CH701456A2 - Aktive Steuerung von Flammhaltung und Flammenrückschlag in einer Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse. - Google Patents

Abstract

Geschaffen ist ein System mit einer Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse. Zu der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse gehören: ein Luftstrompfad (67), ein Brennstoffpfad (69), ein Brennstoff-Luft-Mischbereich, der Luft aus dem Luftstrompfad (67) aufnimmt, und der Brennstoff (14) aus dem Brennstoffpfad (69) aufnimmt, und eine Fluidinjektionsöffnung (84), die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf das Erfassen einer Bedingung, die eine Flamme innerhalb der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse kennzeichnet, Fluid in dem Brennstoff-Luft-Mischbereich zu injizieren.

Description

Hintergrund zu der Erfindung

[0001] Die hier offenbarte Erfindung betrifft Brennstoffdüsen für Gasturbinentriebwerke. Insbesondere betrifft die offenbarte Erfindung die Eliminierung von Flammenrückschlag und Flammhaltung in Zusammenhang mit Brennstoffdüsen.

[0002] Ein Gasturbinentriebwerk verbrennt ein Gemisch von Brennstoff und Luft, um heisse Verbrennungsgase zu erzeugen, die wiederum eine oder mehrere Turbinen antreiben. Insbesondere versetzen die heissen Verbrennungsgase Turbinenschaufeln in Drehung, wodurch eine Welle angetrieben wird, um eine oder mehrere Lasten drehend anzutreiben, beispielsweise, einen elektrischen Generator. Wie bekannt, entwickelt sich eine Flamme in einer Verbrennungszone, die ein auf Brennstoff und Luft basierendes entzündbares Gemisch enthält. Nachteilig ist, dass sich die Flamme stromaufwärts der Verbrennungszone in die Brennstoffdüse ausbreiten kann, was aufgrund der Verbrennungswärme zu einem Schaden führen kann. Dieses Phänomen wird gewöhnlich als Flammenrückschlag bezeichnet. Desgleichen kann die Flamme sich gelegentlich an oder in Nähe von Oberflächen ausbilden, was ebenfalls einen auf die Verbrennungswärme zurückzuführenden Schaden hervorrufen kann. Dieses Phänomen wird gewöhnlich als Flammhaltung bezeichnet. Beispielsweise kann die Flammhaltung an oder in der Nähe einer Brennstoffdüse in einem Bereich niedriger Geschwindigkeit auftreten. Insbesondere kann eine Injektion eines Brennstoff-Zustroms in einen Luftstrom einen Bereich niedriger Geschwindigkeit in der Nähe des Injektionspunktes des Brennstoffstroms hervorrufen, was zu Flammhaltung führen kann.

Kurzbeschreibung der Erfindung

[0003] Spezielle Ausführungsbeispiele gemäss dem Gegenstand der ursprünglich vorliegenden Erfindung sind im Folgenden zusammenfassend beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzen, vielmehr sollen diese Ausführungsbeispiele lediglich eine Kurzbeschreibung möglicher Ausprägungen der Erfindung unterbreiten. In der Tat kann die Erfindung vielfältige Ausprägungen haben, die den nachstehend dargelegten Ausführungsbeispielen ähneln oder sich von diesen unterscheiden können.

[0004] In einem ersten Ausführungsbeispiel gehören zu einem System: eine Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse, die eine Verwirbelungsschaufel und eine Injektionsöffnung aufweist, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf das Erfassen einer Bedingung, die eine Flamme innerhalb der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse kennzeichnet, Fluid in einem stromabwärts gelegenen Bereich der Verwirbelungsschaufel zu injizieren.

[0005] In einem zweiten Ausführungsbeispiel gehören zu einem System: eine Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse, mit einem Luftstrompfad, einem Brennstoffpfad, einem Brennstoff-Luft-Mischbereich, der Luft aus dem Luftstrompfad aufnimmt, und der Brennstoff aus dem Brennstoffpfad aufnimmt, und einer Fluidinjektionsöffnung, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf das Erfassen einer Bedingung, die eine Flamme innerhalb der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse kennzeichnet, Fluid in dem Brennstoff-Luft-Mischbereich zu injizieren.

[0006] In einem dritten Ausführungsbeispiel gehören zu einem System: ein Brennstoffdüsenflammensensor, der dazu eingerichtet ist, eine Bedingung zu erfassen, die eine Flamme im Inneren einer Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse kennzeichnet, und eine Brennstoffdüsenflammensteuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf ein die Bedingung kennzeichnendes Signal von dem Brennstoffdüsenflammensensor, eine Injektion eines Fluids in die Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse zu steuern.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0007] Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind: <tb>Fig. 1<sep>zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Gasturbinensystems, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 2<sep>zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer Gasturbine, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 3<sep>veranschaulicht anhand einer geschnittenen Seitenansicht einer Brennkammer der in Fig. 2gezeigten Gasturbine mehrere Brennstoffdüsen, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 4<sep>zeigt in einem Blockschaltbild eine Brennstoffdüse, wie sie in Fig. 3 veranschaulicht ist, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und <tb>Fig. 5<sep>veranschaulicht eine perspektivische aufgeschnittene Ansicht einer Vormischeinrichtung der in Fig. 4gezeigten Brennstoffdüse, gemäss speziellen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und <tb>Fig. 6<sep>zeigt eine perspektivische aufgeschnittene Ansicht der in Fig. 3 gezeigten Brennstoffdüse, gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0008] Im Folgenden werden ein oder mehrere spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem Bemühen, eine kurzgefasste Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele vorzulegen, sind möglicherweise nicht sämtliche Ausstattungsmerkmale einer tatsächlichen Verwirklichung in der Beschreibung aufgeführt. Es sollte klar sein, dass bei der Entwicklung einer jeden solchen Verwirklichung, wie in jedem technischen oder konstruktiven Projekt, zahlreiche für eine Verwirklichung spezifische Entscheidungen zu treffen sind, um spezielle Ziele der Entwickler zu erreichen, beispielsweise Konformität mit systembezogenen und wirtschaftlichen Beschränkungen, die von einer Verwirklichung zur anderen unterschiedlich sein können. Darüber hinaus sollte es klar sein, dass eine solche Entwicklungsbemühung komplex und zeitraubend sein könnte, jedoch nichtsdestoweniger für den Fachmann, der über den Vorteil dieser Offenbarung verfügt, eine Routinemassnahme der Entwicklung, Fertigung und Herstellung bedeuten würde.

