EP2459934B1 - Gasturbinenbrennkammer - Google Patents

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EP2459934B1
EP2459934B1 EP10747801.8A EP10747801A EP2459934B1 EP 2459934 B1 EP2459934 B1 EP 2459934B1 EP 10747801 A EP10747801 A EP 10747801A EP 2459934 B1 EP2459934 B1 EP 2459934B1
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EP
European Patent Office
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gas turbine
housing
combustion chamber
perforated plate
turbine combustion
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EP10747801.8A
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English (en)
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EP2459934A2 (de
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Jaman El Masalme
Emil Aschenbruck
Reiner Brinkmann
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Everllence SE
Original Assignee
MAN Diesel and Turbo SE
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03044—Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies

Definitions

  • the invention relates to a gas turbine combustion chamber having a housing, a flame tube accommodated therein and a perforated plate surrounding this, which is fastened to the housing at a front end, and a gas turbine, in particular a stationary gas turbine, with such a gas turbine combustor.
  • combustion air a fluid, usually called air and therefore generalized hereinafter as combustion air, first compressed to a higher pressure level and burned as a combustion air-fuel mixture in a combustion chamber before in a turbine enthalpy of the exhaust gas is converted into mechanical energy and as useful power is available.
  • the combustion chamber experiences both high pressure and temperature loads due to the pressure level and the combustion. Therefore, it has hitherto been customary in the prior art to reinforce the housing of the combustion chamber by inner and / or outer stiffening ribs, to use highly heat-resistant materials and to provide a so-called flame tube in the housing, which limits the combustion zone and thus at least partially shields the housing against the combustion heat ,
  • an impingement cooling of the flame tube known.
  • a perforated plate surrounding the flame tube is provided. Compressed combustion air hits through holes in the perforated plate from the outside to the flame tube and cools this before it is fed by a radial swirl generator the Flammrohrinnen- or combustion chamber and burned there.
  • the US 6,134,877 shows a gas turbine combustor having a housing, a flame tube accommodated therein and a conical cylinder surrounding it, having in a downstream region openings for impingement cooling a region of decreasing diameter of the flame tube and at one front end attached to the housing.
  • a folded region By a folded region, an axial compliance of the cylinder is introduced to allow thermal expansion.
  • the cylinder opens with its other front end in the turbine outlet.
  • the US 5,784,876 shows a generic gas turbine combustor. From the JP 58 210413 A and the DE 197 51 299 A1 In each case, combustors for gas turbine burners with various wall / housing structures are disclosed.
  • the object of the present invention is therefore to improve a gas turbine or its combustion chamber.
  • a gas turbine combustion chamber according to the preamble of claim 1 is further developed by its characterizing features.
  • Claim 9 provides a gas turbine with at least one gas turbine combustor according to the invention under protection, the dependent claims relate to advantageous developments.
  • the present invention is based on the idea to reduce or replace previously required stiffening ribs of the housing by integrating or integrating the perforated plate as a support structure on both sides into the housing structure and thus increasing the structural rigidity and / or strength of the housing.
  • a gas turbine combustor for this purpose, comprises a housing with a flame tube received therein and a perforated plate surrounding it at least partially, which is fastened to the housing at an end face, wherein the perforated plate is likewise fastened to the housing at its other front end, wherein the housing is an outer casing of the combustion chamber and forms an annular chamber which is formed from a plurality of parts welded together sheets, wherein the gas turbine combustor at a End face has an annular plate of a swirl generator and at the other end a flange for attachment to a turbine housing and the perforated plate is integrally formed and is secured via welds on the one hand at both ends with an annular plate or the flange and on the other hand attached to the annular chamber, so that its two end-side end portions form integral parts of the outer housing and loads of the housing are received and transmitted by the perforated plate.
  • the perforated plate in addition to the flow guide and cooling according to the invention also used for transmitting loads of the housing and this is connected on both sides of the housing, the strength and / or rigidity of the housing can be increased without increasing its weight by excessive inner or outer ribs.
  • the perforated plate at least in a primary combustion region of the flame tube, has cooling openings, in particular bores and / or slot openings, for impingement cooling of the flame tube.
  • the cooling holes for example, an angular offset of axially adjacent cooling holes, so that the perforated plate has network structure, or axially aligned cooling holes, so that the perforated plate axially continuous webs, by slits in the axial and / or circumferential direction of the perforated plate and / or a limitation of the number and / or diameter of the cooling openings can be adjusted, in particular axial, rigidity and strength of the perforated plate.
