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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft die Konstruktion einer Brennstoffdüse, die
in einer Gasturbine verwendet wird.
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In
einer typischen Gasturbine nimmt eine Brennkammer von einem Verdichterabschnitt
der Gasturbine verdichtete Luft auf. Der Brennstoff wird mit der
verdichteten Luft in der Brennkammer vermischt und das Brennstoff-Luft-Gemisch
wird anschließend
gezündet,
um heiße
Verbrennungsgase hervorzubringen. Die heißen Verbrennungsgase werden
zu der Turbinenstufe des Triebwerks verzweigt. Typischerweise werden
mehrere Brennstoffdüsen verwendet,
um in der Brennkammer Brennstoff in den Strom verdichteter Luft
einzubringen.
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Eine
herkömmliche
Brennstoffdüse
ist zylindrisch, mit einer zylindrischen äußeren Wand. Mehrere sich radial
erstreckende Brennstoffinjektoren sind um einen Umfang der äußeren Wand
der Brennstoffdüse
angebracht. Mindestens eine Brennstoffzufuhröffnung ist an jedem der Brennstoffinjektoren ausgebildet.
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Eine
Brennstoffzufuhrleitung ist an einem stromaufwärts gelegenen Ende der Brennstoffdüse angebracht.
Der Brennstoff wird gewöhnlich
in einen ringförmig
geformten primären
Brennstoffkanalpfad eingespeist, der an einer Innenseite der Brennstoffdüse ausgebildet
ist. Der primäre
Brennstoffkanalpfad liefert den Brennstoffinjektoren Brennstoff,
und der Brennstoff wird aus den Brennstoffzufuhröffnungen der Brennstoffinjektoren
ausgestoßen,
so dass er sich mit der verdichteten Luft vermischen kann, die entlang
der Länge
der Brennstoffdüse
stromabwärts strömt.
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Das
durch die Brennstoffdüse
erzeugte Brennstoff-Luft-Gemisch
wird anschließend
stromabwärts
der Brennstoffdüse
an einem Ort in der Brennkammer gezündet. Die heißen Verbrennungsgase werden
anschließend
aus der Brennkammer heraus und in den Turbinenabschnitt des Triebwerks
verzweigt.
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In
der Brennkammer rufen geringe Schwingungen in dem Brennstoff-Luft-Gemisch
Flammenschwingungen hervor. Die Flammenschwingungen wiederum erzeugen
im Innern der Brennkammer Druckwellen. Die Druckwellen können zu
der Brennstoffdüse
zurückkehren,
um eine zusätzliche
Schwingung in der Zufuhr weiteren Brennstoffs in die Brennkammer
hervorzurufen. Die Wechselwirkung zwischen den ursprünglichen
Schwingungen und den zusätzlichen
Schwingungen in der Zufuhr von weiterem Brennstoff kann anregend
oder dämpfend
sein. Wenn die Wechselwirkung anregend ist, können sich die Schwingungen
gegenseitig verstärken,
was zu großen
Druckschwankungen in der Brennkammer führt.
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Die
allgemein als ”Verbrennungsdynamik” bezeichneten
Druckwellen/Schwingungen können ausreichend
stark sein, um in der Brennkammer angeordnete Komponenten physisch
zu beschädigen. Auf
jeden Fall erhöhen
sie die auf die Wände
der Brennkammer ausgeübte
mechanische Last. Außerdem
können
sie zu einer unvollständigen
oder ineffizienten Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches führen, was
unerwünschte
NOx-Emissionen steigern kann. Darüber hinaus
können
die Schwingungen einen Flammenrückschlag
und/oder ein Erlöschen
der Flamme verursachen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In
einem Aspekt kann die Erfindung in einer Brennstoffdüse verwirklicht
sein, wobei die Brennstoffdüse
eine äußere Wand
und mehrere sich radial erstreckende Brennstoffinjektoren aufweist,
die an der äußeren Wand
ausgebildet sind, wobei an jedem Brennstoffinjektor wenigstens eine
Brennstoffzufuhröffnung
ausgebildet ist. Die Brennstoffdüse
kann einen im Wesentlichen ringförmig
geformten primären Brennstoffkanalpfad
aufweisen, der innerhalb der äußeren Wand
ausgebildet ist und der dazu eingerichtet ist, den Brennstoffinjektoren
Brennstoff zuzuführen. Die
Brennstoffdüse
kann außerdem
einen sekundären
Brennstoffkanalpfad umfassen, der näher an einer zentralen Längsachse
der Brennstoffdüse
angeordnet ist als der primäre
Brennstoffkanalpfad, wobei der sekundäre Brennstoffkanalpfad von
einem ersten Abschnitt des primären
Brennstoffkanalpfads Brennstoff aufnimmt und den Brennstoff in einen
zweiten Abschnitt des primären
Brennstoffkanalpfads zurückliefert.
