DE3009908C2 - Flammrohrkopf für die Ringbrennkammer eines Gasturbinentriebwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flammrohrkopf für die Ringbrennkammer eines Gasturbinentriebwerks der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung. Ein solcher Flammrohrkopf ist aus der DE-OS 53 410 bekannt. Derartige Flammrohrköpfe bedürfen einer intensiven Kühlung, insbesondere im Bereich der Brenner bzw. der Brennstoffdüsen, an denen die Flammen ansetzen. Bei dem bekannten Flammrohrkopf wird der Teil der Kühlluft, der über die Oberfläche der stromabwärts gelegenen Wand als Kühlfilm abgelassen wird, durch Ablenkplatten umgelenkt, die pilzartig an der stromaufwärtigen Wand mittels eines Stieles befestigt sind und in den Brennkammerraum einstehen. Dies birgt eine gewisse Gefahr in sofern in sich, als sich auf den Ablenkplatten unverbrannter Kohlenstoff ablagern kann, der die Kühlluftöffnungen zusetzt. Außerdem ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Kühlung der Ablenkplatten selbst, weil diese über die stromabwärtige Stirnwand in den Brennraum einstehen müssen und der größten Hitzebeaufschlagung ausgesetzt sind, so daß die Gefahr eines Abbrennens an den Rändern besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit der Kühlung des Flammrohrkopfes zu verbessern und insbesondere eine Kühlluftablenkung zur Bildung eines Kühlluftfilmes ohne in den Brennraum einstehende und besonders hiUebeaufschlagte Teile zu schaffen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Durch diese Ausbildung wird eine Verbesserung der Kühlung erreicht, weil die die

ίο Ablenkung bewirkenden Facetten selbst Teile der stromabwärtigen Wandabschnitte sind, so daß sie selbst einer wirksamen Aufprallkühlung unterworfen werden können und dennoch eine günstige Kühlluftströmung über die gesamte stromabwärtige Oberfläche gewährleisten.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische teilweise geschnittene Ansicht eines Gasturbinentriebwerks mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Flammrohrkopf;

F i g. 2 in größerem Maßstab eine Schnittansicht des Flammrohrkopfes;

Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines der den FJammrohrkopf bildenden Segmente,
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 gemäß F i g. 3. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfaßt in Strömungsrichtung hintereinander einen Frontfan 12, einen Verdichter 14, eine ringförmige Brennkammer 16 und eine Turbine 18. Der Frontfan wird durch die stromabwärtige Stufe der Turbine und der Verdichter durch die stromaufwärtige Stufe der Turbine angetrieben.

Mehrere Luft-Brennstoffeinspritzvorrichtungen 20 sind durch das Triebwerksgehäuse geführt und wirken mit Löchern 22 in der stromaufwärtigen Wand 24 der Brennkammer 16 und mit Druckluft zusammen, die vom Verdichter 14 geliefert wird. Ein Teil der Druckluft wird benutzt, um die Brennkammer zu kühlen, während der Rest der Druckluft beim Verbrennungsprozeß ausgenutzt wird und in Richtung des Pfeiles A (Fig.2) abfließt.

Die stromaufwärtige Wand 22 weist mehrere Segmente auf, die stirnseitig aneinander liegen. Jedes Segment besitzt einen stromaufwärtigen Wandteil 28 und einen stromabwärtigen Wandteil 30, die durch 8 Bolzen miteinander verbunden sind. Die Bolzen sind

so durch den Wandteil 28 geführt und in Gewindelöcher 32,34 des Wandteils 30 eingeschraubt. Die Wandteile 28 und 30 bilden zwischen sich eine Kammer 36, die einen Teil der Luftströmung vom Verdichter 16 über nicht dargestellte Öffnungen im Wandabschnitt 28 erhält. Die Kühlluft wird über die stromabwärtige Oberfläche 38 des Wandteils 30 ausgeblasen, wie dies im einzelnen in Verbindung mit Fig.3 und 4 beschrieben wird. Jedes Segment besitzt eine zentrale Öffnung 40, um das Brennstoffluftgemisch von jedem Brenner in die Brennkammer 16 eintreten zu lassen, und jeder Brenner 20 besitzt einen Dichtring 42, der auf einer äußeren zylindrischen Oberfläche des Brenners angeordnet ist und zwischen den Wandabschnitten 28 und 30 liegt.

