CH710060A2 - Brennkammerkappenanordnung, Gasturbinenbrennkammer sowie Gasturbine. - Google Patents

Abstract

Eine Brennkammerkappenanordnung (100) weist eine Prallplatte (120), die mit einem ringförmigen Mantel (104) gekoppelt ist, und eine Kappenplatte (140) auf, die mit der Prallplatte (120) gekoppelt ist, um zwischen ihnen einen Prallluftsammelraum (146) zu bilden. Die Brennkammerkappenanordnung (100) weist ferner eine Strömungskonditionierungsplatte (102) auf, die mit einem vorderen Endabschnitt (114) des Mantels (104) gekoppelt ist. Die Strömungskonditionierungsplatte (102) weist einen inneren Bandabschnitt (152), einen äusseren Bandabschnitt (154) und einen ringförmigen Abschnitt (156) auf. Der ringförmige Abschnitt (156) definiert mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe (162). Der innere Bandabschnitt (152) definiert zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum (110) innerhalb der Brennkammerkappenanordnung (100). Der innere Bandabschnitt (152) definiert ferner einen Abluftkanal (166), der mit dem Prallluftsammelraum (146) und mit einem Abluftauslass (168) in Fluidverbindung steht. Die Strömungskonditionierungsplatte (102) definiert ferner einen Kühlluftdurchlass (176), der eine Kühlluftströmung in den Kühlluftsammelraum (110) liefert.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Brennkamnaerkappenanordnung. Insbesondere umfasst die Erfindung eine Rückführung von Kühlluft, die zur Kühlung einer Kappenplatte der Brennkammerkappenanordnung verwendet wird, zur Verwendung für die Verbrennung.

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 hin geleitet wird. Die verdichtete Luft wird mit einem Brennstoff vermischt und in einem Brennraum, der in der Brennkammer definiert ist, entzündet, wodurch Verbrennungsgase hoher Temperatur erzeugt werden. Die Verbrennungsgase werden dann aus dem Brennraum über eine Auskleidung und/oder ein Übergangsstück in einen Turbinenabschnitt der Turbomaschine geleitet, wo die Verbrennungsgase über einander abwechselnde Reihen aus stationären Leitschaufeln und Laufschaufeln strömen, die an einer Rotorwelle befestigt sind. Während die Verbrennungsgase über die Laufschaufeln strömen, wird kinetische und/oder thermische Energie auf die Laufschaufeln 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 zu der Brennkammer gelieferten verdichteten Luft verwendet, um diese Komponenten zu kühlen. Zum Beispiel weisen bestimmte Brennkammern eine allgemein ringförmige Kappenanordnung auf, die eine oder mehrere Brennstoffdüsen innerhalb der Brennkammer zumindest teilweise umgibt. Bestimmte Gestaltungen der Kappenanordnung enthalten eine Kappenplatte, die an einem stromabwärtigen Ende der Kappenanordnung angeordnet ist. Die Brennstoffdüsen verlaufen zumindest zum Teil durch die Kappenplatte hindurch, die typischerweise an den Brennraum im Wesentlichen angrenzend 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 Kappenanordnung und auf eine stromaufwärtige Seite der Kappenplatte zu leiten. Die verdichtete Luft wird dann durch zahlreiche Kühllöcher geleitet, die durch die Kappenplatte verlaufen. Dieses Verfahren ist in der Industrie als Effusionskühlung bekannt. Jedoch ist die verdichtete Luft, die durch die zahlreichen Kühllöcher strömt, im Allgemeinen nicht mit Brennstoff vermischt, wenn sie in die Brennkammer eintritt. Infolgedessen können Emissionen, wie Stickoxide (NOx), verstärkt 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 Zeichnungen

[0005] Aspekte und Vorteile der Erfindung sind nachstehend in der folgenden Beschreibung erläutert oder können aus der Beschreibung hervorgehen oder können durch die Umsetzung der Erfindung in die Praxis erlernt werden.

[0006] Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammerkappenanordnung, die eine Prallplatte aufweist, die mit einem ringförmigen Mantel gekoppelt ist. Eine Kappenplatte ist mit der Prallplatte gekoppelt, und die Kappenplatte und die Prallplatte definieren zwischen einander einen Prallluftsammelraum. Eine Strömungskonditionierungsplatte ist mit einem vorderen Endabschnitt des Mantels gekoppelt. Die Strömungskonditionierungsplatte weist einen inneren Bandabschnitt, einen äusseren Bandabschnitt und einen ringförmigen Abschnitt auf, der sich radial dazwischen erstreckt. Der ringförmige Abschnitt definiert mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe, die im Allgemeinen axial durch ihn hindurch verlaufen. Der innere Bandabschnitt definiert zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum innerhalb der Brennkammerkappenanordnung. Der innere Bandabschnitt definiert zumindest zum Teil einen Abluftkanal, der mit dem Prallluftsammelraum und mit einem Abluftauslass in Fluidverbindung steht. Die Strömungskonditionierungsplatte definiert ferner einen Kühlluftdurchlass. Der Kühlluftdurchlass liefert eine Kühlluftströmung durch die Strömungskonditionierungsplatte in den Kühlluftsammelraum.

[0007] In der zuvor erwähnten Brennkammerkappenanordnung kann der Kühlluftdurchlass durch den äusseren Bandabschnitt, den ringförmigen Abschnitt und den inneren Bandabschnitt verlaufen.

[0008] Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Kühlluftdurchlass von jedem der Strömungskonditionierungsdurchlässe strömungstechnisch isoliert sein.

[0009] Weiter zusätzlich oder als weitere Alternative dazu kann der Kühlluftdurchlass innerhalb der Strömungskonditionierungsplatte angewinkelt sein, um der Kühlluftströmung innerhalb des Kühlluftsammelraums einen Winkeldrall zu verleihen.

[0010] Die Brennkammerkappenanordnung jeder der oben erwähnten Arten kann ferner eine Fluidleitung umfassen, die sich innerhalb des Mantels zwischen der Prallplatte und dem inneren Bandabschnitt der Strömungskonditionierungsplatte erstreckt, wobei die Fluidleitung für eine Fluidverbindung zwischen dem Prallluftsammelraum und dem Abluftkanal sorgen kann.

[0011] In einer Ausführungsform verläuft der Abluftauslass durch eine radial äussere Oberfläche des inneren Bandabschnitts stromaufwärts von den mehreren Strömungskonditionierungsdurchlässen.

[0012] In einer anderen Ausführungsform verläuft der Abluftauslass durch eine radial äussere Oberfläche des inneren Bandabschnitts stromabwärts von den mehreren Strömungskonditionierungsdurchlässen.

[0013] Der Abluftauslass kann innerhalb eines oder mehrerer Strömungskonditionierungsdurchlässe von den mehreren Strömungskonditionierungsdurchlässen angeordnet sein.

