DE1060667B

DE1060667B - Verbrennungseinrichtung fuer Gasturbinen

Info

Publication number: DE1060667B
Application number: DEA25845A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ferdinand Brandner
Original assignee: Anstalt fuer Stroemungsmaschinen GmbH
Current assignee: Anstalt fuer Stroemungsmaschinen GmbH
Priority date: 1955-10-15
Filing date: 1956-10-11
Publication date: 1959-07-02

Description

Es wurden bisher verschiedene Arten von Verbrennungseinrichtungen für Gasturbinen vorgeschlagen.

Bei den bisher bekanntgewordenen Konstruktionen ist meist eine präzise Abgrenzung in Verbrennungsraum und Mischraum nicht vorgesehen. In den meisten Fällen sind Primär- und Sekundärbrennkammern vorgesehen, letztere meist in ringförmigen Durchströmräumen. Hierbei reichen die Flammen der Primärbrennkammer bis nahe an die Leitschaufeln oder sogar in die Leitschaufeln. Deshalb hat man die einzelnen Leitschaufeln mit Kühlluft mittels eigens bis zu ihnen reichender Taschen von den heißen Gasen abgeschirmt. Die Beaufschlagung der Laufschaufeln selbst erfolgt daher mit Gasen sehr unterschiedlicher Temperaturen, partiell jedenfalls mit Gasen sehr hoher Temperaturen. Bei anderen Ausführungen wird in der Sekundärbrennkammer gleichzeitig eine Abkühlung mit Zusatzluft vorgenommen, es sind aber auch hier partiell hohe Temperaturen an den Leit- und Laufschaufeln nicht zu vermeiden. Diese bekannten Einrichtungen für Gasturbinen entsprechen somit nicht den Forderungen zur Erzielung einer vollständigen Verbrennung, einer ausreichenden Abkühlung der Gase und eines allseitigen Temperaturausgleiches derselben auf deren Weg bis zu den Leitschaufeln.

Es sind auch Verbrennungseinrichtungen für Gasturbinen, bestehend aus um die Turbinenachse vorzugsweise achsparallel angeordneten Einzelbrennkammern, bekannt, in die durch Bohrungen, Spalte oder Schlitze bis zu 130% der theoretischen Verbrennungsluft geführt wird und in denen die Verbrennung zur Gänze erfolgt, und aus einem daran anschließenden, für alle Einzelbrennkammern gemeinsamen, axialen, ringförmigen, zur Turbinenachse konzentrischen Durchströmraum für die Gase zu den Leitschaufeln, wobei im Durchströmraum zusätzliche Einrichtungen für Kaltluftzufuhr vorgesehen sind. Auf Verbrennungseinrichtungen dieser Art bezieht sich nun die Erfindung, und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Einzelbrennkammerummantelungen als sich stromabwärts erweiternde Drehparaboloide ausgebildet und durch Abdeckbleche zu einer stromlinienförmigen Ringwulstfläche vereinigt sind, welche in die Oberfläche eines den Durchströmraum bildenden, sich vorzugsweise in Strömungsrichtung verengenden Ringkörpers übergeht, wobei die die Brennkammern und den Durchströmraum umhüllenden Flächen einen allseits stromlinienförmigen, mit der Turbinenachse gleichachsigen Ringkörper umschließen und die Einzelbrennkammern von in Strömungsrichtung sich erweiternden Rotationshohlräumen gebildet sind, zu welchen die Verbrennungsluftzufuhr achssymmetrisch erfolgt, und wobei der Durchströmraum eine Mischkammer bildet, in welcher eine Kühlung und intensive Verbrennungs einrichtung für Gasturbinen

Anmelder:

