DE102011012414A1 - Gasturbinenbrennkammer - Google Patents

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DE102011012414A1
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Leif Rackwitz
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasturbinenbrennkammer mit einer zu einer Gasturbinenmittelachse 101 konzentrischen äußeren Brennkammerwandung 10 und einer inneren Brennkammerwandung 9, mit mehreren um den Umfang der Brennkammer verteilt angeordneten Brennern 1 sowie mit Lufteinlassausnehmungen, welche in zumindest einer Radialebene um den Umfang verteilt an einer äußeren Brennkammerwandung 10 und an einer inneren Brennkammerwandung 9 ausgebildet sind, wobei der Brenner 1 zur Ausbildung einer mit einem Drall versehenen Strömung ausgebildet ist, wobei Lufteinlassausnehmungen 11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30, welche einem Brenner 1 zugeordnet sind, zur Erzeugung unterschiedlich großer Luftströmungen unterschiedlich groß dimensioniert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der jeweiligen Lufteinlassausnehmungen 11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30 zur Zuführung von Luft in Strömungsrichtung des Dralls ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenbrennkammer gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
  • Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Gasturbinenbrennkammer mit einer zu einer Gasturbinenmittelachse konzentrischen äußeren Brennkammerwandung und einer inneren Brennkammerwandung mit mehreren, um den Umfang der Brennkammer verteilt angeordneten Brennern sowie mit Lufteinlassausnehmungen, welche in zumindest einer Radialebene um den Umfang verteilt an der äußeren Brennkammerwandung und an der inneren Brennkammerwandung ausgebildet sind, wobei der Brenner zur Ausbildung einer mit einem Drall versehenen Strömung ausgebildet ist, wobei Lufteinlassausnehmungen, welche einem Brenner zugeordnet sind, zur Erzeugung unterschiedlich großer Luftströmungen unterschiedlich groß dimensioniert sind.
  • Bei Fluggasturbinen erweist es sich als besonders wichtig, dass diese geringe Emissionswerte aufweisen, insbesondere hinsichtlich NOx, CO, UHC und Ruß. Zusätzlich müssen die weiteren Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich der Betriebseigenschaften der Brennkammer, erfüllt werden, beispielsweise der Zündfähigkeit und der Flammenstabilität.
  • Der Stand der Technik zeigt Konstruktionen, bei welchen zunächst eine fette Verbrennung und dann eine magere Verbrennung stattfindet (rich-burn-quick-quench-lean-burn (RQL)). Bei dieser bei modernen Fluggasturbinen verwendeten Brennergestaltung erfolgte eine stetige Weiterentwicklung, die zu einer Reduzierung der Emissionen geführt hat. Gemäß dieser Konstruktion wird eine Primärzone mit kraftstoffangereicherten Verbrennungsbedingungen betrieben, das Kraftstoff-Luft-Gemisch-Verhältnis liegt oberhalb des stöchiometrischen Wertes. Dies erlaubt eine Begrenzung der Wärmeabgabe und unterdrückt somit die Produktion von thermischem NOx. Stromab der Primärzone wird eine beträchtliche Menge von zusätzlicher Luft in die Brennkammer eingeleitet. Dies erfolgt über exakt definierte Mischgeometrien, um die Kraftstoff-Luft-Mischung von fette auf magere Bedingungen umzuwandeln. Um stöchiometrische Mischungen während des Übergangs von Fett auf Mager zu vermeiden, welche zu einer signifikanten Temperaturerhöhung und in der Folge zu einer hohen thermischen NOx-Produktion führen würden, erfolgt der Übergangsvorgang sehr schnell und effektiv.
  • Die Ausgestaltung der Mischzone von RQL-Brennkammern ist sehr wichtig, um niedrige NOx-Emissionen zu erzielen. Der Stand der Technik zeigt Ausgestaltungen, bei welchen die Durchdringung von Luftströmen von einem inneren und einem äußeren Annulus in die Hauptbrennerströmung optimiert wird, um den Mischvorgang zur Vermeidung von hohen Temperaturspitzen zu verbessern.
