NO851983L - Innloepsmanifold til gassturbin. - Google Patents
Innloepsmanifold til gassturbin.Info
- Publication number
- NO851983L NO851983L NO851983A NO851983A NO851983L NO 851983 L NO851983 L NO 851983L NO 851983 A NO851983 A NO 851983A NO 851983 A NO851983 A NO 851983A NO 851983 L NO851983 L NO 851983L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- wall
- cooling gas
- combustion
- manifold
- flow
- Prior art date
Links
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims description 63
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 43
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 42
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NPURPEXKKDAKIH-UHFFFAOYSA-N iodoimino(oxo)methane Chemical compound IN=C=O NPURPEXKKDAKIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/023—Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/12—Cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/026—Scrolls for radial machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
- F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
-
- 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
- F23R3/54—Reverse-flow combustion chambers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Lasers (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår en innløpsmanifold til å levere forbrenningsgasser til turbiner med radialt innløp.
Ved konvensjonelle gassturbiner med radialt innløp blir der i ett eller flere boksformede forbrenningskamre utviklet forbrenningsgasser som så tilføres en spiral- eller toroid-formet manifold for å fordeles til et ringformet turbininnløps-ledeskovlsystem som meddeler de hete gasser en bevegelsesmengde i omkretsretning innen de trer inn mellom turbinens løpehjul-skovler. Der er kjent dobbeltveggede innløpsmanifolder, f.eks. slike hvor en innervegg dirigerer de hete forbrenningsgasser fra brennkamrene til turbinens innløpsdysesystem og en omgivende vegg inngrenser en strømningskanal for en kjølegass til å
kjøle innerveggen. Det er også kjent ved slike konstruksjoner å bruke trykkluft som kjølegass og lede den oppvarmede trykkluft til brennkamrene for utnyttelse som forbrenningsluft og derved gjenvinne varmeverdier, jfr. f.eks. US patentskrift 2.801.519 (Wood).
Skjønt eldre dobbeltveggede innløpsmanifolder hovedsakelig i sin helhet blir konveksjonskjølet, dvs. at der ikke ble benyttet såkalt filmkjøling, gjaldt disse systemer anvendelse for turbiner med forholdsvis lav gasstemperatur, hvor der ikke var fare for å overskride temperaturbetingede grenser for materialstyrke. For anvendelse ved konvensjonelle høytempe-raturturbiner (dvs. med brennkammer-utgangstemperatur på 1100—<1>200°C) gjør man bruk av filmkjøling, hvor en del av kjølegassen avgrenes fra kjølegassrommet til manifoldens forbrenningsgassrom for å strømme langs innerveggen meget nær på samme måte som ved kjøling av konvensjonelle brennerbokser.
Imidlertid forringer filmkjøling turbinens funksjon ved
å høyne forholdet mellom topp- og gjennomsnittstemperatur av den gass som trer ut av manifolden og inn i turbinen. Således ville en konveksjonskjølet innløpsmanifold være ytterst ugunstig ved anvendelse for høytemperaturturbiner. Videre er det for anvendelser ved stor ytelse i forhold til vekt,
hvor den benyttede kjølegass er trykkluft bestemt for å utnyttes som forbrenningsluft, ønskelig å ha en innløpsmanifold med minimalt trykkfall i kjølegassen og samtidig også holde dimen-sjonene av innløpsmanifoldens kjølesystem så små som mulig.
Ved eldre konveksjonskjølede, dobbeltveggede innløpsmanifolder ble der benyttet et motstrømssystem med forholdsvis store avstander mellom manifoldens inner- og yttervegg for å redusere trykkfallet, men dette øket nødvendigvis størrelsen og dermed vekten av konstruksjonen.
