CH707851A2 - Brennkammermodul für einen Brenner einer Gasturbine. - Google Patents

Abstract

Ein Brennkammermodul (100) für einen Brenner einer Gasturbine enthält einen ringförmigen Brennstoffverteiler (108), der an einem stromaufwärtigen Ende des Brennkammermoduls (100) angeordnet ist. Der Brennstoffverteiler (108) enthält eine ringförmige Stützhülse (120) mit einer Innenoberfläche. Das Brennkammermodul (100) enthält ferner eine Brennstoffinjektionsanordnung (110) mit einem ringförmigen Brennkammereinsatz (66); der sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler (108) erstreckt und der an einem hinteren Rahmen endet, und eine ringförmige Strömungshülse (68), die den Brennkammereinsatz (66) längs des Umfangs umgibt. Die Strömungshülse (68) erstreckt sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler (108) und endet an dem hinteren Rahmen. Die Strömungshülse (68) erstreckt sich durchgehend zwischen der Stützhülse (120) und dem hinteren Rahmen. Ein vorderer Abschnitt (154) der Strömungshülse (68) ist konzentrisch innerhalb der Stützhülse (120) dort positioniert, wo der vordere Abschnitt (154) gleitend mit der Innenoberfläche der Stützhülse (120) in Eingriff steht.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung beinhaltet allgemein einen Brenner für eine Gasturbine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Strömungshülse für ein Brennkammermodul des Brenners.

Hintergrund zu der Erfindung

[0002] Ein Verbrennungsbereich einer Gasturbine enthält im Allgemeinen mehrere Brenner, die in einer ringförmigen Anordnung um ein Aussengehäuse, wie z.B. ein Verdichterauslassgehäuse, angeordnet sind. Druckluft strömt aus einem Verdichter zu dem Verdichterauslassgehäuse und wird zu jedem Brenner geleitet. Brennstoff aus einer Brennstoffdüse wird mit der Druckluft in jedem Brenner vermischt, um ein brennbares Gemisch in einer primären Verbrennungszone des Brenners zu bilden. Das brennbare Gemisch wird verbrannt, um heisse Verbrennungsgase mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit zu erzeugen.

[0003] In einem typischen Brenner werden die Verbrennungsgase zu einem Einlass einer Turbine der Gasturbine durch einen Heissgaspfad geleitet, der sich wenigstens teilweise durch einen ringförmigen Brennkammereinsatz und einen ringförmigen Übergangskanal erstreckt, der sich stromabwärts von dem Brennkammereinsatz erstreckt und an dem Einlass zu der Turbine endet. Thermische und kinetische Energie werden aus den Verbrennungsgasen auf die Turbine übertragen, um eine Drehung der Turbine zu bewirken und dadurch mechanische Arbeit zu verrichten. Beispielsweise kann die Turbine mit einer Welle verbunden sein, die einen Generator zum Erzeugen von Elektrizität antreibt.

[0004] In speziellen Brennern wird ein Brennkammermodul zum Injizieren eines im Wesentlichen mageren Brennstoff/Luft-Gemisches in den Heissgaspfad stromabwärts von der primären Verbrennungszone verwendet. Das Brennkammermodul enthält im Allgemeinen einen ringförmigen Brennstoffverteiler, der längs des Umfangs einen Teil einer Kappenanordnung umgibt, die teilweise die Brennstoffdüse umgibt, und eine Brennstoffinjektionsanordnung, die sich zwischen dem Brennstoffverteiler und dem Einlass zu der Gasturbine erstreckt. Die Brennstoffinjektionsanordnung enthält einen ringförmigen Brennkammereinsatz, der sich durchgehend zwischen der Kappenanordnung und dem Einlass zu der Turbine erstreckt. Der sich durchgehend erstreckende Brennkammereinsatz definiert den Heissgaspfad in dem Brenner, wodurch der gesonderte Übergangskanal beseitigt wird. Der Brennkammereinsatz enthält einen ringförmigen Hauptkörper, der einen konischen Bereich mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist, und einen Übergangsbereich, der sich stromabwärts von dem konischen Bereich erstreckt und der einen im Wesentlichen nicht kreisförmigen Querschnitt hat. Die Brennstoffinjektionsanordnung enthält ferner mehrere sich radial erstreckende Brennstoffinjektoren, welche auch als Injektoren für späte Magerbrennstoffinjektion bekannt sind, die das brennbare magere Brennstoff/Luft-Gemisch in den Heissgaspfad stromabwärts von der primären Verbrennungszone injizieren. Demzufolge werden die Verbrennungsgastemperatur erhöht und der thermodynamische Wirkungsgrad des Brenners verbessert, ohne eine entsprechende Zunahme in der Erzeugung unerwünschter Emissionen, wie z.B. von Stickstoffoxiden (N0X), zu erzeugen. Jedoch führt die Zunahme der Temperatur der Verbrennungsgase zu einer Zunahme der thermischen Belastungen auf dem Brennkammereinsatz.

[0005] Eine Technik zum Kühlen des Brennkammereinsatzes des Brennkammermoduls beinhaltet ein Umgeben des Brennkammereinsatzes mit einer Strömungshülsenanordnung, um so einen Kühlströmungsdurchlass dazwischen zu definieren, und Leiten eines Teils des komprimierten Arbeitsfluides durch den Kühldurchlass, um wenigstens eine von einer Prall-, Konvektions- oder Konduktionskühlung für den Brennkammereinsatz zu erzielen. Die Strömungshülsenanordnung enthält im Wesentlichen eine ringförmige Stützhülse, die einen vorderen Endabschnitt des Brennkammereinsatzes umgibt und die konzentrisch innerhalb des Brennstoffverteilers positioniert ist, eine ringförmige Strömungshülse, die mit einem hinteren Ende der Stützhülse verbunden ist und die den konischen Bereich des Brennkammereinsatzes umgibt, und eine ringförmige Prallhülse, die mit einem hinteren Ende der Strömungshülse verbunden ist und die den Übergangsbereich des Brennkammereinsatzes umgibt.

[0006] Obwohl die Strömungshülsenanordnung im Allgemeinen zu Kühlung des Brennkammereinsatzes wirksam ist, können die mehreren Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten lecken oder mit der Zeit aufgrund von Toleranzproblemen und/oder aufgrund einer thermischen und/oder mechanischen Zyklusermüdung Lecks entwickeln und dadurch den Gesamtkühlungswirkungsgrad und die Haltbarkeit der Strömungshülsenanordnung beeinträchtigen. Zusätzlich kann der Verlust an komprimiertem Arbeitsfluid aus dem Kühlungsdurchlass zu einer Verringerung der Brennerleistung aufgrund einer Verringerung der Menge des komprimierten Arbeitsfluides führen, das der Brennstoffdüse zur Verbrennung zugeführt wird. Ferner erhöhen die mehreren Komponenten Zeit und Kosten in Verbindung mit einer Montage, Demontage und der Fertigung des Brennkammermoduls. Daher wäre ein verbessertes System zur Kühlung des Brennkammereinsatzes des Brennkammermoduls nützlich.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0007] Aspekte und Vorteile der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder durch die praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden.

