CH710049A2 - Brennkammerkappenanordnung, Brennkammer und Gasturbine. - Google Patents

Abstract

Eine Brennkammerkappenanordnung (100) weist eine Prallplatte (120), die mit einem ringförmigen Mantel (104) zusammengefügt ist, und eine Kappenplatte (140) auf, die mit der Prallplatte (120) zusammengefügt ist, und bildet dazwischen einen Prallluftraum (146). Die Kappenanordnung (100) weist ferner eine Durchflusskonditionierungsplatte (102) auf, die mit einem vorderen Endteil des Mantels (104) zusammengefügt (102) ist. Die Durchflusskonditionierungsplatte (102) weist einen inneren Bandteil (152), einen äusseren Bandteil (154) und einen ringförmigen Teil (156) auf, der radial dazwischen verläuft. Der ringförmige Teil (156) beinhaltet eine stromaufwärtige Seite (158), eine stromabwärtige Seite (156) und mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe (162) die für eine Fluidverbindung durch die stromaufwärtige (158) und die stromabwärtige Seite (160) hindurch sorgen. Der innere Bandteil (152) der Durchflusskonditionierungsplatte (102) definiert zumindest zum Teil einen Abgaskanal (166). Der Abgaskanal (166) steht mit dem Prallluftraum (146) und einem Abgasauslass (168) in Fluidverbindung. Der Abgasauslass (168) ist so positioniert, dass er Kühlluft (176) aus dem Prallluftraum (146) in einen ringförmigen Strömungsdurchlass (162) leitet, der in einer Brennkammer definiert ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Brennkammerkappenanordnung. Genauer betrifft die Erfindung eine Brennkammer, der so gestaltet ist, dass er Kühlluft, die verwendet wird, um eine Kappenplatte einer Kappenanordnung zu kühlen, in einen ringförmigen Strömungsdurchlass zurückführt, der in der Brennkammer definiert ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] In einer luftansaugenden Turbomaschine (z.B. einer Gasturbine) tritt Luft in einen Verdichter ein und wird zunehmend verdichtet, während sie zu einer Brennkammer geleitet wird. Die verdichtete Luft wird mit einem Brennstoff vorgemischt und in einem Brennraum, die in der Brennkammer definiert ist, entzündet, wodurch heisse Verbrennungsgase erzeugt werden. Die Verbrennungsgase werden dann aus dem Brennraum über eine Auskleidung und/oder ein Zwischenstück in einen Turbinenabschnitt der Turbomaschine geleitet, wo die Verbrennungsgase über einander abwechselnde Reihen aus Leitschaufeln und Rotorblättern strömen, die an einer Rotorwelle befestigt sind. Wenn die Verbrennungsgase über die Rotorblätter strömen, wird kinetische und/oder thermische Energie auf die Rotorblätter übertragen, wodurch bewirkt wird, dass sich die Rotorwelle dreht.

[0003] Um einen Turbinenwirkungsgrad zu erhöhen, werden moderne Brennkammern bei hohen Temperaturen betrieben, die an verschiedenen innerhalb der Brennkammer angeordneten mechanischen Komponenten hohe thermische Belastungen erzeugen. Infolgedessen wird zumindest ein Teil der verdichteten, zu der Brennkammer gelieferten Luft verwendet, um diese Komponenten zu kühlen. Zum Beispiel weisen bestimmte Brennkammern eine allgemein ringförmige Kappenanordnung auf, die eine oder mehrere Brennstoffdüsen in der Brennkammer zumindest zum Teil umgibt. Bestimmte Gestaltungen der Kappenanordnung beinhalten eine Kappenplatte, die an einem stromabwärts gelegenen Ende der Kappenanordnung angeordnet ist. Die Brennstoffdüsen verlaufen zumindest zum Teil durch die Kappenplatte, die typischerweise im Wesentlichen angrenzend an die Brennkammer angeordnet ist. Infolgedessen wird die Kappenplatte im Allgemeinen extrem hohen Temperaturen ausgesetzt.

[0004] Eine Möglichkeit zur Kühlung der Kappenplatte besteht darin, einen Teil der verdichteten Luft in die Deckelbaugruppe und zu einer stromaufwärtigen Seite der Kappenplatte zu leiten. Die verdichtete Luft wird dann durch zahlreiche Kühlbohrungen geleitet, die durch die Kappenplatte verlaufen. Dieses Verfahren ist in der Industrie als Effusionskühlung bekannt. Jedoch ist die verdichtete Luft, die durch die zahlreichen Kühlbohrungen strömt, im allgemeinen nicht mit Brennstoff gemischt, wenn sie in die Brennkammer eintritt. Infolgedessen können Emissionen wie Stickoxide (NOx) verschlimmert werden und der Turbinenwirkungsgrad kann verringert werden. Daher wäre ein verbessertes System zum Kühlen der Kappenplatte nützlich, welches die verdichtete Luft, die zum Kühlen der Kappenplatte verwendet wird, zurückführt, so dass sie vor der Verbrennung mit Brennstoff vorgemischt werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0005] Aspekte und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung geschildert oder können aus der Beschreibung hervorgehen oder können durch die Praktizierung der Erfindung erlernt werden.

[0006] Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammerkappenanordnung. Die Brennkammerkappenanordnung beinhaltet eine Prallplatte, die mit einem hinteren Endteil eines ringförmigen Mantels zusammengefügt ist. Eine Kappenplatte ist mit der Prallplatte zusammengefügt, und ein Prallluftraum ist zwischen ihnen definiert. Eine Durchflusskonditionierungsplatte ist mit einem vorderen Endteil des Mantels zusammengefügt. Die Durchflusskonditionierungsplatte weist einen inneren Bandteil, einen äusseren Bandteil und einen ringförmigen Teil auf, der radial zwischen dem inneren und dem äusseren Bandteil verläuft. Der ringförmige Teil beinhaltet eine stromaufwärtige Seite und eine stromabwärtige Seite und definiert mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe, die für eine Fluidverbindung durch die stromaufwärtige und die stromabwärtige Seite hindurch sorgen. Der innere Bandteil der Durchflusskonditionierungsplatte definiert zumindest zum Teil einen Abgaskanal, der mit dem Prallluftraum und mit einem Abgasauslass in Fluidverbindung steht.

[0007] In jeder Ausführungsform der Brennkammerkappenanordnung kann es von Vorteil sein, dass die Brennkammerkappenanordnung ferner eine Fluidleitung umfasst, die sich innerhalb des Mantels zwischen der Prallplatte und dem inneren Bandteil der Durchflusskonditionierungsplatte erstreckt, wobei die Fluidleitung für eine Fluidverbindung zwischen dem Prallluftraum und dem Abgaskanal sorgt.

[0008] In jeder Ausführungsform der Brennkammerkappenanordnung kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass durch eine radial äussere Oberfläche des inneren Bandteils stromaufwärts von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen verläuft.

[0009] In jeder Ausführungsform der Brennkammerkappenanordnung kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass durch eine radial äussere Oberfläche des inneren Bandteils stromabwärts von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen verläuft.

[0010] In jeder Ausführungsform der Brennkammerkappenanordnung kann es von Vorteil sein, dass der innere Bandteil zumindest zum Teil einen Kühlluftabführungsraum innerhalb des Bandteils definiert, wobei der Kühlluftabführungsraum mit dem Abgaskanal und dem Abgasauslass in Fluidverbindung steht.

