EP3179169B1 - Verfahren zur montage einer brennkammer eines gasturbinentriebwerks - Google Patents
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- EP3179169B1 EP3179169B1 EP16202400.4A EP16202400A EP3179169B1 EP 3179169 B1 EP3179169 B1 EP 3179169B1 EP 16202400 A EP16202400 A EP 16202400A EP 3179169 B1 EP3179169 B1 EP 3179169B1
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- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
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- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
Definitions
- the invention relates to a method for assembling a combustion chamber of a gas turbine engine according to the features of the preamble of claim 1.
- the invention relates to a method in which a combustion chamber, in particular an annular combustion chamber of a gas turbine engine is mounted.
- a combustion chamber in particular an annular combustion chamber of a gas turbine engine
- an outer and an inner annular combustion chamber wall are manufactured in the usual way, for example, from sheet materials.
- the outer and the inner combustion chamber wall can be formed single-walled. However, it is also possible to form these double-walled and to provide on the respective inside with shingles or similar components.
- a combustion chamber of a gas turbine engine has a likewise annular top plate, which is provided with recesses through which burners are performed.
- the top plate is connected to the outer and inner combustion chamber walls so as to mount the basic elements of the combustion chamber. Subsequently, a combustion chamber head is attached to the top plate, the outer combustion chamber wall or the inner combustion chamber wall.
- the outer combustion chamber wall 29 has an outer flange 41, while the inner combustion wall 30 is provided with an inner flange 42.
- the flanges are arranged at an angle to the longitudinal extent of the outer and the inner combustion chamber wall 29, 30, to be aligned parallel to the engine axis 1. According to the invention, the angle between the outer flange 41 and the outer combustion wall 29 or the inner flange 42 and the inner combustion chamber 30 is not required.
- Fig. 3 shows a plan view of a portion of a fully assembled combustion chamber according to the prior art.
- Fig. 2 is a sectional view according to section A shown. It can be seen that the top plate 31 is provided with an outer flange 43 and an inner flange 44. These two flanges 43 and 44 extend in the assembled state parallel to the flanges 41 and 42 of the outer and the inner combustion chamber wall.
- the shows Fig. 2 a combustor head 32, preferably formed of a sheet metal material, which is provided with an outer flange 45 and an inner flange 46.
- These flanges are aligned in the mounted state parallel to the flanges 41 to 44 and are bolted by means of bolts 34 and nuts 35 together with the flanges of the outer combustion chamber wall 29 and the inner combustion chamber wall 30 and the top plate 31.
- the screwing takes place so that the central axes of the bolts extend in a radial plane, which is aligned radially to the engine axis 1.
- the flanges 41 to 46 each form cylindrical surfaces to allow easy installation and to avoid leakage through small tolerances.
- 31 heat shields 38 are mounted on the side facing the interior of the combustion chamber side of the top plate.
- the number of heat shields is usually identical to the number of fuel nozzles (not shown).
- the heat shields are screwed prior to assembly of the top plate 31 with this.
- the Fig. 2 thus shows according to section A of Fig. 3 a fully assembled state with a plurality of circumferentially arranged bolts 34 and nuts 35.
- the screwing of the nuts 35 is effected by not shown mounting openings of the combustion chamber head 32nd
- the Fig. 3 shows a plan view in which a portion of the outer combustion chamber wall 29 is shown. In the mounted state, a view of the outer flange 45 of the combustion chamber head 32 results in the plan view.
- the 4 and 5 each show sections B according to Fig. 3 , It is in Fig. 4 the combustion chamber head 32 is not yet mounted.
- the Fig. 4 shows that the assembly is carried out by first at the periphery in the areas in which the outer flange 45 and the inner flange 46 of the combustion chamber head are provided with the recess 47, threaded bolts 48 and nuts 49 are used to the flanges 41 and 42 of the outer 29 and the inner 30 combustion chamber wall to connect with each other. This connection is made to align the combustion chamber walls 29 and 30 and the top plate 31 to each other and to be able to position.
- some of the recesses 47 are provided on the combustion head 32. According to the number of recesses 47, the number of threaded bolts 48 or nuts 49 to be used results.
- the combustion chamber head 32 is slid, wherein the recesses 47 are positioned so that they coincide with the threaded bolt 48 and the nuts 49. In this case, it is necessary that the combustion chamber head 32 must be manufactured very precisely and positioned during assembly in order to prevent collisions with the threaded bolts 48.
- the object is achieved by the combination of features of claim 1, the dependent claims show further advantageous embodiments of the invention.