  • the annular chamber urges the perforated plate with combustion air, so as to preferably cool this thermally highly stressed axial portion of the flame tube.
  • the annular chamber is preferably designed such that the entire supplied combustion air is supplied to the flame tube through cooling openings of the perforated plate and, for this purpose, may preferably extend substantially in the primary combustion region in the axial direction.
  • the perforated plate can define or define the annular chamber radially from the inside and extend axially on one or both sides beyond the annular chamber adjoining it from outside.
  • the annular chamber can put on the outside of the perforated plate, which is thus structurally integrated as part of the outer housing in this.
  • the perforated plate is permanently attached to both sides of welds on welds on the housing.
  • structural loads can be transferred particularly favorably between housing and perforated plate.
  • the perforated plate can have one or more sections which delimit a combustion air feed to the outside environment.
  • Such sections may be formed with a section having cooling openings in one or more parts, in particular ur- or reshaped with each other.
  • the housing at least in the region of the perforated plate, be formed largely free of ribs.
  • the swirl generator is a radial swirl generator.
  • the housing can be advantageously formed thinner walls.
  • one or more corresponding areas of the housing and the perforated plate have substantially the same wall thickness.
  • regions at the same axial height of the combustion chamber are referred to as corresponding regions.
  • the flame tube is axially fixed at its upstream front end to the housing. Due to the connection on both sides of the perforated plate, the larger clearance or the larger thermal expansions can occur in an upstream head region of the combustion chamber occur, so that it may be advantageous to now provide the fixed storage of a fixed-mounted flame tube there.
  • Fig. 1 is, as stated in the introduction, shown a gas turbine according to the prior art with two external combustion chambers, the housing 100 are reinforced with stiffening ribs 110 and thus complicate the handling by their higher weight and burden the underlying turbine housing to which they are attached.
  • Fig. 2 shows a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention in axial or longitudinal section to replace the in Fig. 1 shown combustion chambers.
  • a flame tube 2 In its interior, a flame tube 2 defines a combustion chamber. This is supplied by a radial swirl generator 5, a combustion air-fuel mixture B, burned substantially in a cylindrical primary combustion zone of the combustion or flame tube interior and the exhaust gas A from there to a turbine (not shown) supplied.
  • the outer housing 1 of the combustion chamber forms an annular chamber 1 which is formed in several parts from sheet-metal parts welded together.
  • the one-piece perforated plate 3 is on welds 8 on the one hand at both ends with an annular plate 6 of the swirl generator 5 and a flange for attachment of the outer combustion chamber to a turbine housing (not shown) and on the other hand attached to the annular chamber 1, so that its two end-side end portions 3.1, 3.2 form integral parts of the outer housing.
  • the perforated plate is formed axially in several parts with a central part having the cooling holes 4 and the front side in each case to the annular chamber 1 or edge strips 3.1, 3.2 of the perforated plate is welded.
  • the plate 6 of the swirl generator 5 and the flange, to which the perforated plate 3 forming part of the outer housing is welded, are connected via screw connections 7.1, 7.2 to a cover or turbine housing (not shown).
  • the perforated plate 3 for transmitting loads of the housing 1 and for this purpose at its front ends 3.1, 3.2 attached to the housing, it can in addition to its function, combustion air V to be directed to the flame tube 2 and to the swirl generator lead to reinforce the housing. This can therefore, at least in the reinforced by the tethered perforated plate area, largely free of ribs and thus easier to be formed.
  • the perforated plate can also be advantageous, especially in low-load areas 3.1, 3.2, directly form the outer housing, which makes the construction of the combustion chamber advantageously more compact and manufacturing technology cheaper. Since the perforated plate defines the annular chamber radially from the inside and subsequently defines the combustion air supply to the swirl generator in the regions 3.1, 3.2 as the outer housing, the entire combustion air serves to cool the flame tube in a structurally advantageous manner. At the same time by placing the annular chamber 1 outside of the axially projecting beyond the perforated plate. 3 this perforated plate, the front-side edge portions 3.1, 3.2 act as part of the outer housing, integrated in a structurally advantageous manner.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gasturbinenbrennkammer mit einem Gehäuse, einem darin aufgenommenen Flammrohr und einem dieses umgebenden Lochblech, das an einem stirnseitigen Ende an dem Gehäuse befestigt ist, sowie eine Gasturbine, insbesondere eine stationäre Gasturbine, mit einer solchen Gasturbinenbrennkammer.