[0009] Wenn Elemente vielfältiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die unbestimmten und bestimmten Artikel «ein» «eine», bzw. «der, die, das» etc. das Vorhandensein von mehr als einem Element einschliessen. Die Begriffe «umfassen», «enthalten» und «aufweisen» sind als einschliessend zu verstehen und bedeuten, dass möglicherweise zusätzliche Elemente vorhanden sind, die sich von den aufgelisteten Elementen unterscheiden.

[0010] In speziellen Ausführungsbeispielen, wie im Einzelnen weiter unten erörtert, enthält ein Gasturbinentriebwerk eine oder mehrere Brennstoffdüsen mit Fluidinjektionsöffnungen (beispielsweise Injektionsöffnungen), um thermische Schäden zu vermeiden, die in Zusammenhang mit Flammenrückschlag und/oder Flammhaltung auftreten. Insbesondere kann jede Brennstoffdüse eine Brennstoff-Luft-Vormischeinrichtung mit einer Anzahl von Verwirbelungsschaufein enthalten, die im Wesentlichen um den Umfang in einem Luftstrompfad angeordnet sind. Die Brennstoffdüsen können ferner Fluidinjektionsöffnungen (z.B. Luftinjektionsöffnungen) in einem quer oder abgewinkelt verlaufenden Strom in Bezug auf die Längsachse der Brennstoffdüse und Richtung des Hauptluftstroms durch die Brennstoffdüse aufweisen. Beispielsweise können die Fluid-(z.B. Luft-) Injektionsöffnungen auf dem zentralen Grundkörper (beispielsweise der Nabe) und auf der äusseren Wand (beispielsweise dem Mantel) der Brennstoffdüse angeordnet sein, so dass die Öffnungen Luft in Bezug auf die Längsachse radial nach innen und radial nach aussen lenken. Ausserdem können die Injektionsöffnungen unmittelbar vor jeder Verwirbelungsschaufelabströmkante in der Brennstoffdüse angeordnet sein. Die Injektionsöffnungen verbessern die Flammhaltungsgrenze und reduzieren die Wahrscheinlichkeit eines Flammenrückschlags, indem die Flamme ausgeblasen wird, unabhängig davon, ob sie sich an der Abströmkante der Verwirbelungsschaufel oder hinter dem Brennstoffauslass festgesetzt hat. Dies lässt sich durch eine stetige Luftinjektion oder durch eine Modulation von Luft durchführen, die die Injektionsöffnungen durchquert. Jedes der Verfahren kann die gesamte Flamme stören, die sich hinter der Brennstofföffnung stabilisiert hat, indem die Flamme an der Schaufelabströmkante in mindestens zwei Bereiche geteilt wird, oder indem sie zum Flackern gebracht wird. Somit kann die injizierte Luft die Flamme ablösen, indem sie deren Energie schwächt und auf diese Weise die Flamme bei der Brennkammer stabilisiert. Ausserdem kann die injizierte Luft die Temperatur in Flammhaltungsbereichen reduzieren, um die Wahrscheinlichkeit des Wiederaufflammens an jenen Stellen zu eliminieren. Die Injektion von Fluid kann Bereiche niedriger Geschwindigkeit, d.h. Stagnationsbereiche, in denen eine Flamme auftreten kann, reduzieren, indem mit hoher Geschwindigkeit Fluide in den Bereich niedriger Geschwindigkeit injiziert werden. Dies kann einen Bereich hoher Geschwindigkeit erzeugen, wo das Auftreten oder der Aufenthalt einer Flamme unwahrscheinlich ist.

[0011] Indem nun auf die Zeichnungen eingegangen und zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen wird, ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Turbinensystems 10 veranschaulicht. Das Diagramm beinhaltet eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12, eine Brennstoffzufuhr 14, eine Luftzufuhr 16, eine Verdünnungsmittelzufuhr 18 und eine Brennkammervorrichtung 20. Wie dargestellt, verzweigt die Brennstoffzufuhr 14 einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, beispielsweise Erdgas, zu dem Turbinensystem 10 und durch eine Brennstoffdüse 12 in die Brennkammervorrichtung 20. Nach einem Mischen mit Druckluft, wie durch Pfeil 22 gezeigt, erfolgt in der Brennkammervorrichtung 20 eine Zündung, und das sich ergebende Abgas versetzt Laufschaufeln in der Turbine 24 in Drehung. Die Verbindung zwischen Laufschaufeln in der Turbine 24 und der Welle 26 bewirkt eine Rotation der Welle 26, die über das Turbinensystem 10 hinweg, wie veranschaulicht, ebenfalls mit mehreren Komponenten verbunden ist. Beispielsweise ist die veranschaulichte Welle 26 antriebsmässig mit einem Verdichter 28 und mit einer Last 30 verbunden. Es ist klar, dass die Last 30 eine beliebige geeignete Vorrichtung sein kann, die über die Drehmomentausgabe des Turbinensystems 10 Leistung erzeugen kann, beispielsweise ein Elektrizitätswerk oder ein Fahrzeug.

[0012] Eine Luftzufuhr 31 kann über Kanäle Luft zu einer Luftansaugöffnung 32 verzweigen, die die Luft anschliessend in den Verdichter 28 verzweigt. Der Verdichter 28 weist mehrere Laufschaufeln auf, die mit der Welle 26 antriebsmässig verbunden sind, um dadurch von der Luftansaugöffnung 32 stammende Luft zu verdichten und diese über die Luftzufuhr 16 zu den Brennstoffdüsen 12 und zu der Brennkammervorrichtung ’20 zu verzweigen. An dieser Verbindungsstelle kann auch ein aus der Verdünnungsmittelquelle 18 stammendes Verdünnungsmittel zu den Brennstoffdüsen 12 verzweigt sein. Das Verdünnungsmittel kann beispielsweise ein Edelgas, z.B. Stickstoff sein, das eine Verringerung unerwünschter Emissionen während der Verbrennung des Luft/Brennstoffgemisches unterstützen kann, oder die Erzeugung angemessener Druckpegel für die Verbrennung in der Brennkammer fördern kann. In einer Abwandlung kann das Verdünnungsmittel Wasser oder ein anderes Fluid sein. Die Brennstoffdüse 12 kann anschliessend die Druckluft und den Brennstoff (sowie das Verdünnungsmittel, falls erforderlich) mischen, um ein optimales Mischungsverhältnis für die Verbrennung hervorzubringen, beispielsweise eine Verbrennung, die bewirkt, dass der Brennstoff vollständiger verbrennt, um eine Verschwendung von Brennstoff und die Erzeugung überschüssiger Emissionen zu vermeiden. Als ein Ergebnis dieser Verbrennung werden Abgase erzeugt, die die Turbine 24 durchqueren und das System 10 an dem Auslass ins Freie 33 verlassen. Wie weiter unten im Einzelnen erörtert, weist ein Ausführungsbeispiel der Brennstoffdüsen 12 wenigstens eine Fluidinjektionsöffnung (z.B. eine Luftinjektionsöffnung) auf, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf das Erfassen einer Bedingung, die eine Flamme innerhalb der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse 12 kennzeichnet, Fluid (z.B. Luft) in einem stromabwärts gelegenen Bereich der Verwirbelungsschaufel zu injizieren.