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In
einem weiteren Aspekt kann die Erfindung in einer Brennstoffdüse für eine Gasturbine
verwirklicht sein, wobei die Brennstoffdüse eine äußere Wand und mehrere sich
radial erstreckende Brennstoffinjektoren aufweist, die an der äußeren Wand
ausgebildet sind, wobei an jedem Brennstoffinjektor wenigstens eine
Brennstoffzufuhröffnung
ausgebildet ist. Die Brennstoffdüse
kann außerdem
mehrere primäre
Brennstoffkanalpfade aufweisen, die sich über eine Länge der Düse erstrecken, wobei die primären Brennstoffkanalpfade
entlang einer Innenfläche
der äußeren Wand
angeordnet sind, und wobei die primären Brennstoffkanalpfade den
Brennstoffinjektoren Brennstoff zuführen. Der Brennstoffinjektor
kann ferner mehrere sekundäre
Brennstoffkanalpfade aufweisen, wobei jeder sekundäre Brennstoffkanalpfad näher an einer
zentralen Längsachse
der Brennstoffdüse
angeordnet ist als die primären
Brennstoffkanalpfade, und wobei jeder sekundäre Brennstoffkanalpfad Brennstoff
aus einem ersten Abschnitt eines entsprechenden primären Brennstoffkanalpfads
aufnimmt und den Brennstoff in einen zweiten Abschnitt seines entsprechenden
primären
Brennstoffkanalpfads zurückliefert.
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In
noch einem weiteren Aspekt kann die Erfindung in einem Verfahren
zum Ausbilden einer Brennstoffdüse
für eine
Gasturbine verwirklicht sein, wobei das Verfahren die Schritte beinhaltet:
Ausbilden mehrerer sich radial erstreckender Brennstoffinjektoren
an einer äußeren Wand,
wobei an jedem Brennstoffinjektor wenigstens eine Brennstoffzufuhröffnung ausgebildet
ist, und Ausbilden wenigstens eines primären Brennstoffkanalpfads innerhalb
der äußeren Wand,
wobei der wenigstens eine primäre Brennstoffkanalpfad
wenigstens einem der Brennstoffinjektoren Brennstoff liefert. Das
Verfahren kann außerdem
den Schritt beinhalten, wenigstens einen sekundären Brennstoffkanalpfad auf
einem Abschnitt der Brennstoffdüse
auszubilden, die näher
an einer zentralen Längsachse
der Brennstoffdüse
angeordnet ist als ein entsprechender primärer Brennstoffkanalpfad, wobei
jeder wenigstens eine sekundäre Brennstoffkanalpfad
Brennstoff aus einem ersten Abschnitt eines entsprechenden primären Brennstoffkanalpfads
aufnimmt und Brennstoff in einen zweiten Abschnitt des entsprechenden
primären
Brennstoffkanalpfads zurückliefert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen Längsschnitt
einer typischen Brennstoffdüse;
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2 zeigt
in einer längsgeschnittenen
Ansicht eine weitere Brennstoffdüsenkonstruktion,
die einen sekundären
Brennstoffkanalpfad aufweist;
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3 veranschaulicht
die in 2 gezeigten Brennstoffdüse in einer Schnittansicht;
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4 zeigt
in einer längsgeschnittenen
Ansicht eine weitere Brennstoffdüsenkonstruktion,
die einen sekundären
Brennstoffkanalpfad aufweist;
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5 zeigt
in einer längsgeschnittenen
Ansicht noch ein Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse;
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6 zeigt
in einer längsgeschnittenen
Ansicht noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse;
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7 zeigt
in einer längsgeschnittenen
Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse;
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8 zeigt
in einer längsgeschnittenen
Ansicht noch ein Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse;
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9 veranschaulicht
die in 8 gezeigte Brennstoffdüse in einer Schnittansicht;
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10 zeigt
in einer längsgeschnittenen
Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse;
und
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11 zeigt
in einer längsgeschnittenen
Ansicht noch ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Einige
Elemente einer typischen Brennstoffdüsenkonstruktion sind in 1 veranschaulicht. Wie
gezeigt, weist die Brennstoffdüse 100 eine äußere Wand 104 auf.
