DE1644061U - Abblasevorrichtung fuer brennkammern fuer gasturbinenanlagen. - Google Patents

Description

1785^58.52 Anlage^

Maschinenfabrik Augsburg-3fürnberg A« G-., A a g s b u r g

Stadtbaehstrasse:?

Abblasevorrichtung für Brennkammern für Gasturbinenanlagen .

Die Erfindung betrifft eine Abblasevorrichtung für Brennkammern für Gasturbinenanlagen. Gleichdruckbrennkammerii von Gasturbinen mit offener bezw. halboffener Brozeßführung, namentlich solche mit gasförmigen Brennstoffen, bedürfen einer Sicherheitseinrichtung gegen Explosionen oder auch Detonationen, die beim Ausbleiben der Zündung und irgendwelchen anderen Gründen ausgelost werden können. Sie sind deshalb vorteilhaft, um edlere !eile der Anlage, z.B. Yer dicht er und fur bine vor Schädigungen zu bewahren. Die übliche Art, Membranen geringer Masse in Verlängerung der meist rohrartigen Brennräume anzuordnen, scheitert an dem hohen stationären Betriebsinnendruck der Brennkammer, weil die Dickenabmessungen der Membrane bei ausreichend großen lotauslaßöffnungen zu groß werden müssten.

Da die zugehörigen Schließkräfte durch Federn

erfindungsgemäss ebenfalls nur äusserst schwierig zu verwirklichen sind, -wird ein vom Arbeitsmittel beaufschlagter pneumatischer Kolben zum Schließen der SOtöffnung verwendet. Aus dem Uetz der Anlage mit verschiedenen Drücken für die Yerbrennungsluft bezw. das Arbeitsgas, können verschiedene Beaufschlagungsdrücke herangezogen werden! bei Hochdruck-Brennkammern, z.B.am besten der Terdichtungsenddruck, bei Zwischenüberhitzungsbrennkammern ein an einer günstigen Stelle luftseitig abnehmbarer Zwischendruek. Da trotz des mit der Last schwankenden Luftpegels das Verhältnis der Drücke zueinander sieh wenig ändert, ist also stets mit einfachen Mitteln eine ausreichende Schließkraft für das Absperrorgan gewährleistet.

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,: ■-,. Bei auf-tTBtenden JJacpl©si©nen wird dieser Schließdruck des Ventiltellers, schnell überwunden und dem Brennkammerinhalt Gelegenheit, -zum.Austritt ins Freie gegeben« Wenn ein Weiterausbam der Erfindung -iü dei? Speiseleitung des Iteuckkolben^ (notwendig auch zur lauf enjten Deckung v©n Undiehtheitsverlusten des Kolbens) ein Kuekschl^^gventil eingebaut ist, bewirkt das Zusammendrücken des eingeschlossenen Iiuftvolumems ein dämpfendes Auffangen der Brackwellenenergie ohne die Öffnungszeit des Aaslaß©rgans merklich za verlängern. Biese iösung ermöglicht auch ohne weiteres, dass nach dem 7ere¥ben der !Druckwelle der Verschluß der Brennkammer automatisch wieder eintritt. Bei Anordnung von Bruchmembranen wäre in federn Fall eine Betriebspause zur Auswechslung nötig.

lin weiterer Torteil dieser Anordnung ist die Terwendung als Organ für das schnelle Abstellen nachgeschalteter Teilturbinen (meist Verdichterturbinen) bei Auftreten von überdrehzahlen, die irgendwelche Ursachen haben mögen, aber sehr scnnell abgefangen werden sollen. Wenn die Schnellschlußeinrichtung nämlich im Augenblick ihrer Auslösung auf mechanischem oder hydraulischem Wege mittels eines grosseren Abblaseventils den Gegendruck hinter dem Kolben schnell abbaut, öffnet der innere Überdruck der Arbeitsgase in der Brennkammer den Verschluß und die potentielle Arheitsenergie der abzustellenden Turbine ist praktisch ausgeschaltet·