[0013] Das Erfassen einer Bedingung, die eine Flamme innerhalb der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse 12 kennzeichnet, kann durch einen Flammenwächter 34 erfasst sein, der mit einem o-der mehreren Sensoren 36 (beispielsweise Flammensensoren) verbunden ist. Die Sensoren 36 können Drucksensoren zum Erfassen von Druckänderungen im Innern der Brennstoffdüsen 12, thermische Sensoren zum Erfassen von Temperaturänderungen in den Brennstoffdüsen 12 und/oder optische Sensoren zum Erfassen von Änderungen des Lichts in den Brennstoffdüsen 12 sein. Die Sensoren 36 können somit Bedingungen erfassen, die einen Flammenrückschlag oder eine Flammhaltung in den Brennstoffdüsen 12 kennzeichnen. Die Sensoren 36 können in Reaktion auf die Bedingungen der Flamme Signale zu dem Flammenwächter 34 übertragen.

[0014] Der Flammenwächter 34 kann beispielsweise ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) oder eine sonstige Detektionsvorrichtung sein, die die Signale von den Sensoren 36 aufnehmen kann und eine Meldung hinsichtlich der Erfassung einer Flamme in den Brennstoffdüsen 12 erzeugen kann. Diese Meldung kann an eine Steuereinrichtung 38 übertragen werden. Die Steuereinrichtung 38 kann die Meldung einer in den Brennstoffdüsen 12 erfassten Flamme von dem Flammenwächter 34 entgegen nehmen. Die Steuereinrichtung 38 kann beispielsweise ein Prozessor oder ein ASIC sein. In einem Ausführungsbeispiel können der Flammenwächter 34 und die Steuereinrichtung 38 Teile eines einzelnen Prozessors sein.

[0015] Die Steuereinrichtung 38 kann beispielsweise dazu dienen, Bedingungen zu ändern, die die Brennstoffdüse 12 beeinträchtigen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 38 dazu dienen, über eine Einstellung der Brennstoffzufuhr 14 den Brennstoffzustrom zu den Brennstoffdüsen 12 zu steigern oder zu verringern, mittels einer Einstellung der Luftzufuhr 16 den Luftstrom zu den Brennstoffdüsen 12 zu steigern oder zu verringern, und/oder über ein Einstellung der Verdünnungsmittelquelle 18 den Verdünnungsmittelstrom zu den Brennstoffdüsen 12 zu steigern oder zu reduzieren. Durch Einstellen der in der Brennstoffdüse gemischten Komponenten, kann die Steuereinrichtung 38 die Verbrennungsbedingungen in der Brennkammervorrichtung 20 ändern, und auf diese Weise das Verlöschen einer Flamme bewirken, die in einer oder mehreren der Brennstoffdüsen 12 erfasst ist. Ausserdem kann die Steuereinrichtung 38 eine oder mehrere Fluidinjektionsöffnungen (z.B. für Luft, Brennstoff, Verdünnungsmittel usw.) selektiv steuern, die speziell ausgerichtet sind, um Bedingungen, die Flammenrückschlag oder Flammhaltung fördern, oder ein tatsächliches Auftreten eines Flammenrückschlags oder einer Flammhaltung zu mildern oder auszuschliessen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 38, wie weiter unten erläutert, einen durch diese Fluidinjektionsöffnungen strömenden Fluidstrom selektiv aktivieren und/oder modulieren, um Bereiche niedriger Geschwindigkeit zu eliminieren, eine Querströmung zu erzeugen, oder eine Flamme im Inneren der Brennstoffdüse 12 wesentlich zu stören und auszublasen.

[0016] Fig. 2 veranschaulicht eine geschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des in Fig. 1 schematisch dargestellten Turbinensystems 10, das Fluidinjektionsöffnungen, wie sie oben beschrieben sind, nutzen kann. Das Turbinensystem 10 enthält eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12, die innerhalb einer oder mehrerer Brennkammern 20 angeordnet sind. Im Betrieb tritt Luft durch die Luftansaugöffnung 32 in das Turbinensystem 10 ein und kann in dem Verdichter 28 unter Druck gesetzt werden. Die verdichtete Luft kann anschliessend mit Brennstoff vermischt werden, um in der Brennkammervorrichtung 20 verbrannt zu werden. Beispielsweise können die Brennstoffdüsen 12 in die Brennkammervorrichtung 20 ein Brennstoff-Luft-Gemisch in einem Verhältnis injizieren, das geeignet ist die Verbrennung, die Emissionen, den Brennstoffverbrauch und die Leistungsabgabe zu optimieren. Die Verbrennung erzeugt heisse unter Druck stehende Abgase, die anschliessend eine oder mehrere Laufschaufeln in der Turbine 24 antreiben, um die Welle 26, und somit den Verdichter 28 und die Last 30 drehend anzutreiben. Die Rotation der Turbinenschaufeln 40 bewirkt eine Rotation der Welle 26, wodurch Laufschaufeln 42 in dem Verdichter 28 veranlasst werden, die durch die Ansaugöffnung 32 aufgenommene Luft anzusaugen und zu verdichten.