- the head plate by means of distributed around the circumference arranged rivets with the outer combustion chamber wall and the inner combustion chamber wall is connected.
- the rivets thus serve to ensure a preliminary assembly in a simple and fast way. It is not necessary, as required in the prior art, additional fittings that need to be mounted and secured. Rather, the rivets themselves are sufficient to ensure a pre-assembly of the outer and inner combustion chamber wall and the combustion chamber head.
- a combustor of a gas turbine engine namely, an outer and an inner combustion chamber wall, a top plate, and a combustion head.
- a pre-assembly of the top plate and the inner and outer combustion chamber walls by means of rivets As a result, before the screwing of the combustion chamber head to the preassembled module before a stable arrangement.
- a rivet connection is simpler and more durable than a screw connection, which can also contain errors with regard to the torque to be applied and, incidentally, also increases a total weight of the combustion chamber.
- the provision of a riveted joint results in a permanent bond without affecting the metallurgical environment, as would be the case in a welding process.
- the rivet connection allows the avoidance of thermal distortion of the components, as may occur in a welded joint.
- a simple and inexpensive mountable combustion chamber can be made available in a targeted manner by the combination of the provision of rivet connections for a preassembled subassembly and the final screwing operation of the combustion chamber head Weight optimization allows, as the riveted joints have a significantly lower weight than screw connections. Manufacturing technology also results in advantages through the rivet connections.
- the outer combustion chamber wall, the inner combustion chamber wall and the top plate are provided with a multiplicity of rivet recesses which are distributed around the circumference and are aligned with one another in the assembled state prior to assembly.
- These rivet recesses may be formed slightly different than the recesses for the implementation of the threaded bolt.
- the rivet recesses can be formed according to the invention as a circular holes or as slots. This makes it possible in a simple manner, make an assignment, pre-assembly and / or adjustment of the outer combustion chamber wall, the inner combustion chamber wall and the top plate.
- the rivet recesses may, for example, be provided with a countersink to introduce countersunk rivets whose heads do not protrude on the outer peripheral surface of the flanges of the combustion chamber walls and / or the top plate.
- a riveting for the purpose of pre-assembly takes place only on some of the circumference provided Nietausappelgeber.
- NietausNOOSE it is possible to provide only three rivets, which are distributed uniformly around the circumference, for example at a distance of 120 °.
- the other rivet recesses remain unused.
- the rivets used for pre-assembly can be drilled in order to allow the disassembly of the outer and the inner combustion chamber wall and the top plate.
- some of the remaining Nietauslangauerungen can be used.
- riveting is thus carried out at least three points on the circumference for pre-assembly.
- the number of rivets also depends on the stability of the outer and inner combustion chamber wall and the top plate and the dimensioning of the combustion chamber.
- the inventively provided Nietaus fundamentallessness are thus introduced according to the inventive method in addition to the recesses, by means of which in the assembled state, the combustion chamber head is screwed. It can be particularly advantageous if these fferausappelgeber and the Nietausappelgeber be mounted alternately.
- the combustion chamber head according to the invention is preferably provided with a plurality of fferausappelisme which are arranged on the outer and the inner flange of the combustion chamber head. These fferausappelisme are arranged and dimensioned so that they are aligned with fferausappel traditions the combustion chamber walls and the top plate, so that the usual screwing can be done with deferred combustion chamber head.
- the gas turbine engine 10 is a generalized example of a turbomachine, in which the invention can be applied.
- the engine 10 is formed in a conventional manner and comprises in the flow direction in succession an air inlet 11, a circulating in a housing fan 12, a medium pressure compressor 13, a high pressure compressor 14, a combustion chamber 15, a high pressure turbine 16, a medium pressure turbine 17 and a low pressure turbine 18 and a Exhaust nozzle 19, which are all arranged around a central engine axis 1.
- the intermediate pressure compressor 13 and the high pressure compressor 14 each include a plurality of stages, each of which includes a circumferentially extending array of fixed stationary vanes 20, commonly referred to as stator vanes, that radially inwardly from the core engine housing 21 into an annular flow passage through the compressors 13, 14 protrude.
- the compressors further include an array of compressor blades 22 projecting radially outwardly from a rotatable drum or disc 26 coupled to hubs 27 of high pressure turbine 16 and mid pressure turbine 17, respectively.
- the turbine sections 16, 17, 18 have similar stages, comprising an array of fixed vanes 23 projecting radially inward from the housing 21 into the annular flow passage through the turbines 16, 17, 18, and a downstream array of turbine rotor blades 24 projecting outwardly from a rotatable hub 27.