[0011] In jeder Ausführungsform der Brennkammerkappenanordnung kann es von Vorteil sein, dass der Abgaskanal ferner innerhalb eines ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte definiert ist.

[0012] In jeder Ausführungsform der Brennkammerkappenanordnung kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass in einem oder mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen angeordnet ist.

[0013] In jeder Ausführungsform der Brennkammerkappenanordnung kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass entlang der stromabwärtigen Seite des ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte angeordnet ist.

[0014] Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammer. Die Brennkammer weist mindestens eine Brennstoffdüse auf, die axial innerhalb eines äusseren Gehäuses verläuft. Das äussere Gehäuse definiert zumindest zum Teil einen Hochdruckluftraum innerhalb der Brennkammer. Die Brennkammer weist ausserdem eine Brennkammerkappenanordnung auf, die zumindest einen Teil der Brennstoffdüse innerhalb des äusseren Gehäuses umgibt. Die Brennkammerkappenanordnung weist eine Prallplatte, die mit einem hinteren Endteil eines ringförmigen Mantels zusammengefügt ist, und eine Kappenplatte auf, die mit einem entgegengesetzten Ende der Prallplatte zusammengefügt ist. Die Prallplatte und der Mantel definieren zwischen sich zumindest zum Teil einen Kühlluftraum. Die Kappenplatte und die Prallplatte definieren einen Prallluftraum, der mit dem Kühlluftraum in Fluidverbindung steht. Die Brennkammer weist ferner eine Durchflusskonditionierungsplatte auf, die mit einem vorderen Endteil des Mantels zusammengefügt ist. Die Durchflusskonditionierungsplatte weist einen inneren Bandteil, einen äusseren Bandteil und einen ringförmigen Teil auf, der radial dazwischen verläuft. Der ringförmige Teil ist innerhalb eines ringförmigen Strömungsdurchlasses angeordnet, der innerhalb des äusseren Gehäuses definiert ist. Der ringförmige Strömungsdurchlass sorgt für eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckluftraum und dem Kopfendteil der Brennkammer. Der ringförmige Teil beinhaltet eine stromaufwärtige Seite, eine stromabwärtige Seite und mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe, die für eine Fluidverbindung vom Hochdruckluftraum durch den ringförmigen Teil und in den Kopfendteil sorgen. Der innere Bandteil definiert zumindest zum Teil einen Abgaskanal, der mit dem Prallluftraum in Fluidverbindung steht. Der Abgaskanal steht mit einem Abgasauslass in Fluidverbindung, wo der Abgasauslass mit dem ringförmigen Strömungsdurchlass in Fluidverbindung steht.

[0015] In jeder Ausführungsform der Brennkammer kann es von Vorteil sein, dass die Brennkammer ferner eine Fluidleitung umfasst, die sich innerhalb des Mantels zwischen der Prallplatte und dem inneren Bandteil der Durchflusskonditionierungsplatte erstreckt, wobei die Fluidleitung für eine Fluidverbindung zwischen dem Prallluftraum und dem Abgaskanal sorgen kann.

[0016] In jeder Ausführungsform der Brennkammer kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass durch eine radial äussere Oberfläche des inneren Bandteils stromaufwärts von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen verläuft.

[0017] In jeder Ausführungsform der Brennkammer kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass durch eine radial äussere Oberfläche des inneren Bandteils stromabwärts von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen verläuft.

[0018] In jeder Ausführungsform der Brennkammer kann es von Vorteil sein, dass der innere Bandteil zumindest zum Teil einen Kühlluftabführungsraum innerhalb des Bandteils definiert, wobei der Kühlluftabführungsraum mit dem Abgaskanal und dem Abgasauslass in Fluidverbindung steht.

[0019] In jeder Ausführungsform der Brennkammer kann es von Vorteil sein, dass der Abgaskanal ferner innerhalb eines ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte definiert ist.

[0020] In jeder Ausführungsform der Brennkammer kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass in einem Durchflusskonditionierungsdurchlass von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen angeordnet ist.

[0021] In jeder Ausführungsform der Brennkammer kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass entlang der stromabwärtigen Seite des ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte angeordnet ist.

[0022] Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Gasturbine. Die Gasturbine weist einen Verdichterabschnitt, einen Verbrennungsabschnitt stromabwärts vom Verdichterabschnitt und einen Turbinenabschnitt auf, der stromabwärts vom Verbrennungsabschnitt angeordnet ist. Der Verbrennungsabschnitt weist mindestens eine Brennkammer auf, die zumindest zum Teil von einem äusseren Gehäuse umgeben ist. Das äussere Gehäuse definiert zumindest zum Teil einen Hochdrucklufträum, der mit dem Verdichterabschnitt in Fluidverbindung steht. Die Brennkammer weist mindestens eine Brennstoffdüse, die axial im äusseren Gehäuse verläuft, und eine Brennkammerkappenanordnung auf, die zumindest einen Teil der Kraftstoffdüse in Umfangsrichtung umgibt. Die Brennkammerkappenanordnung weist eine Prallplatte, die mit einem hinteren Endteil eines ringförmigen Mantels zusammengefügt ist, und eine Kappenplatte auf, die mit einem entgegengesetzten Ende der Prallplatte zusammengefügt ist. Die Prallplatte und der Mantel definieren zumindest zum Teil einen Kühlluftraum. Die Kappenplatte und die Prallplatte definieren zumindest zum Teil einen Prallluftraum, der mit dem Kühlluftraum in Fluidverbindung steht. Eine Durchflusskonditionierungsplatte ist mit einem vorderen Endteil des Mantels zusammengefügt. Die Durchflusskonditionierungsplatte weist einen inneren Bandteil, einen äusseren Bandteil und einen ringförmigen Teil auf, der radial dazwischen verläuft. Der ringförmige Teil ist in einem ringförmigen Strömungsdurchlass angeordnet, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckluftraum und einem Kopfendteil der Brennkammer sorgt. Der ringförmige Teil beinhaltet eine stromaufwärtige Seite, eine stromabwärtige Seite und mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe, die für eine Fluidverbindung vom Hochdruckluftraum durch den ringförmigen Teil und in den Kopfendteil sorgen. Der innere Bandteil definiert zumindest zum Teil einen Abgaskanal, der mit dem Prallluftraum in Fluidverbindung steht. Der Abgaskanal steht mit einem Abgasauslass in Fluidverbindung, wo der Abgasauslass mit dem ringförmigen Strömungsdurchlass in Fluidverbindung steht.

[0023] In jeder Ausführungsform der Gasturbine kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass entlang einer radial äusseren Oberfläche des inneren Bandteils stromaufwärts von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen angeordnet ist.

[0024] In jeder Ausführungsform der Gasturbine kann es von Vorteil sein, dass der Abgasauslass entlang einer radial äusseren Oberfläche des inneren Bandteils stromabwärts von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen angeordnet ist.

[0025] In jeder Ausführungsform der Gasturbine kann es von Vorteil sein, dass der Abgaskanal ferner innerhalb des ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte definiert ist, wobei der Abgasauslass entlang der stromabwärtigen Seite des ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte oder innerhalb mindestens eines Durchflusskonditionierungsdurchlasses von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen angeordnet ist.

