DE69626334T2

DE69626334T2 - Konstruktion eines Mehrstufenringbrennkammerdomes

Info

Publication number: DE69626334T2
Application number: DE69626334T
Authority: DE
Inventors: Jan Christopher Schilling; Edward Charles Vickers
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-04-29
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2016-04-30
Also published as: US5630319A; CA2172862A1; EP0742412B1; DE69626334D1; CA2172862C; EP0742412A1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrstufen-Ringbrenner für ein Gasturbinentriebwerk und insbesondere auf eine Domeinrichtung für einen Mehrstufen-Ringbrenner, bei dem Hitzeschilde mechanisch an der Domplatte befestigt sind.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es ist in der Technik für Mehrstufen-Ringbrenner von Gasturbinentriebwerken bekannt, Hitzeschilde zu verwenden, um die Domplatte vor übermäßiger Hitze zu schützen. Derartige Hitzeschilde enthalten vorzugsweise ringförmige Mittelkörper, die sich von dort in axialer Richtung erstrecken, um die Dome oder Stufen des Brenners zu trennen. Dadurch wird die Verbrennungsstabilität der Pilotstufe bei verschiedenen Arbeitspunkten sichergestellt, und primäre Verdünnungsluft kann in die Reaktionszone der Pilotstufe gerichtet werden.
Eine bestimmte Hitzeschild- und Mittelkörperkonstruktion, die bei einem Dreifach-Ringbrenner verwendet wird, ist in dem US- Patent 5,323,604 beschrieben, dessen Patentinhaberin auch die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung ist. Wie dort zu sehen ist, ist der Hitzeschild/Mittelkörper an der Domstruktur hartgelötet. Zwar wird das Hartlöten (Brazing) von Hitzeschilden und Mittelkörpern an der Domstruktur von einem Brenner üblicherweise im Stand der Technik verwendet, es ist aber gefunden worden, dass das Auftrennen der Hartlötung und das erneute Hartlöten von einem beschädigten Wärmeschild/Mittelkörper während der Reparatur schwierig ist und eine Abschaltung des Triebwerkes erfordert.
Zusätzlich ist aus dem US-Patent 5,323,604 ersichtlich, dass Endringe zwischen der Vorderseite des Doms und gewissen Haltestücken angeordnet sind, wobei die Endringe in der Lage sind, in radialer Richtung und Umfangsrichtung zu schwimmen, um so die Brennstoffdüseneinrichtung nicht zu belasten. Demzufolge enthält die Brennstoffdüse eine Kolbenringdichtung zum Abdichten des Endringes gegenüber der Brennstoffdüse, während die Mittelkörper "C"-Dichtungen auf ihren äußeren Enden aufweisen, um eine Leckage zu verhindern, wenn sie gekühlt werden. Deshalb wird eine große Anzahl von Komponenten verwendet und diese müssen zusammengebaut werden, was extrem schwierig werden kann.
Ferner ist verständlich, dass die Mittelkörper in dem US-Patent 5,323,604 vorbelastet, um die "C"-Dichtung zusammenzupressen, und in ihrer Lage punktgeschweißt sein müssen, woraufhin sie hartgelötet werden für eine endgültige Befestigung zusammen mit den Haltern für die Endringe. Es wurde gefunden, dass eine Inspektion dieser Einrichtung hinsichtlich einer vollen Verbindungsdurchdringung unmöglich ist, und deshalb wird die volle Integrität der Verbindung fraglich.