[0008] Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Brennkammermodul für einen Brenner einer Gasturbine, das einen ringförmigen Brennstoffverteiler enthält, der an einem stromaufwärtigen Ende des Brennkammermoduls angeordnet ist. Der Brennstoffverteiler enthält eine ringförmige Stützhülse mit einer Innenoberfläche. Das Brennkammermodul enthält ferner eine Brennstoffinjektionsanordnung mit einem ringförmigen Brennkammereinsatz, der sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler erstreckt und der an einem hinteren Rahmen endet, und eine ringförmige Strömungshülse, die den Brennkammereinsatz längs des Umfangs umgibt. Die Strömungshülse erstreckt sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler und endet an dem hinteren Rahmen. Die Strömungshülse erstreckt sich durchgehend zwischen der Stützhülse und dem hinteren Rahmen. Ein vorderer Abschnitt der Strömungshülse ist konzentrisch innerhalb der Stützhülse dort positioniert, wo der vordere Abschnitt gleitend mit der Innenoberfläche der Stützhülse in Eingriff steht.

[0009] Das Brennkammermodul kann ferner einen durchgehenden Kühlströmungsdurchlass aufweisen, der zwischen dem Brennkammereinsatz und der Strömungshülse definiert ist, die sich zwischen dem hinteren Rahmen und dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse erstreckt.

[0010] Der Brennkammereinsatz eines beliebigen vorstehend erwähnten Brennkammermoduls kann einen konischen Bereich und einen Übergangsbereich aufweisen, wobei die Strömungshülse radial von dem Brennkammereinsatz mit einem ersten radialen Abstand in Bezug auf den konischen Bereich und mit einem zweiten radialen Abstand in Bezug auf den Übergangsbereich getrennt ist.

[0011] Die Strömungshülse eines beliebigen vorstehend erwähnten Brennkammermoduls kann radial von dem Brennkammereinsatz mit einem radialen Abstand getrennt sein, der entlang der Länge des Brennkammereinsatzes variiert.

[0012] Die Strömungshülse eines beliebigen vorstehend erwähnten Brennkammermoduls kann wenigstens teilweise mehrere Prallkühlungsdurchlässe definieren.

[0013] Die Brennstoffinjektionsanordnung eines beliebigen vorstehend erwähnten Brennkammermoduls kann ferner mehrere Brennstoffinjektoren aufweisen, die sich durch die Strömungshülse und den Brennkammereinsatz erstrecken, um eine Fluidüber-tragung in den Brennkammereinsatz bereitzustellen, wobei jeder von den Brennstoffinjektoren strömungsmässig mit dem Brennstoffverteiler verbunden ist.

[0014] Die Strömungshülse eines beliebigen vorstehend erwähnten Brennkammermoduls kann zwei oder mehrere halbkreisförmige Strömungshülsenteilstücke aufweisen, die miteinander verbunden sind, um den Brennkammereinsatz zu umgeben.

[0015] Das Brennkammermodul eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner eine Kompressionsdichtung bzw. Druckdichtung aufweisen, die sich radial zwischen dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse und der Innenoberfläche der Stützhülse erstreckt.

[0016] Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Brenner. Der Brenner enthält eine Endabdeckung, die mit einem Aussengehäuse verbunden ist, das den Brenner umgibt, eine sich axial erstreckende Brennstoffdüse, die sich stromabwärts von der Endabdeckung erstreckt, eine ringförmige Kappenanordnung, die sich radial und axial innerhalb des Brenners dort erstreckt, wo die Kappenanordnung die Brennstoffdüse wenigstens teilweise umgibt, und ein Brennkammermodul mit einem ringförmigen Brennstoffverteiler, der wenigstens einen Abschnitt der Kappenanordnung längs des Umfangs umgibt. Das Brennkammermodul enthält ferner eine Brennstoffinjektionsanordnung bzw. Brennstoffeinspritzanordnung, die sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler erstreckt. Die Brennstoffinjektionsanordnung enthält einen ringförmigen Brennkammereinsatz, der sich stromabwärts von der Kappenanordnung erstreckt und der an einem hinteren Rahmen endet, und eine ringförmige Strömungshülse, die den Brennkammereinsatz umgibt. Die Strömungshülse enthält einen vorderen Abschnitt, der konzentrisch in dem ersten Brennstoffverteiler positioniert ist, und ein hinteres Ende, das mit dem hinteren Rahmen verbunden ist. Die Strömungshülse erstreckt sich durchgehend zwischen dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse und dem hinteren Rahmen.

[0017] Der Brennkammereinsatz des Brenners kann einen konischen Bereich und einen Übergangsbereich aufweisen, wobei die Strömungshülse radial von dem Brennkammereinsatz mit einem ersten radialen Abstand in Bezug auf den konischen Bereich und mit einem zweiten radialen Abstand in Bezug auf den Übergangsbereich getrennt ist.

[0018] Die Strömungshülse eines beliebigen vorstehend erwähnten Brenners kann radial von dem Brennkammereinsatz mit einem radialen Abstand getrennt sein, der entlang der Länge des Brennkammereinsatzes variiert.

[0019] Die Strömungshülse eines beliebigen vorstehend erwähnten Brenners kann wenigstens teilweise mehrere Prallkühlungsdurchlässe definieren.

[0020] Die Brennstoffinjektionsanordnung bzw. Brennstoffeinspritzanordnung eines beliebigen vorstehend erwähnten Brenners kann ferner mehrere Brennstoffinjektoren aufweisen, die sich durch die Strömungshülse und den Brennkammereinsatz erstrecken, um eine Fluidübertragung in den Brennkammereinsatz bereitzustellen, wobei jeder von den Brennstoffinjektoren strömungsmässig mit dem Brennstoffverteiler verbunden ist.

[0021] Die Strömungshülse eines beliebigen vorstehend erwähnten Brenners kann zwei oder mehrere halbkreisförmige Strömungshülsenteilstücke aufweisen, die miteinander verbunden sind, um den Brennkammereinsatz zu umgeben.

[0022] Der Brenner eines beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner eine Kompressionsdichtung aufweisen, die sich radial zwischen dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse und dem Brennstoffverteiler erstreckt.

