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EP3034944A1 - Gas turbine combustor with altered wall thickness - Google Patents

Gas turbine combustor with altered wall thickness Download PDF

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Publication number
EP3034944A1
EP3034944A1 EP15198122.2A EP15198122A EP3034944A1 EP 3034944 A1 EP3034944 A1 EP 3034944A1 EP 15198122 A EP15198122 A EP 15198122A EP 3034944 A1 EP3034944 A1 EP 3034944A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
gas turbine
air holes
turbine combustor
wall
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.)
Withdrawn
Application number
EP15198122.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dr.-Ing. Miklós Gerendás
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.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
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 Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP3034944A1 publication Critical patent/EP3034944A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002Wall structures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/007Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/06Arrangement of apertures along the flame tube
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00005Preventing fatigue failures or reducing mechanical stress in gas turbine components

Definitions

  • the invention relates to a gas turbine combustor according to the preamble of claim 1.
  • the invention relates to a gas turbine combustor having at least one combustion chamber wall in which mixing air holes are formed in predetermined regions.
  • the invention has for its object to provide a gas turbine combustor of the type mentioned above, which avoids the disadvantages of the prior art with a simple structure and simple, cost manufacturability and in particular in the area of the mixing air holes has sufficient strength.
  • the combustion chamber has a greater wall thickness in the area of the mixed air holes than in the areas not provided with mixed air holes.
  • the mixing air holes are arranged in a central region of the combustion chamber, based on the axial extent of the combustion chamber and in the circumferential direction of the combustion chamber.
  • This annular peripheral region, in which the mixing air holes are arranged, is provided according to the invention with a greater wall thickness.
  • the load-bearing wall thickness of the combustion chamber wall is thus increased locally to the extent in which the cross section carrying the mixing air holes in the circumferential direction is removed. According to the invention, it is possible to use this solution both in single-layer and in two-layer combustion chamber walls. In the case of a two-layer combustion chamber wall, it is possible according to the invention to provide or to thicken only one layer, for example the load-bearing outer combustion-chamber wall or the hot, inner combustion-chamber wall or both.
  • the stiffness of the combustion chamber wall no longer varies in the longitudinal direction, but is constant, in particular in the area of the mixing air holes, in particular compared with the areas in which no mixed air holes are formed.
  • the external load distortions do not concentrate in the area provided with the mixed air holes.
  • a gap which may arise between the shingle (inner combustion chamber wall) and the shingle support (outer combustion chamber wall), becomes smaller due to the constant rigidity.
  • the invention is applicable both to combustion chamber walls which are manufactured as a cast part, and to combustion chamber walls which are produced by means of a generative method (laser sintering, ALM, additive layer manufacturing).
  • ALM laser sintering
  • ALM additive layer manufacturing
  • the invention can also apply to combustor walls made of fiber reinforced ceramic (CMC).
  • CMC fiber reinforced ceramic
  • the number of layers of ceramic fiber fabric or windings in the area of the mixed air holes is increased locally. This is associated with little additional effort, since the wall is basically constructed of several layers, only in the area of the mixed air holes, the number of layers of, for example, 12 increased to 20.
  • the increase in wall thickness is more pronounced in CMC, since the wall temperature may be higher, so less cooling air must be used, and thus more air to be passed through the mixing holes, which increases their diameter beyond what is possible with a metallic construction.
  • the layers can be inserted on the inside or outside or as additional intermediate layers with limited axial extent.
  • the shingle can be thickened by eliminating the bridge to the outside. This can also be done in the form of a rib on the cold side of the shingle, which then protrudes through the opening in the cold combustion chamber wall.
  • the gas turbine engine 110 is a generalized example of a turbomachine, in which the invention can be applied.
  • the engine 110 is formed in a conventional manner and comprises in succession an air inlet 111, a fan 112 circulating in a housing, a medium pressure compressor 113, a high pressure compressor 114, a combustion chamber 115, a high pressure turbine 116, a medium pressure turbine 117 and a low pressure turbine 118 and a Exhaust nozzle 119, which are all arranged around a central engine center axis 101.
  • the intermediate pressure compressor 113 and the high pressure compressor 114 each include a plurality of stages, each of which includes a circumferentially extending array of fixed stationary vanes 120, commonly referred to as stator vanes, which are radially inwardly of the engine casing 121 in an annular manner Flow channel through the compressors 113, 114 protrude.
  • the compressors further include an array of compressor blades 122 projecting radially outward from a rotatable drum or disk 125 coupled to hubs 126 of high pressure turbine 116 and intermediate pressure turbine 117, respectively.
  • the turbine sections 116, 117, 118 have similar stages, comprising an array of fixed vanes 123 projecting radially inward from the housing 121 into the annular flow passage through the turbines 116, 117, 118, and a downstream array of turbine blades 124, projecting outwardly from a rotatable hub 126.
  • the compressor drum or compressor disk 125 and the vanes 122 disposed thereon and the turbine rotor hub 126 and turbine blades 124 disposed thereon rotate about the engine centerline 101 during operation.
  • the Fig. 2 shows a longitudinal sectional view of a known from the prior art combustion chamber wall in an enlarged view.
  • a combustion chamber 1 is shown with a central axis 9, which comprises a combustion chamber head 3, a base plate 8 and a heat shield 2.
  • a burner seal is provided with the reference numeral 4.
  • the combustion chamber 1 has an outer cold combustion chamber wall 7, to which an inner, hot combustion chamber wall 6 is attached.
  • mixed air mixing air holes 5 are provided for supplying mixed air mixing air holes 5 are provided. The presentation of impingement cooling holes and effusion holes has been omitted for clarity.
  • the inner combustion chamber wall 6 is provided with bolts 13, which are designed as threaded bolts and are screwed by means of nuts 14.
  • the storage of the combustion chamber 1 via Brennschflansche 12 and 11 Brennschhfitmaschine.
  • Prior art combustor walls made of sheet metal typically have a constant thickness in the range of 0.9 to 1.6 mm, while combustor walls made as castings have wall thicknesses of between 1.2 and 2.5 mm have.
  • the 3 and 4 show in a schematic side view of a combustion chamber wall, the arrangement of mixed air holes.
  • the Fig. 3 shows, for example, the assignment of mixed air holes, as they are known from the prior art. It will be understood that the change in wall thickness, and hence rigidity, of the combustion chamber wall will depend on the arrangement and pattern of the mixing air holes. In particular, the axial distance and the circumferential distance of the mixed air holes must be taken into account. Furthermore, the respective diameters of the mixed air holes play a role.
  • the wall thickness is increased substantially by 41%.
  • the wall thickness is increased substantially by 73%.
  • the smallest web width occurs between the mixed air holes of one row or between the mixed air holes of adjacent rows. This only determines the axial position of the maximum wall thickness. If the smallest web width lies between the mixed air holes of a row, then the maximum of the wall thickness lies at the axial position of the axes of the mixed air hole row. If the minimum land width lies between mixed air holes of adjacent rows of mixed air holes, then the maximum wall thickness between the central axes of the two rows of mixing air holes is substantially midway between the rows.
  • the axial extent of the thickening for a mixed air hole row is substantially limited to the range between a hole diameter upstream and a hole diameter downstream.
  • the axial extent of the thickening for two rows of mixed air holes is limited to the range between a hole diameter of the upstream mixed air hole row upstream and a hole diameter of the downstream mixed air hole row downstream.
  • the wall thickness may be increased in a ramp in front of the thickness-determining ligament, followed by a region of constantly high wall thickness in the area of the mixing air holes and a ramp back to a lesser wall thickness, which then substantially until shortly before the end of the combustion chamber is maintained.
  • the substantially constant wall thickness before the mixing air hole row need not be identical to the substantially constant wall thickness downstream thereof.
  • the transitions in the wall thickness are fluent designed to avoid voltage spikes by cross-sectional jumps.
  • the sheet thickness of the outer, cold combustion chamber wall 7 from 1.2 mm to 1.6 mm, while the thickness of a formed as a casting, inner, hot combustion chamber wall 6 in the mixing air holes of 1.4 mm 2 mm is increased.
  • the Fig. 4 illustrates a possible embodiment according to the invention, in which the two Mischluftlochschloisn are substantially approximated in the circumferential direction or almost overlap.
  • the weakening of the combustion chamber wall would be further increased. According to the invention thus takes place in this area a greater thickening, as it follows in connection with the Fig. 5 and 6 is described.
  • a sheet thickness of a combustion chamber wall can be increased from 1.2 mm to 1.8 mm.
  • the wall thickness of a casting of 1.4 mm can be increased according to the invention, for example in the region of the intersection of the mixed air holes to 2.5 mm.
  • the invention can be used both with single-walled and two-walled combustion chambers.
  • a single-walled combustion chamber for example, the wall thickness of the metal sheet in the area of the mixed air holes is increased or the adjacent area not provided with mixed air holes is reduced in its cross-section by ironing pressures.
  • Abstreckrise a move away from standardized sheet thicknesses to a adapted to the local requirements wall thickness.
  • By means of ironing produced components with locally adapted wall thickness are cheaper to produce than components which are joined from several sheets, forgings or castings.
  • a multilayer wall construction of the combustion chamber wall which is produced for example as a cassette or by joining laminated sheets, it is possible according to the invention to adapt the wall thickness in the region of the mixing air holes analogously to the local requirements.
  • the Fig. 5 shows a sectional view of a combustion chamber analogous to Fig. 2
  • Fig. 2 is in the upper part of the figure as a diagram the wall thickness W over the length of the Combustion chamber wall applied. It follows that the combustion chamber wall has a constant wall thickness W over its entire length.
  • the in Fig. 5 shown embodiment in the area of the mixing air holes 5, a thickening of the wall and thus a greater wall thickness provided, as can be seen from the diagram in the upper half of the figure Fig. 5 results.
  • the Fig. 5 shows in the sectional view of a construction in which both the outer, cold combustion chamber wall 7, and the inner, hot combustion chamber wall 8 are formed thickened.
  • the Fig. 6 shows a further embodiment in a representation analog Fig. 5 , It can be seen that in addition to the in Fig. 5 provided thickening or increasing the wall thickness in the area between the mixing air holes 5 and in the region of their overlap (s Fig. 4 ) a further increase in wall thickness or wall thickness occurs. This results in particular from the diagram in the upper half of the representation of Fig. 6 ,