Mehrere sich radial erstreckende Brennstoffinjektoren 110 sind
um den Umfang der äußeren Wand 104 angebracht.
Ein oder mehrere Brennstoffzufuhröffnungen 112 sind über die
gesamte Länge
jedes Brennstoffinjektors 110 ausgebildet.
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Aus
einer Brennstoffzufuhrleitung wird Brennstoff in einen ringförmigen primären Brennstoffkanalpfad 102 eingespeist.
Der Brennstoff strömt
in Richtung des Pfeils 108 über die gesamte Länge der Brennstoffdüse 100.
Der Brennstoff in dem primären Durchlasskanalpfad 102 tritt
anschließend
durch eine Öffnung 114,
die in der äußeren Wand 104 ausgebildet
ist, in jeden Brennstoffinjektor 110 ein. Der Brennstoff
wird jeder der Brennstoffzufuhröffnungen 112 zugeführt, wo
der Brennstoff den Brennstoffinjektor verlässt und sich mit der Umgebungsluft
vermischt. Gewöhnlich
strömt
ein großes
Volumen verdichteter Luft entlang der äußeren Wand des Brennstoffinjektors,
und die verdichtete Luft bewegt sich auch in der durch den Pfeil 108 angezeigten
Richtung. Im Ergebnis wird der Brennstoff, der die an den Brennstoffinjektoren 110 ausgebildeten
Brennstoffzufuhröffnungen 112 verlässt, rasch
mit der verdichteten Luft vermischt. Im Falle eines Flüssigbrennstoffs
wird der Brennstoff außerdem
rasch zerstäubt
und mit der umgebenden verdichteten Luft vermischt. Das Brennstoff-Luft-Gemisch strömt dann
in der Regel stromabwärts
der Düse
zu einem Ort, wo es verbrannt wird.
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Obwohl
in 1 nicht speziell dargestellt, kann eine typische
Brennstoffdüse
außerdem
viele zusätzliche
Brennstoffkanalpfade aufweisen, die entlang des zentralen Bereichs 120 der
Brennstoffdüse verlaufen.
Desgleichen können
an der äußeren Wand 104 der
Brennstoffdüse
ferner viele zusätzliche
Merkmale, z. B. Drallerzeugungsvorrichtungen, angebracht sein. Da
die Erfindung hauptsächlich
den Brennstoff betrifft, der den an den Brennstoffinjektoren 110 ausgebildeten
Brennstoffzufuhröffnungen 112
zugeführt wird,
sind dies die einzigen Elemente, die veranschaulicht sind. Es ist
selbstverständlich, dass
jedes vorgegebene Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse
in der Regel wahrscheinlich viele weitere Merkmale aufweist, die
in den Figuren nicht dargestellt sind.
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Darüber hinaus
weisen die Brennstoffdüsen in
den Ausführungsbeispielen,
die in den Figuren der Anwendung veranschaulicht sind, im Wesentlichen eine
zylindrische Gestalt auf. Allerdings kann eine die Erfindung nutzende
Brennstoffdüse
viele sonstige äußere Formen
aufweisen. Beispielsweise könnte eine
die Erfindung nutzende Brennstoffdüse, eine ovale, quadratische,
rechtwinkelige oder sonstige geradlinige Querschnittgestalt aufweisen.
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Wie
oben erwähnt,
kann eine Brennstoffdüse,
wenn sie, wie in 1 veranschaulicht, in einer Brennkammer
angebracht ist, Schwingungen und Druckwellen ausgesetzt oder unterworfen
sein, die entsprechende Schwingungen oder Druckwellen in dem Brennstoff
induzieren, der durch den primären Brennstoffkanalpfad 102 strömt.
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2 veranschaulicht
eine Brennstoffdüse, die
einen sekundären
Brennstoffkanalpfad aufweist. Wie in 2 gezeigt,
ist der sekundäre
Brennstoffkanalpfad 224 im Innern des primären Brennstoffkanalpfads 202 angeordnet.
Ein erster Verbindungskanalpfad 223 verbindet ein stromaufwärts gelegenes Ende
des primären
Brennstoffkanalpfads 202 mit der stromaufwärts gelegenen
Seite des sekundären Brennstoffkanalpfads 224.