  • In einer Gasturbine wird ein Fluid, in der Regel Luft und daher nachfolgend verallgemeinernd als Verbrennungsluft bezeichnet, zunächst auf ein höheres Druckniveau verdichtet und als Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch in einer Brennkammer verbrannt, bevor in einer Turbine Enthalpie des Abgases in mechanische Energie umgewandelt wird und als Nutzleistung zur Verfügung steht.
  • Die Brennkammer erfährt dabei durch das Druckniveau und die Verbrennung sowohl hohe Druck- als auch Temperaturbelastungen. Daher ist es im Stand der Technik bisher üblich, das Gehäuse der Brennkammer durch innere und/oder äußere Versteifungsrippen zu verstärken, hochwarmfeste Materialien zu verwenden und ein sogenanntes Flammrohr im Gehäuse vorzusehen, welches die Verbrennungszone begrenzt und so das Gehäuse wenigstens teilweise gegen die Verbrennungswärme abschirmt.
  • Neben keramischen Temperaturschutzschichten und einer Filmkühlung ist, beispielsweise aus der WO 2008/028621 A1 , eine Prallkühlung des Flammrohres bekannt. Hierzu ist ein das Flammrohr umgebendes Lochblech vorgesehen. Verdichtete Verbrennungsluft trifft durch Öffnungen im Lochblech von außen auf das Flammrohr und kühlt dieses, bevor sie durch einen radialen Drallerzeuger dem Flammrohrinnen- bzw. Brennraum zugeführt und dort verbrannt wird.
  • Die US 6,134,877 zeigt eine Gasturbinenbrennkammer mit einem Gehäuse, einem darin aufgenommenen Flammrohr und einem dieses umgebenden kegelförmigen Zylinder, der in einem stromabwärtigen Bereich Öffnungen zur Prallkühlung eines Bereichs abnehmenden Durchmessers des Flammrohres aufweist und an einem stirnseitigen Ende an dem Gehäuse befestigt ist. Durch einen gefalteten Bereich wird eine axiale Nachgiebigkeit des Zylinders eingebracht, um thermische Ausdehnungen zu ermöglichen. Der Zylinder mündet mit seinem anderen stirnseitigen Ende in dem Turbinenauslaß.
  • Die US 5,784,876 zeigt eine gattungsgemäße Gasturbinenbrennkammer. Aus der JP 58 210413 A und der DE 197 51 299 A1 sind jeweils auch Brennkammern für Gasturbinenbrenner mit diversen Wand-/Gehäusestrukturen offenbart.
  • Insbesondere bei stationären Gasturbinen mit radial außenliegenden, freistehenden Brennkammern, wie sie Fig. 1 zeigt, stellt das zusätzliche Gewicht der in Fig. 1 dargestellten Versteifungsrippen 110 ein Problem dar, da es das Handling der separaten Brennkammern erschwert und ihre Anbindung an das Gehäuse der Turbine durch abzustützende Drehmomente belastet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Gasturbine bzw. deren Brennkammer zu verbessern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Gasturbinenbrennkammer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale weitergebildet. Anspruch 9 stellt eine Gasturbine mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Gasturbinenbrennkammer unter Schutz, die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bisher erforderliche Versteifungsrippen des Gehäuses zu reduzieren oder zu ersetzen, indem das Lochblech als Stützstruktur beidseitig in die Gehäusestruktur eingebunden bzw. integriert und so die strukturelle Steifigkeit und/oder Festigkeit des Gehäuses erhöht wird.
  • Hierzu weist eine erfindungsgemäße Gasturbinenbrennkammer ein Gehäuse mit einem darin aufgenommenen Flammrohr und einem dieses wenigstens teilweise umgebenden Lochblech auf, das an einem stirnseitigen Ende an dem Gehäuse befestigt ist, wobei das Lochblech an seinem anderen stirnseitigen Ende ebenfalls an dem Gehäuse befestigt ist, wobei das Gehäuse ein Außengehäuse der Brennkammer ist und eine Ringkammer bildet, die mehrteilig aus miteinander verschweißten Blechen gebildet ist, wobei die Gasturbinenbrennkammer an einer Stirnseite eine ringförmige Platte eines Drallerzeugers und an der anderen Stirnseite einen Flansch zur Befestigung an einem Turbinengehäuse aufweist und das Lochblech einteilig ausgebildet ist und über Schweißnähte einerseits an beiden Stirnseiten mit einer ringförmigen Platte bzw. dem Flansch befestigt ist und andererseits an der Ringkammer befestigt ist, so dass seine beiden stirnseitigen Endbereiche integrale Teile des Außengehäuses bilden und Lasten des Gehäuses von dem Lochblech aufgenommen und übertragen werden.