[0014] In der Brennkammerkappenanordnung jeder der oben erwähnten Arten kann die Strömungskonditionierungsplatte einen Zapfluftdurchlass definieren, der mit dem Kühlluftdurchlass in Fluidverbindung steht, wobei der Zapfluftdurchlass in dem ringförmigen Abschnitt ausgebildet ist.

[0015] In der zuletzt erwähnten Brennkammerkappenanordnung kann der Zapfluftdurchlass für eine Fluidverbindung durch eine stromabwärtige Seite des ringförmigen Abschnitts hindurch sorgen.

[0016] Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammer. Die Brennkammer weist eine Brennstoffdüse auf, die sich im Wesentlichen axial innerhalb eines äusseren Gehäuses erstreckt, das einen Hochdruckluftraum innerhalb der Brennkammer definiert. Die Brennkammer weist ausserdem eine Brennkammerkappenanordnung auf. Die Brennkammerkappenanordnung weist eine Prallplatte, die mit einem hinteren Endabschnitt eines ringförmigen Mantels gekoppelt ist, und eine mit der Prallplatte gekoppelte Kappenplatte auf. Die Kappenplatte und die Prallplatte definieren zwischen einander einen Prallluftsammelraum. Eine Strömungskonditionierungsplatte ist mit einem vorderen Endabschnitt des Mantels gekoppelt. Die Strömungskonditionierungsplatte weist einen inneren Bandabschnitt, einen äusseren Bandabschnitt und einen ringförmigen Abschnitt auf, der sich radial zwischen ihnen erstreckt. Der ringförmige Abschnitt definiert mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe, die für eine Fluidströmung durch den ringförmigen Abschnitt sorgen. Der innere Bandabschnitt und der äussere Mantel definieren zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum. Der innere Bandabschnitt definiert zumindest zum Teil einen Abluftkanal, der mit dem Prallluftsammelraum und mit einem Abluftauslass in Fluidverbindung steht. Die Strömungskonditionierungsplatte definiert einen Kühlluftdurchlass, der für eine Kühlluftströmung durch die Strömungskonditionierungsplatte in den Kühlluftsammelraum sorgt.

[0017] In der zuvor erwähnten Brennkammer kann der Kühlluf tdurchiass durch den äusseren Bandabschnitt, den ringförmigen Abschnitt und den inneren Bandabschnitt verlaufen.

[0018] Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Kühlluftdurchlass von jedem der Strömungskonditionierungsdurchlässe strömungstechnisch isoliert sein.

[0019] Weiter zusätzlich oder als weitere Alternative dazu kann der Kühlluftdurchlass innerhalb der Strömungskonditionierungsplatte angewinkelt sein, um der Kühlluftströmung innerhalb des Kühlluftsammelraums einen Winkeldrall zu verleihen.

[0020] In einer Ausführungsform kann die Strömungskonditionierungsplatte einen Zapfluftdurchlass definieren, der mit dem Kühlluftdurchlass in Fluidverbindung steht, wobei der Zapfluftdurchlass in dem ringförmigen Abschnitt ausgebildet sein kann.

[0021] In der zuletzt erwähnten Brennkammerausführungsform kann der Zapfluftdurchlass für eine Fluidverbindung durch eine stromabwärtige Seite des ringförmigen Abschnitts sorgen.

[0022] Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Gasturbine. Die Gasturbine weist einen Verdichterabschnitt und einen stromabwärts vom Verdichterabschnitt angeordneten Verbrennungsabschnitt auf. Der Verbrennungsabschnitt weist ein Aussengehäuse auf, das eine Brennkammer zumindest zum Teil umgibt, wobei das Aussengehäuse einen Hochdruckluftraum um die Brennkammer herum bildet und mit dem Verdichterabschnitt in Fluidverbindung steht. Ein Turbinenabschnitt ist stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt angeordnet. Die Brennkammer weist eine Brennstoffdüse, die axial innerhalb des Aussengehäuses verläuft, und eine Brennkammerkappenanordnung auf, die zumindest einen Teil der Kraftstoffdüse längs des Umfangs umgibt. Die Brennkammerkappenanordnung umfasst eine Prallplatte, die mit einem hinteren Endabschnitt eines ringförmigen Mantels gekoppelt ist, eine Kappenplatte, die mit der Prallplatte gekoppelt ist, und eine Strömungskonditionierungsplatte, die mit einem vorderen Endabschnitt des Mantels gekoppelt ist. Die Kappenplatte und die Prallplatte definieren zwischen einander einen Prallluftsammelraum. Die Strömungskonditionierungsplatte weist einen inneren Bandabschnitt, einen äusseren Bandabschnitt und einen ringförmigen Abschnitt auf, der sich radial zwischen ihnen erstreckt. Der ringförmige Abschnitt definiert mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe, die eine im Wesentlichen axiale Fluidströmung durch den ringförmigen Abschnitt hindurch ermöglichen. Der innere Bandabschnitt und der äussere Bandabschnitt definieren zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum innerhalb der Brennkammerkappenanordnung. Der innere Bandabschnitt definiert zumindest zum Teil einen Abluftkanal, der mit dem Prallluftsammelraum und mit einem Abluftauslass in Fluidverbindung steht. Die Strömungskonditionierungsplatte definiert ferner einen Kühlluftdurchlass, der für eine Kühlluftströmung von dem Hochdruckluftraum durch die Strömungskonditionierungsplatte in den Kühlluftsammelraum sorgt.

[0023] In der zuvor erwähnten Gasturbine kann sich der Kühlluftdurchlass durch den äusseren Bandabschnitt, den ringförmigen Abschnitt und den inneren Bandabschnitt erstrecken.

[0024] Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Kühlluftdurchlass von jedem der Strömungskonditionierungsdurchlässe strömungstechnisch isoliert sein.

[0025] In einer Ausführungsform der Gasturbine einer der oben erwähnten Arten kann die Strömungskonditionierungsplatte einen Zapfluftdurchlass definieren, der mit dem Kühlluftdurchlass in Fluidverbindung steht, wobei der Zapfluftdurchlass im ringförmigen Abschnitt ausgebildet sein kann und wobei der Zapfluftdurchlass für eine Fluidverbindung durch eine stromabwärtige Seite des ringförmigen Abschnitts hindurch sorgen kann.