- the compressor drum or compressor disk 26 and the blades 22 disposed thereon and the turbine rotor hub 27 and the turbine rotor blades 24 disposed thereon rotate about the engine axis 1 during operation.
- the Fig. 6 shows in the sectional view A according to Fig. 7 a fully assembled state in which the outer flange 45 and the inner flange 46 of the combustion chamber head 32 and the flanges 41 and 42 of the outer combustion chamber wall 29 and the inner combustion chamber wall 30 and the outer flange 43 and the inner flange 44 of the top plate 31 by means of Screw bolt 34 and the nuts 35 are screwed.
- the shows Fig. 6 in that the top plate 31 is screwed to at least one heat shield 38 by means of threaded bolts 39 and nuts 40.
- Fig. 8 is in the sectional view B of the assembled state according to Fig. 6 shown.
- the sectional view of Fig. 8 is offset by the circumference. While the section A is laid through the center axes of the threaded bolts 34, the section according to Fig. 8 (Section B) through central axes of NietausEnglishept 36 which, as in Fig. 7 is shown, are formed on the circumference alternately with gentausEnglishept 37.
- the NietausEnglishept 36 through the Flange 41 of the outer combustion chamber wall 29 and the outer flange 43 of the top plate 31 and the inner flange 44 of the top plate 31 and the inner flange 42 of the inner combustion chamber 30 extend.
- FIG. 8 shows that the outer flange 45 and the inner flange 46 of the combustion head 32 are slid over the flanges 41 and 42, respectively, to be bolted at locations circumferentially offset, as in Figs Fig. 6 shows.
- the Fig. 9 shows a section C according to Fig. 7 , It can be seen that for pre-assembly of the outer flange 41 of the outer combustion chamber wall 29 and the outer flange 43 of the top plate 31 are connected by means of a rivet 33 for pre-assembly. Similarly, the inner flange 44 of the top plate 31 and the flange 42 of the inner combustion chamber wall 30 have been connected by means of a rivet 33 for pre-assembly.
- the combustion chamber head 32 with its annular flanges 45 and 46 are pushed over the rivets 33. Since the rivets 33 are designed as countersunk rivets, they do not interfere with the further assembly and in particular not with the pushing on of the flanges 45, 46 of the combustion chamber head 32.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage einer Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, bei welchem eine Brennkammer, insbesondere eine Ringbrennkammer eines Gasturbinentriebwerks montiert wird. Dabei werden eine äußere und eine innere ringförmige Brennkammerwand in üblicher Weise gefertigt, beispielsweise aus Blechmaterialien. Die äußere und die innere Brennkammerwand können einwandig ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, diese doppelwandig auszubilden und auf der jeweiligen Innenseite mit Schindeln oder ähnlichen Bauelementen zu versehen.
- Eine Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks weist eine ebenfalls ringförmige Kopfplatte auf, welche mit Ausnehmungen versehen ist, durch welche Brenner durchgeführt werden. Die Kopfplatte wird mit der äußeren und der inneren Brennkammerwand verbunden, um somit die Grundelemente der Brennkammer zu montieren. Nachfolgend wird ein Brennkammerkopf an der Kopfplatte, der äußeren Brennkammerwand oder der inneren Brennkammerwand befestigt.
- Der Stand der Technik zeigt hierzu unterschiedliche Ausgestaltungsvarianten. Diese sind beispielsweise in den US-Patenten
US 6,449,952 B1 und7,765,809 B2 erläutert.US 6,449,952 B1 offenbart ein Verfahren zur Montage einer Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Wie in denFig. 2 bis 5 gezeigt, erfolgt beim Stand der Technik die Montage so, dass zunächst eine äußere ringförmige Brennkammerwand 29 und eine innere, ringförmige Brennkammerwand 30 bereitgestellt werden, diese sind als Blechteile ausgebildet. Am einströmseitigen Ende ist eine bevorzugterweise ebenfalls aus Blech hergestellte Kopfplatte 31 angeordnet. - Die äußere Brennkammerwand 29 weist einen äußeren Flansch 41 auf, während die innere Brennkammwand 30 mit einem inneren Flansch 42 versehen ist. Die Flansche sind zur Längserstreckung der äußeren bzw. der inneren Brennkammerwand 29, 30 in einem Winkel angeordnet, um parallel zur Triebwerksachse 1 ausgerichtet zu sein. Erfindungsgemäß ist der Winkel zwischen dem äußeren Flansch 41 und der äußeren Brennkammwand 29 bzw. dem inneren Flansch 42 und der inneren Brennkammer 30 nicht erforderlich.