Ifølge den foreliggende oppfinnelse slik den er realisert og beskrevet i store trekk her, omfatter den gasskjølte innløps-manifold som er bestemt for en turbin med radialt innløp og mottar forbrenningsgasser fra minst ett boksformet forbrenningskammer r
en første vegg som har form som en hul torus, og hvor rommet innenfor første torusvegg delvis inngrenser strømnings-veien for forbrenningsgass fra forbrenningskammeret til turbinen,
en annen vegg som likeledes har form av en hul torus ,
og som omgir den første vegg,
samtidig som rommet mellom første og annen vegg delvis inngrenser strømningsveien for kjølegassen,
en ringkanal som strekker seg langs den indre omkrets
av første og annen torusvegg i strømningsforbindelse med forbrenningsgassrommet og passerer gjennom den annen vegg for å levere forbrenningsgass til turbinen, og som hovedsakelig er avstengt mot strømningsforbindelse med kjølegassrommet,
en kanal som er anordnet i en aksial side av første torusvegg for å motta forbrenningsgasser fra forbrenningskammeret, og som er i strømningsforbindelse med forbrenningsgassrommet, og
en kjølegass-innløpsanordning som innbefatter
(i) en flerhet av første kjølegass-innløpsporter som
er anordnet i den annen vegg i et mønster i periferisk avstand fra ringkanalen og fordelt rundt omkretsen av annen torusveggs sirkelformede generatrise,
(ii) en flerhet av andre kjølegass-innløpsporter som
har form av avlange slisser plassert i den aksialtvendende del av annen vegg, og som er fordelt i omkretsretning rundt annen torusvegg i nærheten av ringkanalen med sine respektive lengdeakser forløpende i omkretsretning, samt (iii) en flerhet av åpninger som er anordnet i den annen vegg i nærheten av ringkanalen og fordelt i omkretsretning rundt annen vegg på begge sider av ringkanalen og som hver tjener til å dirigere en strøm av kjølegass til prelling mot et på forhånd valgt parti av første vegg.
Fortrinnsvis innbefatter manifolden ytterligere anordninger til å bringe den kjølegass som strømmer gjennom de nevnte første innløpsporter, til å strømme i omkretsretning langs den nevnte første vegg og til å bringe kjølegass som strømmer gjennom de nevnte andre innløpsporter, til å strømme aksialt og radialt langs første vegg, hvilke anordninger innbefatter en ringformet kjølegass-avgangsport som omgir forbrenningsgass- i nnløpskanalen .
Videre foretrekkes det å anvende manifolden i forbindelse med en maskin av den type som innbefatter
en turbin med radialt innløp,
minst ett forbrenningskammer av bokstype i strømnings-forbindelse med forbrenningsgassrommet gjennom ringkanalen og i strømningsforbindelse med forbrenningsgassrommet gjennom den sirkulære kanal,
og en anordning til å levere trykkluft til bruk som forbrenningsluft i forbrenningskammerboksene,
samtidig som i det minste en del av trykkluften tilføres de første innløpsporter, de andre innløpsporter og åpningene for å skaffe kjølegassen, og manifolden innbefatter minst
én kjølegass-avgangsport i strømningsforbindelse med brenn-kammerboksen.
Ennvidere foretrekkes det at hastigheten av den utgående gass fra forbrenningsboksene ved denne kombinasjon er omtrent 50 m/s, forbrenningsgassens avgangstemperatur omtrent 1300°C, og tangensialhastigheten av trykkluften i kjølegassrommet
er omtrent 20-50 m/s.
Den ledsagende tegning som inngår som del av denne frem-stilling, anskueliggjør en utførelsesform for oppfinnelsen og tjener til belysning av dennes prinsipper. Fig. 1 viser skjematisk og delvis gjennomskåret en maskin med en gassturbin utstyrt med en turbininnløpsmanifold som er utført i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er et perspektivriss av innerveggsdelen av innløps-manifolden på fig. 1.
Fig. 3 er et perspektivriss av innløpsmanifolden på fig.
1 og viser inner- og ytterveggsdeler sammenføyet.
Fig. 4 er et skjematisk riss av en del av innløpsmanifolden
på fig. 1 , og
fig. 5 viser skjematisk tverrsnitt av innløpsmanifolden
på fig. 1 .
Der vil nå bli gjort detaljert rede for den foreliggende foretrukne utførelsesform for oppfinnelsen, som tegningen anskueliggjør et eksempel på.
Der henvises først til fig. 1, som viser en maskin 10
med gassturbin hvor der med fordel kan benyttes en dobbeltvegget innløpsmanifold 12 utført i samsvar med opp-finnelsen. Maskinen 10 innbefatter en sentrifugalkompressoravdeling 14 til å skaffe trykkluft til forbrenning, idet denne trykkluft leveres til et trykkammer 16 som stort sett omgir manifolden 12. Maskinen 10 innbefatter også ett eller flere boksformede
forbrenningskamre eller brennere 18 (hvorav bare to av i alt seks er vist på fig. 1) som er koblet for å motta trykkluft etter at denne er benyttet til kjøling i manifolden 12, for å forbrenne brensel med trykkluften og så levere de hete forbrenningsgasser til manifolden 12 på en måte som vil bli beskrevet nærmere senere. Videre innbefatter maskinen 10 også .en turbinavdeling 20 med en turbin 22 som har radialt innløp 24 og aksialt utløp 26. Maskinen 10 er representativ for an-vendelsen av innløpsmanifolder som er laget i samsvar med oppfinnelsen, og denne er ikke ment å være begrenset til den spesielle maskinutførelse som er vist på fig. 1.
