CH707579A2 - Brennkammer mit abdichtender Stützstruktur. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Anmeldung stellt eine Brennkammer zur Verwendung mit einem Gasturbinentriebwerk bereit. Die Brennkammer schliesst eine Anzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen, die innerhalb einer Endabdeckung angeordnet sind, eine gemeinsame Kraftstoffröhre, die sich durch die Endabdeckung erstreckt und in Verbindung mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen steht, einen linearen Stellantrieb zum Manövrieren der gemeinsamen Kraftstoffröhre und der Mikromischer-Kraftstoffdüsen, vorzugsweise mittels einer Antriebsstange (210), und eine abdichtende Stützstruktur (420), die zwischen der Endabdeckung und der gemeinsamen Kraftstoffröhre angeordnet ist, ein.

Description

Erklärung bezüglich bundesgeförderter Forschung oder Entwicklung

[0001] Diese Erfindung wurde vorgenommen mit Regierungsunterstützung unter dem Vertrag Nr. DE-FC26-05NT42643, erteilt durch das US-Ministerium für Energie. Die Regierung hat gewisse Rechte an dieser Erfindung.

Hintergrund zu der Erfindung

[0002] Die vorliegende Anmeldung und die sich daraus ergebende Patentschrift betreffen im Allgemeinen Gasturbinentriebwerke und betreffen im Besonderen eine Brennkammer mit veränderlichem Volumen mit manövrierbaren Mikromischer-Kraftstoffdüsen, die sich über eine abdichtende Tragstruktur durch eine Endabdeckung erstrecken.

Allgemeiner Stand der Technik

[0003] Der betriebliche Wirkungsgrad und die Gesamtleistung eines Gasturbinentriebwerks nehmen im Allgemeinen zu, wenn die Temperatur des heissen Verbrennungsgasstroms zunimmt. Hohe Temperaturen des Verbrennungsgasstroms können jedoch höhere Niveaus an Stickstoffoxiden und anderen Arten von regulierten Emissionen erzeugen. Es ist folglich ein Drahtseilakt vorhanden zwischen den Vorteilen des Betreibens des Gasturbinentriebwerks in einem effizienten Hochtemperaturbereich, während ebenfalls sichergestellt wird, dass der Ausstoss von Stickstoffoxiden und anderen Arten von regulierten Emissionen unter den vorgeschriebenen Niveaus bleibt. Darüber hinaus können sich verändernde Lastniveaus, sich verändernde Umgebungsbedingungen und viele andere Arten von betrieblichen Parametern ebenfalls eine bedeutende Auswirkung auf den Gasturbinen-Gesamtwirkungsgrad und die Emissionen haben.

[0004] Niedrigere Emissionsniveaus von Stickstoffoxiden und dergleichen können dadurch gefördert werden, dass für eine gute Mischung des Kraftstoffstroms und des Luftstroms vor der Verbrennung gesorgt wird. Eine solche Vormischung neigt dazu, die Verbrennungstemperaturgefalle und den Ausstoss von Stickstoffoxiden zu verringern. Ein Verfahren zum Gewährleisten einer solchen guten Mischung ist durch die Verwendung einer Brennkammer mit einer Anzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen. Allgemein beschrieben, mischt eine Mikromischer-Kraftstoffdüse kleine Volumina des Kraftstoffs und der Luft in einer Anzahl von Mikromischer-Röhren innerhalb einer Plenumkammer vor der Verbrennung.

[0005] Obwohl gegenwärtige Mikromischer-Brennkammern und Mikromischer-Kraftstoffdüsengestaltungen eine verbesserte Verbrennungsleistung gewährleisten, kann das Betriebsfähigkeitsfenster für eine Mikromischer-Kraftstoffdüse bei bestimmten Arten von Betriebsbedingungen wenigstens teilweise durch Rücksichten auf Dynamik und Emissionen definiert sein. Im Einzelnen können sich die Betriebsfrequenzen bestimmter innerer Bauteile so koppeln, dass sie ein hoch- oder ein niederfrequentes Dynamikfeld erzeugen. Ein solches Dynamikfeld kann eine negative Auswirkung auf die physikalischen Eigenschaften der Brennkammerbauteile sowie der stromabwärts gelegenen Turbinenbauteile haben. Angesichts dessen können gegenwärtige Brennkammergestaltungen versuchen, solche Betriebsbedingungen zu vermeiden, durch das Abstufen der Ströme von Kraftstoff oder Luft, um die Bildung eines Dynamikfeldes zu vermeiden. Das Abstufen sucht örtliche Zonen einer stabilen Verbrennung zu schaffen, selbst wenn die Mengenbedingungen die Gestaltung ausserhalb der typischen betrieblichen Grenzen in Bezug auf Emissionen, Entflammbarkeit und dergleichen bringen mögen. Eine solche Abstufung kann jedoch eine zeitaufwändige Eichung erfordern und kann ebenfalls einen Betrieb auf weniger als optimalen Niveaus erfordern.