- Die
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer vollständig montierten Brennkammer gemäß dem Stand der Technik. InFig. 2 ist eine Schnittansicht gemäß Schnitt A dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass die Kopfplatte 31 mit einem äußeren Flansch 43 und einem inneren Flansch 44 versehen ist. Diese beiden Flansche 43 und 44 erstrecken sich in montiertem Zustand parallel zu den Flanschen 41 und 42 der äußeren bzw. der inneren Brennkammerwand. - Weiterhin zeigt die
Fig. 2 einen bevorzugterweise aus einem Blechmaterial geformten Brennkammerkopf 32, welcher mit einem äußeren Flansch 45 und einem inneren Flansch 46 versehen ist. Diese Flansche sind im montierten Zustand parallel zu den Flanschen 41 bis 44 ausgerichtet und werden mittels Schraubenbolzen 34 und Muttern 35 zusammen mit den Flanschen der äußeren Brennkammerwand 29 und der inneren Brennkammerwand 30 sowie der Kopfplatte 31 verschraubt. Die Verschraubung erfolgt dabei so, dass die Mittelachsen der Schraubenbolzen sich in einer Radialebene erstrecken, welche radial zur Triebwerksachse 1 ausgerichtet ist. Somit bilden die Flansche 41 bis 46 jeweils Zylinderflächen aus, um eine einfache Montage zu ermöglichen und um durch geringe Toleranzen Leckagen zu vermeiden. - Wie in den
Fig. 2 ,4 und 5 dargestellt, sind an der zum Innenraum der Brennkammer weisenden Seite der Kopfplatte 31 Hitzeschilder 38 montiert. Die Zahl der Hitzeschilder ist üblicherweise identisch mit der Anzahl der Treibstoffdüsen (nicht dargestellt). Die Verschraubung der Hitzeschilder 38 erfolgt mittels Gewindebolzen 39 und Muttern 40. Die Hitzeschilder werden vor der Montage der Kopfplatte 31 mit dieser verschraubt. - Die
Fig. 2 zeigt somit gemäß Schnitt A vonFig. 3 einen fertig montierten Zustand mit einer Vielzahl von um den Umfang angeordneten Schraubenbolzen 34 und Muttern 35. Das Aufschrauben der Muttern 35 erfolgt durch nicht dargestellte Montageöffnungen des Brennkammerkopfes 32. - Die
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht, bei welcher ein Teilbereich der äußeren Brennkammerwand 29 dargestellt ist. Im montierten Zustand ergibt sich in der Draufsicht ein Blick auf den äußeren Flansch 45 des Brennkammerkopfes 32. - Wie sich bei dem Schnitt B gemäß
Fig. 3 ergibt, weist der Flansch 45 des Brennkammerkopfes 32 am Umfang verteilt Ausnehmungen 47 auf. Diese dienen der Montage, so wie dies nachfolgend in Verbindung mit denFig. 4 und 5 beschrieben wird. - Die
Fig. 4 und 5 zeigen jeweils Schnitte B gemäßFig. 3 . Dabei ist inFig. 4 der Brennkammerkopf 32 noch nicht montiert. DieFig. 4 zeigt, dass die Montage dadurch erfolgt, dass zunächst am Umfang in den Bereichen, in denen der äußere Flansch 45 bzw. der innere Flansch 46 des Brennkammerkopfes mit der Aussparung 47 versehen sind, Gewindebolzen 48 und Muttern 49 verwendet werden, um die Flansche 41 und 42 der äußeren 29 und der inneren 30 Brennkammerwand miteinander zu verbinden. Diese Verbindung erfolgt, um die Brennkammerwände 29 und 30 sowie die Kopfplatte 31 zueinander ausrichten und positionieren zu können. Am Umfang sind einige der Aussparungen 47 an dem Brennkammerkopf 32 vorgesehen. Entsprechend der Zahl der Aussparungen 47 ergibt sich die Anzahl der zu verwendenden Gewindebolzen 48 bzw. Muttern 49. - Nachfolgend wird, wie in
Fig. 5 gezeigt, der Brennkammerkopf 32 aufgeschoben, wobei die Aussparungen 47 so positioniert werden, dass sie mit dem Gewindebolzen 48 bzw. den Muttern 49 übereinstimmen. Hierbei ist es erforderlich, dass der Brennkammerkopf 32 sehr präzise gefertigt und bei der Montage positioniert werden muss, um Kollisionen mit den Gewindebolzen 48 zu verhindern. - Nachfolgend erfolgt eine Verschraubung der äußeren und inneren Flansche 45, 46 des Brennkammerkopfes 32 mit den Flanschen 41 bis 44 der Brennkammerwände 29, 30 und der Kopfplatte 31.