  • Aus der EP 0 676 590 B1 ist es bekannt, Lufteinlassausnehmungen am Umfang in einer Reihe an der äußeren und der inneren Brennkammerwandung vorzusehen. Dabei liegen Lufteinlassöffnungen mit geringem Durchmesser Lufteinlassöffnungen mit großem Durchmesser gegenüber. Die Positionierung der Lufteinlassöffnungen ist so gewählt, dass die aus den großen Lufteinlassausnehmungen austretenden Luftströmungen gegen eine Drallrichtung der Luft, die aus dem Brenner strömt, gerichtet ist. Hierdurch soll eine effektive Vermischung von Luft und Brennstoff erfolgen.
  • Die US 6,260,359 B1 beschreibt eine Ausgestaltung, bei welcher eine zweite Reihe von Lufteinlassausnehmungen vorgesehen ist, deren Größe in Umfangrichtung unterschiedlich ist.
  • Eine weitere Konstruktion zeigt die US 6,675,587 B2 . Auch hierbei wird die Luftführung so gewählt, dass diese gegen die Drallrichtung der aus dem Brenner austretenden Strömung gerichtet ist, um eine Durchmischung der Luftstrahlen mit der Kraftstoff-Luft-Mischung zu verbessern und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zu erzielen.
  • Die US 7,363,763 B2 zeigt erste und zweite Gruppen von Lufteinlassausnehmungen, wobei die Zahl der Ausnehmungen in den Gruppen unterschiedlich ist und die Abstände der Ausnehmungen in Umfangrichtung variieren.
  • Die 1 und 2 zeigen Ausgestaltungen gemäß dem Stand der Technik, eine schematische Darstellung eines gesamten Gasturbinentriebwerks wird im Zusammenhang mit 8 beschrieben.
  • 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Gasturbinentriebwerk 110 gemäß 9 ist ein Beispiel einer Turbomaschine, bei der die Erfindung Anwendung finden kann. Aus dem Folgenden wird jedoch klar, dass die Erfindung auch bei anderen Turbomaschinen verwendet werden kann. Das Triebwerk 110 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und umfasst in Strömungsrichtung hintereinander einen Lufteinlass 111, einen in einem Gehäuse umlaufenden Fan 112, einen Zwischendruckkompressor 113, einen Hochdruckkompressor 114, Brennkammern 115, eine Hochdruckturbine 116, eine Zwischendruckturbine 117 und eine Niederdruckturbine 118 sowie eine Abgasdüse 119, die sämtlich um eine zentrale Triebwerksachse 101 angeordnet sind.
  • Der Zwischendruckkompressor 113 und der Hochdruckkompressor 114 umfassen jeweils mehrere Stufen, von denen jede eine in Umfangsrichtung verlaufende Anordnung fester stationärer Leitschaufeln 120 aufweist, die allgemein als Statorschaufeln bezeichnet werden und die radial nach innen vom Triebwerksgehäuse 121 in einem ringförmigen Strömungskanal durch die Kompressoren 113, 114 vorstehen. Die Kompressoren weisen weiter eine Anordnung von Kompressorlaufschaufeln 122 auf, die radial nach außen von einer drehbaren Trommel oder Scheibe 126 vorstehen, die mit Naben 127 der Hochdruckturbine 116 bzw. der Zwischendruckturbine 117 gekoppelt sind.
  • Die Turbinenabschnitte 116, 117, 118 weisen ähnliche Stufen auf, umfassend eine Anordnung von festen Leitschaufeln 123, die radial nach innen vom Gehäuse 121 in den ringförmigen Strömungskanal durch die Turbinen 116, 117, 118 vorstehen, und eine nachfolgende Anordnung von Turbinenschaufeln 124, die nach außen von einer drehbaren Nabe 127 vorstehen. Die Kompressortrommel oder Kompressorscheibe 126 und die darauf angeordneten Schaufeln 122 sowie die Turbinenrotornabe 127 und die darauf angeordneten Turbinenlaufschaufeln 124 drehen sich im Betrieb um die Triebwerksachse 101.
