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EP1431662B1 - Geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine - Google Patents

Geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine Download PDF

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Publication number
EP1431662B1
EP1431662B1 EP02028486A EP02028486A EP1431662B1 EP 1431662 B1 EP1431662 B1 EP 1431662B1 EP 02028486 A EP02028486 A EP 02028486A EP 02028486 A EP02028486 A EP 02028486A EP 1431662 B1 EP1431662 B1 EP 1431662B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
wall
cooling fluid
hollow tile
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02028486A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1431662A1 (de
Inventor
Peter Tiemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to ES02028486T priority Critical patent/ES2311046T3/es
Priority to DE50212796T priority patent/DE50212796D1/de
Priority to EP02028486A priority patent/EP1431662B1/de
Priority to CNB2003101188594A priority patent/CN100360851C/zh
Priority to US10/724,810 priority patent/US6925808B2/en
Priority to JP2003421132A priority patent/JP2004197748A/ja
Publication of EP1431662A1 publication Critical patent/EP1431662A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1431662B1 publication Critical patent/EP1431662B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M7/00—Doors
    • F23M7/04—Cooling doors or door frames
    • 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 closed-cooled combustion chamber for a turbine.
  • Such combustion chambers are surrounded by a double wall having an inner wall and an outer wall, wherein a gap traversed by a cooling fluid, usually cooling air, is left between the inner wall and the outer wall.
  • a cooling fluid usually cooling air
  • the outer wall is often formed as a double-shell hollow tile, the hollow tile are formed by urgent, opening into the space between the outer wall and the inner wall cooling fluid supply tubes in the hollow tile.
  • the interrupted by the supply pipes, formed in the hollow tile cavity serves to dissipate the heated cooling fluid.
  • the cooling fluid is usually discharged in the interior of the hollow tile in the axial direction of the combustion chamber.
  • the problem with this construction is that the tubes formed with a circular cross-section and guided through the hollow tile with their walls intersecting the hollow tile obstruct the flow path for the outflowing cooling fluid and thus cause an increased flow resistance for the outflowing cooling fluid.
  • a closed-cooled combustion chamber according to the preamble of claim 1 is in US 5,737,922 disclosed.
  • the inlet structures are designed to supply the cooling fluid in the radial direction of the combustion chamber in such a way that, starting from the outer wall, they blend radially outwards from a round cross-section into an elongated opening cross-section.
  • the cooling fluid discharge in the axial direction of the combustion chamber extending, channel-like Ableit Modellen has, in which there are no flow obstacles, the cooling fluid in these Ableit Modellen without high Flow resistance to be dissipated.
  • the cooling fluid to be derived is channeled through the channel-like Ableit Modellen in the construction according to the invention and discharged at a constant radial extent of the combustion chamber with reduced flow resistance. This finally allows a reduction of the radial extent of the combustion chamber.
  • the outer wall is formed as a double-shell hollow tile and the Ableit Modellen inside the hollow tile are intermediate walls lined in the axial direction of the combustion chamber in a row, the hollow tile protruding guide tubes for supplying cooling fluid, wherein the guide tubes at least in the outer shell of the Hollow tile have an elongated opening in the axial direction of the combustion chamber opening cross-section.
  • the guide tubes in the outer shell of the hollow tile on an opening cross-section with elongated shape and in the inner shell of the hollow tile on a circular opening cross-section are provided.
  • the guide tubes in the arranged in the axial direction of the combustion chamber rows at least in the outer shell of the hollow tile with their narrow sides have a smaller distance from each other than the distance between the openings of adjacent rows. This embodiment achieves a further improved channeling of the outflowing cooling fluid in the channels formed between the rows.
  • the outer shell of the hollow tile has a releasably secured, preferably screwed, sealing plate which closes an opening through which a releasably secured, preferably screwed, section of the inner shell is accessible.
  • a required, for example, for maintenance and repair access to the combustion chamber enclosing the inner wall can be created in a simple manner. If a closable opening is also provided in this wall at the location of the access openings in the hollow tile, the interior of the combustion chamber is also accessible.
  • the solution of the sealing plate also brings the advantage that the provision of an opening in the double-shell hollow tile can be done without increased design complexity. This design is characterized by a small number of components, which can also be designed in the same way as the surrounding the opening rest of the hollow tile.
