DE3803086C2

DE3803086C2 - Combustion chamber for a gas turbine engine

Info

Publication number: DE3803086C2
Application number: DE3803086A
Authority: DE
Inventors: Howard Lewis Foltz
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2008-02-04
Also published as: GB8802492D0; FR2610701A1; FR2610701B1; JPS63294421A; IT8819295A0; JPH0682003B2; SE8800376L; IT1226767B; DE3803086A1; SE505585C2; GB2200738A; SE8800376D0; GB2200738B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk mit einer Brennkammerauskleidung, die für eine stromabwärts gerichtete Strömung von Kühlluft entlang der Außenfläche der Auskleidung angeordnet ist.The invention relates to a combustion chamber for a Gas turbine engine with a combustor liner that for a downstream flow of cooling air is arranged along the outer surface of the liner.

In Gasturbinentriebwerken wird Energie geliefert durch Verbren nen von Brennstoff in einem Brenner oder einer Brennkammer. Brennstoff wird durch eine Brennstoffdüse an dem einen Ende der Brennkammer zugeführt, mit Luft gemischt und verbrannt. Eine Auskleidung der Brennkammer wird durch Strahlung von der Flamme des brennenden Brennstoffes und durch Konvektion erwärmt, wenn die Verbrennungs gase an der Auskleidung entlang strömen. Um eine überhöhte Tempe ratur der Auskleidung zu verhindern, ist es üblich, eine Strö mung relativ kalter Luft entlang dem Außenraum der Brennkammer auszubilden. Ferner sind Öffnungen oder andere Kanäle in der Wand der Brennkammerauskleidung vorgesehen, damit ein Teil der Kühl luft, die an der Außenwand der Brennkammer entlangströmt, als ein Film entlang der Innenwand der Brennkammerauskleidung geleitet wird, so daß eine Kühlung sowohl für die Außenwand als auch die Innenwand der Brennkammerauskleidung ausgebildet wird.In gas turbine engines, energy is supplied by burning fuel in a burner or combustion chamber. fuel is through a fuel nozzle at one end of the combustion chamber fed, mixed with air and burned. A lining of the Combustion chamber is burned by radiation from the flame Fuel and heated by convection when burning flow gases along the lining. To an excessive tempe to prevent the lining from becoming lined, it is relatively cold air along the outside of the combustion chamber to train. There are also openings or other channels in the wall of the combustion chamber lining, so that part of the cooling air flowing along the outer wall of the combustion chamber as a film along the inner wall of the combustion chamber liner is passed so that cooling for both the outer wall as well as the inner wall of the combustion chamber lining becomes.

So beschreibt GB-A-2 173 891 eine Gasturbinen-Brennkammer mit einer doppelwandigen Konstruktion, bei der in der äußeren Platte Kühlluft-Einlaßlöcher und in der inneren Platte Kühlluft-Auslaßlöcher vorgesehen sind. Beide Platten sind durch stiftförmige Verbindungsglieder verbunden, die für eine Stiftrippenkühlung sorgen. Die Einlaßlöcher haben einen größeren Querschnitt als die Auslaßlöcher, die stromabwärts geneigt sind. Hierbei sorgen die Einlaßlöcher für eine Prallkühlung der inneren Platte, und die geneigten Auslaßlöcher sorgen für eine Filmkühlung auf der äußeren Oberfläche der inneren Platte. Thus GB-A-2 173 891 describes a gas turbine combustor with a double wall construction, in which in the outer plate cooling air inlet holes and in the inner Plate cooling air outlet holes are provided. Both plates are connected by pin-shaped connecting links that ensure pin rib cooling. Have the inlet holes a larger cross section than the outlet holes that are inclined downstream. The inlet holes ensure this for impingement cooling of the inner plate, and the inclined ones Outlet holes provide film cooling on the outside Surface of the inner plate.

Eine Anordnung zum Kühlen der Innenfläche der Brennkammerausklei dung besteht darin, eine sehr große Anzahl von sehr kleinen Öffnungen herzustellen, die in die Brennkammerwand unter einem Winkel von etwa 20° gebohrt sind, so daß Luft, die von dem Äußeren der Brennkammer durch diese Öffnungen abgezweigt wird, entlang der Innen fläche der Auskleidung gerichtet wird. Diese Öffnungen sind durch einen Laser gebohrt und haben einen Durchmesser von nur etwa 0,5 mm. Es wird eine sehr große Anzahl dieser sehr kleinen Öffnungen verwendet, um eine ausreichende und gleichförmige Kühlluft für die Innenfläche der Auskleidung zu liefern. In einem spe ziellen Gasturbinentriebwerk sind etwa 40 000 derartige Öffnungen gebohrt. Diese große Anzahl von Öffnungen sind in unterschied lichen Abständen über die Wand der Brennkammer verteilt, wodurch Kühlluft als ein Film über im wesentlichen die gesamte Innen fläche der Auskleidung strömt, um für eine sehr effektive Küh lung zu sorgen.An arrangement for cooling the inner surface of the combustion chamber lining is a very large number of very small openings manufacture that in the combustion chamber wall at an angle of about 20 ° are drilled so that air coming from the exterior of the Combustion chamber is branched through these openings, along the inside surface of the lining is directed. These openings are through drilled a laser and have a diameter of only about 0.5 mm. There will be a very large number of these very small openings used to provide adequate and uniform cooling air to supply for the inner surface of the liner. In a special Central gas turbine engine are about 40,000 such openings drilled. This large number of openings are different Lichen spaced over the wall of the combustion chamber, whereby Cool air as a film covering essentially the entire interior surface of the liner flows around for very effective cooling care.