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenbrennkammer mit zumindest einer Brennkammerwand 6, 7, in welcher in einem vorgegebenen Bereich, welcher sich ringförmig, bezogen auf eine Mittelachse der Brennkammer, in einem mittleren Bereich der Brennkammer um diese erstreckt, Mischluftlöcher 5 ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand 6, 7 im ringförmigen Bereich der Mischluftlöcher 5 eine größere Dicke W aufweist, als in den nicht mit Mischluftlöchern 5 versehenen Bereichen.The invention relates to a gas turbine combustor having at least one combustion chamber wall 6, 7 in which mixing air holes 5 are formed in a predetermined region which extends annularly relative to a central axis of the combustion chamber in a central region of the combustion chamber in that the combustion chamber wall 6, 7 has a greater thickness W in the annular region of the mixing air holes 5 than in the regions not provided with mixing air holes 5.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenbrennkammer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a gas turbine combustor according to the preamble of claim 1.

Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Gasturbinenbrennkammer mit zumindest einer Brennkammerwand, in welcher in vorgegebenen Bereichen Mischluftlöcher ausgebildet sind.In detail, the invention relates to a gas turbine combustor having at least one combustion chamber wall in which mixing air holes are formed in predetermined regions.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in Brennkammerwänden von Gasturbinen Mischluftlöcher vorzusehen, durch welche zusätzliche Luft in den Brennkammerinnenraum eingeleitet wird.From the prior art, it is known to provide mixing air holes in combustion chamber walls of gas turbines, through which additional air is introduced into the combustion chamber interior.

Zum Stand der Technik hierzu wird auf die EP 1 528 322 A2 , die EP 1 795 809 A2 oder die US 2002/0116929 A1 verwiesen.The state of the art is on the EP 1 528 322 A2 , the EP 1 795 809 A2 or the US 2002/0116929 A1 directed.