Darüber
hinaus verbindet ein stromabwärts
gelegener Verbindungskanalpfad 226 das stromabwärts gelegene
Ende des sekundären
Brennstoffkanalpfads 224 mit dem primären Brennstoffkanalpfad 202.
Auf diese Weise kann Brennstoff entlang des primären Brennstoffkanalpfads, wie
durch Pfeil 208 veranschaulicht, strömen, und es kann außerdem Brennstoff,
wie durch Pfeile 230, 232 und 234 veranschaulicht,
durch den sekundären
Brennstoffkanalpfad 224 strömen. Der Brennstoff wird anschließend, wie
im Vorausgehenden beschrieben, den Brennstoffinjektoren 210 zugeführt.
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In
dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der sekundäre Brennstoffkanalpfad 224 im
Wesentlichen konzentrisch zu dem primären Durchlasskanalpfad 202.
Der konzentrische sekundäre
Brennstoffkanalpfad 224 wird durch eine innere Wand 220 und
eine äußere Wand 222 gebildet,
die im Inneren der Brennstoffdüse
näher an
einer zentralen Längsachse
der Brennstoffdüse
angeordnet sind als der primäre
Brennstoffkanalpfad 202.
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Der
sekundäre
Brennstoffkanalpfad 224 ist dazu eingerichtet, als ein
Resonanzrohr zu wirken. Wenn der sekundäre Brennstoffkanalpfad mit
den geeignete Abmessungen ausgebildet ist, kann das Bereitstellen
des sekundären
Brennstoffkanalpfads 224 eine Verringerung oder Beseitigung
von Schwingungen bewirken, die über
die Brennstoffinjektoren in dem Brennstoffstrom angeregt werden.
Dies wiederum kann Druckschwankungen in der Brennkammer und vorübergehende
Schwingungen in der in der Brennkammer stromabwärts angeordneten Flamme reduzieren.
Ein Reduzieren der Flammen- und Druckschwankungen verbessert den
Wirkungsgrad der Gasturbine, verringert unerwünschte Emissionen, verhindert
einen unerwarteten Flammenrückschlag
bzw. ein Flammenverlöschen
und kann die Lebensdauer der Brennkammerteile verlängern.
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3 veranschaulicht
eine Schnittansicht der in 2 veranschaulichten
Düsenkonstruktion. Wie
gezeigt, ist der primäre
Brennstoffkanalpfad 202 im Wesentlichen der ringförmige Raum,
der zwischen der äußeren Wand 204 und
einer ersten zylindrischen inneren Wand 206 angeordnet
ist. Der sekundäre
Brennstoffkanalpfad 224 ist zwischen einer inneren zylindrischen
Wand 220 und einer äußeren zylindrischen
Wand 222 gebildet.
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Mehrere
sich radial erstreckende Verbindungskanalpfade 223 und 226 verbinden
den primären
Brennstoffkanalpfad 202 mit dem sekundären Brennstoffkanalpfad 224.
In dem in 2 und 3 veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
sind an dem stromaufwärts
gelegenen Ende des sekundären Brennstoffkanalpfads
acht stromaufwärts
gelegene Verbindungskanalpfade 223 und an dem stromabwärts gelegene
Ende desselben acht stromabwärts gelegene
Verbindungskanalpfade 226 vorhanden. Die Positionen dieser
Verbindungskanalpfade können
mit den Orten der sich radial erstreckenden Brennstoffinjektoren 210 zusammentreffen,
oder die Verbindungskanalpfade können
bewusst so eingerichtet sein, dass sie den Orten der Brennstoffinjektoren 210 nicht
entsprechen. Ferner könnte
in einigen Ausführungsbeispielen
zwischen dem primären Brennstoffkanalpfad 202 und
dem sekundären Brennstoffkanalpfad 224 ein
abweichende Anzahl von Verbindungskanalpfaden ausgebildet sein.
Darüber
hinaus kann eine erste Anzahl von stromaufwärts gelegenen Verbindungskanalpfaden
zwischen den primären
und sekundären
Brennstoffkanalpfaden ausgebildet sein, während eine zweite, andere Anzahl
von stromabwärts
gelegenen Verbindungskanalpfaden vorgesehen ist.
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Wie
oben erörtert,
können
die Abmessungen und die Anordnung des sekundären Brennstoffkanalpfads und
der stromaufwärts
und stromabwärts
gelegenen Verbindungskanalpfade geeignet ausgewählt werden, um Schwingungen
in dem Brennstoffstrom bei ausgewählten Frequenzen zu reduzieren.
