Verfahren zur Erzeugung heisser Gase, insbesondere Treibgase für Gasturbinenanlagen, und metallene Brennkammer zur Ausführung des Verfahrens. Metallene Brennkammern finit. Doppelman tel zur Erzeugung heisser Gase, insbesondere Treibgase von Gasturbinenanlagen, bei denen die Brenn- und Kühlluft teilweise dein vom Innenmantel unisehlossenen Brennraum durch Öffnungen ini Innenmantel aus dem zwischen den beiden -Mänteln lieäenden Raum zuge führt wird, sind bekannt.
Der hohen Tempe raturen wegen muss der Innenmantel aus hoch- hitzebeständig-ein --Material hergestellt werden. Dieser wird etwa aueli mindestens teilweise in ineinandergesehobene Rolirstüeke aufgeteilt., welche zwischen s@iclr Kanäle einschliessen, durch die die Kühlluft mit erhöhter Creschwin- digkeit in das Brennkammerinnere einströmt, wodurch eine nute Kühlung des Innenmantels erzielt werden soll.
Die Kühlwirkung der IM t wird auch etwa erhöht durch Kühlrippen auf der Rückseite des Innenmantels.
Es ist ferner bekannt, etwaige Ungleich- mässigkeiten in der Strömung der vom Ver dichter herbeifliessenden und in axialer Rich tung in den Brennraum eintretenden Brenn- luft durch ein an der Eintrittsseite des letzte ren angeordnetes Sieb auszugleichen. Ferner wird der Innenmantel auch etwa so gebaut,
dass beim Cbergang von einem im Durehnies- sei# kleineren zu einem im Durchmesser grösse ren Längsabschnitt desselben siele eine sieb artig durelilochte Schulter befindet., die den Zweck hat, eine axiale, der Brennraumwand entlang strömende Kühlluftsehielit zu erzeu gen, welche sieh so wenig wie möglich mit den heissen Gasen im Innern des Brennraumes ver mischen soll. @lll-enrein üblich ist.
es, die Breiniluft durch grosse Löcher oder Schlitze im Innenmantel dem Brennraum zuzuführen.
Die bisher an;-ewendete, in wesentlich axia- ler Rielitun- erfolgende Führung der Brenn- und Kühlluft längs den Wandungen des In nenmantels der Brennkammer vermochte in inehrfaelier Hinsicht nicht zu befriedigen.
Zunächst einmal bildete sich sowohl an der Aussenwand wie auelr an der Innenwand des Innenmantels eine Grenzsehieht in der an ihnen entlangströmenden Luft, die über län- -ere Strecken nicht ersetzt wurde.
Diese (3',i-enzschichten wurden durch die Wandungen aufgeheizt, und ihre Kühlwirkung wurde ge- rin o-er. Überdies vermischte sieh die Crenz- schicht an der Innenwand nach und nach mit den heissen Brenngasen, was ihre Kühlwir kung weiterhin herabsetzte.
Ferner wurde diese Crenzsehieht an der Innenwand bald so arm an Sauerstoff, dass Brennstoff, der gele gentlich von der Bi-cnnstoffdüse an die Innen wand der Brennkaninier gespritzt wurde, nicht mehr verbrannte, sondern sich in Form von Koks an der Wand festsetzte oder aber in ver dampfter Form, aber unv erbrannt, aus der Brennkammer austrat, was eine schlechte -Aus- nützung des Brennstoffes mit sich brachte.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Er- zeu;-unu heisser CTase, insbesondere Treibgase für@Gasturbinenanlagen, in einer metallenen Brennkammer mit Doppelmantel, wobei die Brenn- und Kühlluft teilweise dem vom In nenmantel umschlossenen Brennraum durch Öffnungen im Innenmantel aus dem zwischen den beiden Mänteln liegenden Raum zugeführt wird, besteht.
darin, dass, zwecks Verhinde rung der Bildung einer Grenzschicht heisser Gase sowohl an der Innen- wie auch an der Aussenwand des Innenmantels und zwecks Wegblasens des an der heissen Innenwand ent stehenden Brennstoffdampfes, ein Teil der Brenn- und Kühlluft durch den über den hitzegefährdetsten Teil seiner Oberfläche sieb artig ausgebildeten Innenmantel in radialer Richtung nach innen in den Brennraum ein geführt wird.
Eine metallene Brennkammer mit Doppel mantel zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der hitzegefährdetste Teil der Oberfläche des Innenmantels siebartig mit Löchern ver sehen ist.
Die erfindungsgemässe Erzeugung einer möglichst. gleichmässigen, radial nach innen strömenden Luftschicht am hitzegefährdetsten Teil der Oberfläche des Innenmantels der Brennkammer bietet verschiedene Vorteile. Sowohl an der Innenwand wie auch an der Aussenwand des Innenmantels wird durch die radial strömende Luft die Grenzschicht stän dig erneuert und so die Kühlung wirksam ver bessert. An der Innenwand kann keine Grenz- schicht heisser Gase mehr entstehen.
Da die radial eintretende Luft ständig Sauerstoff zuführt, wird Brennstoff, der etwa in die Nähe der Wand gelangen sollte, sofort in .-adialer Richtung in Gebiete höherer Tempe ratur getrieben und verbrannt, so dass er weder Koks bilden noch in axialer Richtung in der Nähe der Wand, wo die Zündtempe- ratur nicht erreicht wird, unverbrannt aus der Brennkammer gelangen kann. Die vorteil haften Wirkungen können nicht mit den bis her bekannten Mitteln erzielt werden.