[0023] Die vorliegende Erfindung kann auch eine Gasturbine beinhalten. Die Gasturbine enthält allgemein einen Verdichter, ein Verdichterauslassgehäuse, das stromabwärts von dem Verdichter angeordnet ist, und eine Turbine, die stromabwärts von dem Verdichterauslassgehäuse angeordnet ist. Ein Brenner erstreckt sich wenigstens teilweise durch das Verdichterauslassgehäuse hindurch. Der Brenner enthält eine Endabdeckung, die mit dem Verdichterauslassgehäuse verbunden ist, eine sich axial erstreckende Brennstoffdüse, die sich stromabwärts von der Endabdeckung erstreckt, eine ringförmige Kappenanordnung, die stromabwärts von der Endabdeckung angeordnet ist und die wenigstens teilweise die Brennstoffdüse umgibt, und ein Brennkammermodul, das sich stromabwärts von der Kappenanordnung erstreckt. Das Brennkammermodul enthält einen ringförmigen Brennstoffverteiler, der wenigstens einen Abschnitt der Kappenanordnung längs des Umfangs umgibt. Der Brennstoffverteiler enthält einen sich radial erstreckenden Befestigungsflansch, der mit dem Verdichterauslassgehäuse verbunden ist, und eine sich axial erstreckende Stützhülse, die eine Innenoberfläche enthält. Das Brennkammermodul enthält ferner eine Brennstoffinjektionsanordnung bzw. Brennstoffeinspritzanordnung, die sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler erstreckt. Die Brennstoffinjektionsanordnung enthält einen ringförmigen Brennkammereinsatz, der sich stromabwärts von der Kappenanordnung erstreckt und bei einem hinteren Rahmen endet. Eine ringförmige Strömungshülse umgibt den Brennkammereinsatz, und mehrere Brennstoffinjektoren erstrecken sich durch die Strömungshülse und den Brennkammereinsatz stromabwärts von der Kappenanordnung. Die Brennstoffinjektoren sind strömungsmässig mit dem Brennstoffverteiler verbunden. Die Strömungshülse enthält einen vorderen Abschnitt, der konzentrisch in der Stützhülse zwischen dem Brennkammereinsatz und der Innenoberfläche der Stützhülse positioniert ist, und ein hinteres Ende, das mit dem hinteren Rahmen verbunden ist. Die Strömungshülse erstreckt sich durchgehend zwischen dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse und dem hinteren Rahmen.

[0024] Die Gasturbine kann ferner einen Kühlströmungsdurchlass aufweisen, der zwischen dem Brennkammereinsatz und der Strömungshülse definiert ist und der sich durchgehend zwischen dem hinteren Rahmen und dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse erstreckt.

[0025] Der Brennkammereinsatz einer beliebigen vorstehend erwähnten Gasturbine kann einen konischen Bereich und einen Übergangsbereich aufweisen, wobei die Strömungshülse radial von dem Brennkammereinsatz mit einem ersten radialen Abstand in Bezug auf den konischen Bereich und mit einem zweiten radialen Abstand in Bezug auf den Übergangsbereich getrennt ist.

[0026] Die Strömungshülse einer beliebigen vorstehend erwähnten Gasturbine kann radial von dem Brennkammereinsatz mit einem radialen Abstand getrennt sein, der entlang der Länge des Brennkammereinsatzes variiert.

[0027] Die Fachleute werden die Merkmale und Aspekte derartiger Ausführungsformen und weitere nach einer Durchsicht der Beschreibung erkennen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0028] Eine vollständige und eine Umsetzung ermöglichende Beschreibung der vorliegenden Erfindung, einschliesslich ihrer besten Ausführungsart, für den Fachmann ist ausführlicher in dem Rest der Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen: <tb>Fig. 1<SEP>eine funktionale Blockdarstellung einer exemplarischen Gasturbine innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung ist; <tb>Fig. 2<SEP>eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnittes einer exemplarischen Gasturbine ist, die einen exemplarischen Brenner enthält, der verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst; <tb>Fig. 3<SEP>eine perspektivische Ansicht eines Brennkammermoduls gemäss Darstellung in Fig. 2 ist, die verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst; <tb>Fig. 4<SEP>eine perspektivische Explosionsansicht des Brennkammermoduls gemäss Darstellung in Fig. 3 gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; <tb>Fig. 5<SEP>eine Querschnittsseitenansicht des Brennkammermoduls gemäss Darstellung in Fig. 3 gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; <tb>Fig. 6<SEP>eine Seitenansicht des Brennkammermoduls gemäss Darstellung in Fig. 3 gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; <tb>Fig. 7<SEP>eine vergrösserte Querschnittsansicht eines Abschnittes des Brenners ist, der einen Abschnitt des Brennkammermoduls gemäss Darstellung in Fig. 2 enthält.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0029] Es wird nun im Detail auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet Zahlen- und Buchstabenbezeichnungen, um sich auf Merkmale in den Zeichnungen zu beziehen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen oder in der Beschreibung wurden verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung zu bezeichnen. So wie hierin verwendet, können die Begriffe «erst...», «zweit...» und «dritt...» austauschbar verwendet werden, um eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden und sollen keine Lage oder Bedeutung der individuellen Komponenten anzeigen. Die Begriffe «stromaufwärts» und «stromabwärts» beziehen sich auf die relative Lage von Komponenten in einem Fluidstrompfad. Beispielsweise bezieht sich «stromaufwärts» auf die Richtung, aus welcher das Fluid strömt, und «stromabwärts» auf die Richtung, in welche das Fluid strömt. Der Begriff «radial» bezieht sich auf die relative Richtung, die im Wesentlichen rechtwinklig zu einer axialen Mittellinie einer speziellen Komponente ist, und der Begriff «axial» bezieht sich auf die relative Richtung, die im Wesentlichen parallel zu einer axialen Mittellinie einer speziellen Komponente ist.

[0030] Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung gegeben. Tatsächlich wird es für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Varianten in der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Schutzumfang oder Erfindungsgedanken der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu ergeben. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Varianten beinhalten, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen. Obwohl exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung allgemein im Kontext mit einem in eine Gasturbine eingebauten Brenner zum Zwecke der Veranschaulichung beschrieben werden, wird der Fachmann leicht erkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf jeden in eine Turbomaschine eingebauten Brenner angewendet werden können und nicht auf einen Gasturbinenbrenner beschränkt sind, sofern es nicht speziell in den Ansprüchen angegeben ist.

[0031] In den Zeichnungen, in welchen identische Bezugszeichen dieselben Elemente durchgängig durch die Figuren darstellen, stellt Fig. 1 eine funktionale Blockdarstellung einer exemplarischen Gasturbine 10 dar, die verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten kann. Gemäss Darstellung enthält die Gasturbine 10 im Wesentlichen einen Einlassbereich 12, der eine Reihe von Filtern, Kühlspiralen, Feuchtigkeitsabscheidern und/oder anderen Vorrichtungen zum Reinigen und anderweitigen Konditionieren eines Arbeitsfluids (z.B. Luft) 14 haben kann, das in die Gasturbine 10 eintritt. Das Arbeitsfluid 14 strömt zu einem Verdichterbereich, wo ein Verdichter 16 dem Arbeitsfluid 14 progressiv kinetische Energie verleiht, um ein komprimiertes Arbeitsfluid 18 in einem hoch energetischen Zustand zu erzeugen.