[0006] Es besteht folglich ein Wunsch nach verbesserten Mikromischer-Brennkammergestaltungen. Solche verbesserten Mikromischer-Brennkammergestaltungen können eine gute Mischung der Ströme von Kraftstoff und Luft in denselben fördern, so dass sie bei höheren Temperaturen und Wirkungsgraden, aber mit niedrigeren Gesamtemissionen und niedrigerer Dynamik arbeiten. Darüber hinaus können solche verbesserten Mikromischer-Brennkammergestaltungen diese Ziele erreichen, ohne die Gesamtsystem-Komplexität und -kosten stark zu steigern.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0007] Die vorliegende Anmeldung und die sich daraus ergebende Patentschrift stellen folglich eine Brennkammer zur Verwendung mit einem Gasturbinentriebwerk bereit. Die Brennkammer kann eine Anzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen, die innerhalb einer Endabdeckung angeordnet sind, eine gemeinsame Kraftstoffröhre, die sich durch die Endabdeckung erstreckt und in Verbindung mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen steht, einen linearen Stellantrieb zum Manövrieren der gemeinsamen Kraftstoffröhre und der Mikromischer-Kraftstoffdüsen und eine abdichtende Stützstruktur, die zwischen der Endabdeckung und der gemeinsamen Kraftstoffröhre angeordnet ist, einschliessen.

[0008] Die vorliegende Anmeldung und die sich daraus ergebende Patentschrift stellen ferner eine Brennkammer zur Verwendung mit einem Gasturbinentriebwerk bereit. Die Brennkammer kann eine Anzahl von Mikromischer-Kraftstoffdüsen, die innerhalb einer Endabdeckung angeordnet sind, eine gemeinsame Kraftstoffröhre, die sich durch die Endabdeckung erstreckt und für eine axiale Bewegung mit denselben in Verbindung mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen steht, einen linearen Stellantrieb zum Manövrieren der gemeinsamen Kraftstoffröhre und der Mikromischer-Kraftstoffdüsen und eine freitragende abdichtende Stützstruktur, die zwischen der Endabdeckung und der gemeinsamen Kraftstoffröhre angeordnet ist, um die Antriebsstange in derselben zu stützen, einschliessen.

[0009] Die vorliegende Anmeldung und die sich daraus ergebende Patentschrift können ferner eine Brennkammer zur Verwendung mit einem Gasturbinentriebwerk bereitstellen. Die Brennkammer kann eine Anzahl von Mikromischer-Kraftstoff-düsen, die innerhalb einer Endabdeckung angeordnet sind, eine gemeinsame Kraftstoffröhre mit einem Kraftstoffverteiler, die sich durch die Endabdeckung erstreckt und in Verbindung mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen steht, einen linearen Stellantrieb zum Manövrieren der gemeinsamen Kraftstoffröhre und der Mikromischer-Kraftstoffdüsen und eine freitragende abdichtende Stützstruktur, die zwischen der Endabdeckung und der gemeinsamen Kraftstoffröhre angeordnet ist, einschliessen.

[0010] Diese und andere Merkmale und Verbesserungen der vorliegenden Anmeldung und der sich daraus ergebenden Patentschrift werden einen Fachmann nach der Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den verschiedenen Zeichnungen und den angefügten Ansprüchen betrachtet wird, offensichtlich werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0011] <tb>Fig. 1<SEP>ist eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks, die einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine zeigt. <tb>Fig. 2<SEP>ist eine schematische Darstellung einer Brennkammer, die mit dem Gasturbinentriebwerk von Fig. 1 verwendet werden kann. <tb>Fig. 3<SEP>ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Mikromischer-Kraftstoffdüse, die mit der Brennkammer von Fig. 2 verwendet werden kann. <tb>Fig. 4<SEP>ist eine schematische Darstellung einer Mikromischer-Brennkammer, wie sie hierin beschrieben werden kann. <tb>Fig. 5<SEP>ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels der Mikromischer-Brennkammer von Fig. 4 . <tb>Fig. 6<SEP>ist eine seitliche Querschnittsansicht der Mikromischer-Brennkammer von Fig. 5 . <tb>Fig. 7<SEP>ist eine ausgedehnte Ansicht eines Abschnitts eines verschachtelten Kraftstoff-Verteilersystems, wie es mit der Mikromischer-Brennkammer von Fig. 5 verwendet werden kann. <tb>Fig. 8<SEP>ist eine ausgedehnte Ansicht einer abdichtenden Stützstruktur zur Verwendung mit der Mikromischer-Brennkammer von Fig. 5 .