[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 befähigende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschliesslich der besten Weise zu ihrer Ausführung, wird im restlichen Teil der Beschreibung genauer geschildert, wobei auf die begleitenden Figuren Bezug genommen wird, in denen zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>ein Funktionsdiagramm eines Beispiels für eine Gasturbine, die mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten kann; <tb>Fig. 2<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils eines beispielhaften Verbrennungsabschnitts, der ein Beispiel für eine Brennkammer enthält, der verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in sich aufnehmen kann; <tb>Fig. 3<SEP>eine perspektivische Querschnittsansicht eines Teils einer beispielhaften Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 4<SEP>eine perspektivische Vorder- oder Rückseitenansicht eines Teils der in Fig. 3 dargestellten Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 5<SEP>eine perspektivische Vorderansicht eines Teils der in Fig. 3 dargestellten Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 6<SEP>eine Vorderansicht die Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen; <tb>Fig. 7<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer beispielhaften Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 8<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer beispielhaften Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 9<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer beispielhaften Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 10<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer beispielhaften Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 11<SEP>eine Querschnittsansicht in Stromabwärtsrichtung oder Perspektivansicht von vorne auf einen Teil der Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; <tb>Fig. 12<SEP>eine Querschnittsansicht von vorne auf die in Fig. 11 dargestellte Brennkammerkappenanordnung; <tb>Fig. 13<SEP>eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils einer beispielhaften Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und <tb>Fig. 14<SEP>ein Ablaufschema einer beispielhaften im Betrieb befindlichen Brennkammerkappenanordnung gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0028] Es wird nun im Detail auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, für die ein 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 sie sollen keine Anordnung oder Wichtigkeit der einzelnen Komponenten bedeuten. Die Begriffe «stromaufwärts» und «stromabwärts» bezeichnen eine relative Richtung in Bezug auf eine Fluidströmung 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 zu einer axialen Mittellinie einer bestimmten Komponente ausgerichtet ist, und der Begriff «axial» bezeichnet die relative Richtung, die im Wesentlichen parallel und/oder koaxial zu einer axialen Mittellinie einer bestimmten Komponente ausgerichtet ist.

[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 Umfang oder Gedanken abzuweichen. Zum Beispiel können Merkmale, die als ein 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 in dem Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen, mit umfassen. Obwohl hierin eine industrielle oder landgestützte Gasturbine gezeigt und beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung, wie sie hierin gezeigt und beschrieben ist, nicht auf eine landgestützte und/oder industrielle 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, wobei 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 in sich aufnehmen kann. Wie dargestellt, weist die Gasturbine 10 allgemein einen Einlassabschnitt 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 Luft oder Druckluft 18 zu erzeugen.

[0031] Die verdichtete Luft 18 wird mit Brennstoff 20 aus einer Brennstoffquelle 22, beispielsweise einer Brennstoffversorgungseinheit, vermischt, um eine brennbare Mischung in einer oder mehreren Brennkammern 24 zu bilden. Die brennbare Mischung wird verbrannt, um Verbrennungsgase 26 zu erzeugen, 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 verrichten. 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 erzeugen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Welle 30 die Turbine 28 mit einem Generator 32 verbinden, um Elektrizität zu erzeugen. Abgase 34 aus der Turbine 28 strömen durch einen Abgasabschnitt 36, der die Turbine 28 mit einem Abgasschacht 38 stromabwärts von der Turbine 28 verbindet. Der Abgasabschnitt 36 kann beispielsweise einen (nicht dargestellten) Abhitzedampferzeuger enthalten, 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 eine Brennkammer 24 gemäss einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Brennkammer 24 zumindest zum Teil von mindestens einem äusseren Gehäuse 40, beispielsweise einem Verdichterauslassgehäuse, umgeben. Das äussere Gehäuse 40 steht mit dem Verdichter 16 in Fluidverbindung (Fig. 1 ), so dass es zumindest einen Teil der verdichteten Luft 18 daraus empfängt.

[0033] Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine Endabdeckung 42 mit dem äusseren Gehäuse 40 gekoppelt, um eine Abdichtung um eine in dem äusseren Gehäuse 40 definierte Öffnung 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 Hochdruckluftraum 44, der die Brennkammer 24 zumindest zum Teil umgibt. Ein Kopfendabschnitt 46 der Brennkammer 24 wird zumindest zum Teil von der Endabdeckung 42 und dem äusseren Gehäuse 40 definiert. Der Kopfendabschnitt 46 definiert einen Bereich innerhalb der Brennkammer 24, in dem 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 in Bezug auf eine axiale Mittellinie der Brennkammer 24 und/oder eine axiale Mittellinie der Endabdeckung 42. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die Brennkammer 24 mehrere Brennstoffdüsen 48 aufweisen, die sich axial im Innern des äusseren Gehäuses 40 erstrecken. Die Brennstoffdüse 48 kann an einem ersten Ende mit der Endabdeckung 42 gekoppelt sein. Ein zweites oder stromabwärtiges Ende der Brennstoffdüse 48 endet nahe an einem Brennraum oder einer Brennzone 50, der bzw. die in einer Brennkammerauskleidung 52 definiert ist, die sich stromabwärts von der Brennstoffdüse 48 erstreckt.

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

[0036] In verschiedenen Ausführungsformen verläuft zumindest ein Teil der Brennstoffdüse 48 axial durch eine Brennkammerkappenanordnung 100. Die Brennkammerkappenanordnung 100 erstreckt sich radial, in Umfangsrichtung und axial im Innern des äusseren Gehäuses 40. In einer Ausführungsform weist die Brennkammerkappenanordnung 100 eine ringförmige Strömungskonditionierungsplatte 102 und einen ringförmigen Mantel 104 auf. In bestimmten Ausführungsformen kann die Brennkammerkappenanordnung 100 einen ringförmigen sekundären Mantel 106 aufweisen, das von einem vorderen Endabschnitt 108 der Strömungskonditionierungsplatte 102 in Richtung auf die Endabdeckung 42 verläuft. Der Mantel 104 und/oder der sekundäre Mantel 106 können koaxial mit der Strömungskonditionierungsplatte 102 ausgerichtet sein.

[0037] Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umgeben die Strömungskonditionierungsplatte 102, der Mantel 104 und/oder der sekundäre Mantel 106 zumindest einen Teil der Brennstoffdüse 48 längs des Umfangs. In einer Ausführungsform definieren die Strömungskonditionierungsplatte 102 und der Mantel 104, wie in Fig. 2 dargestellt, zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum 110 um die Brennstoffdüse 48 herum innerhalb der Brennkammerkappenanordnung 100. In anderen Ausführungsformen kann der Kühlluftsammelraum 110 ferner durch den sekundären Mantel 106 definiert sein. Der Kühlluftsammelraum 110 steht mit dem Kopfendabschnitt 46 der Brennkammer 24 in Fluidverbindung.

[0038] Fig. 3 bietet eine perspektivische Querschnittsansicht eines Teils der Brennkammerkappenanordnung 100, wie in Fig. 2 dargestellt, gemäss einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht von hinten bzw. Rückseitenansicht eines Teils der in Fig. 100 dargestellten Brennkammerkappenanordnung gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen. Fig. 5 ist eine perspektivische Front- bzw. Vorderseitenansicht eines Teils der in Fig. 100 dargestellten Brennkammerkappenanordnung 100 gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen. Fig. 6 bietet eine Vorderansicht die Brennkammerkappenanordnung 100 gemäss einer oder mehreren Ausführungsformen.

