DE102007038220A1

DE102007038220A1 - Pilotmischer für eine Mischeinrichtung einer Gasturbinentriebwerksbrennkammer mit einer primären Brennstoffeinspritzeinrichtung und mehreren sekundären Brennstoffeinspritzanschlüssen

Info

Publication number: DE102007038220A1
Application number: DE102007038220A
Authority: DE
Inventors: Shui-Chi West Chester Li; Shih-Yang West Chester Hsieh; George Chia-Chun West Chester Hsiao; Hukam Chand West Chester Mongia
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-08-13
Filing date: 2007-08-13
Publication date: 2009-02-19

Abstract

Eine Mischereinrichtung (100) zur Verwendung in einer Brennkammer (62) eines Gasturbinentriebwerks (10) enthält einen Pilotmischer (102), einen Hauptmischer (104) und einen Brennstoffverteiler (106). Der Pilotmischer (102) enthält: ein ringförmiges Pilotgehäuse (108) mit einem hohlen Innenraum; einen primären Brennstoffinjektor (110), der in dem Pilotgehäuse (108) montiert und dazu eingerichtet ist, Brennstofftröpfchen in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses (108) abzugeben; mehrere Axialverwirbler (112, 114), die stromaufwärts von dem primären Brennstoffinjektor (110) positioniert sind, wobei jeder der mehreren Verwirbler (112, 114) mehrere Leiteinrichtungen aufweist, um durch den jeweiligen Verwirbler (112, 114) hindurchströmende Luft zu verwirbeln, um Luft und die von dem primären Brennstoffinjektor (110) abgegebenen Brennstofftröpfchen zu mischen; und mehrere sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse (134) zur Einführung von Brennstoff in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses (108). Der Hauptmischer (104) enthält ferner: ein Hauptgehäuse (134), das das Pilotgehäuse (108) umgibt und einen ringförmigen Hohlraum definiert; mehrere Brennstoffeinspritzanschlüsse (128) zur Einführung von Brennstoff in den Hohlraum (126) und wenigstens einen einzelnen Verwirbler (130), der stromaufwärts von den mehreren Brennstoffeinspritzanschlüssen (128) positioniert ist, wobei jeder der Hauptmischerverwirbler (130) mehrere Leiteinrichtungen aufweist, um durch den jeweiligen Verwirbler ...

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein gestuftes Verbrennungssystem, in dem die Erzeugung unerwünschter Verbrennungsproduktkomponenten in dem Triebwerksbetriebsbereich auf ein Minimum reduziert wird, und insbesondere eine Mischeinrichtung, die einen Pilotmischer mit einer primären Brennstoffeinspritzeinrichtung und sekundären Brennstoffeinspritzanschlüssen aufweist.
Die Tatsache, dass in der heutigen modernen Zeit auf eine Minimierung der Erzeugung und des Ausstoßes von Gasen, die zum Smog und zu sonstigen unerwünschten Umweltbedingungen beitragen, insbesondere von denjenigen Gasen, die von Gasturbinentriebwerken ausgestoßen werden, Wert gelegt wird, hat zu unterschiedlichen Brennkammerkonstruktionen geführt, die entwickelt worden sind, um die Erzeugung und den Ausstoß derartiger unerwünschter Verbrennungsproduktkomponenten zu reduzieren. Zu weiteren Faktoren, die eine Brennkammerkonstruktion beeinflussen, zählen die Wünsche von Nutzern von Gasturbinentriebwerken nach effizientem, kostengünstigem Betrieb, was sich in einen Bedarf nach reduziertem Brennstoffverbrauch unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung oder sogar Erhöhung der Antriebsleistung übertragen lässt. Infolgedessen umfassen wichtige Konstruktionskriterien für Verbrennungssysteme von Flugzeuggastur binentriebwerken die Berücksichtigung hoher Verbrennungstemperaturen, um unter verschiedenen Triebwerksbetriebsbedingungen eine hohe thermische Effizienz zu erzielen, sowie die Minimierung unerwünschter Verbrennungszustände, die zu der Emission von Partikeln und zu der Emission unerwünschter Gase sowie zu der Emission von Verbrennungsprodukten beitragen, die Vorläufer zur Bildung eines fotochemischen Smogs darstellen.
Verschiedene staatliche Regulierungsbehörden haben Emissionsgrenzwerte für akzeptable Belastungswerte von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx) festgelegt, die als die wichtigsten Ursachen, die zur Herbeiführung unerwünschter Klimabedingungen beitragen, identifiziert worden sind. Deshalb sind unterschiedliche Brennkammerkonstruktionen entwickelt worden, die diese Kriterien zu erfüllen. Eine Weise, in der das Problem der Minimierung der Emission unerwünschter Gasturbinentriebwerksverbrennungsprodukte angegangen worden ist, ist beispielsweise das Vorsehen einer abgestuften Verbrennung. In dieser Anordnung ist eine Brennkammer vorgesehen, in der ein Erststufenbrenner für kleine Drehzahlen und für Bedingungen im niedrigen Leistungsbereich eingesetzt wird, um die Eigenschaft der Verbrennungsprodukte genauer zu steuern. Für höhere Leistungsabgabebedingungen ist eine Kombination von Erststufen- und Zweitstufenbrennern vorgesehen, während versucht wird, die Verbrennungsprodukte innerhalb der Emissionsgrenzwerte zu halten. Es versteht sich, dass der Kompromiss hinsichtlich der Betriebsweise der Erststufen- und Zweitstufenbrenner zur Ermöglichung eines effizienten thermischen Betriebs des Triebwerks unter gleichzeitiger Minimierung der Erzeugung unerwünschter Verbrennungsprodukte schwierig zu erreichen ist. In dieser Hinsicht kann ein Betrieb bei niedrigen Verbrennungstemperaturen zur Minderung der Emissionen von NOx auch eine unvollständige oder teilweise unvollständige Verbrennung zur Folge haben, was zusätzlich zu der Erbringung einer geringeren Leistungsabgabe und eines kleineren Wärmewirkungsgrads zu der Erzeugung zu hoher Anteile an HC und CO führen kann. Obwohl eine hohe Verbrennungstemperatur den Wärmewirkungsgrad verbessert und die Anteile an HC und CO verringert, hat sie andererseits häufig eine höhere NOx-Abgabe zur Folge.
