DE2329367C2

DE2329367C2 - Brennkammer für Gasturbine

Info

Publication number: DE2329367C2
Application number: DE2329367A
Authority: DE
Inventors: George Edward Clitheroe Lancashire Bunn
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1972-06-09
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1981-12-24
Also published as: IT989653B; GB1424197A; US3869864A; JPS5411844B2; FR2188055A1; DE2329367A1; FR2188055B1; JPS4949012A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk, mit einem Flammrohr, einem Luft/.ufuhrkanal, der vom Flammrohrinnercn durch die Flammrohrwand getrennt ist. mehreren Öffnungen in der Flammrohrwand. die für eine Verbindung /wischen dem l.uftzufuhrkanal und dem Inneren des Flammrohrs sorgen. Öffnungen, die derart gerichtet sind, daß die durch sie hindurchtrclende Luft innerhalb des Flammrohrs längs der Flammrohrwand fließt, und im Abstand zu den Öffnungen angeordneten Ablenkplatten, die von der llammrohrwand in das Fhimmrohrinnere derart vorstehen, daß von den Öffnungen kommende, längs der Flammrohrwand fließende Luft abgelenkt wird.

Aus der britischen Patentschrift !2H9^r>25 ist es bekannt, einen Großteil der Luft durch eine Öffnung in der Flammrohrrückwand in die Brennkammer einzuführen und nur einen geringen Teil Jerart. daß die Luft entlang der Innenwand des Flammrohrs streicht, um diese abzukühlen. Während der I lauptluftstrom eine günstige Richtung für die Verbrennung aufweist, abet keine kühlende Wirkung auf die Brennkammerwaiid ausübt, wird durch die entlang der Brennkammerinnenwand eingeführte Luft zwar eine Kühlung iLt Brennkammerwand erreicht, aber diese Luft weist eine fur den Verbrennungsvorgang ungünstige Richtung auf.

Zur Ablenkung der Strömung /um Flammrohrinneren hin ist es aus der britischen Patentschrift 12 89 52J ebenfalls bekannt. Ablenkplatten vorzusehen, die von der Flammrohrwand ins Flammrohrinnere vorstehen.

ϊ Für eine optimale Verbrennung ist es außerordentlich wichtig, daß innerhalb der Brennkammer zwei Wirbelzonen gebildet werden, die durch die einströmende Luft erzeugt werden. Ferner zeigt es sich, dall die durch Wirbelzonen entstehende intensive Verbrennung eine

ίο große Hitze erzeugt, die eine gute Kühlung der Wände notwendig macht. Hierdurch entstanden zwei einander widersprechende Forderungen, und zwar einerseits für eine optimale Kühlung die gesamte Luft entlang der Innenwände einzuführen und andererseits die Luft zur

Γ Wirbelbildung rechtwinklig oder schräg zu den Flammrohrwänden einströmen zu lassen.

Aufgabe der hrfindung ist es. eine Brennkammer der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß bei einer optimalen Kühlung der Flammrohrwände durch die eingeführte Luft zusätzlich durch diese Luft eine Wirbelbildung in der Brennkammer erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindiingsgemäß dadurch gelöst, daß zur Umlenkung der entlang der Flammrohrwand fließenden Luft von den Ablenkplatten sich einzelne,

>i über den Umfang verteilte Vorsprünge im Abstand von der Flammrohrwand in eine Richtung quer zu den Ablenkplatten unc? entgegengesetzt der .Strömungsrichtung der entlang der Flammrohrwand fließenden Luft erstrecken.