[0039] In einer Ausführungsform erstreckt sich der Mantel 104, wie in Fig. 3 dargestellt, von dem hinteren Endabschnitt 112 der Strömungskonditionierungsplatte 102 axial weg. Der Mantel 104 weist einen ersten oder vorderen Endabschnitt 114 auf, der axial von einem zweiten oder hinteren Endabschnitt 116 getrennt ist. In einer Ausführungsform erstreckt sich ein Flansch 118, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, von dem Mantel 104 aus radial nach innen in Richtung auf eine axiale Mittellinie des Mantels 104. In einer Ausführungsform ist der Flansch 118 in der Nähe des ersten Endabschnitts 114 angeordnet. Der Flansch 118 kann verwendet werden, um den Mantel 104 mit einer (nicht dargestellten) Befestigungseinrichtung der Strömungskonditionierungsplatte 102 koppeln 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 den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, weist die Brennkammerkappenanordnung 100 ferner eine Prallplatte 120 auf. In einer Ausführungsform ist die Prallplatte 120 in der Nähe des zweiten Endabschnitts 116 mit dem Mantel 104 gekoppelt. Die Prallplatte 120 erstreckt sich radial und in Umfangsrichtung zumindest zum Teil über dem zweiten Endabschnitt 116 des Mantels 104. Die Prallplatte 120 kann zumindest zum Teil mindestens einen Brennstoffdüsendurchlass 122 definieren, der im Wesentlichen axial durch sie hindurch verläuft, um die Brennstoffdüse 48 aufzunehmen (Fig. 2 ).

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

[0042] In einer Ausführungsform definiert die Prallplatte 120, wie in Fig. 3 dargestellt, ferner mindestens einen Kühlströmungsrückführungsdurchlass 132. Wie dargestellt, verläuft der Kühlströmungsrückführungsdurchlass 132 durch den ersten Seitenabschnitt 124 und den zweiten Seitenabschnitt 126, um für eine Fluidverbindung durch die Prallplatte 120 hindurch zu sorgen. In einer Ausführungsform verläuft der Kühlströmungsrückf ührungsdurchlass 132 im Wesentlichen axial durch die Prallplatte 120.

[0043] Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Einlass 134 zu dem Kühlströmungsrückführungsdurchlass 132 an dem zweiten Seitenabschnitt 126 der Prallplatte 120 definiert. In einer Ausführungsform umgibt ein erhabener Teil oder Bereich 136 des zweiten Seitenabschnitts 126 den Einlass 134. Der erhabene Teil 136 ist in Bezug auf den umgebenden zweiten Seitenabschnitt 126 axial nach aussen erhöht.

[0044] In bestimmten Ausführungsformen definiert der äussere Bandabschnitt 128, wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt, zumindest zum Teil mehrere Kühldurchlässe 138, die im Wesentlichen radial durch den äusseren Bandabschnitt 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 Kühlströmungsrückführungsdurchlasses 132 ausgebildet oder konzentriert sein als entlang von Bereichen des äusseren Bandabschnitts 128, die nicht nahe an dem Kühlströmungsrückführungsdurchlass 132 liegen.

[0045] Wie in den Fig. 2 , 3 und 6 dargestellt ist, weist die Brennkammerkappenanordnung 100 ferner eine Kappenplatte 140 auf, die mit der Prallplatte 120 gekoppelt ist. Die Kappenplatte 140 kann mit dem äusseren Bandabschnitt 128 der Prallplatte 120 gekoppelt sein. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, erstreckt sich die Kappenplatte 140 in Umfangsrichtung und radial über der Prallplatte 120. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Kappenplatte 140 eine Prallseite 142 auf, die dem zweiten Seitenabschnitt 126 der Prallplatte 120 zugewandt ist. Eine entgegengesetzte oder heisse Seite 144 der Kappenplatte 140 ist der Brennzone oder dem Brennraum 50 (Fig. 2 ) zugewandt, wenn sie in der Brennkammer 24 installiert ist.

[0046] Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Prallseite 140 axial von dem zweiten Seitenabschnitt 126 beabstandet, um zwischen diesen einen Prallluftsammelraum 146 zu definieren. Die Prallkühllöcher 130 sorgen für eine Fluidverbindung von dem Kühlluftsammelraum 110 aus in den Prallluftsammelraum 146 hinein. Die Prallkühllöcher 130 können im Wesentlichen 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 die Strahl- oder Prallkühlung der letzteren sorgen. Der Kühlströmungsrückf ührungsdurchlass 132 sorgt für eine Fluidverbindung aus dem Prallluftsammelraum 146 heraus. In einer Ausführungsform sorgen die Kühldurchlässe 138 auch für eine Fluidverbindung aus dem Prallluftsammelraum 146 heraus. In einer Ausführungsform definiert die Kappenplatte 140, wie in Fig. 3 dargestellt, ferner den Brennstoffdüsendurchlass 122.

[0047] In verschiedenen Ausführungsformen weist die Brennkammerkappenanordnung 100, wie in Fig. 3 dargestellt ist, ferner mindestens eine Fluidleitung 148 auf, die über den Kühlströmungsrückführungsdurchlass 132 mit dem Prallluftsammelraum 146 in Fluidverbindung steht. In einer Ausführungsform ist die Fluidleitung 148 mit dem Kühlströmungsrückführungsdurchlass 132 koaxial ausgerichtet. Die Fluidleitung 148 erstreckt sich im Wesentlichen axial von dem ersten Seitenabschnitt 124 der Prallplatte 120 zu dem ersten Endabschnitt 114 des Mantels 104. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Brennkammerkappenanordnung 100 mehrere Fluidleitungen 148 aufweisen. Obwohl sie als ein allgemein kreisrundes Rohr dargestellt ist, kann die Fluidleitung 148 jede Querschnittsform aufweisen.

[0048] In einer Ausführungsform verläuft ein Auslassende 150 der Fluidleitung 148 zumindest zum Teil durch den Flansch 118, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Fluidleitung 148 definiert einen Abgasdurchlass, der von dem Prallluftsammelraum 146 und/oder von dem Kühlströmungsrückführungsdurchlass 132 durch den Kühlluftsammelraum 112 verläuft und der von dem Kühlluftsammelraum 112 strömungstechnisch isoliert ist.

[0049] In verschiedenen Ausführungsformen ist die Strömungskonditionierungsplatte 102, wie in Fig. 3 dargestellt, mit dem vorderen Endabschnitt 114 und/oder dem Flansch 118 des Mantels 104 gekoppelt. Die Strömungskonditionierungsplatte 102 kann über (nicht dargestellte) mechanische Befestigungsmittel, wie Bolzen oder dergleichen, und/oder durch Schweissen oder andere geeignete Verbindungsmittel mit dem vorderen Endabschnitt 114 und/oder dem Flansch 118 des Mantels 104 gekoppelt sein.