Es gibt jedoch ein ernsthaftes Problem mit einer derartigen Küh lung der Brennkammerauskleidung. Auf Grund der sehr kleinen Größe der Öffnungen können Schmutzteilchen in der Kühlluft eine wesent liche Anzahl der Öffnungen verstopfen, wodurch die Strömung der Kühlluft vermindert und eine unzureichende und ungleichmäßige Kühlung der Innenfläche der Brennkammerauskleidung entsteht.However, there is a serious problem with such a cool combustion chamber lining. Because of the very small size of the openings, dirt particles in the cooling air can be an essential Liche number of openings clog, causing the flow of the Cooling air diminished and an inadequate and uneven Cooling of the inner surface of the combustion chamber lining occurs.

US-A-2 632 626 beschreibt eine Schmutzfalle für den Rotor von einem Gasturbinentriebwerk, bei der die auf Grund der Rotorrotation auftretende Zentrifugalkraft ausgenutzt wird, um Schmutzteilchen aus Kühlluft zu entfernen, die innenge kühlten Rotorschaufeln zugeführt wird.US-A-2 632 626 describes a dirt trap for the rotor from a gas turbine engine, in which the due to the Rotor rotation occurring centrifugal force is used, to remove dirt particles from cooling air, the inside cooled rotor blades is fed.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, Schmutzteilchen aus der Kühlluft zu beseitigen, die der Innen fläche der Brennkammerauskleidung zugeführt wird, um auf diese Weise zu verhindern, daß diese Teilchen sehr kleine Öffnungen verstop fen, die in der Auskleidungswand für den Durchtritt von Kühlluft vorgesehen sind.The object underlying the invention is Remove dirt particles from the cooling air that the inside surface of the combustion chamber liner is fed to this Way to prevent these particles from blocking very small openings fen in the lining wall for the passage of cooling air are provided.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The object is achieved by the features of Claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.Advantageous embodiments of the invention are in the Claimed claims.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine direkte Strömung von Luft in die sehr kleinen Kühlluft-Öffnungen blockiert wird, und ein Teil der an der Brennkammer vorbeiströmenden Luft muß seine Richtung umkehren, bevor die Luft die kleinen Kühlluft-Öffnungen erreicht. An dem Umkehrungspunkt sind die größeren Abscheide-Öffnungen vorgesehen, die Schmutz teilchen durchlassen, die während dieser Umkehr der Luftströmung in Richtung auf diese größeren Öffnungen nach außen geschleudert werden. Um eine sogar noch vollständigere Eliminierung von ir gendwelchen Schmutzteilchen sicherzustellen, wird eine zweite Umkehrung der Luft herbeigeführt, und eine zweite Anzahl größerer Abscheide-Öffnungen ist an einer Stelle stromabwärts dieser zweiten Umkehrung vorgesehen, um irgendwelche restlichen Schmutzteilchen zu elimi nieren, die in der Luft verblieben sein könnten. Somit ist die Luft, die schließlich die kleinen Kühlluft-Öffnungen erreicht, im wesent lichen frei von irgendwelchen Schmutzteilchen, und das Risiko, daß irgendwelche dieser kleinen Öffnungen durch Schmutzteilchen verstopft wird, ist auf ein Minimum gesenkt.The advantages that can be achieved with the invention exist especially in that a direct Flow of air is blocked in the very small cooling air openings and part of the air flowing past the combustion chamber must be his Reverse direction before the air reaches the small cooling air openings. At the point of reversal, the larger separation openings are provided, the dirt let particles pass during this reversal of the air flow flung out towards these larger openings will. For an even more complete elimination of ir Ensuring any dirt particles becomes a second Reversal of the air brought about, and a second number larger Deposition openings are at a location downstream of this second reversal provided to elimi any residual debris kidneys that may have remained in the air. So that is Air that ultimately reaches the small cooling air openings, essentially free of any dirt particles and the risk of that any of these small openings are caused by dirt particles clogged is reduced to a minimum.

Die Erfindung wird nun an Hand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will now begin Hand of the description and drawing of exemplary embodiments explained in more detail.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht von einem Teil eines Gasturbinen triebwerks und stellt die Brennkammer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Fig. 1 is a sectional view of part of a gas turbine engine and represents the combustion chamber according to an embodiment of the invention.

Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung von einem Teil der in Fig. 1 gezeigten Struktur und zeigt Einzelheiten des beschriebenen Ausführungsbeispiels. FIG. 2 is an enlarged view of part of the structure shown in FIG. 1 and shows details of the described embodiment.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung von einem Teil der Innen fläche der Brennkammerauskleidung und stellt in über triebener Form die kleinen Löcher dar, die in der Brenn kammerauskleidung verwendet werden. Fig. 3 is an enlarged view of a part of the inner surface of the combustion chamber lining and in exaggerated form represents the small holes that are used in the combustion chamber lining.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt einer Brennkammer 10 von einem Gas turbinentriebwerk gezeigt. Die Brennkammer hat eine Ringform mit einer äußeren Wand 12 und einer inneren Wand 14, wobei dazwischen ein Ringraum gebildet ist. In diesem Ringraum ist eine Brenn kammer 16 gebildet. Die Brennkammer 16 enthält eine äußere Aus kleidung 18 und eine innere Auskleidung 19. Mehrere Brennstoff düsen, von denen eine bei 20 gezeigt ist, sind an dem einen Ende der Brennkammer ausgebildet, um Brennstoff für eine Verbrennung in der Brennkammer zuzuführen. Verbrennungsluft wird entlang einer Bahn 22 zugeführt. Ein Teil dieser Luft strömt durch Öff nungen 24, die jede Brennstoffdüse umgeben, und in den Innenraum der Brennkammer für eine Vermischung mit dem Brennstoff und für eine Verbrennung in der Brennkammer. In dem üblichen Gasturbinen triebwerk sind die Öffnungen 24 in einem Verwirbler vorgesehen, der der Luft eine Wirbelbewegung erteilt, um so eine innige Mi schung mit dem Brennstoff zu erreichen. Diese Einzelheiten sind jedoch an dieser Stelle nicht wesentlich und deshalb in Fig. 1 weggelassen.In Fig. 1, a portion of a combustor 10 from a gas turbine engine is shown. The combustion chamber has an annular shape with an outer wall 12 and an inner wall 14 , with an annular space being formed between them. In this annulus a combustion chamber 16 is formed. The combustion chamber 16 includes an outer clothing 18 and an inner lining 19th A plurality of fuel nozzles, one shown at 20 , are formed at one end of the combustion chamber to supply fuel for combustion in the combustion chamber. Combustion air is supplied along a path 22 . A portion of this air flows through openings 24 that surround each fuel nozzle and into the interior of the combustion chamber for mixing with the fuel and for combustion in the combustion chamber. In the conventional gas turbine engine, the openings 24 are provided in a swirler, which gives the air a swirling motion so as to achieve an intimate mixture with the fuel. However, these details are not essential at this point and are therefore omitted in FIG. 1.

Ein Teil der entlang der Eintrittsbahn 22 strömenden Luft strömt um das Äußere der Brennkammer 16, wie es durch die Pfeile 26 in Fig. 1 gezeigt ist. Die innere Oberfläche der Brennkammeraus kleidung 18, 19 wird durch Strahlung von der Flamme des Brenn stoffes, der in der Brennkammer verbrennt, erwärmt und auch durch Konvektion auf Grund der Strömung von Verbrennungsprodukten ent lang der Brennkammerwand. Die Luft, die entlang der Bahn 26 an der Brennkammer entlang strömt, unterstützt bzw. hilft dabei, daß die Brennkammerauskleidung 18, 19 keine übermäßige Tempe ratur erreichen. Es wird jedoch für wünschenswert gehalten, die Auskleidungstemperatur innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, um zusätzlich Luft zur Kühlung der Innenfläche der Auskleidung zu liefern. Zu diesem Zweck sind kleine Kühlluft-Öffnungen 28 in der Auskleidung 18, 19 vorgesehen, so daß ein Teil der entlang der Bahn 26 strömenden Luft durch diese Öffnungen strömen kann und im wesent lichen als ein Film entlang der Innenfläche der Brennerausklei dung gerichtet ist.Part of the air flowing along the inlet path 22 flows around the exterior of the combustion chamber 16 , as shown by the arrows 26 in FIG. 1. The inner surface of the combustion chamber clothing 18 , 19 is heated by radiation from the flame of the fuel that burns in the combustion chamber and also by convection due to the flow of combustion products along the combustion chamber wall. The air that flows along the path 26 along the combustion chamber assists in helping the combustion chamber liner 18 , 19 not reach excessive temperature. However, it is believed desirable to keep the liner temperature within acceptable limits to provide additional air to cool the inner surface of the liner. For this purpose, small cooling air openings 28 are provided in the liner 18 , 19 so that part of the air flowing along the web 26 can flow through these openings and is essentially directed as a film along the inner surface of the burner lining.