Anstalt für Strömungsmaschinen

Ges. m.b.H.,
Graz -Andritz (Österreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. H. Idel

und Dipl.-Phys. Dr. W. Andrejewski, Patentanwälte,

Essen, Kettwiger Str. 36

Beanspruchte Priorität:
Österreich, vom 15. Oktober 1955

Dipl.-Ing. Ferdinand Brandner, Graz-Andritz

(Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

Mischung der Brenngase mit der zugeführten Kaltluft erfolgt, um die Temperatur der Verbrennungsgase bis zu ihrem Eintritt in die Leitschaufeln allseits am ganzen Umfang weitgehend gleichzuhalten. Einzelrohrbrennkammerummantelungen als sich stromab erweiternde Drehparaboloide auszubilden und der einen stromab sich erweiternden Rotationshohlraum bildenden Brennkammer symmetrisch zu ihrer Achse Verbrennungsluft zuzuführen, ist an sich bekannt und soll auch nicht Gegenstand eines selbständigen Schutzes sein.

Die Erfindung zielt darauf ab, möglichst günstige Verhältnisse bei einer Gasturbine zu erreichen, und zur Verfolgung dieses Zweckes ist die Kombination einer Reihe von Merkmalen von ausschlaggebender Bedeutung. Es soll die Verbrennung in Einzelbrennkammern erfolgen, an welche eine gemeinsame ringförmige Mischkammer angeschlossen ist, in welcher die Zumischung von Sekundärluft erfolgt. Die Einzelbrennkammern haben gegenüber einer gemeinsamen Brennkammer mit Einzelbrennstellen den Vorteil, daß die Verbrennungsvorgänge in den einzelnen Kammern gegeneinander abgegrenzt sind und sich nicht gegenseitig beeinflussen. Wenn nun aber von diesen einzelnen Brennkammern der Turbine die Gase unmittelbar zugeführt werden, so besteht der Nachteil, daß bei Ausfall einer Brennkammer Turbinenschaufeln an dieser Stelle durch kalte Gase beaufschlagt werden, so daß übermäßige Materialbeanspruchung durch den

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tändigen Temperaturwechsel auftritt, da ja die Laufadschaufeln dann während jeder Umdrehung einmal 'on kalten Gasen beaufschlagt werden. Aus diesem jrund ist es wesentlich, anschließend an die Einzelirennkammern einen für alle Brennkammern gemeinlamen ringförmigen Mischraum vorzusehen. In diesem vlischraum erfolgt ein Temperaturausgleich, so daß tuch bei Ausfall einer Brennkammer noch keine vesentlichen örtlichen Temperaturunterschiede zu befürchten sind.

Die Vorteile der einzelnen Brennkammern (Verneidung der Beeinträchtigung der Brennkammern mtereinander) kommen aber nur dann voll zur GeI- :ung, wenn auch eine gleichmäßige und gänzliche Verbrennung in diesen Brennkammern gewährleistet ist. Die Verbrennung soll sich nicht über diese Brennkammern hinaus erstrecken, und andererseits sollen aber auch diese Brennkammern nicht länger bemessen sein, als es für die vollkommene Verbrennung erforderlich ist, da ja diejenige axiale Länge, welche nicht für die Verbrennung benötigt wird, für den Temperaturausgleich im gemeinsamen Mischraum ausgenutzt werden soll.