Ein weiterer Weg, der vorgeschlagen worden ist, um die Erzeugung dieser unerwünschten Verbrennungsproduktkomponenten auf ein Minimum zu reduzieren, besteht darin, eine effektivere Vermischung des eingespritzten Brennstoffs mit der Verbrennungsluft zu erzielen. In dieser Hinsicht sind über die Jahre hinweg zahlreiche Mischerkonstruktionen vorgeschlagen worden, um die Vermischung zwischen dem Brennstoff und der Luft zu verbessern. Auf diese Weise findet eine Verbrennung gleichmäßig in dem gesamten Gemisch statt und reduziert die Anteile an HC und CO, die von einer unvollständigen Verbrennung herrühren. Selbst bei einer verbesserten Vermischung werden jedoch unter hohen Leistungsbedingungen, wenn die Flammentemperaturen hoch sind, hohe Anteile an unerwünschten NOx erzeugt.
Eine Mischerkonstruktion, die verwendet worden ist, wird als ein doppelringförmiger Vormischverwirbler (TAPS, Twin Annular Premixing Swirler) bezeichnet und ist in den folgenden US-Patentschriften beschrieben: 6 354 072 , 6 363 726 , 6 367 262 , 6 381 964 , 6 389 815 , 6 418 726 , 6 453 660 , 6 484 489 und 6 865 889 . Die veröffentliche US-Patentanmeldung Nr. 2002/0178732 veranschaulicht ebenfalls be stimmte Ausführungsformen des TAPS-Mischers. Es versteht sich, dass die TAPS-Mischeinrichtung einen Pilotmischer, dem während des gesamten Triebwerksbetriebszyklus Brennstoff zugeführt wird, und einen Hauptmischer enthält, dem Brennstoff lediglich während erhöhter Leistungsbedingungen des Triebwerksbetriebszyklus zugeführt wird. Während Verbesserungen des Hauptmischers der Einrichtung unter Bedingungen im hohen Leistungsbereich (d. h. beim Start oder Abheben und im Steigflug) in den Patentanmeldungen mit den Anmeldenummern 11/188 596, 11/188 598 und 11/188 470 beschrieben sind, ist eine Modifikation des Pilotmischers erwünscht, um die Funktionsfähigkeit in anderen Abschnitten des Betriebsbereichs eines Triebwerks (d. h. im Leerlauf, beim Landeanflug und im Marschflug) unter Aufrechterhaltung der Verbrennungseffizienz zu verbessern.
Somit besteht ein Bedarf, eine Gasturbinentriebwerksbrennkammer zu schaffen, in der die Erzeugung unerwünschter Verbrennungsproduktkomponenten in einem weiten Bereich von Triebwerksbetriebsbedingungen auf ein Minimum reduziert wird. Ferner ist es erwünscht, dass der Pilotmischer einer verschachtelten Brennkammeranordnung modifiziert wird, um die Funktionsfähigkeit zu verbessern und Emissionen in dem Betriebsbereich des Triebwerks zu reduzieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Mischeinrichtung zur Verwendung in einer Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks beschrieben, wie sie einen Pilotmischer, einen Hauptmischer und einen Brennstoffverteiler enthält. Insbesondere enthält der Pilotmischer: ein ringförmiges Pilotgehäuse mit einem hohlen In nenraum; einen primären Brennstoffinjektor bzw. eine primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung, der bzw. die in dem Pilotgehäuse montiert und dazu eingerichtet ist, Brennstofftröpfchen in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses abzugeben; mehrere axiale Verwirbler, die stromaufwärts von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung positioniert sind, wobei jeder der mehreren Verwirbler mehrere Leitschaufeln bzw. -einrichtungen zur Verwirbelung von Luft aufweist, die den jeweiligen Verwirbler durchströmt, um Luft und die Brennstofftröpfchen, die von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung abgegeben werden, zu vermischen; und mehrere sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse zur Einbringung von Brennstoff in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses. Der Hauptmischer enthält ferner: ein Hauptgehäuse, das das Pilotgehäuse umgibt und einen ringförmigen Hohlraum bildet; mehrere Brennstoffeinspritzanschlüsse zur Einbringung von Brennstoff in den Hohlraum und wenigstens einen einzelnen Verwirbler, der stromaufwärts von den mehreren Brennstoffeinspritzanschlüssen positioniert ist, wobei jeder der Hauptmischerverwirbler mehrere Leitschaufeln bzw. -einrichtungen zur Verwirbelung von Luft, die den jeweiligen Verwirbler durchströmt, aufweist, um Luft und die von den Brennstoffeinspritzanschlüssen des Hauptmischers abgegebenen Brennstofftröpfchen zu vermischen. Der Brennstoffverteiler steht mit den mehreren sekundären Brennstoffeinspritzanschlüssen in dem Pilotmischer und den mehreren Brennstoffeinspritzanschlüssen in dem Hauptmischer in Strömungsverbindung.
Gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Gasturbinentriebwerksbrennkammer mit einem Pilotmischer und einem Hauptmischer beschrieben, wobei der Pilotmischer ein ring förmiges Pilotgehäuse mit einem hohlen Innenraum, eine primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung, die in dem Pilotgehäuse montiert und eingerichtet ist, um Brennstofftröpfchen in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses abzugeben, mehrere axiale Verwirbler, die stromaufwärts von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung positioniert sind, wobei jeder der mehreren Verwirbler mehrere Leitschaufeln zur Verwirbelung von Luft, die den jeweiligen Verwirbler durchströmt, aufweist, um Luft und die von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung abgegebenen Brennstofftröpfchen zu vermischen, und mehrere sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse zur Einbringung von Brennstoff in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses enthält. Das Verfahren enthält die Schritte einer Zuführung von Luft durch die Verwirbler mit einer vorgesehenen Luftströmungsrate, einer Zuführung von Brennstoff durch die primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung und einer Zuführung von Brennstoff durch die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse des Pilotmischers während vorbestimmter Zeitpunkte in einem Betriebszyklus des Gasturbinentriebwerks.
Gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk beschrieben, wie sie eine äußere Wand, eine von der äußeren Wand radial beabstandete innere Wand, so dass dazwischen eine Brennkammer ausgebildet ist, einen Dom, der an einem stromaufwärtigen Ende der Brennkammer positioniert ist, und mehrere Mischeinrichtung enthält, die in Öffnungen des Doms positioniert sind. Jede Mischeinrichtung weist einen Pilotmischer auf, der enthält: ein ringförmiges Pilotgehäuse mit einem hohlen Innenraum; eine primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung, die in dem Pilotgehäuse montiert und dazu eingerichtet ist, Brennstofftröpfchen in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses abzugeben; mehrere axiale Verwirbler, die stromaufwärts von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung positioniert sind, wobei jeder der mehreren Verwirbler mehrere Leitschaufeln bzw. -einrichtungen zur Verwirbelung von Luft, die den jeweiligen Verwirbler durchströmt, aufweist, um Luft und die von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung abgegebenen Brennstofftröpfchen zu vermischen; und mehrere sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse zur Einbringung von Brennstoff in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematisierte Ansicht eines Turbofan-Gasturbinentriebwerks mit hohem Bypass- bzw. Mantelstromverhältnis;
2 zeigt eine Längsansicht einer Gasturbinentriebwerksbrennkammer mit einer gestuften Anordnung im Querschnitt;
3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht der in 2 dargestellten Mischeinrichtung;
4 zeigt eine hintere Perspektivansicht der in den 2 und 3 dargestellten Mischeinrichtung;
5 zeigt eine Perspektivansicht eines Teils der in den 2–4 dargestellten Mischeinrichtung, betrachtet von hinten; und
6 zeigt eine perspektivische Teilansicht der in den 2–4 dargestellten Mischereinrichtung, geschnitten entlang der Linie 6-6 nach 4.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Indem nun im Detail auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gleiche Bezugszeichen in sämtlichen Figuren die gleichen Elemente bezeichnen, zeigt 1 auf schematisierte Weise ein bei Flugzeugen eingesetztes beispielhaftes Gasturbinentriebwerk 10 (der Art mit hohem Bypass- bzw. Mantelstromverhältnis), das für die Zwecke der Bezugnahme eine durch dieses hindurchführende Längsachse oder axiale Mittelachse 12 aufweist. Das Triebwerk 10 enthält vorzugsweise ein Gasturbinenkerntriebwerk, das allgemein mit dem Bezugzeichen 14 gekennzeichnet ist, und einen Fan- bzw. Bläserabschnitt 16, der stromaufwärts von diesem positioniert ist. Das Kerntriebwerk 14 enthält gewöhnlich ein im Wesentlichen rohrförmiges äußeres Gehäuse bzw. einen Mantel 18, das bzw. der einen ringförmigen Einlass 20 definiert. Das äußere Gehäuse 18 umschließt und trägt ferner einen Zusatz- bzw. Boosterverdichter 22 zur Anhebung des Drucks der Luft, die in das Kerntriebwerk 14 eintritt, auf ein erstes Druckniveau. Ein mehrstufiger Hochdruck-Axialverdichter 24 empfängt unter Druck gesetzte Luft von dem Booster 22 und erhöht weiter den Druck der Luft. Die unter Druck gesetzte Luft strömt zu einer Brennkammer 26, in der Brennstoff in den Druckluftstrom eingespritzt wird, um die Temperatur und das Energieniveau der Druckluft zu erhöhen. Die energiereichen Verbrennungsprodukte strömen von der Brennkammer 26 zu einer ersten Turbine (Hochdruckturbine) 28 zum Antreiben des Hochdruckverdichters 24 über eine erste Antriebswelle (Hochdruck-Antriebswelle) 30 und anschließend zu einer zweiten Turbine (Niederdruckturbine) 32, um den Boosterverdichter 22 und den Bläserabschnitt 16 über eine zweite Antriebswelle (Niederdruck-Antriebswelle) 34 anzutreiben, die koaxial zu der ersten Antriebswelle 30 verläuft. Nachdem sie jede der Turbinen 28 und 32 angetrieben haben, verlassen die Verbrennungsprodukte das Kerntriebwerk 14 über eine Austritts- bzw. Schubdüse 36, um einen Antriebsstrahlschub zu liefern.
Der Fan- bzw. Bläserabschnitt 16 enthält einen drehbaren Axialströmungs-Bläserrotor 38, der von einem ringförmigen Bläsergehäuse bzw. -mantel 40 umgeben ist. Es versteht sich, dass das Bläsergehäuse 40 von dem Kerntriebwerk 14 mittels mehrerer im Wesentlichen radial ragender, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter Auslassleitschaufeln 42 gestützt ist. Auf diese Weise umschließt das Bläsergehäuse 40 den Bläserrotor 38 und die Bläserlaufschaufeln 44. Ein stromabwärtiger Abschnitt 46 des Bläsergehäuses 40 erstreckt sich über einem äußeren Abschnitt des Kerntriebwerks 14, um einen sekundären oder Bypass-Luftströmungskanal 48 zu bilden, der einen zusätzlichen Antriebsstrahlschub ergibt.