Im Licht der vorstehenden Beschreibung würde es wünschenswert sein, eine Hitzeschild- und Mittelkörpereinrichtung zu haben, die an einer Domstruktur von einem Mehrfach-Ringbrenner befestigt werden kann, der die auftretenden Probleme des Hartlötens nicht hat und trotzdem für die erforderliche Abdichtung sorgt, um zu verhindern, dass Luft in die Verbrennungszone eintritt.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Domeinrichtung für einen Mehrstufen-Ringbrenner offenbart, die eine ringförmige Domplatte mit wenigstens zwei radialen Domen enthält, wobei jeder radiale Dom mehrere radial im Abstand angeordnete Öffnungen darin aufweist. Ein Hitzeschild ist in jeder der Öffnungen angeordnet, wobei ein mit Gewinde versehenes vorderes Ende stromaufwärts von der Domplatte angeordnet und ein hinteres Ende stromabwärts von der Domplatte angeordnet ist. Eine Haltemutter mit Gewindegängen, die auf einer inneren Ringfläche davon ausgebildet sind, ist mit dem vorderen Ende von jedem Hitzeschild passend in Eingriff zu bringen. Wenn die Haltemutter auf das Vorderende des Hitzeschildes festgezogen wird, wird der Hitzeschild mechanisch an der Domplatte befestigt. In Abhängigkeit von dem Domort ist es bevorzugt, dass sich wenigstens ein Mittelkörper axial stromabwärts von entweder der radial äußeren oder radial inneren Seite von dem hinteren Ende des Hitzeschildes erstreckt.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Domeinrichtung einen Endring in jeder der Domplattenöffnungen zur Aufnahme eines Luft/Brennstoff-Mischers darin aufweist, wobei der Endring einen ringförmigen Dichtungsflansch aufweist, der sich von dort in radialer Richtung erstreckt. Der Haltering ist stromaufwärts von dem vorderen Ende des Hitzeschildes angeordnet, um dazwischen einen Spalt zu bilden. Demzufolge ist der Dichtungsflansch des Endringes in dem Spalt angeordnet, um zu verhindern, dass zwischen dem Hitzeschild und dem Luft/Brennstoff-Mischer Luft strömt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zwar schließt die Beschreibung mit Ansprüchen, die auf die vorliegende Erfindung besonders gerichtet sind und diese ausdrücklich beanspruchen, es wird aber angenommen, dass sie aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich ist, in denen:
Fig. 1 eine schematische Teilquerschnittsansicht von einem bekannten Dreifach-Ringbrenner ist, der in dem US-Patent 5,323,604 offenbart ist, wo eine bekannte Domeinrichtung gezeigt ist;
Fig. 2 eine schematische Teilquerschnittsansicht von einem Dreifach-Ringbrenner ist, der die Domeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält;
Fig. 3 eine vergrößerte, schematische Teilquerschnittsansicht von der in Fig. 2 gezeigten Domeinrichtung ist;
Fig. 4 eine nach vorne schauende Teilrückansicht von der Domeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nach einem Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 ist;
Fig. 5 eine Vorderansicht der Haltemutter für die in den Fig. 2-4 gezeigte Domeinrichtung ist und
Fig. 5A eine Querschnittsansicht von der in Fig. 5 gezeigten Haltemutter ist nach einem Schnitt entlang der Linie 5A-5A.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Es wird nun auf die Zeichnungen im Detail Bezug genommen, wobei gleiche Bezugszahlen die gleichen Elemente in den Figuren angeben; Fig. 1 zeigt eine Vielfach-Ringverbrennungseinrichtung 25 gemäß dem US-Patent 5,323,604, das durch diese Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingeschlossen wird. Es wird deutlich, dass die Verbrennungseinrichtung 25 einen Hohlkörper 27 hat, der darin eine Brennkammer 29 bildet. Der Hohlkörper 27 hat im Allgemeinen eine Ringform und wird von einer äußeren Auskleidung 31, einer inneren Auskleidung 33 und einem mit einem Dom versehenen Ende oder einer Domplatte 35 gebildet. In dieser Ringkonfiguration enthält das mit einem Dom versehene Ende 35 des