  • the discharge structures are formed by drainage channels formed on the outer wall and extending in the axial direction of the combustion chamber, between each of which the inlet structures are arranged.
  • this embodiment is used as the outer wall of the combustion chamber instead of a double-walled hollow tile a generally einschalige wall on the outside of individual, extending in the axial direction of the combustion chamber discharge channels are placed.
  • the production of such, in principle einschaligen outer wall is, since these parts are usually castings, much easier than in the case of hollow tile.
  • circular discharge openings formed in the outer wall open into the discharge channels.
  • circular discharge openings are arranged distributed over the outer wall.
  • the circular shape of the discharge is advantageous for flow reasons. Several circular discharge openings open into one of the discharge channels, in which the derived cooling fluid is collected and directed discharged.
  • the drainage channels are formed on the outer wall by means of covers placed on the outside of the outer wall and extending in the axial direction of the combustion chamber.
  • Such a two-part design of the discharge channels allows a further simplified production method of the outer wall. This can be made as a simple, single-shell casting. When casting only the ribs must be formed, the formation of cavities in the form of Ableitkanälen is not required. These are formed later by placing the covers.
  • the ribs may have structures for cross-section of circular openings on a linear channel at their base.
  • the outer wall is formed as a single-shell casting, and that the covers are welded onto the ribs.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of an outer wall 1 of a combustion chamber according to the invention in a partial, three-dimensional representation.
  • the outer wall 1 is formed as a double-shell hollow tile. It has an outer shell 2 and an inner shell 3 pointing in the direction of the combustion chamber.
  • Guide tubes 4 connect the outer shell 2 and the inner shell 3 with each other for supplying a cooling fluid.
  • the guide tubes 4 have in the outer shell 2 elongated oval openings 5 and in the inner shell 3 circular openings 6.
  • the guide tubes 4 in the axial direction of the combustion chamber are lined up in succession, that the narrow end faces of the elongated oval openings 5 almost abut each other and that between the oval openings 5 of guide tubes 4 adjacent rows a greater distance than between the openings 5 remains in the rows ,
  • channel-like Ableit Scheme 8 are provided for discharging cooling fluid.
  • the cooling fluid to be discharged enters the cavity 9 from a gap (not shown) between the outer wall 1 and an inner wall (not shown) of the double-walled combustion chamber through openings 7. There it gets into the channel-like Ableit Scheme 8 and is selectively dissipated in the axial direction of the burner inside the outer wall formed as a hollow tile 1.
  • the guide tubes 4 Through the guide tubes 4, the walls of which fade from the oval opening 5 to a circular opening 6, fresh cooling fluid is passed into the space between the outer wall 1 and the inner wall, not shown. Due to the configuration and arrangement of the shown Guide tubes 4, the channel-like Ableit Weg 8 are formed in the interior of the hollow tile, which allow a flow resistance and directed discharge of cooling fluid. This allows a reduced expansion of the outer wall in the radial direction compared to known hollow tile variants, ie in the direction of the axial alignment of the guide tubes 4.
  • Fig. 2a and 2b is a possible further education in Fig. 1 shown outer wall shown.
  • a peripheral recess is formed in the outer shell 2 of the outer wall 1 designed as a hollow tile through which threaded bolts 14 are accessible.
  • a removable segment 15 is fixed to the rest of the outer wall formed as a hollow tile 1.
  • the recess 10 is closed by a screwed-on sealing plate 11.
  • the sealing plate 11 openings 13 passed through the bolts 12 and bolted to the outer shell 2.
  • the removable segment 15 has the same structure as the rest of the outer shell 1.
  • the outer wall 1 shown here is not formed as a hollow tile, but consists of a single-walled 20, which has in the axial direction of the combustion chamber extending ribs 21.
  • covers 22 are placed to form Ableitkanälen and welded to the ribs.
  • the discharge channels thus formed open into discharge openings 23, through which discharged cooling fluid emerges.
  • open openings 7 for discharging cooling fluid.
  • the ribs 21 are wave-shaped at their base for passing on the circular openings 6. In this way, between the Ableitkanälen entering cooling fluid in a wide area, shower-like penetrate into the space between the outer wall 1 and an inner wall, not shown.