[0050] In bestimmten Ausführungsformen weist die Strömungskonditionierungsplatte 102, wie in Fig. 3 dargestellt, einen inneren Bandabschnitt 152, einen äusseren Bandabschnitt 154 und einen ringförmigen Abschnitt 156 auf. Der ringförmige Abschnitt 156 erstreckt sich axial und radial zwischen dem inneren und dem äusseren Bandabschnitt 152, 154. Wenn er in der Brennkammer 24 installiert ist, wie in Fig. 2 dargestellt, erstreckt sich der ringförmige Abschnitt 156 radial und axial innerhalb des ringförmigen Strömungsdurchlasses 54. In bestimmten Ausführungsformen trennt der ringförmige Abschnitt 156 den Hochdrucklufträum 44 strömungstechnisch von dem Kopfendabschnitt 46. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist der ringförmige Abschnitt 156 eine stromaufwärtige Seite 158 und eine stromabwärtige Seite 160 auf. Mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 sorgen für eine Fluidverbindung durch den ringförmigen Abschnitt 156, insbesondere durch die stromaufwärtige und die stromabwärtige Seite 158, 160, hindurch.

[0051] Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist der ringförmige Abschnitt 156 eine relativ breite axiale Dicke auf, so dass die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 längliche Rohre werden, die sich zwischen Einlassen 164, die auf der stromaufwärtigen Seite 158 des ringförmigen Abschnitts 156 ausgebildet sind, und auf der stromabwärtigen Seite 160 ausgebildeten Auslässen erstrecken. Obwohl auch andere Formen möglich sind, können die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 eine zylindrische Form aufweisen. Die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 können parallel zueinander verlaufen und können auch parallel zu einer Mittelachse der Brennkammer 24 ausgerichtet sein. Wie dargestellt, kann die stromaufwärtige Seite 158 des ringförmigen Abschnitts 156 eine plane Oberfläche enthalten, die ungefähr senkrecht zu der Strömungsrichtung durch den ringförmigen Strömungsdurchlass 54 verläuft. Die Einlasse 164 der Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 können durch die stromaufwärtige Seite 158 hindurch ausgebildet sein.

[0052] Das stromaufwärtige Ende 160 des ringförmigen Abschnitts 156 kann auch eine plane Oberfläche enthalten, die ungefähr senkrecht zu der Strömungsrichtung durch den ringförmigen Strömungsdurchlass 54 ausgerichtet ist. Die Auslässe 165 der Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 können durch diese stromabwärtige Seite 160 hindurch ausgebildet sein. Die Anzahl der Strömungskonditionierungsdurchlässe 162, die in dem ringförmigen Abschnitt 156 der Strömungskonditionierungsplatte 102 enthalten sind, können je nach Anwendung variieren. In einem Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 zwischen 100 und 200 betragen.

[0053] Wie in Fig. 6 dargestellt ist, können die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 in dem ringförmigen Abschnitt 156 so gestaltet sein, dass in Umfangsrichtung angeordnete Reihen der Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 ausgebildet sind. Wie dargestellt, können die Reihen eine innere radiale Reihe und eine äussere radiale Reihe enthalten, wobei die innere radiale Reihe näher an dem inneren Bandabschnitt 152 liegt. Wie ebenfalls dargestellt ist, können die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 der inneren radialen Reihe und der äusseren radialen Reihe so getaktet oder eingerichtet sein, dass sie winkelversetzt zueinander sind. In dem Fall, wenn die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 so angeordnet sind, dass sie eine innere radiale Reihe und eine äussere radiale Reihe in radialen Reihen bilden, kann jede Reihe zwischen 50 und 100 Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 aufweisen, obwohl auch andere Konfigurationen möglich sind.

[0054] Wie in Fig. 3 dargestellt ist, können zumindest einige von den Strömungskonditionierungsdurchlässen 162 einen Querschnittsdurchmesser D aufweisen, der zwischen der stromaufwärtigen Seite 158 und der stromabwärtigen Seite 160 variiert. Zum Beispiel kann ein Strömungskonditionierungsdurchlass 162 einen ersten Querschnittsdurchmesser Di nahe an dem Einlass 164 des Strömungskonditionierungsdurchlasses 162 und einen zweiten Querschnittsdurchmesser D2 stromabwärts von dem ersten Querschnittsdurchmesser Di aufweisen. In einer Ausführungsform ist der erste Querschnittsdurchmesser Di kleiner als der zweite Querschnittsdurchmesser D2. Der variable Querschnittsdurchmesser ermöglicht allgemein eine Konditionierung des Stroms der verdichteten Luft 18, wenn diese von dem Hochdrucklufträum 44 durch die Strömungskonditionierungsplatte 102 hindurch und zu dem Kopfende 46 strömt. Zum Beispiel können die Strömungskonditionierungsdurchlässe 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.

[0055] In verschiedenen Ausführungsformen definiert der innere Bandabschnitt 152 der Strömungskonditionierungsplatte 102, wie in Fig. 3 dargestellt, zumindest zum Teil einen Abluftkanal 166. Der Abluftkanal 166 steht mit dem Prallluftsammelraum 146 und einem Abluftauslass 168 in Fluidverbindung. In verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich die Fluidleitung 148 innerhalb des Mantels 104 und/oder des Kühlluf tsammelraums 110 zwischen der Prallplatte 120 und dem inneren Bandabschnitt 152 der Strömungskonditionierungsplatte 102. Auf diese Weise sorgt die Fluidleitung 148 für eine Fluidverbindung zwischen dem Prallluftsammelraum 146 und dem Abluftkanal 166.

[0056] In einer Ausführungsform ist der Abluftauslass 168, wie in Fig. 3 dargestellt, entlang einer radial äusseren Oberfläche 170 des inneren Bandabschnitts 152 stromaufwärts von den Einlassen 164 der Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 angeordnet und/oder verläuft durch diese hindurch. In einer Ausführungsform ist der Abluftauslass 168, wie in Fig. 7 dargestellt, entlang einer radial äusseren Oberfläche 172 des inneren Bandabschnitts 152 stromabwärts von den Auslässen 165 der Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 und/oder der stromabwärtigen Seite 160 des ringförmigen Abschnitts 156 angeordnet. In einer Ausführungsform definiert der innere Bandabschnitt 152, wie in Fig. 7 dargestellt, zumindest zum Teil einen Kühlluftauslassraum 174, der sich im Wesentlichen längs des Umfangs innerhalb des inneren Bandabschnitts 152 erstreckt. Der Kühlluftauslassraum 174 steht mit dem Abluftkanal 166 und dem Abluftauslass 168 in Fluidverbindung. Der Kühlluftauslassraum 174 kann mit mehreren Abgaskanälen und/oder mehreren Abgasauslässen 168 in Fluidverbindung stehen.

[0057] In bestimmten Ausführungsformen ist der Abluftkanal 166, wie in Fig. 8 dargestellt, zumindest zum Teil innerhalb des ringförmigen Abschnitts 156 der Strömungskonditionierungsplatte 102 definiert. In einer Ausführungsform ist der Abluftauslass 168 innerhalb eines Strömungskonditionierungsdurchlasses 162 von den mehreren Strömungskonditionierungsdurchlässen 162 angeordnet. In einer Ausführungsform ist der Abluftauslass 168 innerhalb eines Strömungskonditionierungsdurchlasses 162 mit variablem Querschnittsdurchmesser angeordnet. Zum Beispiel ist ein erster Querschnittsdurchmesser Di geringer oder kleiner als ein zweiter Querschnittsdurchmesser D2.