Für die Steuerung der Verbrennungsvorgänge ist die Verbrennungsluftzufuhr ausschlaggebend, und diese Verbrennungsluftzufuhr ist wieder von den Strömungsverhältnissen im Luuftzufuhrraum vor den Brennkammern abhängig. Wirbelbildungen machen diese Strömungsverhältnisse und damit die Luftzufuhr zu den Brennkammern unkontrollierbar. Es ist daher weiter vor allem von wesentlicher Bedeutung, daß die von den Einzelbrennkammern und dem ringförmigen Mischraum gebildete Einheit der Strömung im Luftzuführungsraum eine stromlinienförmige Oberfläche darbietet. Es ist daher wesentlich für die Erfindung, daß die Einzelbrennkammerummantelungen als Drehparaboloide ausgebildet und durch Abdeckbleche zu einer stromlinienförmigen Ringwulstfläche vereinigt sind, welche in die Oberfläche eines den Durchströmraum bildenden, sich zweckmäßig in der +0 Strömungsrichtung verengenden Ringkörpers übergeht, wobei die die Brennkammern und den Durchströmraum umhüllenden Flächen einen allseits stromlinienförmigen, mit der Turbinenachse gleichachsigen Ringkörper umschließen. Hierbei geht der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung davon aus, daß entlang eines Stromlinienkörpers die Strömung der Luft eine kontinuierliche Druckänderung aufweist, wie sie an Schaufel- und Tragflächenprofilen auftritt. Durch die geometrische Form der Kurvenführung dieser Stromlinienprofile ist man in der Lage, einen gewünschten Druckverlauf zu verwirklichen. Erst wenn auf diese Weise der Strömungsverlauf an der Ummantelung von Brennkammern und Mischraum kontrollierbar gemacht ist, ermöglicht die Anordnung von Durchbrechungen in dieser Ummantelung auch eine kontrollierbare Luftzufuhr. Dieser Gedanke, welcher das Brennkammerproblem mit einem aerodynamischen Problem verknüpft, ist grundlegend für die Erfindung.

Gemäß der Erfindung ist die Ausbildung vorzugsweise so getroffen, daß jede Einzelbrennkammer von einem in Strömungsrichtung sich erweiternden kegelstumpfförmigen Trichter gebildet ist, der vorn in die Ummantelung übergeht, welche den Trichter in einem stromab abnehmenden Abstand umschließt und einen Hohlraum bildet, der durch in der Ummantelung angeordnete Löcher, Schlitze od. dgl. von kühlender Verbrennungsluft durchströmt ist und mit dem Brennraum durch Löcher, Schlitze od. dgl. im Trichter und einen peripheren Spalt zwischen dem Trichterende und der Ummantelung für die Zufuhr von Verbrennungsluft in Verbindung steht, wobei der Mantel axial über den Trichter hinausreicht und ungefähr mit der Zone des beendeten Verbrennungsprozesses endet, vorzugsweise über diese Zone etwas vorsteht. Einzelrohrbrennkammern von einem in Strömungsrichtung sich erweiternden kegelstumpfförmigen Trichter zu bilden, der vorn in die Ummantelung übergeht, welche den Trichter in einem stromab abnehmenden Abstand umschließt und einen Hohlraum bildet, der durch in der Ummantelung angeordnete Löcher, Schlitze od. dgl. von kühlender Verbrennungsluft durchströmt ist und mit dem Brennraum durch Löcher, Schlitze im Trichter für die Zufuhr von Verbrennungsluft in Verbindung steht, wobei der Mantel axial über den Trichter hinausreicht, ist an sich bekannt und soll daher nicht Gegenstand eines selbständigen Schutzes sein.

Wenn die rückwärtigen Enden der Mantel der Einzelbrennkammern, in Richtung der Turbinenachse gesehen, an radial innen- und außenliegenden Stellen auf einer größeren Breite, z. B. auf je einem Sektor von 60° des Mantels, nach Erzeugenden verlaufende Schlitze aufweisen und die so entstandenen Lappen bis zu ihren Enden die einen Teilglieder sind, die zusammen mit den Abdeckblechen die Ringwulstfläche bilden, wobei wahlweise auch die Abdeckbleche mit Löchern, Schlitzen od. dgl. zur Zufuhr von Verbrennungsluft versehen sind, können die Strömungsbedingungen für die Verbrennungsluft noch weiter verbessert werden.

Der Übergang der beiden konzentrischen Brennkammermäntel zu den gleichfalls konzentrischen Mänteln des ringförmigen Mischraumes ist zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß die beiden zylindrischen oder kegeligen Mantelteile, die den rückwärtigen axialen Abschluß der Einzelbrennkammern bilden, in die beiden den Mischraum bildenden Mäntel unter Freilassung eines peripheren Spaltes zur Kühlluftzufuhr in den Mischraum in an sich bekannter Weise etwas eingeschoben sind und daß die beiden vorzugsweise miteinander fest verbundenen Mantelpaare z. B. durch Beilagen, Hülsen od. dgl. voneinander distanziert sind.