- Es ergibt sich somit eine sehr arbeitsintensive Montage, welche mit hoher Präzision durchgeführt werden muss. Ein weiterer, wesentlicher Nachteil besteht darin, dass es erforderlich ist, an den Flanschen 45 und 46 des Brennkammerkopfes 32 um den Umfang verteilt eine Vielzahl von Aussparungen 47 vorzusehen. Dies führt zu einem fertigungstechnischen Aufwand, der mit Kosten verbunden ist.
US 2013/0192262 A1 offenbart eine Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks in der die Brennkammerwände, die Kopfplatte und der Brennkammerkopf entweder mit Niete oder mit Schrauben verbunden werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Durchführbarkeit eine betriebssichere Montage der Brennkammer ermöglicht. - Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Kopfplatte mittels am Umfang verteilt angeordneter Niete mit der äußeren Brennkammerwand und der inneren Brennkammerwand verbunden wird. Die Niete dienen somit dazu, eine vorläufige Montage auf einfache und schnelle Weise sicherzustellen. Es sind nicht, wie beim Stand der Technik erforderlich, zusätzliche Verschraubungen nötig, die montiert und gesichert werden müssten. Vielmehr sind die Niete selbst ausreichend, um eine Vormontage der äußeren und der inneren Brennkammerwand und des Brennkammerkopfes zu gewährleisten. Nach der Vormontage und der Verbindung mittels der Niete wird der Brennkammerkopf in Position gebracht und in üblicher Weise mittels Schraubenbolzen und Muttern mit der vormontierten Anordnung aus äußerer Brennkammerwand, innerer Brennkammerwand und Kopfplatte verbunden. Hierbei kann eine übliche Verschraubung verwendet werden, welche dazu dient, die einzelnen Flansche der Brennkammerwände, der Kopfplatte und des Brennkammerkopfes betriebssicher zu verspannen. Dies kann in üblicher Weise durch Montageöffnungen in dem Brennkammerkopf erfolgen.
- Erfindungsgemäß ist es somit nicht erforderlich, an dem Brennkammerkopf bzw. seinen Flanschen Ausnehmungen oder Aussparungen vorzusehen, welche, wie beim Stand der Technik, dazu dienen, die Bolzenverbindungen auszusparen oder zu umgehen, mit denen die Brennkammerwände und die Kopfplatte vorab vormontiert wurden.
- Erfindungsgemäß ist es somit möglich, die vier Hauptgruppen von Bauteilen einer Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks, nämlich eine äußere und eine innere Brennkammerwand, eine Kopfplatte sowie einen Brennkammerkopf passgenau und effektiv zu montieren. Hierbei erfolgt eine Vormontage der Kopfplatte und der inneren und äußeren Brennkammerwände mittels Nieten. Dadurch liegt vor der Verschraubung des Brennkammerkopfs an die vormontierte Baugruppe eine in sich stabile Anordnung vor. Durch das Vorsehen der Nietverbindung zwischen der inneren und äußeren Brennkammerwand und der Kopfplatte kann eine präzise Verbindung erreicht werden, wobei insbesondere keine thermische Belastung der Bauteile erfolgt, welche beispielsweise bei Schweißverfahren auftritt. Ferner ist eine Nietverbindung einfacher und dauerhafter als eine Verschraubung, welche hinsichtlich des aufzubringenden Drehmoments zudem Fehler beinhalten kann und im Übrigen auch ein Gesamtgewicht der Brennkammer erhöht. Im Gegensatz zu einer Schweißverbindung führt das Vorsehen einer Nietverbindung zu einer dauerhaften Verbindung ohne Beeinträchtigung der metallurgischen Umgebung, wie dies bei einem Schweißverfahren der Fall wäre. Auch ermöglicht die Nietverbindung das Vermeiden eines thermischen Verzugs der Bauteile, wie dies bei einer Schweißverbindung auftreten kann. Somit kann erfindungsgemäß gezielt durch die Kombination des Vorsehens von Nietverbindungen für eine vormontierte Baugruppe und des abschließenden Verschraubungsvorgangs des Brennkammerkopfes eine einfach und kostengünstig montierbare Brennkammer bereit gestellt werden, welche zudem zusätzlich eine Gewichtsoptimierung ermöglicht, da die Nietverbindungen ein deutlich geringeres Gewicht als Verschraubungsverbindungen aufweisen. Auch fertigungstechnisch ergeben sich durch die Nietverbindungen Vorteile.