Hohlkörpers 27 drei getrennte radiale Dome -- einen äußeren Dom 37, einen mittleren Dom 39 und einen inneren Dom 41. Es ist zu sehen, dass der äußere Dom 37 ein äußeres Ende, das mit der äußeren Auskleidung 31 fest verbunden ist, und ein inneres Ende aufweist, das radial im Abstand von dem äußeren Ende angeordnet ist. Der mittlere Dom 39 hat ein äußeres Ende, das mit dem inneren Ende des äußeren Doms fest verbunden ist, und ein inneres Ende, das radial innen im Abstand von dem äußeren Ende des mittleren Doms angeordnet ist. Der innere Dom 41 weist ein äußeres Ende, das mit dem inneren Ende von dem mittleren Dom fest verbunden ist, und ein inneres Ende auf, das radial im Abstand innen von dem äußeren Ende des inneren Doms angeordnet ist, das mit der inneren Auskleidung 33 fest verbunden ist. Der Brenner 25 ist in üblicher Weise an dem Triebwerksgehäuse (nicht gezeigt) durch eine Domplatte 35 angebracht. Jeder der Dome 37,39 und 41 weist darin mehrere auf dem Umfang im Abstand angeordnete Öffnungen auf zur Aufnahme von Mischern zum Mischen von Luft und Brennstoff vor dem Eintritt in die Brennkammer 29. Da die Verbrennungseinrichtung 25 eine extrem gut gemischte Flamme haben soll, sind Luft/Brennstoff-Mischer vorzugsweise so aufgebaut, wie es in dem US-Patent 5,351,477 mit dem Titel "Dual Fuel Mixer for Gas Turbine Combustor" offenbart ist, wobei diese Patentschrift die gleiche Patentinhaberin hat wie die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Erfindung und sie wird durch diese Bezugnahme in die folgende Offenbarung eingeschlossen.
Wie in dem US-Patent 5,323,604 beschrieben ist, sind die Hitzeschilde 66,7 und 6 (siehe Fig. 1) mit Mittelkörpern 69, 70,71 und 72 versehen, um die einzelnen primären Brennerzonen 61,63 bzw. 65 voneinander abzutrennen. Die Hitzeschilde 66, 67 und 68 sind mit den Öffnungen in den Domen 37,39 bzw. 41 durch Hartlöten neben dem stromabwärtigen Abschnitt der Mischer 50,48 und 52 verbunden. Somit weisen die Öffnungen in dem äußeren Dom 37 Hitzeschilde 66 darin auf, die den ringförmigen Mittelkörper 69 haben, um die äußere Auskleidung 31 von Flammen zu trennen, die in der primären Zone 61 brennen. Die Öffnungen in dem mittleren Dom 39 enthalten Hitzeschilde 67 darin, die ringförmige Mittelkörper 70 und 71 haben, um den mittleren Dom 39 von dem äußeren Dom 37 bzw. dem inneren Dom 41 zu trennen. Die Öffnungen in dem inneren Dom 41 enthalten Hitzeschilde 68, die den ringförmigen Mittelkörper 72 haben, um die innere Auskleidung 33 von Flammen zu trennen, die in der primären Zone 65 brennen.
Um zu verhindern, dass der Domplatte 35 zugeführte Kühlluft zwischen den Öffnungen in den Domen 37,39 und 41 und den Mischern 48,50 bzw. 52 und in die primären Verbrennungszonen 61,63 und 65 hinein lecken, ist eine Reihe von Dichtungsmaßnahmen vorgesehen. Genauer gesagt, sind die Mischer 50,48 und 52 in Endringen 81, 82 und 83 gehalten, die ihrerseits durch Endringhalter 84, 85 bzw. 86 in ihrer Lage gehalten sind. Diese Anordnung gestattet eine Umfangs- und Radialbewegung der Endringe 81, 82 und 83, um ein unterschiedliches thermisches Wachstum zwischen der Domplatte 35 und den Mischern 50,48 und 52 zu entspannen. Um zu verhindern, dass Kühlluft in die primäre Verbrennungszone 63,61 und 65 leckt, ist eine Dichtung 87 in einer Vertiefung 88 in der äußeren Wand von jedem Mischer angeordnet. Ein weiterer Satz von Dichtungen 89 ist an der Verbindungsstelle der Hitzeschilde 66, 67 und 68 und der Domplatte 35 vorgesehen. Die Dichtungen 89 haben die Funktion, eine Prallkammer 74 der ringförmigen Mittelkörper 69, 70,71 und 72 von den primären Verbrennungszonen 61,63 und 65 abzudichten, und sie gestatten auch eine thermische Bewegung zwischen den Hitzeschilden 66, 67 und 68 und den Domen 37,39 und 41.