  • Indem das Lochblech zusätzlich zur Strömungsführung und Kühlung erfindungsgemäß auch zur Übertragung von Lasten des Gehäuses eingesetzt und hierzu beidseitig an dem Gehäuse angebunden wird, kann die Festigkeit und/oder Steifigkeit des Gehäuses erhöht werden, ohne dessen Gewicht durch übermäßige Innen- oder Außenrippen zu erhöhen.
  • In einer bevorzugten Ausführung weist das Lochblech wenigstens in einem primären Verbrennungsbereich des Flammrohres Kühlöffnungen, insbesondere Bohrungen und/oder Schlitzöffnungen, zur Prallkühlung des Flammrohres auf. Vorzugsweise durch geeignete Anordnung und/oder Dimensionierung der Kühlöffnungen, beispielsweise einen Winkelversatz von axial benachbarten Kühlöffnungen, so dass das Lochblech Netzstruktur aufweist, oder axial fluchtende Kühlöffnungen, so dass das Lochblech axial durchgehende Stege aufweist, durch Schlitzungen in axialer und/oder Umfangsrichtung des Lochblechs und/oder eine Begrenzung der Anzahl und/oder Durchmesser der Kühlöffnungen kann die, insbesondere axiale, Steifigkeit und Festigkeit des Lochblechs eingestellt werden.
  • Insbesondere in einem solchen primären Verbrennungsbereich beaufschlagt die Ringkammer das Lochblech mit Verbrennungsluft, um so vorzugsweise diesen thermisch hoch beanspruchten axialen Abschnitt des Flammrohres zu kühlen. Die Ringkammer ist bevorzugt derart ausgebildet, dass die gesamte zugeführte Verbrennungsluft dem Flammrohr durch Kühlöffnungen des Lochblechs zugeführt wird und kann sich hierzu in axialer Richtung vorzugsweise im Wesentlichen in dem primären Verbrennungsbereich erstrecken. Das Lochblech kann die Ringkammer radial von innen begrenzen bzw. definieren und sich hierzu axial ein- oder beidseitig über die von außen an es angrenzende Ringkammer hinaus erstrecken. Bilden die sich axial über die Ringkammer hinaus erstreckenden Bereiche des Lochblechs einen Teil eines Außengehäuses, kann die Ringkammer von außen auf dem Lochblech aufsetzen, das somit konstruktiv als Teil des Außengehäuses in dieses integriert ist. Das Lochblech ist an beiden stirnseitigen Enden über Schweißnähte unlösbar an dem Gehäuse befestigt. Hierdurch können Strukturlasten besonders günstig zwischen Gehäuse und Lochblech übertragen werden. In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführung ist es auch möglich, das Lochblech an wenigstens einem seiner beiden stirnseitigen Enden lösbar an dem Gehäuse zu befestigen, um die (De)Montierbarkeit der Gasturbinenbrennkammer zu verbessern.
  • Insbesondere kann das Lochblech einen oder mehrere Abschnitte aufweisen, die eine Verbrennungsluftzuführung gegen die Außenumgebung abgrenzen. Solche Abschnitte können mit einem Abschnitt mit Kühlöffnungen ein- oder mehrteilig ausgebildet, insbesondere miteinander ur- oder umgeformt sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführung kann das Gehäuse, wenigstens im Bereich des Lochblechs, weitgehend rippenfrei ausgebildet sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist der Drallerzeuger ein radialer Drallerzeuger. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung von Strukturlasten auf Gehäuse und integriertes Lochblech kann das Gehäuse vorteilhafterweise dünnwandiger ausgebildet werden. Vorzugsweise weisen ein oder mehrere korrespondierende Bereiche des Gehäuses und des Lochblechs im Wesentlichen dieselbe Wandstärke auf. Als korrespondierende Bereiche werden insbesondere Bereiche auf derselben axialen Höhe der Brennkammer bezeichnet.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist das Flammrohr an seinem stromaufwärtigen stirnseitigen Ende an dem Gehäuse axial festgelegt. Durch die beidseitige Anbindung des Lochblechs kann in einem stromaufwärtigen Kopfbereich der Brennkammer das größere Spiel bzw. können die größeren thermischen Ausdehnungen auftreten, so dass es vorteilhaft sein kann, die Festlagerung eines fest-losgelagerten Flammrohres nun dort vorzusehen.