  • Die 1 zeigt eine vereinfachte Längs-Schnittansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Brenners 1, welcher eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 umfasst. Der Pfeil 3 zeigt die Richtung der Luftströmung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2. Die Brennkammer umfasst eine im Wesentlichen ringförmige innere Brennkammerwandung 9 sowie eine im Wesentlichen ringförmige äußere Brennkammerwandung 10. In die durch die Brennkammerwandungen 9 und 10 gebildete Brennkammer strömt eine Brennerströmung 6 ein, deren Axialschnittverlauf in 1 schematisch dargestellt ist. In der äußeren Brennkammerwandung 10 sind Lufteinlassausnehmungen 11, 12, 13 ausgebildet, während in der inneren Brennkammerwandung 9 Lufteinlassausnehmungen 18, 19 und 20 ausgebildet sind. Durch diese treten, wie in 1 gezeigt, Luftströmungen (Mischströmungen) 4 und 7 in einer Primärreihe von Lufteinlassausnehmungen sowie Luftströmungen 5 und 8 in einer Sekundärreihe von Lufteinlassausnehmungen ein.
  • Die 2 zeigt eine Schnittansicht in einer Ebene parallel zu einer Einspritzebene (senkrecht zur Gasturbinenmittelachse). Das Bezugszeichen 17 zeigt einen aerodynamischen Drall, welcher durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 gebildet wird. Senkrecht zu den Brennkammerwandungen 9, 10 treten Mischströmungen 14, 15, 16 aus der äußeren Brennkammerwandung und Mischströmungen 21, 22, 23 aus der inneren Brennkammerwandung aus, so dass eine Reduzierung der Drallstärke der Strömung hervorgerufen wird. Dabei können die Lufteinlassausnehmungen 11, 12, 13, 18, 19, 20 mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet sein, so wie dies die Draufsicht in der unteren Hälfte der 2 zeigt. Somit treten unterschiedliche Luft-Volumenströme ein. Die Bezugszeichen 24 und 25 zeigen jeweils Sektorenbegrenzungen der Sektoren der Brennkammer, welche in Umfangsrichtung jeweils einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 (Fuel Injector) zugeordnet sind.
  • Der Wert Sx1_a gibt den axialen Abstand der Lufteinlassausnehmungen zwischen einer Vorderwandung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Lage einer ersten Anordnung der Lufteinlassausnehmungen an.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen hat es sich als schwierig erwiesen, eine gute und schnelle Durchmischung von fetten zu mageren Verbrennungsbedingungen auf der Basis der diskreten Mischkonzepte zu erzielen.
  • Deshalb ist das Potential der NOx-Reduktion bei den bekannten RQL-Brennkammerkonstruktionen begrenzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasturbinenbrennkammer der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine hohe Mischeffektivität und einen guten Übergang von fetten zu mageren Verbrennungszuständen bei niedriger Schadstoffemission aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Erfindungsgemäß wird somit eine vorteilhafte Misch-Ausgestaltung der Übergangszone für Gasturbinenbrennkammern mit niedrigen Emissionswerten geschaffen. Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf der Theorie, dass der aerodynamische Drall der Strömung, der durch spezifische Ausbildungen innerhalb der Kraftstoffeinspritzdüsen sowie durch andere drallerzeugende stromauf der Mischzone befindliche Bauteile generiert werden kann, genutzt wird, um die Durchdringung mit den Luftstrahlen, welche in die Brennkammer eintreten, zu verbessern, um auf diese Weise eine Verbesserung der Mischqualität zu erzielen. Erfindungsgemäß erfolgt somit eine direkte Zuordnung der durch die Lufteinlassausnehmungen eintretenden Luftströme zu der Drallströmung, die durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung sowie durch andere drallerzeugende stromauf der Mischzone befindlichen Bauteilen hervorgerufen werden.
  • Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass zumindest eine der jeweiligen Lufteinlassausnehmungen zur Zuführung von Luft in Strömungsrichtung des Dralls ausgebildet ist. Die zugeführte Luft unterstützt somit die Drallbewegung der aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung sowie aus anderen drallerzeugenden stromauf der Mischzone befindlichen Bauteilen austretenden Luft-Kraftstoff-Strömung. Dies führt zu einer verbesserten und effektiveren Durchmischung.
  • Die Geometrien der Lufteinlassausnehmungen variieren in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung in Umfangsrichtung gemäß der Ausbildung der Drallströmung, um diese zu unterstützen und die Vermischung zu verbessern. Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorteilhaft, die Verteilung der Lufteinlassausnehmungen in Umfangsrichtung so zu wählen, dass sich eine Verstärkung der Drallströmung hervorgerufen durch die Drallwirkung der Kraftstoffeinspritzdüsen sowie anderer drallerzeugender Bauteile ergibt, so dass der in der Übergangszone vorliegende Drall-Strömungsverlauf verbessert wird.