I samsvar med den foreliggende oppfinnelse innbefatter den gasskjølede innløpsmanifold for en turbin som har radialt innløp og har minst ett brennkammer av bokstype, en første vegg i form av en hul torus, hvis indre delvis danner strøm-ningsveien for forbrenningsgass fra forbrenningskammeret til turbinen. Slik innløpsmanifolden 12 er utført her, og spesielt som vist på fig. 2 såvel som på fig. 1, har den stort sett form av en torus definert ved en aksial senterlinje 28, en indre sirkel (jfr. radius 30) og sirkelformet omkretsgeneratrise 32 (fig. 2). Stadig som spesielt vist på fig. 2, innbefatter den dobbeltveggede innløpsmanifold 12 en indre eller første vegg 34 hvis indre 36 inngår i forbrenningsgassens strømnings-vei fra brennkammerboksene 18 (ikke vist på fig. 2) til innløpet 34 til turbinen 22. Resten av forbrenningsgassens strømningsvei til turbinen 22 dannes av turbinens innløpsdysesystem 38 (fig. 1) . Den indre torusvegg 34 som er vist på figurene, er sammen-satt av to aksiale sider 40, 42 innbyrdes forbundet ved mot hinannen liggende ytre omkretskanter henholdsvis 44 og 46,
ved sveising.
Imidlertid vil sidene som det vil bli forklart senere, også kunne forbindes ved hjelp av festebolter antydet ved 48, i en alternativ utførelse som er vist på fig. 5, og disse festebolter kan fordelaktig forsynes med gjennomgående hull 50 til å skaffe passasje for kjølegass (trykkluft) i maskinen 10. Andre veggutformninger og/eller festemidler vil imidlertid kunne anvendes og stadig ligge innenfor den tilsiktede rekkevidde av den foreliggende oppfinnelse. Innerveggen 34 kan lages av Hastelloy X eller en likeverdig høytemperaturlegering.
I samsvar med oppfinnelsen er første vegg forsynt med
en ringkanal som strekker seg langs den indre begrensnings-sirkel for første vegg og står i strømningsforbindelse med forbrenningsrommet for å levere forbrenningsgasser til turbinen. I den foreliggende utførelsesform innbefatter innerveggen
34 en ringkanal 52 som strekker seg langs innersirkelen 30,
og en kanal 52 kommuniserer med torusens indre hulrom 36 (fig. 2) . Kanalen 52 dannes av flenspartier 54, 56 av innervegg-sidene 40, 42 (jfr. tverrsnittet på fig. 5). Kanalen 52 kommuniserer også med innløpsdysesystemet 38 for å levere forbrenningsgasser fra rommet 36 til turbinen 22 som vist på fig. 1.
I samsvar med oppfinnelsen er også innerveggen forsynt
med en kanal som er plassert i en aksialtvendende sidevegg for å motta forbrenningsgasser fra forbrenningskammeret, idet kanalen står i strømningsforbindelse med forbrenningsgassrommet. I den foreliggende utførelsesform er der i veggsiden 40 av innerveggen 34 anordnet i alt seks sirkelrunde kanaler 60
jevnt fordelt rundt torusen og rettet stort sett aksialt med aksen 28 for tilkobling til samme antall forbrenningsbokser
18. Det vil forstås at der selv med den tosidige innervegg-konstruksjon som er vist på fig. 2 vil kunne plasseres forbrenningsbokser 18 i vinkel til aksen 28 dersom der behøves ytterligere klaring for komponenter ved bakre ende av maskinen 10, uten at man derved avviker fra oppfinnelsens hovedtanke eller rekkevidde. Kanalene 60 er vist med stort sett sirkel-rundt tverrsnitt, men også andre geometriske former vil kunne brukes for tilpasning til forskjellige utformninger av for-brenn ingsbokser. Videre er den dobbeltveggede innløpsmanifold i samsvar med oppfinnelsen forsynt med en annen eller ytre vegg, likeledes i form av en hul torus og anordnet rundt innerveggen,
og rommet mellom inner- og yttervegg inngår i strømningsveien for kjølegass. I den foreliggende utførelse og som spesielt vist på fig. 3, har ytterveggen 62 torusform med hovedsakelig samme hovedakse 28 og strekker seg rundt innerveggen 34 i kort avstand for å inngrense et rom 64 for kjølegasstrøm. Ytterveggen 62 lages av aksialtvendende sidevegger 66, 68 innbyrdes forbundet ved sine ytre omkretskanter henholdsvis 70, 72, med festebolter 74. Innerkanter 76, 78 av ytterveggen 62 forsynt med flenser er forbundet med flenser på kanter 54, 56 av innerveggen 34 ved festebolter 80. Den viste utførelse gir stivhet til den samlede innløpsmanifoldkonstruksjon og . skaffer også midler til bekvem tilkobling av andre komponenter av maskinen 10, deriblant innløpsdysesystemet 38. Andre utformninger og/eller festemidler for ytterveggen 62 er mulige uten avvikelse fra oppfinnelsens rekkevidde og hovedtanke. Ytterveggen kan fordelaktig lages av INCO 718 eller en likeverdig legering.