Eine derartige Anordnung, die für eine effektive Kühlung der Innenfläche der Auskleidung sorgt, ist in den Fig. 2 und 3 in vergrößerter, etwas übersteigerter Form dargestellt. Diese Anordnung weist bei der in diesen Figuren gezeigten Struktur eine sehr große Anzahl von sehr kleinen Öffnungen 28 auf, die in die Brennerauskleidung gebohrt sind. Diese Öffnungen werden durch einen Laser gebohrt und sind in einem Winkel von etwa 20° zu der Innenfläche der Auskleidung 18, 19 angeordnet, so daß aus diesen Öffnungen austretende Luft im wesentlichen als ein Film entlang der Innenfläche der Auskleidung 18, 19 gerichtet ist, um für eine effektive Kühlung der Auskleidung zu sorgen. In einem speziellen Ausführungsbeispiel des Gasturbinentriebwerks beträgt die Ge samtzahl der Öffnungen 28, die in der Brennkammer vor gesehen sind, 20 000, die jeweils einen Durchmesser von etwa 0,5 mm (0,02 Zoll) haben. Auf Grund der sehr großen Zahl der vor gesehenen sehr kleinen Öffnungen erreicht diese Anordnung eine effektive und gleichförmige Verteilung der Kühlluft über die ge samte Oberfläche der Brennkammer. Die Verwendung von sehr kleinen Öffnungen erreicht zwar eine effektive gleichförmige Kühlung, sie ruft jedoch ein Problem hervor, da die Öffnungen empfindlich sind, durch Schmutzteilchen in der entlang der Bahn 22 strömenden Luft verstopft zu werden. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn ein Flugzeug, in dem das Gasturbinentriebwerk installiert ist, in einer staubigen Atmosphäre arbeitet, beispielsweise während des Rollens auf dem Flugplatz und beim Starten. Durch die Brennkammer gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird sichergestellt, daß die Möglichkeit des Ver stopfens einer signifikanten Anzahl dieser Kühlluft-Öffnungen im wesentlichen eliminiert ist.Such an arrangement, which ensures effective cooling of the inner surface of the lining, is shown in FIGS. 2 and 3 in an enlarged, somewhat exaggerated form. In the structure shown in these figures, this arrangement has a very large number of very small openings 28 drilled into the burner liner. These openings are drilled by a laser and are positioned at an angle of about 20 ° to the inner surface of the liner 18 , 19 so that air emerging from these openings is directed substantially as a film around the inner surface of the liner 18 , 19 to ensure effective cooling of the lining. In a particular embodiment of the gas turbine engine, the total number of openings 28 seen in the combustion chamber before is 20,000, each having a diameter of about 0.5 mm (0.02 inches). Because of the very large number of very small openings seen before, this arrangement achieves an effective and uniform distribution of the cooling air over the entire surface of the combustion chamber. While using very small openings achieves effective uniform cooling, it creates a problem because the openings are susceptible to being clogged by debris in the air flowing along the web 22 . This is particularly a problem when an aircraft in which the gas turbine engine is installed operates in a dusty atmosphere, for example during taxiing at the airfield and during takeoff. The combustion chamber according to the described embodiments of the invention ensures that the possibility of plugging a significant number of these cooling air openings is substantially eliminated.

In den Fig. 1 und 2 ist die Auskleidung 18, 19 so geformt, daß sie einen radial verlaufenden äußeren Wandabschnitt 30 bildet. Eine Abschirmung oder ein Sperrteil 32 ist an dem Abschnitt 30 an der Brennkammer angebracht. Die Abschirmung 32 hat einen L-för migen Querschnitt und weist einen ersten Schenkel 34 auf, der an dem Wandabschnitt 30 der Auskleidung in einer geeigneten Weise befestigt ist, um die Abschirmung 32 in einer richtigen Rela tion zu der Auskleidung anzubringen. Die Abschirmung 32 enthält fer ner einen zweiten und längeren Schenkel 36, der sich nach hinten erstreckt und im Abstand von und im wesentlichen parallel zu der Auskleidung angeordnet ist. Dieser Schenkel 36 ist so angeord net, daß er zwischen der entlang der Bahn 26 strömenden Luft und den Öffnungen 28 angeordnet ist, die in der Auskleidung ausgebil det sind. Wie am besten aus Fig. 2 zu sehen ist, erstreckt sich das hintere Ende des Schenkels 36 gerade über die letzte der Öffnungen 28 hinaus, die in der Auskleidung ausgebildet sind, um so eine direkte Luftströmung von der Bahn 26 in und durch die Öffnungen 28 zu verhindern.In Figs. 1 and 2, the lining 18, 19 shaped so that it forms a radially extending outer wall section 30. A shield or barrier 32 is attached to section 30 on the combustion chamber. The shield 32 has an L-shaped cross-section and has a first leg 34 which is fastened to the wall section 30 of the lining in a suitable manner in order to attach the shield 32 in a correct relation to the lining. The shield 32 further includes a second and longer leg 36 which extends rearwardly and is spaced from and substantially parallel to the liner. This leg 36 is angeord net that it is arranged between the air flowing along the web 26 and the openings 28 which are ausgebil det in the lining. As best seen in FIG. 2, the rear end of the leg 36 extends just beyond the last of the openings 28 formed in the liner so as to direct air flow from the web 26 into and through the openings 28 to prevent.

