DE102005062284B4 - Brennkammer für eine Gasturbine - Google Patents

Brennkammer für eine Gasturbine Download PDF

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Abstract

Brennkammer für eine Gasturbine, insbesondere einer Kraftwerksanlage,- mit einem Brennraum (2), der eingangsseitig von einer Frontplatte (4) begrenzt ist und der ausgangsseitig zu einer Turbinenstufe führt,- mit mehreren Brennern (6), die ausgangsseitig durch in der Frontplatte (4) ausgesparte Plattenöffnungen (9) an den Brennraum (2) angeschlossen sind,- mit wenigstens einer Dämpfungseinrichtung (10) zum Dämpfen von in Gas übertragbaren Druckpulsationen,welche wenigstens eine solche Dämpfungseinrichtung (10) als Helmholtz-Resonatoranordnung (11) ausgestaltet ist, die wenigstens einen Helmholtz-Resonator (12) mit einem Resonatorraum (15) und einem Resonatorhals (18) aufweist, der durch eine in der Frontplatte (4) ausgesparte Plattenöffnung (21) an den Brennraum (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest eine solche Helmholtz-Resonatoranordnung (11) wenigstens zwei Helmholtz-Resonatoren (12, 13) aufweist, wobei der Resonatorhals (19) des zweiten Helmholtz-Resonators (13) an den Resonatorraum (15) des ersten Helmholtz-Resonators (12) angeschlossen ist, unddass sich die die miteinander gekoppelten Helmholtz-Resonatoren (12, 13) durch unterschiedliche Resonanzfrequenzen voneinander unterscheiden,- dass die wenigstens eine Helmholtz-Resonatoranordnung (11) mit Kühlgas beaufschlagt ist, derart, dass die Kühlgaseinlassöffnung (33) an einem Resonatorhals (19, 20) angeordnet ist, und/oder- dass die Kühlgaseinlassöffnung (33) zum Versorgungsraum (28) und/oder zum Hochdruckraum (23) hin offen ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Brennkammer für eine Gasturbine, insbesondere für eine Gasturbine einer Kraftwerksanlage, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs.
  • Stand der Technik
  • Aus der US 5 685 157 A ist eine Brennkammer für eine Gasturbine bekannt. Ein Brennraum der Brennkammer ist eingangsseitig von einer Frontplatte begrenzt und führt ausgangsseitig zu einer Turbinenstufe. Mehrere Brenner der Brennkammer sind ausgangsseitig durch in der Frontplatte ausgesparte Plattenöffnungen an den Brennraum angeschlossen. Die Brennkammer weist mehrere Dämpfungseinrichtungen zum Dämpfen von in Gas übertragbaren Druckpulsationen auf. Bei der bekannten Brennkammer sind die Dämpfungseinrichtungen jeweils als λ/4-Resonatoren ausgestaltet, die jeweils an einen Hochdruckraum angeschlossen sind, über den die einzelnen Brenner stromauf des Brennraums mit Oxidatorgas versorgt werden. Jeder λ/4-Resonator besteht aus einem Resonatorrohr, das an seinem an den Hochdruckraum angeschlossenen Ende akustisch offen und an seinem anderen Ende verschlossen ist. Die Länge des Resonatorrohrs entspricht einem Viertel der Wellenlänge der Resonanzfrequenz des λ/4-Resonators. Im Betrieb der Brennkammer können Schallwellen, also Druckpulse, in das Resonatorrohr durch dessen offenes Ende eintreten, wobei sie an dessen verschlossenem Ende reflektiert und zum offenen Ende zurückgeführt werden. Im Bereich der Resonanzfrequenz kommt es dann am offenen Ende des Resonatorrohrs zu gegenseitigen Auslöschungen nach dem Antischallprinzip.
  • Mit Hilfe derartiger akustischer Dämpfer können bei Brennkammern von Gasturbinen thermoakustische Schwingungen oder Pulsationen bedämpft werden, um dadurch die Stabilität des im Brennraum ablaufenden Verbrennungsprozesses zu erhöhen. Des Weiteren kann die Gefahr von Beschädigungen der Struktur der Brennkammer und somit der Gasturbine durch thermoakustische Pulsationen reduziert werden.