[0032] Das komprimierte Arbeitsfluid 18 wird mit einem Brennstoff 20 aus einer Brennstoffzuführungseinrichtung 22 gemischt, um ein brennbares Gemisch in einem oder mehreren Brennern 24 auszubilden. Das brennbare Gemisch wird verbrannt, um Verbrennungsgase 26 mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Die Verbrennungsgase 26 strömen durch eine Turbine 28 eines Turbinenbereichs zum Erzeugen von Arbeit. Beispielsweise kann die Turbine 28 mit einer Welle 30 dergestalt verbunden sein, dass die Rotation der Turbine 28 den Verdichter 16 zum Erzeugen des komprimierten Arbeitsfluids 18 antreibt. Alternativ oder zusätzlich kann die Welle 30 die Turbine 28 mit einem Generator 32 zum Erzeugen von Elektrizität verbinden. Abgase 34 aus der Turbine 28 strömen durch einen Auslassabschnitt 36, der die Turbine 28 mit einem Abgasschacht 38 stromabwärts von der Turbine 28 verbindet. Der Auslassabschnitt 36 kann beispielsweise einen (nicht dargestellten) Wärmerückgewinnungsdampfgenerator zum Reinigen und Entziehen zusätzlicher Wärme aus den Abgasen 34 vor der Abgabe an die Umgebung enthalten.

[0033] Fig. 2 stellt eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnittes einer exemplarischen Gasturbine 10 mit einem exemplarischen Brenner 50 bereit, die verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung umfassen kann. Wie dargestellt ist der Brenner 50 wenigstens teilweise von einem Aussengehäuse 52, wie z.B. einem Verdichterauslassgehäuse 54 umgeben, das stromabwärts von dem Verdichter angeordnet ist, und/oder von einem Aussenturbinengehäuse 56. Das Aussengehäuse 52 steht mit dem Verdichter 16 in Fluidverbindung und definiert wenigstens teilweise einen Hochdrucksammelraum 58, der wenigstens einen Abschnitt des Brenners 50 umgibt. Eine Endabdeckung 60 ist mit dem Aussengehäuse 52 an einem Ende des Brenners 50 verbunden.

[0034] Gemäss Darstellung in Fig. 2 enthält der Brenner 50 im Wesentlichen wenigstens eine sich axial erstreckende Brennstoff düse 62, die sich stromabwärts von der Endabdeckung 60 erstreckt, eine ringförmige Kappenanordnung 64, die sich radial und axial in dem Aussengehäuse 52 stromabwärts von der Endabdeckung 60 erstreckt, einen ringförmigen Heissgaspfaddurchlass oder Brennkammereinsatz 66, der sich stromabwärts von der Kappenanordnung 64 erstreckt, und eine ringförmige Strömungshülse 68, die wenigstens einen Abschnitt des Brennkammereinsatzes 66 umgibt. Der Brennkammereinsatz 66 definiert einen Heissgaspfad 70 zum Führen der Verbrennungsgase 26 durch den Brenner 50. Die Endabdeckung 60 und die Kappenanordnung 64 definieren wenigstens teilweise ein Kopfende 72 des Brenners 50.

[0035] Die Kappenanordnung 64 enthält im Wesentlichen ein vorderes Ende 74, das stromabwärts von der Endabdeckung 60 positioniert ist, ein hinteres Ende 76, das stromabwärts von dem vorderen Ende 74 angeordnet ist und ein oder mehrere ringförmige Deckbänder 78, die sich wenigstens teilweise dazwischen erstrecken. In speziellen Ausführungsformen erstrecken die sich axial erstreckende(n) Brennstoffdüse(n) 62 wenigstens teilweise durch die Kappenanordnung 64, um ein erstes brennbares Gemisch 80 zu liefern, das primär aus dem Brennstoff 20 (Fig. 1 ) besteht und aus einem Anteil des komprimierten Arbeitsfluids 18 aus dem Verdichter 16 an eine primäre Verbrennungszone 82, die in dem Brennkammereinsatz 66 stromabwärts von dem hinteren Ende 76 der Kappenanordnung 64 definiert ist.

[0036] In speziellen Ausführungsformen enthält der Brenner 50 ferner einen oder mehrere sich radial erstreckende Brennstoffinjektoren 84, welche auch als Injektoren für späte Magerbrennstoffeinspritzung bekannt sind, die sich durch die Strömungshülse 68 und den Brennkammereinsatz 66 an einem Punkt erstrecken, der sich stromabwärts von der wenigstens einen sich axial erstreckenden Brennstoffdüse 62 befindet. Der Brennkammereinsatz 66 definiert eine Brennkammer 86 in dem Brenner 50. In speziellen Ausführungsformen definiert der Brennkammereinsatz 66 ferner eine sekundäre Verbrennungszone 88, die sich unmittelbar bei dem/den Brennstoffinjektor/injektoren 84 und stromabwärts von der Verbrennungszone 82 befindet. In speziellen Ausführungsformen sind der Brennkammereinsatz 66, die Strömungshülse 68 und die Brennstoffinjektoren 84 als Teil eines Brennkammermoduls 100 vorgesehen, das sich durch das Aussengehäuse 52 erstreckt und das in Umfangsrichtung wenigstens einen Abschnitt der Kappenanordnung 64 umgibt.

[0037] Fig. 3 stellt eine perspektivische Ansicht des Brennkammermoduls 100 gemäss Darstellung in Fig. 2 bereit und Fig. 4 stellt eine perspektivische Explosionsansicht des Brennkammermoduls 100 gemäss Darstellung in Fig. 3 bereit. Gemäss Darstellung in Fig. 3 ist das Brennkammermodul 100 im Wesentlichen als eine zusammengebaute oder einteilige Komponente vorgesehen. Das Brennkammermodul 100 enthält ein vorderes oder stromaufwärtiges Ende 102, das axial von einem hinteren oder stromabwärtigen Ende 104 in Bezug auf eine axiale Mittellinie 106 des Brennkammermoduls 100 getrennt ist.