  • Vorzugsweise ist das Lochblech im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet, um so eine höhere Struktursteifigkeit bzw. -festigkeit zur Verfügung zu stellen. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
    • Fig. 1:
    eine Gasturbine nach dem Stand der Technik mit zwei außenliegenden Brennkammern; und
    Fig. 2:
    eine Gasturbinenbrennkammer nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Axial- bzw. Längsschnitt.
  • In Fig. 1 ist, wie einleitend ausgeführt, eine Gasturbine nach dem Stand der Technik mit zwei außenliegenden Brennkammern gezeigt, deren Gehäuse 100 mit Versteifungsrippen 110 verstärkt sind und so durch ihr höheres Gewicht die Handhabung erschweren und das darunterliegende Turbinengehäuse, an dem sie befestigt sind, belasten.
  • Fig. 2 zeigt eine Gasturbinenbrennkammer nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Axial- bzw. Längsschnitt zum Ersatz der in Fig. 1 gezeigten Brennkammern.
  • In ihrem Inneren definiert ein Flammrohr 2 einen Brennraum. Diesem wird durch einen radialen Drallerzeuger 5 ein Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch B zugeführt, im Wesentlichen in einer zylinderförmigen primären Verbrennungszone des Brenn- bzw. Flammrohrinnenraums verbrannt und das Abgas A von dort einer Turbine (nicht dargestellt) zugeführt.
  • Um das Flammrohr, insbesondere im Bereich der primären Verbrennungszone, zu kühlen, ist es von einem zylinderförmigen Lochblech 3 umgeben, das Kühlöffnungen 4 aufweist. Durch diese trifft komprimierte Verbrennungsluft L von außen auf das Flammrohr 2, bevor es an diesem entlang zum Drallerzeuger 5 strömt, durch diesen verwirbelt und mit Brennstoff vermischt wird.
  • Um dem zylinderförmigen Lochblech im Bereich der primären Verbrennungszone die gesamte Verbrennungsluft zuzuführen, bildet das Außengehäuse 1 der Brennkammer eine Ringkammer 1, die mehrteilig aus miteinander verschweißten Blechteilen gebildet ist.
  • Das einteilige Lochblech 3 ist über Schweißnähte 8 einerseits an beiden Stirnseiten mit einer ringförmigen Platte 6 des Drallerzeugers 5 bzw. einem Flansch zur Befestigung der außenliegenden Brennkammer an einem Turbinengehäuse (nicht dargestellt) und andererseits an der Ringkammer 1 befestigt, so dass seine beiden stirnseitigen Endbereiche 3.1, 3.2 integrale Teile des Außengehäuses bilden. In einer nicht dargestellten Abwandlung ist das Lochblech axial mehrteilig mit einem Mittelteil ausgebildet, der die Kühlöffnungen 4 aufweist und stirnseitig jeweils an der Ringkammer 1 bzw. Randstreifen 3.1, 3.2 des Lochblechs angeschweißt ist. Die Platte 6 des Drallerzeuges 5 bzw. der Flansch, an dem das hier einen Teil des Außengehäuses bildende Lochblech 3 angeschweißt ist, sind über Schraubverbindungen 7.1, 7.2 mit einem Deckel bzw. Turbinengehäuse (nicht dargestellt) verbunden.
  • Insbesondere Axialkräfte, die die auf ein hohes Druckniveau komprimierte Verbrennungsluft V in der Ringkammer 1 auf das Außengehäuse ausübt, werden aufgrund der erfindungsgemäßen Einbindung des Lochblechs 3 als Stütz- in die Gehäusestruktur teilweise von dem Lochblech aufgenommen und übertragen. Durch die ringförmige beidseitige Anbindung des zylinderförmigen Lochblechs 3 in der es umgebenden Ringkammer 1 wird diese auch in radialer Richtung verstärkt und versteift.