Schließlich tritt bei der Einstellung günstigen ü?eillastverbrauches an mehrwelligen Gasturbinen-Anlagen infolge des Fehlens von QuerschnittsbeeiBflussungsmöglichkeiten an den Turbinen und infolge der steileren Charakteristik der meist verwendeten Axialverdichter das Bedürfnis nach Umführung eines Teiles des Arbeitsmittels um eine Turbine auf. In diesem Fall kann die Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung mit Gegendruckkolben an der vorgeschalteten Brennkammer oder Zwischenüberhitzungskammer dazu benützt werden, durch Steuerung des Gegendruckes hinter dem Kolben das Abblaseventil nur wenig anzuheben und so

eilte dosierte:.Menge abströmen zu lassen. Bas Gleichgewicht der ... Ventil- und Kolbenkräfte in Verbindung, mit einer leder auf der .".-' Kop>endruckseäieibe wird dadurch eingestellt, daß über ein vor- -"" gesehenes fernzusteuerndes Sehnüff el ventil gerade soviel von der zugespeisten Druckluft aus dem Prozeßnetz wieder zum Abströmen gelangen kann, daß sich, ein entsprechend kleinerer Segendruck hinter dem Kolben einstellt, der in seiner Kraftwirkung den gewünschten Abblasequersehnitt am Ventilteller offen lässt·

Besonders zweckmässig ist es, die öffnung der Brennkammer mit dem Absehlußorgan in !Richtung der zu erwartenden Bruckerellemsirkung zu legen, wobei es aber wesentlich vorteilhaft ist, den Arbeitsgasstrom. vorher umzulenken, um zu seiner "Verbrauchsstelle zu gelangen. Man. erreicht dadurch, dass der Anschluß der Sicherheitseinrichtung in einer toten Sferömungsecke des Bremgasstromes liegt, feller und Sitz nicht so heiß werden und die Dichtheit des Abschlusses auf lange Zeit gewährleistet werden kann. Die Heranführung von Verbrennungsluft aus dem Brennkammermantel unterstützt diese Wirkung noch, zusätzlich«

In der Zeichnung ist ein Ausfahrungsbei spiel einer Abblasevorrichtung nach der Erfindung dargestellt, wobei die Brennkammer in einem Längsschnitt gezeigt ist, während die mit ihr in Verbindung stehende Gasturbinenanlage schematisch dargestellt ist.

Die Brennkammer mit dem Gasbrenner 1, dem druekfesten Gehäuse 2 und dem zunderbeständigen Brennraumeinsatz 3 erhält die Verbrennungsluft als Bcimär- und Sekundärluft an den Stutzen 4 und 5 in vorgewärmtem Zustand von Verdichter 6 und Vorwärmer 7 angeliefert. Das entstehende freibgas entweicht am Stutzen 8 zur Turbine 9, die in dem Atisfahrungsbeispiel einer !"rischgasbrennkammer eine üeilturbxne einer mehrteiligen Gasturbinenanlage darstellt und zur schematischen Erläuterung der Anwendungsmoglichkeiten der Sicherheitseinrichtung auch einen Generator 10 antreibt, lach der Erfindung hält die Brennkammer eine weitere Öffnung möglichst in Eiehtung der asialen BrStreckung derselben, die vom Ventil 12 verschlossen wird» Die Schließ-

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j dtraeh einen Kolben 13 in einem, !rückzylinder 14 auf gebracht, .der^. von einem .Teilstrom der verdiehteteja Soft über die £eitung 15,. mit' eingeT3äu|emßücköchlasYentil. 16 and Drosseloffnung, 1f beasfschlagt wird. Beim;Auftreten eimer verwünschten Brucksteiger-ang in der Brennkammer -wird die Sehließkraft des Druekkolbens 13 überwanden, and der Gasinhalt kann bei der dadurch bewirkten öffnung des Ventiles 12 über den Stützen 18 and die Leitung 19 ins Freie entweichen, -wobei durch die Zassanmendrüekung des hinter dem Kolben 13 eingeschlossenen Ltaftvoleimens eine Bämpfung des ©ruekstosses erfolgt, weil in der laohfülleitang dqnn das Rückschlagventil 16 mrksam wird.