  • Die Druckschrift EP 597138 B1 beschreibt eine mittels magerer Vormischverbrennung betriebene Ringbrennkammer einer Gasturbine mit Dämpfung thermoakustisch angefachter Schwingungen. An der Frontplatte der Ringbrennkammer im Bereich der Brenner sind gespülte Helmholtzdämpfer angeordnet. Um die Helmholtzdämpfer auf die in der Brennkammer auftretenden Brennkammerschwingungen abstimmen zu können, sind die Dämpfungsrohre der Dämpfer austauschbar gestaltet. Zu diesem Zwecke ist die Brennkammerwandung an geeigneten Stellen mit Mannlöchern ausgerüstet. Dies ermöglicht einen Austausch der Dämpfungsrohre mit geringem Aufwand, ohne die ganze Maschine abdecken zu müssen.
    Durch Anordnung der Helmholtzdämpfer an der Frontplatte der Ringbrennkammer neben den Brennern und direkt am Brennraum lassen sich die störenden Pulsationen in unmittelbarer Nähe ihrer Entstehung effektiv bedämpfen.
  • In Weiterentwicklung der vorgenannten Lösung schlägt die Druckschrift DE100 58 688 A1 eine Reihe technischer Maßnahmen zur Vereinfachung der Zugänglichkeit und Verstellbarkeit von an der Frontplatte von Ringbrennkammern angeordneten Schwingungsdämpfern vor. So sollen den in der Frontplatte installierten Helmholtzdämpfern verschließbare Öffnungen im Turbinengehäuse dergestalt zugewiesen werden, dass ein Einsetzen der Dämpfungselemente oder deren Verstellung von außen möglich ist. Eine Verstellung von außen basiert auf dem Einsatz abstimmbarer Dämpfer, deren Dämpfungsvolumen beispielsweise durch einen verschiebbaren Stempel variierbar ist. Der Stempel ist von außen mittels einer durch das Gehäuse geführten Kolbenstange manipulierbar. Außerdem wird in dieser Publikation angeregt, die Öffnungen im Gehäuse derart auszubilden, dass an Orten mit erhöhten Brennkammerpulsationen Brenner gegen Dämpfer ausgetauscht werden können.
  • EP 1 596 130 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Dämpfung von thermoakustischen Schwingungen in Brennkammern mit einstellbarer Resonatorfrequenz. In der 2 wird eine Anordnung von zwei hintereinander geschalteten Resonatoren dargestellt.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Brennkammer der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Dämpfungswirkung gegenüber mehreren unterschiedlichen thermoakustischen Pulsationen bei vergleichsweise kompaktem Aufbau auszeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung weist wenigstens zwei Helmholtz-Resonatoren auf, wobei der Resonatorhals des ersten Helmholtz-Resonators durch die zugehörige Plattenöffnung an den Brennraum angeschlossen ist, während der Resonatorhals des zweiten Helmholtz-Resonators an den Resonatorraum des ersten Helmholtz-Resonators angeschlossen ist, und wobei sich die miteinander gekoppelten Helmholtz-Resonatoren durch unterschiedliche Resonanzfrequenzen voneinander unterscheiden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsart sind drei Helmholtz-Resonatoren vorgesehen, wobei der Resonatorhals des dritten Helmholtz-Resonators an den Resonatorraum des zweiten Helmholtz-Resonators angeschlossen ist.
  • Grundsätzlich können auch mehr als drei Helmholtz-Resonatoren in dieser Art aneinandergereiht werden und eine zusammengehörige Helmholtz-Resonatoranordnung bilden.
  • Die miteinander gekoppelten Helmholtz-Resonatoren unterscheiden sich durch unterschiedliche Resonanzfrequenzen voneinander, was durch unterschiedliche Geometrien und/oder Volumina der Resonatorhälse und/oder der Resonatorräume erreichbar ist.
  • Hierdurch wird ein vergleichsweise kompakter Aufbau für die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung geschaffen, wobei gleichzeitig eine intensive Bedämpfung mehrerer unterschiedlicher Frequenzen ermöglicht wird.