Von einem Strömungsstandpunkt aus versteht es sich, dass eine Anfangsluftströmung, wie sie durch den Pfeil 50 gekennzeichnet ist, in das Gasturbinentriebwerk 10 durch einen Einlass 52 zu dem Bläsergehäuse 40 eintritt. Die Luftströmung passiert die Bläserlaufschaufeln 44 und spaltet sich in eine (durch einen Pfeil 54 gekennzeichnete) erste Druckluftströmung, die sich durch den Kanal 48 fortbewegt, und eine (durch einen Pfeil 56 gekennzeichnete) zweite Druckluftströmung auf, die in den Boosterverdichter 22 eintritt. Der Druck der zweiten Druckluftströmung 56 wird erhöht, und diese dringt in den Hochdruckverdichter 24 ein, wie dies durch einen Pfeil 58 dargestellt ist. Nach einer Vermischung mit Brennstoff und einer Verbrennung in der Brennkammer 26 treten Verbrennungsprodukte 60 aus der Brennkammer 26 aus und strömen durch die ersten Turbine 28. Die Verbrennungsprodukte 60 strömen anschließend durch die zweite Turbine 32 und treten aus der Schubdüse 36 aus, um einen Schub für das Gasturbinentriebwerk 10 zu erzielen.
Wie am besten aus 2 ersichtlich, enthält die Brennkammereinrichtung 26 eine ringförmige Brennkammer 62, die koaxial zu der Längsachse 12 ausgerichtet ist, sowie einen Einlass 64 und einen Auslass 66. Wie vorstehend erwähnt, empfängt die Brennkammer 26 einen kreisringförmigen Strom einer unter Druck gesetzten Luft von einem Hochdruckverdichterauslass 69. Ein Teil dieser Verdichteraustrittsluft strömt in eine Mischeinrichtung 67 hinein, in der auch Brennstoff von einer Brennstoffdüse 68 eingespritzt wird, um diesen mit der Luft zu vermischen und ein Brennstoff-Luft-Gemisch zu bilden, das der Brennkammer 62 zur Verbrennung zugeführt wird. Ein Zünden des Brennstoff-Luft-Gemisches wird mittels einer geeigneten Zündeinrichtung 70 bewerkstelligt, und die resultierenden Verbrennungsgase 60 strömen in einer axialen Richtung zu einer ringförmigen Erststufenturbinendüse 62 hin und in diese hinein. Die Düse 72 ist durch einen ringförmigen Strömungskanal definiert, der mehrere in Radialrichtung ragende, in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Düsenleitschaufeln 74 enthält, die die Gase derart umlenken, dass diese unter einem Winkel strömen und auf die Erststufenturbinenlaufschaufeln der ersten Turbine 28 aufprallen. Wie in 1 veranschaulicht, treibt die erste Turbine 28 vorzugsweise den Hochdruckverdichter 24 über die erste Antriebswelle 30 drehend an. Die Niederdruckturbine 32 treibt vorzugsweise den Boosterverdichter 24 und den Bläserrotor 38 über die zweite Antriebswelle 34 an.
Die Brennkammer 62 ist innerhalb des äußeren Triebwerksgehäuses 18 untergebracht und durch eine ringförmige äußere Brennkammerwand 76 sowie eine radial innen angeordnete ringförmige innere Brennkammerwand 78 gebildet. Die Pfeile in 2 zeigen die Richtungen an, in die Verdichteraustrittsluft innerhalb der Brennkammer 26 strömt. Wie veranschaulicht, strömt ein Teil der Luft über die äußerste Oberfläche der Außenwand 76, während ein Teil in die Brennkammer 62 hineinströmt und ein Teil über die innerste Oberfläche der Innenwand 78 strömt.
Im Gegensatz zu früheren Konstruktionen wird bevorzugt, dass die äußere und die innere Wand 76 bzw. 78 nicht mit mehreren Verdünnungsöffnungen versehen sind, die zusätzlicher Luft ermöglichen, in die Brennkammer 62 einzutreten, um den Verbrennungsprozess zu Ende zu führen, bevor die Verbrennungsprodukte in die Turbinendüse 72 eintreten. Dies entspricht einer Patentanmeldung mit dem Titel „High Pressure Gas Turbine Engine Having Reduced Emissions" und mit der Anmeldenummer 11/188 483, die ebenfalls auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung lautet. Es versteht sich jedoch, dass die äußere Wand 76 und die innere Wand 78 vorzugsweise mehrere kleinere, auf dem Kreisumfang voneinander beabstandete Kühlluftöffnungen (nicht veranschaulicht) enthalten, um einem Teil der Luft, die entlang ihrer äußersten Flächen strömt, zu ermöglichen, in den Innenraum der Brennkammer 62 einzuströmen. Diese nach innen gerichtete Luftströme strömen entlang der Innenflächen der äußeren und der inneren Wand 76 und 78, die zu dem Innenraum der Brennkammer 62 hin gerichtet sind, so dass dort entlang ein Kühlluftfilm bereitgestellt wird.
Es versteht sich, dass an dem stromaufwärtigen Ende der Brennkammer 26 mehrere sich axial erstreckende Mischeinrichtungen 67 in einer kreisförmigen Anordnung angeordnet sind, die sich in den Einlass 64 der ringförmigen Brennkammer 62 hinein erstrecken. Es ist ersichtlich, dass eine ringförmige Domplatte 80 nach innen und nach vorne ragt, um ein stromaufwärtiges Ende der Brennkammer 62 zu definieren, wobei sie mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Öffnungen aufweist, die darin ausgebildet sind, um Mischeinrichtungen 67 aufzunehmen. Die stromaufwärtigen Abschnitte sowohl der inneren als auch der äußeren Wand 76 bzw. 78 sind in einer Radialrichtung voneinander beabstandet und bilden eine äußere Verkleidung 82 sowie eine innere Verkleidung 84. Der Zwischenraum zwischen den vordersten Endender äußeren und der inneren Verkleidung 82 und 84 definiert den Brennkammereinlass 64 zur Bereitstellung einer Öffnung, die der Verdichteraustrittsluft ermöglicht, in die Brennkammer 62 einzutreten.