  • Erfindungsgemäß ist es besonders günstig, wenn die einander zugeordneten Lufteinlassausnehmungen der äußeren Brennkammerwandung und der inneren Brennkammerwandung jeweils radial zueinander angeordnet sind oder in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind oder in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Weiterhin kann es erfindungsgemäß günstig sein, wenn die einzelnen Lufteinlassausnehmungen im Wesentlichen in einer Radialebene angeordnet sind oder sich in axial zueinander versetzten Radialebenen befinden.
  • Erfindungsgemäß können die Lufteinlassausnehmungen in Umfangsrichtung zueinander einen gleichen Abstand oder einen unterschiedlichen Abstand aufweisen, abhängig von der jeweiligen Brennkammerkonstruktion.
  • Besonders günstig ist es, wenn die Lufteinlassausnehmungen mit Strömungsleitwandungen 31 (chutes) versehen sind, wobei diese Strömungsleitwandungen 31 erfindungsgemäß mit oder ohne einer Neigung zur Gasturbinenmittelachse und/oder zu einer Radialebene und/oder in Umfangsrichtung ausgebildet sind. Die Lufteinlassausnehmungen können in einer einzelnen oder mehreren axial beabstandeten Reihen angeordnet sein und/oder axial gestuft oder versetzt angeordnet sein. Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, an der äußeren Brennkammerwandung bzw. der inneren Brennkammerwandung unterschiedliche Anzahlen von Lufteinlassausnehmungen ausbilden.
  • Die einzelnen Brenner der erfindungsgemäßen Gasturbinenbrennkammer können jeweils mit einem gleichen Drall oder mit einem gegengerichteten Drall ausgebildet sein. Die Erfindung kann mit unterschiedlichen Brennkammerkühlkonzepten kombiniert werden, beispielsweise einer Effusions-Kühlung, einer Z-Ring-Kühlung oder einer mit Isolierkacheln oder Isolierplatten versehenen Kühlausgestaltung.
  • Weiterhin ist die Erfindung sowohl für fette als auch für magere Verbrennungskonzepte geeignet.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
  • 1 eine Axial-Schnittansicht einer Gasturbinenbrennkammer gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine Teil-Radial-Schnittansicht bzw. Teil-Draufsicht der in 1 gezeigten Gasturbinenbrennkammer gemäß dem Stand der Technik,
  • 3 eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels analog 2,
  • 4 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels analog 3,
  • 5 eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels analog 3,
  • 6 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels in Darstellung analog 3,
  • 7 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels in analoger Darstellung zu 3,
  • 8 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels analog zu 3, und
  • 9 eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die unteren Bildhälften der 3 bis 8 zeigen jeweils Teil-Draufsichten auf die äußere Brennkammerwandung in schematischer Darstellung.
  • Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Anordnung mit drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektor auf der äußeren Brennkammerwand bzw. pro Kraftstoffeinspritzvorrichtung 2 vorgesehen. Gleiches gilt für das Ausführungsbeispiel der 4.
  • Die 3 zeigt eine einreihige Anordnung der jeweiligen Lufteinlassausnehmungen 11, 12, 13 bzw. 18, 19, 20. Die einzelnen Lufteinlassausnehmungen weisen unterschiedliche Durchmesser auf, so dass der jeweils größte Luftmengenstrom 16, 23 durch die Lufteinlassausnehmungen 13 und 20 tangential bzw. nahezu tangential zu der Drallströmung 17 eingebracht wird, während die Lufteinlassausnehmungen 11 und 18 jeweils einen geringsten Durchmesser aufweisen, so dass die Strömungen 14 und 21 einen geringen Massenstrom aufweisen. Die durch die Lufteinlassausnehmen 12 und 19 eintretenden Luftströmungen 15 und 22 weisen, bedingt durch die mittleren Durchmesser der Lufteinlassausnehmungen 12 und 19, einen mittleren Volumenstrom auf.
