DE1923275C3

DE1923275C3 - Ringbrennkammer

Info

Publication number: DE1923275C3
Application number: DE19691923275
Authority: DE
Inventors: Louis Jules Vanves Bauger; Jacques Emile Jules Dammarie-Les-Lys Caruel; Herve Alain Issy-Les-Moulineaux Quillevere
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1968-05-07
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1979-03-15
Also published as: FR1569142A; DE1923275A1; GB1253471A; DE1923275B2

Description

Strömung gemeinsam mit den Auslaßabschnitten selbst die gegeneinander gerichteten Sekundärluftstrahlen gewissermaßen führen und somit ein unmittelbares Aufeinandertreffen der Sekundärluftstrahlen verhindern.

Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erzielt, wenn jedes Paar von radial ausgerichteten öffnungen mit dem Auslaßquerschnitt des AuslaßaDschnittes des zugehörigen Vorverdampfers fluchtet.

Anhand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Ringbrennkammer,

Fig.2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig.l.

Die in der Zeichnung dargestellte Ringbrennkammer mit Vorverdampfung weist zwei koaxial ineinander angeordnete Außenwände la und 16 auf, die miteinander einen Ringraum bilden.

Im Inneren dieses Ringraums sind zwei im wesentlichen koaxiale Innenwände 2a, 2b angeordnet die den eigentlichen Brennraum bilden. Der Brennraum wird in seinem stromaufwärts liegenden Bereich von einem ringförmigen Nasenabschnitt 3 begrenzt, in dessen Innerem ein ringförmiger Lagerkörper 4 angeordnet ist Der Nasenabschnitt 3 und der Lagerkörper 4 sind mit öffnungen 5,6 versehen, die gleichmäßig um die Achse X-X der Ringbrennkammer verteilt und zueinander ausgerichtet angeordnet sind. Auf der Achse einer jeden öffnung 6 liegt, mit Spiel, ein Vorverdampfer 7. Der jo Ringbrennkammer wird in ihrem stromaufwärts liegenden Bereich über eine Leitung 8 ein Sauerstoffträger, beispielsweise komprimierte Luft, zugeführt. Diese Luft strömt im Ringraum zwischen den Außen- und Innenwänden und tritt in den Brennraum ein, und zwar r> als Primärluft durch die öffnungen 5 und als Sekundärluft durch öffnungen 9a, 9b, 10a, iOb und Ha, 116. Die durch die öffnungen 9a, 9b eintretende Sekundärluft dient zum Kühlen, die durch die öffnungen 10a, 106 eintretende Sekundärluft zur Verdünnung und die durch die öffnungen lla, Ufa eintretende Sekundärluft zur Unterstützung der Verbrennung. Die öffnungen 9a, 9b verlaufen vorteilhafterweise in Richtung der Brennkammerachse, während die öffnungen 10a, 106 vorzugsweise radial verlaufen.

Die öffnungen lla, 116, die auf Höhe der Vorverdampfer 7, im wesentlichen radial verlaufend, in den Innenwänden gebildet sind, tragen zur Stabilisierung der Flamme in dem stromaufwärts liegenden Bereich des Brennraums bei, wie im folgenden noch genauer beschrieben wird.

Jeder Vorverdampfer 7 weist einen rohrförmigen Einlaßabschnitt 12 auf, der mit seinem stromaufwärts liegenden Teil in der Achse der Öffnungen 5,6 liegt und sich mit seinem stromabwärts liegenden Teil in zwei quer verlaufende, ringförmige Auslaßabschnitte 13, 14 verzweigt die bei 15,16 rückwärts gekrümmt sind. Eine Leitung 17 zum Zuführen von flüssigem Brennstoff mündet im stromaufwärts liegenden Teil des Einlaßabschnitts 12.

Die öffnung 6 hat einen größeren Querschnitt als der Einlaßabschnitt 12, so daß um den Einlaßabschnitt ein Bauteil 18 angeordnet werden kann, das gegebenenfalls einstückig mit dem Einlaßabschnitt ausgebildet ist. Das Bauteil 18 weist zwei Verzweigungen 19,20 auf, die zwei Kanäle 21, 22 bilden. Durch diese Kanäle kann ein kleiner Bruchteil der Primärluft unmittelbar in den Brennraum eintreten.