Viktig er at forbrenningsgassrommet 36 er avtettet mot direkte strømningsforbindelse med kjølegassrommet 64. Kjøle-gassen i rommet 64 skaffer således bare konveksjonskjøling av innerveggen 34. Veggen 34 har ingen åpninger eller lignende til å muliggjøre passasje av kjølegass fra rommet 64 gjennom veggen 34 til rommet 36 for filmkjøling av innerflaten av veggen 34. Fravær av filmkjøling ventes å gi en geometrisk fordeling med påtagelig minsket forhold mellom topp- og gjennomsnittstemperatur av forbrenningsgassen som forlater manifolden
12 gjennom kanalen 52, og derved å øke varmevirkningsgraden
av turbinen 22.
Ennvidere er innløpsmanifolden i samsvar med oppfinnelsen forsynt med innløpsanordninger til innføring av kjølegass i kjølegassrommet mellom inner- og yttervegg. Innløpsanordningen innbefatter en flerhet av første kjølegass-innløpsporter som er plassert i den annen vegg i et mønster i periferisk avstand fra forbrenningsgass-innløpskanalen og likeledes er fordelt rundt omkretsen av den sirkelformede generatrise for annen torusvegg. I den foreliggende utførelse og som vist på fig.
3 er seks separate mønstre 82 av enkelte sirkelrunde hull
84 jevnt fordelt rundt torusveggen 62 i periferisk avstand fra de enkelte sirkelrunde kanaler 60. Mønstrene 82 er utformet i ytterveggen 62 hovedsakelig i jevne avstander fra de respektive kanaler 60. Hull 84 i hvert mønster 82 er fordelt over omkretsen av den sirkelformede generatrise 32 for ytterveggen 62 og er til sammen dimensjonert for å avlede omtrent 43% av den samlede kjølegasstrøm som leveres til rommet 64
fra en felles kjølegasskilde, eksempelvis trykkluft fra over-trykkskammeret 16 i maskinen 10. I den her beskrevne utførelses-form benyttes som vist på fig. 2 i alt seks mønstre å 22 hull. Hvert hull har en diameter å 8,5 mm, og 14 av de 22 hull i hvert mønster sitter på samme aksiale side av torusen som forbrenningskamrene.
Kjølegass-innløpsanordningen innbefatter likeledes i samsvar med oppfinnelsen en flerhet av andre kjølegass-innløps-porter som er utført avlange og formet som slisser i den annen vegg, og som er fordelt rundt den annen torusvegg i nærheten av ringkanalen. Som best vist på fig. 4, er der i den foreliggende utførelsesform anordnet avlange slisser 86 periferisk fordelt mellom hullmønstrene 82 og innersirkelen 30 på siden 86 av ytterveggen 62 (motsatt brennkammersiden), med aksen for sin lengdeutstrekning likeledes orientert i omkretsretning. Slissene 86 er til sammen dimensjonert for å slippe ut omtrent 43% av den samlede kjølegasstrøm fra en felles trykkilde med hull 84. I den beskrevne utførelsesform finnes der i alt 22 slisser, hvorav 6 er 100 mm lange og 10,2 mm brede. De øvrige 16 slisser er hver 53 mm lange og 19 mm høye.