[0017] Fig. 3 zeigt eine aufgeschnittene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Brennkammervorrichtung 20 mit einer Anzahl von Brennstoffdüsen 12, die sämtliche die Fluidinjektionsöffnungen nutzen können, um Bereiche niedriger Geschwindigkeit zu eliminieren, eine Querströmung zu erzeugen, oder allgemein die Flamme innerhalb der Brennstoffdüse 12 zu stören und auszublasen. In speziellen Ausführungsbeispielen weist ein Kopfende 44 einer Brennkammervorrichtung 20 eine Endabdeckung 46 auf. Darüber hinaus kann das Kopfende 44 der Brennkammervorrichtung 20 eine Brennkammerkappenanordnung 48 aufweisen, die den Brennkammerraum 50 abschliesst, und in der die Brennstoffdüsen 12 aufgenommen sind. Die Brennstoffdüsen 12 verzweigen Brennstoff, Luft und andere Fluids zu der Brennkammervorrichtung 20. In dem Diagramm sind mehrere Brennstoffdüsen 12 an der Endabdeckung 46 in der Nähe der Basis der Brennkammervorrichtung 20 befestigt und durchqueren die Brennkammerkappenanordnung 48. Beispielsweise nimmt die Brennkammerkappenanordnung 48 eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12 auf und bildet eine Begrenzung gegenüber der Verbrennung. Jede Brennstoffdüse 12 führt die Vermischung von verdichteter Luft und Brennstoff durch und lenkt das Gemisch durch die Brennkammerkappenanordnung 48 in den Brennkammerraum 50 der Brennkammervorrichtung 20. Das Brennstoff-Luft-Gemisch kann anschliessend in dem Brennkammerraum 50 verbrennen, wobei dadurch heisse unter Druck stehende Abgase erzeugt werden. Diese unter Druck stehenden Abgase bewirken die Rotation der Laufschaufeln 40 in der Turbine 24. Die Brennkammervorrichtung 20 umfasst eine Strömungshülse 52 und eine Brennkammerwand 54, die den Brennkammerraum 50 bildet. In speziellen Ausführungsbeispielen sind die Strömungshülse 52 und die Brennkammerwand 54 zueinander koaxial oder konzentrisch, um einen hohlen ringförmigen Raum 56 zu bilden, der den Durchfluss von Luft zum Kühlen und (beispielsweise über Perforationen in der Brennkammerwand 54 und/oder in den Brennstoffdüsen 12) den Eintritt in die Verbrennungszone 50 erlauben kann. Die Konstruktion der Brennkammerwand 54 stellt einen optimalen Strom des Brennstoff-Luft-Gemisches zu dem Übergangsstück 58 (beispielsweise einem konvergierenden Abschnitt) entlang der Richtungslinie 60 in Richtung der Turbine 24 bereit. Beispielsweise können die Brennstoffdüsen 12 ein unter Druck gesetztes Brennstoff-Luft-Gemisch in den Brennkammerraum 50 ausbringen, in dem die Verbrennung des Gemisches stattfindet. Das sich ergebende Abgas strömt durch das Übergangsstück 58 längs der Richtungslinie 60 zu der Turbine 24, wobei es die Laufschaufeln 40 der Turbine 24 gemeinsam mit der Welle 26 in Drehung versetzt.

[0018] Während dieses Verfahrens kann eine durch die Verbrennung in dem Brennkammerraum 50 erzeugte Flamme zurückschlagen (beispielsweise kann sich die Flamme von dem Brennkammerraum 50 ausgehend in eine oder mehrere der Brennstoffdüsen 12 ausbreiten. Um die Beseitigung dieser Flamme aus den Brennstoffdüsen zu unterstützen, kann die Steuereinrichtung 38 in Verbindung mit Fluidinjektionsöffnungen (z.B. für Luft, Brennstoff, Wasser, Verdünnungsmittel usw.) genutzt werden, um die Bedingungen zu mildern oder zu eliminieren, die zu Flammenrückschlag und Flammhaltung in der Brennstoffdüse 12 führen. D.h., die Fluidinjektionsöffnungen können beispielsweise Bereiche niedriger Geschwindigkeit, wo eine Flamme auftreten kann, reduzieren, indem Fluids mit hoher Geschwindigkeit in den Bereich niedriger Geschwindigkeit injiziert werden, um einen Bereich hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, in dem die Aufrechterhaltung einer Flamme unwahrscheinlich ist.

[0019] Fig. 4 zeigt in einem Blockschaltbild die Brennstoffdüse 12, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, so wie den Verdichter 28, die Luftzufuhr 16, den Flammenwächter 34, die Sensoren 36 und die Steuereinrichtung 38. Wie oben beschrieben, kann der Verdichter 28 der Luftzufuhr 16 verdichtete Luft liefern, die sowohl zu einem Sammelraum 62 als auch zu einer Düsenluftansaugöffnung 64 in einem stromaufwärts gelegenen 66 Abschnitt der Düse 12 verzweigt sein kann. Darüber hinaus kann Verdünnungsmittel von der Verdünnungsmittelquelle 18 längs eines durch einen Richtungspfeil 67 veranschaulichten Strömungspfads in einen zentralen Körperabschnitt 68 (beispielsweise einen ringförmigen Körper) der Düse 12 verzweigt sein. Dieser Strömungspfad 67 kann dazu dienen, Brennstoff zu kühlen, der aus der Brennstoffzufuhr 14 längs eines durch den Richtungspfeil 69 veranschaulichten Brennstoffpfads in einen Brennstoffkanal 70 (beispielsweise einen ringförmigen Durchlasskanal) strömt, der in dem zentralen Körper 68 der Düse 12 angeordnet ist. Wie weiter unten erläutert, kann das Verdünnungsmittel, der Brennstoff und die Luft vermischt werden, um ein Verbrennungsgemisch (beispielsweise ein Brennstoff-Luft-Gemisch) zur Verbrennung in dem Brennkammerraum 50 zu bilden.