[0026] Der Fachmann wird die Merkmale und Aspekte dieser und anderer Ausführungsformen nach dem Lesen der Beschreibung besser verstehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0027] Eine vollständige und verständliche Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschliesslich der besten Weise zu ihrer Ausführung, wird im folgenden Teil der Beschreibung genauer geschildert, wobei auf die begleitenden Figuren Bezug genommen wird, in denen: <tb>Fig. 1<SEP>ein funktionales Diagramm eines Beispiels für eine Gasturbine zeigt, die mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhalten kann; <tb>Fig. 2<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils eines als Beispiel dienenden Verbrennungsabschnitts ist, der ein Beispiel für eine Brennkammer beinhaltet, der verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten kann; <tb>Fig. 3<SEP>eine perspektivische Querschnittsansicht eines Teils einer als Beispiel dienenden Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist; <tb>Fig. 4<SEP>eine perspektivische Rück- oder Rückseitenansicht eines Teils der in Fig. 3 dargestellten Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist; <tb>Fig. 5<SEP>eine Vorderansicht eines Teils der in Fig. 3 dargestellten Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist; <tb>Fig. 6<SEP>eine Vorderansicht der Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen ist; <tb>Fig. 7<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer als Beispiel dienenden Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; <tb>Fig. 8<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer als Beispiel dienenden Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und <tb>Fig. 9<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer als Beispiel dienenden Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0028] Nun wird ausführlich auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, für die eines oder mehrere Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Die ausführliche Beschreibung verwendet Zahlen und Buchstaben als Bezeichnungen, um auf Merkmale in den Zeichnungen Bezug nehmen zu können. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen und der Beschreibung werden verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung Bezug zu nehmen. Wie hierin verwendet, können die Begriffe «erster/erste/erstes», «zweiter/zweite/zweites» und «dritter/dritte/drittes» austauschbar verwendet werden, um eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden, und sollen keine Anordnung oder Wichtigkeit der einzelnen Komponenten bedeuten. Die Begriffe «stromaufwärts» und «stromabwärts» bezeichnen eine relative Richtung in Bezug auf einen Fluidstrom in einem Fluidströmungsdurchlass. Zum Beispiel bedeutet «stromaufwärts» die Richtung, aus der das Fluid kommt, und «stromabwärts» bedeutet die Richtung, in die das Fluid strömt. Der Begriff «radial» bezeichnet die relative Richtung, die im Wesentlichen senkrecht ist zu einer axialen Mittellinie einer bestimmten Komponente, und der Begriff «axial» bezeichnet die relative Richtung, die im Wesentlichen parallel und/oder koaxial ausgerichtet ist an einer axialen Mittellinie einer bestimmten Komponente.

[0029] Jedes Beispiel wird zur Erläuterung der Erfindung angegeben, aber nicht zur Beschränkung der Erfindung. Tatsächlich wird der Fachmann erkennen, dass Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von ihrem Bereich oder Gedanken abzuweichen. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben werden, in einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch andere Ausführungsform zu ergeben. Somit soll die vorliegende Erfindung solche Modifikationen und Änderungen, die im Bereich der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen, abdecken. Obwohl hierin eine gewerbliche oder stationäre Gasturbine gezeigt und beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung, wie sie hierin gezeigt und beschrieben wird, nicht auf eine stationäre und/oder gewerbliche Gasturbine beschränkt, solange in den Ansprüchen nicht etwas anderes angegeben ist. Zum Beispiel kann die hierin beschriebene Erfindung als Gasturbine in einem Flugzeug oder als Gasturbine in einem Schiff verwendet werden.

[0030] Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wo gleiche Bezugszahlen in den Figuren jeweils gleiche Elemente bezeichnen, und worin Fig. 1 ein Funktionsblockschema eines Beispiels für eine Gasturbine 10 zeigt, die verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten kann. Wie dargestellt, weist die Gasturbine 10 im Allgemeinen einen Einlassteil 12 auf, der eine Reihe von Filtern, Kühlschlangen, Feuchtigkeitsabscheidern und/oder anderen Vorrichtungen aufweisen kann, um ein Arbeitsfluid wie Luft 14, das in die Gasturbine 10 eintritt, zu reinigen oder auf andere Weise zu konditionieren. Die Luft 14 strömt zu einem Verdichterabschnitt, wo ein Verdichter 16 der Luft 14 zunehmend kinetische Energie mitteilt, um eine verdichtete oder Druckluft 18 zu produzieren.

[0031] Die verdichtete Luft 18 wird mit Brennstoff 20 aus einer Brennstoffquelle 22, beispielsweise einem Brennstoffschiene, gemischt, um eine brennbare Mischung in einem oder mehreren Brennkammern 24 zu bilden. Die brennbare Mischung wird verbrannt, um Verbrennungsgase 26 zu produzieren, die eine hohe Temperatur, einen hohen Druck und eine hohe Geschwindigkeit aufweisen. Die Verbrennungsgase 26 strömen durch eine Turbine 28 eines Turbinenabschnitts, um Arbeit zu produzieren. Zum Beispiel kann die Turbine 28 so mit einer Welle 30 verbunden sein, dass die Drehung der Turbine 28 den Verdichter 16 antreibt, um die verdichtete Luft 18 zu produzieren. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Welle 30 die Turbine 28 mit einem Generator 32 verbinden, um Elektrizität zu produzieren. Abgase 34 aus der Turbine 28 strömen durch einen Abgasabschnitt 36, der die Turbine 28 mit einem Abgasstapel 38 stromabwärts von der Turbine 28 verbindet. Der Abgasabschnitt 36 kann beispielsweise einen (nicht dargestellten) Abhitzedampferzeuger beinhalten, um die Abgase 34 zu reinigen und ihnen Wärme zu entziehen, bevor sie in die Umgebung entlassen werden.

[0032] Fig. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils eines Beispiels für einen Verbrennungsabschnitt 16, der ein Beispiel für eine Brennkammer 24 gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweist. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Brennkammer 24 zumindest zum Teil von mindestens einem äusseren Gehäuse 40, beispielsweise einem Verdichterdruckgehäuse, umgeben. Das äussere Gehäuse 40 steht mit dem Verdichter 16 (Fig. 1 ) in Fluidverbindung, so dass es zumindest einen Teil der verdichteten Luft 18 von diesem erhält.

[0033] In einer Ausführungsform ist eine Endabdeckung 42 mit dem äusseren Gehäuse 40 zusammengefügt, wie in Fig. 2 dargestellt, um eine Abdichtung um eine innerhalb des äusseren Gehäuses 40 definierte Öffnung herum bereitzustellen. Die Öffnung ist im Allgemeinen so gross, dass sie die Brennkammer 24 aufnehmen kann. Das äussere Gehäuse 40 und/oder die Endabdeckung 42 definieren zumindest zum Teil einen Hochdruck-Luftraum 44, der die Brennkammer 24 zumindest zum Teil umgibt. Ein Kopfendteil 46 der Brennkammer 24 wird zumindest zum Teil von der Endabdeckung 42 innerhalb des äusseren Gehäuses 40 definiert. Der Kopfendteil 46 definiert einen Bereich innerhalb der Brennkammer 24, wo ein Teil der verdichteten Luft 18 aus dem Hochdruckluftraum 44 seine Strömungsrichtung umkehrt.