[0058] In bestimmten Ausführungsformen ist der Abluftkanal 166, wie in Fig. 9 dargestellt, zumindest zum Teil innerhalb des ringförmigen Abschnitts 156 der Strömungskonditionierungsplatte 102 definiert, und der Abluftauslass 168 ist entlang der stromabwärtigen Seite 160 des ringförmigen Abschnitts 156 angeordnet. Auf diese Weise erstreckt sich der Abluftkanal 166 durch einen Teil des ringförmigen Abschnitts 156, und er ist strömungstechnisch von den (nicht dargestellten) Strömungskonditionierungsdurchlässen 162 isoliert. In einer Ausführungsform kann bzw. können der Abluftkanal 166 und/oder der Abgasraum 174, wie in Fig. 9 dargestellt, mit mehreren Abgasauslässen 168, die entlang der stromabwärtigen Seite 160 des ringförmigen Abschnitts 156 angeordnet sind, in Fluidverbindung stehen.

[0059] Fig. 10 liefert eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils der Brennkammerkappenanordnung 100 gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 11 liefert eine perspektivische Querschnittsansicht in Stromabwärtsrichtung oder von vorne auf einen Teil der Brennkammerkappenanordnung 100, wobei der Mantel 104, die Prallplatte 120 und die Kappenplatte 140 weggeschnitten worden sind, gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 12 liefert eine Querschnittsansicht von vorne auf die in Fig. 11 dargestellte Brennkammerkappenanordnung, und Fig. 13 liefert eine seitliche Querschnittsansicht eines Teils der Brennkammerkappenanordnung 100 gemäss mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In verschiedenen Ausführungsformen definiert die Strömungskonditionierungsplatte 102, wie in den Fig. 3 , 10 , 11 , 12 und 13 dargestellt, einen Kühlluftdurchlass 176, der eine Kühlluftströmung von dem Hochdruckkühlraum 44 (Fig. 2 ) in den Kühlluftsammelraum 110 liefert. In anderen Ausführungsformen definiert die Strömungskonditionierungsplatte 102, wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist, mehrere Kühlluftdurchlässe 176, die ringförmig mit Abständen innerhalb der Strömungskonditionierungsplatte 102 angeordnet sind.

[0060] In bestimmten Ausführungsformen verläuft der Kühlluftdurchlass 176, wie in den Fig. 3 , 10 , 11 , 12 und 13 dargestellt ist, durch den äusseren Bandabschnitt 154, den ringförmigen Abschnitt 156 und den inneren Bandabschnitt 152. In bestimmten Ausführungsformen ist ein Einlass 178 in den Kühlluftdurchlass 176 entlang einer radial äusseren Oberfläche 180 des äusseren Bandabschnitts 154 definiert. Ein Auslass 182 aus dem Kühlluftdurchlass 176 ist entlang einer radial inneren Oberfläche 184 des inneren Bandabschnitts 152 definiert.

[0061] In bestimmten Ausführungsformen ist der Kühlluftdurchlass 176 strömungstechnisch von den einzelnen Strömungskonditionierungsdurchlässen 162 isoliert. In einer Ausführungsform ist der Kühlluftdurchlass 176, wie in den Fig. 3 , 11 und 12 dargestellt ist, angewinkelt oder verläuft unter einem Winkel in Bezug auf eine axiale Mittellinie der Kappenanordnung 102 innerhalb der Strömungskonditionierungsplatte 102, um der Kühlluftströmung innerhalb des Kühlluftsammelraums 112 einen Winkeldrall zu verleihen.

[0062] In einer Ausführungsform definiert die Strömungskonditionierungsplatte 102, wie in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist, mindestens einen Zapfluftdurchlass 186. In bestimmten Ausführungsformen definiert die Strömungskonditionierungsplatte 102 mehrere Zapfluftdurchlässe 186, die mit dem Kühlluftdurchlass 176 in Fluidverbindung stehen. Der Zapfluftdurchlass 186 ist in dem ringförmigen Abschnitt 156 ausgebildet und steht mit dem Kühlluftdurchlass 176 in Fluidverbindung. Wie in Fig. 13 dargestellt ist, sorgt der Zapfluftdurchlass 186 für eine Fluidverbindung von dem Kühlluftdurchlass 176 durch die stromabwärtige Seite 160 des ringförmigen Abschnitts 156 hindurch.

[0063] Während des Betriebs strömt die verdichtete Luft 18 von dem Hochdruckluftraum 44 entlang des ringförmigen Strömungsdurchlasses 54 durch die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 der Strömungskonditionierungsplatte 102 hindurch und in den Kopfendabschnitt 46 der Brennkammer 24 hinein. Die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 können ungleichmässige Strömungseigenschaften oder -Verteilungen stromaufwärts von dem Kopfendabschnitt 46 konditionieren und dadurch den Strom der verdichteten Luft gleichmässiger machen, bevor dieser in die Brennkammerkappenanordnung 100 und/oder die Brennstoff düse 48 eintritt. Ein erster Teil der verdichteten Luft 18 strömt durch die Brennstoffdüse 48 oder -düsen, wo er vor einer Zündung stromaufwärts von der Brennkammer 50 mit Brennstoff vermischt wird.

[0064] Fig. 14 liefert ein Strömungsschema eines Teils der Brennkammerkappenanordnung 100 während des Betriebs gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 14 dargestellt, wird ein zweiter Teil der verdichteten Luft 18 von dem Hochdruckluftraum 44 (Fig. 2 ) über den Kühlströmungsdurchlass 176 in den Kühlluftsammelraum 112 geleitet. In einer Ausführungsform wird zumindest ein Teil der verdichteten Luft 18 über den Zapfluftdurchlass 186 (Fig. 12 und 13 ) aus dem Kühlströmungsdurchlass 176 abgezapft und strömt von der Strömungskonditionierungsplatte 102 stromabwärts in Richtung auf den Kopfendabschnitt 46 der Brennkammer 24. In einer Ausführungsform, in der der Kühlluftdurchlass 176 innerhalb der Strömungskonditionierungsplatte 102 angewinkelt ist, wie in Fig. 12 dargestellt, wird die verdichtete Luft 18 innerhalb des Kühlluftsammelraums 112 verwirbelt.

[0065] Wie in Fig. 14 dargestellt ist, strömt der zweite Teil der verdichteten Luft 18 aus dem Kühlluftsammelraum 112 über die Prallkühllöcher 130 in den Prallluftsammelraum 146. Die Prallkühllöcher 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 140 gesorgt wird, wodurch kühlende Abluft 188 innerhalb des Prallluftsammelraums 146 erzeugt wird. Die kühlende Abluft 188 strömt dann über den Kühlströmungsrückführungsdurchlass 132 aus dem Prallluftsammelraum 146 und strömt über die Fluidleitung 148 durch den Kühlluftsammelraum 110. Die Fluidleitung 148 isoliert die kühlende Abluft 188 strömungstechnisch von der verdichteten Luft 18, die in dem Kühlluftsammelraum 110 strömt. Die kühlende Abluft 188 tritt dann aus der Fluidleitung 148 aus und tritt in den Abluftkanal 166 ein.