Durch die Mischluftlöcher wird an einer bestimmten axialen Position eine deutliche Schwächung in die Brennkammerwand eingebracht. Mit steigendem Mischluftanteil durch bessere Kühlung und/oder durch verbesserte, festere Wandmaterialien ist es möglich, die Mischluftlöcher größer auszubilden. Dies führt dazu, dass die Festigkeit der Brennkammerwand zunehmend geschwächt wird. Diese Schwächung ergibt sich, da ein- oder zweischichtige Brennkammerwände aus Blechen oder Gussteilen konstanter Wandstärke hergestellt werden. Aufgrund dieser Materialschwächungen ergeben sich Risse. Der Rissfortschritt von Mischluftloch zu Mischluftloch ist dabei ein wesentlicher Faktor beim Versagen von Brennkammerwänden. Mit steigendem Mischluftanteil nimmt somit die Versagensgefahr erheblich zu.Through the mixing air holes a significant weakening is introduced into the combustion chamber wall at a certain axial position. With increasing proportion of mixed air through better cooling and / or improved, firmer wall materials, it is possible to make the mixing air holes larger. As a result, the strength of the combustion chamber wall is increasingly weakened. This weakening results because one or two-layer combustion chamber walls are produced from sheets or castings of constant wall thickness. Due to these material weakenings, cracks result. The crack progression from mixed air hole to mixed air hole is an essential factor in the failure of combustion chamber walls. With increasing proportion of mixed air thus increases the risk of failure considerably.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenbrennkammer der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere im Bereich der Mischluftlöcher eine ausreichende Festigkeit aufweist.The invention has for its object to provide a gas turbine combustor of the type mentioned above, which avoids the disadvantages of the prior art with a simple structure and simple, cost manufacturability and in particular in the area of the mixing air holes has sufficient strength.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention the object is achieved by the combination of features of claim 1, the dependent claims show further advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Brennkammer im Bereich der Mischluftlöcher eine größere Wanddicke aufweist, als in den nicht mit Mischluftlöchern versehenen Bereichen.According to the invention, it is thus provided that the combustion chamber has a greater wall thickness in the area of the mixed air holes than in the areas not provided with mixed air holes.

Die Mischluftlöcher sind in einem mittleren Bereich der Brennkammer, bezogen auf die axiale Erstreckung der Brennkammer und in Umfangsrichtung der Brennkammer angeordnet. Dieser ringförmige Umfangsbereich, in dem die Mischluftlöcher angeordnet sind, ist erfindungsgemäß mit einer größeren Wanddicke versehen.The mixing air holes are arranged in a central region of the combustion chamber, based on the axial extent of the combustion chamber and in the circumferential direction of the combustion chamber. This annular peripheral region, in which the mixing air holes are arranged, is provided according to the invention with a greater wall thickness.

Erfindungsgemäß wird somit die tragende Wandstärke der Brennkammerwand lokal in dem Maß erhöht, in dem in Umfangsrichtung durch die Mischluftlöcher tragender Querschnitt entfernt wird. Erfindungsgemäß ist möglich, diese Lösung sowohl bei einschichtigen, als auch bei zweischichtigen Brennkammerwänden einzusetzen. Bei einer zweischichtigen Brennkammerwand ist es erfindungsgemäß möglich, nur eine Schicht, beispielsweise die lasttragende äußere Brennkammerwand oder die heiße, innere Brennkammerwand oder beide mit einer größeren Dicke zu versehen bzw. aufzudicken.According to the invention, the load-bearing wall thickness of the combustion chamber wall is thus increased locally to the extent in which the cross section carrying the mixing air holes in the circumferential direction is removed. According to the invention, it is possible to use this solution both in single-layer and in two-layer combustion chamber walls. In the case of a two-layer combustion chamber wall, it is possible according to the invention to provide or to thicken only one layer, for example the load-bearing outer combustion-chamber wall or the hot, inner combustion-chamber wall or both.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich somit der Vorteil, dass die Steifigkeit der Brennkammerwand in Längsrichtung nicht mehr variiert, sondern insbesondere im Bereich der Mischluftlöcher konstant ist, insbesondere verglichen mit den Bereichen, in denen keine Mischluftlöcher ausgebildet sind. Hierdurch konzentrieren sich die Verformungen durch externe Lasten nicht in dem mit den Mischluftlöchern versehenen Bereich. Weiterhin wird ein Spalt, welcher zwischen der Schindel (innere Brennkammerwand) und dem Schindelträger (äußere Brennkammerwand) entstehen kann, durch die konstante Steifigkeit kleiner.In the solution according to the invention, there is thus the advantage that the stiffness of the combustion chamber wall no longer varies in the longitudinal direction, but is constant, in particular in the area of the mixing air holes, in particular compared with the areas in which no mixed air holes are formed. As a result, the external load distortions do not concentrate in the area provided with the mixed air holes. Furthermore, a gap, which may arise between the shingle (inner combustion chamber wall) and the shingle support (outer combustion chamber wall), becomes smaller due to the constant rigidity.

Während bei den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen ein wesentlicher Versagensmechanismus in der Brennkammer durch den Rissfortschritt von Mischluftloch zu Mischluftloch gebildet wird, erfolgt durch die erfindungsgemäße Aufdickung oder Vergrößerung der Dicke der Brennkammerwand speziell an den durch die Mischluftlöcher geschwächten Bereichen eine Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit der Brennkammerwand. Hierdurch ist es möglich, die Rissbildung und den Rissfortschritt zu minimieren. Dies erfolgt durch einen minimalen Materialaufwand bzw. eine minimale Gewichtserhöhung durch die Verdickung der Brennkammerwand.While in the constructions known from the prior art, a substantial failure mechanism is formed in the combustion chamber by the crack progress from mixed air hole to mixed air hole, by the inventive thickening or enlargement of the thickness of the combustion chamber wall, especially at the areas weakened by the mixed air holes, an increase of the stiffness and Strength of the combustion chamber wall. This makes it possible, the cracking and the Minimize crack propagation. This is done by a minimum cost of materials or a minimum increase in weight by the thickening of the combustion chamber wall.