Ein Konstrukteur kann somit die Abmessungen und die Anordnung des
sekundären
Brennstoffkanalpfads und der Verbindungskanalpfade verändern, um
eine Dämpfung
oder Beseitigung von Schwingungen bei speziellen Frequenzen zu fördern.
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Eine
Möglichkeit,
eine Brennstoffdüse
zu verändern
oder abzustimmen, um Schwingungen bei einer ausgewählten Frequenz
zu reduzieren oder zu eliminieren, basiert darauf, die Länge des
sekundären
Brennstoffkanalpfads zu verändern.
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2 veranschaulicht
ein erstes Ausführungsbeispiel,
bei dem der sekundäre
Brennstoffkanalpfad eine Länge
L1 aufweist. 4 veranschaulicht ein abgewandeltes
Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse,
bei dem der sekundäre
Brennstoffkanalpfad eine Länge
L2 aufweist, die die Länge
L1 des sekundären
Brennstoffkanalpfads in dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel überschreitet.
Eine Konstrukteur kann selektiv eine Länge des sekundären Brennstoffkanalpfads
variieren, um die Brennstoffdüse
mit Blick auf spezielle Eigenschaften abzustimmen.
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Noch
eine Möglichkeit
die Brennstoffdüse geeignet
abzustimmen, um ihr gewisse Eigenschaften zu verleihen, basiert
darauf, die Gestalt des sekundären
Brennstoffkanalpfads zu verändern. 5 zeigt
ein verändertes
Ausführungsbeispiel
der Brennstoffdüse,
wobei der stromabwärts
gelegene Verbindungskanalpfad 226 einen Zwischenabschnitt
des sekundären
Brennstoffkanalpfads 224 rückwärts mit dem primären Brennstoffkanalpfad 202 verbindet.
Zu beachten ist, dass ein weiter stromabwärts gelegener Abschnitt 227 des
sekundären
Brennstoffkanalpfads einfach abgesperrt ist. Durch ein Variieren
der Länge X
zwischen dem stromabwärts
gelegenen Verbindungskanalpfad 226 und dem stromabwärts gelegenen
Ende des sekundären
Brennstoffkanalpfads 224 ist es möglich, die Brennstoffdüse geeignet
anzupassen, so dass sie gewisse Eigenschaften aufweist.
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Ein
abgewandeltes Ausführungsbeispiel
der Brennstoffdüse,
das dem in 5 gezeigten ähnelt, ist in 6 veranschaulicht.
In diesem Ausführungsbeispiel
verbindet der stromaufwärts
gelegene Verbindungskanalpfad 223 den primären Brennstoffkanalpfad 202 mit
einem Zwischenabschnitt des sekundären Brennstoffkanalpfads 224.
Eine zusätzliche stromaufwärts angeordnete
Länge Y
des sekundären Brennstoffkanalpfads 224 erstreckt
sich weiter stromaufwärts
und ist abgesperrt. Auch hier wird die Gestalt und die Abmessungen
des sekundären
Brennstoffkanalpfads 224 in der Regel geeignet ausgewählt, um
der Brennstoffdüse
gewisse Eigenschaften zu verleihen.
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7 veranschaulicht
einen weiteren Weg, um eine Brennstoffdüse abzustimmen, so dass sie ausgewählte Eigenschaften
aufweist. In der in 7 veranschaulichten Brennstoffdüse überschreitet
die Dicke T des sekundären
Brennstoffkanalpfads 224 die Dicke des sekundären Brennstoffkanalpfads 224 des
in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels. Sämtliche
sonstige Eigenschaften der Ausführungsbeispiele,
wie sie in den 5 und 7 gezeigt
sind, stimmen überein.
Durch ein selektives Verändern
der Dicke des sekundären
Brennstoffkanalpfads ist es möglich,
die Frequenzen, bei denen Schwingungen reduziert werden, zu verändern.
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In
jedem der in 2–7 veranschaulichten
Ausführungsbeispiele
sind die inneren und äußeren Wände des
primären
Brennstoffkanalpfads vollständig
von den inneren und äußeren Wänden des sekundären Brennstoffkanalpfads
getrennt. 8 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel,
bei dem eine einzige Wand sowohl die innere Wand eines primären Brennstoffkanalpfads
als auch die äußere Wand
eines sekundären
Brennstoffkanalpfads bildet.