  • Die 3 zeigt den Abstand Sy1_a der Lufteinlassausnehmungen 11 und 12 in Umfangsrichtung an der äußeren Brennkammerwandung 10, und den Abstand Sy2_a der Lufteinlassausnehmungen 12 und 13 in Umfangsrichtung an der äußeren Brennkammerwandung 10. Der Abstand Sy1_i zeigt den Abstand der Lufteinlassausnehmungen 18 und 19 in Umfangsrichtung an der inneren Brennkammerwandung 9 und den Abstand Sy2_i zeigt den Abstand der Lufteinlassausnehmungen 19 und 20 in Umfangsrichtung an der inneren Brennkammerwandung 9. Die Abstände Sy1_a und Sy2_a können identisch oder aber auch unterschiedlich sein, das Gleiche gilt auch für die Abstände Sy1_i und Sy2_i.
  • Die 4 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei welchem die Lufteinlassausnehmungen an der äußeren und inneren Brennkammerwandung 10, 9 in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind. Der relative Abstand in Umfangsrichtung ist mit Sy1_ai angegeben und kann zwischen den einzelnen Lufteinlassausnehmungen unterschiedlich sein.
  • Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit vier Lufteinlassausnehmungen pro Sektor auf der äußeren bzw. inneren Brennkammerwand. Die Größe der Lufteinlassausnehmung ist analog dem Ausführungsbeispiel der 3 ausgebildet, so dass die größten Massenströme tangential oder im Wesentlichen tangential auf die Drallströmung 17 auftreffen.
  • Die 6 zeigt eine weitere Abwandlungsvariante der Ausführungsbeispiele der 3 und 5, wobei pro Sektor zwei Lufteinlassausnehmungen auf der äußeren bzw. inneren Brennkammerwand vorgesehen sind.
  • Die 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, ähnlich 3, wobei zwei axial zueinander versetzte Anordnungen von Lufteinlassausnehmungen 11, 12, 13 und 28, 29, 30 vorgesehen sind. Die axialen Abstände sind jeweils mit Sx1_a und Sx2_a angegeben, analog der Darstellung in 2.
  • Die 8 zeigt eine weitere Abwandlungsvariante der Ausführungsbeispiele der 3 und 6, wobei die Lufteinlassausnehmungen auf der äußeren bzw. inneren Brennkammerwand mit zusätzlichen Strömungsleitwandungen 31 ausgestattet sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Brenner
    2
    Kraftstoffeinspritzvorrichtung
    3
    Luftströmung durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung
    4
    Mischströmung durch eine Primärreihe der äußeren Brennkammerwandung
    5
    Mischströmung durch eine Sekundärreihe der äußeren Brennkammerwandung
    6
    Brennerströmung
    7
    Mischströmung durch eine Primärreihe der inneren Brennkammerwandung
    8
    Mischströmung durch eine Sekundärreihe der inneren Brennkammerwandung
    9
    Innere Brennkammerwandung
    10
    Äußere Brennkammerwandung
    11
    Linke Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    12
    Mittlere Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    13
    Rechte Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    14
    Mischströmung durch die linke Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    15
    Mischströmung durch die mittlere Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    16
    Mischströmung durch die rechte Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    17
    Aerodynamischer Drall, erzeugt durch die Brennstoffeinspritzvorrichtung
    18
    Rechte Lufteinlassausnehmung der inneren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    19
    Mittlere Lufteinlassausnehmung der inneren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    20
    Linke Lufteinlassausnehmung der inneren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    21
    Mischströmung durch die rechte Lufteinlassausnehmung der inneren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    22
    Mischströmung durch die mittlere Lufteinlassausnehmung der inneren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    23
    Mischströmung durch die linke Lufteinlassausnehmung der inneren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich)
    24
    Linke Sektorenbegrenzung
    25
    Rechte Sektorenbegrenzung
    26
    Position der Primärreihe von Lufteinlassausnehmungen der äußeren Brennkammerwandung
    27
    Position der Sekundärreihe von Lufteinlassausnehmungen der äußeren Brennkammerwandung
    28
    Linke Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich, Sekundärreihe)
    29