Der größere Teil der Primärluft tritt gleichzeitig mit dem flüssigen Brennstoff in die Vorverdampfer ein, deren Wände auf ihrer Außenseite der Flamme ausgesetzt sind, so daß der Brennstoff verdampft. Das Gemisch aus Luft und verdampftem Brennstoff tritt im wesentlichen axial, entgegen der allgemeinen Strömungsrichtung der Verbrennungsgase in der Brennkammer, also in Richtung auf den Nasenabschnitt 3, aus den Auslaßabschnitten 13,14 aus. Der geringe Bruchteil der den Einlaßabschnitt 12 umgebenden Primärlufi dient im wesentlichen dazu, den stromaufwärts liegenden Abschnitt der Vorverdampfer thermisch zu isolieren.

Durch die öffnungen lla, 116 werden zwei Gruppen von im wesentlichen radial verlaufenden, entgegengesetzt gerichteten Strahlen Fa und Fb erzeugt

Wie die Figuren zeigen, verlaufen die entgegengesetzt gerichteten Strahlen Fa, Fb in der Auslaßebene der zurückgekrümmten Auslaßabschnitte 15, 16; durch diese Anordnung wird die Rückströmung erleichtert, was die Entstehung von Wirbeln begünstigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: Ϊ9 23 275

1. Ringbrennkammer, insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk, mit zwei koaxial ineinander angeordneten Außenwänden, die zwischen sich einen Ringraum bilden, zwei koaxial ineinander und innerhalb des Ringraums angeordneten Innenwänden, die zwischen sich einen ringförmigen, von den Brenngasen durchströmten Brennraum bilden, wobei die Innenwände jeweils mit den Außenwänden zwei ringförmige, mit verdichteter Luft beaufschlagte Kanäle bilden, einem den Brennraum am einen Ende schließenden Nasenabschnitt, mehreren T-förmigen, rohrförmigen Vorverdampfern, die den flüssigen Brennstoff vorverdampfen und verdampften Brennstoff in den Bereich des Brennraums einspritzen, der in der Nähe des Nasenabschnitts liegt, wobei jeder der Vorverdampfer zwei Ausiaßabschnitte aufweist, die dem Nasenabschnitt zugewandt sind und durch die der verdampfte Brennstoff auf den Nasenabschnitt zu in einer zur Achse der Brennkammer im wesentlichen parallelen Richtung abgegeben wird und alle Auslaßabschnitte längs einer Ringfläche verteilt sind, die koaxial und mit im wesentlichen gleichen Abständen zu den Innenwänden verlaufen, und mehreren die Innenwände durchdringenden düsenartigen Zuführungsöffnungen, die die ringförmigen Kanäle mit dem Brennraum verbinden, wobei jeweils eine Öffnung in einer der Innenwände zu einer Öffnung in der anderen Innenwand radial fluchtend angeordnet ist, d a durch gekennzeichnet, daß jedes Paar der radial fluchtenden Öffnungen (Ua, lib) zu einem Auslaßabschnitt (15, 16) eines zugehörigen Vorverdampfers (7) radial ausgerichtet ist.

2. Ringbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar von radial ausgerichteten Öffnungen (11a, 11 b) mit dem Auslaßquerschnitt des Auslaßabschnittes (15, 16) des zugehörigen Vorverdampfers (7) fluchtet.

Die Erfindung betrifft eine Ringbrennkammer, insbesondere für ein Gasturbinentriebwerk, mit zwei koaxial ineinander angeordneten Außenwänden, die zwischen sich einen Ringraum bilden, zwei koaxial ineinander und innerhalb des Ringraums angeordneten Innenwänden, die zwischen sich einen ringförmigen, von den Brenngasen durchströmten Brennraum bilden, wobei die Innenwände jeweils mit den Außenwänden zwei ringförmige, mit verdichteter Luft beaufschlagte Kanäle bilden, einem den Brennraum am einen Ende schließenden Nasenabschnitt, mehreren T-förmigen, rohrförmigen Vorverdampfern, die den flüssigen Brennstoff vorverdampfen und verdampften Brennstoff in den Bereich des Brennraums einspritzen, der in der Nähe des Nasenabschnitts liegt, wobei jeder der Vorverdampfer zwei Auslaßabschnitte autweist, die dem Nasenabschnitt zugewandt sind und durch die der verdampfte Brennstoff auf den Nasenabschnitt zu in einer zur Achse der Brennkammer im wesentlichen parallelen Richtung abgegeben wird und alle Auslaßabschnitte längs einer Ringfläche verteilt sind, die koaxial und mit im wesentlichen gleichen Abständen zu den Innenwänden verlaufen, und mehreren die Innenwände durchdringenden düsenartigen Zulührungsöffnungen, die die ringförmigen Kanäle mit dem Brennraum verbinden, wobei jeweils eine Öffnung in einer der Innenwände zu einer Öffnung in der anderen Innenwand radial fluchtend angeordnet ist