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0012] Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Zahlen durch die verschiedenen Ansichten auf gleiche Elemente beziehen, zeigt nun Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks 10, wie es hierin verwendet werden kann. Das Gasturbinentriebwerk 10 kann einen Verdichter 15 einschliessen. Der Verdichter 15 verdichtet einen ankommenden Luftstrom 20. Der Verdichter 15 führt den verdichteten Luftstrom 20 einer Brennkammer 25 zu. Die Brennkammer 25 mischt den verdichteten Luftstrom 20 mit einem unter Druck gesetzten Kraftstoffström 30 und zündet das Gemisch, um einen Strom 35 von Verbrennungsgasen zu erzeugen. Obwohl nur eine einzige Brennkammer 25 gezeigt wird, kann das Gasturbinentriebwerk 10 eine beliebige Anzahl von Brennkammern 25 einschliessen. Der Strom 35 von Verbrennungsgasen wird wiederum einer Turbine 40 zugeführt. Der Strom 35 von Verbrennungsgasen treibt die Turbine 40 an, um so mechanische Arbeit zu erzeugen. Die in der Turbine 40 erzeugte mechanische Arbeit treibt über eine Welle 45 und eine äussere Last 50, wie beispielsweise einen elektrischen Generator und dergleichen, den Verdichter 15 an.

[0013] Das Gasturbinentriebwerk 10 kann Erdgas, flüssige Kraftstoffe, verschiedene Arten von Synthesegas und/oder andere Arten von Kraftstoffen und Kombinationen derselben verwenden. Das Gasturbinentriebwerk 10 kann ein beliebiges von einer Anzahl von unterschiedlichen Gasturbinentriebwerken sein, die von der General Electric Company aus Schenectady, New York, angeboten werden, einschliesslich solcher wie beispielsweise eines Hochleistungsgasturbinentriebwerks der Reihe 7 oder 9, aber ohne darauf begrenzt zu sein. Das Gasturbinentriebwerk 10 kann unterschiedliche Konfigurationen haben und kann andere Arten von Bauteilen verwendet. Es können hierin ebenfalls andere Arten von Gasturbinentriebwerken verwendet werden. Es können hierin ebenfalls mehrfache Gasturbinentriebwerke, andere Arten von Turbinen und andere Arten von Energieerzeugungsausrüstung zusammen verwendet werden.

[0014] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels der Brennkammer 25, wie sie mit dem oben beschriebenen Gasturbinentriebwerk 10 und dergleichen verwendet werden kann. Die Brennkammer 25 kann sich von einer Endabdeckung 52 an einem Kopfende bis zu einem Übergangsstück 54 an einem hinteren Ende um die Turbine 40 erstrecken. Es kann eine Anzahl von Kraftstoffdüsen 56 um die Endabdeckung 52 angeordnet sein. Eine Auskleidung 58 kann sich von den Kraftstoffdüsen 56 zu dem Übergangsstück 54 hin erstrecken und kann in derselben eine Verbrennungszone 60 definieren. Die Auskleidung 58 kann durch eine Strömungshülse 62 umschlossen sein. Die Auskleidung 58 und die Strömungshülse 62 können zwischen denselben eine Strömungsbahn 64 für den Luftstrom 20 von dem Verdichter 15 oder auf anderem Wege definieren. Es kann hierin eine beliebige Anzahl der Brennkammern 25 in einer Rohr-Ring-Anordnung und dergleichen verwendet werden. Die hierin beschriebene Brennkammer 25 dient nur dem Zweck eines Beispiels. Es können hierin Brennkammern mit anderen Bauteilen und anderen Konfigurationen verwendet werden.

[0015] Fig. 3 zeigt einen Abschnitt einer Mikromischer-Kraftstoffdüse 66, die mit der Brennkammer 25 und dergleichen verwendet werden kann. Die Mikromischer-Kraftstoffdüse 66 kann eine Anzahl von Mikromischer-Röhren 68 einschliessen, die um eine Kraftstoffröhre 70 angeordnet sind. Die Mikromischer-Röhren 68 können im Allgemeinen im Wesentlichen gleichförmige Durchmesser haben und können in ringförmigen, konzentrischen Reihen angeordnet sein. Es kann hierin eine beliebige Anzahl der Mikromischer-Röhren 68 in einer beliebigen Grösse, Form oder Konfiguration verwendet werden. Die Mikromischer-Röhren 68 können über eine Kraftstoffplatte 72 mit dem Kraftstoffstrom 30 von der Kraftstoffröhre 70 und über die Strömungsbahn 64 mit dem Luftstrom 20 von dem Verdichter 15 in Verbindung stehen. Ein kleines Volumen des Kraftstoffstroms 30 und ein kleines Volumen des Luftstroms 20 können sich innerhalb jeder Mikromischer-Röhre 68 mischen. Die gemischten Kraftstoff-Luft-Ströme können, wie oben beschrieben, zur Verbrennung in der Verbrennungszone 60 stromabwärts strömen und in der Turbine 40 verwendet werden. Es können hierin andere Bauteile und andere Konfigurationen verwendet werden.