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind, wie in den Fig. 2-5A zu sehen ist, mehrere äußere Hitzeschilde 166, mittlere Hitzeschilde 167 und innere Hitzeschilde 168 und ihre entsprechenden Mittelkörper 169, 170,171 und 172 gegenüber denjenigen in der US-Patentschrift 5,323,604 rekonfiguriert, um die Domplatte 35 mechanisch zu befestigen anstatt sie durch Hartlöten damit zu verbinden. Dadurch ist der Montage- und Demontageprozess vereinfacht worden. Weiterhin ist eine unterschiedliche Dichtungsanordnung mit dieser mechanischen Befestigung der Hitzeschilde 166, 167 und 168 an der Domplatte 35 verbunden, wodurch Kühlluft daran gehindert wird, in die primären Verbrennungszonen 61,63 und 65 zwischen den Hitzeschilden 166, 167 und 168 und den Luft/Brennstoff-Mischern 48,50 bzw. 52 einzutreten.
Genauer gesagt, haben, wie in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, die Hitzeschilde 166, 167 und 168 ein vorderes Ende, das stromaufwärts von der Domplatte 35 angeordnet ist (identifiziert durch die Bezugszahl 173 in Bezug auf den äußeren Wärmeschild 166 in Fig. 3) und ein hinteres Ende, das stromabwärts von der Domplatte 35 angeordnet ist (identifiziert durch die Bezugszahl 174 in Bezug auf den äußeren Hitzeschild 166 in Fig. 3). Vorzugsweise hat das vordere Ende 173 einen im Wesentlichen ringförmigen axialen Querschnitt und das hintere Ende 174 hat einen im Wesentlichen rechteckigen axialen Querschnitt. Es sei darauf hingewiesen, dass das vordere Ende 173 darauf ausgebildete Gewindegänge 175 hat. Um die Hitzeschilde 166, 167 und 168 mechanisch an der Domplatte 35 zu befestigen, sind mehrere Haltemuttern 176 mit Gewindegängen 177, die in einer inneren ringförmigen Oberfläche 178 davon gebildet sind (siehe Fig. 5A), vorgesehen, wodurch jede Haltemutter 176 mit jeweils einem der Hitzeschilde 166, 167 und 168 passend in Eingriff zu bringen ist.
Weiterhin ist am Besten in Fig. 3 zu sehen, dass die Hitzeschilde 166, 167 und 168 jeweils einen ringförmigen Flansch 179 aufweisen, der sich von dort radial nach außen erstreckt. Der Flansch 179 ist vorzugsweise etwa in der Mitte zwischen dem vorderen Ende 173 und dem hinteren Ende 174 der Hitzeschilde 166, 167 und 168 angeordnet. Eine ringförmige Vertiefung 190 ist vorzugsweise in einer inneren Ringfläche 191 ausgebildet, die die Öffnungen in der Domplatte 35 bildet. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die ringförmige Vertiefung 190 dadurch eine Schulter bildet, die eine nach hinten gerichtete Oberfläche 192 und eine radial nach innen gerichtete Oberfläche 193 hat. Wenn also der ringförmige Flansch 179 der Hitzeschilde 166, 167 und 168 in der Vertiefung 190 angeordnet ist, kann er gegen die Domplatte 35 arbeiten, wenn die Haltemutter 176 darauf festgezogen wird.
