DE1601680A1 - Removable fuel nozzle holder for gas turbines - Google Patents
Removable fuel nozzle holder for gas turbinesInfo
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- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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Description
United Aircraft Corporation, 400 Main Street, East Hartford, Connecticut, Vereinigte Staaten von AmerikaUnited Aircraft Corporation, 400 Main Street, East Hartford, Connecticut, United States of America
Abnehmbare Brennstoffdüsenhalterung für GasturbinenRemovable fuel nozzle holder for gas turbines
Die Erfindung betrifft Gasturbinentriebwerke und insbesondere eine Brennstoff düsenhalterung aur Befestigung von The invention relates to gas turbine engines and, more particularly, to a fuel nozzle bracket for attachment of
Brennstoffdüsen in einer Brennkammer»Fuel nozzles in a combustion chamber »
Die erfindungsgemäßeBrennstoffdüsenhalterung ist besonders zur Verwendung in Gasturbinentribwerken der beispielsweise in der US-Patentschrift Nr. 2 747 367 beschriebenen Art geeignet und kann mit Vorteil in Brennkammern mit beweglich gehalterten Wirbelringen verwendet werden, wie sie bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden sind.The fuel nozzle holder of the invention is especially for use in gas turbine engines of, for example in US Pat. No. 2,747,367 and may advantageously be movable in combustion chambers mounted vortex rings are used, as they have already been suggested elsewhere.
Während des Betriebes eines Gasturbinentriebwerkes wird es oftmals notwendig oder wünschenswert» die Brennstoffdüsen aus der Brennkammer asu entfernen» Zu diesem Zwecke ist β» in vielen Fällen notwendig, di· Brtnnkammeranordnung vollständig von der Maschine bgw, dem Triebwerk Abzunehmen.Often times during the operation of a gas turbine engine it becomes necessary or desirable to have "fuel nozzles" remove from the combustion chamber asu »For this purpose is β »necessary in many cases, the combustion chamber arrangement complete from the engine bgw, to remove the engine.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, den Aufbau einer Brennstoffdüsenhalterung für Gasturbinentriebwerke zu vereinfachen und in technischer Hinsicht zu verbessern und so zu gestalten, daß die Brennstoffdüsen zum Zwecke der Inspektion, der Reinigung und des Austausches leicht herausnehmbar sind, ohne daß die Brennkammer abgenommen werden muß oder das Triebwerk teilweise zerlegt werden muß.The object of the invention is to be achieved, the construction of a fuel nozzle holder for gas turbine engines to simplify and improve in technical terms and to design so that the fuel nozzles can be easily removed for inspection, cleaning and replacement without removing the combustion chamber must be or the engine must be partially dismantled.
> Durch die Erfindung soll ferner eine Brennstoffdüsenhalterung geschaffen werden, durch welche die Brennstoff düsen einerseits leicht entfernbar gehaltert sind, andererseits jedoch innerhalb der Brennkammer sicher in der richtigen Lage gehalten werden, so daß der Brennstoff und die Luft gut durchmischt werden und eine wirkungsvolle Verbrennung sichergestellt ist. ·> The invention is also intended to provide a fuel nozzle holder be created, through which the fuel nozzles on the one hand are easily removably supported, on the other hand but safely in the correct position within the combustion chamber be held so that the fuel and air mix well and effective combustion is ensured. ·
