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Geschlossene Brennkammerdampfkühlung mit blumentopfartigen Doppelbrennkammerkacheln

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017839D
Original Publication Date: 2001-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 624K

Publishing Venue

Siemens

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Peter Tiemann: AUTHOR

Abstract

Zur Leistungssteigerung von neu angedachten Gas- turbinen, die eigentlich in ihrer Brennstoffzufuhr und damit der Turbineneintrittstemperatur am Limit an- gelangt sind, geht der Trend dahin, dass zur weiteren Erhöhung der Brennstoffzufuhr ohne Anhebung der Turbineneintritts-temperatur der Anteil der Kühlluft für die Brennkammerkühlung eingespart und stattdes- sen durch den Brenner geschickt wird. Die Kühlung der Brennkammer hat dann durch eine Dampfkühlung zu erfolgen. Das Problem bei der Dampfkühlung besteht jedoch darin, eine sinnvolle, d.h. belastungs- und aufwandsarme Zu- und Abführung des Dampfes zu gewährleisten, und eine Konstruktion zu finden, die die Notwendigkeit der dünnen, zum Heißgas weisenden Wände in Verbindung mit einer stabilen, demontagefreundlichen und höchstgradig dichten Tragstruktur gewährleistet.

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Geschlossene Brennkammer-dampfkühlung mit blumentopfarti-gen Doppelbrennkammerkacheln

Idee: Peter Tiemann, Witten

Energie

Zur Leistungssteigerung  von  neu  angedachten  Gas-turbinen, die eigentlich in ihrer Brennstoffzufuhr unddamit der Turbineneintrittstemperatur am Limit an-gelangt sind, geht der Trend dahin, dass zur weiterenErhöhung der Brennstoffzufuhr ohne Anhebung derTurbineneintritts-temperatur der Anteil der Kühlluftfür die Brennkammerkühlung eingespart und stattdes-sen durch den Brenner geschickt wird. Die Kühlungder Brennkammer hat dann durch eine Dampfkühlungzu  erfolgen.  Das  Problem  bei der Dampfkühlungbesteht jedoch darin, eine sinnvolle, d.h. belastungs-und aufwandsarme Zu- und Abführung des Dampfeszu gewährleisten, und eine Konstruktion zu finden,die die Notwendigkeit  der  dünnen,  zum  Heißgasweisenden Wände in Verbindung mit einer stabilen,demontagefreundlichen und höchstgradig dichtenTragstruktur gewährleistet.

Bisherige Lösungen dieses Problems sind kaum vor-handen: bei Siemens/Westinghouse existiert dasDesign von dampfgekühlten, von Mitsubishi entwi-ckelten Einzelbrennkammern, die jedoch bisher hin-sichtlich Haltbarkeit, Funktionsweise und Konstruk-tionseinschränkungen, wie  höhere  Temperatur-  undDruckschwankungen, wenig überzeugen können.

Die hier gezeigte Lösung besteht dahin, dass auf dasPrinzip  einer  Ringbrennkammer  mit  aufgesetztenblumentopfartigen Kacheln zurückgegriffen wird unddieses Design an eine Dampfkühlung angepasst undin wesentlichen Bereichen variiert ist. Vom Prinzipwird die hauptsächliche Dampfverteilung auf absolutdichte Bohrungen im Brennkammergehäuse verlegt.Das  Brennkammergehäuse  hat  sowohl  aussen wieauch innen einzelne Auswüchse, hier genannt  lnseln .Die inneren Inseln sind eben gefertigte, runde Platt-formen  auf  die  die  einzelnen Kacheln geschraubtwerden. Jede innere Insel hat eine mittlere Bohrungzur  Verschraubung  der  Kachel  (und eine weitereSenke für eine  Verdrehsicherung).  Benachbart  inUmfangsrichtung sind jeweils eine Dampfzufuhrboh-rung  und  eine  Dampfabfuhrbohrung.  Diese führensternartig jeweils zu einer der äußeren Inseln, die soangeordnet sind, dass eine äußere Insel jeweils vierinnere Inseln durch Bohrungen versorgt.

Dadurch wird die Anzahl der äußeren Inseln mini-miert. Über die äußeren Inseln erstreckt sich, jeweilsaxial untereinander verbunden, eine Verbindung zurzentralen Dampfzufuhr- und abfuhr-Ringleitung,wodurch die Anzahl der Rohrverbindungen minimiertwird. Alternativ kann die Verteilung au...