  • Bei einer Weiterbildung kann eine solche Helmholtz-Resonatoranordnung eine Stelleinrichtung aufweisen, mit deren Hilfe bei wenigstens einem Helmholtz-Resonator die wenigstens eine Resonanzfrequenz verstellt werden kann. Bei dieser Bauweise ist es insbesondere möglich, die Dämpfungswirkung der jeweiligen Helmholtz-Resonatoranordnung an den aktuellen Dämpfungsbedarf der Brennkammer anzupassen, der in Abhängigkeit der Betriebszustände und anderer Randbedingungen variieren kann.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, die Brennkammer im Hinblick auf die Montierbarkeit der Brenner und der wenigstens einen Helmholtz-Resonatoranordnung so auszugestalten, dass die in der Brennkammer vorbestimmten Positionen für die Brenner und die wenigstens eine Helmholtz-Resonatoranordnung gegeneinander austauschbar sind, so dass insbesondere eine Helmholtz-Resonatoranordnung anstelle eines Brenners montierbar ist und umgekehrt. Mit anderen Worten, die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie anstelle eines Brenners in die Brennkammer eingebaut werden kann. Durch diesen Vorschlag lässt sich die Positionierung der Helmholtz-Resonatoranordnungen besonders einfach an die jeweiligen Bauraumbedingungen anpassen. Ebenso kann dadurch die Dämpfungswirkung optimiert werden.
  • Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Helmholtz-Resonatoranordnung mit Kühlgas beaufschlagt sein, und zwar derart, dass das Kühlgas durch wenigstens einen Resonatorraum und wenigstens einen Resonatorhals in den Brennraum einströmt. Hierdurch kann eine intensive Kühlung des jeweiligen Helmholtz-Resonators bzw. der jeweiligen Helmholtz-Resonatoranordnung erreicht werden.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Brennkammer ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
    Es zeigen, jeweils schematisch,
    • 1 einen stark vereinfachten Längsschnitt durch einen Teil einer Brennkammer,
    • 2 eine Ansicht wie in 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
    • 3 eine vereinfachte Ansicht eines Teilbereichs der Brennkammer bei einer weiteren Ausführungsform,
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Entsprechend den 1 und 2 umfasst eine nur teilweise dargestellte Brennkammer 1 für eine im übrigen nicht dargestellte Gasturbine, vorzugsweise in einer Kraftwerksanlage, einen Brennraum 2, der von einem Mantel 3 umschlossen ist. Der Brennraum 2 ist eingangsseitig von einer Frontplatte 4 begrenzt und führt ausgangsseitig bei 5 zu einer nicht näher dargestellten Turbinenstufe. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Brennkammer 1 als Ringbrennkammer ausgestaltet, so dass dementsprechend die Frontplatte 4 ringförmig ist. Im Unterschied dazu ist bei der in 2 gezeigten Ausführungsform die Brennkammer 1 als Silobrennkammer ausgestaltet, so dass dort die Frontplatte 4 nach Art einer Kreisscheibe ausgestaltet ist.
  • Die Brennkammer 1 umfasst mehrere Brenner 6. Diese sind eingangsseitig an eine durch Pfeile repräsentierte Brennstoffversorgung 7 und an eine durch Pfeile repräsentierte Oxidatorzuführung 8 angeschlossen. Ausgangsseitig sind die Brenner 6 an den Brennraum 2 angeschlossen, und zwar durch Plattenöffnungen 9 hindurch, die in der Frontplatte 4 ausgespart sind.
  • Des Weiteren ist die Brennkammer 1 mit wenigstens einer Dämpfungseinrichtung 10 ausgestattet, mit deren Hilfe im Betrieb der Brennkammer 1 Druckpulsationen, die in Gas übertragbar sind, also im wesentlichen Luftschall, bedämpft werden können. In der jeweiligen Darstellung ist jeweils nur eine solche Dämpfungseinrichtung 10 wiedergegeben. Dabei ist klar, dass die Brennkammer 1 auch mehrere derartige Dämpfungseinrichtungen 10 aufweisen kann, die insbesondere bei der Ringbrennkammer in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sein können. Die nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungsformen dieser wenigstens einen Dämpfungseinrichtung 10 beziehen sich dabei auf wenigstens eine, vorzugsweise auf alle Dämpfungseinrichtungen 10 der jeweiligen Brennkammer 1.