Die Erfindung ist sowohl bei Brennkammerwänden, welche als Gussteil gefertigt sind, anwendbar, als auch bei Brennkammerwänden, welche mittels eines generativen Verfahrens (Lasersintern, ALM, additive layer manufacturing) hergestellt sind. Bei aus Blech hergestellten Brennkammern ist es erfindungsgemäß möglich, speziell konturierte Platinen zu verwenden oder die dünneren Bereiche der Wandung durch Abstreckdrücken zu erzeugen.The invention is applicable both to combustion chamber walls which are manufactured as a cast part, and to combustion chamber walls which are produced by means of a generative method (laser sintering, ALM, additive layer manufacturing). In combustor made of sheet metal, it is possible according to the invention to use specially contoured boards or to produce the thinner areas of the wall by ironing.

Analog läßt sich die Erfindung auch auf Brennkammerwände aus faserverstärkter Keramik (CMC) anwenden. Hier wird die Anzahl der Lagen der Keramikfasergewebe oder -wicklungen im Bereich der Mischluftlöcher lokal erhöht. Dies ist mit einem geringen zusätzlichen Aufwand verbunden, da die Wand grundsätzlich aus mehreren Lagen aufgebaut wird, nur wird im Bereich der Mischluftlöcher die Lagenanzahl von zum Beispiel 12 auf 20 erhöht. Die Erhöhung der Wandstärke fällt bei CMC stärker aus, da die Wandtemperatur höher sein darf, also weniger Kühlluft verwendet werden muss, und damit mehr Luft durch die Mischluftlöcher geführt werden soll, was deren Durchmesser über das bei einer metallischen Konstruktion mögliche Maß erhöht. Die Lagen können auf der Innen- oder Außenseite oder als zusätzliche Zwischenlagen mit begrenzter axialer Erstreckung eingefügt werden.Similarly, the invention can also apply to combustor walls made of fiber reinforced ceramic (CMC). Here, the number of layers of ceramic fiber fabric or windings in the area of the mixed air holes is increased locally. This is associated with little additional effort, since the wall is basically constructed of several layers, only in the area of the mixed air holes, the number of layers of, for example, 12 increased to 20. The increase in wall thickness is more pronounced in CMC, since the wall temperature may be higher, so less cooling air must be used, and thus more air to be passed through the mixing holes, which increases their diameter beyond what is possible with a metallic construction. The layers can be inserted on the inside or outside or as additional intermediate layers with limited axial extent.

Bei bestimmten Mischluftlochmustern in einer doppelwandigen Brennkammer ist es zusätzlich vorteilhaft, zwischen eng benachbarten Mischluftlöchern keinen schmalen Steg mehr zwischen den Mischluftlöchern zu haben, sondern die beiden engbenachbarten Mischluftlöcher in der Schindel durch eine einzige Öffnung in der kalten Brennkammerwand mit Luft zu versorgen. Die Schindel kann durch Wegfall des Steges nach außen aufgedickt werden. Dies kann auch in Form einer Rippe auf der Kaltseite der Schindel geschehen, welche dann durch die Öffnung in der kalten Brennkammerwand hindurchragt.In certain Mischluftlochmustern in a double-walled combustion chamber, it is also advantageous to have no narrow web between narrow mixing air holes between the mixing air holes, but to provide the two closely adjacent mixing holes in the shingle through a single opening in the cold combustion chamber wall with air. The shingle can be thickened by eliminating the bridge to the outside. This can also be done in the form of a rib on the cold side of the shingle, which then protrudes through the opening in the cold combustion chamber wall.

In jedem Falle erfolgt eine Vergrößerung der Dicke der Brennkammerwand so, dass die Mischluftlöcher die Steifigkeit der Brennkammerwand nicht mindern.In any case, an increase in the thickness of the combustion chamber wall takes place so that the mixing air holes do not reduce the rigidity of the combustion chamber wall.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1
eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2
eine Längs-Schnittansicht einer Brennkammer gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3
eine schematische Ansicht der Anordnung von Mischluftlöchern gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 4
eine Ansicht, analog Fig. 3, einer erfindungsgemäßen Anordnung von Mischluftlöchern,
Fig. 5
eine schematische Seitenansicht einer Brennkammer analog Fig. 2, eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
Fig. 6
eine Ansicht, analog Fig. 5, eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
In the following the invention will be described by means of embodiments in conjunction with the drawing. Showing:
Fig. 1
a schematic representation of a gas turbine engine according to the present invention,
Fig. 2
a longitudinal sectional view of a combustion chamber according to the prior art,
Fig. 3
a schematic view of the arrangement of mixed air holes according to the prior art,
Fig. 4
a view, analog Fig. 3 , an arrangement according to the invention of mixed air holes,
Fig. 5
a schematic side view of a combustion chamber analog Fig. 2 , A first embodiment of the invention, and
Fig. 6
a view, analog Fig. 5 , Another embodiment of the invention.

Das Gasturbinentriebwerk 110 gemäß Fig. 1 ist ein allgemein dargestelltes Beispiel einer Turbomaschine, bei der die Erfindung Anwendung finden kann. Das Triebwerk 110 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und umfasst in Strömungsrichtung hintereinander einen Lufteinlass 111, einen in einem Gehäuse umlaufenden Fan 112, einen Mitteldruckkompressor 113, einen Hochdruckkompressor 114, eine Brennkammer 115, eine Hochdruckturbine 116, eine Mitteldruckturbine 117 und eine Niederdruckturbine 118 sowie eine Abgasdüse 119, die sämtlich um eine zentrale Triebwerksmittelachse 101 angeordnet sind.The gas turbine engine 110 according to Fig. 1 is a generalized example of a turbomachine, in which the invention can be applied. The engine 110 is formed in a conventional manner and comprises in succession an air inlet 111, a fan 112 circulating in a housing, a medium pressure compressor 113, a high pressure compressor 114, a combustion chamber 115, a high pressure turbine 116, a medium pressure turbine 117 and a low pressure turbine 118 and a Exhaust nozzle 119, which are all arranged around a central engine center axis 101.