Stromabwärts von dem stromabseitigen Ende des Schenkels 36 ist eine Bahn für einen Eintritt von Luft in den Raum zwischen der Abschirmung 32 und der Außenfläche der Auskleidung 18 vorgesehen. Zwar ist die Be schreibung auf die Strömung von Luft relativ zu der Auskleidung 18 gerichtet, aber aus der Beschreibung wird deutlich werden, daß eine ähnliche Luftströmung relativ zu der Auskleidung 19 vor gesehen ist. Jedoch ist eine unnötige doppelte Beschreibung weggelassen.Downstream from the downstream end of leg 36 is a path for air to enter the space between shield 32 and the outer surface of liner 18 . Although the description is directed to the flow of air relative to the liner 18 , it will be apparent from the description that a similar air flow is seen relative to the liner 19 . However, an unnecessary duplicate description is omitted.

Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, ist ein Raum 38 für eine Luft strömung zwischen dem stromabseitigen Ende der Abschirmung 32 und einem Flansch 40 ausgebildet, der die Auskleidung 18, 19 trägt. Auf Grund des kleineren Druckes in der Brennkammer 16 im Vergleich zu dem jenigen in der Bahn 26 außerhalb der Brennkammer wird ein Teil der entlang der Bahn 26 strömenden Luft durch einen Eingang 38 abge leitet und zu einer Strömung in Rückwärtsrichtung in den Raum 42 zwischen der Abschirmung 32 und der Außenfläche der Brennkammer auskleidung gezwungen, wie es durch die Pfeile 44 angegeben ist. Um die Führung der Luft durch den Eingang 38 in die Rückströmungsbahn zu erleichtern, ist das hintere Ende des Schenkels 36 der Abschir mung 32 gebogen, wie es bei 46 gezeigt ist. Für eine weitere Unterstützung der Luftströmung in die Rückströmungsbahn ist eine Strömungsführung 48 mit einem Abschnitt im wesentlichen parallel zu dem gebogenen Ende 46 der Abschirmung 32 auf der Brennkammer auskleidung an einer Stelle etwa in der Mitte zwischen dem ge krümmten Ende 46 der Abschirmung 32 und dem Flansch 40 angebracht. Die Strömungsführung 48 teilt den Eingang 38 in zwei Abschnitte, einen zum Leiten eines Teils der Luft entlang der Bahn, die durch die Pfeile 44 angegeben ist, und den anderen zum Leiten eines anderen Teils der Luft entlang einer zweiten Bahn 50.As can be seen from FIG. 2, a space 38 for an air flow is formed between the downstream end of the shield 32 and a flange 40 which carries the lining 18 , 19 . Due to the lower pressure in the combustor 16 compared to that in the web 26 outside the combustor, a portion of the air flowing along the web 26 is diverted through an inlet 38 and flows in a reverse direction into the space 42 between the shield 32 and the outer surface of the combustion chamber liner, as indicated by the arrows 44 . In order to facilitate the guidance of the air through the inlet 38 into the return flow path, the rear end of the leg 36 of the shield 32 is bent, as shown at 46 . For further support of the air flow in the return flow path is a flow guide 48 with a portion substantially parallel to the curved end 46 of the shield 32 on the combustion chamber liner at a location approximately midway between the curved end 46 of the shield 32 and the flange 40 attached. Flow guide 48 divides inlet 38 into two sections, one for directing some of the air along the path indicated by arrows 44 and the other for directing some of the air along a second path 50 .

Um Schmutzteilchen aus der Luft zu beseitigen, die anderenfalls einige der Kühlluft-Öffnungen 28 verstopfen könnten, sind in der Brenneraus kleidung zwischen dem Ende der Strömungsführung 48 und dem Flansch 40 mehrere Abscheide-Öffnungen 52 vorgesehen, die durch die Brennkammeraus kleidung verlaufen. Diese Abscheide-Öffnungen 52 sind wesentlich größer als die Kühlluft-Öffnungen 28, so daß Schmutzteilchen, die eine ausreichende Größe haben könnten, um die Kühlluft-Öffnungen 28 zu verstopfen, aus der Luftströ mung entfernt werden, die entlang der Bahn 44 in den Raum 42 strömt und frei durch die Abscheide-Öffnungen 52 hindurchführt. In einem Aus führungsbeispiel der Erfindung haben diese Abscheide-Öffnungen 52 einen Durch messer von etwa 1,25 mm (0,05 Zoll) im Vergleich zu 0,5 mm für die Kühlluft-Öffnungen 28. Die Abscheide-Öffnungen 52 sind in kleineren Zahlen als die Kühlluft-Öffnungen 28 vorgesehen. In einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwischen 400 und 500 dieser Abscheide-Öffnungen 52 in der Brennkammer ausgebildet im Vergleich zu etwa 20 000 Kühlluft-Öffnungen 28 in der Auskleidung 18, 19.In order to remove dirt particles from the air, which could otherwise clog some of the cooling air openings 28 , several separating openings 52 are provided in the burner clothing between the end of the flow guide 48 and the flange 40 , which run through the combustion chamber clothing. These separator openings 52 are substantially larger than the cooling air openings 28 , so that dirt particles, which could be of sufficient size to clog the cooling air openings 28 , are removed from the air flow along the path 44 into the room 42 flows and passes freely through the separation openings 52 . In one exemplary embodiment of the invention, these separation openings 52 have a diameter of approximately 1.25 mm (0.05 inches) compared to 0.5 mm for the cooling air openings 28 . The separation openings 52 are provided in smaller numbers than the cooling air openings 28 . In a special embodiment of the invention, between 400 and 500 of these separation openings 52 are formed in the combustion chamber compared to approximately 20,000 cooling air openings 28 in the lining 18 , 19 .