KJølegassinnløpsanordningen innbefatter likeledes i samsvar med oppfinnelsen ytterligere en flerhet av åpninger som er anordnet i den annen vegg i nærheten av den ringformede kanal og fordelt rundt omkretsen av den annen vegg på begge aksiale sider av ringkanalen, og som hver tjener til å rette en strøm av kjølegass til prelling mot et på forhånd valgt parti av innerveggen. I den foreliggende utførelse og stadig som vist
på fig. 4, utgjøres en flerhet av slike åpninger av hull 88 periferisk fordelt rundt torusveggen 62 nær den indre sirkel
30 på begge aksiale sider 66 og 68. Kjølegass som strømmer gjennom hull 88, preller mot de respektive underliggende partier av innerveggen 34 for å gi kjøling i arealer av innerveggen 34 nær kanalen 52, hvor der opptrer høyere forbrenningsgass-hastigheter og tilsvarende høye varmeoverføringskoeffisienter og overførte varmemengder. Disse arealer utgjør også mulige strømstagneringsarealer i rommet 64, unntagen forsåvidt angår virkningen av hullene 88. Til sammen er hullene 88 dimensjonert for å avgi omtrent 14% av den samlede kjølegasstrøm for konvek--Sjonskjøling av innerveggen 34 under matning fra en felles kjølegass-trykkilde med slisser 86 og hull 84. I den beskrevne utførelsesform finns der tre grupper av hull plassert i tre omløpende kranser på hver aksial side (jfr. fig. 4). Der finnes alt i alt 112 hull med diameter 3,5 mm og 22 hull med diameter 5 mm på hver aksial side. Ennvidere er innløpsmanifolden ifølge oppfinnelsen forsynt med en kjølegass-avgangsanordning plassert i annen vegg i tett nærhet av de kanaler som mottar forbrenningsgassen. I den foreliggende utførelse og som vist på fig. 2 og 3, er der på ytterveggen 62 utformet utvidelser 90 av ytterveggen 62 forsynt med flenser rundt de sirkelrunde kanaler 60 på steder hvor disse går gjennom ytterveggen 62, slik at disse utvidelser 90 sammen med kanalene 60 danner ringformede avgangsporter 92. Som best vist på fig. 5, står ringformede porter 92 i strømningsforbindelse med det indre 94 av boksformede forbrenningskamre 18 som er dobbeltvegget for å levere for-brenningsluf t for blanding og forbrenning sammen med brensel fra en brenseldyse 96 og for senkning av temperaturen av den forbrenningsgass som forlater forbrenningskammeret 100. Som det best kan ses på fig. 4, vil kjølegass-innløps-anordningen med mønstrene 82 og hull 84, slisser 86 og stråledirigerende åpninger 88 sammen med de ringformede avgangsporter 92 gi jevn kjøling av utsiden av innerveggen 34. Etter å ha trådt inn gjennom hullene 84 er kjølegasstrømmen stort sett periferisk mot neste avgangsport 92, mens kjølegasstrømmen etter å ha trådt inn gjennom slissene 86 og hullene 88 er blandet, men stort sett aksial og radial mot nærmeste avgangsport 92. For den innløpsmanifold som er vist på figurene,
og som har 12 mm radial avstand mellom innervegg 34 og yttervegg 62, er de gjennomsnittlige kjølegasshastigheter i rommet 64 omtrent 20-30 m/s. Imidlertid vil der for andre anvendelser kunne kreves høyere hastigheter, eksempelvis opp til omtrent 50 m/s. Ved bruk i forbindelse med brennkamre 18 av bokstype som hvert har en forholdsvis lav avgangshastighet på omtrent 50 m/s, og med en gjennomsnittlig avgangstemperatur fra forbrenningskammeret på omtrent 1300°C vil der fås lave varme-overføringskoeffisienter av størrelsesorden omtrent 140 W/m /°C, som setter innløpsmanifolden 12 i stand til å konveksjonskjøles fullstendig uten behov for filmkjøling med derav følgende tap i varmevirkningsgrad. I utførelsesformen på figurene blir hovedsakelig all den trykkluft som utnyttes som kjølegass, ledet til brennkamrene via avgangsportene 92.
Det vil være klart for fagfolk at det er mulig å foreta diverse endringer og tilpasninger av turbininnløpsmanifolden ifølge oppfinnelsen uten å avvike fra oppfinnelsens rekkevidde eller hovedtanke.