Um eine innige Mischung und Kühlung im Mischraum zu erzielen, ist es vorteilhaft, diesen nicht unter einem bestimmten Raummaß zu bemessen. Als Richtlinie wird hierzu angegeben, daß der Mischraum zwischen Brennkammerende und den Leitschaufeln größenmäßig gleich oder größer bemessen ist als die Flammräume aller Brennkammern zusammen.

Zweckmäßig erscheint es auch, bei dem nunmehr scharf abgegrenzten Mischraum an sich bekannte Einrichtungen für die Luftzufuhr derart anzuordnen, daß die an den beiden den Mischraum bildenden Mänteln zusätzlich angebrachten Einrichtungen für die Luftzufuhr durch in an sich bekannter Weise nach innen in den Mischraum vorstehende rohrartige Taschen gebildet sind.

Für eine weitgehende Anpassung an die Betriebsverhältnisse kann es von Vorteil sein, wenn die Strömungsverhältnisse in den Taschen zum Mischraum und/oder die Querschnitte der Taschen z. B. durch feste und/oder verstellbare Leitbleche beeinflußbar bzw. veränderbar sind.

Aber auch die Länge und Richtung der luftführenden Taschen ist auf die innige Mischung der Verbrennungsgase mit der Kühlluft von Einfluß. Die Mischwirkung kann nun dadurch den herrschenden Bedingungen angeglichen werden, daß die radiale Länge der luftführenden Taschen dem im Inneren des

Mischraum.es herrschenden Übertemperaturen angepaßt ist und daß die luftführenden Taschen zur Erzeugung eines Dralles der Gase im Mischraum vorzugsweise — im queraxialen Schnitt gesehen — unter einem mehr oder weniger geneigten Winkel zum Mantel angeordnet sind, gegebenenfalls auch eine axiale Neigung in der Strömungsrichtung aufweisen.

Ergänzende Maßnahmen in der gleichen Richtung können noch durch Anordnung ähnlicher Einrichtungen bei allen in den Mischraum mündenden Zugängen von Luft und Gasströmen getroffen werden. Eine solche ist insbesondere die, daß die Beilagen zwischen den Mantelpaaren der Brenn- und Mischkammer zur Erzeugung eines Dralles der Gase in der Mischkammer an ihren Flanken oder zumindestens an ihren Austrittskanten einen Winkel zur axialen Zylindererzeugenden aufweisen.

Weiter können die obigen Einrichtungen nach verschiedenen Richtungen wirkend angeordnet werden, weshalb vorgeschlagen wird, daß die drallerzeugenden Winkel der Beilagen und der Taschen strömungstechnisch vorzugsweise gleichgerichtet sind, gegebenenfalls jedoch in ihren Ausrichtungen beliebig variierbar, wahlweise z. B. in Gruppen auch gegeneinandergerichtet sind. Da die vorgeschlagenen Brennkammern und die Mischkammer in ihren Bauteilen ein geschlossenes Ganzes bilden, ist wegen der Wärmedehnungen eine besondere nachgiebige Befestigung am Druckluftgehäuse der Gasturbine zweckmäßig, z. B. derart, daß die Brennkammern kardanisch an außenliegenden Stützpunkten, vornehmlich am Mantel der Druckluftkammer, mit axial nachgiebigen Organen, z.B. mittels radial angeordneter Bolzen mit Kugelgelenken, elastischen Gliedern od. dgl., zentrisch gehalten sind und die Mischkammer turbinenseitig längsbeweglich gelagert ist.