  • this embodiment shown allows a reduced in the radial direction of the combustion chamber dimensioning of the outer wall, it also offers the advantage of ease of manufacture of the outer wall, since this is manufactured as a single-shell cast with ribs and the covers are welded to the ribs.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine.
  • Derartige Brennkammern sind von einer eine Innenwandung und eine Außenwandung aufweisenden Doppelwand umgeben, wobei zwischen der Innenwandung und der Außenwandung ein mit einem Kühlfluid, üblicherweise Kühlluft, durchströmbarer Zwischenraum belassen ist. Zum Kühlen der Brennkammer wird durch eine in den Zwischenraum mündende Kühlfluidzuführung ein Kühlfluid, üblicherweise Kühlluft, in den Zwischenraum eingeleitet, und das Kühlfluid verläßt nach Aufnahme von von der Brennkammer abzuführende Wärme den Zwischenraum über eine Kühlfluidabführung. Bei bekannten, geschlossen gekühlten Brennkammern wird die Außenwandung häufig als doppelschalige Hohlkachel ausgebildet, wobei die Hohlkachel durch dringende, in den Zwischenraum zwischen der Außenwandung und der Innenwandung mündende Kühlfluidzuführungsrohre in der Hohlkachel ausgebildet sind. Der durch die Zuführungsrohre unterbrochene, in der Hohlkachel ausgebildete Hohlraum dient zur Abführung des erwärmten Kühlfluids. Dabei wird das Kühlfluid im Innern der Hohlkachel üblicherweise in axialer Richtung der Brennkammer abgeführt. Problematisch bei diesem Aufbau ist, dass die mit einem kreisrunden Querschnitt ausgebildeten, durch die Hohlkachel geführten Rohre mit ihren die Hohlkachel kreuzenden Wandungen den Strömungsweg für das abströmende Kühlfluid versperren und so einen erhöhten Strömungswiderstand für das abfließende Kühlfluid bewirken. Aus diesem Grunde ist es üblich, bei derartigen Hohlkacheln die Ausdehnung in radialer Richtung des Brenners, also in Richtung der durch die Hohlkachel hindurchragenden Rohre zu vergrößern. Mit dieser Vergrößerung der radialen Ausdehnung ist zwangsläufig eine radiale Ausdehnung des Gehäuses verbunden, welche zum einen einen erhöhten Materialeinsatz bei der Herstellung des Gehäuses zum anderen einen erhöhten Raumbedarf für die Brennkammer insgesamt bedingt.
  • Eine geschlossen gekühlte Brennkammer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in US 5,737,922 offenbart.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine dahingehend zu verbessern, daß sie bei geringerer radialer Ausdehnung ein sicheres und widerstandsarmes Abströmen des Kühlfluids ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung angegeben eine geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine mit einer den Brennraum begrenzenden Innenwandung und einer Außenwandung, wobei zwischen der Innenwandung und der Außenwandung ein mit einem Kühlfluid durchströmbarer Zwischenraum belassen ist, mit einer in den Zwischenraum mündenden Kühlfluidzuführung und einer Kühlfluidabführung zum Abführen des Kühlfluids aus dem Zwischenraum, wobei die Kühlfluidabführung im wesentlichen entlang der axialen Ausrichtung der Brennkammer verlaufende, kanalartige Ableitstrukturen aufweist, die durch zwischen den Ableitstrukturen angeordnete Einlaßstrukturen der Kühlfluidzuführung unterbrochen sind. Die Einlassstrukturen sind zum Zuführen des Kühlfluids in radialer Richtung der Brennkammer derart ausgebildet, dass sie von der Außenwandung ausgehend nach radial außen von einem runden Querschnitt in einen langgestreckten Öffnungsquerschnitt überblenden.
