich, grössere Ele  mente zu verwenden und sie mit mehreren gekühlten  Zapfen abzustützen.  



  Die Zapfen 7 bzw. 15 sind aus     einem    sehr gut       wärmeleitenden    Material, beispielsweise Kupfer, her  gestellt.    Die Kühlung dieser     Auskleidungselemente    erfolgt  durch Strahlung an die Kühlrohre bzw.     Kühlwände,     so dass diese Elemente frei von direkter Kontakt  kühlung     sind,    was das Risiko von Temperaturspan  nungen in diesen Elementen und ihren frühzeitigen  Zerfall bedeutend vermindert.  



  Durch entsprechende Gestaltung der     Ausklei-          dungselemente    und der Kühlwände ist es möglich,  die Wärmeübertragung durch Strahlung     derart    ab  zustimmen, dass die durch das verwendete Material  der     Auskleidungselemente    festgesetzte höchstzuläs  sige Temperatur eingehalten werden kann.  



  Die beschriebene Konstruktion gestattet somit  einen Betrieb der Brennkammer mit geringsten Wär  meverlusten und hohen Flammentemperaturen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Brennkammer, gekennzeichnet durch ein oder mehrere, mindestens teilweise aus Keramikmaterial bestehende, mittels gekühlter Organe (7) festgehaltene Auskleidungselemente (2). UNTERANSPRÜCHE 1. Brennkammer nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch mit den Halteorganen (7) mindestens in Kühlmittelverbindung stehende, in Richtung des Wärmeflusses den Elementen (2) nachgeschaltete Mittel (5), welche derart angeordnet sind, dass sie mit den Auskleidungselementen (2) in Strahlungs austausch stehen zum Zwecke, diese Elemente (2) auf vorbestimmter Höchsttemperatur zu halten.

   z. Brennkammer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteorgane (7) als Zapfen ausgebildet sind. 3. Brennkammer nach Patentanspruch und Un teranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zap fen (7) hohl ausgebildet sind zum Zwecke des Kühl mitteldurchflusses. 4. Brennkammer nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen als volle Zapfen ausgebildet sind. 5. Brennkammer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Auskleidungselement (2) durch mehrere Organe (7) festgehalten ist. 6. Brennkammer nach Patentanspruch und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen aus Kupfer bestehen.

   7. Brennkammer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteorgane (7) mit den den Auskieidungselementen (2) nachgeschalteten Mitteln (5) metallisch unlösbar verbunden sind. B. Brennkammer nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidungselemente (2) mit den Halteorganen (7) mit Hilfe von aus kera mischem Material bestehenden Ringen (8, 9) ver bunden sind, welche Ringe (8, 9) eine geringere Wärmeleitfähigkeit besitzen als die Auskleidungsele- mente (2).