  • Die jeweilige Dämpfungseinrichtung 10 ist bei der erfindungsgemäßen Brennkammer 1 als Helmholtz-Resonatoranordnung 11 ausgestaltet, die zumindest zwei Helmholtz-Resonator 12, 13, 14 aufweist. Bei den Ausführungsformen der 1 bis 3 besitzt jede Helmholtz-Resonatoranordnung 11 beispielsweise drei Helmholtz-Resonatoren, nämlich einen ersten Helmholtz-Resonator 12, einen zweiten Helmholtz-Resonator 13 und einen dritten Helmholtz-Resonator 14. Jeder Helmholtz-Resonator 12, 13, 14 weist einen Resonatorraum 15, 16, 17 sowie einen Resonatorhals 18, 19, 20 auf. Der Resonatorhals 18 des ersten Helmholtz-Resonators 12 ist an den Brennraum 2 angeschlossen, und zwar durch eine Plattenöffnung 21 hindurch, die in der Frontplatte 4 ausgespart ist. Auf diese Weise wirkt die Helmholtz-Resonatoranordnung 11 in unmittelbarer Nähe der Quelle der zu bedämpfenden Druckpulsationen, die aufgrund thermoakustischer Instabilitäten im Brennraum 2 entstehen.
  • Für eine effiziente Dämpfungswirkung sind dabei die hier gezeigten Ausführungsformen mit mehreren Helmholtz-Resonatoren 12, 13, 14 besonders vorteilhaft, da die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung 11 dann mehrere Resonanzfrequenzen aufweist, die simultan bedämpft werden können.
  • Innerhalb der jeweiligen Helmholtz-Resonatoranordnung 11 sind die einzelnen Helmholtz-Resonatoren 12, 13, 14 aneinandergereiht, wobei sie gleichzeitig, also parallel wirken. Dabei ist der Resonatorhals 19 des zweiten Helmholtz-Resonators 13 an den Resonatorraum 15 des ersten Helmholtz-Resonators 12 angeschlossen. Auf entsprechende Weise ist auch der Resonatorhals 20 des dritten Helmholtz-Resonators 14 an den Resonatorraum 16 des zweiten Helmholtz-Resonators 13 angeschlossen. Die Resonatorhälse 18, 19, 20 sind beispielsweise zueinander koaxial und fluchtend angeordnet.
  • Die Brennkammer 1 weist ein Gehäuse 22 auf, das einen Hochdruckraum 23 der Brennkammer 1 umschließt. Der Hochdruckraum 23 umschließt den Brennraum 2 und ist beispielsweise an die Ausgangsseite eines nicht gezeigten Verdichters der Gasturbine angeschlossen. Das Gehäuse 22 weist eine der Frontplatte 4 gegenüberliegende Gehäusewand 24 auf, die für jeden Brenner 6 und für jede Helmholtz-Resonatoranordnung 11 jeweils eine Gehäuseöffnung 25 bzw. 26 aufweist. Durch diese Gehäuseöffnungen 25, 26 hindurch sind die Brenner 6 und die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung 11 an der Frontplatte 4 montierbar. Im gezeigten montierten Zustand sind die Gehäuseöffnungen 25, 26 durch nicht näher bezeichnete Verschlüsse verschlossen.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform enthält die Brennkammer 1 außerdem eine Hülle 27, die im Hochdruckraum 23 angeordnet ist und einen den Brennraum 2 umgebenden Versorgungsraum 28 umschließt. Im Versorgungsraum 28 erfolgt die Zuführung von Oxidatorgas zu den Brennern 6. Die Oxidatorversorgung 8 ist somit durch den Versorgungsraum 28 hindurch geführt bzw. bildet der Versorgungsraum 28 einen Bestandteil der Oxidatorversorgung 8. Auch die Hülle 27 weist eine der Frontplatte 4 gegenüberliegende Hüllenwand 29 auf, die für jeden Brenner 6 und für jede Helmholtz-Resonatoranordnung 11 jeweils eine Hüllenöffnung 30 bzw. 31 aufweist. Durch die Hüllenöffnungen 30, 31 hindurch sind die Brenner 6 und die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung 11 an der Frontplatte 4 montiert. Im gezeigten montierten Zustand sind die Hüllenöffnungen 30, 31 durch entsprechende, nicht näher bezeichnete Verschlüsse verschlossen.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist keine derartige Hülle 27 vorhanden, so dass dort der Hochdruckraum 23 die Rolle des Versorgungsraums 28 übernimmt.