[0020] Wie dargestellt, kann die Düse 12 eine oder mehrere Verwirbelungsschaufein 72 aufweisen. Jede Verwirbelungsschaufel 72 kann auf einem hohlen Grundkörper basieren, beispielsweise, einem hohlen strömungsflächenförmigen Körper, der eine Wirbelströmung in der Brennstoffdüse 12 induzieren kann. Somit kann die Brennstoffdüse 12 hinsichtlich dieses Verwirbelungsmerkmal als ein «Swozzle» beschrieben werden. Es ist zu beachten, dass vielfältige Aspekte der Brennstoffdüse 12 mit Bezug auf eine Axialrichtung oder Achse 73, eine Radialrichtung oder Achse 74, und eine in Umfangsrichtung verlaufenden Richtung oder Achse 75 beschrieben sein können. Beispielsweise entspricht die Achse 73 einer longitudinalen Mittellinie oder Längsrichtung, die Achse 74 entspricht einer Quer- oder Radialrichtung bezüglich der longitudinalen Mittellinie, und die Achse 75 entspricht der um die longitudinale Mittellinie in Umfangsrichtung verlaufenden Richtung.

[0021] Der Brennstoff kann axial 73 durch den Brennstoffkanal 70 strömen, bis er auf die Wand 76 in dem Brennstoffkanal 70 stösst. Nach dem Erreichen der Wand 76 kann der Brennstoff radial 74 in ein Brennstoffabteil 78 der hohlen Verwirbelungsschaufel 72 strömen und kann das Brennstoffabteil 78 über Brennstofföffnungen 80 (beispielsweise eine Brennstoffinjektionsöffnung) in einen Vermischungsbereich hinein verlassen, der die Verwirbelungsschaufel 72 umgibt. In diesem Vermischungsbereich interagiert der Brennstoff mit verdichteter Luft, die von der Luftzufuhr 16 abgezweigt ist und sich längs des Richtungspfeils 81 bewegt. Wie oben beschrieben, kann dieses Brennstoff-Luft-Gemisch durch die Verwirbelungs-schaufel 72 verwirbelt werden, um die Vermischung des Brennstoffs und der Luft für eine einwandfreie Verbrennung zu unterstützen.

[0022] Wie oben erwähnt, kann in der Brennstoffdüse 12 Flammenrückschlag auftreten, und zwar insbesondere in dem stromabwärts gelegenen Abschnitt 82 der Brennstoffdüse 12. Um das Auftreten von Flammenrückschlag zu reduzieren, können Fluidinjektionsöffnungen 84 (z.B. Luftinjektionsöffnungen) genutzt werden, um ein Fluid (z.B. Luft) in den stromabwärts gelegenen Abschnitt 82 der Brennstoffdüse 12 zu injizieren. Diese Injektionsöffnungen 84 können beispielsweise einen Durchmesser von weniger als etwa 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20 oder 10 Prozent des Durchmessers der Brennstofföffnungen 80 aufweisen. Die Fluidinjektionsöffnungen 84 können in einem Fluidabteil 86 der Verwirbelungsschaufel 72, in dem Sammelraum 62 und/oder in dem zentralen Körper 68 der Brennstoffdüse 12 ausgebildet sein. Das aus diesen Öffnungen 84 injizierte Fluid (z.B. Luft) kann relativ zur Strömungsrichtungslinie 81 unter einem Winkel oder quer injiziert sein. Es ist zu beachten, dass die Öffnungen 84 beispielsweise Luft in die Brennstoffdüse 12 injizieren können. In einer Abwandlung können andere Fluids, beispielsweise Stickstoff, Wasser und/oder Brennstoff, anstelle von oder in Verbindung mit der über die Öffnungen 84 injizierten Luft genutzt werden. Somit kann das aus der unmittelbar vor der Verwirbelungsschaufelabströmkante auf die konkave Stirnfläche und aus dem zentralen Grundkörper und aus der äusseren Wand injizierte Fluid in den stromabwärts gelegenen Abschnitt 82 der Düse 12 unter einem Winkel von weniger als etwa 20 Grad, und 30 bis 90 Grad in Bezug auf die Strömungsrichtung 81 der Hauptluft längs des Strömungspfeils 81 eintreten. In einem Ausführungsbeispiel kann das Fluid unter einem Winkel von weniger als etwa 20 Grad in den stromabwärts gelegenen Abschnitt 82 der Düse 12, oder zwischen etwa 30 bis 90 Grad gegenüber dem gerichteten Strom 81 der Hauptluft längs der Strömungsrichtung 81 eintreten. Wie zu sehen, kann die Luftzufuhr zu den Öffnungen 84 auf dem zentralen Grundkörper 68 (beispielsweise der Nabe) durch das Fluidabteil 86 der Leitschaufel 72 erfolgen, während der Sammelraum 62 Luft zu den Öffnungen 84 an der äusseren Wand 88 (beispielsweise an der Ringwand) der Brennstoffdüse 12 liefern kann. Es ist zu beachten, dass der zentrale Grundkörper 68 und die äussere Wand 88 zueinander koaxial oder konzentrisch sein können. Die Öffnungen 84 auf dem zentralen Grundkörper 68 können Fluid über das längs der Richtungslinie 67 strömende Verdünnungsmittel aufnehmen. Ausserdem kann die Luftzufuhr zu den Öffnungen 84 auf dem zentralen Grundkörper 68 mit einem Zufuhrrohr verbunden sein, das mit einem Luftzufuhrrohr der Öffnungen 84 der äusseren Wand 88 verbunden ist. In einem Ausführungsbeispiel kann zwischen den Zufuhrrohren ein einstellbares Ventil angeordnet sein, das durch die Steuereinrichtung 38 geregelt/gesteuert werden kann, um die Geschwindigkeit des Fluidstroms (z.B. des Luftstroms) für jedes Zufuhrrohr bei Empfang einer Meldung von dem Flammenwächter 34 einzustellen, die die Erfassung einer Flamme in den Brennstoff düsen 12 beinhaltet. Die Steuereinrichtung 38 kann auch als ein Hauptluftventil 90 arbeiten, um sowohl den Lüftstrom in den stromaufwärts gelegenen Abschnitt 66 der Brennstoffdüse 12 hinein als auch die Luft (oder das Fluid) zu steuern/regeln, die (bzw. das) dem Sammelraum 62 zugeführt wird, um zu den Öffnungen 84 übertragen zu werden.