Gemäß F i g. 3 und 4 besitzt die stromabwärtige Oberfläche 38 des Wandabschnitts 30 zwei Paare von Facetten 44, wobei ein Paar auf jeder Seite der Öffnung 40 angeordnet ist. Die Paare sind gegenüberliegend angeordnet, wobei jede Facette in einem Winkel

gegenüber dem benachbarten Teil der Fläche 38 geneigt ist

Jede Facette ist mit drei Reihen von öffnungen 46 ausgestattet, deren Achsen parallel zu dem benachbarten Teil der stromabwärtigen Fläche 38 liegen. Weitere öffnungen 48, 50 für die Kühlluftströmung sind ebenfalls in der Oberfläche 38 um die Mittelöffnung 40 und in den inneren bzw. äußeren Flächen eines jeden Segmentes 30 angeordnet

Im Betrieb strömt ein Teil der Kühlluft die vom Verdichter 14 geliefert wird, in die Kammer 36 ein und strömt durch die öffnungen 46 über der Oberfläche 38 des Wandabschnitts 30 in Form eines Kühlfiims (Pfeil B) ab. Die Kühlluft strömt auch durch die öffnungen 48 und 50 (Pfeile Cbzw. Djund unterstützt die Kühlwirkung.

Diese Konstruktion der stromaufwärtigen Wand ermöglicht eine wirksame Kühlung der Oberfläche 38, ohne die Notwendigkeit von Strömungsleitflächen, die in die Heißtemperaturzonen der Brennkammer hineinreichen.

Die Anordnung der stromaufwärtigen Wand kann im Rahmen der Erfindung modifiziert werden. So kann 7. B. jedes Segment nur eine gelochte Facette aufweisen, während die gegenüberliegende Facette jedem Brennstoffbrenner zugeordnet ist, der am benachbarten Segment angeordnet ist oder jedes Segment kann nur

ίο ein Paar gegenüberliegender Facetten aufweisen, wobei jeweils eine Facette auf jeder Seite des Brennstoffbrenners liegt Die Zahl der öffnungen 46 kann vergrößert oder vermindert werden, und sie können in unterschiedlichen Winkeln geneigt sein, wobei die öffnungen 48

und 50 wegfallen und zusätzliche Kühlluftöffnuiigen in den Flächen 52 vorgesehen werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Flammrohrkopf für die Ringbrennkammer eines Gasturbinentriebwerkes, der aus einein stromaufwärtigen Wandabschnitt und einem hieran befestigten stromabwärtigen Wandabschnitt besteht, zwischen denen eine Kammer gebildet ist, der Kühlluft zugeführt wird und aus der die Kühlluft in das Flammrohrinnere austritt, wobei der stromaufwärtige Wandabschnitt mehrere im gleichen Winkelabstand zueinander angeordnete Offnungen aufweist, in denen die Brennstoffdüsen eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärtige Wandabschnitt (30) mehrere radial verlaufende Facetten (44) besitzt, die in einem Winkel gegenüber einer zur Flammrohrlängsachse senkrechten Ebene angeordnet sind, wobsi wenigstens ein Paar von Facetten jeder Öffnung (40) für die Brennstoffdüsen zugeordnet ist, und daß die Facetten eines jeden Paares aufeinander zu gerichtet sind und sämtliche Facetten mit einer Vielzahl von Löchern (46) zur Kühlluftzufuhr in das Flammrohrinnere entlang dem anschließenden Wandabschnitt ausgestattet sind.

2. Flammrohrkopf nach Anspruch 1, dadarch gekennzeichnet, daß die Löcher (46) in jeder Facette (44) mit ihrer Achse parallel zu der an die Facette anschließenden stromabwärtigen Oberfläche (38) des stromabwärtigen Wandabschnitts (30) ausgebildet sind.

3. Flammrohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kühlluftlöcher (50) in den Wänden vorgesehen sind, die den stromaufwärtigen mit dem stromabwärtigen Wandabschnitt am äußeren und am inneren Umfang verbinden.

4. Flammrohrkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Öffnung (40) für die Brennstoffdüsen je zwei Facettenpaare (44) zugeordnet sind und daß die stromabwärtige Wand zwischen den beiden Facetten auf jeder Seite zurückspringt.