Es ist auch zu erkennen, dass ein Kühlloch 194 in dem Ringflansch 179 vorgesehen ist, und ein entsprechendes Kühlloch 195 ist in der Haltemutter 176 vorgesehen. Auf diese Weise kann Kühlluft durch die Kühllöcher 194 und 195 hindurch in den Innenraum 200 von einem Mittelkörper strömen, der auf der einen radialen Seite von dem hinteren Ende 174 angeordnet ist. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, weist der Hitzeschild 166 einen Mittelkörper 169 auf, der zu der radial äußeren Seite davon angeordnet ist. Auf diese Weise ist der Mittelkörper 169 in der Lage, die äußere Auskleidung 31 zu isolieren. Es ist jedoch ersichtlich, dass der Mittelkörper 172 von dem Hitzeschild 168 zu der radial inneren Seite davon angeordnet ist, um die innere Auskleidung 33 zu isolieren. Schließlich enthält, wie in Fig. 2 zu sehen ist, der Hitzeschild 167 einen Mittelkörper 170, der an seiner radial äußeren Seite angeordnet ist, und der Mittelkörper 171 ist an seiner radial inneren Seite angeordnet, um die Pilot-Verbrennungszone 63 von der äußeren primären Zone 61 bzw. der inneren primären Verbrennungszone 65 besser abzutrennen.
Es ist verständlich, dass die Mittelkörper 169-172 ein Design ähnlich demjenigen haben, das in dem US-Patent 5, 323,604 gezeigt und beschrieben ist. Wie jedoch in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, ist der Mittelkörper 166 so gezeigt, dass er hohl mit einem Innenraum 200 ist, der durch die Domplatte 35, den Ringflansch 179 des Hitzeschildes 166, eine Übergangsfläche 201 von dem Hitzeschild 166 zwischen dem Ringflansch 179 und dem hinteren Ende 174 und eine nicht-lineare Wand 202 gebildet ist. Es ist zu sehen, dass die nicht-lineare Wand 202 einen ersten Abschnitt 203, der von dem hinteren Ende 174 des Hitzeschildes radial verläuft, einen zweiten Abschnitt 204, der axial stromabwärts von der Domplatte 35 weg verläuft, einen dritten Abschnitt 205, der sich wieder radial von dem zweiten Abschnitt 204 erstreckt, und einen vierten Abschnitt 206 aufweist, der sich axial stromaufwärts erstreckt und neben der Domplatte 35 endet. Wie bei dem Hitzeschild 166 zu sehen ist, verläuft die nicht-lineare Wand 202 in dem ersten Abschnitt 203 und dem dritten Abschnitt 205 radial nach außen. In Bezug auf die Mittelkörper 171 und 172, die auf dem inneren radialen Abschnitt der Hitzeschilde 167 bzw. 168 angeordnet sind, verlaufen jedoch die ersten und dritten Abschnitte von ihren nicht-linearen Wänden radial nach innen. Somit haben, abgesehen davon, ob die nicht-lineare Wand 202 radial nach außen oder radial nach innen verläuft, die Mittelkörper 169-172 im Allgemeinen die gleiche Konstruktion.
Es ist weiterhin zu sehen, dass eine Vertiefung 207 in eine stromaufwärtige Fläche von dem vierten Abschnitt 206 des Mittelkörpers neben der Domplatte 35 eingebaut ist. Die Vertiefung 207 enthält vorzugsweise eine Dichtung 208 darin, wie beispielsweise eine "C"-Dichtung oder eine ähnliche Vorrichtung. Diese soll verhindern, dass in den Innenraum 200 des Mittelkörpers eintretende Kühlluft an dem stromaufwärtigen Ende der Mittelkörper 169-172 austritt. Es ist vielmehr vorgesehen, dass die Kühlluft durch einen Kanal 209 an dem stromabwärtigen Ende der Mittelkörper 169-172 austritt. Auf diese Weise tritt die Kühlluft stromabwärts von den primären Verbrennungszonen 61,63 und 65 aus und beeinflusst deshalb nicht die darin erzeugten NOx. Weiterhin ist zu sehen, dass ein vorbestimmter Spalt 210 zwischen der Domplatte 35 und dem vierten Abschnitt 206 des Mittelkörpers vorgesehen ist, um ein Zerdrücken der Dichtung 208 zu verhindern.