Wie am besten in Fig. 2 dargestellt ist, wird ein Teil dieser abgezweigten Luft, wie es bei 44 gezeigt ist, in den Raum 42 gerichtet für eine Rückwärtsströmung in der Strö mungsbahn 44, die durch den Raum 42 zwischen der Abschirmung 32 und der Brennkammerauskleidung 18 ausgebildet ist. Ein zweiter Teil dieser abgezweigten Luft strömt in Richtung des Pfeiles 50 in den Raum 54 zwischen dem Ende der Strömungsführung 48 und dem Flansch 40 in Richtung der Abscheide-Öffnungen 52. Auf Grund der Zentri fugalkraft, die auf die abgezweigte Luftströmung während dieser Richtungsänderung der Luftströmung einwirkt, haben die darin enthaltenen Schmutzteilchen, die schwerer als Luft sind, die Tendenz, der äußeren Bahn 50 zu folgen und werden deshalb in Richtung auf die Abscheide-Öffnungen 52 gerichtet. Diese Schmutzteilchen wer den dadurch aus dem Teil der abgezweigten Luft entfernt, die in Richtung der Rückwärtsströmungbahn 44 in den Raum 42 strömt. Somit ist die Anzahl von Schmutzteilchen in der in der Bahn 44 strömenden Luft wesentlich verkleinert, so daß die Luft, die später durch die Kühlluft-Öffnungen 28 strömt, im wesentlichen frei von derartigen Schmutzteilchen ist, und auf diese Weise ist die Mög lichkeit, daß diese Teilchen die Kühlluft-Öffnungen 28 blockieren, auf ein Minimum gesenkt.As best shown in FIG. 2, a portion of this diverted air, as shown at 44 , is directed into space 42 for reverse flow in flow path 44 passing through space 42 between shield 32 and the combustor liner 18 is formed. A second part of this branched-off air flows in the direction of the arrow 50 into the space 54 between the end of the flow guide 48 and the flange 40 in the direction of the separation openings 52 . Due to the centrifugal force that acts on the branched air flow during this change in direction of the air flow, the dirt particles therein, which are heavier than air, tend to follow the outer path 50 and are therefore directed towards the separation openings 52 directed. These dirt particles who thereby removed from the part of the branched air that flows in the direction of the reverse flow path 44 in the space 42 . Thus, the number of dirt particles in the air flowing in the web 44 is substantially reduced, so that the air which later flows through the cooling air openings 28 is substantially free of such dirt particles, and in this way the possibility is that these particles block the cooling air openings 28 , reduced to a minimum.

Für eine weitere Eliminierung von irgendwelchen restlichen Schmutz teilchen, falls dies erforderlich sein sollte, ist eine zweite Umkehrung der Luft strömung vorgesehen, wobei eine weitere Anzahl größerer Löcher jen seits des Punktes dieser Umkehr angeordnet ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Kühlluft-Öffnungen 28 in der stromabwärtigen Richtung ge neigt, so daß die Luft, die in der Rückwärts-Strömungsbahn 44 in dem Raum 42 strömt, ihre Richtung ein zweites Mal umkehren muß, um durch die Kühlluft-Öffnungen 28 zu strömen. Der Schen kel 34 der Abschirmung 32 unterstützt diese zweite Strömungsum kehrung, indem er eine weitere Strömung von Luft entlang der ersten Rückwärtsströmungsbahn 44 an dem vorderen Ende des Raumes 42 sperrt. Um irgendwelche restlichen Schmutzteilchen in der im Raum 42 strömenden Luft zu beseitigen, ist eine zweite An zahl größerer Abscheide-Öffnungen 56 in der Auskleidung neben dem Schenkel 34 der Abschirmung 36 vorgesehen. Wie bei der ersten Umkehr der Luftströmung bewirkt die zweite Strömungsumkehr, die in dem Raum 42 erfolgt, wenn die Luft durch die Kühlluft-Öffnungen 28 strömt, daß schwerere Schmutzteilchen einer Bahn, die durch den Pfeil 57 bezeichnet ist, mit einem größeren Radius folgen, so daß diese Teilchen über die Kühlluft-Öffnungen 28 hinaus und in die Abscheide-Öffnungen 56 gerich tet werden, wobei die Möglichkeit weiter verkleinert wird, daß irgendwelche Teilchen, die in der Luft verblieben sind, sich durch die Kühlluft-Öffnungen 28 bewegen. For a further elimination of any residual dirt particles, if this should be required, a second reversal of the air flow is provided, with a further number of larger holes being arranged on the other side of the point of this reversal. As shown in Fig. 2, the cooling air openings 28 are inclined in the downstream direction, so that the air flowing in the reverse flow path 44 in the space 42 must reverse its direction a second time to pass through the Cool air openings 28 to flow. The leg 34 of the shield 32 supports this second flow reversal by blocking another flow of air along the first reverse flow path 44 at the front end of the space 42 . In order to eliminate any residual dirt particles in the air flowing in the space 42 , a second number of larger separation openings 56 is provided in the lining next to the leg 34 of the shield 36 . As with the first reversal of the air flow, the second reversal of the flow, which occurs in the space 42 when the air flows through the cooling air openings 28 , causes heavier dirt particles to follow a path, which is indicated by the arrow 57 , with a larger radius, so that these particles are directed beyond the cooling air openings 28 and into the separation openings 56 , further reducing the possibility of any particles remaining in the air moving through the cooling air openings 28 .