Im Sinne der Lösung der angegebenen Aufgabe geht die Erfindung von einer Brennstoffdüsenhalterung, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einem radial beweglichen Wirbelring aus, der in einem Biffusorgehäuse angeordnet ist, das die Innen- und Außenwandungen der Brennkammer einer Gasturbine umgibt· - -In terms of solving the specified problem, the Invention of a fuel nozzle holder, in particular for use in connection with a radially movable vortex ring from, which is arranged in a diffuser housing, which the inner and surrounds the outer walls of the combustion chamber of a gas turbine - -
Pie angegebeiie Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Brennstoffdüsen jeweils aKt einem Winkelrohr befestigt sind und i» axialer Richtung iiber dessen Ende hinausstehen, daß ferner das fiakelrohr sichüber fluchtende Öffnungen im DiffusorgfhäUBePie indicated object is achieved in that the Fuel nozzles are each attached to an angle tube and in the axial direction beyond its end, that further the fiakelrohr over aligned openings in the diffuser hood
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und. in der Brennkanmieraußenwanaung in die Brennkammer hinein erstreckt und die Brennstoffdüse in einer bestimmten lage' innerhalb--des genannten Wirbelringes festhält und daß an dem Winkelrohr schließlich Abdichtelemente vorgesehen sind, welche die Öffnungen im Diffusorgehäuse und in der Brennkammeräußenwandung im wesentlichen abdichten.and. in the combustion chamber exterior wall into the combustion chamber extends and the fuel nozzle in a certain position ' within - holds the vortex ring mentioned and that on that Finally, angled pipe sealing elements are provided which the openings in the diffuser housing and in the outer wall of the combustion chamber essentially seal.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. ·• Further features and advantages of the invention result from the following description and claims in conjunction with the accompanying drawing, which shows a Embodiment of the invention shows. ·
Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch ein Diffusorgehäuse und eine Brennkammer sowie eine Darstellung der erfindungsgemäßen Brennstoffdüsenhalterung.The drawing shows a section through a diffuser housing and a combustion chamber and an illustration of the invention Fuel nozzle bracket.
Die Brennstoffdüsenhalterung nach der Erfindung ist in einem Diffusorgehäuse 2 angeordnet, wele&a eine Brennkammer umgibt und zwischen dem Verdichter und der Turbine einer Gasturbinenänlage bzw· eines Gasturbinentriebwerkes angeordnet ist.The fuel nozzle holder according to the invention is arranged in a diffuser housing 2, wele & a combustion chamber surrounds and between the compressor and the turbine of a gas turbine system or a gas turbine engine is arranged.
' Wie aus der Zeichnung entnommen werden kann, hat die Brennkammer ringförmige Gestalt xind besteht aus einer Außenwandung 4 und einer Innenwandung 6, wobei diese Wandungen durch eine Anzahl im Diffusor angeordneter StrebenJ gehältert sind. Die Brennkammerwandungen umschließen eine Anzahl von Flammrohren 8, die zwischen der äußeren und der inneren ringförmigen Brennkammerwandung 4 bzw. 6 in einem Ring angeordnet sind.As can be seen from the drawing, the combustion chamber has an annular shape xind consists of an outer wall 4 and an inner wall 6, these walls being held by a number of struts J arranged in the diffuser. The combustion chamber walls enclose a number of flame tubes 8 which are arranged in a ring between the outer and inner annular combustion chamber walls 4 and 6, respectively.
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Jedes Flammrohr 8 hat im wesentlichen becherförmige Gestalt und ist im Bereich des Beeherbodens mit einer Öffnung 10 versehen.Each flame tube 8 is essentially cup-shaped and has an opening 10 in the area of the container bottom Mistake.