Hierzu ist es aber auch nötig, die Einspritzdüsen nachgiebig zu lagern. Eine ernndungsgemäße Maßnahme besteht darin, daß jede Einspritzdüse in an sich bekannter Weise in der Drallrose zentriert ist, wobei der Schaft der Düse gleitend und drehbar, vorzugsweise in der Außenwand der Druckluftkammer in einem Kugelgelenk, gelagert und geführt ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt nach Linie I-I der Fig. 2 durch eine der Brennkammern und einen Halbschnitt durch die ringförmige Mischkammer der Gasturbine,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie H-II der Fig. 1, wobei ein Sektor von drei Brennkammern in Ansicht erscheint;

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1 durch die Taschen für die Luftzufuhr zur Mischkammer;

Fig. 4 zeigt eine Anordnung von zwölf Brennkammern und der ihnen gemeinsamen Mischkammer in axonometrischer Darstellung und

Fig. 5 den die Brennkammer umschließenden Mantel vergrößert und ebenfalls in axonometrischer Darstellung.

Der Aufbau jenes Teiles der Gasturbine, dem die Verarbeitung des Brennstoffes und die Vorbereitung eines für die Leit- und Laufschaufeln erträglichen Treibgases obliegt, ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung entgegen den bisherigen Ausführungen grundsätzlich in seine wesentlichen Funktionsteile aufgelöst.

Wie in der Fig. 1 ersichtlich ist, wird an die in bekannter Weise im Kreise angeordneten Einzelbrennkammern α eine eigene gemeinsame ringförmige Mischkammer b mit den Mänteln 1 und 2 angeschlossen. Die Einzelbrennkammern erhalten jedoch durch Luftzuführungsöffnungen 17,18,19, 20 die Verbrennungsluftmenge zugeführt, so daß am Ende der Einzelbrennkammern α bzw. an den Eintrittsstellen in die Mischkammer b die Verbrennung bereits ganz oder fast vollzogen ist. Die Mischkammer b hat dann die gesonderte Aufgabe, mit ihren Einrichtungen das heiße Gas mit Kühlluft zu versorgen und so zu mischen, daß das zur Beaufschlagung kommende Medium bis zum Eintritt in die Leitschaufeln temperaturmäßig allseitig möglichst ausgeglichen ist.

Die Einzelbrennkammern sind von in der Strömungsrichtung sich nach rückwärts erweiternden, an sich bekannten, kegelstumpfförmigen Trichtern 15 gebildet, wobei der Kegelstumpf vorn mit Übergang in einen geschlossenen, eibecherförmigen, nach rückwärts sich erweiternden Mantel 3 übergeht, welcher den Trichter 15 in einem nach rückwärts abnehmenden Abstand umschließt und einen Hohlraum bildet. Im Mantel 3 sind ebenso wie in der Drallrose 14 Löcher 18., 19 bzw. 17 oder Schlitze od. dgl. vorgesehen, durch die Verbrennungsluft zutritt. Aus dem Hohlraum zwischen jedem Trichter 15 und dem Mantel 3 strömt die Verbrennungsluft einerseits durch Löcher 20 und anderseits durch den peripheren Spalt zwischen dem rückwärtigen Ende des Trichters 15 und dem Mantel 3 in den Verbrennungsraum. Der Mantel 3 weist an radial außen und innen liegenden Stellen in Richtung der Turbinenachse auf einer größeren Breite, z. B. auf je einem Sektor von 60°, nach Erzeugenden verlaufende Schlitze auf, und die so entstandenen Lappen 16, 16' bilden bis zu ihren Enden Teilglieder zweier um die Turbinenachse zentrisch liegender Zylinderflächen 5, 6. Für die fehlenden dazwischenliegenden Zylinderoder Kegelflächen sind Füllstücke, z. B. Abdeckbleche 4, 4', vorgesehen, die vorn an die gewölbte Form der Mäntel 3 strömungstechnisch angepaßt und an den Mänteln 3 befestigt sind und wahlweise auch Löcher, Schlitze od. dgl. zur Zufuhr von Verbrennungsluft aufweisen. Die beiden aus den rückwärtigen Lappen 16,16' und den Abdeckblechen 4, 4' gebildeten konzentrischen Mäntel 5, 6 sind so lang bemessen, daß bis zu ihrem Ende bis zu 130% der theoretischen Verbrennungsluft in die Einzelbrennkammern zugeführt sind und die Mäntel mit der Zone des beendeten Verbrennungsvorganges enden, vorzugsweise über diese Zone etwas vorstehen.

