DE102014222320A1 - Combustion chamber wall of a gas turbine with cooling for a mixed air hole edge - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer einer Gasturbine mit einer äußeren Brennkammerwand 7, an welcher Schindeln 15 einer inneren Brennkammerwand 6 angeordnet sind, und mit die äußere 7 und die innere 6 Brennkammerwand durchgreifenden Mischluftlöchern 5, wobei die Mischluftlöcher 5 mit einem stegartigen vorstehenden Lochrand 16 versehen sind und wobei die Schindeln 15 einen stegartigen Schindelrand 17 aufweisen, wobei bei Mischluftlöchern 5, die angrenzend an den Schindelrand 17 angeordnet sind, der Schindelrand 17 in einem einstückigen Bereich 18 mit dem Lochrand 16 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Mischluftloch 5, auf der der äußeren Brennkammerwand 7 zugewandten Seite der Schindel 15 in dem Lochrand 16 in dem einstückigen Bereich 18 zumindest eine Kühllufttasche 19 ausgebildet ist, durch welche Mischluft einleitbar ist und dass von der Kühllufttasche 19 aus Effusionskühllöcher 20 zur Kühlung der dem Brennkammerinnenraum zugewandten Seite der Schindel 15 ausgebildet sind.The invention relates to a combustion chamber of a gas turbine with an outer combustion chamber wall 7, on which shingles 15 of an inner combustion chamber wall 6 are arranged, and with the outer 7 and the inner combustion chamber 6 by cross mixing air holes 5, wherein the mixing air holes 5 with a web-like protruding hole edge 16th are provided and wherein the shingles 15 have a web-like shingle edge 17, wherein at mixed air holes 5, which are arranged adjacent to the shingle edge 17, the shingle edge 17 is formed in a one-piece portion 18 with the hole edge 16, characterized in that starting from the mixed air hole. 5 on which the outer combustion chamber wall 7 facing side of the shingle 15 in the hole edge 16 in the integral portion 18 at least one cooling air pocket 19 is formed, through which mixed air can be introduced and that from the cooling air pocket 19 from Effusionskühllöcher 20 for cooling the combustion chamber interior facing n side of the shingle 15 are formed.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer einer Gasturbine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a combustion chamber of a gas turbine according to the features of the preamble of
Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Brennkammer einer Gasturbine mit einer äußeren Brennkammerwand, an welcher Schindeln einer inneren Brennkammerwand angeordnet sind. Weiterhin sind Mischluftlöcher vorgesehen, die die äußere Brennkammerwand und die innere Brennkammerwand bzw. die Schindeln durchgreifen. Die Mischluftlöcher weisen einen stegartigen vorstehenden Lochrand auf. Auch die Schindeln sind an ihrem Rand mit einem stegartigen Schindelrand versehen. Mischluftlöcher, die angrenzend an den Schindelrand angeordnet sind, sind mit ihrem Lochrand einstückig mit dem Schindelrand verbunden. Der Lochrand und der Schindelrand gehen ineinander über oder verschmelzen.More particularly, the invention relates to a combustor of a gas turbine having an outer combustion chamber wall on which shingles of an inner combustion chamber wall are disposed. Furthermore, mixed air holes are provided, which pass through the outer combustion chamber wall and the inner combustion chamber wall or the shingles. The mixing air holes have a web-like protruding hole edge. The shingles are also provided at their edge with a web-like shingle edge. Mixed air holes, which are arranged adjacent to the shingle edge, are connected with their hole edge in one piece with the shingle edge. The edge of the hole and the shingle edge merge into each other or merge.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist ein relativ großer Mischlochrand vorgesehen, der um einen großen Betrag von der kalten Seite der Schindel vorsteht. Im Bereich des Lochrandes ergibt sich somit eine relativ große Materialanhäufung, welche nicht oder nur ungenügend gekühlt werden kann. Dies führt dazu, dass der dem Brennkammerinnenraum zugewandte Rand des Mischluftloches ebenfalls schlecht kühlbar ist. Dies vermindert die Lebensdauer der Schindel.In the solutions known from the prior art, a relatively large mixing hole edge is provided, which protrudes by a large amount from the cold side of the shingle. In the region of the edge of the hole thus results in a relatively large accumulation of material, which can not or only insufficiently cooled. This results in that the combustion chamber interior facing edge of the mixing air hole is also badly coolable. This reduces the life of the shingle.