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Wie
in 8 gezeigt, ist die äußere Wand des primären Brennstoffkanalpfads 102 immer
noch durch die äußere Wand 104 der
Brennstoffdüse
gebildet. Die innere Wand 106 des primären Brennstoffkanalpfads 102 bildet
außerdem
die äußere Wand des
sekundären
Brennstoffkanalpfads 242. Öffnungen in der zwischen den
primären
und sekundären Brennstoffkanalpfaden
angeordneten Wand 106 ermöglichen es, den sekundären Brennstoffkanalpfad 242 mit
dem primären
Brennstoffkanalpfad 102 zu verbinden.
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In
einigen Ausführungsbeispielen
würde sich sowohl
der primäre
Brennstoffkanalpfad 102 als auch der sekundäre Brennstoffkanalpfad 242 um
den gesamten Umfang der Brennstoffdüse erstrecken. Dies würde bedeuten,
dass der primäre
Brennstoffkanalpfad und der sekundäre Brennstoffkanalpfad über die Länge der
Brennstoffdüse
konzentrische ringförmige Durchlasskanäle bilden.
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In
abgewandelten Ausführungsbeispielen können sowohl
der primäre
Brennstoffkanalpfad als auch der sekundäre Brennstoffkanalpfad als
mehrere einzelne Durchlasskanalpfade ausgebildet sein, die sich
entlang der inneren Seiten der Brennstoffdüse erstrecken. 9 veranschaulicht
eine Schnittansicht dieser Bauart eines Ausführungsbeispiels. Wie in 9 gezeigt,
sind vier gesonderte primäre
Brennstoffkanalpfade 102 beabstandet um den Innenumfang
der äußeren Wand 104 angeordnet.
Jeder primäre
Brennstoffkanalpfad 102 wird durch eine innere Wand 106 gebildet,
die sich über
die Länge
der Brennstoffdüse
erstreckt. Darüber
hinaus ist jeder primäre
Brennstoffkanalpfad 102 mit einem entsprechenden sekundären Brennstoffkanalpfad 242 verbunden.
Die sekundären
Brennstoffkanalpfade 242 sind durch mehrere Innenwände 240 gebildet,
die an den Außenseiten
von inneren Wänden 106 der
primären
Brennstoffkanalpfade 102 angebracht sind. Öffnungen
durch die Innenwände 106 der
primären Brennstoffkanalpfade 102 verbinden
die primären Brennstoffkanalpfade 102 mit
ihren entsprechenden sekundären
Brennstoffkanalpfaden 242.
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In
dem in 9 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind insgesamt
acht Brennstoffinjektoren 110 vorhanden, die in Abständen um
den äußere Umfang
der Brennstoffdüse
angeordnet sind. Darüber
hinaus liefern jeder primäre
und der entsprechende sekundäre
Brennstoffkanalpfad Brennstoff zu zwei der Brennstoffinjektoren 110.
Somit sind insgesamt vier primäre
Brennstoffkanalpfade und vier entsprechende sekundäre Brennstoffkanalpfade
vorhanden.
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In
veränderten
Ausführungsbeispielen
können
andere Anzahlen von Brennstoffinjektoren 110, primären Brennstoffkanalpfaden 102 und
sekundären
Brennstoffkanalpfaden vorgesehen sein. Beispielsweise könnte jedem
Brennstoffinjektor 110 über seinen
eigenen primären
und sekundären
Brennstoffkanalpfad Brennstoff zugeführt werden. In einer Abwandlung
könnte
ein einzelner primärer
und sekundärer
Brennstoffkanalpfad Brennstoff zu mehr als zwei Brennstoffinjektoren 110 liefern.
Darüber
hinaus könnte,
die Länge
und Anordnung der sekundären Brennstoffkanalpfade 242,
wie oben erwähnt,
selektiv variiert werden, um der Brennstoffdüse ausgewählte Eigenschaften zu verleihen.
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Noch
eine Möglichkeit,
um eine Brennstoffdüse
geeignet abzustimmen, so dass sie ausgewählte Eigenschaften aufweist,
ist in 10 veranschaulicht. Wie in der
Figur gezeigt, sind in dem Ausführungsbeispiel
entlang der Länge
des sekundären Brennstoffkanalpfads
insgesamt drei Verbindungskanalpfade vorhanden. Ein stromaufwärts gelegener Verbindungskanalpfad
erlaubt die Zufuhr von Brennstoff aus dem primären Durchlasskanalpfad in den sekundären Brennstoffkanalpfad.