- Besonders günstig ist es, wenn die äußere Brennkammerwand, die innere Brennkammerwand und die Kopfplatte vor der Montage mit einer Vielzahl von um den Umfang verteilt angeordneter, im montierten Zustand miteinander fluchtender Nietausnehmungen versehen werden. Diese Nietausnehmungen können geringfügig anders ausgebildet sein, als die Ausnehmungen zur Durchführung der Gewindebolzen. So ist es beispielsweise möglich, die Nietausnehmungen mit einem geringeren Durchmesser zu versehen, da die zur Vormontage benötigten Niete nicht denselben Durchmesser aufweisen müssen, wie die Gewindebolzen.
- Die Nietausnehmungen können erfindungsgemäß als kreisrunde Löcher oder auch als Langlöcher ausgebildet werden. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, eine Zuordnung, Vormontage und/oder Justierung der äußeren Brennkammerwand, der inneren Brennkammerwand und der Kopfplatte vorzunehmen. Die Nietausnehmungen können beispielsweise mit einer Senkung versehen sein, um Senkniete einzubringen, deren Köpfe an der Außenumfangsfläche der Flansche der Brennkammerwände und/oder der Kopfplatte nicht überstehen.
- In besonders günstiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Vernietung zum Zwecke der Vormontage nur an einigen der am Umfang vorgesehenen Nietausnehmungen erfolgt. So ist es beispielsweise möglich, nur drei Vernietungen vorzusehen, die gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnet sind, beispielsweise in einem Abstand von 120°. Die weiteren Nietausnehmungen verbleiben dabei ungenutzt. Dies hat den Vorteil, dass bei einer möglichen Demontage die zur Vormontage verwendeten Niete ausgebohrt werden können, um die Demontage der äußeren und der inneren Brennkammerwand und der Kopfplatte zu ermöglichen. Für eine erneute Montage und eine damit verbundene Vernietung können dann einige der restlichen Nietausnehmungen verwendet werden. Erfindungsgemäß wird somit zur Vormontage eine Vernietung an mindestens drei Stellen am Umfang vorgenommen. Die Zahl dieser Vernietungen hängt auch von der Stabilität der äußeren und der inneren Brennkammerwand und der Kopfplatte sowie der Dimensionierung der Brennkammer ab.
- Die erfindungsgemäß vorgesehenen Nietausnehmungen werden somit gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich zu den Ausnehmungen eingebracht, mittels derer im fertig montierten Zustand der Brennkammerkopf verschraubt wird. Dabei kann es besonders vorteilhaft sein, wenn diese Schraubausnehmungen und die Nietausnehmungen alternierend angebracht werden.
- Der Brennkammerkopf wird erfindungsgemäß bevorzugterweise mit einer Vielzahl von Schraubausnehmungen versehen, die an dem äußeren und dem inneren Flansch des Brennkammerkopfes angeordnet sind. Diese Schraubausnehmungen sind so angeordnet und dimensioniert, dass sie mit Schraubausnehmungen der Brennkammerwände und der Kopfplatte fluchten, sodass bei aufgeschobenem Brennkammerkopf die übliche Verschraubung erfolgen kann.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks gemäß der vorliegenden Erfindung,
- Fig. 2
- eine vereinfachte Schnittansicht eines vorderen Bereichs einer fertig montierten Brennkammer gemäß dem Stand der Technik,
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß
Fig. 2 , welche dem Schnitt A entspricht, - Fig. 4
- eine vereinfachte Schnittansicht gemäß Schnitt B von
Fig. 3 im vormontierten Zustand gemäß dem Stand der Technik, - Fig. 5
- eine Schnittansicht im fertig montierten Zustand gemäß Schnitt B von
Fig. 3 gemäß dem Stand der Technik, - Fig. 6
- eine vereinfachte Schnittansicht, analog
Fig. 5 , eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels gemäß Schnitt A vonFig. 7 , - Fig. 7
- eine Unteransicht des Flanschbereiches der Anordnung gemäß
Fig. 6 , - Fig. 8
- eine Schnittansicht gemäß Schnitt B von
Fig. 7 , und - Fig. 9
- eine Schnittansicht gemäß Schnitt C von
Fig. 7 . - In den folgenden Ausführungsbeispielen werden gleiche Teile wie in den