Wie in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist, erstreckt sich ein Flansch 211 vorzugsweise in radialer Richtung von dem vierten Abschnitt 206 des Mittelkörpers. In dem Flansch 211 ist eine Vertiefung 212 vorgesehen, damit ein Stift 213 durch diesen hindurch in die Domplatte 35 eingesetzt werden kann (siehe Fig. 3). Diese Konstruktion ist vorgesehen, um zu verhindern, dass sich die Mittelkörper 169-172 drehen aufgrund von Drehmomentbelastungen, die während des Triebwerkbetriebes darauf ausgeübt werden. Es wird deutlich, dass sich der Flansch 211 zwar radial innen in dem Mittelkörper 169 erstreckt, aber vorzugsweise radial nach innen in Richtung auf den Innenraum 200 von jedem Mittelkörper verläuft. Demzufolge geht der Flansch 211 von den vierten Abschnitten 206 der Mittelkörper 169 und 170 radial nach innen aus, wogegen sich der Flansch 211 für die Mittelkörper 171 und 172 radial nach außen erstreckt.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Konstruktion der Endringe und Endringhalter für die vorliegende Erfindung sich von dem US-Patent 5,323,604 unterscheidet. Diesbezüglich sind die Endringe 181, 182 und 183 in den Öffnungen der entsprechenden Dome für das Einsetzen des äußeren Dommischers 50, des mittleren Dommischers 48 und des inneren Dommischers 52 vorgesehen. Halterungsringe 184, 185 und 186 sind zur Halterung des äußeren Endringes 181, des mittleren Endringes 182 und des inneren Endringes 183 in ihrer Lage vorgesehen, um so gegen die Hitzeschilde 166, 167 bzw. 168 anzuliegen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Halterungsringe 184, 185 und 186 an Halterungsmuttern 176 durch eine Punktschweißung oder ein ähnliches Mittel befestigt werden. Dabei wird ein Spalt 214 vorzugsweise zwischen den Halterungsringen 184, 185 und 186 und einer stromaufwärtigen Oberfläche 215 der Hitzeschilde 166, 167 und 168 gebildet. Ein Dichtungsflansch 216 erstreckt sich von dem äußeren Endring 181, dem mittleren Endring 182 und dem inneren Endring 183 radial nach außen und ist in dem Spalt 214 zwischen den entsprechenden Halterungsringen und der stromaufwärtigen Fläche 215 des Hitzeschildes angeordnet. Es wird deutlich, dass der Dichtungsflansch 216 des Endringes gestattet, dass sich der äußere Endring 181, der mittlere Endring 182 und der innere Endring 183 in Umfangsrichtung und radial innerhalb des Spaltes 214 bewegen, während er daran gehindert ist, sich in axialer Richtung zu bewegen.
In Fig. 2 ist zu sehen, dass die Spalte 214, die den Hitzeschilden 166, 167 und 168 und ihren entsprechenden Halterungsringen 184, 185 und 186 zugeordnet sind, vorzugsweise unterschiedliche axiale Positionen haben. Dies wird gemacht, um das Einsetzen der Mischer 50,48 und 52 in den Endringen 181, 182 und 183 zu unterstützen, da die Mischer 50, 48 und 52 eine integrale Struktur 55 mit einem Verteilersystem 45 sind, wie es in dem US-Patent 5,232,604 gezeigt und beschrieben ist. Demzufolge wird der Endring-Dichtungsflansch 211 für die entsprechenden Endringe an unterschiedlichen axialen Stellen angeordnet, um so für den entsprechenden Spalt richtig eingesetzt zu werden. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Haltemuttern 176 für die Hitzeschilde von jedem Dom eine unterschiedliche axiale Länge haben können, um die unterschiedlichen axialen Positionen der Spalte und Dichtungsflansche aufzunehmen.
Bezüglich der Haltemutter 176 ist aus den Fig. 5 und 5A zu sehen, dass mehrere Ansatzstücke 217 in einen Abschnitt 218 davon eingebaut sind, der sich stromaufwärts von den Gewindegängen 177 befindet. Die Ansatzstücke 217 haben Nuten 219, die dazwischen vorgesehen sind, so dass ein Schraubenschlüssel oder ein anderes Werkzeug benutzt werden kann, um eine Haltemutter 176 mit den Hitzeschilden 166, 167 und 168 in Eingriff zu bringen und davon zu lösen.