Ein Zwischenverbindungskanalpfad ist in der Nähe des stromabwärts gelegenen
Endes des sekundären
Brennstoffkanalpfads angeordnet, und ein letzter stromabwärts gelegener
Verbindungskanalpfad stellt sicher, dass Brennstoff, der eventuell
an dem stromabwärts
gelegenen Ende des sekundären
Brennstoffkanalpfads vorhanden ist, an den primären Brennstoffkanalpfad zurückgegeben
wird.
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In
noch weiteren Ausführungsbeispielen könnten zusätzliche
Verbindungskanalpfade oder zwischen den primären und sekundären Brennstoffkanalpfaden
angeordnete Öffnungen
vorgesehen sein, um die Brennstoffdüse so abzustimmen, dass sie
gewisse Eigenschaften aufweist.
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11 veranschaulicht
noch ein weiteres verändertes
Ausführungsbeispiel
einer Brennstoffdüse.
Wie in 11 gezeigt, sind die stromabwärts gelegenen
Enden des sekundären
Brennstoffkanalpfads 242 abgesperrt, und ein Zwischenverbindungskanalpfad 250 verbindet
einen Zwischenabschnitt eines sekundären Brennstoffkanalpfads 242 mit
dem primären
Brennstoffkanalpfad 102. Auch hier wurde die Anordnung
des sekundären
Brennstoffkanalpfads verändert,
um der Brennstoffdüse
gewisse Eigenschaften zu verleihen.
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In
noch weiteren Ausführungsbeispielen
der Erfindung können
die primären
oder sekundären Brennstoffkanalpfade
und/oder die Verbindungskanalpfade Bereiche aufweisen, die aus einem
biegsamen Material, z. B. einem elastischen Material, hergestellt
sind. Das elastische Material kann zusätzlich dazu dienen, Schwingungen
in dem Brennstoffstrom zu dämpfen.
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Während die
Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben
wurde, von dem gegenwärtig
angenommen wird, dass es sich am besten verwirklichen lässt, ist
die Erfindung allerdings selbstverständlich nicht auf das beschriebene
Ausführungsbeispiel
zu beschränken,
sondern soll vielmehr vielfältige
Modifikationen und äquivalente
Anordnungen abdecken, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
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Eine
Brennstoffdüse 200 für eine Gasturbine weist
einen primären
Brennstoffkanalpfad 208 auf, der dazu dient mehreren sich
radial erstreckenden Brennstoffinjektoren 210, die um die
Außenseite
der Brennstoffdüse
angeordnet sind, Brennstoff zuzuführen. Ein sekundärer Brennstoffkanalpfad 232 verbindet
ein stromaufwärts
gelegenes Ende des primären Brennstoffkanalpfads 208 mit
einem stromabwärts gelegenen
Ende des primären
Brennstoffkanalpfads. Der sekundäre
Brennstoffkanalpfad 232 wirkt als ein Resonanzrohr, um
eine Dämpfung
von Schwingungen in dem durch den primären Brennstoffkanalpfad strömenden Brennstoff
zu fördern.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Brennstoffdüse
- 102
- Brennstoffkanalpfad
- 104
- äußere Wand
- 106
- Wand
- 108
- Pfeil
- 110
- Brennstoffinjektoren
- 112
- Brennstoffzufuhröffnungen
- 114
- Brennstoffkanal
- 120
- zentraler
Bereich
- 200
- Brennstoffdüse
- 202
- Brennstoffkanalpfad
- 204
- äußere Wand
- 206
- innere
Wand
- 208
- Brennstoffkanalpfad
- 210
- Brennstoffinjektoren
- 214
- Brennstoffkanal
- 220
- innere
zylindrische Wand
- 222
- äußere zylindrische
Wand
- 223
- erster
Verbindungskanalpfad
- 224
- sekundärer Brennstoffkanalpfad
- 226
- stromabwärts gelegener
Verbindungskanalpfad
- 227
- stromabwärts gelegener
Abschnitt
- 228
- abgesperrter
Teil des Brennstoffkanalpfads
- 230
- Pfeil
- 232
- Pfeil
- 234
- Pfeil
- 240
- Innenwände
- 242
- sekundärer Brennstoffkanalpfad
- 250
- Zwischenverbindungskanalpfad