Das Eingreifen des Sicherheitsabschliasses 12 bei Überschreitung der zulässigen Höchstdrehzahl der Turbine 9 aas irgendwelchen Gründen wird ausgelöst durch die Schnellschlußeinriohtong 20 auf der Welle derselben. Ss ist die übliche Bauart mit einem unwuchtigen Ring, der durch Federkraft auf rundlaufendem Außendurehmesser gehalten wird. In der Zeichnung ist sie schematisch dargestellt. Bei gefährlicher Überschreitung der Drehzahl überwiegt bekanntlich die Massenkraft am Hing die Federkraft und der Hebel 21 erfährt einen Ausschlag, durch welchen der Absperrhahn 22 in der Abblaseleitung 23 geöffnet wird, und der Gegendruek für die Diehthaltung des Tentiles 12 schlagartig abgebaut wird·

Falls es die Regelung der Anlage auf günstige Teillastverbräuohe fordert, kann abhängig von der Last, -von der aus eine Umführung eines !Beiles der in der Brennkammer ent standenen Treibgase as die nachgeschaltete f urbine 9 erwünscht ist, das Yentil 12 nor wenig angehoben werden, um eben eine begrenzte Teilmenge abströmen zu lassen« Dies ist in der Abbildung schematisch dadurch, angedeutet, daß eine gewisse Muffenstellung des Fliehkraftreglers 24 der Turbine 9 unmittelbar ein Regelventil in der Abblaseleitung 23 soweit öffnet, daß im Bruckraam des Zylinders 14· unter dem Einfluß der Zuströmung in der Speiseleitung 15 und der s© gesteuerten Abströmung in der Abflußleitung

Claims (5)

F.B.17WGJE.B.784 0,45178 5*-S8.52 , 23 sieh ein abgesenkt er Brückeinstellt· DieBeeinflussung des Yentiles 25 kann durch irgendeine bekannte wattmetrisciie Unrichtung SBL generator 1Θ erfolgen· Water Zuhilfenahme der vom Tentilhob abhängigen Federkräfte einer eingebauten Schraubenfeder 26 entsteht so das Gleichgewicht für eine passende geringe Yentilerhebung· Damit das Ventil nicht unmittelbar von den heißen frexbgasen beheizt isird, ist es zweckmäßig, feller and Sitz an einem. Stromongstotraim oder einem längeren asial angeordneten Stutzen vorzusehen· Zusätzlich kann, der luftmantel der Brennkammer, wie in der Abbildung erkennbar, so in die Fähe des Sitzes gezogen werden, daß derselbe laufend von kälterer Luft bespült wird und eine einwandfreie Dichtheit des Tentiles auch bei längerer Betriebsdauer und hohen Temperaturen sichergestellt ist» Schut zansprü ehe:

1. Abblasevorriehtung für Brennkammern für Gasturbinenanlagen, dadurch gekennzeichnet', daß die Schließkraft für das Absperrorgan (12) durch einen Kolben (13) aufgebracht wird, dessen Druckbeaufschlagung aus dem Terbrennungs- bzw. Mi schlaftnetz erfolgt und ein Sückschlagventil (16) in der Speiseleitung (15) angeordnet ist·

2» Abblasevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (14) hinter dem Belastungskolben (13) des Absperrventils (12) durch einen von der Schnellschlußeinrichtung (20) der nachgeschalteten !Turbine (9) gesteuerten Ablaßhahn (22) schnell druckentlastet werden kann*

3· Abblasevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der? Druck hinter dem Belastungskolben (13) des Absperrventils (12) durch ein von der Leistungsregelung der Anlage gesteuertes Abblaseventil (25) so beeinflußt wird, daß die öifnungsquerschnitte des Absperrorgans (12) der Brennkammer den geringen abzublasenden Arbeitsmittelmengen bei normaler Leistimgsveriainderung entsprechen»

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4. Abblaseinrichtung nach. Ansprach- 1, dadureli ge-* kennzeichnet, daß die Abblaseeinriehtung (12) am Brennraum der ^ Brennkammer im Bereicli geringerer Seschrnndigkeit des erzeugten; heißen Arbeitsgases aber trotzdem in Biehtung der möglichen Betonationswirkang angeordnet ist·

5. Abblasevorriehtong nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die MantBlluft der Brennkammer besonders an dem feller und Sitz des Absperrorgans (12) herangeführt mrd·