[0066] In verschiedenen Ausführungsformen strömt die kühlende Abluft 188 aus dem Abluftkanal 166 heraus durch den Abluftauslass 168 hindurch und in den ringförmigen Strömungsdurchlass 54 hinein, wo sie mit verdichteter Luft 18 aus dem Hochdruckluftraum 44 vermischt wird, um vor der Verbrennung mit dem Brennstoff im Voraus vermischt zu werden. In einer Ausführungsform wird die kühlende Abluft 188, wie in Fig. 14 dargestellt ist, durch den Abluftauslass 168 stromaufwärts von den Einlassen 164 in die Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 des ringförmigen Abschnitts 156 geleitet. In einer Ausführungsform wird die kühlende Abluft 188, wie in Fig. 7 dargestellt ist, durch den Abluftauslass 168 stromabwärts von den Strömungskonditionierungsdurchlässen 162 des ringförmigen Abschnitts 156 geleitet. In einer anderen Ausführungsform wird die kühlende Abluft 188, wie in Fig. 8 dargestellt ist, durch einen Abluftauslass 168 geleitet, der innerhalb mindestens eines der Strömungskonditionierungsdurchlässe 162 angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform wird die kühlende Abluft 188, wie in Fig. 9 dargestellt ist, durch einen Abluftauslass 168 geleitet, der an der stromabwärtigen Seite 160 des ringförmigen Abschnitts 156 angeordnet ist.

[0067] 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 enthalten, die einem Fachmann einfallen können. Diese und andere Beispiele sollen in dem Umfang 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.

[0068] Eine Brennkammerkappenanordnung 100 weist eine Prallplatte 120, die mit einem ringförmigen Mantel 104 gekoppelt ist, und eine Kappenplatte 140 auf, die mit der Prallplatte 120 gekoppelt ist, um zwischen ihnen einen Prallluftsammelraum 146 zu bilden. Die Brennkammerkappenanordnung 100 weist ferner eine Strömungskonditionierungsplatte 102 auf, die mit einem vorderen Endabschnitt 114 des Mantels 104 gekoppelt ist. Die Strömungskonditionierungsplatte 102 weist einen inneren Bandabschnitt 152, einen äusseren Bandabschnitt 154 und einen ringförmigen Abschnitt 156 auf. Der ringförmige Abschnitt 156 definiert mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe 162. Der innere Bandabschnitt 152 definiert zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum 110 innerhalb der Brennkammerkappenanordnung 100. Der innere Bandabschnitt 152 definiert ferner einen Abluftkanal 166, der mit dem Prallluftsammelraum 146 und mit einem Abluftauslass 168 in Fluid-Verbindung steht. Die Strömungskonditionierungsplatte 102 definiert ferner einen Kühlluftdurchlass 176, der eine Kühlluftströmung in den Kühlluftsammelraum 110 liefert.

Komponentenliste

[0069] <tb>Bezugszeichen<SEP>Komponente <tb>10<SEP>Gasturbine <tb>12<SEP>Einlassabschnitt <tb>14<SEP>Arbeitsfluid/Luft <tb>16<SEP>Verdichter <tb>18<SEP>Verdichtete Luft <tb>20<SEP>Brennstoff <tb>22<SEP>Brennstoffquelle <tb>24<SEP>Brennkammern <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>Abgasschacht <tb>40<SEP>Äusseres Gehäuse <tb>42<SEP>Endabdeckung <tb>44<SEP>Hochdrucklufträum <tb>46<SEP>Kopfendabschnitt <tb>48<SEP>Brennstoffdüse <tb>50<SEP>Brennkammer <tb>52<SEP>Brennkämmerauskleidung <tb>54<SEP>Ringförmiger Strömungsdurchlass <tb>56<SEP>Prallhülse/-buchse <tb>57–99<SEP>Nicht verwendet <tb>100<SEP>Brennkämmerkappenanordnung <tb>102<SEP>Strömungskonditionierungsplatte <tb>104<SEP>Mantel <tb>106<SEP>Sekundärer Mantel <tb>108<SEP>Hinterer Endabschnitt <tb>110<SEP>Kühlluftsammelraum <tb>112<SEP>Vorderer Endabschnitt <tb>114<SEP>Erster/Vorderer Endabschnitt <tb>116<SEP>Zweiter/Hinterer Endabschnitt <tb>118<SEP>Flansch <tb>120<SEP>Prallplatte <tb>122<SEP>Brennstoffdüsendurchlass <tb>124<SEP>Erster/stromaufwärtiger Seitenabschnitt <tb>126<SEP>Zweiter/stromabwärtiger Seitenabschnitt <tb>128<SEP>Äusserer Bandabschnitt <tb>130<SEP>Prallkühllöcher <tb>132<SEP>Kühlströmungsrückführungsdurchlass <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>Prallluftsammelraum <tb>148<SEP>Fluidleitung <tb>150<SEP>Auslassende <tb>152<SEP>Innerer Bandabschnitt <tb>154<SEP>Äusserer Bandabschnitt <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>Abluftkanal <tb>168<SEP>Abluftauslass <tb>170<SEP>Radial äussere Oberfläche <tb>172<SEP>Radial äussere Oberfläche <tb>174<SEP>Kühlluftauslassraum <tb>176<SEP>Kühlluftdurchlass <tb>178<SEP>Einlass <tb>180<SEP>Radial äussere Oberfläche <tb>182<SEP>Auslass <tb>184<SEP>Radial innere Oberfläche <tb>186<SEP>Zapfluftdurchlass <tb>188<SEP>Kühlende Abluft

Claims (10)

1. Brennkammerkappenanordnung (100), die aufweist: eine Prallplatte (120), die mit einem ringförmigen Mantel (104) gekoppelt ist; eine Kappenplatte (140), die mit der Prallplatte (120) gekoppelt ist, wobei die Kappenplatte (140) und die Prallplatte (120) zwischen einander einen Prallluftsammelraum (146) definieren; und eine Strömungskonditionierungsplatte (102), die mit einem vorderen Endabschnitt (112) des Mantels (104) gekoppelt ist, wobei die Strömungskonditionierungsplatte (102) einen inneren Bandabschnitt (152), einen äusseren Bandabschnitt (154) und einen ringförmigen Bandabschnitt (156) aufweist, der sich radial dazwischen erstreckt, wobei der ringförmige Bandabschnitt (156) mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe (162) definiert, wobei der innere Bandabschnitt (152) zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum (110) innerhalb der Brennkammerkappenanordnung (100) definiert; wobei der innere Bandabschnitt (152) der Strömungskonditionierungsplatte (102) zumindest zum Teil einen Abluftkanal (166) definiert, der mit dem Prallluftsammelraum (110) und einem Abluftauslass (168) in Fluidverbindung steht; wobei die Strömungskonditionierungsplatte (102) einen Kühlluftdurchlass (176) definiert, der für eine Kühlluftströmung in den Kühlluftsammelraum (110) sorgt.

2. Brennkammerkappenanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei der Kühlluftdurchlass (176) durch den äusseren Bandabschnitt (154), den ringförmigen Abschnitt (156) und den inneren Bandabschnitt (152) verläuft.

3. Brennkammerkappenanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kühlluftdurchlass (176) von jedem der Strömungskonditionierungsdurchlässe (162) strömungstechnisch isoliert ist; und/oder wobei der Kühlluftdurchlass innerhalb der Strömungskonditionierungsplatte angewinkelt ist, um der Kühlluftströmung innerhalb des Kühlluftsammelraums einen Winkeldrall zu verleihen.

4. Brennkammerkappenanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, die ferner eine Fluidleitung (148) aufweist, die sich innerhalb des Mantels (104) zwischen der Prallplatte (120) und dem inneren Bandabschnitt (152) der Strömungskonditionierungsplatte (102) erstreckt, wobei die Fluidleitung (148) für eine Fluidverbindung zwischen dem Prallluftsammelraum (146) und dem Abluftkanal (166) sorgt.

5. Brennkammerkappenanordnung (100) nach Anspruch 4, wobei sich der Abluftauslass (168) durch eine radial äussere Oberfläche des inneren Bandabschnitts stromaufwärts von den mehreren Strömungskonditionierungsdurchlässen (162) erstreckt; oder wobei sich der Abluftauslass (168) durch eine radial äussere Oberfläche (170) des inneren Bandabschnitts (152) stromabwärts von den mehreren Strömungskonditionierungsdurchlässen (162) erstreckt.

6. Brennkammerkappenanordnung (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Abluftauslass (168) innerhalb eines oder mehrerer Strömungskonditionierungsdurchlässe (162) von den mehreren Strömungskonditionierungsdurchlässen (162) angeordnet ist.

7. Brennkammerkappenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Strömungskonditionierungsplatte (102) einen Zapfluftdurchiass (186) definiert, der mit dem Kühlluf tdurchiass (176) in Fluidverbindung steht, wobei der Zapfluftdurchiass (186) in dem ringförmigen Abschnitt (156) ausgebildet ist.

8. Brennkammerkappenanordnung nach Anspruch 7, wobei der Zapfluftdurchiass (186) für eine Fluidverbindung durch eine stromabwärtige Seite (160) des ringförmigen Abschnitts (156) sorgt.

9. Gasturbinenbrennkammer (24), die aufweist: eine Brennstoffdüse (48), die sich axial im Innern eines äusseren Gehäuses (40) erstreckt, wobei das äussere Gehäuse (40) einen Hochdruckluftraum (44) innerhalb der Brennkammer (24) definiert; und eine Brennkammerkappenanordnung (100), die eine Prallplatte (120), welche mit einem hinteren Endabschnitt (116) eines ringförmigen Mantels (104) gekoppelt ist, eine Kappenplatte (102), die mit der Prallplatte (120) gekoppelt ist, wobei die Kappenplatte (102) und die Prallplatte (120) einen Prallluftsammelraum (146) zwischen einander definieren, und eine Strömungskonditionierungsplatte (104) aufweist, die mit einem vorderen Endabschnitt (114) des Mantels (104) gekoppelt ist; wobei die Strömungskonditionierungsplatte (104) einen inneren Bandabschnitt (152), einen äusseren Bandabschnitt (154) und einen ringförmigen Abschnitt (156) aufweist, der sich radial dazwischen erstreckt, wobei der ringförmige Abschnitt (156) mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe (162) definiert, wobei der innere Bandabschnitt (152) und der äussere Bandabschnitt (104) zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum (110) definieren; wobei der innere Bandabschnitt (152) der Strömungskonditionierungsplatte (102) zumindest zum Teil einen Abluftkanal (166) definiert, der mit dem Prallluftsammelraum (146) und einem Abluftauslass (168) in Fluidverbindung steht; wobei die Strömungskonditionierungsplatte (102) einen Kühlluftdurchlass (176) definiert, der eine Kühlluftströmung durch die Strömungskonditionierungsplatte (102) hindurch in den Kühlluftsammelraum (110) liefert.

10. Gasturbine (10), die aufweist: einen Verdichterabschnitt; einen Verbrennungsabschnitt stromabwärts von dem Verdichterabschnitt, wobei der Verbrennungsabschnitt ein äusseres Gehäuse (40) aufweist, das eine Brennkammer (24) umgibt, wobei das äussere Gehäuse (40) einen Hochdruckluftraum (44) bildet, der mit dem Verdichterabschnitt in Fluidverbindung steht; und einen Turbinenabschnitt, der stromabwärts von dem Verbrennungsabschnitt angeordnet ist; wobei die Brennkammer (24) eine Brennstoffdüse (48), die sich axial im Innern des Aussengehäuses (40) erstreckt, und eine Brennkammerkappenanordnung (100) aufweist, die zumindest einen Teil der Brennstoffdüse (48) längs des Umfangs umgibt; wobei die Brennkammerkappenanordnung (100) eine Prallplatte (120), die mit einem hinteren Endabschnitt (116) eines ringförmigen Mantels (104) gekoppelt ist, eine Kappenplatte (102), die mit der Prallplatte (120) gekoppelt ist, und eine Strömungskonditionierungsplatte (104) aufweist, die mit einem vorderen Endabschnitt (114) des Mantels (104) gekoppelt ist, wobei die Kappenplatte (102) und die Prallplatte (120) zwischen einander einen Prallluftsammelraum (146) definieren; wobei die Strömungskonditionierungsplatte (104) einen inneren Bandabschnitt (152), einen äusseren Bandabschnitt (154) und einen ringförmigen Abschnitt (156) aufweist, der sich radial dazwischen erstreckt, wobei der ringförmige Abschnitt (156) mehrere Strömungskonditionierungsdurchlässe (162) definiert, wobei der innere Bandabschnitt (152) und der äussere Bandabschnitt (104) zumindest zum Teil einen Kühlluftsammelraum (110) definieren; wobei der innere Bandabschnitt (152) der Strömungskonditionierungsplatte (102) zumindest zum Teil einen Abluftkanal (166) definiert, der mit dem Prallluftsammelraum (146) und einem Abluftauslass (168) in Fluidverbindung steht; wobei die Strömungskonditionierungsplatte (102) einen Kühlluftdurchlass (176) definiert, der für eine Kühlluftströmung von dem Hochdruckluftraum (44) durch die Strömungskonditionierungsplatte (102) hindurch in den Kühlluftsammelraum (110) hinein sorgt.