[0023] Es ist zu beachten, dass das Fluid (oder die Luft) kontinuierlich durch die Öffnungen 84 strömen kann, oder dass die Luft moduliert, (beispielsweise gepulst) sein kann. In einer Abwandlung kann das Fluid in einem «Aus»-Zustand sein und «ein»-geschaltet werden, wenn eine Flamme erfasst ist. Falls das Fluid kontinuierlich durch die Öffnungen 84 strömt, kann der Strom gesteigert werden, wenn ein Düsenstrahl hoher Geschwindigkeit erforderlich ist, um eine Flamme zu löschen. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit des durch die Düsen strömenden Stroms auf ein etwa 1,25, 1,3, 1,5, 1,75, 2, 2,5, 3, 3,5faches oder mehr der Geschwindigkeit des Hauptluft-Stroms längs des Richtungslinie 81 gesteigert werden. In ähnlicher Weise kann das Fluid, falls es durch die Öffnungen 84 eingeführt wird, nachdem es zuvor nicht geströmt ist, mit einer Geschwindigkeit von etwa dem 1,05fachen oder mehr der Geschwindigkeit des Hauptluftstroms längs der Richtungslinie 81 strömen.

[0024] Falls das Fluid aus den Öffnungen 84 gepulst ist, kann es mit einer Frequenz von weniger als etwa 20 Hz moduliert sein. Die Modulation des Fluids, das die Öffnungen 84 verlässt, kann kleiner als etwa 10 Hz sein. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Modulation des die Öffnungen 84 verlassenden Fluids etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Hz betragen. Diese Modulation kann ausreichen, um die Flammenbedingungen in der Düse zu ändern, so dass jede Flamme aus dem stromabwärts gelegenen Bereich 82 der Brennstoffdüse, beispielsweise stromabwärts der Leitschaufel 72, abgelöst wird. Weiter ist zu beachten, dass die Geschwindigkeit des aus den Öffnungen austretenden Fluids, sei dies in einer kontinuierlichen oder in einer modulierten Weise, etwa ein 1,25, 1,3, 1,5, 1,75, 2, 2,5, 3, 3,5faches oder mehr der Geschwindigkeit des Hauptluftstroms betragen kann. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit des aus den Öffnungen austretenden Fluids, sei dies in einer kontinuierlichen oder in einer modulierten Weise, etwa das 1,3 bis 3fache der Geschwindigkeit des Haupt-luftstroms betragen.

[0025] Fig. 5 zeigt eine perspektivische aufgeschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Vormischeinrichtungs-abschnitts 92 der Brennstoffdüse 12, genommen innerhalb der gekrümmten Linie 5-5 von Fig. 4. Die Vormischeinrichtung 92 weist die Verwirbelungsschaufein 72 auf, die entlang des Um-fangs 75 um den Düsengrundkörper 68 angeordnet sind, wobei sich die Schaufeln 72 ausgehend von dem Düsengrundkörper 68 radial 74 nach aussen zu der äusseren Wand 88 erstrecken. Wie zu sehen, ist jede Verwirbelungsschaufel 72 ein hohler Grundkörper, beispielsweise, ein hohler strömungsflächenförmiger Körper, mit einem Brennstoffabteil 78, einem Fluidabteil 86 und einer Trennwand 94 zwischen den Abteilen 78 und 86. Der Brennstoff verlässt das Brennstoffabteil 78 über Brennstofföffnungen 80.

[0026] Die Steuereinrichtung 38 kann dazu dienen, eine Flamme in der Düse 12 zu verhindern oder aktiv zu eliminieren. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 38, falls durch den Flammenwächter 34 Flammenrückschlag oder Flammhaltung in der Brennstoffdüse 12 erfasst ist, durch die Injektionsöffnungen 84 strömende Luft, wie zuvor erörtert, mittels eines oder mehrerer Ventile einstellen. Die Injektionsöffnungen 84 können einen Löschdruck bereitstellen, der als eine korrigierende Massnahme dazu dienen kann, den Flammenrückschlag oder die Flammhaltung zu eliminieren. Im Einzelnen können an dem stromabwärts gelegenen Endabschnitt 96 (beispielsweise der stromabwärts gelegenen Spitze) der Verwirbelungsschaufel 72 thermische Schäden auftreten. Somit lassen sich durch eine Positionierung der Injektionsöffnungen 84 in der Nähe dieses Endabschnitts 96 die thermischen Schäden an der Verwirbelungsschaufel 72 mildern oder eliminieren, und die Wahrscheinlichkeit jeder weiteren Beschädigung der Brennstoffdüse 12 (beispielsweise weiter stromaufwärts 66) kann ebenfalls verringert sein.

[0027] In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist die Vormischeinrichtung 92 acht Verwirbelungsschaufein 72 auf, die mit Inkrementierungen von 45 Grad um den Umfang 75 des Düsengrundkörpers 68 gleichmässig beabstandet sind. In speziellen Ausführungsbeispielen kann die Vormischeinrichtung 92 eine beliebige Anzahl von Verwirbelungsschaufein 72 (beispielsweise, 8 oder 10) aufweisen, die mit gleichen oder unterschiedlichen Inkrementierungen um den Umfang 75 des Düsengrundkörpers 68 angeordnet sind. Die Verwirbelungsschaufein 72 sind dazu eingerichtet, die Strömung zu verwirbeln, und leiten daher die Vermischung von Brennstoff und Luft ein. Wie zu sehen, erstreckt sich jede Verwirbelungsschaufel 72 von dem stromaufwärts gelegenen Endabschnitt 98 ausgehend hin zu dem stromabwärts gelegenen Endabschnitt 96 in einem Bogen o-der in einer Kurve. Insbesondere ist der stromaufwärts gelegene Endabschnitt 98 im Wesentlichen in einer axialen Richtung entlang der Achse 73 ausgerichtet, wohingegen der stromabwärts gelegene Endabschnitt 96 von der Axialrichtung entlang der Achse 73 im Wesentlichen abgewinkelt, gekrümmt oder abgelenkt ist. Beispielsweise kann der stromabwärts gelegene Endabschnitt 96 relativ zu dem stromaufwärts gelegenen Endabschnitt 98 um einen Winkel von etwa 5 bis 60 Grad oder etwa 10 bis 45 Grad abgewinkelt sein. Im Ergebnis drängt oder leitet der stromabwärts gelegene Endabschnitt 96 jeder Verwirbelungsschaufel 72 den Strom in einen Rotationspfad (z.B. eine Wirbelströmung) um die Achse 73. Diese Wirbelströmung verbessert die Brennstoff/Luftvermischung in der Brennstoffdüse 12 vor der Abgabe in die Brennkammervorrichtung 20.