«ι Bei der erfindungsgemäßen Brennkammer wird der größte Teil der Luft zuerst zum Kühlen der Flammrohrwände verwendet und danach diese Luft derart abgelenkt, daß durch sie Wirbelzonen erzeugt werden. Hierdurch wird nicht nur eine gute Kühlung der

>") Flammrohrwände, sondern auch eine optimale Verbrennung erzielt. Durch die einzelnen Vorsprünge entstehen radiale und schräg gerichtete üoppelstrahlen, die einander abwechseln und zwischen denen eine besonders intensive Verwirbelung sich b'ldet.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß die Ablenkplatten Streifen sind, die mit ihrer einen Seite an der Innenseite der Flammrohrwand befestigt sind und die an der anderen Seile mit einer Reihe im Abstand angeordneter Ausnehmungen versehen sind, und daß

■■'< die Vorsprünge von den Ablenkplatten vom Grund der Ausnehmung ausgehen. Eine exakte Ausrichtung des Luftstroms auf die Ablenkplatten wird dadurch erreicht, daß in den Öffnungen, durch welche die Luft durch die Flammrohrwändeeinströmt. Führungsstreifen angcord-

■■> net sind, die den durch die Öffnung hindurchtrelenden Luftstrom parallel /ur Innenwand des Flammrohrs auf die Ablenkplatten richten.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Aiisführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen

>"> näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Schnitt durch einen Teil einer Brennkammer gemäß der Hrfindung und

F ig. 2 ein Schnitt an der Linie Λ-Λ der F i g. I.

Die Brennkammer weist ein ringförmiges Flammrohr

mi 1 auf, das von einem ringförmigen Luftzufuhrkanal 2 umgeben ist. der vom I lammrohr 1 durch eine im wesentlichen loroitlale Wand i des Flammrohis I getrennt ist.

Ein ringförmiger l.ufieinlal! 4 dient da/u. I.till dem

·-■"· Luftzufuhr kanal 2 zuzuleiten, und eine Anzahl von Brennsloffeinspril/vorrichtungen 5 dienen dazu. Brennstoff in das Flammrohr I zusammen mit l'rimärluft vom l.iiftzufiihrkanal 2 ein/usprn/en. H;is flammrohr· I isi

mit einem ringförmigen Abgasuuslaß 6 versehen.

Pie Wand 3 hat einen zusammengesetzten Aufbau und ist mit einer Folge von Löchern 7,8 und 9 versehen, die eine Verbindung zwischen dem Zufuhrkanal 2 und dem Inneren des Flammrohrs herstellen. Die Folge von Löchern 7 sind mit Ablenkungen 10 versehen, so dall Luft längs der Innenseite der Wand 3 eingeführt wird, um eine Kühlung der Wand zu verbessern. Die Folge von Löchern Ä sind entsprechend mit Ablenkungen 11 versehen, um für einen Strom längs der Wand 3 /u sorgen, jedoch richten die meisten Ablenkungen 11 den Luftstrom in eine Richtung vom Auslaß 6 weg in Richtung auf die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 5. Die Folge von Löchern 9 sind durch zwei ringförmige Wellenstreifen 12 (siehe Fig. 2) gebildet, die /wischen aufeinanderfolgenden, sicii überlappenden Partien der Wand 3 sitzen, wobei die Wellenstreifen 12 im Effekt einen Teil der Wand 3 bilden, der sich quer zu den Teilen der Wand zu beiden Seilen desselben erstreckt. Auf diese Weise sind die Löcher 9 so angeordnet, daß Luft längs der Wand 3 in das Flammrohr I eingelassen wird. Aus Fig.! ist zu ersehen, daß die Löcher f> die in den äußeren Teil der Wand 3 geformt sind, dazu dienen. Luft in Richtung auf die Brennstoffeinspritzvorrichtungen 5 zu richten, während die Löcher 9 in dem inneren Teil der Wand 3 dazu dienen, Luft von den Brennstoffeinspritzvorrichtungen 5 weg zu richten. An einer Stelle stromabwärts von den Löchern 9 sind jeweils Ablenkplatten 13 vorgesehen, die von der Wand 3 an der Innenseite des Flammrohrs I vorstehen und durch ringförmige Streifen gebildet sind, die mit einer Seite mit der Wand 3 verbunden sind, während sie mit ihre, anderen Seite in das Flammrohr 1 ragen und dort mit einer Folge im Abstand angeordneter Ausnehmungen 14 versehen sind. Ferner sind mehrere im Abstand angeordnete Vorsprünge 15 an jeder Ablenkplatte 13 vorgesehen, die im rechten Winkel von diesen vom Grunde der betreffenden im Absland ungeordneten Ausnehmungen 14 vorzustehen. Aus F i g. 1 ist /u ersehen, daß jeder Vorsprung 15 sich im wesentlichen parallel zur Wand 3 erstreckt, an der die zugehörige

s Ablenkplatte 13 angebracht ist, und zwar in Richtung auf die Folge von Löchern 9, die der Ablenkplatte 13 zugeordnet sind.