In dem einstückigen Bereich, in welchem der Lochrand des Mischluftlochs und der Schindelrand verschmelzen oder einstückig ausgebildet sind, ist es nicht möglich, Prallkühllöcher vorzusehen, welche die äußere Brennkammerwand oder den Schindelträger durchströmen, um diesen Bereich der Schindel zu kühlen. Weiterhin ist es nicht möglich, eine Verbindung zwischen Prallkühllöchern und Effusionslöchern auszubilden, da der beschriebene Randbereich eine große Materialanhäufung aufweist und strömungstechnisch ungünstig ausgebildet ist. Somit kann in diesem Bereich weder eine Prallkühlung noch eine Effusionskühlung wirken, sodass die Schindel in diesem Bereich ungekühlt bleibt.In the unitary area in which the hole edge of the mixing air hole and the shingle edge merge or are integrally formed, it is not possible to provide impingement cooling holes which flow through the outer combustion chamber wall or the shingle support to cool this area of the shingle. Furthermore, it is not possible to form a connection between impingement cooling holes and effusion holes, since the edge region described has a large accumulation of material and is unfavorably designed in terms of flow technology. Thus neither an impingement cooling nor an effusion cooling can act in this area, so that the shingle remains uncooled in this area.
Zum Stand der Technik wird auf die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammer einer Gasturbine und insbesondere eine Brennkammerschindel der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und eine gute Kühlung des Lochrandes von Mischluftlöchern ermöglichen.The invention has for its object to provide a combustion chamber of a gas turbine and in particular a combustion chamber shingle of the type mentioned, which avoid the disadvantages of the prior art with a simple structure and simple, inexpensive to manufacture and allow good cooling of the hole edge of mixed air holes.
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
Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass ausgehend von dem Mischluftloch auf der der äußeren Brennkammerwand zugewandten Seite der Schindel in dem Lochrand in dem einstückigen Bereich zumindest eine Kühllufttasche ausgebildet ist, durch welche Mischluft einleitbar ist. Von der Kühllufttasche aus sind Effusionskühllöcher ausgebildet, um den Randbereich des Mischluftlochs auf der dem Brennkammerinnenraum zugewandten Seite zu kühlen.According to the invention it is thus provided that, starting from the mixing air hole on the outer combustion chamber wall facing side of the shingle in the hole edge in the one-piece region at least one cooling air pocket is formed, through which mixed air can be introduced. Effusion cooling holes are formed from the cooling air pocket in order to cool the edge region of the mixing air hole on the side facing the combustion chamber interior.
Durch die Ausbildung der Kühllufttasche wird somit am Schindelrand eine Ausnehmung geschaffen, welche vom Mischluftloch aus mit Kühlluft versorgt werden kann. Durch die Effusionskühllöcher oder Kühllöcher durch den gemeinsamen Rand von Schindel und Mischluftloch ist es möglich, diesen Bereich wirksam zu kühlen. Die Kühlung im Rest der Schindel wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme nicht beeinflusst, da die zwischen der äußeren Brennkammerwand und der Schindel strömende Kühlluft nicht zur Kühlung des erfindungsgemäßen Randbereichs verwendet wird. Somit kann die Kühlung der Schindel auf der ganzen Fläche optimal gestaltet werden.By forming the cooling air pocket a recess is thus created on the shingle edge, which can be supplied from the mixing air hole with cooling air. By the effusion cooling holes or cooling holes through the common edge of shingles and mixing air hole, it is possible to effectively cool this area. The cooling in the rest of the shingle is not affected by the measure according to the invention, since the cooling air flowing between the outer combustion chamber wall and the shingle cooling air is not used for cooling the edge region according to the invention. Thus, the cooling of the shingle can be optimally designed over the entire surface.
Besonders günstig ist es, wenn sich die Kühllufttasche zumindest durch den gesamten Lochrand des Mischluftlochs erstreckt. Hierdurch wird die Festigkeit der Schindel nicht beeinträchtigt, es wird jedoch eine maximal mögliche Kühlungswirkung erzielt.It is particularly favorable if the cooling air pocket extends at least through the entire hole edge of the mixing air hole. As a result, the strength of the shingle is not affected, however, a maximum cooling effect is achieved.
Die Kühllufttasche kann günstigerweise mit einer strömungsoptimierten Form ausgebildet sein, beispielsweise mit einem teilkreisförmigen Querschnitt, bezogen auf die Ebene der Schindel.The cooling air pocket may conveniently be formed with a flow-optimized shape, for example with a part-circular cross-section, relative to the plane of the shingle.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:In the following the invention will be described by means of an embodiment in conjunction with the drawing. Showing:
Das Gasturbinentriebwerk
Der Mitteldruckkompressor
Die Turbinenabschnitte
Die
Die innere Brennkammerwand
Die
Die
In der Kühllufttasche
Die
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Brennkammercombustion chamber
- 22
- Hitzeschildheat shield
- 33
- Brennkammerkopfbulkhead
- 44
- BrennerdichtungBrenner seal
- 55
- MischluftlochMixed air hole
- 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
- 1515
- Schindelshingle
- 1616
- Lochrandhole edge
- 1717
- Schindelrandtile rim
- 1818
- einstückiger Bereichone-piece area
- 1919
- KühllufttascheCooling air bag
- 2020
- EffusionskühllochEffusionskühlloch
- 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
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- 2014-10-31 DE DE102014222320.2A patent/DE102014222320A1/en not_active Ceased
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