  • Dadurch, dass die Kühlfluidabführung in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende, kanalartige Ableitstrukturen aufweist, in denen sich keine Strömungshindernisse befinden, kann das Kühlfluid in diesen Ableitstrukturen ohne hohen Strömungswiderstand abgeführt werden. Verglichen mit der bekannten, von vielen Einzelrohren in regelmäßiger Anordnung durchsetzten Hohlkachel, wird bei der erfindungsgemäßen Konstruktion das abzuleitende Kühlfluid durch die kanalartigen Ableitstrukturen kanalisiert und bei gleichbleibender radialer Ausdehnung der Brennkammer mit verringertem Strömungswiderstand abgeführt. Dies ermöglicht schließlich eine Reduzierung der radialen Ausdehnung der Brennkammer.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Brennkammer ist die Außenwandung als doppelschalige Hohlkachel ausgebildet und die Ableitstrukturen im Inneren der Hohlkachel sind Zwischenwandungen von in axialer Richtung der Brennkammer hintereinander gereihten, die Hohlkachel durchragenden Führungsrohren zur Zuführung von Kühlfluid ausgebildet, wobei die Führungsrohre zumindest in der Außenschale der Hohlkachel einen in axialer Richtung der Brennkammer langgestreckten Öffnungsquerschnitt aufweisen. Dadurch, dass anders als bei der bekannten, als doppelschalige Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung die die Hohlkachel durchragenden Führungsrohre nicht einen durchgehend kreisförmigen Querschnitt aufweisen, sondern zumindest in der Außenschale der Hohlkachel einen in axialer Richtung der Brennkammer langgestreckten Öffnungsquerschnitt aufweisen und in axialer Richtung der Brennkammer hintereinander angereiht sind, ist zwischen den Wandungen von Führungsrohren zweier benachbarter Reihen ein in axialer Richtung der Brennkammer verlaufender Ableitkanal für das Kühlfluid ausgebildet. Durch diesen kann das Kühlfluid mit verglichen zu der bekannten Konstruktion deutlich verringertem Strömungswiderstand strömen.
  • Des weiteren weisen gemäß der Erfindung die Führungsrohre in der Außenschale der Hohlkachel einen Öffnungsquerschnitt mit langgestreckter Form und in der Innenschale der Hohlkachel einen kreisförmigen Öffnungsquerschnitt auf. Durch eine solche Ausbildung wird einerseits der Vorteil der kanalartigen Ableitstruktur für das Kühlfluid erzielt, andererseits wird die für die Zuführung von Kühlfluid günstige Kreisform der in den Zwischenraum mündenden Öffnung des Führungsrohrs beibehalten. Das Führungsrohr ist dabei entlang seiner axialen Erstreckung so geformt, dass es unter Vermeidung eines erhöhten Strömungswiderstandes von der langgestreckten "Schlitzform" der Öffnung in der Außenschale der Hohlkachel zu der kreisförmigen Öffnung in der Innenschale der Hohlkachel überblendet.
  • Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsrohre in den in axialer Richtung der Brennkammer angeordneten Reihen zumindest in der Außenschale der Hohlkachel mit ihren Schmalseiten einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als der Abstand der Öffnungen benachbarter Reihen. Durch diese Ausgestaltung wird eine weiter verbesserte Kanalisierung des abströmenden Kühlfluids in den zwischen den Reihen ausgebildeten Kanälen erzielt.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung der ersten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Außenschale der Hohlkachel ein lösbar befestigtes, vorzugsweise aufgeschraubtes, Dichtblech aufweist, welches eine Öffnung verschließt, durch die ein lösbar befestigter, vorzugsweise verschraubter, Abschnitt der Innenschale zugänglich ist. Mit dieser Konstruktion kann auf einfache Weise ein beispielsweise für Wartungs- und Reparaturzwecke erforderlicher Zugang zu der die Brennkammer umschließenden Innenwandung geschaffen werden. Ist auch in dieser Wandung an der Stelle der Zugangsöffnungen in der Hohlkachel eine verschließbare Öffnung angebracht, ist auch das Innere der Brennkammer zugänglich. Die Lösung des Dichtbleches bringt darüber hinaus den Vorteil, dass das Vorsehen einer Öffnung in der doppelschaligen Hohlkachel ohne erhöhten konstruktiven Aufwand erfolgen kann. Diese Konstruktion zeichnet sich durch eine geringe Anzahl von Bauteilen aus, die darüber hinaus genauso ausgeführt sein können, wie der die Öffnung umgebende Rest der Hohlkachel.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Ableitstrukturen durch auf der Außenwandung gebildete, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Ableitkanäle gebildet sind, zwischen denen jeweils die Einlaßstrukturen angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsvariante wird als Außenwandung der Brennkammer anstelle einer doppelwandigen Hohlkachel eine generell einschalige Wandung verwendet, auf deren Außenseite einzelne, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Ableitkanäle aufgesetzt sind. Die Herstellung einer solchen, prinzipiell einschaligen Außenwandung ist, da es sich bei diesen Teilen in der Regel um Gussteile handelt, deutlich einfacher als im Falle der Hohlkachel.