[0016] Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Brennkammer 100, wie sie hierin beschrieben werden kann. Die Brennkammer 100 kann eine Mikromischer-Brennkammer 110 sein, wobei eine beliebige Anzahl der Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 und dergleichen in derselben angeordnet ist. Die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 können den oben beschriebenen ähneln. Die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 können sektorenförmig, kreisförmig sein und/oder eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Desgleichen können die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 in denselben eine beliebige Anzahl von Mikromischer-Röhren in einer beliebigen Konfiguration einschliessen. Die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 können mit einer gemeinsamen Kraftstoffröhre 125 in Verbindung stehen. Die gemeinsame Kraftstoffröhre 125 kann in derselben einen oder mehrere Kraftstoffkreise führen. Die mehreren Kraftstoffkreise können ein Abstufen der Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 ermöglichen. Die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 können innerhalb einer Kappenbaugruppe 130 oder eine ähnlichen Struktur angebracht sein. Die Kappenbaugruppe 130 kann eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Die Kappenbaugruppe 130 kann von einer herkömmlichen Dichtung 135 und dergleichen umschlossen sein.

[0017] Ähnlich der oben beschriebenen kann sich die Brennkammer 100 von einer Endabdeckung 140 an einem Kopfende 150 derselben aus erstrecken. Eine Auskleidung 160 kann die Kappenbaugruppe 130 und die Dichtung 135 mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 in derselben umschliessen. Die Auskleidung 160 kann eine Verbrennungszone 170 stromabwärts von der Kappenbaugruppe 130 definieren. Die Auskleidung 160 kann von einem Gehäuse 180 umschlossen sein. Die Auskleidung 160, das Gehäuse 180 und eine Strömungshülse (nicht gezeigt) können zwischen denselben eine Strömungsbahn 190 für einen Luftstrom 20 von dem Verdichter 15 oder auf anderem Wege definieren. Die Auskleidung 160, die Verbrennungszone 170, das Gehäuse 180 und die Strömungsbahn 190 können eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Es kann hierin eine beliebige Anzahl von Brennkammern 100 in einer Rohr-Ring-Anordnung und dergleichen verwendet werden. Es können hierin ebenfalls andere Bauteile und andere Konfigurationen verwendet werden.

[0018] Die Brennkammer 100 kann ebenfalls eine Brennkammer 195 mit veränderlichem Volumen sein. Daher kann die Brennkammer 195 mit veränderlichem Volumen einen linearen Stellantrieb 200 einschliessen. Der lineare Stellantrieb 200 kann um die Endabdeckung 140 und ausserhalb derselben angeordnet sein. Der lineare Stellantrieb 200 kann von herkömmlicher Gestaltung sein und kann eine lineare oder axiale Bewegung gewährleisten. Der lineare Stellantrieb 200 kann mechanisch, elektromechanisch, piezoelektrisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder durch Kombinationen derselben betrieben werden. Als Beispiel kann der lineare Stellantrieb 200 einen Hydraulikzylinder, ein Zahnstangen-Ritzel-System, eine Kugelumlaufspindel, eine Handkurbel oder eine beliebige Art von Einrichtung, die dazu in der Lage ist, eine geregelte axiale Bewegung zu gewährleisten, einschliessen. Der lineare Stellantrieb 200 kann für einen dynamischen Betrieb auf der Grundlage von Systemrückmeldung und dergleichen in Verbindung mit den Gasturbinen-Gesamtreglern stehen.

[0019] Der lineare Stellantrieb 200 kann über eine Antriebsstange 210 und dergleichen in Verbindung mit der gemeinsamen Kraftstoffröhre 125 stehen. Die Antriebsstange 210 kann eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Die gemeinsame Kraftstoffröhre 125 kann für eine Bewegung mit derselben um die Antriebsstange 210 angeordnet sein. Folglich können der lineare Stellantrieb 200, die Antriebsstange 210 und die gemeinsame Kraftstoffröhre 125 die Kappenbaugruppe 130 mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 in derselben entlang der Länge der Auskleidung 160 in eine beliebige geeignete Stellung manövrieren. Die mehreren Kraftstoffkreise innerhalb der gemeinsamen Kraftstoffröhre 125 können eine Kraftstoff düsen-Abstufung ermöglichen. Es können hierin ebenfalls andere Bauteile und andere Konfigurationen verwendet werden.