Der Mitteldruckkompressor 113 und der Hochdruckkompressor 114 umfassen jeweils mehrere Stufen, von denen jede eine in Umfangsrichtung verlaufende Anordnung fester stationärer Leitschaufeln 120 aufweist, die allgemein als Statorschaufeln bezeichnet werden und die radial nach innen vom Triebwerksgehäuse 121 in einem ringförmigen Strömungskanal durch die Kompressoren 113, 114 vorstehen. Die Kompressoren weisen weiter eine Anordnung von Kompressorlaufschaufeln 122 auf, die radial nach außen von einer drehbaren Trommel oder Scheibe 125 vorstehen, die mit Naben 126 der Hochdruckturbine 116 bzw. der Mitteldruckturbine 117 gekoppelt sind.The intermediate pressure compressor 113 and the high pressure compressor 114 each include a plurality of stages, each of which includes a circumferentially extending array of fixed stationary vanes 120, commonly referred to as stator vanes, which are radially inwardly of the engine casing 121 in an annular manner Flow channel through the compressors 113, 114 protrude. The compressors further include an array of compressor blades 122 projecting radially outward from a rotatable drum or disk 125 coupled to hubs 126 of high pressure turbine 116 and intermediate pressure turbine 117, respectively.

Die Turbinenabschnitte 116, 117, 118 weisen ähnliche Stufen auf, umfassend eine Anordnung von festen Leitschaufeln 123, die radial nach innen vom Gehäuse 121 in den ringförmigen Strömungskanal durch die Turbinen 116, 117, 118 vorstehen, und eine nachfolgende Anordnung von Turbinenschaufeln 124, die nach außen von einer drehbaren Nabe 126 vorstehen. Die Kompressortrommel oder Kompressorscheibe 125 und die darauf angeordneten Schaufeln 122 sowie die Turbinenrotornabe 126 und die darauf angeordneten Turbinenlaufschaufeln 124 drehen sich im Betrieb um die Triebwerksmittelachse 101.The turbine sections 116, 117, 118 have similar stages, comprising an array of fixed vanes 123 projecting radially inward from the housing 121 into the annular flow passage through the turbines 116, 117, 118, and a downstream array of turbine blades 124, projecting outwardly from a rotatable hub 126. The compressor drum or compressor disk 125 and the vanes 122 disposed thereon and the turbine rotor hub 126 and turbine blades 124 disposed thereon rotate about the engine centerline 101 during operation.

Die Fig. 2 zeigt eine Längs-Schnittansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Brennkammerwand in vergrößerter Darstellung. Dabei ist eine Brennkammer 1 mit einer Mittelachse 9 dargestellt, welche einen Brennkammerkopf 3, eine Grundplatte 8 und ein Hitzeschild 2 umfasst. Eine Brennerdichtung ist mit dem Bezugszeichen 4 versehen. Die Brennkammer 1 weist eine äußere kalte Brennkammerwand 7 auf, an welcher eine innere, heiße Brennkammerwand 6 befestigt ist. Zur Zuführung von Mischluft sind Mischluftlöcher 5 vorgesehen. Auf die Darstellung von Prallkühllöchern und Effusionslöchern wurde der Übersichtlichkeit halber verzichtet.The Fig. 2 shows a longitudinal sectional view of a known from the prior art combustion chamber wall in an enlarged view. In this case, a combustion chamber 1 is shown with a central axis 9, which comprises a combustion chamber head 3, a base plate 8 and a heat shield 2. A burner seal is provided with the reference numeral 4. The combustion chamber 1 has an outer cold combustion chamber wall 7, to which an inner, hot combustion chamber wall 6 is attached. For supplying mixed air mixing air holes 5 are provided. The presentation of impingement cooling holes and effusion holes has been omitted for clarity.

Die innere Brennkammerwand 6 ist mit Bolzen 13 versehen, welche als Gewindebolzen ausgeführt sind und mittels Muttern 14 verschraubt sind. Die Lagerung der Brennkammer 1 erfolgt über Brennkammerflansche 12 und Brennkammeraufhängungen 11.The inner combustion chamber wall 6 is provided with bolts 13, which are designed as threaded bolts and are screwed by means of nuts 14. The storage of the combustion chamber 1 via Brennkammerflansche 12 and 11 Brennkammeraufhängungen.

Aus dem Stand der Technik bekannte Brennkammerwände, welche aus Blech gefertigt sind, weisen üblicherweise eine konstante Dicke im Bereich von 0,9 bis 1,6 mm auf, während Brennkammerwände, die als Gussteile gefertigt werden, Wanddicken zwischen 1,2 und 2,5 mm aufweisen.Prior art combustor walls made of sheet metal typically have a constant thickness in the range of 0.9 to 1.6 mm, while combustor walls made as castings have wall thicknesses of between 1.2 and 2.5 mm have.

Die Fig. 3 und 4 zeigen in einer schematischen Seitenansicht einer Brennkammerwand die Anordnung von Mischluftlöchern. Die Fig. 3 zeigt beispielsweise die Zuordnung von Mischluftlöchern, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt sind. Es versteht sich, dass die Änderung der Wanddicke und damit der Steifigkeit der Brennkammerwand von der Anordnung und dem Muster der Mischluftlöcher abhängen. Dabei ist insbesondere der Axialabstand und der Umfangsabstand der Mischluftlöcher zu berücksichtigen. Weiterhin spielen die jeweiligen Durchmesser der Mischluftlöcher eine Rolle.The 3 and 4 show in a schematic side view of a combustion chamber wall, the arrangement of mixed air holes. The Fig. 3 shows, for example, the assignment of mixed air holes, as they are known from the prior art. It will be understood that the change in wall thickness, and hence rigidity, of the combustion chamber wall will depend on the arrangement and pattern of the mixing air holes. In particular, the axial distance and the circumferential distance of the mixed air holes must be taken into account. Furthermore, the respective diameters of the mixed air holes play a role.

