DE1952436C3 - Vorrichtung an einer Brennkammer einer Gasturbine zur Befestigung segmentförmiger Flammrohr-Wandelemente - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an einer Brennkammer einer Gasturbine zur Befestigung segmentförmiger Flammrohr-Wandelemente, die zu zwei axial versetzten Mänteln zusammengefügt sind, von denen der in bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Gases vorn liegende Mantel einen kleineren Durchmesser als der darauffolgende Mantel hat, und bei der jedes Wandelement an einem von der Brennkammer getragenen Ring befestigt ist.

Eine Vorrichtung der vorstehend bezeichneten Art ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift 863 153). Bei dieser bekannten Vorrichtung sind sämtliche vorgesehenen Mantel jeweils sektonveise an einer Brennkammer befestigt, und zwar mittels Haken, die in öffnungen eines Flammrohrs hineingeschoben werden. Es hat sich dabei herausgestellt, daß während des Betriebs die betreffenden Haken derart starken Beanspruchungen und einem derart starken Verschleiß ausgesetzt werden, daß sie brechen.

Es ist ferner ein Flammrohr an einer Brennkammer für flüssige Brennstoffe bekannt (schweizerische Patentschrift 372 507; britische Patentschrift 901 044), welches einen zylindrischen oder kegeligen Mantel aufweist, der mit Längsrippen versehen ist. die an die Außenfläche des Mantels in Richtung des Kühlstromes angeschweißt sind. Ferner sind sogenannte Gurtplatten vorhanden, die jeweils mit ihrer einen Zunge an die Längsrippe auf der einen Seile eines Ausschnittes dieser Rippe angeschweißt sind und die mit ihrer anderen Zunge an der anderen Seite des Ausschnittes einer anderen Rippe angeschweißt sind. Damit weist also das Flammrohr nur einen einzigen Mantel auf. In welcher Weise zwei axial versetzte Mäntel an einer Brennkammer einer Gasturbine befestigt werden können, ist in diesem Zusammenhang jedoch nicht bekannt.

Es ist ferner bereits eine Einrichtung zur koaxialen Lagerung von zylindrischen vertikalen Einsätzen in Brennkammern in Gasturbinen bekannt (schweizi
rische Patentschrift 410 524, britische Patentschrili 968 944). bei der auf dem Umfang der einzelne-, zylindrischen Einsätze Führungspratzen mit Schlitzen angeordnet sind, die auf den Auflagerlächen des an der Wand der Brennkammer befestigten Tragrippen aufliegen, wobei in der Wand der Brennkammer verankerte Radialdorne in die Schlitze in den Führungspratzen eingreifen. Hierdurch ist jedoch keine eigentliche Befestigung der zylindrischen Einsätze an der Wand der Brennkammer erreicht.

Es ist ferner eine Verbrennungs\(«rrichtung bekannt (britische Patentschrift 700 003. franzosische Patentschrift 1 034 669), bei der an einer Brennkammer einer Gasturbine segmentförmige Flammrohr-Wandelemente, die aus axial versetzten Mänteln zusammengefügt sind, vorgesehen sind. Diese Mantel sind jedoch jeweils einzeln mittels axial gerichteter Bolzen an der Brennkammer befestigt. Dies brine; jedoch einen relativ hohen konstruktiven Aufwand mit sich.

Es ist ferner eine Vorrichtung an einer Brennkammer zur Befestigung von segmentförmigen Flammrohr-Wandelementen bekannt (1^TSA.-Patentschrift 2 85b 673), die zu axial versetzten Mänteln zusammengefügt sind. Diese Mäntel werden dabei durch relativ starn.· hakenförmige Verbindungselemente zusammengehalten. Damit können auch bei dieser bekannten Vorrichtung die Schwierigkeiten auftreten, die bei der eingangs betrachteten bekannten Vorrichtung auftreten.