Das bisher etwa am Lufteintritt zum Brennraum angeordnete Sieb oder eine siebartig durch lochte Schulter zwischen im Durchmesser um gleich grossen Längsabschnitten des Innen mantels erzeugen ja gerade die schädliche axiale Strömung längs der Wand, und die gro ssen Löcher oder Schlitze können, weil der Öffnungsquerschnitt begrenzt ist, nicht so regelmässig und häufig angebracht werden, dass nicht noch zwischen ihnen grössere Flä chen entstehen, wo die erwünschte radiale Luftbewegung nach innen nicht erzeugt wer den kann.
Die Erfindung weist also den Weg zum Bau einer in der Herstellung verbillig ten, gut gekühlten und eine gute und voll ständige Verbrennung des Brennstoffes ge währleistenden metallenen Brennkammer.
In der Zeichnung ist in einem Vertikal schnitt durch die Achse ein Ausführungsbei spiel einer Brennkammer gemäss der Erfin dung dargestellt; an Hand der Zeichnung wird auch das Verfahren beispielsweise er läutert.
Mit 1 ist die Zuleitung der verdichteten Brenn- und Kühlluft bezeichnet, 2 ist der Aussenmantel und 3 der Innenmantel der Brennkammer, 4 ist der Auslass für die heissen Verbrennungsgase. Bei 5 ist ein um die Brenn stoffzuführung 6 herum angeordneter Drall körper angedeutet, 7 ist der Raum zwischen dem Innen- und dem Aussenmantel, mit 8 sind die Sieblöcher des siebartig durchlochten Teils des Innenmantels bezeichnet, und bei 9 sind grössere Lufteintrittsöffnungen gezeigt, die sich sowohl in ungelockten Teilen wie auch in siebartig gelochten Teilen des innern Brenn- kammermantels befinden können.
Zwischen einzelnen Teilen des Innenmantels, wie bei spielsweise bei 10, können sich auch ring förmige Lufteintrittssehlitze befinden.
Die durch die Zuleitung 1 in den Aussen raum der Brennkammer eintretende, verdich tete Brenn- und Kühlluft wird teilweise durch den Drallliörper 5 in wirbelnde Bewegung versetzt und dem Brennraum innerhalb des Innenmantels 3 zugeführt, wo die Verbren nung des durch 6 zugeführten Brennstoffes stattfindet; teilweise fliesst die zugeführte Luft.
zum Raum 7 zwischen Innen- und Aussen mantel, von wo nun wiederum ein Teil durch die Sieblöcher in radialer Richtung nach in nen in den Brennraum gelangt, wobei, wie bereits beschrieben, die Bildung heisser Grenz- schichten vermieden und die Ansammlung unverbrannten Brennstoffdampfes an der In nenwand des Brennraumes verhindert wird. Weitere Teile der Brenn- und Kühlluft wer den durch grössere Öffnungen 9 oder Ring schlitze 10 zwischen einzelnen Teilen des In nenmantels dem Brennraum zugeführt oder gar erst am untern Ende des Innenmantels mit den Verbrennungsgasen vereinigt.
Die durch die schrittweise beigemischte Kühlluft auf die gewünschte Temperatur abgekühlten Verbrennungsgase verlassen. die Brennkam- iner durch den Auslass 4, uni beispielsweise als Treibgase in einer Gasturbinenanlage ver wendet zu werden.
Die siebartige Loehung des Innenmantels dient hauptsächlich dazu, diesen vor den Ein wirkungen der Flammenhitze zu schützen. Er braucht deshalb nur dort gelocht zu werden, wo er durch die Hitze am meisten gefährdet ist. Durch die kleinen Sieblöcher tritt nur ein Teil der Brenn- und Kühlluft in den Brenn- raum ein. Grössere Lufteintrittsöffnungen können nach Bedarf in ungelochten Teilen des Innenmantels oder auch im siebartig geloch ten Teil vorgesehen werden.
Bei der Bestimmung der Grösse und des gegenseitigen Abstandes der Sieblöcher ist in erster Linie massgebend, dass die Schutzwir kung der radial einströmenden Luft möglichst gleichmässig auf der ganzen Oberfläche des zu schützenden Teils des Innenmantels erzielt werden muss. Ferner ist zu berücksichtigen, dass der gesamte Strömungsquerschnitt aller Lufteintrittsöffnungen, einschliesslich der Sieblöcher, der in den Brennraum eintreten den Luftmenge angepasst sein muss.
Schliess lich ist zu bedenken, dass der Innenmantel zwar um so weniger durch Strahlungswärme von der Flamme her erhitzt wird, je grösser die Stimme der Lochfläehen ist, dass aber die Löcher aueh nicht zu gross gemacht werden dürfen, wenn der Innenmantel überhaupt noch einen Schutz für den Aussenmantel dar stellen soll.
Gute Ergebnisse werden erfah rungsgemäss erzielt, wenn die Verhältniszahl d <I>l D</I> zwischen 0,01. bis 0,00? und gleiehzeitig die Verhältniszahl f'/F zwisehen 0,01 bis 0,3 liegt, wobei mit d der Siebloehdurehmesser, mit. D der Durchmesser des Innenmantels, mit f die Summe der Siebloehfläehen und mit. F die Gesamtfläehe des siebartig gelochten Teils des Innenmantels bezeichnet ist.