  • Gemäß einer Weiterbildung dieser zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Außenwandung gebildete kreisförmige Ableitöffnungen in die Ableitkanäle münden. Zum Ableiten des den Spaltraum zwischen der Außenwandung und der Innenwandung verlassenden Kühlfluids sind über die Außenwandung verteilt kreisförmige Ableitöffnungen angeordnet. Die Kreisform der Ableitöffnungen ist aus strömungstechnischen Gründen von Vorteil. Mehrere kreisförmige Ableitöffnungen münden in einen der Ableitkanäle, in dem das abgeleitete Kühlfluid jeweils gesammelt und gerichtet abgeführt wird.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung der zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ableitkanäle auf der Außenwandung durch auf auf der Außenseite der Außenwandung ausgebildete, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Rippen aufgesetzte Abdeckungen gebildet sind. Eine solche, zweigeteilte Ausführung der Ableitkanäle ermöglicht ein noch weiter vereinfachtes Herstellungsverfahren der Außenwandung. Diese kann als einfaches, einschaliges Gussteil gefertigt werden. Beim Gießen müssen lediglich die Rippen ausgebildet werden, die Ausbildung von Hohlräumen in Form von Ableitkanälen ist nicht erforderlich. Diese werden erst später durch Aufsetzen der Abdeckungen gebildet.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung können dabei die Rippen an ihrer Basis Strukturen zum Überblenden von kreisförmigen Öffnungen auf einen linearen Kanal aufweisen. Durch eine solche Ausgestaltung wird erreicht, dass bei vergleichsweise kleiner Ableitkanalbreite aus kreisförmigen Öffnungen in der Außenschale, die über einen weiten Bereich der Außenschale verteilt sind möglichst effizient Kühlfluid abgeführt werden kann. Die vergleichsweise kleine Kanalbreite ist erforderlich, um zwischen den Kanälen ausreichend Raum für die Ausbildung von Öffnungen für die Kühlfluidzuführung zu behalten.
  • Für die zweite Ausbildungsform ist schließlich nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Außenwandung als einschaliges Gussstück gebildet ist, und dass die Abdeckungen auf den Rippen verschweißt sind.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    in dreidimensionaler Darstellung einen Ausschnitt aus einer als Hohlkachel ausgeführten Außenwandung einer geschlossen gekühlten Brennkammer,
    Fig. 2a
    einen Fig. 1 vergleichbaren Ausschnitt mit einem darin integrierten, herausnehmbaren Segment zur Bildung eines Mannlochs,
    Fig. 2b
    in schematischer Darstellung eine Darstellung durch das herausnehmbare Segment sowie angrenzende Bereiche der Außenwandung,
    Fig. 3
    in perspektivischer Darstellung ein Ausschnitt einer Außenwandung einer geschlossen gekühlten Brennkammer gemäß einer zweiten Ausführungsform und
    Fig. 4
    vergrößert eine Detailansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 3.
  • In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Außenwandung 1 einer erfindungsgemäßen Brennkammer in einer ausschnittsweisen, dreidimensionalen Darstellung. Die Außenwandung 1 ist als doppelschalige Hohlkachel ausgebildet. Sie weist eine Außenschale 2 sowie eine in Richtung der Brennkammer weisende Innenschale 3 auf. Führungsrohre 4 verbinden die Außenschale 2 und die Innenschale 3 miteinander zur Zuführung eines Kühlfluids. Die Führungsrohre 4 weisen in der Außenschale 2 langgestreckt ovale Öffnungen 5 und in der Innenschale 3 kreisförmige Öffnungen 6 auf. Dabei sind die Führungsrohre 4 in axialer Richtung der Brennkammer so hintereinander angereiht, dass die schmalen Stirnseiten der langgestreckt ovalen Öffnungen 5 fast aneinander stoßen und dass zwischen den ovalen Öffnungen 5 von Führungsrohren 4 benachbarter Reihen ein größerer Abstand als zwischen den Öffnungen 5 in den Reihen verbleibt. So werden in dem zwischen der Außenschale 2 und der Innenschale 3 der als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1 gebildeten Hohlraum 9 zwischen den Reihen der Führungsrohre 4 in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende kanalartige Ableitstrukturen 8 zum Ableiten von Kühlfluid geschaffen. Das abzuleitende Kühlfluid tritt aus einem (nicht gezeigten) Zwischenraum zwischen der Außenwandung 1 und einer (nicht gezeigten) Innenwandung der doppelwandigen Brennkammer durch Öffnungen 7 in den Hohlraum 9 ein. Dort gelangt es in die kanalartigen Ableitstrukturen 8 und wird gezielt in axialer Richtung des Brenners im Innern der als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1 abgeführt.