[0038] In speziellen Ausführungsformen enthält gemäss Darstellung in Fig. 4 das Brennkammermodul 100 einen an dem stromaufwärtigen Ende 102 des Brennkammermoduls 100 angeordneten ringförmigen Brennstoffverteiler 108 und eine Brennstoffinjektionsanordnung 110, die sich stromabwärts aus dem Brennstoffverteiler 108 erstreckt und an dem stromabwärtigen Ende 104 des Brennkammermoduls 100 endet. Der Brennstoffverteiler 108 enthält einen sich radial erstreckenden Befestigungsflansch 112, der sich in Umfangsrichtung um ein vorderes Ende 114 des Brennstoffverteilers 108 herum erstreckt. Gemäss Darstellung in Fig. 2 definiert der Befestigungsflansch 112 wenigstens teilweise einen Brennstoffsammelraum 116. Gemäss Darstellung in den Fig. 2 und 4 erstreckt sich ein Brennstoffeinlassanschluss 118 aus dem Befestigungsflansch 112 nach aussen. Der Brennstoffeinlassanschluss 118 stellt eine Fluidverbindung zwischen der Brennstoffzufuhr 22 (Fig. 1 ) und dem Brennstoffsammelraum 116 (Fig. 2 ) bereit. Gemäss Darstellung in Fig. 4 enthält der Brennstoffverteiler 108 ferner eine ringförmige Stützhülse 120 mit einer Innenseite 122, die radial von einer Aussenseite 124 getrennt ist. Die ringförmige Stützhülse 120 erstreckt sich im Wesentlichen von dem Befestigungsflansch 112 radial stromabwärts.

[0039] In speziellen Ausführungsformen sind gemäss Darstellung in Fig. 4 der Brennkammereinsatz 66, die Strömungshülse 68 und der bzw. die Brennstoffinjektoren 84 als Teil der Brennstoffinjektionsanordnung 110 enthalten. Gemäss Darstellung in Fig. 3 kann jeder Brennstoffinjektor 84 strömungsmässig mit dem Brennstoffverteiler 108 über eine Fluidleitung 126 verbunden sein, die sich zwischen dem Brennstoffinjektor 84 und dem Befestigungsflansch 112 erstreckt.

[0040] Fig. 5 stellt eine Querschnittsseitenansicht des Brennkammermoduls 100 gemäss Darstellung in den Fig. 2 , 3 und Fig. 4 bereit, und Fig. 6 stellt eine Seitenansicht des Brennkammereinsatzes 66 des Brennkammermoduls 100 bereit. Gemäss Darstellung in Fig. 5 erstreckt sich der Brennkammereinsatz 66 stromabwärts von dem Brennstoffverteiler 108 und ein hinteres oder stromabwärtiges Ende 128 des Brennkammereinsatzes 66 endet an einem hinteren Rahmen 130 oder einer anderen Stützstruktur, die in Umfangsrichtung das hintere Ende 128 gemäss Darstellung in Fig. 3 umgibt. Gemäss Darstellung in Fig. 3 kann eine Halterung 131 mit dem hinteren Rahmen 130 verbunden sein. In einer Ausführungsform ist gemäss Darstellung in Fig. 2 der hintere Rahmen 130 und/oder die Halterung 131 mit dem Aussenturbinen-gehäuse 56 verbunden und der Befestigungsflansch 112 des Brennstoffverteilers 108 ist mit dem Verdichterauslassgehäuse 54 verbunden, um so das Brennkammermodul 100 sowohl an dem vorderen als auch an dem hinteren Ende 102, 104 des Brennkammermoduls festzuhalten.

[0041] Gemäss Darstellung in Fig. 6 weist der Brennkammereinsatz 66 einen ringförmigen Hauptkörper 132 auf. Der Hauptkörper 132 enthält im Wesentlichen ein vorderes Ende 134, das von einem hinteren Ende 136 in Bezug auf eine axiale Mittellinie 138 des Brennkammereinsatzes 66 axial getrennt ist. Der Hauptkörper 132 erstreckt sich durchgehend von dem vorderen Ende 134 zu dem hinteren Ende 136. Der Hauptkörper 132 enthält eine äussere oder kalte Seite 140, die sich zwischen dem vorderen Ende 134 und dem hinteren Ende 136 erstreckt. In speziellen Ausführungsformen erstrecken sich gemäss Darstellung in Fig. 3 und 6 mehrere Kühlungseinrichtungen 142, wie z.B. erhöhte Rippen oder Turbulatoren von der Aussenoberflache 140 des Hauptkörpers 132 radial nach aussen.

[0042] In speziellen Ausführungsformen weist gemäss Darstellung in Fig. 6 der Hauptkörper 132 einen konischen Bereich 144 und einen Übergangsbereich 146 auf, um dadurch die Notwendigkeit eines getrennten Übergangskanales zu erübrigen. Eine Übergangsüberschneidung 148 ist zwischen dem vorderen Ende 134 und dem hinteren Ende 136 des Hauptkörpers 132 an einem Punkt definiert, wo sich der konische Bereich 144 und der Übergangsbereich 146 überschneiden. Beispielsweise dort, wo der Hauptkörper 132 beginnt, sich von einem im Wesentlichen runden Querschnitt zu einem nicht-runden Querschnitt zu verändern. In speziellen Ausführungsformen ist ein ringförmiger Flansch 150 an dem vorderen Ende 132 des Hauptkörpers 132 angeordnet. Der Flansch 150 umgibt wenigstens teilweise einen Abschnitt der Kappenanordnung 64 (Fig. 2 ). In speziellen Ausführungsformen können gemäss Darstellung in Fig. 6 die Kühlungseinrichtungen 142 auf dem konischen Bereich 144 und/oder dem Übergangsbereich 146 des Hauptkörpers 132 angeordnet sein.

[0043] Gemäss Darstellung in Fig. 4 und 5 enthält die Strömungshülse 68 ein vorderes Ende 152 und einen in der Nähe zu dem vorderen Ende 152 angeordneten äusseren vorderen Abschnitt 154, und ein hinteres Ende 156, das axial von dem vorderen Ende 152 in Bezug auf die axiale Mittellinie 106 (Fig. 5 ) des Brennkammermoduls 100 getrennt ist. Der vordere Abschnitt 154 der Strömungshülse 68 kann wenigstens teilweise eine Ausseneingriffsoberflache 158 definieren. In speziellen Ausführungsformen erstreckt sich gemäss Darstellung in Fig. 5 die Strömungshülse 68 durchgehend zwischen dem Brennstoffverteiler 108 und dem hinteren Rahmen 130. In speziellen Ausführungsformen ist gemäss Darstellung in Fig. 5 der vordere Abschnitt 154 der Strömungshülse 68 im Wesentlichen konzentrisch in der Stützhülse 120 des Brennstoffverteilers 108 positioniert.

[0044] Fig. 7 stellt eine vergrösserte Ansicht eines Abschnitts des Brenners 50 mit einem Abschnitt der Kappenanordnung 64 und einem Abschnitt des Brennkammermoduls 100 gemäss Darstellung in Fig. 2 bereit. In speziellen Ausführungsformen steht gemäss Darstellung in Fig. 7 die äussere Eingriffsoberfläche 158 des vorderen Abschnittes 154 der Strömungshülse 68 mit der Innenoberfläche 122 der Stützhülse 120 in einem gleitenden Eingriff. Auf diese Weise wird es der Strömungshülse 68 ermöglicht, entlang der Innenseite 122 der Stützhülse 120 des Brennstoffverteilers 108 während des Betriebs des Brenners 24 zu gleiten oder sich zu verschieben. Wie es ferner in Fig. 7 dargestellt ist, umgibt der Flansch 150 des Hauptkörpers 132 des Brennkammereinsatzes 66 wenigstens teilweise einen Abschnitt der Kappenanordnung 64.