Die Ablenkplatte 13 ist an der Innenseite der Wand 3 angebracht und sitzt gleichzeitig an einer der Folgen

iü von Löchern 8, derart, daß die in das Flammrohr 1 eintretende Luft von den Löchern 8 her nicht nur von der Ablenkung 11, die ihnen zugeordnet isi, sondern auch von der Fläche der Ablenkplatte 13 abgelenkt wird, die von den Vorsprüngen 15 abgewundt ist. Auf

Ii den Seiten der Ablenkplatte 13, die der Folge von Löchern 9 an dem äußeren Teil der Wand 3 gegenüberliegen, sind eine weitere Fo'ge von Löchern 16 vorgesehen, die eine direkte Verbindung /wischen dem Luftkanal 2. und dem Flammrohr 1 herstellen, wobei diese Folge von Löchern 16 nicht mit Ablenkungen versehen sind und mit ihren Achsen in einer radialen Richtung in bezug aui die Achse des Flammrohrs 1 geführt sind.

Die vorstehend beschriebene Brennkammer ist besonders wirkungsvoll, weil fast die gesamte Luft, etwa 96%, zu Zwecken der Kühlung verwendet und dann von den Ablenkplatten 13 mit den Vorsprüngen 15 abgelenkt wird, um am Verbrennungsvorgang teilzunehmen. Im Gegensatz dazu wird bei herkömmlicher

jo Anordnung etwa 40% der Luft als Kühlluft eingeführt, die im großen Maße auf Bereiche nahe an der Flammrohrwand beschrankt ist und nicht abgelenkt wird, um am Verbrennungsvorgang teilzunehmen. Diese letzte Anordnung hat einen unerwünschten tiffekt auf

!■"> die Temperaturverteilung am Auslaß der Brennkammer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk, mit einem Flammrohr, einem Luftzufuhrkanal, der vom Flammrohrinneren durch die Flammrohrwand getrennt ist, mehreren Öffnungen in der Flammrohrwand, die für eine Verbindung zwischen dem Luuzufuhrkanal und dem Inneren des Flammrohrs sorgen, öffnungen, die derart gerichtet sind, daß die durch sie hindurchtretende Luft innerhalb des Flammrohrs längs der Flammrohrwand fließt, und im Abstand zu den Öffnungen angeordneten Ablenkplatten, die von der Flammrohrwand in das Flammrohrinnere derart vorstehen, daß von den Öffnungen kommende, längs der Flammrohrwand fließende Luft abgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umlenkung der entlang der Flammrohrwand fließenden Luft voü den Ablenkplatten (13) sich einzelne, über den Umfang verteilte Vorspränge (15) im Abstand von der Flammrohrwand (3) in eine Richtung quer zu den Ablenkplatten (13) und entgegengesetzt der Strömungsrichtung der entlang der Flammrohrwand fließenden Luft erstrecken.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkplatten (13) Streifen sind, die mit ihrer einen Seite an der Innenseite der Flammrohrwand befestigt sind und die an der anderen Seite mit einer Reihe im Abstand angeordnet Ausnehmungen (14) verschen sind, und daß die Vorsprünge (15) von den Ablenkplatten (13) vom Grund der Ausnehmungen (14) ausgehen.

J. Brennkammer nacn Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß in den Öi.,tungen (9) Führungsstreifen (12) angeordnet sind, die den durch die Öffnungen (9) hindurchtrelenden Luftstrom parallel zur Innenwand des Flammrohrs auf die Ablenkplatten (13) richten.