[0034] Mindestens eine Brennstoffdüse 48 verläuft innerhalb des äusseren Gehäuses im Wesentlichen axial zu einer axialen Mittellinie der Brennkammer 24 und/oder einer axialen Mittellinie der Endabdeckung 42. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Brennkammer 24 mehrere Brennstoffdüsen 48 aufweisen, die axial innerhalb des äusseren Gehäuses 40 verlaufen. Die Brennstoffdüse 48 kann an einem ersten Ende mit der Endabdeckung 42 zusammengefügt sein. Ein zweites oder stromabwärts gelegenes Ende der Brennstoffdüse 48 endet nahe an einer Brennkammer oder -zone 50, die in einem Brennraumauskleidung 52 definiert ist, der sich stromabwärts von der Brennstoffdüse 48 erstreckt.

[0035] In bestimmten Ausführungsformen kann der Brennraumauskleidung 52 zumindest zum Teil einen ringförmigen Strömungsdurchlass 54 innerhalb des äusseren Gehäuses 40 definieren. In bestimmten Ausführungsformen kann der ringförmige Strömungsdurchlass 54 von einer bzw. mehreren Prallhülsen oder -buchsen 56, die die Brennraumauskleidung 52 umgeben, definiert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der ringförmige Strömungsdurchlass 54 von einem oder mehreren vom äusseren Gehäuse 40, von der Endabdeckung 42 und/oder anderen Auskleidungen oder Merkmalen, wie beispielsweise einer inneren Wand, die im äusseren Gehäuse 40 vorgesehen ist, definiert oder ferner definiert werden. Der ringförmige Durchlass 54 sorgt für eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckluftraum 44 und dem Kopfendteil 46 der Brennkammer 24.

[0036] In verschiedenen Ausführungsformen verläuft zumindest ein Teil der Brennstoffdüse 48 axial innerhalb einer Brennkammerkappenanordnung 100. Die Brennkammerkappenanordnung 100 verläuft radial, in Umfangsrichtung und axial innerhalb des äusseren Gehäuses 40. In einer Ausführungsform weist die Brennkammerkappenanordnung 100 eine ringförmige Durchflusskonditionierungsplatte 102 und einen ringförmigen Mantel 104 auf.

[0037] Der Mantel 104 erstreckt sich axial weg von einem hinteren Endteil 106 der Durchflusskonditionierungsplatte 102. In bestimmten Ausführungsformen kann die Brennkammerkappenanordnung 100 einen ringförmigen sekundären Mantel 108 aufweisen, der axial von einem vorderen Endteil 110 der Durchflusskonditionierungsplatte 102 aus in Richtung auf die Endabdeckung 42 verläuft. Der Mantel 104 und/oder der sekundäre Mantel 108 können koaxial mit der Durchflusskonditionierungsplatte 102 ausgerichtet sein. Die Durchflusskonditionierungsplatte 102, der Mantel 104 und/oder der sekundäre Mantel 108 umgeben zumindest einen Teil der Brennstoffdüse(n) 48 in Umfangsrichtung. In einer Ausführungsform definieren die Durchflusskonditionierungsplatte 102 und der Mantel 104 zumindest zum Teil einen Kühlluftraum 112 um die Brennstoffdüse 48 innerhalb der Brennkammerkappenanordnung 100. In anderen Ausführungsformen kann der Kühlluftraum 112 ferner von dem sekundären Mantel 108 definiert werden. Der Kühlluftraum 112 steht mit dem Kopfendteil 46 der Brennkammer 24 in Fluidverbindung.

[0038] Fig. 3 zeigt eine perspektivische Querschnittsansicht eines Teils der Brennkammerkappenanordnung 100, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 ist eine perspektivische Rück- bzw. Rückseitenansicht eines Teils der Brennkammerkappenanordnung 100 gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen. Fig. 5 liefert eine perspektivische Front- bzw. Vorderseitenansicht eines Teils der Brennkammerkappenanordnung 100 gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen. Fig. 6 bietet eine Vorderansicht der Brennkammerkappenanordnung 100 gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen.

[0039] Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist der Mantel 104 einen ersten oder vorderen Endteil 114 auf, der axial von einem zweiten oder hinteren Endteil 116 getrennt ist. in einer Ausführungsform erstreckt sich ein Flansch 118, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, radial einwärts vom Mantel 104 in Richtung auf eine axiale Mittellinie des Mantels 104. Der Flansch 118 kann in der Nähe des ersten Endteils 114 angeordnet sein. Der Flansch 118 kann verwendet werden, um den Mantel 104 mit einem (nicht dargestellten) Befestigungsmerkmal der Durchflusskonditionierungsplatte 102 zusammenzufügen oder zu verbinden. Zum Beispiel kann bzw. können einer oder mehrere Bolzen oder andere (nicht dargestellte) geeignete Befestigungsmittel 118 durch den Flansch verlaufen, um die beiden Komponenten aneinander zu befestigen oder zusammenzufügen.

[0040] Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, weist die Brennkammerkappenanordnung 100 ferner eine Prallplatte 120 auf. In einer Ausführungsform ist die Prallplatte 120, wie in Fig. 3 dargestellt, in der Nähe des zweiten Endteils 116 mit dem Mantel 104 zusammengefügt. Die Prallplatte 120 verläuft radial und in Umfangsrichtung zumindest zum Teil über dem zweiten Endteil 116 des Mantels 104. Die Prallplatte 120 kann zumindest zum Teil mindestens einen Brennstoffdüsendurchlass 122 definieren, der im Allgemeinen axial durch sie hindurch verläuft, um die Brennstoffdüse 46 aufzunehmen (Fig. 2 ).

[0041] Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, weist die Prallplatte 120 einen ersten oder stromaufwärtigen Seitenteil 124 auf. Wie in Fig. 3 und 5 dargestellt ist, weist die Prallplatte 120 auch einen zweiten oder stromabwärtigen Seitenteil 126 auf. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Prallplatte 120 ferner einen äusseren Bandteil 128 auf. Der äussere Bandteil 128 definiert zumindest zum Teil einen radialen Aussenrand der Prallplatte 120. In verschiedenen Ausführungsformen definiert die Prallplatte 120, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, zumindest zum Teil mehrere Prallkühlungsbohrungen 130. Die Prallkühlungsbohrungen 130 verlaufen so durch den ersten Seitenteil 124 und den zweiten Seitenteil 126, dass sie für eine Fluidverbindung vom Kühlluftraum 112 durch die Prallplatte 120 sorgen.

[0042] In einer Ausführungsform definiert die Prallplatte 120, wie in Fig. 3 dargestellt, ferner mindestens einen Kühlstromrückführungsdurchlass 132. Wie dargestellt, verläuft der Kühlstromrückführungsdurchlass 132 durch den ersten Seitenteil 124 und den zweiten Seitenteil 126, um durch die Prallplatte 120 hindurch für eine Fluidverbindung zu sorgen. In einer Ausführungsform verläuft der Kühlstromrückführungsdurchlass 132 im Wesentlichen axial durch die Prallplatte 120. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Einlass 134 zum Kühlstromrückführungsdurchlass 132 entlang des zweiten Seitenteils 126 der Prallplatte 120 definiert. In einer Ausführungsform umgibt ein erhabener Teil 136 des zweiten Seitenteils 126 den Einlass 134. Der erhabene Teil 136 ist in Bezug auf den umgebenden zweiten Seitenteil 126 axial auswärts angehoben.