  • Durch die Führungsrohre 4, dessen Wandungen von der ovalen Öffnung 5 auf eine kreisförmige Öffnung 6 überblenden, wird frisches Kühlfluid in den Zwischenraum zwischen der Außenwandung 1 und der nicht gezeigten Innenwandung geleitet. Durch die gezeigte Ausgestaltung und Anordnung der Führungsrohre 4 werden im Innern der Hohlkachel die kanalartigen Ableitstrukturen 8 ausgebildet, welche eine strömungswiderstandsarme und gerichtete Ableitung von Kühlfluid ermöglichen. Dies erlaubt eine verglichen mit bekannten Hohlkachelvarianten verringerte Ausdehnung der Außenwandung in radialer Richtung, also in Richtung der axialen Ausrichtung der Führungsrohre 4.
  • In den Fig. 2a und 2b ist eine mögliche Weiterbildung der in Fig. 1 gezeigten Außenwandung dargestellt. Zur Bildung einer Öffnung für beispielsweise Reparatur- und Wartungszwecke, eines sogenannten Mannloches, ist in der Außenschale 2 der als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1 eine umlaufende Ausnehmung ausgebildet, durch die hindurch Schraubbolzen 14 zugänglich sind. Mit den Schraubbolzen 14 ist ein herausnehmbares Segment 15 an dem Rest der als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1 fixiert. Während des Betriebes wird die Ausnehmung 10 durch ein aufgeschraubtes Dichtblech 11 verschlossen. Hierzu weist das Dichtblech 11 Öffnungen 13 auf, durch die Schraubbolzen 12 hindurchgeführt und mit der Außenschale 2 verschraubt werden. Das herausnehmbare Segment 15 ist in seiner Struktur gleich ausgebildet wie der Rest der Außenschale 1. Dies ermöglicht eine vereinfachte Herstellung des herausnehmbaren Segmentes 15 analog zu der übrigen als Hohlkachel ausgebildeten Außenwandung 1. Zum Herausnehmen des herausnehmbaren Segmentes 15 wird einfach das Dichtblech 11 von der Außenschale 2 gelöst und abgenommen. Durch die Ausnehmung 10 sind dann die Schraubbolzen 14 zugänglich, nach deren Lösen das herausnehmbare Segment 15 abgehoben werden kann.
  • In den Fig. 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die hier gezeigte Außenwandung 1 ist nicht als Hohlkachel ausgebildet, sondern besteht aus einer einschaligen Wandung 20, die in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Rippen 21 aufweist. Auf die Rippen 21 sind zur Bildung von Ableitkanälen Abdeckungen 22 aufgesetzt und mit den Rippen verschweißt. Die so gebildeten Ableitkanäle münden in Ableitöffnungen 23, durch die abgeleitetes Kühlfluid austritt. In dem Bereich zwischen den Rippen 21, auf denen die Abdeckung 22 sitzt, münden Öffnungen 7 zum Abführen von Kühlfluid. Der Bereich zwischen den Rippen 21, der nicht von Abdeckungen 22 zur Bildung von Ableitkanälen überdeckt ist, enthält kreisförmige Öffnungen 6 zum Zuführen von Kühlfluid. Um die Zuführung von Kühlfluid möglichst flächendeckend und gleichmäßig verteilt durchzuführen, dabei aber die Ableitkanäle groß genug zu halten, sind die Rippen 21 an ihrer Basis zum Überleiten auf die kreisförmigen Öffnungen 6 wellenartig geformt. Auf diese Weise kann zwischen den Ableitkanälen eintretendes Kühlfluid in einem weiten Flächenbereich, duschenartig in den nicht gezeigten Zwischenraum zwischen der Außenwandung 1 und einer Innenwandung eindringen.