Claims (14)
1. Gasskjølt innløpsmanifold for en turbin med radial inn-strømning, hvor manifolden mottar forbrenningsgasser fra minst ett brennkammer av bokstype, omfattende: en første vegg som har form som en hul torus, og hvor rommet innenfor første torusvegg delvis inngrenser strømnings-veien for forbrenningsgass fra forbrenningskammeret til turbinen, en annen vegg som likeledes har form av en hul torus,
og som omgir den første vegg, samtidig som rommet mellom første og annen vegg delvis inngrenser strømningsveien for kjølegassen, en ringkanal som strekker seg langs den indre omkrets av første og annen torusvegg i strømningsforbindelse med forbrenningsgassrommet og passerer gjennom den annen vegg for å levere forbrenningsgass til turbinen, og som hovedsakelig er avstengt mot strømningsforbindelse med kjølegassrommet, en kanal som er anordnet i en aksial side av første torusvegg for å motta forbrenningsgasser fra forbrenningskammeret og som er i strømningsforbindelse med forbrenningsgassrommet, og en kjølegass-innløpsanordning som innbefatter (i) en flerhet av første kjølegass-innløpsporter som er anordnet i den annen vegg i et mønster i periferisk avstand fra forbrenningsgass-innløpskanalen og fordelt rundt omkretsen av annen torusveggs sirkelformede generatrise, (ii) en flerhet av andre kjølegass-innløpsporter som har form av avlange slisser plassert i den aksialtvendende del av annen vegg, og som er fordelt i omkretsretning rundt annen torusvegg i nærheten av ringkanalen med sine respektive lengdeakser forløpende i omkretsretning, samt (iii) en flerhet av åpninger som er anordnet i den annen vegg i nærheten av ringkanalen og jevnt fordelt i omkretsretning rundt annen vegg på begge aksiale sidevegg-sider av ringkanalen, og som hver tjener til å dirigere en strøm av kjølegass til prelling mot et på forhånd valgt parti av første vegg.
2. Manifold som angitt i krav 1, ytterligere innbefattende anordninger til å bringe kjølegass som strømmer gjennom nevnte første innløpsporter, til overveiende å strømme i omkretsretning langs nevnte første vegg og til å bringe kjølegass som strømmer gjennom de nevnte andre innløpsporter, til å strømme overveiende aksialt og radialt langs nevnte første vegg.
3. Manifold som angitt i krav 2, hvor nevnte anordninger innbefatter en kjølegass-avgangsport i nærheten av nevnte forbrenningsgass-innløpskanal.
4. Manifold som angitt i krav 3, hvor nevnte forbrenningsgass-innløpskanal er sirkulær og kjølegass-avgangsporten er ringformet og plassert for å omgi den sirkulære kanal.
5. Manifold som angitt i krav 1, hvor nevnte første og andre porter og nevnte flerhet av åpninger alle mates fra samme kilde for kjølegass og er dimensjonert for å skaffe en kjøle-gasstrøm oppdelt i forholdet 43%:43%:16% på henholdsvis nevnte første porter, nevnte andre porter og nevnte åpninger.
6. Manifold som angitt i krav 1, hvor radial avstand mellom første vegg og annen vegg i kjølegassrommet er omtrent 12 mm.
7. Manifold som angitt i krav 1, hvor nevnte kjølegass-strømningsrom er utformet for å gi tangensiale hastigheter av.kjølegassen som strømmer gjennom nevnte første porter,
på omtrent 20-50 m/s.
8. Manifold som angitt i krav 1, med en flerhet av de nevnte sirkulære kanaler for strømningsforbindelse med hvert sitt boksformede forbrenningskammer, og med en flerhet av nevnte første kjølegassinnløpsportmønstre fordelt mellom nevnte sirkulære kanaler.
9. Manifold som angitt i krav 8 med seks sirkulære kanaler og seks mønstre av første inngangsporter.
10. Manifold som angitt i krav 1, i kombinasjon med en gassturbin-maskin av den type som har en turbin med radial innstrøm-ning, minst ett brennkammer av bokstype i strømningsforbindelse med nevnte forbrenningsgassrom via nevnte ringformede kanal og i strømningsforbindelse med nevnte forbrenningsgassrom via nevnte forbrenningsgass-innløpskanal, og anordninger til å levere trykkluft til å brukes som forbrenningsluft av brennkammerboksene, hvor i det minste en del av trykkluften tilføres nevnte første innløpsporter, nevnte andre innløpsporter og nevnte åpninger for å danne kjølegassen, samt hvor manifolden innbefatter minst én kjølegassavgangsport i strømningsfor-bindelse med nevnte forbrenningsboks.
11. Apparat som angitt i krav 10, hvor hovedsakelig all trykkluften som benyttes til kjøling av nevnte første vegg, blir benyttet til forbrenning.
12. Apparat som angitt i krav 10, hvor avgangshastighetene av forbrenningsgass fra forbrenningsboksen er omtrent 50 m/s, forbrenningsgassens avgangstemperatur er omtrent 1300°C, og tangensialhastighetene av nevnte trykkluft i kjølegassrommet •er omtrent 20-50 m/s.
13. Manifold som angitt i krav 1, hvor nevnte første vegg er laget av to aksialt ved siden av hinannen liggende deler med mot hinannen liggende omkretskanter utstyrt med flenser, og hvor disse mot hinannen liggende flenser er innbyrdes forbundet ved hjelp av festebolter som hver har et gjennomgående hull til å lette strømning av kjølegass forbi disse kanter.