[0043] In bestimmten Ausführungsformen definiert der äussere Bandteil 128, wie in Fig. 3 und 5 dargestellt, zumindest zum Teil mehrere Kühldurchlässe 138, die im Wesentlichen radial durch den äusseren Bandteil 128 der Prallplatte 120 verlaufen. In einer Ausführungsform kann, wie in Fig. 5 dargestellt, eine grössere Anzahl der Kühldurchlässe 138 in der Nähe des Einlasses 134 des Kühlstromrückführungsdurchlasses 132 ausgebildet oder konzentriert sein als entlang von Bereichen des äusseren Bandteils 128, die nicht nahe am Kühlstromrückführungsdurchlass 132 liegen.

[0044] Wie in Fig. 2 , 3 und 6 dargestellt ist, weist die Brennkammerkappenanordnung 100 ferner eine Kappenplatte 140 auf, die mit der Prallplatte 120 zusammengefügt ist. In einer Ausführungsform ist die Prallplatte 140, wie in Fig. 3 dargestellt, mit dem äusseren Bandteil 128 der Prallplatte 120 zusammengefügt. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, verläuft die Kappenplatte 140 in Umfangsrichtung und radial um die Prallplatte 120 herum. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Kappenplatte 140 eine Prallseite 142 auf, die dem zweiten Seitenteil 126 der Prallplatte 120 zugewandt ist. Eine entgegengesetzte oder heisse Seite 144 der Kappenplatte 140 ist der Brennzone oder im Brennraum 50 zugewandt (Fig. 2 ), wenn sie in der Brennkammer 24 installiert ist.

[0045] Die Prallseite 140 ist axial vom zweiten Seitenteil 126 beabstandet, um zwischen sich einen Prallluftraum 146 zu definieren. Die Prallkühlungsbohrungen 130 sorgen für eine Fluidverbindung vom Kühlluftraum 112 (Fig. 2 und 3 ) in den Prallluftraum 146. Die Prallkühlungsbohrungen 130 können im Allgemeinen so ausgerichtet sein, dass sie einen Strahl verdichteter Luft 18 während des Betriebs der Brennkammer 24 direkt auf die Prallseite 142 der Kappenplatte 140 richten, wodurch sie für deren Strahl- oder Prallkühlung sorgen. Der Kühlstromrückführungsdurchlass 132 sorgt für eine Fluidverbindung aus dem Prallluftraum 146. In einer Ausführungsform sorgen die Kühldurchlässe 138 auch für eine Fluidverbindung aus dem Prallluftraum 146. In einer Ausführungsform definiert die Kappenplatte 140, wie in Fig. 3 dargestellt, ferner den Brennstoffdüsendurchlass 122.

[0046] In verschiedenen Ausführungsformen weist die Brennkammerkappenanordnung 100, wie in Fig. 3 dargestellt ist, ferner mindestens eine Fluidleitung 148 auf, die über den Kühlstromrückführungsdurchlass 132 mit dem Prallluftraum 146 in Fluidverbindung steht. In einer Ausführungsform ist die Fluidleitung 148 koaxial mit dem Kühlstromrückführungsdurchlass 132 ausgerichtet. Die Fluidleitung 148 verläuft im Wesentlichen axial vom ersten Seitenteil 124 der Prallplatte 120 zum ersten Endteil 114 des Mantels 104. Obwohl sie als allgemein kreisrundes Rohr dargestellt ist, kann die Fluidleitung 148 jede Querschnittsform aufweisen. In einer Ausführungsform verläuft ein Auslassende 150 der Fluidleitung 148 zumindest zum Teil durch den Flansch 118, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Die Fluidleitung 148 definiert einen Abgasdurchlass, der vom Prallluftraum 146 und/oder vom Kühlstromrückführungsdurchlass 132 durch den Kühlluftraum 112 verläuft und der vom Kühlluftraum 112 strömungstechnisch isoliert ist.

[0047] In verschiedenen Ausführungsformen ist die Durchflusskonditionierungsplatte 102, wie in Fig. 3 dargestellt, mit dem vorderen Endteil 114 des Mantels 104 zusammengefügt. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform der hintere Endteil 106 der Durchflusskonditionierungsplatte 102 mit dem vorderen Endteil 114 und/oder dem Flansch 118 des Mantels 104 zusammengefügt. Die Durchflusskonditionierungsplatte 102 kann über (nicht dargestellte) mechanische Befestigungsmittel wie Bolzen oder dergleichen und/oder durch Schweissen oder andere geeignete Verbindungsmethoden mit dem vorderen Endteil 114 und/oder dem Flansch 118 des Mantels 104 zusammengefügt sein.

[0048] In bestimmten Ausführungsformen weist die Durchflusskonditionierungsplatte 102, wie in Fig. 3 dargestellt, einen inneren Bandteil 152, einen äusseren Bandteil 154 und einen ringförmigen Teil 156 auf. Der ringförmige Teil 156 verläuft axial und radial zwischen den inneren und äusseren Bandteilen 152, 154. Wenn er in der Brennkammer 24 installiert ist, wie in Fig. 2 dargestellt, verläuft der ringförmige Teil 156 radial und axial innerhalb des ringförmigen Strömungsdurchlasses 54. In bestimmten Ausführungsformen trennt der ringförmige Teil 156 den Hochdruckluftraum 44 strömungstechnisch vom Kopfendteil 46. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist der ringförmige Teil 156 eine stromaufwärtige Seite 158 und eine stromabwärtige Seite 160 auf. Mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 sorgen für eine Fluidverbindung durch den ringförmigen Teil 156 hindurch, insbesondere durch die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten 158, 160.

[0049] Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist der ringförmige Teil 156 eine relativ breite axiale Dicke auf, so dass die Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 längliche Röhren werden, die sich zwischen Einlassen 164, die auf der stromaufwärtigen Seite 158 des ringförmigen Teils 156 ausgebildet sind, und auf der stromabwärtigen Seite 160 ausgebildeten Auslässen erstrecken. Obwohl auch andere Formen möglich sind, können die Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 eine zylindrische Form aufweisen. Die Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 können parallel zueinander sein und können auch parallel sein zu einer Mittelachse der Brennkammer 24. Wie dargestellt, kann die stromaufwärtige Seite 158 des ringförmigen Teils 156 eine plane Oberfläche beinhalten, die ungefähr senkrecht ist zur Strömungsrichtung durch den ringförmigen Strömungsdurchlass 54. Die Einlasse 164 der Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 können durch die stromaufwärtige Seite 158 hindurch ausgebildet sein.

[0050] Wie dargestellt, kann die stromabwärtige Seite 160 des ringförmigen Teils 156 ebenfalls eine plane Oberfläche aufweisen, die ungefähr senkrecht ist zur Strömungsrichtung durch den ringförmigen Strömungsdurchlass 54. Die Auslässe 165 der Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 können durch diese stromabwärtige Seite 160 hindurch ausgebildet sein. Die Anzahl der Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162, die im ringförmigen Teil 156 der Durchflusskonditionierungsplatte 102 enthalten sind, kann je nach Anwendung variieren. In einem Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 zwischen 100 und 200 liegen.