Innerhalb jeder der Öffnungen 10 ist jeweils ein in radialer Richtung beweglicher Wirbelring 12 gehaltert. Jeder Wirbelring weist eine innen gelegene ringförmige Hülse 14, ein äußeres ringförmiges Gehäuse 16. und einzelne Wirbelringblätter bzw. -schaufeln 18 auf. Die Öffnung der innen gelegenen Hülse H wirkt mit einer Brennstoffdüse 20 zusammen, welche im folgenden mehr ins einzelne gehend beschrieben ist. Bas äußere ringförmige Gehäuse 16 weist einen abgesetzten Flansch auf, wobei der innere Absatz 24 und der äußere Absatz 26 von dem Gehäuse 16 aus in radialer Richtung nach außen weisen. Von dem genannten abgesetzten Flansch aus stromaufwärts ist ein Gegenhaltering 28 angeordnet, so daß zwischen dem Flanschabsatz 26 und dem Gegenhaltering 28 ein Schlitz entsteht, in welchen der Bodenflansch 30 der Brennertöpfe bzw· des Flammrohres eingreift. Hierdurch ist der Wirbelring in axialer Richtung befestigt, kann sich jedoch auf Grund der abgesetzten Flansche in radialer Richtung bewegen.Within each of the openings 10 there is held a vortex ring 12 that is movable in the radial direction. Each vortex ring has an internal annular sleeve 14, an outer annular housing 16, and individual vortex ring blades or blades 18. The opening of the inner sleeve H cooperates with a fuel nozzle 20, which is described in more detail below. Bas outer annular housing 16 has a stepped flange, inner shoulder 24 and outer shoulder 26 of FIG the housing 16 point outward in the radial direction. Upstream of said remote flange is a Arranged backing ring 28 so that a slot arises between the flange shoulder 26 and the backing ring 28, in which the bottom flange 30 of the burner pots or the flame tube engages. As a result, the vortex ring is in the axial direction Direction fixed, but can move in radial direction due to the stepped flanges.
An der Vorderkante der Brennkammerwandungen ist ein profiliertes Nasenstück 32 befestigt. Das Nasenstück ist ein U-förmiges Bauteil, welches fest mit der Brennkammerinnenwandung 6 und der Brennkammeraußenwandung 4 verbunden ist·A profiled nose piece 32 is attached to the front edge of the combustion chamber walls. The nosepiece is a U-shaped component, which is firmly attached to the inner wall of the combustion chamber 6 and the combustion chamber outer wall 4 is connected
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Hinter dem Nasenstück 32 ist in der Brennkammeraußenwandung 4 eine Öffnung 34 vorgesehen. In der Wandung des Diffusorgehäuses 2 befindet sieh eine Öffnung 36, welche von der öffnung einen "bestimmten radialen Abstand hat und mit dieser Öffnung in radialer Richtung im wesentlichen fluchtet. Das Diffusorgehäuse 2 weist einen äußeren Befestigungsstutzen 38 auf, der eine Öffnung 39 besitzt, durch welche hindurch eine nachfolgend beschriebsne Brennstoffdüsenhalterung 40 über die Öffnungen 34 und 36 in die Brennkammer3 eingesetzt werden kann. Die Brennstoff düsenhalterung 40 ist mittels Schrauben 43 an dem Diffusorgehäuse 2 befestigt. .Behind the nose piece 32 is in the combustion chamber outer wall 4 an opening 34 is provided. In the wall of the diffuser housing 2 there is an opening 36 leading from the opening has a "certain radial distance and with this opening is essentially aligned in the radial direction. The diffuser housing 2 has an outer fastening stub 38 which has an opening 39 through which a subsequent The fuel nozzle holder 40 described above the openings 34 and 36 can be inserted into the combustion chamber3. The fuel nozzle holder 40 is by means of screws 43 on the diffuser housing 2 attached. .
Die Brennstoffdüsenhalterung 40 enthält ein Winkelrohr 44, das an dem Diffusorgehäuse 2 befestigt ist und sich durch die erwähnten Öffnungen 34 und 36 hindurch in den ringförmigen Brennkammerraum zwischen der Brennkammeraußenwandung 4 und der Brennkammerinnenwandung 6 erstreckt. An einer von dem äußeren Befestigungsstutzen 38 aus weiter innen gelegenen Stelle sind einstückig mit dem Winkelrohr verbundene, in radialem Abstand voneinander angeordnete, entsprechend ausgeschnittene Scheiben 46 und 48 vorgesehen. Diese Scheiben haben eine solche Kontur, daß sie sich den umgebenden Triebwerksteilen anpassen. Im vorliegenden PalIe hat die Scheibe 46 im wesentlichen das- ■elbe Profil wie das Diffusorgehäuse 2 und, die Scheibe 48 hat im wesentlichen dasselbe Profil wie di· Brennkammeraußenwandung Die Scheiben 46 und 48 sind derart an dem Winkelrohr 44 aageordnet, daß eit di· öffnungen 36 bzw· 34 im wesentlichen abdichtan. The fuel nozzle holder 40 contains an angle tube 44 which is fastened to the diffuser housing 2 and extends through the aforementioned openings 34 and 36 into the annular combustion chamber space between the combustion chamber outer wall 4 and the combustion chamber inner wall 6. At a point further inward from the outer fastening stub 38, correspondingly cut-out disks 46 and 48, which are integrally connected to the angled tube and are arranged at a radial distance from one another, are provided. These disks have such a contour that they adapt to the surrounding engine parts. In the present case, the disk 46 has essentially the same profile as the diffuser housing 2 and, the disk 48 has essentially the same profile as the combustion chamber outer wall. The disks 46 and 48 are arranged on the angled tube 44 in such a way that the openings 36 or 34 essentially tightly.
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Die genannten Scheiben haben daher eine doppelte Aufgabe, nämlich einmal Abdiehtungsflachen und ein andermal Fortsetzungen der Wandungsoberflachen der Brexmkammeraußenwandung und des Diffusorgehäuses 2 zu bilden. Me Scheiben schließen die zugehörigen Öffnungen 34 bzw. 36 nicht vollständig ab sondern lassen einen rundumlaufenden Spalt 50 zwischen sich und den umgebenden 'Triebwerkswandungen frei, welcher in der Größenordnung von 1,65 mm liegt.The above-mentioned disks therefore have a double task: namely, once abduction surfaces and another time continuations the wall surfaces of the Brexmkammer outer wall and the diffuser housing 2 to form. Me windows close the associated openings 34 and 36 are not completely removed but leave a circumferential gap 50 between them and the surrounding 'engine walls free, which in the Of the order of 1.65 mm.
Bas innenliegende Ende des Winkelrohres 44 erstreckt sich zwischen der äußeren und inneren Brennkammerwandung 4 bzw. 6 nach rückwärts. Innerhalb dieses nach rückwärts reichenden Teiles des Winkelrohres ist jeweils eine Brennstoffdüse 20 befestigt, wobei der nach rückwärts reichende Teil des Winkelrohres zu dem Wirbelring koaxial ist und konzentrisch zur Flammrohrachse liegt. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Achse des nach rückwärts reichenden Endes des Winkelrohres und des Flammrohres noch etwas gegeneinander versetztι so daß die Achse der Brennkammer bzw. des Flammrohres später koaxial zu dem nach rückwärts reichenden Ende des Winkelrohres 44 und damit koaxial zur Brennstoffdüse wird, wenn sich die Brennkammer während des Betriebes unter Temperatureinwirkung ausgedehnt hat. Wie bereits gesagt, ist die Brennstoffdüse 20 innerhalb dos nach rückwärts weisenden Teiles des Winkelrohres 44 gehaltert, doch steht ein Teil der Brennstoffdüse axial hinter dem genannten Ende das Winkelrohres vor. Dieser über das hintere Ende des Winkelrohres hinausstehende der Brennstoffdüse ist verschiebbar innerhalb der ÖffnungBas the inner end of the angle tube 44 extends between the outer and inner combustion chamber wall 4 or 6 backwards. Within this rearward-reaching part of the angled tube, a fuel nozzle 20 is fastened in each case, the rearward-reaching part of the angle tube is coaxial and concentric with the vortex ring to the flame tube axis. In the illustrated embodiment of the invention, the axis of the rearward reaching End of the angled tube and the flame tube a little bit against each other offset so that the axis of the combustion chamber or the Flame tube later coaxial with the one reaching backwards End of the elbow tube 44 and thus coaxial with the fuel nozzle when the combustion chamber is below during operation Has extended exposure to temperature. As already said, is the fuel nozzle 20 facing backwards within dos Part of the angle tube 44 supported, but is part of the Fuel nozzle axially behind said end of the angled tube before. This fuel nozzle protruding beyond the rear end of the angled tube can be displaced within the opening
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der inneren Hülse 14 des Wirbelringes 12 angeordnet. Die Verbindung zwischen der Brennstoff düse 20 und dem Wirbelring i'st eine verschiebbare Verbindung und nachdem der Wirbelring in bestimmtem Maße in radialer Richtung beweglich, gehaltert ist, ist also in entsprechendem Maße in gewissen Grenzen eine Verbindung geschaffen, welche eine universelle Bewegung ermöglicht, so daß die Brennstoffdüse leicht eingesetzt und herausgenommen werden kann. Imvorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zusammenwirkenden