Claims

1. Domeinrichtung für einen Mehrstufen-Ringbrenner (25) enthaltend:

(a) eine ringförmige Domplatte (35) mit wenigstens zwei radialen Domen (37, 39, 41), wobei jeder radiale Dom mehrere Umfangsöffnungen darin aufweist,

(b) einen Hitzeschild (166, 167, 168), der in jeder der Öffnungen angeordnet ist, wobei der Hitzeschild ein vorderes Ende (173), das stromaufwärts von der Domplatte angeordnet ist, und ein hinteres Ende (174) aufweist, das stromabwärts von der Domplatte angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Hitzeschildes darauf ausgebildete Gewindegänge aufweist und

(c) eine Haltemutter (176) eine innere Ringfläche mit darauf ausgebildeten Gewindegängen (177) aufweist, wobei das Haltemuttergewinde mit den Gewindegängen des Hitzeschildes zusammenpasst und der Hitzeschild durch die Haltemutter mechanisch an der Domplatte befestigt ist.

2. Domeinrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend:

(a) einen Ringflansch (179), der sich von dem Hitzeschild radial nach aussen erstreckt und stromabwärts von dem vorderen Gewindeende angeordnet ist, und

(b) eine ringförmige Vertiefung (190), die in einer inneren Ringfläche ausgebildet ist, die die Domplattenöffnung bildet,

wobei der Hitzeschildflansch in der Vertiefung ruht und bewirkt, daß der Hitzeschild in eine gewünschte Passung mit der Domplatte gezogen wird, wenn die Haltemutter auf dem vorderen Ende des Hitzeschildes festgezogen wird.

3. Domeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das vordere Ende (173) des Hitzeschildes ringförmig ist.

4. Domeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das hintere Ende (174) des Hitzeschildes im wesentlichen quadratisch ist.

5. Domeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hitzeschild einen Mittelkörper (169) aufweist, der sich von einer radial äusseren Seite des hinteren Endes axial stromabwärts erstreckt.

6. Domeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Hitzeschild ferner einen Mittelkörper (170) aufweist, der sich von einer radial inneren Seite des hinteren Endes axial stromabwärts erstreckt.

7. Domeinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Hitzeschild ferner einen hohlen Mittelkörper (170) aufweist, der sich von einer radial inneren Seite des hinteren Endes axial stromabwärts erstreckt.

8. Domeinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Hitzeschild ferner einen hohlen Mittelkörper (169, 170) aufweist, der sich von einer radial inneren oder äusseren Seite des hinteren Endes axial stromabwärts erstreckt.

9. Domeinrichtung nach Anspruch 8, wobei ferner Kühlkanäle (194, 195) vorgesehen sind, die in der Haltemutter und dem Hitzeschildflansch ausgebildet sind, wobei zur Domplatte strömende Luft durch die Kühlkanäle strömen kann und mit dem Inneren des Mittelkörpers in Verbindung steht.

10. Domeinrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend:

(a) einen Endring (183) in der Domplattenöffnung zum Aufnehmen eines Luft/Brennstoff-Mischers darin, wobei der Endring einen ringförmigen Dichtungsflansch (216) aufweist, der radial davon ausgeht, und

(b) einen Haltering (184), der stromaufwärts von dem vorderen Ende des Hitzeschildes angeordnet ist, um dazwischen einen Spalt (214) zu bilden,

wobei der Dichtungsflansch des Endringes in dem Spalt so angeordnet ist, daß sich der Endring darin in Umfangsrichtung und radial bewegen kann.

11. Domeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Haltemutter ferner mehrere Ansatzstücke (217) und Schlitze (219) an ihrem vorderen Ende aufweist.

12. Domeinrichtung nach Anspruch 8, wobei der Mittelkörper (169) ferner eine nicht-lineare Wand (202) aufweist, die einen ersten Abschnitt (203), der von dem hinteren Ende des Hitzeschildes radial ausgeht, einen zweiten Abschnitt (204), der sich von der Domplatte axial stromabwärts erstreckt, einen dritten Abschnitt (205), der wieder von dem zweiten Abschnitt radial ausgeht, und einen vierten Abschnitt (206) enthält, der axial stromaufwärts neben der Domplatte endet.

13. Domeinrichtung nach Anspruch 12, ferner einen Ausschnitt (207) enthaltend in einer stromaufwärtigen Fläche des vierten Abschnitts des Mittelkörpers neben der Domplatte (35) und eine Dichtung (208) dazwischen.

14. Domeinrichtung nach Anspruch 13, wobei ein vorbestimmter Spalt (210) zwischen der Domplatte und dem vierten Abschnitt des Mittelkörpers vorgesehen ist, um ein Quetschen der Dichtung zu verhindern.

15. Domeinrichtung nach Anspruch 12, ferner enthaltend:

(a) einen Flansch (211), der von dem vierten Abschnitt des Mittelkörpers radial ausgeht und einen Ausschnitt (212) darin aufweist, und

(b) einen Stift (213), der durch den Flanschausschnitt in die Domplatte eingesetzt ist, wobei der Mittelkörper gehindert ist, sich aufgrund von Drehmomentlasten zu drehen.