[0051] Wie in Fig. 6 dargestellt ist, können die Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 im ringförmigen Teil 156 so gestaltet sein, dass in Umfangsrichtung angeordnete Reihen der Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 ausgebildet sind. Wie dargestellt, können die Reihen eine innere radiale Reihe und eine äussere radiale Reihe beinhalten, wobei die innere radiale Reihe näher am inneren Bandteil 152 liegt. Wie ebenfalls dargestellt ist, können die Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 der inneren radialen Reihe und der äusseren radialen Reihe asynchron oder so gestaltet sein, dass sie einen Winkelversatz aufweisen. In dem Fall, wo die Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 so angeordnet sind, dass sie eine innere radiale Reihe und eine äussere radiale Reihe in einer radialen Reihe bilden, kann jede Reihe zwischen 50 und 100 Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 aufweisen, aber es sind auch andere Gestaltungen möglich.

[0052] Wie in Fig. 3 dargestellt ist, können in bestimmten Ausführungsformen zumindest einige von den Durchflusskonditionierungsdurchlässen 162 einen Querschnittsdurchmesser D aufweisen, der zwischen der stromaufwärtigen Seite 158 und der stromabwärtigen Seite 160 variiert. Zum Beispiel kann ein Durchflusskonditionierungsdurchlass 162 in einer Ausführungsform einen ersten Querschnittsdurchmesser D1 nahe am Einlass 164 des Durchflusskonditionierungsdurchlasses 162 und einen zweiten Querschnittsdurchmesser D2 stromabwärts vom ersten Querschnittsdurchmesser D1 aufweisen. In einer Ausführungsform ist der erste Querschnittsdurchmesser D1 kleiner als der zweite Querschnittsdurchmesser D2. Der variable Querschnittsdurchmesser ermöglicht im Allgemeinen eine Konditionierung des Stroms der verdichteten Luft 18, wenn diese vom Hochdrucklufträum 44 durch die Durchflusskonditionierungsplatte 102 und zum Kopfende 46 strömt. Zum Beispiel können die Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 Strömungsturbulenzen verringern und/oder einen Fliessdruck zwischen dem Hochdruckluftraum 44 und dem Kopfende 46 verringern, wodurch die Durchmischung mit dem Brennstoff vor der Verbrennung verbessert wird.

[0053] In verschiedenen Ausführungsformen definiert der innere Bandteil 152 der Durchflusskonditionierungsplatte 102, wie in Fig. 3 , 7 , 8 und 9 dargestellt, zumindest zum Teil einen Abgaskanal 166. Der Abgaskanal 166 steht mit dem Prallluftraum 146 und einem Abgasauslass 168 in Fluidverbindung. In verschiedenen Ausführungsformen verläuft die Fluidleitung 148 innerhalb des Mantels 104 und/oder des Kühlluftraums 112 zwischen der Prallplatte 120 und dem inneren Bandteil 152 der Durchflusskonditionierungsplatte 102. Auf diese Weise sorgt die Fluidleitung 148 für eine Fluidverbindung zwischen dem Prallluftraum 146 und dem Abgaskanal 166.

[0054] In einer Ausführungsform ist der Abgasauslass 168, wie in Fig. 3 dargestellt, entlang einer radial äusseren Oberfläche 170 des inneren Bandteils 152 stromaufwärts von den Einlassen 164 der Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 angeordnet und/oder verläuft durch diese hindurch. In einer Ausführungsform ist der Abgasauslass 168, wie in Fig. 7 dargestellt, entlang einer radial äusseren Oberfläche 172 des inneren Bandteils 152 stromabwärts von den Auslässen 165 der Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 und/oder der stromabwärtigen Seite 160 des ringförmigen Teils 156 angeordnet. In einer Ausführungsform definiert der innere Bandteil 152, wie in Fig. 7 dargestellt, zumindest zum Teil einen Kühlluftabführungsraum 174, der im Wesentlichen in Umfangsrichtung innerhalb des inneren Bandteils 152 verläuft. Der Kühlluftabführungsraum 174 steht mit dem Abgaskanal 166 und dem Abgasauslass 168 in Fluidverbindung. Der Kühlluftabführungsraum 174 kann mit mehreren Abgaskanälen und/oder mehreren Abgasauslässen 168 in Fluidverbindung stehen.

[0055] In bestimmten Ausführungsformen ist der Abgaskanal 166, wie in Fig. 8 dargestellt, zumindest zum Teil innerhalb des ringförmigen Teils 156 der Durchflusskonditionierungsplatte 102 definiert. In einer Ausführungsform ist der Abgasauslass 168, wie in Fig. 8 dargestellt, innerhalb eines Durchflusskonditionierungsdurchlasses 162 von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen 162 angeordnet. In einer Ausführungsform ist der Abgasauslass 168 innerhalb einer Durchflusskonditionierungsdurchlasses 162 mit variablem Querschnittsdurchmesser angeordnet. Zum Beispiel ist ein erster Querschnittsdurchmesser D1 weniger oder kleiner als ein zweiter Querschnittsdurchmesser D2.

[0056] In bestimmten Ausführungsformen ist der Abgaskanal 166, wie in Fig. 9 dargestellt, zumindest zum Teil innerhalb des ringförmigen Teils 156 der Durchflusskonditionierungsplatte 102 definiert, und der Abgasauslass 168 ist entlang der stromabwärtigen Seite 160 des ringförmigen Teils 156 angeordnet. Auf diese Weise verläuft der Abgaskanal 166 durch einen Teil des ringförmigen Teils 156 und ist strömungstechnisch von den (nicht dargestellten) Durchflusskonditionierungsdurchlässen 162 isoliert. In einer Ausführungsform kann bzw. können der Abgaskanal 166 und/oder der Luftabführungsraum 174, wie in Fig. 9 dargestellt, mit mehreren Abgasauslässen 168, die entlang der stromabwärtigen Seite 160 des ringförmigen Teils 156 angeordnet sind, in Fluidverbindung

[0057] Während des Betriebs strömt die verdichtete Luft 18, wie in Fig. 2 dargestellt, vom Hochdruckluftraum 44 entlang des ringförmigen Strömungsdurchlasses 54 durch die Stromkonditionierungsdurchlässe 162 der Stromkonditionierungsplatte 102 und in den Kopfendteil 46 der Brennkammer 24. Die Durchflusskonditionierungsdurchlässe 162 können ungleichmässige Strömungseigenschaften oder -Verteilungen stromaufwärts vom Kopfendteil 46 konditionieren und dadurch den Strom der verdichteten Luft gleichmässiger machen, bevor dieser in die Brennkammerkappenanordnung 100 und/oder die Brennstoffdüse 48 eintritt. Ein erster Teil der verdichteten Luft 18 strömt durch die Brennstoffdüse(n) 48, wo er vor einer Entzündung stromaufwärts von der Brennkammer 50 mit Brennstoff gemischt wird. Ein zweiter Teil der Druckluft 18 wird in den Kühlluftraum 112 geleitet.