Die größere Dicke (W) der Brennkammer (6, 7) ist mit einer Wandstärke ausgebildet, wobei die maximale Wandstärke nach folgender Gleichung berechnet wird: W max = C * A - S r / A * W 0

Figure imgb0001
Mit

  • Wmax: maximale Wandstärke
  • W0: nominale Wandstärke
  • A: Abstand der Lochmitten benachbarter Löcher
  • Sr. Summe der Lochradien benachbarten Löcher
  • C: Wirkfaktor 0,7..1,3: vom Konstrukteur zu wählen, basierend auf früheren Erfahrungen. Dieser Faktor kann für unterschiedliche Anwendungen (je nach Erfahrung) andere Werte annehmen.
The greater thickness (W) of the combustion chamber (6, 7) is formed with a wall thickness, wherein the maximum wall thickness is calculated according to the following equation: W Max = C * A - S r / A * W 0
Figure imgb0001
With
  • W max : maximum wall thickness
  • W 0 : nominal wall thickness
  • A : Distance of the hole centers of adjacent holes
  • Sr. Sum of hole radii adjacent holes
  • C: Effective factor 0.7..1.3: to be chosen by the designer based on previous experience. This factor can take different values for different applications (depending on experience).

Es ergibt sich somit beispielsweise für einen Wirkfaktor=1 folgende Handlungsanweisung:

  • Unterschreitet die verbleibende Stegbreite zwischen benachbarten Mischluftlöchern die Summe der Durchmesser der beiden Mischluftlöcher um mehr als 20%, so wird die Wandstärke um mindestens 27% erhöht.
Thus, for example, for an effective factor = 1, the following handling instruction results:
  • If the remaining web width between adjacent mixed air holes exceeds the sum of the diameters of the two mixed air holes by more than 20%, the wall thickness is increased by at least 27%.

Unterschreitet die verbleibende Stegbreite zwischen benachbarten Mischluftlöchern den Mittelwert der Durchmesser der beiden Mischluftlöcher, so wird die Wandstärke im Wesentlichen um 41 % erhöht.If the remaining web width between adjacent mixing air holes undershoots the mean value of the diameters of the two mixing air holes, the wall thickness is increased substantially by 41%.

Unterschreitet die verbleibende Stegbreite zwischen benachbarten Mischluftlöchern den Mittelwert der Radien der beiden Mischluftlöcher, so wird die Wandstärke im Wesentlichen um 73% erhöht.If the remaining web width between adjacent mixing air holes undershoots the mean value of the radii of the two mixed air holes, the wall thickness is increased substantially by 73%.

Hierbei ist es unerheblich, ob die geringste Stegbreite zwischen den Mischluftlöchern einer Reihe oder zwischen den Mischluftlöchern benachbarter Reihen auftritt. Dies legt nur die axiale Position der maximalen Wandstärke fest. Liegt die geringste Stegbreite zwischen den Mischluftlöchern einer Reihe, so liegt das Maximum der Wandstärke an der axialen Position der Achsen der Mischluftlochreihe. Liegt die minimale Stegbreite zwischen Mischluftlöchern benachbarter Mischluftlochreihen, dann liegt die maximale Wandstärke zwischen den Mittelachsen der beiden Reihen der Mischluftlöcher im Wesentlichen in der Mitte zwischen den Reihen.It is irrelevant whether the smallest web width occurs between the mixed air holes of one row or between the mixed air holes of adjacent rows. This only determines the axial position of the maximum wall thickness. If the smallest web width lies between the mixed air holes of a row, then the maximum of the wall thickness lies at the axial position of the axes of the mixed air hole row. If the minimum land width lies between mixed air holes of adjacent rows of mixed air holes, then the maximum wall thickness between the central axes of the two rows of mixing air holes is substantially midway between the rows.

Die axiale Erstreckung der Aufdickung für eine Mischluftlochreihe wird im Wesentlichen auf den Bereich zwischen einem Lochdurchmesser stromauf und einem Lochdurchmesser stromab beschränkt.The axial extent of the thickening for a mixed air hole row is substantially limited to the range between a hole diameter upstream and a hole diameter downstream.

Die axiale Erstreckung der Aufdickung für zwei Mischluftlochreihen wird auf den Bereich zwischen einem Lochdurchmesser der stromaufliegenden Mischluftlochreihe stromauf und einem Lochdurchmesser der stromabliegenden Mischluftlochreihe stromab beschränkt.The axial extent of the thickening for two rows of mixed air holes is limited to the range between a hole diameter of the upstream mixed air hole row upstream and a hole diameter of the downstream mixed air hole row downstream.

Sind unterschiedliche Mischluftlochdurchmesser in einer Reihe vorhanden, so gilt für diese Begrenzungen der größte Durchmesser der jeweiligen Lochreihe.If different mixing air hole diameters are present in a row, then the largest diameter of the respective row of holes applies to these limitations.

Zur Vereinfachung der Fertigung kann die Erhöhung der Wandstärke in einer Rampe vor dem die Dicke bestimmenden Ligament erfolgen, gefolgt von einem Bereich konstant hoher Wandstärke im Bereich der Mischluftlöcher und einer Rampe zurück zu einer geringeren Wandstärke, welche dann im Wesentlichen bis kurz vor Ende der Brennkammer beibehalten wird. Hierbei muss die im Wesentlichen konstante Wandstärke vor der Mischluftlochreihe nicht identisch sein mit der im Wesentlichen konstanten Wandstärke stromab hiervon. Hierdurch werden die Übergänge in der Wandstärke fließend gestaltet, um Spannungsspitzen durch Querschnittssprünge zu vermeiden.To simplify manufacture, the wall thickness may be increased in a ramp in front of the thickness-determining ligament, followed by a region of constantly high wall thickness in the area of the mixing air holes and a ramp back to a lesser wall thickness, which then substantially until shortly before the end of the combustion chamber is maintained. Here, the substantially constant wall thickness before the mixing air hole row need not be identical to the substantially constant wall thickness downstream thereof. As a result, the transitions in the wall thickness are fluent designed to avoid voltage spikes by cross-sectional jumps.