14. Manifold som angitt i krav 1, hvor nevnte andre kjølegass-inngangsporter er plassert på den side som ligger aksialt motsatt den hvor forbrenningsgass-innløpskanalene er plassert.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/610,584 US4573315A (en) | 1984-05-15 | 1984-05-15 | Low pressure loss, convectively gas-cooled inlet manifold for high temperature radial turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO851983L true NO851983L (no) | 1985-11-18 |
Family
ID=24445622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO851983A NO851983L (no) | 1984-05-15 | 1985-05-15 | Innloepsmanifold til gassturbin. |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4573315A (no) |
| EP (1) | EP0161560A1 (no) |
| JP (1) | JPS6140430A (no) |
| DE (1) | DE161560T1 (no) |
| NO (1) | NO851983L (no) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0752014B2 (ja) * | 1986-03-20 | 1995-06-05 | 株式会社日立製作所 | ガスタ−ビン燃焼器 |
| JPH01126275U (no) * | 1988-02-23 | 1989-08-29 | ||
| US5058375A (en) * | 1988-12-28 | 1991-10-22 | Sundstrand Corporation | Gas turbine annular combustor with radial dilution air injection |
| GB8914825D0 (en) * | 1989-06-28 | 1989-08-16 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine power unit |
| EP0564181B1 (en) * | 1992-03-30 | 1996-11-20 | General Electric Company | Combustor dome construction |
| US5237813A (en) * | 1992-08-21 | 1993-08-24 | Allied-Signal Inc. | Annular combustor with outer transition liner cooling |
| US5497613A (en) * | 1993-12-03 | 1996-03-12 | Westinghouse Electric Corporation | Hot gas manifold system for a dual topping combustor gas turbine system |
| US5628193A (en) * | 1994-09-16 | 1997-05-13 | Alliedsignal Inc. | Combustor-to-turbine transition assembly |
| GB2300909B (en) * | 1995-05-18 | 1998-09-30 | Europ Gas Turbines Ltd | A gas turbine gas duct arrangement |
| EP1284391A1 (de) * | 2001-08-14 | 2003-02-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennkammeranordnung für Gasturbinen |
| US7007475B2 (en) * | 2003-03-11 | 2006-03-07 | Honeywell International, Inc. | Conical helical of spiral combustor scroll device in gas turbine engine |
| US7007480B2 (en) * | 2003-04-09 | 2006-03-07 | Honeywell International, Inc. | Multi-axial pivoting combustor liner in gas turbine engine |
| US8127552B2 (en) * | 2008-01-18 | 2012-03-06 | Honeywell International, Inc. | Transition scrolls for use in turbine engine assemblies |
| US8381526B2 (en) * | 2010-02-15 | 2013-02-26 | General Electric Company | Systems and methods of providing high pressure air to a head end of a combustor |
| US20120067054A1 (en) | 2010-09-21 | 2012-03-22 | Palmer Labs, Llc | High efficiency power production methods, assemblies, and systems |
| JP2012145098A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-08-02 | Toshiba Corp | トランジションピースおよびガスタービン |
| US9651138B2 (en) | 2011-09-30 | 2017-05-16 | Mtd Products Inc. | Speed control assembly for a self-propelled walk-behind lawn mower |
| US9033670B2 (en) | 2012-04-11 | 2015-05-19 | Honeywell International Inc. | Axially-split radial turbines and methods for the manufacture thereof |
| US9115586B2 (en) | 2012-04-19 | 2015-08-25 | Honeywell International Inc. | Axially-split radial turbine |
| US9476305B2 (en) | 2013-05-13 | 2016-10-25 | Honeywell International Inc. | Impingement-cooled turbine rotor |
| US9470422B2 (en) | 2013-10-22 | 2016-10-18 | Siemens Energy, Inc. | Gas turbine structural mounting arrangement between combustion gas duct annular chamber and turbine vane carrier |
| US10111099B2 (en) | 2014-05-12 | 2018-10-23 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Distributing content in managed wireless distribution networks |
| US9717006B2 (en) | 2014-06-23 | 2017-07-25 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Device quarantine in a wireless network |
| US10690345B2 (en) | 2016-07-06 | 2020-06-23 | General Electric Company | Combustor assemblies for use in turbine engines and methods of assembling same |