[0045] In speziellen Ausführungsformen erstreckt sich gemäss Darstellung in Fig. 7 eine Kompressions- oder Federdichtung 162, wie z.B. eine Hula-Dichtung radial zwischen der Aussen-eingriffsoberflache 158 des vorderen Abschnittes 154 der Strömungshülse 68 und der Innenseite 122 der Stützhülse 120. In speziellen Ausführungsformen kann die Federdichtung 162 mit der Stützhülse 120 verbunden sein. Alternativ kann die Federdichtung 162 mit der Strömungshülse 68 verbunden sein. Die Federdichtung 162 stellt wenigstens teilweise eine tragende Unterstützung für die Strömungshülse 68 während des Einbaus und/oder während des Betriebs der Gasturbine 10 bereit, während sie gleichzeitig eine axiale Bewegung zwischen dem Brennstoffverteiler 108 und der Brennstoffinjektionsanordnung 110 während verschiedener Betriebsmodi der Gasturbine 10, wie z.B. während des Hochfahr-, Herunterfahr- und/oder während eines Abschaltbetriebs bereitstellt.

[0046] In speziellen Ausführungsformen ist gemäss Darstellung in Fig. 5 die Strömungshülse 68 radial von dem Brennkammereinsatz 66 getrennt, um so einen ringförmigen Kühlströmungsdurch-lass 164 dazwischen zu definieren. Der Kühlströmungsdurchlass 164 erstreckt sich im Wesentlichen durchgehend entlang der Länge des Brennkammereinsatzes 66. Der Kühlströmungsdurchlass 164 erstreckt sich durchgehend zwischen dem hinteren Rahmen 130 und dem vorderen Abschnitt 154 und/oder dem vorderen Ende 152 der Strömungshülse 68.

[0047] In speziellen Ausführungsformen kann gemäss Darstellung in Fig. 4 die Strömungshülse 68 mehrere Kühl- oder Pralllöcher 166 aufweisen, die für eine Fluidverbindung durch die Strömungshülse 68 hindurch in den Kühlströmungsdurchlass 164 (Fig. 5 ) während des Betriebs der Gasturbine 10 sorgen. In wenigstens einer Ausführungsform enthält gemäss Darstellung in Fig. 3 und 4 die Strömungshülse 68 zwei halbkreisförmige Strömungshülsenteilstücke 168, die wenigstens teilweise den Brennkammereinsatz 66 (Fig. 2 ) umhüllen. Gemäss Darstellung in Fig. 3 sind die zwei halbkreisförmigen Strömungshülsenteilstücke 168 miteinander unter Verwendung mehrerer Befestigungselemente 170, wie z.B. Schrauben oder anderer verriegelnder Befestigungselemente, verbunden, welche für die Betriebsumgebung des Brennkammermoduls 100 geeignet sind. Alternativ können die halbkreisförmigen Strömungshülsenteilstücke 168 verschweisst oder mittels jeder mechanischen Einrichtung verbunden sein, die für die Betriebsumgebung in dem Brenner 50 geeignet ist.

[0048] In einer Ausführungsform ist gemäss Darstellung in Fig. 5 die Strömungshülse 68 radial von dem Brennkammereinsatz 66 bei einem radialen Abstand 172 getrennt, der im Wesentlichen konstant zwischen dem hinteren Rahmen und dem vorderen Ende 152 des Hauptkörpers 132 des Brennkammereinsatzes 66 liegt. In einer weiteren Ausführungsform variiert der radiale Abstand 172 zwischen dem Brennkammereinsatz 66 und der Strömungshülse 68 entlang/über der kalten Seite 140 des Hauptkörpers 132 des Brennkammereinsatzes 66. Beispielsweise kann der radiale Abstand 172 über den konischen Bereich und/oder den Übergangsbereich 146 des Brennkammereinsatzes 66 zunehmen und/oder abnehmen, um eine Flussrate und/oder Geschwindigkeit des komprimierten Arbeitsfluids 18 (Fig. 2 ) an einer speziellen Stelle des Hauptkörpers 132 zu steuern, während es durch den Kühlströmungsdurchlass 164 strömt, um dadurch eine verbesserte lokale Steuerung über der Kühleffektivität des komprimierten Arbeitsfluids 18 in speziellen Bereichen des Kühlströmungsdurchlasses 164 zu ermöglichen.

[0049] In speziellen Ausführungsformen ist die Strömungshülse 68 von dem Brennkammereinsatz 64 in einem ersten radialen Abstand 174 in Bezug auf den konischen Bereich 144 und in einem zweiten radialen Abstand 176 in Bezug auf den Übergangsbereich 146 getrennt. In speziellen Ausführungsformen ist der erste radiale Abstand 174 entlang wenigstens eines Abschnittes des konischen Bereichs 144 des Brennkammereinsatzes 66 grösser als der zweite radiale Abstand 176, um dadurch eine effektive Prallkühlung an dem Übergangsbereich 146 des Hauptkörpers 132 des Brennkammereinsatzes 66 bereitzustellen, während gleichzeitig ein Druckabfall des komprimierten Arbeitsfluides bei dessen Strom durch den Hochdrucksammelraum 58, durch die Kühllöcher 166, in den Kühlströmungsdurchlass 164 und auf die kalte Seite 140 des Hauptkörpers 132 reduziert wird. Alternativ kann der zweite radiale Abstand 176 entlang wenigstens eines Abschnittes des Übergangsbereichs 146 des Brennkammereinsatzes 66 grösser als der erste radiale Abstand 168 sein, um eine Strömungsgeschwindigkeit des komprimierten Arbeitsfluids 18 durch den Kühlströmungsdurchlass 164 über den konischen Bereich 144 des Hauptkörpers 132 des Brennkammereinsatzes 66 zu steuern.

[0050] Im Betrieb wird, wie vorstehend beschrieben, und in den verschiedenen Figuren veranschaulicht, ein Teil des komprimierten Arbeitsfluids 18 aus dem Verdichter 16 in den Kühlströmungsdurchlass 164 durch mehrere Kühl- oder Pralllöcher 166 geführt. Das komprimierte Arbeitsfluid 18 wird auf die äussere oder kalte Seite 140 des Brennkammereinsatzes 66 bei dem Übergangsbereich 146 fokussiert, um eine Prall- oder Strahlkühlung an dem Übergangsbereich 146 des Hauptkörpers 132 des Brennkammereinsatzes 66 bereitzustellen. Der radiale Abstand 172 zwischen der Strömungshülse 68 und dem konischen Bereich 144 und/oder dem Übergangsbereich 146 des Brennkammereinsatzes 66 ist als ein konstanter Abstand und/oder als ein variierender radialer Abstand festgelegt, um das Durchflussvolumen und/oder Geschwindigkeiten des komprimierten Arbeitsfluids 18 durch den Kühlströmungsdurchlass 164 zu steuern, um dadurch den Brennkammereinsatz, insbesondere an heissen Punkten, die durch die späte Magerbrennstoffeinspritzung verursachte erhöhte Verbrennungstemperaturen erzeugt werden, effektiv zu kühlen.