Erfindungsgemäß ist es beispielsweise möglich, die Blechdicke der äußeren, kalten Brennkammerwand 7 von 1,2 mm auf 1,6 mm zu erhöhen, während die Dicke einer als Gussteil ausgebildeten, inneren, heißen Brennkammerwand 6 im Bereich der Mischluftlöcher von 1,4 mm auf 2 mm erhöht wird. Somit ist es möglich, bei bekannten Mustern oder Anordnungen von Mischluftlöchern 5 durch eine Verdickung der Wandstärke eine Änderung der Steifigkeit so zu erreichen, dass die ohne die Verdickung auftretende Schwächung der Wandung kompensiert wird.According to the invention, for example, it is possible to increase the sheet thickness of the outer, cold combustion chamber wall 7 from 1.2 mm to 1.6 mm, while the thickness of a formed as a casting, inner, hot combustion chamber wall 6 in the mixing air holes of 1.4 mm 2 mm is increased. Thus, it is possible in known patterns or arrangements of mixing air holes 5 by a thickening of the wall thickness to achieve a change in stiffness so that the occurring without the thickening weakening of the wall is compensated.

Die Fig. 4 verdeutlicht eine erfindungsgemäß mögliche Ausgestaltung, bei welcher die beiden Mischluftlochreihen in Umfangsrichtung erheblich angenähert sind oder sich fast überdecken. Ohne eine Erhöhung der Wanddicke, so wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, würde die Schwächung der Brennkammerwand weiter erhöht. Erfindungsgemäß erfolgt somit in diesem Bereich eine stärkere Aufdickung, so wie es nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 5 und 6 beschrieben wird. Beispielsweise kann eine Blechdicke einer Brennkammerwand von 1,2 mm auf 1,8 mm erhöht werden. Die Wandstärke eines Gussteils von 1,4 mm kann erfindungsgemäß beispielsweise im Bereich der Überschneidung der Mischluftlöcher auf 2,5 mm erhöht werden.The Fig. 4 illustrates a possible embodiment according to the invention, in which the two Mischluftlochreihen are substantially approximated in the circumferential direction or almost overlap. Without an increase in the wall thickness, as provided by the invention, the weakening of the combustion chamber wall would be further increased. According to the invention thus takes place in this area a greater thickening, as it follows in connection with the Fig. 5 and 6 is described. For example, a sheet thickness of a combustion chamber wall can be increased from 1.2 mm to 1.8 mm. The wall thickness of a casting of 1.4 mm can be increased according to the invention, for example in the region of the intersection of the mixed air holes to 2.5 mm.

Die Erfindung ist, wie erwähnt, sowohl bei einwandigen als auch zweiwandigen Brennkammern einsetzbar. Bei einer einwandigen Brennkammer wird beispielsweise die Wandstärke des Blechs im Bereich der Mischluftlöcher erhöht oder es wird der angrenzende, nicht mit Mischluftlöchern versehene Bereich durch Abstreckdrücken in seinem Querschnitt verringert. Durch das Abstreckdrücken erfolgt eine Abkehr von standardisierten Blechdicken hin zu einer an die lokalen Erfordernisse angepassten Wandstärke. Durch Abstreckdrücken erzeugte Bauteile mit lokal angepasster Wandstärke sind kostengünstiger herstellbar als Bauteile, welche aus mehreren Blechen, Schmiede- oder Gussteilen gefügt werden. Bei einer mehrschichtigen Wandkonstruktion der Brennkammerwand, welche beispielsweise als Kassette oder durch Fügen von laminierten Blechen hergestellt wird, ist es erfindungsgemäß möglich, die Wandstärke im Bereich der Mischluftlöcher analog den lokalen Erfordernissen anzupassen.As mentioned, the invention can be used both with single-walled and two-walled combustion chambers. In the case of a single-walled combustion chamber, for example, the wall thickness of the metal sheet in the area of the mixed air holes is increased or the adjacent area not provided with mixed air holes is reduced in its cross-section by ironing pressures. By Abstreckdrücken a move away from standardized sheet thicknesses to a adapted to the local requirements wall thickness. By means of ironing produced components with locally adapted wall thickness are cheaper to produce than components which are joined from several sheets, forgings or castings. In a multilayer wall construction of the combustion chamber wall, which is produced for example as a cassette or by joining laminated sheets, it is possible according to the invention to adapt the wall thickness in the region of the mixing air holes analogously to the local requirements.

Die Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer Brennkammer analog der Fig. 2. In Fig. 2 ist im oberen Teil der Abbildung als Diagramm die Wandstärke W über die Länge der Brennkammerwand aufgetragen. Daraus ergibt sich, dass die Brennkammerwand eine konstante Wandstärke W über ihre gesamte Länge aufweist. Im Vergleich hierzu ist bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich der Mischluftlöcher 5 eine Verdickung der Wand und somit eine größere Wandstärke vorgesehen, so wie sich dies aus dem Diagramm in der oberen Hälfte der Abbildung der Fig. 5 ergibt.The Fig. 5 shows a sectional view of a combustion chamber analogous to Fig. 2 , In Fig. 2 is in the upper part of the figure as a diagram the wall thickness W over the length of the Combustion chamber wall applied. It follows that the combustion chamber wall has a constant wall thickness W over its entire length. In comparison, the in Fig. 5 shown embodiment in the area of the mixing air holes 5, a thickening of the wall and thus a greater wall thickness provided, as can be seen from the diagram in the upper half of the figure Fig. 5 results.

Die Fig. 5 zeigt in der Schnittansicht eine Konstruktion, bei welcher sowohl die äußere, kalte Brennkammerwand 7, als auch die innere, heiße Brennkammerwand 8 verdickt ausgebildet sind. Hierdurch wird die Abnahme des hinsichtlich der Festigkeit zur Verfügung stehenden Querschnitts der beiden Brennkammerwände 7, 8 durch die Verdickung ausgeglichen.The Fig. 5 shows in the sectional view of a construction in which both the outer, cold combustion chamber wall 7, and the inner, hot combustion chamber wall 8 are formed thickened. As a result, the decrease in the available with respect to the strength of the cross-section of the two combustion chamber walls 7, 8 is compensated by the thickening.