Der axiale "ringförmige Mischraum b ist im Gegensatz zur Ausbildung der Brennräume α nach rückwärts hin verengt ausgebildet und zum Zwecke einer durchgreifenden Mischung mit Kühlluft größenmäßig gleich oder größer bemessen als die Flammräume aller Brennkammern α zusammen. Die beiden rückwärtigen zylindrischen oder kegeligen Enden der Mäntel 5, 6 der Brennkammern sind unter Freilassung eines peripheren Spaltes zur Kühlluftzufuhr in die beiden den Mischraum b bildenden Mäntel 1, 2 eingeschoben, durch Beilagen 7, 8 von diesen distanziert und mit diesen vorzugsweise fest verbunden. Die so miteinander vorzugsweise fest verbundenen Bauteile der Brennkammern und der Mischkammer bilden somit eine Montageeinheit und sind einerseits an der Außenwand 12 des Druckluftgehäuses der Gasturbine axial und radial nachgiebig mittels elastischer oder sonst nachgiebig ausgebildeter Organe, z. B. Federbügeln 13, einer Kardanaufhängung od. dgl. geführt und vornehmlich an dieser befestigt und anderseits unter Vermittlung der zylindrischen Enden der Mäntel \, 2 bei-

spielsweise in zwei zentrischen Winkelringen 9,10 der Abgrenzungswand 11 des Druckluftgehäuses 12 der Gasturbine längsbeweglich gelagert.

Zur Erzielung einer möglichst innigen Mischung bzw. Gleichstellung der Temperaturen des Gases im Mischraum b sind verschiedene zusammenarbeitende Einrichtungen vorgesehen.

So sind, wie Fig. 1 und 3 zeigen, an den beiden den Mischraum b bildenden Mänteln 1, 2 nach innen vorstehende rohrartige Taschen 21,21' für die Luftzufuhr aus dem äußeren Druckraum, so wie sie bereits bei Einzelbrennkammern an sich bekannt sind, angeordnet. Die Querschnitte dieser Taschen sind z. B. durch feste und/oder verstellbare Leitbleche 22, 22' beeinflußbar bzw. veränderbar, und auch die radiale Länge der Taschen 21,21' im Innern des Mischraumes ist den herrschenden Ubertemperaturen angepaßt. Wie Fig. 3 zeigt, können die luftführenden Taschen 21, 21' zur Erzeugung eines Dralles des Gases im Mischraum b — im queraxialen Schnitt gesehen — unter einem mehr oder weniger geneigten Winkel zum Mantel angeordnet sein, wozu gegebenenfalls auch eine axiale Neigung in der Strömungsrichtung kommen kann.

Aber auch die Beilagen 7, 8 zwischen den Mantelpaaren 1, 5 und 2, 6 der Brenn- und Mischkammer sind wahlweise für die Erzeugung eines Dralles bzw. Gegendralles der zwischen ihnen in den Mischraum durchströmenden Kühlluft ausgebildet, z. B. derart, daß ihre Flanken oder zumindest ihre Austrittskanten zur axialen Zylindererzeugenden einen Winkel aufweisen. Hierbei können sowohl die drallerzeugenden Winkel der Beilagen 7, 8 als auch jene der Taschen 21, 21' strömungstechnisch gleichgerichtet oder in Gruppen gegeneinandergerichtet sein, gegebenenfalls in ihren Ausrichtungen beliebig variierbar sein.