[0020] Bei Anwendung kann der lineare Stellantrieb 200 die Kappenbaugruppe 130 so manövrieren, dass das Volumen des Kopfendes 150 im Verhältnis zu dem Volumen der Auskleidung 160 verändert wird. Das Auskleidungsvolumen (ebenso wie das Volumen der Verbrennungszone 170) kann folglich durch das Ausfahren oder Einziehen der Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 entlang der Auskleidung 160 verringert oder gesteigert werden. Darüber hinaus kann die Kappenbaugruppe 130 manövriert werden, ohne das Gesamtsystem-Druckgefalle zu ändern. Typische Brennkammersysteme können das Gesamtdruckgefalle ändern. Ein solches Druckgefälle hat jedoch im Allgemeinen eine Auswirkung auf das Kühlen der Bauteile in demselben. Darüber hinaus können Veränderungen bei dem Druckgefälle Schwierigkeiten beim Regeln der Verbrennungsdynamik erzeugen.

[0021] Das Ändern der stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Volumina kann zu einer Veränderung der Gesamtreaktionsverweilzeit und infolgedessen zu einer Veränderung der Gesamtemissionsniveaus von Stickstoffoxiden, Kohlenmonoxid und anderen Arten von Emissionen führen. Allgemein beschrieben, ist die Reaktionsverweilzeit unmittelbar mit dem Auskleidungsvolumen korreliert und kann folglich darin eingestellt werden, um die Emissionsanforderungen für einen gegebenen Betriebsmodus zu erfüllen. Darüber hinaus kann die Veränderung der Verweilzeiten ebenfalls eine Auswirkung auf die Dämpfungs- und Brennkammerdynamik haben insofern, als sich das akustische Gesamtverhalten verändern kann, wenn sich die Volumina des Kopfendes und der Auskleidung verändern.

[0022] Zum Beispiel kann im Allgemeinen eine kurze Verweilzeit erforderlich sein, um niedrige Stickstoffoxid-Niveaus bei Grundlast sicherzustellen. Umgekehrt kann eine längere Verweilzeit erforderlich sein, um die Kohlenmonoxid-Niveaus bei Kleinlastbedingungen zu verringern. Die hierin beschriebene Brennkammer 100 gewährleistet folglich optimierte Emissions- und Dynamikminderung als eine abstimmbare Brennkammer ohne Veränderung bei dem Gesamtsystem-Druckgefalle. Im Einzelnen stellt die Brennkammer 100 die Fähigkeit bereit, die Volumina hierin aktiv zu verändern, um die Brennkammer 100 so abzustimmen, dass eine minimale dynamische Reaktion gewährleistet wird, ohne die Kraftstoffabstufung zu beeinträchtigen.

[0023] Obwohl der hierin beschriebene lineare Stellantrieb 200 so gezeigt wird, dass er die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 in der Kappenbaugruppe 130 als eine Gruppe manövriert, können ebenfalls mehrere lineare Stellantriebe 200 dazu verwendet werden, die Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 einzeln zu manövrieren und eine Düsenabstufung zu gewährleisten. Bei diesem Beispiel können die einzelnen Mikromischer-Kraftstoffdüsen 120 eine zusätzliche Abdichtung zwischen denselben und in Bezug auf die Kappenbaugruppe 130 bereitstellen. Es kann hierin ebenfalls eine Drehbewegung verwendet werden. Darüber hinaus können hierin ebenfalls Nicht-Mikromischer-Kraftstoffdüsen verwendet werden, und/oder Nicht-Mikromischer-Kraftstoffdüsen und Mikromischer-Kraftstoffdüsen können hierin zusammen verwendet werden. Es können hierin andere Bauteile und andere Konfigurationen verwendet werden.

[0024] Fig. 5 und Fig. 6 zeigen ein Beispiel eines Vordüsen-Kraft Stoffeinspritzungssystems 220, das mit der Brennkammer 100 und dergleichen verwendet werden kann. Jede der Kraftstoffdüsen 120 kann an dem Vordüsen-Kraftstoffeinspritzungssystem 220 angebracht sein. Das Vordüsen-Kraftstoffeinspritzungssystem 220 kann einen Kraftstoffdüsenverteiler 230 einschliessen. Der Kraftstoffdüsenverteiler 230 kann in Verbindung mit der gemeinsamen Kraftstoffröhre 125 stehen und kann, wie oben beschrieben, über die Antriebsstange 210 manövrierbar sein. Der Kraftstoffdüsenverteiler 230 kann eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben.