Es ist schließlich auch schon eins Vorrichtung an einer Brennkammer einer Gasturbine zur Befestigung segmentförmiger Flammrohr-Wandelemente bekannt (USA.-Patentschrift 3 007 308), bei der jeweils axial versetzte Mantel jeweils einzeln an der Brennkammer mittels axial gerichteter Bolzen befestigt sind. Damit ist auch bei dieser bekannten Vorrichtung der konstruktive Aufwand relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem relativ geringen konstruktiven Aufwand bezüglich der Befestigung der segmentförmigen Flammrohr-Wandelemente an einer Brennkammer ausgekommen werden kann, ohne daß es zu starken Beanspruchungen bzw. zum Verschleiß der vorzusehenden Befestigungselemente kommt.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Mantel mit dem kleineren Durchmesser axial an dem Ring abgestützt ist und nächst dieser seiner Abstützung außenseitig Ansätze aufweist, zwischen die und Aussparungen in dem Mantel mit dem größeren Durchmesser Druck übertragende Stifte eingefügt sind, und daß der Mantel mit dem größeren Durchmesser an seinem dem Ring zugewandten Ende außen Ansätze aufweist, die durch axiale Bolzen mit einem Flansch an einem den erstgenannten Mantel umfassenden Fortsatz des Ringes unter Zwischenfügen von Tellerfedern derart verbunden sind, daß die Dehnelastizität der Bolzenverbindung vergrößert wird. Die Erfindung bringt gegenüber den oben betrachteten bekannten Vorrichtungen den Vorteil mit sich, daß mit besonders geringem konstruktiven Aufwand eine Befestigung der zu zwei axial versetzten Mänteln zusammengefügten $egmentförmigen Flammrohr-Wandelemente an einer Brennkammer ermöglicht ist, und zwar in einer solchen Weise, daß die beiden Mantel thermischen Dehnungen folgen können.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. ^a5

F i g. 1 zeigt in einem Axialschnitt einen Teil einer Brennkammer;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Brennkammer;

Fig. 3 zeigt in einer Schnittansicht längs Jcr in Fig. 1 eingetragenen Linie 1II-1II einen Teil eine? Mantels;

Fig. 4 zeigt einen Teil des in Fig. 3 dargestellten Mantels von oben gesehen.

In Fig. 1 ist ein Brenner 1 gezeigt, der in eine Brennkammer mündet, die von zwei Mänteln 2,3 und einem Flammrohr 4 umgeben ist. Die Mantel 2, 3 bestehen aus Segmenten bzw. segmen'.rörmigen Flammrohr-Wandelementen 5. In Fig. 3 sind drei derartige Segmente in einem Nut-Federeingriff 6 miteinander befindlich dargestellt.

Die Mäntel 2,3 sind axial versetzt zusammengefügt. Der eine Mantel, nämlich der in bezug auf die hauptströmungsrichtung des Gases vorn liegende Mantel 2, hat einen kleineren Durchmesser als der darauffolgendr Mantel 3. Jedes segmentförmige Flammrohr-Wandelement des Mantels 3 ist an seinem in bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Gases vorn liegenden Ende mit einem Ansatz 7 versehen, in welchem sich ein Loch für einen Bolzen 8 befindet, mit dem das jeweilige segmentförmige Flammrohr-Wandelement bzw. Segment 5 an e^:nem von einer Brennkammerwand 9 getragenen Ring 10 befestigt ist. Der Bolzen 8 ist mit einem den erstgenannten Mantel 2 umfassenden Fortsatz des Ringes 10 unter Zwischenfügung vnn Tellerfedern 11 derart verbunden, daß die Dehnelastizität der Bolzenverbindung vergrößert ist. Dies bedeutet, daß durch die Tellerfedern bei Wärmebewegungen in den Segmenten S die Haitekraft einigermaßen konstant

gehalten wird.