Die Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Darstellung analog Fig. 5. Dabei ist ersichtlich, dass zusätzlich zu der in Fig. 5 vorgesehenen Verdickung oder Erhöhung der Wandstärke im Bereich zwischen den Mischluftlöchern 5 bzw. im Bereich deren Überdeckung (s. auch Fig. 4) eine nochmalige Erhöhung der Wandstärke oder Wanddicke erfolgt. Dies ergibt sich insbesondere auch aus dem Diagramm in der oberen Hälfte der Darstellung der Fig. 6.The Fig. 6 shows a further embodiment in a representation analog Fig. 5 , It can be seen that in addition to the in Fig. 5 provided thickening or increasing the wall thickness in the area between the mixing air holes 5 and in the region of their overlap (s Fig. 4 ) a further increase in wall thickness or wall thickness occurs. This results in particular from the diagram in the upper half of the representation of Fig. 6 ,

Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Brennkammercombustion chamber
22
Hitzeschildheat shield
33
Brennkammerkopfbulkhead
44
BrennerdichtungBrenner seal
55
Mischluftmixed air
66
innere, heiße Brennkammerwand/Segment/Schindelinner, hot combustion chamber wall / segment / shingles
77
äußere, kalte Brennkammerwandouter, cold combustion chamber wall
88th
Grundplattebaseplate
99
Mittelachsecentral axis
1010
Dichtlippesealing lip
1111
Brennkammeraufhängungcombustion chamber suspension
1212
BrennkammerflanschBrennkammerflansch
1313
Bolzenbolt
1414
Muttermother
101101
TriebwerksmittelachseEngine centerline axis
110110
Gasturbinentriebwerk / KerntriebwerkGas turbine engine / core engine
111111
Lufteinlassair intake
112112
Fanfan
113113
Mitteldruckkompressor (Verdichter)Medium pressure compressor (compressor)
114114
HochdruckkompressorHigh pressure compressor
115115
Brennkammercombustion chamber
116116
HochdruckturbineHigh-pressure turbine
117117
MitteldruckturbineIntermediate pressure turbine
118118
NiederdruckturbineLow-pressure turbine
119119
Abgasdüseexhaust nozzle
120120
Leitschaufelnvanes
121121
TriebwerksgehäuseEngine casing
122122
KompressorlaufschaufelnCompressor blades
123123
Leitschaufelnvanes
124124
Turbinenschaufelnturbine blades
125125
Kompressortrommel oder -ScheibeCompressor drum or disc
126126
TurbinenrotornabeTurbinenrotornabe
127127
Auslasskonusoutlet cone
WW
Wandstärke / WanddickeWall thickness / wall thickness

Claims (9)

Gasturbinenbrennkammer mit zumindest einer Brennkammerwand (6, 7), in welcher in einem vorgegebenen Bereich, welcher sich ringförmig, bezogen auf eine Mittelachse der Brennkammer, in einem mittleren Bereich der Brennkammer um diese erstreckt, Mischluftlöcher (5) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand (6, 7) im ringförmigen Bereich der Mischluftlöcher (5) eine größere Dicke (W) aufweist, als in den nicht mit Mischluftlöchern (5) versehenen Bereichen.Gas turbine combustor having at least one combustion chamber wall (6, 7), in which in a predetermined region which extends annularly relative to a center axis of the combustion chamber in a central region of the combustion chamber, mixed air holes (5) are formed, characterized in that the combustion chamber wall (6, 7) has a greater thickness (W) in the annular region of the mixing air holes (5) than in the regions not provided with mixing air holes (5). Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand (6, 7) in allen Bereichen, insbesondere in Längsrichtung, bezogen auf die Durchströmungsrichtung der Brennkammer (1), eine im Wesentlichen konstante Steifigkeit aufweist.Gas turbine combustor according to claim 1, characterized in that the combustion chamber wall (6, 7) in all areas, in particular in the longitudinal direction, based on the flow direction of the combustion chamber (1), has a substantially constant rigidity. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die größere Dicke (W) der Brennkammer (6, 7) mit einer Wandstärke ausgebildet ist, wobei die maximale Wandstärke nach folgender Gleichung berechnet wird: W max = C * A - S r / A * W 0
Figure imgb0002
Wmax· maximale Wandstärke W0: nominale Wandstärke A: Abstand der Lochmitten benachbarter Löcher Sr. Summe der Lochradien benachbarten Löcher C: Wirkfaktor 0,7..1,3
Gas turbine combustor according to claim 1 or 2, characterized in that the greater thickness (W) of the combustion chamber (6, 7) is formed with a wall thickness, wherein the maximum wall thickness is calculated according to the following equation: W Max = C * A - S r / A * W 0
Figure imgb0002
W max · maximum wall thickness W 0 : nominal wall thickness A : Distance of the hole centers of adjacent holes Sr. Sum of the hole radii adjacent holes C: active factor 0.7..1.3
Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand (6, 7) einschichtig ausgebildet ist.Gas turbine combustor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the combustion chamber wall (6, 7) is formed in a single layer. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand (6, 7) zweischichtig ausgebildet ist und zumindest eine der Brennkammerwände (6, 7) im Bereich der Mischluftlöcher (5) mit einer größeren Wanddicke versehen ist.Gas turbine combustor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the combustion chamber wall (6, 7) is formed in two layers and at least one of the combustion chamber walls (6, 7) in the region of the mixing air holes (5) is provided with a greater wall thickness. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand (6, 7) als Gussteil gefertigt ist.Gas turbine combustor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the combustion chamber wall (6, 7) is made as a cast part. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand (6, 7) mittels eines generativen Verfahrens gefertigt ist.Gas turbine combustor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the combustion chamber wall (6, 7) is manufactured by means of a generative method. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand (6, 7) aus konturierten Blechmaterialien gefertigt ist.Gas turbine combustor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the combustion chamber wall (6, 7) is made of contoured sheet materials. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerwand (6, 7) aus einem faserverstärkten Keramikmaterial gefertigt ist.Gas turbine combustor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the combustion chamber wall (6, 7) is made of a fiber-reinforced ceramic material.
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