  • Die verschließbaren Gehäuseöffnungen 25, 26 und ggf. die verschließbaren Hüllenöffnungen 30, 31 ermöglichen eine Montage und Demontage der Brenner 6 und der Helmholtz-Resonatoranordnungen 11 von außen. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Plattenöffnungen 9 bzw. 21 und/oder die Gehäuseöffnungen 25 bzw. 26 und/oder die Hüllenöffnungen 30 bzw. 31 so dimensioniert und aufeinander abgestimmt sind, dass die Brenner 6 und die Helmholtz-Resonatoranordnungen 11 hinsichtlich ihrer Positionen austauschbar an der Brennkammer 1 montiert werden können. Insbesondere sind hierzu die einzelnen Wandöffnungen 25, 26 bzw. 30, 31 gleich groß.
  • Um die Helmholtz-Resonatoranordnung 11 im Betrieb der Brennkammer 1 vor Überhitzung schützen zu können, kann eine Kühlung mit Kühlgas vorgesehen sein. Die Beaufschlagung mit Kühlgas erfolgt dabei so, dass das Kühlgas zumindest durch einen Resonatorraum und durch wenigstens einen Resonatorhals in den Brennraum 2 einströmt. Die Kühlgasströmung ist in 1 durch einen Pfeil 32 symbolisiert.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist eine Kühlgaseinlassöffnung 33 am Resonatorhals 19 des zweiten Helmholtz-Resonators 13 vorgesehen, durch die das Kühlgas in den Resonatorraum 15 des ersten Helmholtz-Resonators 12 und durch den Resonatorhals 18 des ersten Helmholtz-Resonators 12 in den Brennraum 2 gelangt. Die Kühlgaseinlassöffnung 33 ist dabei zum Versorgungsraum 28 hin offen, wodurch ein kleiner Teil des unter Hochdruck stehenden Oxidatorgases als Kühlgas genutzt wird.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform befindet sich die Kühlgaseinlassöffnung 33 am Resonatorhals 20 des dritten Helmholtz-Resonators 14, so dass das Kühlgas die Resonatorhälse 18, 19 und Resonatorkammern 15, 16 des ersten und zweiten Helmholtz-Resonators 12, 13 durchströmt.
  • Bei den Ausführungsformen der 1, 2 und 4 ist die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung 11 zusätzlich mit einer Stelleinrichtung 34 ausgestattet, mit deren Hilfe bei wenigstens einem der Helmholtz-Resonatoren 12, 13, 14 die wenigstens eine Resonanzfrequenz verstellt werden kann. Hierzu weist die jeweilige Verstelleinrichtung 34 beispielsweise zumindest einen Kolben 35 bzw. 36 auf. Der jeweilige Kolben 35, 36 ist in einem Resonatorraum 15, 16, 17 hubverstellbar angeordnet. Durch Hubverstellen des Kolbens 35, 36 kann das Volumen des jeweiligen Resonatorraums 15, 16, 17 verändert werden, was sich signifikant auf die Resonanzfrequenz(en) des jeweiligen Helmholtz-Resonators 15, 16, 17 auswirkt. Vorzugsweise ist die jeweilige Verstelleinrichtung 34 dabei so ausgestaltet, dass ein nicht näher gezeigter Antrieb, der beispielsweise über eine sich koaxial durch die jeweiligen Resonatorhälse 20 erstreckende Kolbenstange 37 mit dem jeweiligen Kolben 35, 36 antriebsverbunden ist, außerhalb des Hochdruckraums 23, also außen am Gehäuse 22 angeordnet ist. Die Handhabung und Realisierung des Antriebs wird dadurch erheblich vereinfacht, da er beispielsweise nur Umgebungsdruck ausgesetzt ist.