[0025] Der Kraftstoffdüsenverteiler 230 des Vordüsen-Kraftstoffeinspritzungssystems 220 kann eine Mittelnabe 240 einschliessen. Die Mittelnabe 240 kann eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Die Mittelnabe 240 kann eine Anzahl von unterschiedlichen Strömen in derselben aufnehmen. Der Kraftstoffdüsenverteiler 230 des Vordüsen-Kraftstoffeinspritzungssystems 220 kann eine Anzahl von Stützstreben 250 einschliessen, die sich von der Mittelnabe 240 aus erstrecken. Es kann eine beliebige Anzahl von Stützstreben 250 verwendet werden. Die Stützstreben 250 können eine im Wesentlichen aerodynamisch konturierte Form 255 haben, obwohl hierin eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration verwendet werden kann. Im Einzelnen kann jede der Stützstreben 250 ein stromaufwärts gelegenes Ende 260, ein stromabwärts gelegenes Ende 270, eine erste Seitenwand 280 und eine zweite Seitenwand 290 einschliessen. Die Stützstreben 250 können sich in Radialrichtung von der Mittelnabe 240 aus zu der Kappenbaugruppe 130 erstrecken. Jede Stützstrebe 250 kann in Verbindung mit einer oder mehreren der Kraftstoffdüsen 120 stehen, um so den Kraftstoffstrom 30 zu denselben zu gewährleisten. Die Kraftstoffdüsen 120 können sich in Axialrichtung von dem stromabwärts gelegenen Ende 270 jeder der Stützstreben 250 aus erstrecken. Es können hierin andere Bauteile und andere Konfigurationen verwendet werden.

[0026] Fig. 7 zeigt ein verschachteltes Kraftstoff-Verteilersystem 320, wie es hierin beschrieben werden kann. Das verschachtelte Kraftstoff-Verteilersystem 320 kann mit dem Vordüsen-Kraftstoffeinspritzungssystem 220 oder einer anderen Art von Kraftstoffeinspritzungssystem zusammenwirken, um den Kraftstoffdüsen 120 sicher einen oder mehrere Kraftstoffströme 30 zuzuführen. Darüber hinaus kann das verschachtelte Kraftstoff-Verteilersystem 320 ebenfalls mit dem linearen Stellantrieb 200 und der Antriebsstange 210 zusammenwirken, um die axiale Bewegung der Kraftstoffdüsen 120 innerhalb der Kappenbaugruppe 130 aufzunehmen, während die Anzahl der Durchdringungen durch die Endabdeckung 140 begrenzt wird.

[0027] Das verschachtelte Kraftstoff-Verteilersystem 320 schliesst einen verschachtelten Kraftstoffverteiler 330 ein. Der verschachtelte Kraftstoffverteiler 330 kann für eine Bewegung damit ausserhalb der Endabdeckung 140 an dem Kopfende 150 um den linearen Stellantrieb 200 angeordnet sein. Der verschachtelte Kraftstoffverteiler 330 kann eine Anzahl von Kraftstoffkreis-Verbindungen 340 einschliessen. Es kann eine beliebige Anzahl der Kraftstoffkreis-Verbindungen 340 verwendet werden. Die Kraftstoffkreis-Verbindungen 340 können in Verbindung mit den gleichen oder unterschiedlichen Arten von Kraftstoffströmen 30 stehen, um hierin so eine Kraftstoff-Flexibilität zu gewährleisten. Die Kraftstoffkreis-Verbindungen 340 können eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben.

[0028] Jede der Kraftstoffkreis-Verbindungen 340 des verschachtelten Kraftstoffverteilers 330 kann in Verbindung mit einem verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreis 350 stehen. Bei diesem Beispiel werden drei (3) verschachtelte Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 gezeigt: ein erster verschachtelter Kraftstoff-Zufuhrkreis 360, ein zweiter verschachtelter Kraftstoff-Zufuhrkreis 370 und ein dritter verschachtelter Kraftstoff-Zufuhrkreis 380. Es kann hierin jedoch eine beliebige Anzahl der verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 verwendet werden. Die verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 können ringförmig ineinander verschachtelt sein derart, dass der erste verschachtelte Kraftstoff-Zufuhrkreis 360 innerhalb des zweiten verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreises 370 angeordnet ist, der wiederum innerhalb des dritten verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreises 380 angeordnet ist. Eine Kraftstoffspeisedichtung 390 kann jeden der verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 trennen. Jeder der verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 kann die Form eines flexiblen Schlauchs 400 und dergleichen annehmen. Die verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 können eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Die verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 wirken gemeinsam als die gemeinsame Kraftstoffröhre 125.