  • Auch diese gezeigte Ausführungsform ermöglicht eine in radialer Richtung der Brennkammer verringerte Dimensionierung der Außenwandung, sie bietet zudem den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit der Außenwandung, da diese als einschaliges Gussteil mit Rippen gefertigt wird und auf die Rippen die Abdeckungen aufgeschweißt werden.
  • Die gezeigten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung und sind nicht beschränkend.

Claims (10)

  1. Geschlossen gekühlte Brennkammer für eine Turbine mit einer den Brennraum begrenzenden Innenwandung und einer Außenwandung (1), wobei zwischen der Innenwandung und der Außenwandung (1) ein mit einem Kühlfluid durchströmbarer Zwischenraum belassen ist, mit einer in den Zwischenraum mündenden Kühlfluidzuführung und einer Kühlfluidabführung zum Abführen des Kühlfluids aus dem Zwischenraum, wobei die Kühlfluidabführung im wesentlichen entlang der axialen Ausrichtung der Brennkammer verlaufende, kanalartige Ableitstrukturen (8; 21, 22) aufweist, die durch zwischen den Ableitstrukturen (8; 21, 22) angeordnete Einlassstrukturen (4; 6) der Kühlfluidzuführung unterbrochen sind, dadurch gekenn-zeichnet, dass die Einlassstrukturen zum Zuführen des Kühlfluids in radialer Richtung der Brennkammer derart ausgebildet sind, dass sie von der Außenwandung (1) ausgehend nach radial außen von einem runden Querschnitt in einen langgestreckten Öffnungsquerschnitt (5) überblenden.
  2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandung (1) als doppelschalige Hohlkachel ausgebildet ist und dass die Ableitstrukturen (8) im Innern der Hohlkachel zwischen Wandungen von in axialer Richtung der Brennkammer hintereinander gereihten, die Hohlkachel durchragenden Führungsrohren (4) zur Zuführung von Kühlfluid ausgebildet sind, wobei die Führungsrohre (4) zumindest in der Außenschale (2) der Hohlkachel einen in axialer Richtung der Brennkammer langgestreckten Öffnungsquerschnitt (5) aufweisen.
  3. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohre (4) in den in axialer Richtung der Brennkammer angeordneten Reihen zumindest in der Außenschale (2) der Hohlkachel mit ihren Schmalseiten einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als der Abstand der Öffnungen benachbarter Reihen.
  4. Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohre (4) in der Außenschale (2) der Hohlkachel einen Öffnungsquerschnitt (5) mit langgestreckter Form und in der Innenschale (3) der Hohlkachel einen kreisförmigen Öffnungsquerschnitt (6) aufweisen.
  5. Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschale (2) der Hohlkachel ein lösbar befestigtes, vorzugsweise aufgeschraubtes, Dichtblech (11) aufweist, welches eine Öffnung (10) verschließt, durch die ein lösbar befestigter, vorzugsweise verschraubter, Abschnitt der Innenschale zugänglich ist.
  6. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitstrukturen durch auf der Außenwandung (1) gebildete, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Ableitkanäle (21, 22) gebildet sind, zwischen denen jeweils die Einlassstrukturen (6) angeordnet sind.
  7. Brennkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenwandung (1) gebildete kreisförmige Ableitöffnungen (7) in die Ableitkanäle (21, 22) münden.
  8. Brennkammer nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitkanäle (21, 22) auf der Außenwandung (1) durch auf auf der Außenseite der Außenwandung (1) ausgebildete, in axialer Richtung der Brennkammer verlaufende Rippen (21) aufgesetzte Abdeckungen (22) gebildet sind.
  9. Brennkammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (21) an ihrer Basis (24) Strukturen zum Überblenden von kreisförmigen Öffnungen (6) auf einen linearen Kanal aufweisen.
  10. Brennkammer nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwandung (1) als einschaliges Gussstück gebildet ist und dass die Abdeckungen (22) auf den Rippen (21) verschweißt sind.
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