[0051] Das komprimierte Arbeitsfluid 18 stellt wenigstens eine von einer Prall-, Konvektions- oder Konduktionskühlung für den Brennkammereinsatz 66 bei seiner Führung durch den Kühlströmungsdurchlass 164 und zu dem Kopfende 58 des Brenners 50 hin bereit. Die sich durchgehend erstreckende Strömungshülse 68 beseitigt alle von den Verbindungsstellen der vorherigen Strömungshülsenanordnungen. Demzufolge wird eine Leckage aus dem Kühlströmungsdurchlass beseitigt und dadurch der Gesamtwirkungsgrad des Brenners 50 verbessert. Zusätzlich können durch Erübrigung der zahlreichen Komponenten bestehender Strömungshülsenanordnungen Zeit und Kosten in Verbindung mit der Montag, Demontage und Herstellung des Brennkammermoduls 100 verringert werden.

[0052] Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschliesslich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschliesslich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.

[0053] Ein Brennkammermodul für einen Brenner einer Gasturbine enthält einen ringförmigen Brennstoffverteiler, der an einem stromaufwärtigen Ende des Brennkammermoduls angeordnet ist. Der Brennstoffverteiler enthält eine ringförmige Stützhülse mit einer Innenoberfläche. Das Brennkammermodul enthält ferner eine Brennstoffinjektionsanordnung mit einem ringförmigen Brennkammereinsatz, der sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler erstreckt und der an einem hinteren Rahmen endet, und eine ringförmige Strömungshülse, die den Brennkammereinsatz längs des Umfangs umgibt. Die Strömungshülse erstreckt sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler und endet an dem hinteren Rahmen. Die Strömungshülse erstreckt sich durchgehend zwischen der Stützhülse und dem hinteren Rahmen. Ein vorderer Abschnitt der Strömungshülse ist konzentrisch innerhalb der Stützhülse dort positioniert, wo der vordere Abschnitt gleitend mit der Innenoberfläche der Stützhülse in Eingriff steht.

Bezugszeichenliste

[0054] <tb>10<SEP>Gasturbine <tb>12<SEP>Einlassbereich <tb>14<SEP>Arbeitsfluid <tb>16<SEP>Verdichter <tb>18<SEP>komprimiertes Arbeitsfluid <tb>20<SEP>Brennstoff <tb>22<SEP>Brennstoffzufuhr <tb>24<SEP>Brenner <tb>26<SEP>Verbrennungsgase <tb>28<SEP>Turbine <tb>30<SEP>Welle <tb>32<SEP>Generator/Motor <tb>34<SEP>Abgase <tb>36<SEP>Auslassabschnitt <tb>38<SEP>Abgasschacht <tb>50<SEP>Brenner <tb>52<SEP>Aussengehäuse <tb>54<SEP>Verdichterauslassgehäuse <tb>56<SEP>Turbinenaussengehäuse <tb>58<SEP>Hochdrucksammelraum <tb>60<SEP>Endabdeckung <tb>62<SEP>Brennstoffdüse <tb>64<SEP>Kappenanordnung <tb>66<SEP>Durchlass/Brennkammereinsatz <tb>68<SEP>Strömungshülse <tb>70<SEP>Heissgaspfad <tb>72<SEP>Kopfende <tb>74<SEP>vorderes Ende (Kappenanordnung) <tb>76<SEP>hinteres Ende (Kappenanordnung) <tb>78<SEP>Deckbänder <tb>80<SEP>erstes brennbares Gemisch <tb>82<SEP>primäre Verbrennungszone <tb>84<SEP>Brennstoffinjektor(en) <tb>86<SEP>Brennkammer <tb>88<SEP>sekundäre Verbrennungszone <tb>100<SEP>Brennkammermodul <tb>102<SEP>vorderes/stromaufwärtiges Ende (Brennkammermodul) <tb>104<SEP>hinteres/stromabwärtiges Ende (Brennkammermodul) <tb>106<SEP>axiale Mittellinie (Brennkammermodul) <tb>108<SEP>Brennstoffverteiler <tb>110<SEP>Brennstoffinjektionsanordnung <tb>112<SEP>Befestigungsflansch <tb>114<SEP>vorderes Ende <tb>116<SEP>Brennstoffsammelraum <tb>118<SEP>Brennstoffeinlassanschluss <tb>120<SEP>Stützhülse <tb>122<SEP>Innenseitenabschnitt <tb>124<SEP>Aussenseitenabschnitt <tb>126<SEP>Fluidleitung <tb>128<SEP>hinteres/stromabwärtiges Ende (Brennkammereinsatz) <tb>130<SEP>hinterer Rahmen <tb>131<SEP>Halterung <tb>132<SEP>Hauptkörper <tb>134<SEP>vorderes Ende (Hauptkörper) <tb>136<SEP>hinteres Ende (Hauptkörper) <tb>138<SEP>axiale Mittellinie (Brennkammereinsatz) <tb>140<SEP>äussere/kalte Seite <tb>142<SEP>Kühlungseinrichtungen <tb>144<SEP>konischer Bereich <tb>146<SEP>Übergangsbereich <tb>148<SEP>Übergangsüberschneidung <tb>150<SEP>Flansch <tb>152<SEP>vorderes Ende (Strömungshülse) <tb>154<SEP>vorderer Abschnitt <tb>156<SEP>hinteres Ende (Strömungshülse) <tb>158<SEP>Ausseneingriffsoberfläche <tb>162<SEP>Kompressions-/Federdichtung <tb>164<SEP>Kühlströmungsdurchlass <tb>166<SEP>Kühl-/Pralllöcher <tb>168<SEP>halbkreisförmige Strömungshülsenteilstücke <tb>170<SEP>Befestigungselemente <tb>172<SEP>radialer Abstand <tb>174<SEP>erster radialer Abstand <tb>176<SEP>zweiter radialer Abstand

Claims (11)

1. Brennkammermodul für einen Brenner einer Gasturbine, aufweisend: a. einen ringförmigen Brennstoffverteiler, der an einem stromaufwärtigen Ende des Brennkammermoduls angeordnet ist, wobei der Brennstoffverteiler eine ringförmige Stützhülse mit einer Innenoberfläche enthält; b. eine Brennstoffinjektionsanordnung, die einen ringförmigen Brennkammereinsatz, der sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler erstreckt und der an einem hinteren Rahmen endet, und eine ringförmige Strömungshülse aufweist, die den Brennkammereinsatz längs des Umfangs umgibt, wobei sich die Strömungshülse stromabwärts von dem Brennstoffverteiler erstreckt und an dem hinteren Rahmen endet, wobei sich die Strömungshülse durchgehend zwischen der Stützhülse und dem hinteren Rahmen erstreckt; und c. wobei ein vorderer Abschnitt der Strömungshülse konzentrisch innerhalb der Stützhülse positioniert ist, wobei der vordere Abschnitt gleitend mit der Innenoberfläche der Stützhülse in Eingriff steht.