Wegen der allseits nachgiebigen Aufhängung der miteinander verbundenen Bauteile der Mischkammer b mit jenen der Einzelbrennkammern α ist es nötig, auch den Schaft der Einspritzdüse nachgiebig zu lagern. Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, wird die Einspritzdüse in an sich bekannter Weise in der Drallrose 14 zentriert. Der nach außen geführte Schaft 23 ist einerseits in der Drallrose 14 festgehalten, gegebenenfalls auch gleitend und drehbar gelagert bzw. geführt und anderseits in der Außenwand 12 der Druckluftkammer in einem Kugelgelenk 24 allseits beweglich gelagert. Da das Kugelgelenk 24 mit den Flanschen 25, 26 gehalten ist, ist jeder Schaft im Kugelgelenk 24 auch radial beweglich. Die axialen Dehnungen werden entweder vom verhältnismäßig langen Rohrbogen des Schaftes 23 selbst oder durch die verschiebbare Anordnung des Schaftes 23 in der Drallrose 14 aufgenommen.

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Claims

Patentansprüche·.

1. Verbrennungseinrichtung für Gasturbinen, bestehend aus um die Turbinenachse vorzugsweise achsparallel angeordneten Einzelbrennkammern, in die durch Bohrungen, Spalte oder Schlitze bis zu 130% der theoretischen Verbrennungsluft geführt wird und in denen die Verbrennung zur Gänze erfolgt, und aus einem daran anschließenden, für alle Einzelbrennkammern gemeinsamen, axialen, ringförmigen, zur Turbinenachse konzentrischen Durchströmraum für die Gase zu den Leitschaufeln, wobei im Durchströmraum zusätzliche Einrichtungen für Kaltluftzufuhr vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbrennkammerummantelungen (3) als sich stromabwärts erweiternde Drehparaboloide ausgebildet und durch Abdeckbleche (4,4') zu einer stromlinienförmigen Ringwulstfläche vereinigt sind, welche in die Oberfläche eines den Durchströmraum bildenden, sich vorzugsweise in Strömungsrichtung verengenden Ringkörpers übergeht, wobei die dieBrennkammern und denDurchströmraum umhüllenden Flächen einen allseits stromlinienförmigen, mit der Turbinenachse gleichachsigen Ringkörper umschließen und die Einzelbrennkammern von in Strömungsrichtung sich erweiternden Rotationshohlräumen gebildet sind, zu welchen die Verbrennungsluftzufuhr achssymmetrisch erfolgt, und wobei der Durchströmraum eine Mischkammer bildet, in welcher eine Kühlung und intensive Mischung der Brenngase mit der zugeführten Kaltluft erfolgt, um die Temperatur der Verbrennungsgase bis zu ihrem Eintritt in die Leitschaufeln allseits am ganzen Umfang weitgehend gleichzuhalten.

2. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelbrennkammer von einem in Strömungsrichtung sich erweiternden kegelstumpfförmigen Trichter (15) gebildet ist, der vorn in die Ummantelung (3) übergeht, welche den Trichter (15) in einem stromab abnehmenden Abstand umschließt und einen Hohlraum bildet, der durch in der Ummantelung (3) angeordnete Löcher (18,19) Schlitze od. dgl. von kühlender Verbrennungsluft durchströmt ist und mit dem Brennraum durch Löcher (20), Schlitze od. dgl. im Trichter und einen peripheren Spalt zwischen dem Trichterende und der Ummantelung für die Zufuhr von Verbrennungsluft in Verbindung steht, wobei der Mantel (3) axial über den Trichter (15) hinausreicht und ungefähr mit der Zone des beendeten Verbrennungsprozesses endet, vorzugsweise über diese Zone etwas vorsteht (Fig. 1).

3. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtigen Enden (5, 6) der Mäntel (5) der Einzelbrennkammern (α), in Richtung der Turbinenachse gesehen, an radial innen- und außenliegenden Stellen auf einer größeren Breite, z. B. auf je einem Sektor von 60° des Mantels (3), nach Erzeugenden verlaufende Schlitze aufweisen und die so entstandenen Lappen (16,16') bis zu ihren Enden die einen Teilglieder sind, die zusammen mit den Abdeckblechen (4, 4') die Ringwulstfläche bilden, wobei wahlweise auch die Abdeckbleche mit Löchern, Schlitzen od. dgl. zur Zufuhr von Verbrennungsluft versehen sind.

4. Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zylindrischen oder kegeligen Mantelteile (16, 4,16', 4'), die den rückwärtigen axialen Abschluß der Einzelbrennkammern (α) bilden, in die beiden den Mischraum (b) bildenden Mäntel (1, 2) unter Freilassung eines peripheren Spaltes zur Kühlluftzufuhr in den Mischraum in an sich bekannter Weise etwas eingeschoben sind und daß die beiden vorzugsweise miteinander fest verbundenen Mantelpaare (1, 5 und 2, 6) z. B. durch Beilagen (7j 8), Hülsen od. dgl. voneinander distanziert sind.

5. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischraum (b) zwischen Brennkammerende und

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den Leitschaufeln größenmäßig gleich oder größer bemessen ist als die Flammräume aller Brennkammern (α) zusammen.

6. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden den Mischraum (b) bildenden Mänteln (1, 2) zusätzlich angebrachten Einrichtungen für die Luftzufuhr durch in an sich bekannter Weise nach innen in den Mischraum vorstehende, rohrartige Taschen (21, 21') gebildet sind.

7. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverhältnisse in den Taschen zum Mischraum und/oder die Querschnitte der Taschen z. B. durch feste und/oder verstellbare Leitbleche (22, 22') beeinflußbar bzw. veränderbar sind.

8. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge der luftführenden Taschen den im Inneren des Mischraumes (b) herrschenden Über- ao temperaturen angepaßt ist.

9. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die luftführenden Taschen (21,21') zur Erzeugung eines Dralles der Gase im Mischraum (b) Vorzugsweise — im queraxialen Schnitt gesehen — unter einem mehr oder weniger geneigten Winkel zum Mantel angeordnet sind, gegebenenfalls auch eine axiale Neigung in der Strömungsrichtung aufweisen.

10. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beilagen (7, 8) zwischen den Mantelpaaren (1, 5 und 2, 6) der Brenn- und Mischkammer zur Erzeugung eines Dralles der Gase in der Mischkammer an ihren Flanken oder zumindest an ihren Austrittskanten einen Winkel zur axialen Zylindererzeugenden aufweisen.

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11. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die drallerzeugenden Winkel der Beilagen (7, 8) und der Taschen (21, 21') strömungstechnisch vorzugsweise gleichgerichtet sind, gegebenenfalls jedoch in ihren Ausrichtungen beliebig variierbar, wahlweise z. B. in Gruppen auch gegeneinander gerichtet sind.

12. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammern (us) kardanisch an außenliegenden Stützpunkten, vornehmlich am Mantel (12) der Druckluftkammer, in an sich bekannter Weise mit axial nachgiebigen Organen, z. B. mittels radial angeordneter Bolzen mit Kugelgelenken, elastischen Gliedern (13) od. dgl., zentrisch gehalten sind und die Mischkammer (&) turbinenseitig längsbeweglich gelagert ist.

13. Verbrennungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einspritzdüse in an sich bekannter Weise in der Drallrose zentriert ist, wobei der Schaft der Düse gleitend und drehbar vorzugsweise in der Außenwand (12) der Druckluftkammer in einem Kugelgelenk (24) gelagert und geführt ist.

30 In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 841 661;

schweizerische Patentschrift Nr. 273 848;

französische Patentschriften Nr. 1073487, 962581, 805, 944168;

britische Patentschriften Nr. 703 002, 653 636, 572;

J. Kruschik, »Die Gasturbine«, Springer-Verlag-Wien, 1952, S.143;

R. Friedrich, »Gasturbinen mit Gleichdruckverbrennung«, Verlag G. Braun, Karlsruhe, 1949, S. 63, 64.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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