KOPFTEIL EINER GASTURBINEN-RINGBRENNKAMMER

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Kopfteil einer Gasturbinen-Ringbrennkammer, in dessen Stirnwand Brennermanschetten, die jeweils einen Brenner aufnehmen, ringförmig angeordnet und jeweils mittels eines Halteteiles, das zusammen mit einem in die Durchtrittsöffnung für die Brennermanschette eingesetzten und die Stirnwand-Rückseite zur Brennkammer hin abdeckenden Hitzeschild an der Stirnwand befestigt ist, radial verschiebbar positioniert sind, wobei das ringförmig ausgebildete Halteteil zumindest segmentweise Flanken aufweist zwischen denen die Brennermanschette mit daran angeordneten Laschen gehalten ist, und wobei das Halteteil auf einen auf der Stirnwand-Vorderseite liegenden Ringansatz des Hitzeschildes aufgesetzt ist.

[0002] Zum bekannten Stand der Technik wird zunächst auf die DE 31 13 382 C2 verwiesen. Bei der aus dieser Schrift bekannten Ringbrennkammer besitzt das Hitzeschild einen sog. Ansatzring von U-förmigem Querschnitt, der in der Durchtrittsöffnung für die Brennermanschette gehalten ist. Um jedoch diesen Ansatzring des Hitzeschildes überhaupt montieren zu können, ist es erforderlich, diesen zweiteilig auszubilden und nach erfolgter Montage von den beiden Seiten der Stirnwand her die beiden Teile miteinander zu verschweißen. Alternativ wird in dieser Schrift eine Bördelverbindung vorgeschlagen. Beide Verfahrensschritte, d. h. sowohl das Schweißen als auch das Bördeln sind jedoch relativ aufwendig.

[0003] Demgegenüber einfacher montierbar, insbesondere unter Vermeidung von Schweißnähten, ist die in der GB-A-2 257 502 gezeigte Anordnung von Brennermanschetten, wonach jede Brennermanschette über daran angeordnete Laschen zwischen segmentweise vorgesehenen Flanken eines ringförmig ausgebildeten Halteteiles gehalten sind. Die endgültige Befestigung erfolgt dabei mittels eines einzusetzenden elastischen Ringes.

[0004] Unter harten Einsatzbedingungen kann eine zuverlässige Halterung über den elastischen Ring nicht immer sichergestellt sein.
Ein demgegenüber funktional zuverlässigeres Kopfteil einer Gasturbinen-Ringbrennkammer aufzuzeigen, ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Brennermanschette über ihre Laschen bajonettverschlußartig zwischen den Flanken des Halteteiles, welches zusammen mit dem Hitzeschild an der Stirnwand verschraubt ist, gehalten ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

[0005] Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles.
Dabei zeigt

Fig. 1

einen Teilschnitt durch das Kopfteil einer Ringbrennkammer im Bereich einer einzelnen Brennermanschette,

Fig. 2

die Ansicht F aus Fig. 1,

Fig. 3

einen Teil des Schnittes A-A aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 4

nochmals die Ansicht F, wobei lediglich das Halteteil dargestellt ist,

Fig. 5

nochmals den Teil-Schnitt A-A, wobei abermals lediglich das Halteteil dargestellt ist, sowie

Fig. 6

die Ansicht F, wobei lediglich die Brennermanschette dargestellt ist.

[0006] Mit der Bezugsziffer 1 ist die Außenwand und mit der Bezugsziffer 2 die Stirnwand einer an sich üblichen Ringbrennkammer einer Gasturbine bezeichnet. In Fig. 1 dargestellt ist lediglich das Kopfteil dieser Gasturbinen-Ringbrennkammer, dabei findet die Verbrennung im der eigentlichen Brennkammer 3, die gemäß Fig. 1 linksseitig von der Stirnwand 2 begrenzt wird, statt.

[0007] In die Brennkammer 3 eingeführt wird Kraftstoff und Luft über mehrere ringförmig angeordnete, hier nicht gezeigte Brenner, die jeweils von einer Brennermanschette gehalten werden. Eine derartige Brennermanschette 4 ist in Fig. 1 dargestellt. Diese Brennermanschette 4 ist in eine Durchtrittsöffnung 5 in der Stirnwand 2 eingesetzt und soll dabei radial verschiebbar gehalten sein. Diese radial verschiebbare Positionierung der Brennermanschette 4 erfolgt unter Zuhilfenahme eines Halteteiles 6, das zusammen mit einem ebenfalls in die Durchtrittsöffnung eingesetzten üblichen Hitzeschild 7 an der Stirnwand 2 verschraubt ist.

[0008] Das Hitzeschild 7, das wie üblich die der eigentlichen Brennkammer 3 zugewandte Stirnwand-Rückseite 2a zur Brennkammer 3 hin abdeckt, weist einen Ringansatz 7a auf, der paßgenau in der Durchtrittsöffnung 5 geführt ist. Dabei kommt ein Abschnitt des Ringansatzes 7a auf der Vorderseite 2b der Stirnwand 2 zum Liegen, so daß auf diesem Abschnitt des Ringansatzes 7a das ringförmig ausgebildete Halteteil 6 aufgesteckt bzw. aufgesetzt werden kann.

[0009] Die Ringförmigkeit des Halteteiles 6 ergibt sich insbesondere aus den Fig. 2 und 4. Wie die Schnittdarstellungen in den Fig. 3 und 5 zeigen, besitzt dieses Halteteil 6 Flanken 8a, 8b, zwischen denen die Brennermanschette 4 mit ihren daran angeordneten Laschen 9a gehalten ist. Die Ausbildung der Laschen 9a wird dabei am besten aus Fig. 6 ersichtlich. Wie dargestellt ragen die beiden Laschen 9a, die sich jeweils nur über ein Segment bzw. einen Sektor der ringförmigen Brennermanschette 4 erstrecken, von einem umlaufenden Steg 9b dieser Brennermanschette 4 ab.

[0010] Ebenfalls nur über einen Sektor bzw. ein Segment des ringförmigen Halteteiles 6 erstrecken sich die beiden in der gleichen Ebene liegenden Flanken 8a des Halteteiles 6, während die zweite Flanke 8b ebenfalls umlaufend ausgebildet ist, wie aus Fig. 4 und aus Fig. 1 hervorgeht. Vorgesehen sind ferner im Bereich der beiden Flanken 8a jeweils Nasen 8c, deren Funktion noch erläutert wird.

[0011] Aufgrund der segmentweisen Ausbildung bzw. Anordnung der Flanken 8a sowie der Laschen 9a ist es möglich, die Brennermanschette 4 bajonettverschlußartig in das Halteteil 6 einzusetzen, wobei an der umlaufenden Flanke 8b des Halteteiles nicht nur die Laschen 9a, sondern auch der umlaufende Steg 9b der Brennermanschette 4 zum Anliegen kommen. Nach einer Relativverdrehung der beiden Bauteile zueinander sind dann letztendlich die Laschen 9a zwischen den beiden Flanken 8a und 8b gehalten, wobei eine radiale Verschiebbarkeit der Brennermanschette 4 gegenüber dem Halteteil 6 gewährleistet ist. Um ein Zurückdrehen der Brennermanschette 4 aus dem Bajonettverschluß heraus zu verhindern, werden nach Montage der Brennermanschette 4 die beiden Nasen 8c aufgebogen, so daß bei einer evtl. Drehbewegung die Laschen 9a an den Nasen 8c zum Anliegen kommen.

[0012] Schließlich kann das Halteteil 6 an der Stirnwand 2 verschraubt werden und zwar zusammen mit dem Hitzeschild 7, das hierzu mit mehreren Stehbolzen 13 versehen ist. An den Flanken 8a des Halteteiles 6 sind Ösen 11 vorgesehen. Diese Ösen 11 sind dabei derart angeordnet, daß das Halteteil 6 an der Vorderseite 2b der Stirnwand 2 auf die durch Schraubenlöcher 12 in der Stirnwand 2 hindurchgesteckte Stehbolzen 13 aufgesetzt werden kann. Die Montage erfolgt dabei derart, daß zunächst das Hitzeschild 7 von der Stirnwand-Rückseite 2a her eingesetzt wird, daß anschließend von der Stirnwand-Vorderseite 2b aus die vormontierte Brennermanschette 4 mit dem Halteteil 6 aufgesetzt wird, und daß anschließend die Muttern 14 auf die Stehbolzen 13 aufgeschraubt werden, wodurch die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Verschraubung gebildet wird. Auf einfachste Weise ist somit die Brennermanschette befestigt und dabei radial verschiebbar positioniert.

[0013] Die beschriebene Anordnung zeichnet sich aber nicht nur durch eine geringe Bauteilanzahl bei äußerst einfacher Montage aus, sondern hat darüber hinaus weitere funktionale Vorteile: Wie Fig. 2 zeigt, sind in der Stirnwand 2 wie üblich eine Vielzahl von Kühlluftlöchern 15 vorgesehen. Über diese Kühlluftlöcher 15 wird den thermisch hoch beanspruchten Bauteilen in der Brennkammer 3 Kühlluft zugeführt. Insbesondere wird hierdurch die der Stirnwand 2 zugewandte Rückseite des Hitzeschildes 7 gekühlt. Wie ersichtlich können dabei mit Ausnahme der Bereiche direkt hinter dem umlaufenden Steg 9b sowie der Bereiche der Flanken 8a eine Vielzahl von Kühlluftlöchem 15 in der Stirnwand 2 vorgesehen werden, so daß eine optimale Kühlluftführung ermöglicht wird. Ferner wird eine optimale Kühlung des Hitzeschildes 7 auch dadurch ermöglicht, daß zwischen der Stirnwand 2 sowie der Rückseite des Hitzeschildes 7 keine Teile vorhanden sind, die eine Kühlluftbeaufschlagung des Hitzeschildes 7 behindern.

[0014] Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung ist auch, daß die einzelnen Bauelemente relativ einfach gestaltet sein können. Dennoch ist höchste Funktionalität gewährleistet. Insbesondere wird mit der gezeigten Anordnung die Dichtmanschette in axialer Richtung ausreichend fest gegen das Halteteil 6 gepreßt, welches seinerseits ausreichend dichtend auf dem Ringansatz 7a des Hitzeschildes 7 sitzt. Da letzteres paßgenau in der Durchtrittsöffnung 5 in der Stirnwand 2 geführt ist, ist mit der gezeigten Anordnung das Volumen der Brennkammer 3 in ausreichender Weise gegenüber dem in Fig. 1 linksseitig der Vorderseite 2b der Stirnwand 2 befindlichen Dump-Diffusor abgedichtet. Darauf hingewiesen werden soll weiterhin, daß selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Ansprüche

1. Kopfteil einer Gasturbinen-Ringbrennkammer, in dessen Stirnwand (2) Brennermanschetten (4), die jeweils einen Brenner aufnehmen, ringförmig angeordnet und jeweils mittels eines Halteteiles (6), das zusammen mit einem in die Durchtrittsöffnung (5) für die Brennermanschette (4) eingesetzten und die Stirnwand-Rückseite (2a) zur Brennkammer (3) hin abdeckenden Hitzeschild (7) an der Stirnwand (2) befestigt ist, radial verschiebbar positioniert sind, wobei das ringförmig ausgebildete Halteteil (6) zumindest segmentweise Flanken (8a, 8b) aufweist, zwischen denen die Brennermanschette (4) mit daran angeordneten Laschen (9a) gehalten ist, und wobei das Halteteil (6) auf einen auf der Stirnwand-Vorderseite (2b) liegenden Ringansatz (7a) des Hitzeschildes (7) aufgesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennermanschette (4) über ihre Laschen (9a) bajonettverschlußartig zwischen den Flanken (8a, 8b) des Halteteiles (6), welches zusammen mit dem Hitzeschild (7) an der Stirnwand (2) verschraubt ist, gehalten ist.

2. Kopfteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (6) im Bereich der Flanken (8a) Nasen (8c) aufweist, die nach Verbiegen die Brennermanschette (4) gegen Verdrehen sichern.

3. Kopfteil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die der Stirnwand (2) zugewandte Flanke (8b) des Halteteiles (6) umlaufend ist und die den Laschen (9a) der Brennermanschette (4) zugeordneten Flanken (8a) im Bereich der Verschraubungen (10) vorgesehen sind.

4. Kopfteil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verschraubung (10) durch am Hitzeschild (7) vorgesehene Stehbolzen (13) gebildet ist.

5. Kopfteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringansatz (7a) des Hitzeschildes (7) paßgenau in der Durchtrittsöffnung (5) der Stirnwand (2) geführt ist.

Claims

1. A head component of a gas turbine annular combustion chamber, in whose front wall (2) burner sleeves (4) are arranged in a ring formation, which each accept one burner and each is fastened to the front wall (2) by means of a retaining component (6), which, together with a heat shield (7) inserted into the entry opening (5) for the burner sleeves (4) and covering the rear side (2a) of the front wall to the combustion chamber (3), are radially positioned in a movable fashion, whereby the annular formed retaining component (6) has flanges (8a, 8b) at least in segments, between which the burner sleeve (4) is retained by tongues (9a) arranged thereon and whereby the retaining component (6) is mounted on a ring extension (7a) positioned on the forward side (2b) of the front wall of the heat shield (7),
characterised in that the burner sleeves (4) are retained in a bayonet type fastening by their tongues (9a) between the flanges (8a, 8b) of the retaining component (6), which together with the heat shield (7) is screwed to the front wall (2).

2. A head component according to Claim 1,
characterised in that the retaining component (6) has noses (8c) in the region of the flanges (8a), which, after bending, secure against unscrewing of the burner sleeve (4).

3. A head component according to Claim 1 or Claim 2,
characterised in that the flange (8b) of the retaining component (6) facing the front wall (2) is circumferential and the flanges (8a) of the burner sleeve (4) pertaining to the tongues (9a) are provided in the region of the screw joints.

4. A head component according to one of the foregoing claims,
characterised in that the screw joint (10) is formed by captive bolts (13) provided on the heat shield (7).

5. A head component according to one of the claims 1 to 4,
characterised in that the ring extension (7a) of the heat shield (7) is taken with an exact fit into the entry opening (5) in the front wall (2).

Revendications

1. Tête de chambre de combustion annulaire de turbine à gaz dont la paroi frontale (2) reçoit des manchons de brûleur (4) répartis de manière annulaire et recevant chacun un brûleur, positionnés de manière coulissante radialement chaque fois à l'aide d'une pièce de fixation (6), elle-même fixée à la paroi frontale (2) avec un écran thermique (7) logé dans le passage (5) du manchon de brûleur (4) et recouvrant la face arrière (2a) de la paroi frontale vers la chambre de combustion (3) ; la pièce de fixation (6) de forme annulaire ayant au moins des flancs (8a, 8b) par segments entre lesquels est tenu le manchon de brûleur (4) et les pattes (9a) fixées à ce manchon, et la pièce de fixation (6) est rapportée sur un épaulement annulaire (7a) du bouclier thermique (7), situé sur la face avant (2b) de la paroi frontale,
caractérisée en ce que
le manchon de brûleur (4) est tenu par ses pattes (9a) selon une liaison de type baïonnette entre les flancs (8a, 8b) de la pièce de fixation (6) elle-même vissée avec le bouclier thermique (7) sur la paroi frontale (2).

2. Tête selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
la pièce de fixation (6) comporte des becs (8c) dans la zone des flancs (8a) et après torsion ces becs bloquent le manchon de brûleur (4) contre toute rotation.

3. Tête selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisée en ce que
le flanc (8b) de la pièce de fixation (6) tournée vers la paroi frontale (2) et les flancs (8a) associés aux pattes (9a) du manchon de brûleur (4) sont prévus dans la zone de parties vissées (10).

4. Tête selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que
les parties vissées (10) sont formées par des goujons filetés (13) prévus sur le bouclier thermique (7).

5. Tête selon l'une des revendications 1 à 4,
caractérisée en ce que
l'épaulement annulaire (7a) du bouclier thermique (7) est guidé de manière ajustée dans le passage traversant (5) de la paroi frontale (2).

Zeichnung