  • Bei diesen Ausführungsformen können die Kolben 35, 36 so ausgestaltet bzw. im jeweiligen Resonatorraum 16, 17 so angeordnet sein, z. B. mit Radialspiel, dass eine Luftschallübertragung zwischen den durch die Kolben 35, 36 voneinander getrennten Bereichen der Helmholtz-Resonatoranordnung 11 weiterhin möglich ist. Beispielsweise kann der jeweilige Kolben 35, 36 für Luftschall durchlässig ausgestaltet sein.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Helmholtz-Resonatoranordnung 11 exemplarisch so ausgestaltet, dass sich ein nicht näher bezeichnetes Gehäuse des Resonatorraums 17 des dritten Helmholtz-Resonators 14 innerhalb der Gehäuseöffnung 26 durch die Gehäusewand 24 erstreckt. Im Unterschied dazu ist bei der in 2 gezeigten Ausführungsform die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung 11 - abgesehen von der zugehörigen Stelleinrichtung 34 - vollständig im Inneren des Gehäuses 22 angeordnet. Die Helmholtz-Resonatoranordnung 11 ist dadurch nur relativ kleinen Druckdifferenzen ausgesetzt, wodurch sich deren Realisierung vereinfacht. Bei einer anderen Ausführungsform kann die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung 11 auch - abgesehen von der zugehörigen Stelleinrichtung 34 - vollständig im Inneren der Hülle 27 angeordnet sein.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Resonanzfrequenzen des zweiten und des dritten Helmholtz-Resonators 13, 14 simultan oder unabhängig voneinander verstellbar; dementsprechend sind dort zwei Kolben 35, 36 vorgesehen.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist nur der Resonanzbereich des zweiten Helmholtz-Resonators 13 einstellbar, so dass die dort gezeigte Stelleinrichtung 34 mit einem einzigen Kolben 35 auskommt.
  • Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist keine Stelleinrichtung 34 vorgesehen; die Resonanzfrequenzen bzw. Resonanzfrequenzbereiche dieser Helmholtz-Resonatoranordnung 11 sind dadurch fix vorgegeben.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkammer
    2
    Brennraum
    3
    Mantel
    4
    Frontplatte
    5
    Ausgangsseite von 2
    6
    Brenner
    7
    Brennstoffzuführung
    8
    Oxidatorzuführung
    9
    Plattenöffnung
    10
    Dämpfungseinrichtung
    11
    Helmholtz-Resonatoranordnung
    12
    erster Helmholtz-Resonator
    13
    zweiter Helmholtz-Resonator
    14
    dritter Helmholtz-Resonator
    15
    Resonatorraum von 12
    16
    Resonatorraum von 13
    17
    Resonatorraum von 14
    18
    Resonatorhals von 12
    19
    Resonatorhals von 13
    20
    Resonatorhals von 14
    21
    Plattenöffnung
    22
    Gehäuse
    23
    Hochdruckraum
    24
    Gehäusewand
    25
    Gehäuseöffnung
    26
    Gehäuseöffnung
    27
    Hülle
    28
    Versorgungsraum
    29
    Hüllenwand
    30
    Hüllenöffnung
    31
    Hüllenöffnung
    32
    Kühlgasströmung
    33
    Kühlgaseinlassöffnung
    34
    Stelleinrichtung
    35
    Kolben
    36
    Kolben
    37
    Kolbenstange

Claims (8)

  1. Brennkammer für eine Gasturbine, insbesondere einer Kraftwerksanlage, - mit einem Brennraum (2), der eingangsseitig von einer Frontplatte (4) begrenzt ist und der ausgangsseitig zu einer Turbinenstufe führt, - mit mehreren Brennern (6), die ausgangsseitig durch in der Frontplatte (4) ausgesparte Plattenöffnungen (9) an den Brennraum (2) angeschlossen sind, - mit wenigstens einer Dämpfungseinrichtung (10) zum Dämpfen von in Gas übertragbaren Druckpulsationen, welche wenigstens eine solche Dämpfungseinrichtung (10) als Helmholtz-Resonatoranordnung (11) ausgestaltet ist, die wenigstens einen Helmholtz-Resonator (12) mit einem Resonatorraum (15) und einem