Bei einer vorbekannten Ringbrennkammer dieser Art (US-PS 29 56404) strömt das Brennstoff-Luftgemisch aus den über den Umfang verteilten Vorverdampfern — zur Stabilisierung der Flamme — in Richtung auf das vordere Ende des Brennraumes aus. Durch die in den

ίο Ringwänden des Brennraumes gebildeten Zuführungsöffnungen strömt Sekundärluft radial nach innen, wobei ein Teil der Sekundärluft ebenfalls in Richtung auf das vordere Ende des Brennraums strömt, um zur Stabilsierung der Flamme beizutragen.

Der betreffenden US-Patentschrift ist nicht zu entnehmen, auf welche Weise die Zuführöffnungen in Umfangsrichtung verteilt sind. Sind die Zuführungsöffnungen in der Ebene der Einlaßabschnitte der Vorverdampfer angeordnet, so umströmen die aufeinander zugerichteten Sekundärluftstrahlen den kreisförmigen Rohrquerschnitt der Einlaßabschnitte der Vorverdampfer, und sie treffen dann aufeinander. In diesem Bereich entstehen Strömungsschwankungen, die die Stabilisierung der Flamme beeinträchtigen können.

Sind dagegen die Zuführungsöffnungen in Umfangsrichtung versetzt zu den Einlaßabschnitten der Vorverdampfer so angeordnet, so treffen die Sekundärluftstrahlen unmittelbar aufeinander, wodurch die eben erwähnten Instabilitäten noch ausgeprägter wären. Man

jo könnte daran denken, in dem Bereich, in dem die gegeneinander gerichteten Sekundärluftstrahlen aufeinandertreffen, eine ebene Leitwand anzuordnen, die für eine eindeutige Führung der Sekundärluftströmung sorgt und die oben geschilderten Schwierigkeiten vermeidet. Wenn auch durch solch eine Leitwand die Flamme vermutlich stabilisiert werden könnte, so würde eine solche Leitwand jedoch einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand bedeuten; insbesondere würde eine solche Leitwand praktisch nicht lösbare Kühlungsprobleme aufwerfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Ringbrennkammer der eingangs angegebenen Art die Stabilisierung der Flamme zu verbessern, ohne den konstruktiven Aufwand zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einer Ringbrennkammer mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Paar der radial fluchtenden Öffnungen zu einem Auslaßabschnitt eines zugehörigen Vorverdampfers radial ausgerichtet ist.

Es ist bereits eine Rohrbrennkammer (DE-PS 8 82 925) vorbekannt, bei der Sekundärluftöffnungen in einer Ebene mit einem stromaufwärts gerichteten Auslaßabschnitt eines Vorverdampfers liegen. Bei dieser Brennkammer besteht jedoch der Vorverdampfer aus einem Ringkörper mit kreisförmigem Auslaßquerschnitt, so daß es bedeutungslos ist, in welcher Weise die Sekundärluftöffnungen in Umfangsrichtung verteilt sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Sekun-

<io därluftöffnungen wird dagegen in äußerst einfacher Weise — wie sich in der Praxis gezeigt hat — eine ausgezeichnete Stabilisierung der Flamme erzielt, ohne daß zusätzliche Stabilsierungselemente wie Leitwände od. dgl. erforderlich wären. Der Stabilsierungseffekt

h'i dürfte im wesentlichen darauf zurückzuführen sein, daß die aus den Auslaßabschnitten der Vorverdampfer austretende Strömung ähnlich wie eine Leitwand wirkt, d. h., daß die aus den Auslaßabschnitten austretende