[0029] Die verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 können so innerhalb der gemeinsamen Kraftstoffröhre 125 angeordnet sein, dass die Anzahl der Durchdringungen in die Endabdeckung 140 auf eine einzige Eintrittsöffnung 410 minimiert wird. Es können hierin jedoch ebenfalls andere Arten eines Eintritts durch die Endabdeckung 140 verwendet werden. Die verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 können in Verbindung mit dem Kraftstoffdüsenverteiler 230 stehen. Jeder der verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise 350 kann einer spezifischen Kraftstoffdüse 120 zugewiesen sein, oder die verschachtelten Kraftstoff-Zufuhrkreise können den Kraftstoffdüsenverteiler im Ganzen oder zum Teil gemeinsam speisen. Es können hierin andere Bauteile und andere Konfigurationen verwendet werden.

[0030] Fig. 8 zeigt eine abdichtende Stützstruktur 420, wie sie hierin beschrieben werden kann. Die abdichtende Stützstruktur 420 kann sich durch die Eintrittsöffnung 410 der Endabdeckung 140 erstrecken. Die abdichtende Stützstruktur kann eine Struktur mit einer freitragenden Form 430 sein, um so die freitragende Last von den Kraftstoffdüsen 120 zu tragen. Die freitragende Form 430 kann sich zu den Kraftstoffdüsen 120 hin innerhalb der Endabdeckung 140 erstrecken. Die abdichtende Stützstruktur 420 kann einen Abdichtungsflansch 440 haben, der für eine starre Befestigung an der Endabdeckung 140 um die Eintrittsöffnung 410 angeordnet ist. Die Stützstruktur 420 kann über Bolzen oder andere Arten von herkömmlichen Befestigungsmitteln an der Endabdeckung 140 befestigt sein.

[0031] Die abdichtende Stützstruktur 420 kann eine Röhrenöffnung 450 haben, die sich durch dieselbe erstreckt. Die Röhrenöffnung 450 kann dafür bemessen sein, die gemeinsame Kraftstoffröhre 125 aufzunehmen. Eine oder mehrere Ringdichtungen 460 können zum Abdichten mit der gemeinsamen Kraftstoffröhre 125 die Röhrenöffnung 450 umschliessen. Die Ringdichtungen 460 können auf der Grundlage der Temperatur, des Betriebsdrucks, der zulässigen Leckage usw. ausgewählt sein. Die abdichtende Stützstruktur 420 und die Bauteile derselben können eine beliebige Grösse, Form oder Konfiguration haben. Es können mehrere abdichtende Stützstrukturen 420 verwendet werden, falls mehrere Eintrittsöffnungen 410 verwendet werden. Die abdichtende Stützstruktur 420 kann ebenfalls integral mit der Endabdeckung 140 sein.

[0032] Die abdichtende Stützstruktur 420 kann folglich fest an der Endabdeckung 140 befestigt sein. Die freitragende Form 430 der abdichtenden Stützstruktur 420 erstreckt sich in das Kopfende 150. Die freitragende Form 430 ermöglicht folglich, dass sich die gemeinsame Kraftstoffröhre 125 und infolgedessen die Kraftstoffdüsen 120 weiter von der Endabdeckung 140 weg erstrecken. Die Form der Stützstruktur 420 kann auf der Grundlage des gewählten Materials, des Gewichts und der Aerodynamik unterschiedlich sein. Die Form der abdichtenden Stützstruktur 420 ermöglicht, dass die gemeinsame Kraftstoffröhre 125 die Kraftstoffdüsen 120, die Stützstreben 250 und das verschachtelte Kraftstoff-Verteilersystem 320 stützt, während es ein Manövrieren der gemeinsamen Kraftstoffröhre 125 durch dieselben ermöglicht. Der Abdichtungsflansch 440 und die Dichtungen 460 gewährleisten eine angemessene Abdichtung zwischen der gemeinsamen Kraftstofföhre 125 und der Endabdeckung 140. Die freitragende Form 430 ermöglicht es der abdichtenden Stützstruktur 420, grosse freitragende Lasten zu handhaben. Es können ebenfalls zusätzliche Arten von Stützen ausserhalb der Endabdeckung 140 verwendet werden.

[0033] Es sollte offensichtlich sein, dass das Vorstehende nur bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung und der sich daraus ergebenden Patentschrift betrifft. Es können durch einen Durchschnittsfachmann zahlreiche Änderungen und Modifikationen hieran vorgenommen werden, ohne von dem allgemeinen Geist und Rahmen der Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche und die Äquivalente derselben definiert wird, abzuweichen.