[0058] Wie in Fig. 3 , 7 , 8 und 9 zusammen dargestellt ist, strömt gemäss verschiedenen Ausführungsformen der zweite Teil der verdichteten Luft 18 aus dem Kühlluftraum 112 über die Prallkühlungsbohrungen 130 in den Prallluftraum 146. Die Prallkühlungsbohrungen 130 lenken Strahlen der verdichteten Luft 18 auf die Prallseite 142 der Kappenplatte 140. Infolgedessen wird Wärmeenergie von der Kappenplatte 140 auf die verdichtete Luft 18 übertragen, wodurch für eine Prall- oder Konvektionskühlung der Kappenplatte 104 gesorgt wird und kühlende Abluft 176 innerhalb des Prallluftraums 146 produziert wird. Die kühlende Abluft 176 strömt dann über den Kühlstromrückführungsdurchlass 132 aus dem Prallluftraum 146 und strömt über die Fluidleitung 148 durch den Kühlluftraum 112. Die Fluidleitung 148 isoliert die kühlende Abluft 176 strömungstechnisch von der verdichteten Luft 18, die im Kühlluftraum 112 strömt. Die kühlende Abluft 176 tritt dann aus der Fluidleitung 148 aus und tritt in den Abgaskanal 166 ein.

[0059] In verschiedenen Ausführungsformen strömt die kühlende Abluft 176 aus dem Abgaskanal 166 durch den Abgasauslass 168 und in den ringförmigen Strömungsdurchlass 54, wo sie mit verdichteter Luft 18 aus dem Hochdruckluftraum 44 gemischt wird, um sie mit dem Brennstoff zu mischen. In einer Ausführungsform wird die kühlende Abluft 176, wie in Fig. 3 dargestellt ist, durch den Abgasauslass 168 stromaufwärts von den Einlassen 164 in die Stromkonditionierungsdurchlässe 162 des ringförmigen Teils 156 geleitet. In einer Ausführungsform wird die kühlende Abluft 176, wie in Fig. 7 dargestellt ist, durch den Abgasauslass 168 stromabwärts von den Stromkonditionierungsdurchlässen 162 des ringförmigen Teils 156 geleitet. In einer anderen Ausführungsform wird die kühlende Abluft 176, wie in Fig. 8 dargestellt ist, durch einen Abgasauslass 168 geleitet, der innerhalb mindestens eines der Stromkonditionierungsdurchlässe 162 angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform wird die kühlende Abluft 176, wie in Fig. 9 dargestellt ist, durch einen Abgasauslass geleitet, der entlang der stromabwärtigen Seite 160 des ringförmigen Teils 156 angeordnet ist.

[0060] Die Beschreibung verwendet Beispiele, welche die Erfindung einschliesslich der besten Ausführungsweise offenbaren und einen Fachmann in die Lage versetzen sollen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, was die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und die Durchführung etwaiger enthaltener Verfahren einschliesst. Der patentfähige Umfang der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele beinhalten, die einem Fachmann einfallen können. Diese und andere Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche eingeschlossen sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortsinn der Ansprüche nur unwesentlich unterscheiden.

[0061] Eine Brennkammerkappenanordnung weist eine Prallplatte, die mit einem ringförmigen Mantel zusammengefügt ist, und eine Kappenplatte auf, die mit der Prallplatte zusammengefügt ist, und bildet dazwischen einen Prallluftraum. Die Kappenanordnung weist ferner eine Durchflusskonditionierungsplatte auf, die mit einem vorderen Endteil des Mantels zusammengefügt ist. Die Durchflusskonditionierungsplatte weist einen inneren Bandteil, einen äusseren Bandteil und einen ringförmigen Teil auf, der radial dazwischen verläuft. Der ringförmige Teil beinhaltet eine stromaufwärtige Seite, eine stromabwärtige Seite und mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe, die für eine Fluidverbindung durch die stromaufwärtige und die stromabwärtige Seite hindurch sorgen. Der innere Bandteil der Durchflusskonditionierungsplatte definiert zumindest zum Teil einen Abgaskanal. Der Abgaskanal steht mit dem Prallluftraum und einem Abgasauslass in Fluidverbindung. Der Abgasauslass ist so positioniert, dass er Kühlluft aus dem Prallluftraum in einen ringförmigen Strömungsdurchlass leitet, der in einer Brennkammer definiert ist.

LISTE DER KOMPONENTEN

[0062] <tb>10<SEP>Gasturbine <tb>12<SEP>Einlassabschnitt <tb>14<SEP>Arbeitsfluid <tb>16<SEP>Verdichter <tb>18<SEP>Verdichtete Luft <tb>20<SEP>Brennstoff <tb>22<SEP>Brennstoffquelle <tb>24<SEP>Brennkammer <tb>26<SEP>Verbrennungsgase <tb>28<SEP>Turbine <tb>30<SEP>Welle <tb>32<SEP>Generator/Motor <tb>34<SEP>Abgase <tb>36<SEP>Abgasabschnitt <tb>38<SEP>Abgasstapel <tb>40<SEP>Äusseres Gehäuse <tb>42<SEP>Endabdeckung <tb>44<SEP>Hochdrucklufträum <tb>46<SEP>Kopfendteil <tb>48<SEP>Brennstoffdüse <tb>50<SEP>Brennraum <tb>52<SEP>Brennraumauskleidung <tb>54<SEP>Ringförmiger Strömungsdurchlass <tb>56<SEP>Prallhülse/-buchse <tb>57–99<SEP>Nicht verwendet <tb><SEP> <tb>100<SEP>Brennkammerkappenanordnung <tb>102<SEP>Durchflusskonditionierungsplatte <tb>104<SEP>Mantel <tb>106<SEP>Hinterer Endteil <tb>108<SEP>Sekundärer Mantel <tb>110<SEP>Vorderer Endteil <tb>112<SEP>Kühlluftraum <tb>114<SEP>Erster/Vorderer Endteil <tb>116<SEP>Zweiter/Hinterer Endteil <tb>118<SEP>Flansch <tb>120<SEP>Prallplatte <tb>122<SEP>Brennstoffdüsendurchlass <tb>124<SEP>Erster/stromaufwärtiger Seitenteil <tb>126<SEP>Zweiter/stromabwärtiger Seitenteil <tb>128<SEP>Äusserer Bandteil <tb>130<SEP>Prallkühlungsbohrungen <tb>132<SEP>Kühlstromrückführungsdurchlass <tb>134<SEP>Einlass <tb>136<SEP>Erhabener Bereich <tb>138<SEP>Kühldurchlass <tb>140<SEP>Kappenplatte <tb>142<SEP>Prallseite <tb>144<SEP>Entgegengesetzte/heisse Seite <tb>146<SEP>Pralllufträum <tb>148<SEP>Fluidleitung <tb>150<SEP>Auslassende <tb>152<SEP>Innerer Bandteil <tb>154<SEP>Äusserer Bandteil <tb>156<SEP>Ringförmiger Abschnitt <tb>158<SEP>Stromaufwärtige Seite <tb>160<SEP>Stromabwärtige Seite <tb>162<SEP>Strömungsdurchlass <tb>164<SEP>Einlass <tb>165<SEP>Auslass <tb>166<SEP>Abgaskanal <tb>168<SEP>Abgasauslass <tb>170<SEP>Radial äussere Oberfläche <tb>172<SEP>Radial äussere Oberfläche <tb>174<SEP>Kühlluftabführungsräum <tb>176<SEP>Kühlende Abluft

Claims (10)

1. Brennkammerkappenanordnung, aufweisend: eine Prallplatte, die mit einem hinteren Endteil eines ringförmigen Mantels zusammengefügt ist; eine Kappenplatte, die mit der Prallplatte zusammengefügt ist, wobei die Kappenplatte und die Prallplatte zwischen sich einen Prallluftraum definieren; und eine Durchflusskonditionierungsplatte, die mit einem vorderen Endteil des Mantels zusammengefügt ist, wobei die Durchflusskonditionierungsplatte einen inneren Bandteil, einen äusseren Bandteil und einen ringförmigen Teil aufweist, der sich radial zwischen dem inneren und dem äusseren Bandteil erstreckt, wobei der ringförmige Teil eine stromaufwärtige Seite und eine stromabwärtige Seite aufweist, wobei der ringförmige Teil mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe definiert, die für eine Fluidverbindung durch die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten sorgen; wobei der innere Bandteil der Durchflusskonditionierungsplatte zumindest zum Teil einen Abgaskanal definiert, der mit dem Prallluftraum und mit einem Abgasauslass in Fluidverbindung steht.