Eine Mischeinrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 3 veranschaulicht. Die Mischeinrichtung 100 enthält vorzugsweise einen Pilotmischer 102, einen Hauptmischer 104 und einen Brennstoffverteiler 106, der dazwischen positioniert ist. Insbesondere ist ersichtlich, dass der Pilotmischer 102 vorzugsweise ein ringförmiges Pilotgehäuse 108, das einen hohlen Innenraum aufweist, sowie einen primären Brennstoffinjektor bzw. eine primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung 110 enthält, der bzw. die in dem Gehäuse 108 montiert und zur Abgabe von Brennstofftröpfchen in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses 108 eingerichtet ist. Ferner enthält der Pilotmischer 102 vorzugsweise einen ersten Verwirbler 112, der an einer radial inneren Position in der Nähe der primären Brenn stoffeinspritzeinrichtung 110 angeordnet ist, einen zweiten Verwirbler 114, der an einer radial äußeren Position in Bezug auf den ersten Verwirbler 112 angeordnet ist, und eine Teiler- bzw. Spalteinrichtung 116, die dazwischen positioniert ist. Wie veranschaulicht, erstreckt sich der Teiler 116 stromabwärts von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung 110, um in einem stromabwärtigen Abschnitt eine Venturianordnung 118 zu bilden. Es versteht sich, dass der erste und der zweite Pilotverwirbler 112 und 114 im Wesentlichen parallel zu einer durch die Mischeinrichtung 100 führenden Mittellinienachse 120 ausgerichtet sind und mehrere Leitschaufeln enthalten, um hindurch strömende Luft zu verwirbeln. Zu jeder Zeit während des Triebwerksbetriebszyklus werden dem Pilotmischer 102 Brennstoff und Luft zugeführt, so dass eine primäre Verbrennungszone 122 in einem zentralen Abschnitt der Brennkammer 62 erzeugt wird (siehe 2).
Der Hauptmischer 104 enthält ferner ein ringförmiges Hauptgehäuse 124, das das Pilotgehäuse 108 in Radialrichtung umgibt und einen ringförmigen Hohlraum 126 bildet, mehrere Brennstoffeinspritzanschlüsse 128, die Brennstoff in den ringförmigen Hohlraum 126 einbringen, und eine Verwirbleranordnung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 130 gekennzeichnet ist. Die Verwirbleranordnung 130 kann auf eine beliebige von verschiedenen Weisen konfiguriert sein, wie in einer Patentanmeldung mit dem Titel „Mixer Assembly for Combustor of a Gas Turbine Engine Having a Plurality of Counter-Rotating Swirlers" mit der Anmeldenummer 11/188 596 und einer Patentanmeldung mit dem Titel „Swirler Arrangement for Mixer Assembly of a Gas Turbine Engine Combustor Having Shaped Passages" mit der Anmeldenummer 11/188 595 veranschaulicht, die beide auf die Inhaberin der vorliegen den Erfindung lauten. Aus 3 ist jedoch ersichtlich, dass die Verwirbleranordnung 130 vorzugsweise wenigstens einen ersten Verwirbler 144 enthält, der stromaufwärts von den Brennstoffeinspritzanschlüssen 128 positioniert ist. Wie veranschaulicht, ist der erste Verwirbler 144 vorzugsweise im Wesentlichen radial in Bezug auf die durch die Mischeinrichtung 100 führende Mittelachse 120 ausgerichtet. Es sollte beachtet werden, dass der erste Verwirbler 144 mehrere Leitschaufeln 150 zur Verwirbelung der dazwischen strömenden Luft enthält. Da die Leitschaufeln 150 in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind, sind zwischen benachbarten Leitschaufeln 150 mehrere im Wesentlichen gleichförmige Durchgänge gebildet. Es ist ferner zu verstehen, dass der Verwirbler 144 Leitschaufeln enthalten kann, die unterschiedliche Konfigurationen aufweisen, um die Durchgänge in einer gewünschten Weise zu gestalten, wie dies in der hier vorstehend angegebenen '595-Patentanmeldung beschrieben ist.
Die Verwirbleranordnung 130 ist ferner veranschaulicht, wie sie einen zweiten Verwirbler 146 enthält, der stromaufwärts von den Brennstoffeinspritzanschlüssen 128 positioniert ist und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Mittellinienachse 120 ausgerichtet ist. Der zweite Verwirbler 146 enthält ferner mehrere Leitschaufeln 152 zur Verwirbelung der dazwischen strömenden Luft. Obwohl die Leitschaufeln 152 veranschaulicht sind, wie sie im Wesentlichen gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, wodurch mehrere im Wesentlichen gleichförmige Durchgänge dazwischen definiert sind, können derartige Leitschaufeln 152 auch andere Konfigurationen aufweisen, um die Durchgänge in einer gewünschten Weise zu gestalten.
Der Brennstoffverteiler 106 ist, wie oben angegeben, zwischen dem Pilotmischer 102 und dem Hauptmischer 104 angeordnet und steht mit einer Brennstoffversorgung bzw. -quelle in Strömungsverbindung. Die Brennstoffeinspritzanschlüsse 128 stehen mit dem Brennstoffverteiler 106 in Strömungsverbindung und sind in Umfangsrichtung rund um den äußeren Mantel 140 des Zentralkörpers im Abstand zueinander angeordnet. Wie aus 3 ersichtlich, sind die Brennstoffeinspritzanschlüsse 128 vorzugsweise derart positioniert, dass Brennstoff an einem stromaufwärtigen Ende des ringförmigen Hohlraums 126 zugeführt wird.
Wenn dem Hauptmixer 104 Brennstoff zugeführt wird, wird in der Brennkammer 62 eine ringförmige sekundäre Verbrennungszone 198 geschaffen, die sich radial außerhalb der primären Verbrennungszone 122 im Abstand zu dieser befindet und diese konzentrisch umgibt. In Abhängigkeit von der Größe des Gasturbinentriebwerks 10 können nicht weniger als etwa zwanzig Mischereinrichtungen 100 in einer kreisförmigen Gruppe an dem Einlass 64 der Brennkammer 62 angeordnet sein.