Fig. 2 bis 5 mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass auf eine nochmalige detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann. - Das Gasturbinentriebwerk 10 gemäß
Fig. 1 ist ein allgemein dargestelltes Beispiel einer Turbomaschine, bei der die Erfindung Anwendung finden kann. Das Triebwerk 10 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und umfasst in Strömungsrichtung hintereinander einen Lufteinlass 11, einen in einem Gehäuse umlaufenden Fan 12, einen Mitteldruckkompressor 13, einen Hochdruckkompressor 14, eine Brennkammer 15, eine Hochdruckturbine 16, eine Mitteldruckturbine 17 und eine Niederdruckturbine 18 sowie eine Abgasdüse 19, die sämtlich um eine zentrale Triebwerksachse 1 angeordnet sind. - Der Mitteldruckkompressor 13 und der Hochdruckkompressor 14 umfassen jeweils mehrere Stufen, von denen jede eine in Umfangsrichtung verlaufende Anordnung fester stationärer Leitschaufeln 20 aufweist, die allgemein als Statorschaufeln bezeichnet werden und die radial nach innen vom Kerntriebwerksgehäuse 21 in einen ringförmigen Strömungskanal durch die Kompressoren 13, 14 vorstehen. Die Kompressoren weisen weiter eine Anordnung von Kompressorlaufschaufeln 22 auf, die radial nach außen von einer drehbaren Trommel oder Scheibe 26 vorstehen, die mit Naben 27 der Hochdruckturbine 16 bzw. der Mitteldruckturbine 17 gekoppelt sind.
- Die Turbinenabschnitte 16, 17, 18 weisen ähnliche Stufen auf, umfassend eine Anordnung von festen Leitschaufeln 23, die radial nach innen vom Gehäuse 21 in den ringförmigen Strömungskanal durch die Turbinen 16, 17, 18 vorstehen, und eine nachfolgende Anordnung von Turbinenrotorschaufeln 24, die nach außen von einer drehbaren Nabe 27 vorstehen. Die Kompressortrommel oder Kompressorscheibe 26 und die darauf angeordneten Schaufeln 22 sowie die Turbinenrotornabe 27 und die darauf angeordneten Turbinenrotorschaufeln 24 drehen sich im Betrieb um die Triebwerksachse 1.
- Die
Fig. 6 zeigt in der Schnittansicht A gemäßFig. 7 einen fertig montierten Zustand, bei welchem der äußere Flansch 45 und der innere Flansch 46 des Brennkammerkopfes 32 sowie die Flansche 41 und 42 der äußeren Brennkammerwand 29 bzw. der inneren Brennkammerwand 30 und der äußere Flansch 43 und der innere Flansch 44 der Kopfplatte 31 mittels der Schraubenbolzen 34 und der Muttern 35 verschraubt sind. Zusätzlich zeigt dieFig. 6 , dass die Kopfplatte 31 mit zumindest einem Hitzeschild 38 mittels Gewindebolzen 39 und Muttern 40 verschraubt ist. - In
Fig. 8 ist in der Schnittansicht B der montierte Zustand gemäßFig. 6 dargestellt. Die Schnittansicht derFig. 8 ist jedoch um den Umfang versetzt angeordnet. Während der Schnitt A durch die Mittelachsen der Gewindebolzen 34 gelegt ist, ist der Schnitt gemäßFig. 8 (Schnitt B) durch Mittelachsen von Nietausnehmungen 36 gelegt, die, wie inFig. 7 gezeigt ist, am Umfang alternierend mit Schraubausnehmungen 37 ausgebildet sind. Bei der Schnittansicht gemäßFig. 8 ist dargestellt, dass die Nietausnehmungen 36 sich durch den Flansch 41 der äußeren Brennkammerwand 29 und den äußeren Flansch 43 der Kopfplatte 31 bzw. den inneren Flansch 44 der Kopfplatte 31 und den inneren Flansch 42 der inneren Brennkammer 30 erstrecken. Diese Nietausnehmungen 36 sind bei dem gezeigten Schnitt nicht belegt, da, wie vorstehend erwähnt, um den Umfang nur eine geringe Anzahl an Nietverbindungen für die Vormontage verwendet werden, während die restlichen Nietausnehmungen 36 ungenutzt verbleiben. DieFig. 8 zeigt, dass der äußere Flansch 45 und der innere Flansch 46 des Brennkammerkopfes 32 über die Flansche 41 bzw. 42 aufgeschoben ist, um an Stellen, die umfangsmäßig versetzt sind, verschraubt zu werden, so wie dies dieFig. 6 zeigt. - Die