2. Brennkammerkappenanordnung nach Anspruch 1, ferner eine Fluidleitung umfassend, die sich innerhalb des Mantels zwischen der Prallplatte und dem inneren Bandteil der Stromkonditionierungsplatte erstreckt, wobei die Fluidleitung für eine Fluidverbindung zwischen dem Prallluftraum und dem Abgaskanal sorgt.

3. Brennkammerkappenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abgasauslass durch eine radial äussere Oberfläche des inneren Bandteils stromaufwärts oder stromabwärts von den mehreren Stromkonditionierungsdurchlässen verläuft.

4. Brennkammerkappenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der innere Bandteil zumindest zum Teil einen Kühlluftabführungsraum innerhalb des Bandteils definiert, wobei der Kühlluftabführungsraum mit dem Abgaskanal und dem Abgasauslass in Fluidverbindung steht.

5. Brennkammerkappenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Abgaskanal ferner innerhalb des ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte definiert ist.

6. Brennkammerkappenanordnung nach Anspruch 5, wobei der Abgasauslass innerhalb eines oder mehrerer Durchflusskonditionierungsdurchlässe von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen angeordnet ist und/oder wobei der Abgasauslass entlang der stromabwärtigen Seite des ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte angeordnet ist.

7. Brennkammer, umfassend: eine Brennstoffdüse, die axial innerhalb eines äusseren Gehäuses verläuft, wobei das äussere Gehäuse einen Hochdruckluftraum innerhalb der Brennkammerdefiniert; und eine Brennkammerkappenanordnung, die zumindest einen Teil der Brennstoffdüse innerhalb des äusseren Gehäuses umgibt, wobei die Brennkammerkappenanordnung umfasst: eine Prallplatte, die mit einem hinteren Endteil eines ringförmigen Mantels zusammengefügt ist, und eine Kappenplatte, die mit einem entgegengesetzten Ende der Prallplatte zusammengefügt ist, wobei die Prallplatte und der Mantel zumindest zum Teil einen Kühlluftraum definieren, wobei die Kappenplatte und die Prallplatte einen Prallluftraum definieren, der mit dem Kühlluftraum in Fluidverbindung steht; und eine Durchflusskonditionierungsplatte, die mit einem vorderen Endteil des Mantels zusammengefügt ist, wobei die Durchflusskonditionierungsplatte einen inneren Bandteil, einen äusseren Bandteil und einen ringförmigen Teil aufweist, der sich radial dazwischen erstreckt, wobei der ringförmige Teil innerhalb eines ringförmigen Durchflusskonditionierungsdurchlasses angeordnet ist, wobei der ringförmige Durchflusskonditionierungsdurchlass für eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckluftraum und einem Kopfendteil der Brennkammersorgt; wobei der ringförmige Teil eine stromaufwärtige Seite, eine stromabwärtige Seite und mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe beinhaltet, die für eine Fluidverbindung vom Hochdruckluftraum durch den ringförmigen Teil und in den Kopfendteil sorgen. wobei der innere Bandteil zumindest zum Teil einen Abgaskanal definiert, wobei der Abgaskanal mit dem Prallluftraum in Fluidverbindung steht; wobei der Abgaskanal mit einem Abgasauslass in Fluidverbindung steht, wobei der Abgasauslass mit dem ringförmigen Strömungsdurchlass in Fluidverbindung steht.

8. Brennkammer nach Anspruch 7, ferner eine Fluidleitung umfassend, die sich innerhalb des Mantels zwischen der Prallplatte und dem inneren Bandteil der Stromkonditionierungsplatte erstreckt, wobei die Fluidleitung für eine Fluidverbindung zwischen dem Prallluftraum und dem Abgaskanal sorgt.

9. Gasturbine, aufweisend: einen Verdichterabschnitt, einen Verbrennungsabschnitt stromabwärts vom Verdichterabschnitt und einen Turbinenabschnitt, der stromabwärts vom Verbrennungsabschnitt angeordnet ist, wobei der Verbrennungsabschnitt eine Brennkammer aufweist, die zumindest zum Teil von einem äusseren Gehäuse umgeben ist, das einen Hochdruckluftraumraum definiert, der mit dem Verdichterabschnitt in Fluidverbindung steht, wobei die Brennkammer eine Brennstoffdüse, die sich axial innerhalb des äusseren Gehäuses erstreckt, und eine Brennkammerkappenanordnung aufweist, die zumindest einen Teil der Brennstoffdüse in Umfangsrichtung umgibt, wobei die Brennkammerkappenanordnung umfasst: eine Prallplatte, die mit einem hinteren Endteil eines ringförmigen Mantels zusammengefügt ist, und eine Kappenplatte, die mit einem entgegengesetzten Ende der Prallplatte zusammengefügt ist, wobei die Prallplatte und der Mantel zumindest zum Teil einen Kühlluftraum definieren, wobei die Kappenplatte und die Prallplatte einen Prallluftraum definieren, der mit dem Kühlluftraum in Fluidverbindung steht; und eine Durchflusskonditionierungsplatte, die mit einem vorderen Endteil des Mantels zusammengefügt ist, wobei die Durchflusskonditionierungsplatte einen inneren Bandteil, einen äusseren Bandteil und einen ringförmigen Teil aufweist, der sich radial dazwischen erstreckt, wobei der ringförmige Teil innerhalb eines ringförmigen Strömungsdurchlasses angeordnet ist, wobei der ringförmige Strömungsdurchlass für eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckluftraum und einem Kopfendteil der Brennkammer sorgt; wobei der ringförmige Teil eine stromaufwärtige Seite, eine stromabwärtige Seite und mehrere Durchflusskonditionierungsdurchlässe beinhaltet, die für eine Fluidverbindung vom Hochdruckluftraum durch den ringförmigen Teil und in den Kopfendteil sorgen. wobei der innere Bandteil zumindest zum Teil einen Abgaskanal definiert, wobei der Abgaskanal mit dem Prallluftraum in Fluidverbindung steht; wobei der Abgaskanal mit einem Abgasauslass in Fluidverbindung steht, wobei der Abgasauslass mit dem ringförmigen Strömungsdurchlass in Fluidverbindung steht.

10. Gasturbine nach Anspruch 9, wobei der Abgaskanal ferner innerhalb des ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte definiert ist, wobei der Abgasauslass entlang der stromabwärtigen Seite des ringförmigen Teils der Durchflusskonditionierungsplatte oder innerhalb mindestens eines Durchflusskonditionierungsdurchlasses von den mehreren Durchflusskonditionierungsdurchlässen angeordnet ist.