Wie am besten aus den 3, 4 und 6 ersichtlich, enthält der Pilotmischer 102 ferner mehrere im Abstand zueinander angeordnete sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse 134, durch die Brennstoff ebenfalls in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses 108 eingebracht wird. Es ist verständlich, dass die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 vorzugsweise in Umfangsrichtung rund um das Pilotgehäuse 108 im Abstand zueinander in einer vorbestimmten Ebe ne 136 angeordnet sind, die die Mittelachse 120 durch die Mischeinrichtung 100 schneidet. Während die Ebene 136, in der die zweiten Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 liegen, veranschaulicht ist, wie sie in einem sich nach außen erweiternden Abschnitt 138 des Pilotgehäuses 108 stromabwärts von dem Teiler 116 angeordnet ist, versteht es sich, dass eine Ebene, die derartige sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 enthält, annähernd an einem stromabwärtigen Ende des Teilers 116 oder sogar stromaufwärts von diesem angeordnet sein kann. In der Tat kann die axiale Länge der Teilereinrichtung 116 derart verändert werden, dass sich ihre Beziehung zu der Lage der sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 ändern könnte.
In ähnlicher Weise ist die Ebene 136 dargestellt, wie sie im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse 120 ausgerichtet ist, wobei jedoch die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 derart positioniert sein können, dass die Ebene 136 schräg ist, so dass sie unter einem Winkel entweder in stromaufwärtiger oder in stromabwärtiger Richtung, wie gewünscht, verläuft. Ferner kann unabhängig von der axialen Position oder Ausrichtung der Ebene 136, die die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 enthält, jeder derartige sekundäre Brennstoffeinspritzanschluss 134 individuell im Wesentlichen senkrecht zu der Mittellinienachse 120 ausgerichtet, stromaufwärts unter einem spitzen Winkel ausgerichtet oder stromabwärts unter einem stumpfen Winkel ausgerichtet sein.
Es ist ferner zu ersehen, dass die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 des Pilotmischers 102 vorzugsweise mit dem Brennstoffverteiler 106 in Strömungsverbindung stehen, obwohl sie Brennstoff von einer gesonderten Quelle empfangen könnten. Wie aus 5 ersichtlich, können die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 gemeinsam mit den Brennstoffeinspritzanschlüssen 128 des Hauptmischers 104 in einer einstückigen Brennstoffeinspritzanordnung 135 integriert sein. In jedem Fall wird beim Auftreten eines festgelegten Ereignisses (z. B. bei einem vorgesehenen Zykluspunkt für das Gasturbinentriebwerk 10, wenn die Verdichteraustrittsluft 58 eine vorbestimmte Temperatur aufweist, etc.) gewöhnlich Brennstoff in den hohlen Abschnitt des Pilotgehäuses 108 durch die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 eingespritzt. In Abhängigkeit von den Anforderungen eines speziellen Zustandes wird Brennstoff durch die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 mit einer Rate eingespritzt, die größer als oder im Wesentlichen gleich der des durch die primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung 110 eingespritzten Brennstoffs ist. Natürlich setzt dies voraus, dass Brennstoff zu jeder Zeit durch die primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung 110 bereitgestellt wird, wobei es jedoch Anlässe geben kann, bei denen es bevorzugt wird, lediglich durch die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 Brennstoff dem Pilotmischer 102 zuzuführen.
Auf diese Weise weist der Pilotmischer 102 während des Betriebs in den Zuständen im niedrigen Leistungsbereich (d. h. im Leerlauf, beim Landeanflug und im Marschflug) eine größere Flexibilität auf. Insbesondere ist verständlich, dass der Pilotmischer 102 in der Lage ist, das Gasturbinentriebwerk 10 bis zu etwa 30% des maximalen Schubs anzutreiben, wenn Brennstoff lediglich der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung 110 zugeführt wird. Im Vergleich hierzu ist der Pilotmischer 102 in der Lage, das Gasturbinentriebwerk 10 bis zu etwa 70% des maximalen Schubs anzu treiben, wenn Brennstoff auch den sekundären Brennstoffeinspritzanschlüssen 134 zugeführt wird.
Um den gewünschten Brennstoffsprühstrahl in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses 108 zu fördern, wird bevorzugt, dass ein Kanal 142 jeden sekundären Brennstoffeinspritzanschluss 134 des Pilotmischers 102 umgibt. Jeder Kanal 142 steht über eine Zuführung 154 benachbart zu dem Brennstoffverteiler 106 mit Druckluft in Strömungsverbindung. Diese Luft wird zugeführt, um ein Einspritzen des Brennstoffsprühstrahls in das Pilotgehäuse 108 zu unterstützen, anstatt dass dieser entlang einer Innenfläche 156 des Pilotgehäuses 108 gedrückt wird. Dies kann ferner durch Bereitstellung eines Verwirblers 158 innerhalb jedes Kanals 142 gefördert werden, der der rund um den Brennstoffsprühstrahl eingespritzten Luft einen Drall verleiht.
Es wird ferner bevorzugt, dass die Leitschaufeln 115 des äußeren Pilotverwirblers 114 (siehe 6) derart konfiguriert sind, dass hindurch strömende Luft wenigstens etwas auf die Innenfläche 156 des Pilotgehäuses 108 zu gerichtet wird. Auf diese Weise ist eine derartige Luft besser in der Lage, mit einem durch die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 zugeführten Brennstoff wechselzuwirken. Demgemäß sind die Leitschaufeln 115 vorzugsweise bei ungefähr 30° bis etwa 60° in Bezug auf die Mittellinienachse 120 abgewinkelt. Auf diese Weise wird ein Öffnungswinkel 160 des Pilotgehäuses 108 angenähert.
In Anbetracht der Hinzufügung der sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 in dem Pilotmischer 102 versteht es sich, dass die Strömungsrate der hindurchströmenden Luft vorzugsweise bei einer Rate von etwa 10% bis etwa 30% aufrechterhalten wird. Ferner helfen derartige sekundäre Einspritzanschlüsse 134, die Emissionen zu reduzieren, die durch die Mischeranordnung 100 während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks 10 erzeugt werden. Insbesondere ist die Brennkammer 26 in der Lage, über eine größere Zeitdauer hinweg lediglich mit dem dem Pilotmischer 102 zugeführten Brennstoff zu arbeiten. Außerdem ist festgestellt worden, dass es erwünscht ist, mehr Brennstoff an einer radial äußeren Stelle des Pilotmischers 102 zuzuführen.