Damit die durch die Abscheide-Öffnungen 52 strömende Luft im wesentlichen ent lang der Innenfläche der Auskleidung 18 in der durch den Pfeil 58 bezeichneten Richtung gerichtet wird, ist die Brennkammerausklei dung 18, 19 mit einem ersten Flansch oder einem Blockierschenkel 60 verse hen, der innen von den Abscheide-Öffnungen 52 und im Abstand dazu angeord net ist. Ein ähnlicher zweiter Flansch oder Blockierschenkel 62 ist an einer Stelle im Abstand von den Abscheide-Öffnungen 56 vorgesehen, um so durch die Öffnungen 56 strömende Luft entlang der Brennkammerausklei dung in der allgemeinen Richtung zu richten, die durch den Pfeil 64 angegeben ist.So that the air flowing through the separating openings 52 essentially ent along the inner surface of the liner 18 is directed in the direction indicated by the arrow 58 , the combustion chamber lining 18 , 19 is hen with a first flange or a blocking leg 60 , the inside of the separation openings 52 and at a distance from it is angeord net. A similar second flange or blocking leg 62 is provided at a location spaced from the separation openings 56 so as to direct air flowing through the openings 56 along the combustion chamber liner in the general direction indicated by arrow 64 .

Claims

1. Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk mit einer Brennkammerauskleidung (18, 19), die für eine stromabwärts gerichtete Strömung (26) von Kühlluft entlang der Außen fläche der Auskleidung (18) angeordnet ist und

a) eine Vielzahl kleiner Kühlluft-Öffnungen (28) auf weist, die zum stromabseitigen Ende der Brennkammer (16) hin geneigt sind und eine Strömung (64) der Kühlluft entlang der Innenfläche der Auskleidung (18, 19) ausbilden,
gekennzeichnet durch:
b) eine Abschirmung (32) auf der Auskleidung (18, 19) zum Blockieren einer direkten Strömung von Kühlluft zu den kleinen Kühlluft-Öffnungen (28) und zur Bildung einer Strömungsbahn (44) für eine Rückwärtsströmung von Luft zwischen der Abschirmung (32) und der Außenfläche der Auskleidung (18, 19),
c) eine stromabwärts von der Abschirmung (32) angeordnete gekrümmte Strömungsführung (48) zum Ableiten eines Teils der Luft aus der stromabwärts gerichteten Strömungsbahn (26) zum Ausbilden einer Rückwärtsströmung der abgeleiteten Luft in die Rückwärts-Strömungsbahn (44) und
d) eine erste Vielzahl größerer Abscheide-Öffnungen (52) in der Auskleidung (18, 19) an einem Umkehrpunkt der aus der aus der stromabwärts gerichteten Strömungsbahn (26) herrührenden Luftströmung zum Hindurchleiten von Schmutz teilchen.

1. Combustion chamber for a gas turbine engine having a combustor liner (18, 19), which is a downstream flow (26) of cooling air along the outside of the liner disposed (18) surface and

a) a plurality of small cooling air openings ( 28 ) which are inclined towards the downstream end of the combustion chamber ( 16 ) and form a flow ( 64 ) of the cooling air along the inner surface of the lining ( 18 , 19 ),
characterized by :
b) a shield ( 32 ) on the liner ( 18 , 19 ) to block a direct flow of cooling air to the small cooling air openings ( 28 ) and to form a flow path ( 44 ) for a reverse flow of air between the shield ( 32 ) and the outer surface of the lining ( 18 , 19 ),
c) a curved flow guide ( 48 ) located downstream of the shield ( 32 ) for diverting a portion of the air from the downstream flow path ( 26 ) to form a backward flow of the diverted air into the backward flow path ( 44 ) and
d) a first plurality of larger separation openings ( 52 ) in the lining ( 18 , 19 ) at a point of reversal of the air flow resulting from the downstream flow path ( 26 ) for the passage of dirt particles.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (32) an der Außenfläche der Auskleidung (18, 19) stromaufwärts von den kleinen Kühlluft-Öffnungen (28) beginnt und parallel zu der Außenfläche bis zu einem Punkt stromabwärts von den kleinen Kühlluft-Öffnungen (28) verläuft, um die Rückwärts-Strömungsbahn (44) auszubilden.2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the shield ( 32 ) on the outer surface of the liner ( 18 , 19 ) begins upstream of the small cooling air openings ( 28 ) and parallel to the outer surface up to a point downstream of the small ones Cooling air openings ( 28 ) run to form the reverse flow path ( 44 ).

3. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zahlenmäßig wesentlich mehr kleine Kühlluft-Öffnungen (28) als größere Abscheide-Öffnungen (52) vorgesehen sind.3. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that significantly more small cooling air openings ( 28 ) are provided than larger separating openings ( 52 ).

4. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft-Öffnungen (28) einen Durchmesser von etwa 0,5 mm und die größeren Abscheide-Öffnungen (52) einen Durch messer von etwa 1,25 mm haben.4. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the cooling air openings ( 28 ) have a diameter of approximately 0.5 mm and the larger separating openings ( 52 ) have a diameter of approximately 1.25 mm.

5. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abschirmung (32) einen etwa L-förmigen Querschnitt hat, wobei ein erster Schenkel (34) an der Auskleidung vor bzw. stromaufwärts von den kleinen Kühlluft-Öffnungen (28) befestigt ist und ein zweiter Schenkel (36) im wesentlichen parallel zu der Auskleidung verläuft und sich stromabwärts über die letzte kleine Kühl luft-Öffnung (28) hinaus, aber stromaufwärts von den größeren Abscheide-Öffnungen (52) erstreckt.5. Combustion chamber according to claim 1 or 2, characterized in that the shield ( 32 ) has an approximately L-shaped cross section, a first leg ( 34 ) on the lining in front of or upstream from the small cooling air openings ( 28 ) is attached and a second leg ( 36 ) is substantially parallel to the liner and extends downstream over the last small cooling air opening ( 28 ), but upstream of the larger separation openings ( 52 ).

6. Brennkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabseitige Ende der Abschirmung (32) einen Abschnitt (46) aufweist, der nach außen gekrümmt ist, um die Führung der Luftströmung in die Rückwärts-Strömungsbahn (44) zu erleichtern.6. Combustion chamber according to claim 5, characterized in that the downstream end of the shield ( 32 ) has a portion ( 46 ) which is curved outwards to facilitate the guidance of the air flow into the reverse flow path ( 44 ).

7. Brennkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Strömungsführung (48) einen Abschnitt aufweist, der im wesentlichen parallel zu dem gekrümmten Abschnitt (46) der Abschirmung (32) verläuft, wobei die Strömungsführung (48) an der Auskleidung (18, 19) an einem Punkt im Abstand von dem stromabseitigen Ende der Abschir mung (32) befestigt ist und zusammen mit dem stromab seitigen Ende der Abschirmung (32) einen Eingang für eine erleichterte Rückströmung von Luft in die Rückwärts- Strömungsbahn (44) bildet. 7. Combustion chamber according to claim 6, characterized in that the curved flow guide ( 48 ) has a section which runs substantially parallel to the curved section ( 46 ) of the shield ( 32 ), the flow guide ( 48 ) on the lining ( 18th , 19), mung at a point spaced from the downstream end of the Abschir (32) is fixed and forms an input for a relieved back flow of air into the reverse flow path (44) along with the downstream side end of the shield (32).

8. Brennkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der ersten Vielzahl größerer Abscheide-Öff nungen (52) eine zweite Vielzahl größerer Abscheide-Öffnun gen (56) nahe dem ersten Schenkel (34) vorgesehen ist.8. Combustion chamber according to claim 5, characterized in that in addition to the first plurality of larger separator openings ( 52 ), a second plurality of larger separator openings ( 56 ) is provided near the first leg ( 34 ).

9. Brennkammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerauskleidung (18, 19) einen ersten Flansch (60), der in der Luftströmungsbahn durch die erste Vielzahl größerer Abscheide-Öffnungen (52) angeordnet ist, und einen zweiten Flansch (62) aufweist, der in der Luftströmungsbahn durch die zweite Vielzahl größerer Abscheide-Öffnungen (56) angeordnet ist, wobei der erste und zweite Flansche (60, 62) im wesentlichen in Richtung der Brennkammerauskleidung (18, 19) ausgerichtet sind.9. Combustion chamber according to claim 8, characterized in that the combustion chamber lining ( 18 , 19 ) has a first flange ( 60 ) which is arranged in the air flow path through the first plurality of larger separation openings ( 52 ), and a second flange ( 62 ) which is arranged in the air flow path through the second plurality of larger separation openings ( 56 ), the first and second flanges ( 60 , 62 ) being oriented essentially in the direction of the combustion chamber lining ( 18 , 19 ).