DE1000189B - Gasturbine, insbesondere Kleingasturbine - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sidh auf eine Gasturbine, insbesondere auf eine Kleingasturbine mit Rotationszerstäubung und nebeneinanderliegendem Verdichterund Turbinenläufer, um die eine ringförmige Brennkammer angeordnet ist. Sie bezweckt eine Verbesserung des Brennkammer-Wirkungsgrades durch innige Verwirbelung der Verbrennungsluft mit dem Kraftstoff bei gleichzeitiger intensiver Kühlung der Brennkammerwandungen.

Es sind Gasturbinen mit Rotationszerstäubung und ringförmig um die Läufer angeordneter Brennkammer bekannt, bei denen die Primärluft zusammen mit dem abgeschleuderten Kraftstoff in das Innere der Ringbrennkammer gelangt, während die Sekundärluft über Schlitze in der inneren Wandung der doppelwandigen Ringbrennkammer zugeführt wird. Durch Bemessung der Durchgänge wird eine kreisende Luftbewegung im Brennkammerquerschnitt erreicht, der durch tangential gerichtete Einlaßsehlitze eine zusätzliche umlaufende Bewegung erteilt wird.

In Weiterentwicklung der bekannten Ausführung schlägt die Erfindung vor, daß die gesamte vom Verdichter geförderte Verbrennungsluft die innere Brennkammerwandung gleichmäßig verteilt umspült und durch beiderseits der Umlaufebene symmetrisch angeordnete, schräg zur Umlaufrichtung und zur Umlaufebene gerichtete Schlitze in die Brennkammer einströmt, wobei durdh Anordnung von zusätzlichen, auf die Drehachse gerichteten Einströmschlitzen die Luftströme in der Brennkammer in zwei umlaufende Sekundärwirbel verwandelt werden, in die der vom Umlaufzerstäuber geförderte Kraftstoff eingeschleudert wird.

Hierbei erfolgt nach der Erfindung die Einbringung des Kraftstoffes über eine zwischen den Läufern angeordnete, in einem ringförmigen Spalt der Brenne kammer im wesentlichen luftdicht umlaufende, an sich bekannte Zerstäuberscheibe.

Durch die symmetrische Anordnung der Einströmscblitze zu beiden Seiten der Zerstäubungsebene in Verbindung mit ihrer Schrägstellung werden im Inneren der Brennkammer umlaufende Sekundärwirbel gebildet, die eine schnelle, innige Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft bewirken und so durch bessere Aufbereitung des Kraftstoffes eine intensivere Ausnutzung gegenüber den bekannten Ausführungen ermöglicht. Die Wirbelbildung kann dabei noch durch eine Reihe von Bohrungen oder SdMitzen am Umfang der Brennkammer unterstützt werden, durch die ein Teil der Verbrennungsluft entgegen der Zerstäubungsrichtung eingeblasen wird.

Die Führung der verdichteten Verbrennungsluft durdh die als Aufnehmer dienende, doppelwandige Brennkammer bewirkt gleichzeitig eine intensive Gasturbine, insbesondere Kleingasturbine

Anmelder: BMW Studiengesellschaft

für Triebwerksbau G. m. b. H.,
München 13, Lerchenauer Str. 76

Heinrich Leib ach, München
ist als Erfinder genannt worden

Kühlung der Wandungen, wodurch die Verwendung von weniger warmfesten Werkstoffen für die Brennkammer ermöglicht wird. Zweckmäßigerweise werden Verdichter- und Turbinenläufer unter Verwendung verschiedener Werkstoffe aus zwei Einzelteilen gebildet. Die zwischen beiden angeordnete Zerstäuberscheibe ist hierbei erfindungsgemäß aus einem Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit gefertigt.

Die Zeichnung stellt als Ausführungsbeispiel einen Längsschnitt durch eine Gasturbine dar.

Am Ende einer in Wälzlagern 1 gelagerten Welle 2 sind Verdichterläufer 3 und Turbinenläufer 4 fliegend angeordnet, zwischen denen eine Zerstäuberscheibe 5 befestigt ist. Rings um beide Läufer ist eine doppelwandig ausgeführte, ringförmige Brennkammer 6 derart angeordnet, daß die Zerstäuberscheibe 5 in einem ringförmigen Spalt 7 der Brennkammer 6 dm wesentlichen luftdicht rotiert, während die vom Verdichter 3 geförderte gesamte Verbrennungsluft in dem aus den Doppelwänden gebildeten Aufnehmerraum 8 die Brennkammer umspült. Hohl ausgebildete Turbinenleitschaufeln 9 durchdringen dabei den tangential angeordneten Brennkammerauslaß 10 und stellen gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem Aufnehmerraum 8 und dem Innenraum 11 her, so daß die mit den Einströmschlitzen 12 versehene innere Wandung der Brennkammer von der verdichteten Verbrennungsluft gleichmäßig umspült wird. Aus den Räumen 8 und 11 strömt die verdichtete Luft durch eine Anzahl am Umfang der inneren Brennkammerwand vorgesehener Schlitze 12 symmetrisch zur Zerstäubungsebene 13 in die Brennkammer ein. Diese Eintrittssohlitze verlaufen schräg zur Zerstäubungsebene, so daß im Inneren der Brennkammer zwei sich gegenläufig drehende Wirbel gebildet werden. Unterstützt wird diese Wirbelbildung durdh eine Anzahl weiterer Schlitze oder Bohrungen 14, durdh die die Verbrennungsluft entgegengesetzt der Einspritzrichtung einströmt.

Durch zusätzliche Neigung der Schlitze 12 in Umlaufrioh'tung der Läufer wird außerdem eine Umwälzung der Luftwirbel um die Achse erzielt. Der Brennstoff wird der Zerstäuberscheibe 5 in dosierter Menge durch die Hohlwelle 2 zugeführt und über zwei oder mehr auf dem Umfang der Scheibe verteilte Bohrungen durch die Zentrifugalkraft herausgeschleudert und zerstäubt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRi; GHE:

   i. Gasturbine, insbesondere Kleingasturbine mit Umlaufzerstäuber und nebeneinanderliegendem Verdichter- und Turbinenläufer, bei der die Verbrennungsluft über Schlitze in der inneren Wandung einer doppelwandig«! Ringbrennkammer zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte vom Verdichter geförderte Verbrennungsluft die innere Brennkammerwandung gleichmäßig verteilt umspült und durch beiderseits der Umlaufebene (13) symmetrisch angeordnete, schräg zur Umlaufrichtung und zur Umlaufebene gerichtete Schlitze (12) in die Brennkammer (6) einströmt, wobei durch Anordnung von zusätzlichen, auf die Drehachse zu gerichteten Einströmschlitzen (14) die Luftströme in der Brennkammer in zwei umlaufende Sekundärwirbel verwandelt werden, in die der vom Umlauf zerstäuber geförderte Kraftstoff eingesohleudert wird.
2. 2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringung des Kraftstoffes über eine zwischen den Läufern angeordnete, in einem ringförmigen Spalt (7) der Brennkammer (6) im wesentlichen luftdicht umlaufende, an sich bekannte Zerstäuberscheibe (5) erfolgt.
3. 3. Gasturbine nach Anspruuh 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Läufern angeordnete Zerstäuberscheibe (5) aus einem Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit besteht.
4. 4. Gasturbine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenleitschaufeln (9) als Hohlkörper ausgebildet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 847 530;
   britische Patentschrift Nr. 699 865.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen