Zylindrisches Brennkammergehäuse einer Gasturbine

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Brennkammergehäuse einer Gasturbine, bei dem die Verdichterluft durch einen seitlichen Eintrittskrümmer (2) in Bogenform dem unteren konischen Teil des Brennkammergehäuses, dem Lochkegel (5) zugeführt wird. An den Eintrittskrümmer (2) schließt sich direkt das Einlaufherz (1) an, in dem die Verdichterluft um den Lochkegel (5) beidseitig herumgeführt wird.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung erfolgt eine Umwandlung der Tangentialströmung um einen Konus in eine Axialströmung durch die Bohrungen (7) im Lochkegel (5). Die Umwandlung der Strömungsrichtung der Verdichterluft wird durch radial angeordnete Rippen (3) unterstützt. Dadurch wird erreicht, daß eine optimale Kühlung des gesamten Mischerrohres (6) unter Minimierung des Druckverlustes im Luftzuführbereich (1, 2 und 5) bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades der Gasturbine erfolgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Brennkammergehäuse einer Gasturbine mit einem unbeschaufelten Eintrittskrümmer mit einem um das Brennkammergehäuse angeordneten sich verengenden Ringkanal zur Einleitung von Verdichterluft durch Öffnungen in das Innere einer Brennkammer.

[0002] Bei dem bekannten Brennkammergehäuse einer Gasturbine strömt die Verdichterluft aus einem unbeschaufelten Rechteckkrümmer in einen sich verengenden Ringkanal und von dort durch drei ungleichmäßig am Umfang verteilte Rechtecköffnungen ins Innere des Brennkammergehäuses und prallt dort auf das Flammrohr.

[0003] Bei dieser Konzeption entsteht bereits im Rechteckkrümmer, dem Zuführungsbereich, ein relativ großer Druckverlust und beim Eintritt der Verdichterluft in das Innere der Brennkammer eine ungleichmäßige Strömungsverteilung.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch Umwandlung einer Tangentialströmung in eine Axialströmung im Brennkammergehäuse eine gleichmäßige Luftverteilung sowie eine ausreichende Kühlung des Innenkegels, des Mischerrohres, zu erreichen, den Druckverlust im Zuführungsbereich zu minimieren und den Wirkungsgrad der Gasturbine weiter zu verbessern.

[0005] Die Lösung der Aufgabe ist im Hauptanspruch angegeben. Die abhängigen Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen des Brennkammergehäuses.

[0006] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Verdichterluft durch einen seitlichen Eintrittskrümmer in Bogenform dem unteren konischen Teil des Brennkammergehäuses, dem Lochkegel, zugeführt. An den Eintrittskrümmer schließt sich direkt das Einlaufherz an, in dem die Verdichterluft um den Lochkegel beidseitig herumgeführt wird.

[0007] Die Umwandlung dieser Tangentialströmung um einen Konus in eine Axialströmung durch die Bohrungen im Lochkegel wird dadurch erreicht, daß sich der Querschnitt des Einlaufherzens, d.h. die Querschnittsfläche zwischen dem Lochkegel und dem umlaufenden Einlaufherz, im Bereich zwischen Eintrittskrümmer und Strömungsteiler verringert. Die Querschnittsverminderung ist so bemessen, daß die Luftgeschwindigkeit stets annähernd gleich bleibt.

[0008] Somit verengt sich der verbleibende Querschnitt des Einlaufherzes zur gegenüberliegenden Seite des Eintrittskrümmers hin stetig. An dieser Seite treffen sich die beiden Luftströmungen am Strömungsteiler wieder. Die durch die Bohrungen des Lochkegels strömende Verdichterluft trifft im Inneren des Brennkammergehäuses auf das ebenfalls konische Mischrohr und kühlt dieses gleichmäßig.

[0009] Da sich die Durchflußzahl CD_A einer Bohrung mit achsparalleler Strömung (vorderer Bereich des Lochkegels) von der Durchflußzahl CD_W einer Bohrung mit wandparalleler Strömung (seitlicher und hinterer Bereich) unterscheidet (CD_A > DC_W), sind die Bohrungen im Lochkegel so angeordnet und ausgelegt, daß sich der offene Querschnitt der Bohrungen sowohl von vorne nach hinten als auch von oben nach unten vergrößert.

[0010] Die Umwandlung der Tangentialströmung in eine Axialströmung und die dadurch erreichte gleichmäßige Kühlung des Mischrohres wird durch die sechs radial angeordneten Rippen unterstützt. Durch diese Anordnung wird verhindert, daß die von unten durch den Eintrittskrümmer schräg nach oben und nach hinten strömende Verdichterluft nur einen beschränkten Bereich des Mischrohres kühlt und der hintere untere Bereich des Mischrohres nicht oder nur unzureichend gekühlt wird.

[0011] Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird eine optimale Kühlung des Mischrohres unter Minimierung des Druckverlustes des Luftzuführbereiches erreicht.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Fig. 1

einen Querschnitt des Brennkammergehäuses,

Fig. 2

eine Draufsicht des Brennkammergehäuses und

Fig. 3

die Abwicklung des Lochkegels.

[0013] Fig. 1 zeigt einen Querschnitt des unteren Teils des Brennkammergehäuses mit der erfindungsgemäßen Gestaltung des Luftzuführbereiches mit Lufteintrittskrümmer (2), Einlaufherz (1) und Lochkegel (5), wodurch eine gleichmäßige Luftverteilung durch eine Umwandlung einer Tangentialströmung in eine Axialströmung im Brennkammergehäuse und eine ausreichende Kühlung des Mischrohres (6) erreicht wird.

[0014] Die durch Pfeile dargestellte Verdichterluft wird durch einen seitlichen Eintrittskrümmer (2) in Bogenform dem unteren konischen Teil des Brennkammergehäuses (Lochkegel 5) zugeführt. An den Eintrittskrümmer (2) schließt sich das Einlaufherz (1) an, in dem die Verdichterluft um den Lochkegel (5) beidseitig herumgeführt wird.

[0015] Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Umwandlung der Tangentialströmung in eine Axialströmung durch die Bohrungen im Lochkegel (5) dadurch erreicht wird, daß sich die Querschnittsfläche des Einlaufherzes (1), zwischen dem Lochkegel (5) und dem umlaufenden Einlaufherz (1), mit abnehmender Verdichterluftmenge vermindert.

[0016] Somit verengt sich der verbleibende Querschnitt des Einlaufherzes (1) zur gegenüberliegenden Seite des Eintrittskrümmers (2) stetig. An dieser Seite treffen sich die beiden Luftströmungen am Strömungsteiler (4) wieder. Die durch die Bohrungen (7) in Lochkegel (5) strömende Verdichterluft trifft im Inneren des Brennkammergehäuses auf das ebenfalls konische Mischrohr (6) und kühlt dieses gleichmäßig.

[0017] Aus der Abwicklung des Lochkegels (5) in Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Bohrungen (7) im Lochkegel (5) so angeordnet und ausgelegt sind, daß sich der offene Querschnitt der Bohrungen (7) von vorne nach hinten und auch von oben nach unten vergrößert.

[0018] Die Bohrungen (7) sind im Lochkegel (5) auf fünf parallel angeordneten Umfangslinien (8) so angebracht, daß sie sich jeweils untereinander auf Lücke befinden.

[0019] Die Umwandlung der Tangentialströmung in eine Axialströmung und die dadurch erreichte gleichmäßige Kühlung des Mischrohres (6) wird durch die radial angeordneten Rippen (3) unterstützt. Dadurch wird verhindert, daß die von unten durch den Eintrittskrümmer (2) schräg nach oben und hinten strömende Verdichterluft nur den oberen Bereich des Mischrohres (6) kühlt und der hintere untere Bereich des Mischrohres (6) nicht oder nur unzureichend gekühlt wird.

Ansprüche

1. Zylindrisches Brennkammergehäuse einer Gasturbine mit einem unbeschaufelten Eintrittskrümmer, mit einem um das Brennkammergehäuse angeordneten, sich verengenden Ringkanal zur Einleitung von Verdichterluft durch Öffnungen in das Innere einer Brennkammer,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein seitlich in Bogenform angebrachter Eintrittskrümmer (2) an dem unteren konischen Teil des Brennkammergehäuses (5) befestigt ist, daß der Eintrittskrümmer (2) in ein vorzugsweise kreisförmiges Einlaufherz (1) übergeht, das beidseitig um den unteren konischen Teil des Brennkammergehäuses (5) herumgeführt wird, und daß der untere konische Teil des Brennkammergehäuses (5) als konischer Lochkegel ausgebildet ist, der kreisförmig um das innere konische Mischrohr (6) angeordnet ist.

2. Zylindrisches Brennkammergehäuse einer Gasturbine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Lochkegel (5) und Mischrohr (6) radial angeordnete Leitrippen (3) vorgesehen sind.

3. Zylindrisches Brennkammergehäuse einer Gasturbine nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrungen (7) im Lochkegel (5) so angeordnet und dimensioniert sind, daß sich der offene Querschnitt der Bohrungen (7) sowohl im Bereich vom Eintrittskrümmer (2) zum Strömungsteiler (4) als auch im Lochkegel (5) von oben nach unten vergrößert.

4. Zylindrisches Brennkammergehäuse einer Gasturbine nach den Ansprüchen 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrungen (7) im Lochkegel (5) auf mehreren Umfangslinien angebracht und die Bohrungen (7) untereinander versetzt angeordnet sind.

Zeichnung