Jedes Segment bzw. segmentförmige Flamm rohr-Wandelement 5 des Mantels 2 weist ferner am vorderen Ende einen Ansatz 12 auf. Zwischen diesem Ansatz 12 und dem Mantel 3 liegt in Aussparungen der beiden Mantel 2 und 3 ein Stift, der die Segmente 5 des Mantels 2 gegen den Ring 10 drückt. Das Flammrohr 4 ist an dem Ring 10 mittels Bolzen 14 befestigt, die von Distanzrohren IS umgeben sind. Die Bolzen 14 liegen, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, zwischen den Bolzen 8. Durch öffnungen 16 wird Kühlluft eingeleitet, die längs der Segmente des Mantels 2 in Längsnuten 17 zur Brennkammer hin geleitet wird. Ähnliche Längsnuten 18 befinden sich in den Segmenten des Mantels 3; diese Längsnuten 18 dienen zur Aufnahme von Kühlluft, die durch öffnungen 19 eingeführt wird. Der Druckabfall über die Segmente der Mantel bzw. über die betreffenden Mantel 2, 3 ergibt einen nach vorn gerichteten Druck, der von den Bolzen 8 und den Tellerfedern 11 aufgenommen wird. Der Ring 10 weist eine Aufnahme für die Aufnahme der Segmente 5 des Mantels 2, um diese Aufnahme herum öffnungen 16 für die Zuführung von Kühlluft sowie den Flansch 20 auf, der zur Aufnahme der Bolzen 8 und 14 dient, wobei die Bolzen 8 und die Bolzen 14 jeweils abwechselnd aufeinander folgen. Die Bolzen 8 halten dabei die Segmente 5 des Mantels 3 an dem Ring fest, und die Bolzen 14 halten das Flammrohr 4 an dem Ring 10 fest. Dadurch, daß ein Segment 5 des Mantels 3 über einen Stift 13 gegen ein Segment 5 des Mantels gedrückt gehalten wird, können zwei Segmente der beiden Mantel 2, 3 mit nur einem Bolzen zusammengehalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung an einer Brennkammer einer Gasturbine zur Befestigung segmentförmiger Flammrohr-Wandelemente, die zu zwei axial versetzten Mänteln zusammengefügt sind, von denen der in bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Gases vorn liegende Mantel einen kleineren Durchmesser als der darauffolgende Mantel hat, und bei der jedes Wandelement an einem von der Brennkammer getragenen Ring befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) mit dem kleineren Durchmesser axial an dem Ring (10) abgestützt ist und nächst dieser seiner Abstützung außenseitig Ansätze (12) aufweist, zwischen die und Aussparungen in dem Mantel (3) mii dem größeren Durchmesser Druck übertragende Stifte (13) eingefügt sind, und daß der Mantel (3) mit dem größeren Durchmesser an seinem dem Ring (10) zugewandten Ende außen Ansätze (7) aufweist, die durch axiale Bolzen (8) mit einem Flansch (20) an einem den erstgenannten Mantel (2) umfassenden Fortsatz des Ringes (10) unter Zwischenfügung von Tel- as lerfedern (11) derart verbunden sind, daß die Dehnelastizität der Bolzenverbindung vergrößert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daC die Mantel (2, 3) äußenseit · in der Hauptströmungsrichtung offene Längsnuten (17,18) aufweisen und daß sich in dem Fortsatz des Ringes (101 und zwischen dem Mantel (3) mit dem größeren Durchmesser und einem diesen Mantel (3) umschließenden Flammrohr (4) öffnungen (16,19) zum Eintritt von Kühlluft in die Längsnuten (17,18) befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Außenseite des Flammrohrs (4) Ansätze befinden, die durch axiale Bolzen (14) mit dem Flansch (20) unter Zwischenfügun^ von Tellerfedern (11) und Distanzrohren (15) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantel (2,3) aus mit Spiel in Nut-Federeingriff (6) stehenden Segmenten (5) zusammengesetzt sind.