[0028] Zusätzlich können eine oder mehrere Injektionsöffnungen 84 auf den Leitschaufeln 72 an den stromabwärts gelegenen Endabschnitt 96, so wie an dem zentralen Grundkörper 68 und/oder an der äusseren Wand 88 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Durchmesser dieser Injektionsöffnungen 84 mit etwa 40 Tausendstelzoll (beispielsweise 80 % des Durchmessers von 50 Tausendstelzoll der Brennstofföffnung), 45 oder 50 Tausendstelzoll bemessen sein. Jede Verwirbelungsschaufel 72 kann 1, 2, 3 oder mehr Injektionsöffnungen 84 aufweisen, und im Falle von 10 Verwirbelungsschaufein können 10 Injektionsöffnungen 84 an der Leitschaufelabströmkante oder weitere an dem zentralen Grundkörper 68 und/oder an der äusseren Wand 88 (beispielsweise innerhalb des Sammelraums 62 und längs der äusseren Wand 88) vorhanden sein.

[0029] Ausserdem kann jede Injektionsöffnung 84 in einer axialen Richtung entlang der Achse 73 und/oder in einer radialen Richtung entlang der Achse 74 ausgerichtet sein. D.h., jede Injektionsöffnung 84 kann einen einfachen oder zusammengesetzten Winkel in Bezug auf eine Fläche der Verwirbelungs-schaufel 72 und/oder des zentralen Grundkörpers 68 und der äusseren Wand 88 aufweisen. Beispielsweise können die Injektionsöffnungen 84 bewirken, dass die Luft in die Vormischeinrichtung 92 unter einem Winkel von weniger als etwa 20 Grad, und von 30 bis 90 Grad relativ zu der Strömungsrichtung der Hauptluft 81 strömt. Eine solche abgewinkelte Anordnung der Injektionsöffnungen 84 kann ein vollständigeres Löschen jeder Flamme in der Vormischeinrichtung 92 ermöglichen. Folglich kann die Injektion von Fluid über die Injektionsöffnungen 84 parallel zu dem Haupt-Brennstoff-Luft-Strom oder quer in Bezug auf die Längsachse und auf den Haupt-Brennstoff-Luft-Strom verlaufen. Auf diese Weise können die Öffnungen 84 Bedingungen, die Flammenrückschlag und Flammhaltung (beispielsweise in Bereichen niedriger Geschwindigkeit) fördern, mittels Injektion von Luft, Wasser, Stickstoff, Brennstoff oder einem anderen Fluid in die Düse 12 mildern oder eliminieren.

[0030] Fig. 6 zeigt eine perspektivische aufgeschnittene Ansicht der Brennstoffdüse 12. Wie in Fig. 6 gezeigt, kann die Brennstoffdüse den Sammelraum 62, den zentralen Grundkörper 68, die Schaufeln 72, die Brennstofföffnungen 80 und eine äussere Wand 88 umfassen. Der zentrale Grundkörper 68 kann eine Trennwand 100 enthalten, die ein Brennstoffabteil 102 von einem Fluidabteil 104 trennt. Das Brennstoffabteil 102 kann Brennstoff von der Brennstoffzufuhr 14 aufnehmen und kann den Brennstoff, wie zuvor beschrieben, durch die Brennstoffauslässe 106 zu den Schaufeln 72, und anschliessend durch die Öffnungen 80 nach aussen verzweigen. Das Fluidabteil 104 kann Luft aus dem Sammelraum 62 über Einlasse 108 aufnehmen, die mit dem Fluidabteil 86 der Leitschaufel 72 verbunden sind. Auf diese Weise kann Fluid (z.B. Luft) aus dem Sammelraum 62, durch die Schaufeln 72 und in das Fluidabteil 104 strömen. Das Fluid kann längs einer Axialrichtung 73 durch das Fluidabteil 104 strömen, wobei es aus dem Fluidabteil 104 sowohl über (beispielsweise) die Nabenseitenöffnungen 110 (die den zuvor mit Blick auf Fig. 4erörterten Injektionsöffnungen 84 in dem zentralen Körper 68 ähneln können) als auch Grundkörperspitzenöffnungen 112 austritt, um kontinuierlich mit dem Brennstoff-Luft-Gemisch der Düse 12 vermischt zu werden. Darüber hinaus können (beispielsweise) Mantelseitenöffnungen 114 (die den Injektionsöffnungen 84 in der zuvor mit Blick auf Fig. 4 erörterten äusseren Wand 88 ähneln können), genutzt werden, um Fluid entweder in einer kontinuierlichen oder in einer modulierten Weise in die Brennstoffdüse 12 zu injizieren, um (wie oben beschrieben) Flammen zu zerstreuen. Auf diese Weise kann das gesamte Fluid, das in die Brennstoffdüse 12 für das Löschen von Flammen in der Brennstoffdüse 12 zu injizieren ist, durch den Sammelraum 66 zugeführt werden.

[0031] Die Öffnungen 84 als solche können Fluid, beispielsweise Luft, Verdünnungsmittel (z.B. Wasser, Stickstoff, usw.) und/oder Brennstoff, weitgehend parallel oder in Längsrichtung quer zu der Richtung des durch die Düse strömenden Haupt-Brennstoff-Luft-Stroms injizieren. Die Injektion kann von dem zentralen Körper 68, von den Schaufeln 72 und/oder von der äusseren Wand 88 (beispielsweise in dem Sammelraum 62) ausgehen. Das Fluid kann beispielsweise radial nach innen, radial nach aussen, in axialer Richtung, oder unter einem speziellen Winkel in Bezug auf die Längsachse der Brennstoffdüse 12 ausgerichtet sein. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung 38 die Injektion lediglich dann auslösen, wenn Flammen in speziellen Regionen der Brennstoffdüse 12 erfasst sind, und/oder die Injektion kann ständig erfolgen und hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit gesteigert werden, wenn in jenen Regionen Flammen erfasst sind. D.h., die Steuereinrichtung kann den mit einer Grundströmungsrate durch die Öffnungen strömenden Strom steigern (beispielsweise die Geschwindigkeit des durch die Öffnungen 84 injizierten Fluids um etwa 50 %, 100 %, 150 %, 200 % oder mehr erhöhen), oder die Steuereinrichtung kann die Modulation (beispielsweise das Pulsieren) des Fluidstroms durch die Öffnungen 84 steuern.

[0032] Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschliesslich des besten Modus zu offenbaren, und um ausserdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.