Claims (20)

1. Brennkammer zur Verwendung mit einem Gasturbinentriebwerk, die Folgendes umfasst: mehrere Mikromischer-Kraftstoffdüsen, die innerhalb einer Endabdeckung angeordnet sind; eine gemeinsame Kraftstoffröhre, die sich durch die Endabdeckung erstreckt und in Verbindung mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen steht; einen linearen Stellantrieb zum Manövrieren der gemeinsamen Kraftstoffröhre und der mehreren Mikromischer-Kraftstoffdüsen; und eine abdichtende Stützstruktur, die zwischen der Endabdeckung und der gemeinsamen Kraftstoffröhre angeordnet ist.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, wobei die mehreren Mikromischer-Kraftstoffdüsen mehrere Mikromischer-Kraftstoffröhren und eine Kraftstoffplatte umfassen.

3. Brennkammer nach Anspruch 1, wobei die abdichtende Stützstruktur eine freitragende Form umfasst.

4. Brennkammer nach Anspruch 1, wobei die abdichtende Stützstruktur einen Abdichtungsflansch umfasst, der den mehreren Mikromischer-Kraftstoffdüsen gegenüberliegt.

5. Brennkammer nach Anspruch 1, wobei die abdichtende Stützstruktur eine Röhrenöffnung in derselben für die gemeinsame Kraftstoffröhre umfasst.

6. Brennkammer nach Anspruch 5, wobei die Röhrenöffnung einen oder mehrere Dichtungsringe in derselben umfasst.

7. Brennkammer nach Anspruch 1, wobei die Endabdeckung eine Eintrittsöffnung mit der abdichtenden Stützenfläche in derselben umfasst.

8. Brennkammer nach Anspruch 1, wobei die Endabdeckung eine einzige Eintrittsöffnung mit der abdichtenden Stützenfläche in derselben umfasst.

9. Brennkammer nach Anspruch 1, wobei der lineare Stellantrieb eine Antriebsstange in Verbindung mit der gemeinsamen Kraftstoffröhre umfasst.

10. Brennkammer nach Anspruch 9, wobei die gemeinsame Kraftstoffröhre einen verschachtelten Kraftstoffverteiler umfasst.

11. Brennkammer nach Anspruch 9, wobei der Kraftstoffverteiler mehrere Kraftstoffkreise umfasst.

12. Brennkammer nach Anspruch 1, wobei die mehreren Mikromischer-Kraftstoffdüsen innerhalb einer Kappenbaugruppe angeordnet sind.

13. Brennkammer zur Verwendung mit einem Gasturbinentriebwerk, die Folgendes umfasst: mehrere Mikromischer-Kraftstoffdüsen, die innerhalb einer Endabdeckung angeordnet sind; eine gemeinsame Kraftstoffröhre, die sich durch die Endabdeckung erstreckt und für eine axiale Bewegung mit denselben in Verbindung mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen steht; einen linearen Stellantrieb zum Manövrieren der gemeinsamen Kraftstoffröhre und der mehreren Mikromischer-Kraftstoffdüsen; und eine freitragende abdichtende Stützstruktur, die zwischen der Endabdeckung und der Antriebsstange angeordnet ist, um die gemeinsame Kraftstoffröhre in derselben zu stützen.

14. Brennkammer nach Anspruch 13, wobei die abdichtende Stützstruktur einen Abdichtungsflansch umfasst, der den mehreren Mikromischer-Kraftstoffdüsen gegenüberliegt.

15. Brennkammer nach Anspruch 13, wobei die abdichtende Stützstruktur eine Röhrenöffnung in derselben für die gemeinsame Kraftstoffröhre umfasst.

16. Brennkammer nach Anspruch 15, wobei die Röhrenöffnung einen oder mehrere Dichtungsringe in derselben umfasst.

17. Brennkammer nach Anspruch 13, wobei die Endabdeckung eine einzige Eintrittsöffnung mit der abdichtenden Stützenfläche in derselben umfasst.

18. Brennkammer nach Anspruch 3, wobei der lineare Stellantrieb eine Antriebsstange in Verbindung mit der gemeinsamen Kraftstoffröhre umfasst.

19. Brennkammer nach Anspruch 18, wobei die gemeinsame Kraftstoffröhre einen verschachtelten Kraftstoffverteiler umfasst.

20. Brennkammer zur Verwendung mit einem Gasturbinentriebwerk, die Folgendes umfasst: mehrere Mikromischer-Kraftstoffdüsen, die innerhalb einer Endabdeckung angeordnet sind; eine gemeinsame Kraftstoffröhre, die sich durch die Endabdeckung erstreckt und in Verbindung mit den Mikromischer-Kraftstoffdüsen steht; wobei die gemeinsame Kraftstoffröhre einen Kraftstoffverteiler um dieselbe umfasst; einen linearen Stellantrieb zum Manövrieren der gemeinsamen Kraftstoffröhre und der mehreren Mikromischer-Kraftstoffdüsen; und eine freitragende abdichtende Stützstruktur, die zwischen der Endabdeckung und der gemeinsamen Kraftstoff röhre angeordnet ist.