Es versteht sich, dass in Verbindung mit den körperlichen Ausführungsformen der Mischeranordnung 100 auch ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkammer 26 mit einem Pilotmischer 102, wie hier beschrieben, dargeboten wird. Insbesondere enthält ein derartiges Verfahren die folgenden Schritte: Bereitstellung von Luft durch Pilotverwirbler 112 und 114 mit einer vorgesehenen Strömungsrate; Bereitstellung von Brennstoff durch eine primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung 110 und Bereitstellung von Brennstoff durch sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 während vorbestimmter Zustände in der Brennkammer 26 und/oder eines Betriebszyklus des Gasturbinentriebwerks 10. Ferner kann ein derartiges Verfahren zusätzliche Schritte in Bezug auf den Betrieb des Hauptmischers 104 enthalten, zu denen gehören: Bereitstellung von Luft durch Hauptverwirbler 144 und 146 und Bereitstellung von Brennstoff durch Brennstoffeinspritzanschlüsse 128 während vorbestimmter Zustände in der Brennkammer 26 und/oder des Betriebszyklus des Gasturbinentriebwerks 10. Während Brennstoff dem Pilotmischer 102 im Allgemeinen durch die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 zugeführt wird, wenn Brennstoff auch durch die primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung 110 zugeführt wird, kann es einige Bedingungen geben, bei denen Brennstoff le diglich durch die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 und nicht gleichzeitig durch die primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung 110 zugeführt wird.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben sind, versteht es sich für einen Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demgemäß besteht die Absicht, in den beigefügten Ansprüchen all derartige Veränderungen und Modifikationen mit zu umfassen, die in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Eine Mischereinrichtung 100 zur Verwendung in einer Brennkammer 62 eines Gasturbinentriebwerks 10 enthält einen Pilotmischer 102, einen Hauptmischer 104 und einen Brennstoffverteiler 106. Der Pilotmischer 102 enthält: ein ringförmiges Pilotgehäuse 108 mit einem hohlen Innenraum; einen primären Brennstoffinjektor 110, der in dem Pilotgehäuse 108 montiert und dazu eingerichtet ist, Brennstofftröpfchen in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses 108 abzugeben; mehrere Axialverwirbler 112, 114, die stromaufwärts von dem primären Brennstoffinjektor 110 positioniert sind, wobei jeder der mehreren Verwirbler 112, 114 mehrere Leiteinrichtungen aufweist, um durch den jeweiligen Verwirbler 112, 114 hindurch strömende Luft zu verwirbeln, um Luft und die von dem primären Brennstoffinjektor 110 abgegebenen Brennstofftröpfchen zu mischen; und mehrere sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse 134 zur Einführung von Brennstoff in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses 108. Der Hauptmischer 104 enthält ferner: ein Hauptgehäuse 134, das das Pilotgehäuse 108 umgibt und einen ringförmigen Hohlraum 126 definiert; mehrere Brennstoffeinspritzanschlüsse 128 zur Einführung von Brennstoff in den Hohlraum 126 und wenigstens einen einzelnen Verwirbler 130, der stromaufwärts von den mehreren Brennstoffeinspritzanschlüssen 128 positioniert ist, wobei jeder der Hauptmischerverwirbler 130 mehrere Leiteinrichtungen aufweist, um durch den jeweiligen Verwirbler hindurch strömende Luft zu verwirbeln, um Luft und die durch die Brennstoffeinspritzanschlüsse 128 des Hauptmischers abgegebenen Brennstofftröpfchen zu mischen. Der Brennstoffverteiler 106 steht mit den mehreren sekundären Brennstoffeinspritzanschlüssen 134 in dem Pilotmischer 102 und den mehreren Brennstoffeinspritzanschlüssen 128 in dem Hauptmischer 104 in Strömungsverbindung.

10: Turbofan-Flugzeugtriebwerk (allgemein)
12: Längsachse
14: Gasturbinenkerntriebwerk (allgemein)
16: Fan-Abschnitt, Bläserabschnitt
18: Äußeres Gehäuse für das Kerntriebwerk
20: Ringförmiger Kerntriebwerkseinlass
22: Boosterverdichter
24: Hochdruckverdichter
26: Brennkammereinrichtung
28: Erste Turbine (Hochdruckturbine)
30: Erste Antriebswelle (Hochdruck-Antriebswelle)
32: Zweite Turbine (Niederdruckturbine)
34: Zweite Antriebswelle (Niederdruck-Antriebswelle)
36: Austrittsdüse, Schubdüse
38: Fan-Rotor, Bläserrotor
40: Ringförmiges Bläsergehäuse
42: Auslassleitschaufeln
44: Bläserrotorlaufschaufeln
46: Stromabwärtiger Abschnitt des Bläsergehäuses
48: Bypass-Luftstromkanal, Mantelstromkanal
50: Pfeil, der den Anfangsluftstrom kennzeichnet
52: Einlass zum Bläsergehäuse
54: Pfeil, der den ersten (äußeren) Druckluftstrom kennzeichnet
56: Pfeil, der den zweiten (inneren) Druckluftstrom kennzeichnet
58: Pfeil, der den Druckluftzustrom zu dem Hochdruckverdichter kennzeichnet
60: Verbrennungsprodukte
62: Brennkammer
64: Einlass der Brennkammer
66: Auslass der Brennkammer
67: Mischeinrichtung (allgemein)
68: Brennstoffdüse
69: Hochdruckverdichterauslass
70: Zündeinrichtung
72: Erststufenturbinendüse
74: Düsenleitschaufeln
76: Äußere Wand der Brennkammereinrichtung
78: Innere Wand der Brennkammereinrichtung
80: Domplatte
82: Äußere Verkleidung
84: Innere Verkleidung
100: Mischanordnung (allgemein)
102: Pilotmischer (allgemein)
104: Hauptmischer (allgemein)
106: Brennstoffverteiler
108: Pilotgehäuse
110: Primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung des Pilotmischers
112: Erster, innerer Pilotverwirbler
114: Zweiter, äußerer Pilotverwirbler
115: Leitschaufeln des äußeren Pilotverwirblers
116: Teilereinrichtung, Spalteinrichtung