  • Indem dass das Lochblech 3 zur Übertragung von Lasten des Gehäuses 1 ausgebildet und hierzu an seinen stirnseitigen Enden 3.1, 3.2 an dem Gehäuse befestigt wird, kann es zusätzlich zu seiner Funktion, Verbrennungsluft V zur Kühlung auf das Flammrohr 2 zu richten und zu dem Drallerzeuger 5 zu führen, das Gehäuse verstärken. Dieses kann daher, jedenfalls in dem durch das angebundene Lochblech verstärkten Bereich, weitgehend rippenfrei und somit leichter ausgebildet werden.
  • Durch die im Wesentlichen gleichen Wandstärken von Lochblech 3 und Gehäuse 1 kann das Lochblech auch vorteilhaft, insbesondere in geringer belasteten Bereichen 3.1, 3.2, direkt das Außengehäuse bilden, was den Aufbau der Brennkammer vorteilhaft kompakter und fertigungstechnisch günstiger macht. Indem das Lochblech die Ringkammer radial von innen begrenzt und daran anschließend in den Bereichen 3.1, 3.2 als Außengehäuse die Verbrennungsluftzuführung zum Drallerzeuger definiert, dient in konstruktiv vorteilhafter Weise die gesamte Verbrennungsluft zur Kühlung des Flammrohres. Zugleich wird durch das Aufsetzen der Ringkammer 1 außen an dem axial über sie hinausragenden Lochblech 3 dieses Lochblech, dessen stirnseitige Randbereiche 3.1, 3.2 als Teil des Außengehäuses fungieren, in konstruktiv vorteilhafter Weise integriert.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    (Ringkammer des) (Außen)Gehäuse(s)
    2
    Flammrohr
    3
    Lochblech
    3.1, 3.2
    Stirnseiten
    4
    Kühlöffnungen
    5
    Drallerzeuger
    6
    Platte
    7.1, 7.2
    Schraubverbindung
    8
    Schweißnaht
    A
    Abgas
    B
    Verbrennungsluft-Brennstoff-Gemisch
    L
    Verbrennungsluft

Claims (10)

  1. Gasturbinenbrennkammer mit einem Gehäuse (1), einem darin aufgenommenen Flammrohr (2) und einem dieses wenigstens teilweise umgebenden Lochblech (3), das an einem stirnseitigen Ende (3.1) an dem Gehäuse (1) befestigt ist,
    wobei das Lochblech (3) an seinem anderen stirnseitigen Ende (3.2) ebenfalls an dem Gehäuse (1) befestigt ist,
    wobei das Gehäuse (1) ein Außengehäuse (1) der Brennkammer ist und eine Ringkammer (1) bildet, die mehrteilig aus miteinander verschweißten Blechen gebildet ist,
    wobei die Gasturbinenbrennkammer an einer Stirnseite (3.2) einen Flansch zur Befestigung an einem Turbinengehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasturbinenbrennkammer an der anderen Stirnseite (3.1) eine ringförmige Platte (6) eines Drallerzeugers (5) aufweist und das Lochblech (3) einteilig ausgebildet ist und über Schweißnähte (8) einerseits an beiden Stirnseiten (3.1, 3.2) mit der ringförmigen Platte (6) bzw. dem Flansch befestigt ist und andererseits an der Ringkammer (1) befestigt ist, so dass seine beiden stirnseitigen Endbereiche (3.1, 3.2) integrale Teile des Außengehäuses bilden und Lasten des Gehäuses (1) von dem Lochblech (3) aufgenommen und übertragen werden.
  2. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochblech wenigstens in einem primären Verbrennungsbereich des Flammrohres Kühlöffnungen (4) zur Prallkühlung des Flammrohres (2) aufweist.
  3. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse wenigstens im Bereich des Lochblechs rippenfrei ausgebildet ist.
  4. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (5) ein radialer Drallerzeuger ist.
  5. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein korrespondierender Bereich des Gehäuses und des Lochblechs im Wesentlichen dieselbe Wandstärke aufweist.
  6. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (2) an seinem stromaufwärtigen stirnseitigen Ende an dem Gehäuse axialfestgelegt ist.
  7. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochblech (3) im Wesentlichen kreiszylinderförmig ist.
  8. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (1) das Lochblech mit Verbrennungsluft (L) beaufschlagt.
  9. Gasturbine, insbesondere stationäre Gasturbine, mit wenigstens einer Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Gasturbine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die außenliegende Gasturbinenbrennkammer über Schraubverbindungen (7.1, 7.2) mit einem Deckel und/oder einem Grundgehäuse verbunden ist.
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CA (1) CA2769233C (de)
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WO (1) WO2011012126A2 (de)

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