Flächen zwischen der Brennstoffdüse und dem Wirbelring als Zylinderflächen angedeutet r doch bedeutet dies keine Beschränkung der Gestalt der zusammen-* wirkenden Flächen auf diese Form. Die genannten Flächen können auch kugelig ausgebildet sein oder sogar Linienberührung haben.the inner sleeve 14 of the vortex ring 12 is arranged. The connection between the fuel nozzle 20 and the vortex ring is a displaceable connection and after the vortex ring is moveable to a certain extent in the radial direction, a connection is created to a corresponding extent within certain limits, which enables universal movement, so that the fuel nozzle can be easily inserted and removed. Imvorliegenden embodiment, the cooperating surfaces r indicated between the fuel nozzle and the swirl ring as cylindrical surfaces but this is not a limitation of the shape of the interacting surfaces together * to this shape. The surfaces mentioned can also be spherical or even have line contact.
Soll die Breunstoffdüsenhalterung 40 mit der Brennstoffdüse 20 aus der Brennkammer entfernt werden, so werden die Schrauben 42 gelöst und die Halterung wird zuerst nach außen und dann nach vorwärts bewegt. Da nun die Halterung 40 zuerst nach außen und dann nach vorwärts bewegt wird, bewegen sich die Abdichtungsscheiben auf Grund der Gestalt des Winkelrohres in radialer Sichtung an der benachbarten Wandung des Diffusorgehäuses 2 bzw. an der äußeren Brennkammerwandung 4 vorbei. Nachdem der Wirbelring 12- in radialer Richtung verschiebbar gehaltert ist und nachdem sieh die Brennstoffdüse in dem Wirbelring verschieben kann, kommt die Brennstoffdüse bei der genannten Aufwärts und Vorwärtsbewegung aus dem Wirbelring frei* Ist nun die Brenn-If the fuel nozzle holder 40 with the fuel nozzle 20 is to be removed from the combustion chamber, the Loosen screws 42 and the bracket is first to the outside and then moved forward. Since now the bracket 40 first moving outward and then forward, move the sealing washers due to the shape of the angled pipe in a radial view on the adjacent wall of the diffuser housing 2 or past the outer combustion chamber wall 4. After this the vortex ring 12- supported displaceably in the radial direction and after seeing the fuel nozzle move in the swirl ring can, the fuel nozzle comes up at the said and forward movement out of the vortex ring.
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stoffdüse 20 aus dem Wirbelring herausgezogen, so kann die Brennstoffdüsenhalterung 40 durch, die Öffnungen 34, 36 und herausgeführt werden und die Brennstoffdüse kann dann abgenommen werden.If the nozzle 20 is pulled out of the vortex ring, the fuel nozzle holder 40 can pass through the openings 34, 36 and out and the fuel nozzle can then be removed will.
An dem Winkelrohr 44 sind von außen Brennstoffzuleitungen angeschlossen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zuleitung für den Primärbrennstoff mit 52 und die Zuleitung für den Sekundärbrennstoff mit 54 bezeichnet und beide Zuleitungen sind im Bereich des innenliegenden Endes des Winkelrohres 44 an die Brennstoffdüse 20 angeschlossen.Fuel feed lines are connected to the angled pipe 44 from the outside. In the present embodiment, the The supply line for the primary fuel is denoted by 52 and the supply line for the secondary fuel is denoted by 54 and both Supply lines are connected to the fuel nozzle 20 in the area of the inner end of the angled tube 44.
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Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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