2. Brennkammermodul nach Anspruch 1, das ferner einen durchgehenden Kühlströmungsdurchlass aufweist, der zwischen dem Brennkammereinsatz und der Strömungshülse definiert ist und der sich zwischen dem hinteren Rahmen und dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse erstreckt.

3. Brennkammermodul nach Anspruch 1, wobei der Brennkammereinsatz einen konischen Bereich und einen Übergangsbereich aufweist, wobei die Strömungshülse radial von dem Brennkammereinsatz mit einem ersten radialen Abstand in Bezug auf den konischen Bereich und mit einem zweiten radialen Abstand in Bezug auf den Übergangsbereich getrennt ist.

4. Brennkammermodul nach Anspruch 1, wobei die Strömungshülse radial von dem Brennkammereinsatz mit einem radialen Abstand getrennt ist, der entlang der Länge des Brennkammereinsatzes variiert; und/oder wobei die Strömungshülse wenigstens teilweise mehrere Prallkühlungsdurchlässe definiert; und/oder wobei die Strömungshülse zwei oder mehrere halbkreisförmige Strömungshülsenteilstücke aufweist, die miteinander verbunden sind, um den Brennkammereinsatz zu umgeben.

5. Brennkammermodul nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffinjektionsanordnung ferner mehrere Brennstoffinjektoren aufweist, die sich durch die Strömungshülse und den Brennkammereinsatz erstrecken, um eine Fluidübertragung in den Brennkammereinsatz bereitzustellen, wobei jeder von den Brennstoffinjektoren mit dem Brennstoffverteiler strömungsmässig verbunden ist.

6. Brennkammermodul nach Anspruch 1, das ferner eine Kompressionsdichtung aufweist, die sich radial zwischen dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse und der Innenoberfläche der Stützhülse erstreckt.

7. Brenner, aufweisend: a. eine Endabdeckung, die mit einem Aussengehäuse verbunden ist, das den Brenner umgibt; b. eine sich axial erstreckende Brennstoffdüse, die sich stromabwärts von der Endabdeckung erstreckt; c. eine ringförmige Kappenanordnung, die sich radial und axial in dem Brenner erstreckt, wobei die Kappenanordnung wenigstens teilweise die Brennstoffdüse umgibt; und d. ein Brennkammermodul mit einem ringförmigen Brennstoffverteiler, der wenigstens einen Abschnitt der Kappenanordnung längs des Umfangs umgibt, und einer Brennstoffinjektionsanordnung, die sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler erstreckt, wobei die Brennstoffinjektionsanordnung aufweist: i. einen ringförmigen Brennkammereinsatz, der sich stromabwärts von der Kappenanordnung erstreckt und der an einem hinteren Rahmen endet; und ii. eine ringförmige Strömungshülse, die den Brennkammereinsatz umgibt, wobei die Strömungshülse einen vorderen Abschnitt, der konzentrisch in dem Brennstoffverteiler positioniert ist, und ein hinteres Ende aufweist, das mit dem hinteren Rahmen verbunden ist, wobei sich die Strömungshülse durchgehend zwischen dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse und dem hinteren Rahmen erstreckt.

8. Brenner nach Anspruch 7, der ferner einen durchgehenden Kühlströmungsdurchlass aufweist, der zwischen dem Brennkammereinsatz und der Strömungshülse definiert ist und der sich zwischen dem hinteren Rahmen und dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse erstreckt.

9. Brenner nach Anspruch 7, wobei der Brenner einen konischen Bereich und einen Übergangsbereich aufweist, wobei die Strömungshülse radial von dem Brennkammereinsatz mit einem ersten radialen Abstand in Bezug auf den konischen Bereich und mit einem zweiten radialen Abstand in Bezug auf den Übergangsbereich getrennt ist.

10. Gasturbine, aufweisend: a. einen Verdichter, ein stromabwärts von dem Verdichter angeordnetes Verdichterauslassgehäuse und eine stromabwärts von dem Verdichterauslassgehäuse angeordnete Turbine; und b. einen Brenner, der sich wenigstens teilweise durch das Verdichterauslassgehäuse erstreckt, wobei der Brenner eine mit dem Verdichterauslassgehäuse verbundene Endabdeckung, eine sich axial erstreckende Brennstoffdüse, die sich stromabwärts von der Endabdeckung erstreckt, eine ringförmige Kappenanordnung, die stromabwärts von der Endabdeckung angeordnet ist und die wenigstens teilweise die Brennstoffdüse umgibt, und ein Brennkammermodul aufweist, das sich stromabwärts von der Kappenanordnung erstreckt, wobei das Brennkammermodul aufweist: i. einen ringförmigen Brennstoffverteiler, der wenigstens einen Abschnitt der Kappenanordnung längs des Umfangs umgibt, wobei der Brennstoffverteiler einen sich radial erstreckenden Befestigungsflansch, der mit dem Verdichterauslassgehäuse verbunden ist, und eine sich axial erstreckende Stützhülse aufweist, wobei die Stützhülse eine Innenoberfläche aufweist;

ii. eine Brennstoffinjektionsanordnung, die sich stromabwärts von dem Brennstoffverteiler erstreckt, wobei die Brennstoffinjektionsanordnung einen ringförmigen Brennkammereinsatz, der sich stromabwärts von der Kappenanordnung erstreckt und an einem hinteren Rahmen endet, eine ringförmige Strömungshülse, die den Brennkammereinsatz umgibt, und mehrere Brennstoffinjektoren aufweist, die sich durch die Strömungshülse und den Brennkammereinsatz stromabwärts von der Kappenanordnung erstrecken, wobei die Brennstoffinjektoren strömungsmässig mit dem Brennstoffverteiler strömungsmässig verbunden sind; iii. wobei die Strömungshülse einen vorderen Abschnitt, der konzentrisch in der Stützhülse zwischen dem Brennkammereinsatz und der Innenoberfläche der Stützhülse positioniert ist, und ein hinteres Ende aufweist, das mit dem hinteren Rahmen verbunden ist, wobei sich die Strömungshülse durchgehend zwischen dem vorderen Abschnitt der Strömungshülse und dem hinteren Rahmen erstreckt.