Resonatorhals (18) aufweist, der durch eine in der Frontplatte (4) ausgesparte Plattenöffnung (21) an den Brennraum (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine solche Helmholtz-Resonatoranordnung (11) wenigstens zwei Helmholtz-Resonatoren (12, 13) aufweist, wobei der Resonatorhals (19) des zweiten Helmholtz-Resonators (13) an den Resonatorraum (15) des ersten Helmholtz-Resonators (12) angeschlossen ist, und dass sich die die miteinander gekoppelten Helmholtz-Resonatoren (12, 13) durch unterschiedliche Resonanzfrequenzen voneinander unterscheiden, - dass die wenigstens eine Helmholtz-Resonatoranordnung (11) mit Kühlgas beaufschlagt ist, derart, dass die Kühlgaseinlassöffnung (33) an einem Resonatorhals (19, 20) angeordnet ist, und/oder - dass die Kühlgaseinlassöffnung (33) zum Versorgungsraum (28) und/oder zum Hochdruckraum (23) hin offen ist.
  2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Helmholtz-Resonatoranordnung (11) drei Helmholtz-Resonatoren (12, 13, 14) aufweist, wobei der Resonatorhals (20) des dritten Helmholtz-Resonators (14) an den Resonatorraum (16) des zweiten Helmholtz-Resonators (13) angeschlossen ist.
  3. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Hochdruckraum (23) der Brennkammer (1) umschließendes Gehäuse (22) vorgesehen ist, das in einer der Frontplatte (4) gegenüberliegenden Gehäusewand (24) für jeden Brenner (6) und für jede Helmholtz-Resonatoranordnung (11) eine Gehäuseöffnung (25 26) aufweist, durch die hindurch der jeweilige Brenner (6) und die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung (11) an der Frontplatte (4) montiert oder montierbar sind.
  4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Hochdruckraum (23) angeordnete, einen Oxidatorgas den Brennern (6) zuführenden Versorgungsraum (28) umschließende Hülle (27) vorgesehen ist, die in einer der Frontplatte (4) gegenüberliegenden Hüllenwand (29) für jeden Brenner (6) und für jede Helmholtz-Resonatoranordnung (11) eine Hüllenöffnung (30, 31) aufweist, durch die hindurch der jeweilige Brenner (6) und die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung (11) an der Frontplatte (4) montiert oder montierbar sind.
  5. Brennkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenöffnungen (9, 21) und/oder die Gehäuseöffnungen (25, 26) und/oder die Hüllenöffnungen (30, 31) so aufeinander abgestimmt sind, dass die Brenner (6) und die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung (11) gegeneinander austauschbar sind.
  6. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest eine solche Helmholtz-Resonatoranordnung (11) mit einer Stelleinrichtung (34) zum Verstellen der Resonanzfrequenz(en) wenigstens eines Helmholtz-Resonators (12, 13, 14) zusammenwirkt, und - dass die Stelleinrichtung (34) wenigstens einen Kolben (35, 36) aufweist, der im Resonatorraum (15, 16, 17) hubverstellbar angeordnet ist, und - dass die Stelleinrichtung (34) wenigstens einen Antrieb zum Hubverstellen des wenigstens einen Kolbens (35, 36) aufweist, der außerhalb des Hochdruckraums (23) angeordnet und mit dem jeweiligen Kolben (35, 36) antriebsgekoppelt ist.
  7. Brennkammer zumindest nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Helmholtz-Resonatoranordnung (11) vollständig im Inneren des Gehäuses (22) und/oder vollständig im Inneren der Hülle (27) angeordnet ist.
  8. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die Brennkammer (1) als Ringbrennkammer ausgestaltet ist, wobei die Frontplatte (4) ringförmig ist, oder - dass die Brennkammer (1) als Silobrennkammer ausgestaltet ist, wobei die Frontplatte (4) kreisförmig ist.
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