| US10655859B2 (en) | 2017-01-11 | 2020-05-19 | Honeywell International Inc. | Turbine scroll assembly for gas turbine engine |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2350616A (en) * | 1942-12-02 | 1944-06-06 | Gen Electric | Supercharger |
| US2470126A (en) * | 1942-12-05 | 1949-05-17 | Allis Chalmers Mfg Co | Turbine construction |
| BE487120A (no) * | 1946-03-25 | |||
| US2609664A (en) * | 1946-12-12 | 1952-09-09 | Chrysler Corp | Plural combustion products generator in ring coaxial with turbine |
| FR963256A (no) * | 1947-03-14 | 1950-07-05 | ||
| US2648491A (en) * | 1948-08-06 | 1953-08-11 | Garrett Corp | Gas turbine auxiliary power plant |
| US2608057A (en) * | 1949-12-24 | 1952-08-26 | A V Roe Canada Ltd | Gas turbine nozzle box |
| US2801519A (en) * | 1951-02-17 | 1957-08-06 | Garrett Corp | Gas turbine motor scroll structure |
| US2919103A (en) * | 1952-12-24 | 1959-12-29 | Garrett Corp | Means for cooling the peripheral rim of a centripetal turbine wheel |
| GB1027530A (en) * | 1964-03-02 | 1966-04-27 | Vlastimir Davidovic | Gas turbine cycle improvement |
| DE1426325B2 (de) * | 1964-12-12 | 1970-09-17 | Daimler-Benz AG, 7OOO Stuttgart | Gasturbinentriebwerk |
| US4009569A (en) * | 1975-07-21 | 1977-03-01 | United Technologies Corporation | Diffuser-burner casing for a gas turbine engine |
| US4187054A (en) * | 1978-04-20 | 1980-02-05 | General Electric Company | Turbine band cooling system |
| CH633347A5 (de) * | 1978-08-03 | 1982-11-30 | Bbc Brown Boveri & Cie | Gasturbine. |
-
1984
- 1984-05-15 US US06/610,584 patent/US4573315A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-04-25 EP EP85105053A patent/EP0161560A1/en not_active Ceased
- 1985-04-25 DE DE198585105053T patent/DE161560T1/de active Pending
- 1985-05-15 JP JP10167585A patent/JPS6140430A/ja active Pending
- 1985-05-15 NO NO851983A patent/NO851983L/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6140430A (ja) | 1986-02-26 |
| EP0161560A1 (en) | 1985-11-21 |
| US4573315A (en) | 1986-03-04 |
| DE161560T1 (de) | 1986-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO851983L (no) | Innloepsmanifold til gassturbin. | |
| US3698186A (en) | Afterburner combustion apparatus | |
| US4187675A (en) | Compact air-to-air heat exchanger for jet engine application | |
| US5288207A (en) | Internally cooled turbine airfoil | |
| US4016718A (en) | Gas turbine engine having an improved transition duct support | |
| US4798515A (en) | Variable nozzle area turbine vane cooling | |
| US2856755A (en) | Combustion chamber with diverse combustion and diluent air paths | |
| US2510645A (en) | Air nozzle and porting for combustion chamber liners | |
| US8727704B2 (en) | Ring segment with serpentine cooling passages | |
| US3670497A (en) | Combustion chamber support | |
| US3088279A (en) | Radial flow gas turbine power plant | |
| US3729930A (en) | Gas turbine engine | |
| US4034558A (en) | Cooling apparatus for split shaft gas turbine | |
| NO151844B (no) | Seksjonsoppbygget brennkammer for forbrenning av brenngass med lav brennverdi | |
| US3353351A (en) | Aerofoil-shaped fluid-cooled blade for a fluid flow machine | |
| KR950019078A (ko) | 가스 터어빈 베인 냉각 시스템 | |
| GB1276777A (en) | Arrangements for cooling gas turbine engines | |
| GB1311630A (en) | Gas turbine power plant | |
| US11624286B2 (en) | Insert for re-using impingement air in an airfoil, airfoil comprising an impingement insert, turbomachine component and a gas turbine having the same | |
| JP2023055637A (ja) | ガスタービン燃焼器用のスタック型冷却アセンブリ | |
| US4203283A (en) | Combustion chamber, especially annular reverse-flow combustion chamber for gas turbine engines | |
| US2778192A (en) | Combustor basket structure | |
| US4098075A (en) | Radial inflow combustor | |
| US11396818B2 (en) | Triple-walled impingement insert for re-using impingement air in an airfoil, airfoil comprising the impingement insert, turbomachine component and a gas turbine having the same | |
| EP3067622B1 (en) | Combustion chamber with double wall and method of cooling the combustion chamber |