16. Domeinrichtung für einen Dreistufen-Ringbrenner (25) von einem Gasturbinentriebwerk, enthaltend:

(a) eine ringförmige Domplatte (35), die einen äusseren Dom (37), einen mittleren Dom (39) und einen inneren Dom (41) aufweist, wobei jeder Dom mehrere in Umfangsrichtung im Abstand angeordnete Öffnungen darin aufweist,

(b) einen äusseren Hitzeschild (166), der in jeder der Öffnungen des äusseren Doms angeordnet ist,

(c) einen mittleren Hitzeschild (167), der in jeder der Öffnungen des mittleren Doms angeordnet ist, und

(d) einen inneren Hitzeschild (168), der in jeder der inneren Öffnungen des inneren Doms angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die äusseren, mittleren und inneren Hitzeschilde jeweils ein vorderes Gewindeende (173), das stromaufwärts von der Domplatte angeordnet ist, und ein hinteres Ende (174) aufweisen, das stromabwärts von der Domplatte angeordnet ist,

(e) eine äussere Haltemutter (176) mit jedem der Vorderenden des äusseren Hitzeschildes in Gewindeeingriff ist,

(f) eine mittlere Haltemutter mit jedem der Vorderenden des mittleren Hitzeschildes in Gewindeeingriff ist, und

(g) eine innere Haltemutter mit jedem der Vorderenden des inneren Hitzeschildes in Gewindeeingriff ist,

wobei die äusseren, mittleren und inneren Hitzeschilde durch die äusseren, mittleren und inneren Haltemuttern mechanisch an der Domplatte befestigt sind.

17. Domeinrichtung nach Anspruch 16, ferner enthaltend:

(a) einen äusseren, mittleren und inneren Endring (181, 182, 183) in jeder der äusseren, mittleren bzw. inneren Domöffnungen zum Aufnehmen von Luft/Brennstoff-Mischern darin, wobei die äusseren, mittleren und inneren Endringe jeweils einen ringförmigen Dichtungsflansch (216) aufweisen, die radial davon ausgehen, und

(b) einen Haltering (184), der stromaufwärts von jedem der Vorderenden des äusseren, mittleren und inneren Hitzeschildes angeordnet sind, um einen Spalt (214) zwischen den Halteringen und den Hitzeschilden zu bilden, wobei die Endringflansche in den Spalten so angeordnet sind, daß sich die äusseren, mittleren und inneren Endringe in Umfangsrichtung und radial darin bewegen können.

18. Domeinrichtung nach Anspruch 17, wobei die Endringflansche der äusseren, mittleren und inneren Endringe an variierenden axialen Stellen angeordnet sind.

19. Domeinrichtung nach Anspruch 18, wobei die äusseren, mittleren und inneren Hitzeschilde vordere Gewindeenden (175) mit variierender axialer Länge haben und die Haltemuttern eine entsprechende axiale Länge haben.

20. Domeinrichtung nach Anspruch 16, wobei der Dreistufen-Ringbrenner eine äussere Auskleidung (31), die an einem radial äusseren Ende der Domplatte befestigt ist, und eine innere Auskleidung (33) aufweist, die an einem radial inneren Ende der Domplatte befestigt ist, wobei die äusseren Hitzeschilde (166) einen Mittelkörper (169) aufweisen, der sich von seiner radialen Aussenseite axial stromabwärts erstreckt, um die äussere Auskleidung zu isolieren, die inneren Hitzeschilde (168) einen Mittelkörper (172) aufweisen, der sich von seiner radialen Innenseite axial stromabwärts erstreckt, um die innere Auskleidung zu isolieren, und die mittleren Hitzeschilde einen ersten Mittelkörper (170), der sich von seiner radialen Aussenseite axial stromabwärts erstreckt, um die äusseren und mittleren Dome zu trennen, und einen zweiten Mittelkörper (171) aufweisen, der sich von seiner radialen Innenseite axial stromabwärts erstreckt, um die mittleren und inneren Dome zu trennen.