Fig. 9 zeigt einen Schnitt C gemäßFig. 7 . Dabei ist ersichtlich, dass zur Vormontage der äußere Flansch 41 der äußeren Brennkammerwand 29 und der äußere Flansch 43 der Kopfplatte 31 mittels eines Niets 33 zur Vormontage verbunden sind. In gleicher Weise sind der innere Flansch 44 der Kopfplatte 31 und der Flansch 42 der inneren Brennkammerwand 30 mittels eines Niets 33 zur Vormontage verbunden worden. Nachfolgend kann zur Endmontage, wie inFig. 9 gezeigt, der Brennkammerkopf 32 mit seinen Ringflanschen 45 und 46 über die Niete 33 aufgeschoben werden. Da die Niete 33 als Senkniete ausgebildet sind, stören sie nicht bei der weiteren Montage und insbesondere nicht beim Aufschieben der Flansche 45, 46 des Brennkammerkopfes 32. -
- 1
- Triebwerksachse
- 10
- Gasturbinentriebwerk / Kerntriebwerk
- 11
- Lufteinlass
- 12
- Fan
- 13
- Mitteldruckkompressor (Verdichter)
- 14
- Hochdruckkompressor
- 15
- Brennkammer
- 16
- Hochdruckturbine
- 17
- Mitteldruckturbine
- 18
- Niederdruckturbine
- 19
- Abgasdüse
- 20
- Leitschaufeln
- 21
- Kerntriebwerksgehäuse
- 22
- Kompressorlaufschaufeln
- 23
- Leitschaufeln
- 24
- Turbinenrotorschaufeln
- 25
- Nebenstromkanal
- 26
- Kompressortrommel oder -scheibe
- 27
- Turbinenrotornabe
- 28
- Auslasskonus
- 29
- Äußere Brennkammerwand
- 30
- Innere Brennkammerwand
- 31
- Kopfplatte
- 32
- Brennkammerkopf
- 33
- Niet
- 34
- Schraubenbolzen
- 35
- Mutter
- 36
- Nietausnehmung
- 37
- Schraubausnehmung
- 38
- Hitzeschild
- 39
- Gewindebolzen
- 40
- Mutter
- 41
- Äußerer Flansch
- 42
- Innerer Flansch
- 43
- Äußerer Flansch
- 44
- Innerer Flansch
- 45
- Äußerer Flansch
- 46
- Innerer Flansch
- 47
- Aussparung
- 48
- Gewindebolzen
- 49
- Mutter
Claims (10)
- Verfahren zur Montage einer Brennkammer (15) eines Gasturbinentriebwerks, wobei eine ringförmige äußere Brennkammerwand (29) und eine ringförmige innere Brennkammerwand (30) zueinander in Position gebracht und mit einer Kopfplatte (31) verbunden werden und wobei nachfolgend ein Brennkammerkopf (32) montiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfplatte (31) mittels am Umfang verteilt angeordneter Niete (33) mit der äußeren Brennkammerwand (29) und der inneren Brennkammerwand (30) verbunden wird und dass nachfolgend der Brennkammerkopf (32) in Position gebracht und mittels Schraubenbolzen (34) und Muttern (35) mit der mittels der Niete (33) vormontierten Anordnung der Kopfplatte (31), der äußeren Brennkammerwand (29) und der inneren Brennkammerwand (30) verschraubt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Brennkammerwand (29), die innere Brennkammerwand (30) und die Kopfplatte (31) vor der Montage mit einer Vielzahl von um den Umfang verteilt angeordneten, im montierten Zustand miteinander fluchtenden Nietausnehmungen (36) versehen werden.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nietausnehmungen (36) als kreisrunde Löcher oder als Langlöcher ausgebildet werden.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernietung nur an einigen der Nietausnehmungen (36) erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Niete (33) Senkniete verwendet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Niete (33) gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennkammerkopf (32) mit einer Vielzahl von Schraubausnehmungen (37) versehen wird, welche im montierten Zustand mit Schraubausnehmungen der äußeren Brennkammerwand (29), der inneren Brennkammerwand (30) und der Kopfplatte (31) fluchten.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Montage der Kopfplatte (31) an dieser zumindest ein Hitzeschild (38) mittels Gewindebolzen (39) und Muttern (40) befestigt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass um den Umfang verteilt Schraubausnehmungen (37) und Nietausnehmungen (36) alternierend angebracht werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Brennkammerwand (29) und/oder die innere Brennkammerwand (30) und/oder die Kopfplatte (31) und/oder der Brennkammerkopf (32) aus einem Blechmaterial gefertigt werden.
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