[0033] Geschaffen ist ein System mit einer Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse 12. Zu der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse 12 gehören: ein Luftstrompfad 67, ein Brennstoffpfad 69, ein Brennstoff-Luft-Mischbereich 92, der Luft 31 aus dem Luftstrompfad 67 aufnimmt, und der Brennstoff 14 aus dem Brennstoffpfad 69 aufnimmt, und eine Fluidinjektionsöffnung 84, die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf das Erfassen einer Bedingung, die eine Flamme innerhalb der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse 12 kennzeichnet, Fluid in dem Brennstoff-Luft-Mischbereich 92 zu injizieren.

Bezugszeichenliste

[0034] <tb>10<sep>Turbinensystem <tb>12<sep>Brennstoffdüsen <tb>14<sep>Brennstoffzufuhr <tb>16<sep>Luftzufuhr <tb>18<sep>Verdünnungsmittelzufuhr <tb>20<sep>Brennkammervorrichtung <tb>22<sep>Pfeil <tb>24<sep>Turbine <tb>26<sep>Welle <tb>28<sep>Verdichter <tb>30<sep>Last <tb>31<sep>Luftzufuhr <tb>32<sep>Luftansäugöffnung <tb>33<sep>Auslass ins Freie <tb>34<sep>Flammenwächter <tb>36<sep>Sensoren <tb>38<sep>Steuereinrichtung <tb>40<sep>Turbinenschaufeln <tb>42<sep>Laufschaufeln <tb>44<sep>Kopfende <tb>46<sep>Schlussabdeckung <tb>48<sep>Brennkammerkappenanordnung <tb>50<sep>Brennkammerräum <tb>52<sep>Strömungshülse <tb>54<sep>Brennkammerwand <tb>56<sep>hohler ringförmiger Raum <tb>58<sep>Übergangsstück <tb>60<sep>Richtungslinie <tb>62<sep>Sammelraum <tb>64<sep>Düsenluftansaugöffnung <tb>66<sep>stromaufwärts gelegener Abschnitt <tb>67<sep>Strömungspfad <tb>68<sep>ringförmiger Körper <tb>69<sep>Richtungspfeil <tb>70<sep>ringförmiger Durchlasskanal <tb>72<sep>Verwirbelungsschaufein <tb>73<sep>Axialrichtung <tb>74<sep>Radialrichtung <tb>75<sep>in Umfangsrichtung verlaufende Richtung <tb>76<sep>Wand <tb>78<sep>Brennstoffabteil <tb>80<sep>Brennstoffinjektionsöffnung <tb>81<sep>Strömungsrichtungslinie <tb>82<sep>stromabwärts gelegener Abschnitt <tb>84<sep>Fluidinjektionsöffnungen <tb>86<sep>Fluidabteil <tb>88 <tb>90<sep>Hauptluftventil <tb>92<sep>Vormischeinrichtung <tb>94<sep>Trennwand <tb>96<sep>stromabwärts gelegener Endabschnitt <tb>98<sep>stromaufwärts gelegener Endabschnitt <tb>100<sep>Trennwand <tb>102<sep>Brennstoffabteil <tb>104<sep>Fluidabteil <tb>106<sep>Brennstoffauslasse <tb>108<sep>Einlasse <tb>110<sep>Nabenseitenöffnungen <tb>112<sep>Grundkörperspitzenöffnungen <tb>114<sep>Seitenöffnungen

Claims (10)

1. System, umfassend: eine Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse (12), zu der gehören; ein Luftstrompfad (67); einen Brennstoffpfad (69); einen Brennstoff-Luft-Mischbereich (92), der Luft (31) aus dem Luftstrompfad (67) aufnimmt und der Brennstoff (14) aus dem Brennstoffpfad (69) aufnimmt; und eine Fluidinjektionsöffnung (84), die dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf das Erfassen einer Bedingung, die eine Flamme innerhalb der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse (12) kennzeichnet, in den Brennstoff-Luft-Mischbereich (92) Fluid zu injizieren.

2. System nach Anspruch 1, das eine Verwirbelungs-schaufel (72) aufweist, die in dem Brennstoff-Luft-Mischbereich (92) angeordnet ist.

3. System nach Anspruch 1, wobei die Fluidinjektions-öffnung (84) quer zu einer Axialstromrichtung (73) längs einer Achse der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse (12) ausgerichtet ist.

4. System nach Anspruch 3, wobei die Fluidinjektions-öffnung (84) unter einem Winkel zwischen etwa 30 bis 90 Grad in Bezug auf die Axialstromrichtung (73) entlang der Achse der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse (12) ausgerichtet ist.

5. System nach Anspruch 1, wobei die Fluidinjektions-öffnung (84) unter einem Winkel von mindestens weniger als etwa 20 Grad von der konkaven Fläche der abgewinkelten Schaufel (72) in Bezug auf eine Achse einer Axialstromrichtung (73) längs einer Achse der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse (12) ausgerichtet ist.

6. System nach Anspruch 1, mit einem Sensor (36), der dazu eingerichtet ist, die Bedingung zu erfassen, die die Flamme kennzeichnet, wobei der Sensor (36) innerhalb der Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse (12) angeordnet ist.

7. System nach Anspruch 6, wobei der Sensor (36) einen Drucksensor, einen Temperatursensor, einen optischen Sensor, oder eine Kombination davon beinhaltet.

8. System nach Anspruch 1, wobei die Fluidinjektionsöffnung (84) eine Injektionsöffnung (84) beinhaltet, die dazu eingerichtet ist, als das Fluid Luft (31) mit einer Geschwindigkeit, die die Geschwindigkeit des Brennstoff-Luft-Stroms überschreitet, der den Brennstoff-Luft-Mischbereich (92) durchquert, oder bei einer modulierten Frequenz zu injizieren, oder dies zu kombinieren.

9. System nach Anspruch 1, wobei die Fluidinjektions-öffnung (84) dazu eingerichtet ist, als das Fluid ein nicht entzündbares Fluid zu injizieren.

10. System nach Anspruch 1, zu dem gehören: eine Brennkammervorrichtung (20), die die Turbinenbrennkammerbrenn-stoffdüse (12) enthält, ein Turbinentriebwerk (10), das die Turbinenbrennkammerbrennstoffdüse (12) enthält, oder eine Kombination davon.