118: Venturi
120: Mittellinienachse durch die Mischanordnung
122: Primäre Verbrennungszone
124: Hauptgehäuse
126: Ringförmiger Hohlraum
128: Brennstoffeinspritzanschlüsse
130: Verwirbleranordnung (radial/axial)
134: Sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse des Pilotmischers
135: Einstückige Brennstoffeinspritzanordnung
136: Ebene mit sekundären Brennstoffeinspritzanschlüssen
138: Sich nach außen erweiternder Abschnitt des Pilotgehäuses
140: Äußerer Mantel des Zentralkörpers
142: Kanal, der die sekundären Einspritzanschlüsse umgibt
144: Erster (radialer) Verwirbler
146: Zweiter (axialer) Verwirbler
148: Ringförmiger Durchgang
150: Leitschaufeln des Radialverwirblers
152: Leitschaufeln des Axialverwirblers
154: Luftzuführung
156: Innenfläche des Pilotgehäuses
158: Verwirbler im Kanal 142
160: Öffnungswinkel des Pilotgehäuses
198: Sekundäre Verbrennungszone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6354072 [0005]
- US 6363726 [0005]
- US 6367262 [0005]
- US 6381964 [0005]
- US 6389815 [0005]
- US 6418726 [0005]
- US 6453660 [0005]
- US 6484489 [0005]
- US 6865889 [0005]

Claims

Mischereinrichtung (100) zur Verwendung in einer Brennkammer (62) eines Gasturbinentriebwerks (10), wobei die Einrichtung (100) aufweist: einen Pilotmischer (102), der enthält: – ein ringförmiges Pilotgehäuse (108) mit einem hohlen Innenraum; – eine primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung (110), die in dem Pilotgehäuse (108) montiert und dazu eingerichtet ist, Brennstofftröpfchen in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses (108) abzugeben; – mehrere axiale Verwirbler (112, 114), die stromaufwärts von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung (110) positioniert sind, wobei jeder der mehreren Verwirbler (112, 114) mehrere Leitschaufeln aufweist, um durch den jeweiligen Verwirbler (112, 114) strömende Luft zu verwirbeln, um Luft und die von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung (110) abgegebenen Brennstofftröpfchen zu mischen; und – mehrere sekundäre Brennstoffeinspritzanschlüsse (134) zur Einbringung von Brennstoff in den hohlen Innenraum des Pilotgehäuses (108); und einen Hauptmischer (104), der enthält: – ein Hauptgehäuse (134), das das Pilotgehäuse (108) umgibt und einen ringförmigen Hohlraum (126) bildet; – mehrere Brennstoffeinspritzanschlüsse (128) zur Einbringung von Brennstoff in den Hohlraum (126); und – wenigstens einen Verwirbler (130), der stromaufwärts von den mehreren Brennstoffeinspritzanschlüssen (128) positioniert ist, wobei jeder der Hauptmischerverwirbler (130) mehrere Leitschaufeln aufweist, um durch den jeweiligen Verwirbler strömende Luft zu verwirbeln, um Luft und die von den Brennstoffeinspritzanschlüssen (128) des Hauptmischers abgegebenen Brennstofftröpfchen zu mischen; sowie einen Brennstoffverteiler (106), der mit den mehreren sekundären Brennstoffeinspritzanschlüssen (134) in dem Pilotmischer (102) und den mehreren Brennstoffeinspritzanschlüssen (128) in dem Hauptmischer (104) in Strömungsverbindung steht.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Pilotmischer (102) ferner aufweist: einen ersten axialen Verwirbler (112), der stromaufwärts von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung (110) positioniert ist und mehrere Leitschaufeln zur Verwirbelung von hindurchströmender Luft aufweist; einen zweiten axialen Verwirbler (114), der stromaufwärts von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung (110) und radial außerhalb des ersten Axialverwirblers (112) positioniert ist und mehrere Leitschaufeln zur Verwirbelung von hindurchströmender Luft aufweist; und eine Teilereinrichtung (116), die zwischen dem ersten und dem zweiten Axialverwirbler (112, 114) positioniert ist und sich stromabwärts zu einem Venturiabschnitt (118) erstreckt.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei der zweite Verwirbler (114), konfiguriert ist, um Luft in Richtung auf eine Innenfläche (156) des Pilotgehäuses (108) zu leiten.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse (134) des Pilotmischers (102) in einer vorgesehenen Ebene (136), die eine Mittellinienachse (120) durch das Pilotgehäuse (108) schneidet, in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse (134) des Pilotmischers (102) im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittellinienachse (120) durch das Pilotgehäuse (108) ausgerichtet sind.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse (134) des Pilotmischers (102) in einem sich nach außen erweiternden Abschnitt (138) des Pilotgehäuses (108) ausgebildet sind.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Pilotmischer (102) in der Lage ist, das Gasturbinentriebwerk (10) bis zu etwa 30% des maximalen Schubs anzutreiben, wenn Brennstoff lediglich von der primären Brennstoffeinspritzeinrichtung (110) aus zugeführt wird.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Pilotmischer (102) in der Lage ist, das Gasturbinentriebwerk (10) bis zu etwa 70% des maximalen Schubs anzutreiben, wenn Brennstoff durch die primäre Brennstoffeinspritzeinrichtung (110) und die sekundären Brennstoffeinspritzanschlüsse (134) zugeführt wird.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 1, die ferner einen mit einer Luftversorgung in Strömungsverbindung stehenden Durchgang (140) aufweist, der jeden sekundären Brennstoffeinspritzanschluss (134) des Pilotmischers (102) umgibt.
Mischereinrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei eine Luftströmungsrate durch den Pilotmischer (102) ungefähr 10%–30% beträgt.