    Mittlere Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich, Sekundärreihe)
    30
    Rechte Lufteinlassausnehmung der äußeren Brennkammerwandung (drei Lufteinlassausnehmungen pro Sektorenbereich, Sekundärreihe)
    31
    Strömungsleitwandung
    101
    Triebwerksachse
    110
    Gasturbinentriebwerk
    111
    Lufteinlass
    112
    im Gehäuse umlaufender Fan
    113
    Zwischendruckkompressor
    114
    Hochdruckkompressor
    115
    Brennkammern
    116
    Hochdruckturbine
    117
    Zwischendruckturbine
    118
    Niederdruckturbine
    119
    Abgasdüse
    120
    Leitschaufeln
    121
    Triebwerksgehäuse
    122
    Kompressorlaufschaufeln
    123
    Leitschaufeln
    124
    Turbinenschaufeln
    126
    Kompressortrommel oder -scheibe
    127
    Turbinenrotornabe
    Sy1_a
    Abstand der Lufteinlassausnehmungen in Umfangsrichtung an der äußeren Brennkammerwandung
    Sy2_a
    Abstand von weiteren Lufteinlassausnehmungen in Umfangsrichtung an der äußeren Brennkammerwandung
    Sy1_i
    Abstand der Lufteinlassausnehmungen in Umfangsrichtung an der inneren Brennkammerwandung
    Sy1_i
    Abstand von weiteren Lufteinlassausnehmungen in Umfangsrichtung an der inneren Brennkammerwandung
    Sy1_ai
    Relativer Abstand der gegenüberliegenden Lufteinlassausnehmungen in Umfangsrichtung
    Sx1_a
    Axialer Abstand der Lufteinlassausnehmungen zwischen einer Vorderwand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Ort einer Lufteinlassausnehmung an der äußeren Brennkammerwandung
    Sx1_i
    Axialer Abstand der Lufteinlassausnehmungen zwischen einer Vorderwand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Ort einer Lufteinlassausnehmung an der inneren Brennkammerwandung
    Sx2_a
    Axialer Abstand der Lufteinlassausnehmungen zwischen einer Vorderwand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Ort einer weiteren Lufteinlassausnehmung an der äußeren Brennkammerwandung
    Sx2_i
    Axialer Abstand der Lufteinlassausnehmungen zwischen einer Vorderwand der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Ort einer weiteren Lufteinlassausnehmung an der inneren Brennkammerwandung
  • 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
    • EP 0676590 B1 [0006]
    • US 6260359 B1 [0007]
    • US 6675587 B2 [0008]
    • US 7363763 B2 [0009]

Claims (12)

  1. Gasturbinenbrennkammer mit einer zu einer Gasturbinenmittelachse (101) konzentrischen äußeren Brennkammerwandung (10) und einer inneren Brennkammerwandung (9), mit mehreren um den Umfang der Brennkammer verteilt angeordneten Brennern (1) sowie mit Lufteinlassausnehmungen, welche in zumindest einer Radialebene um den Umfang verteilt an einer äußeren Brennkammerwandung (10) und an einer inneren Brennkammerwandung (9) ausgebildet sind, wobei der Brenner (1) zur Ausbildung einer mit einem Drall versehenen Strömung ausgebildet ist, wobei Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30), welche einem Brenner (1) zugeordnet sind, zur Erzeugung unterschiedlich großer Luftströmungen unterschiedlich groß dimensioniert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der jeweiligen Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30) zur Zuführung von Luft in Strömungsrichtung des Dralls ausgebildet ist.
  2. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30) der äußeren Brennkammerwandung (10) und der inneren Brennkammerwandung (9) jeweils radial zueinander oder in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
  3. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30) der äußeren Brennkammerwandung (10) und der inneren Brennkammerwandung (9) im Wesentlichen in einer Radialebene oder in axial zueinander versetzten Radialebenen angeordnet sind.
  4. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugeordneten Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30) der äußeren Brennkammerwandung (10) und der inneren Brennkammerwandung (9) in Umfangsrichtung einen gleichen Abstand oder einen unterschiedlichen Abstand aufweisen.
  5. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30) mit Strömungsleitwandungen 31 versehen sind, wobei die Strömungsleitwandungen mit oder ohne Neigung der Strömungsrichtung zur Gasturbinenmittelachse (101) und/oder zu einer Radialebene und/oder zur Umfangsrichtung sowie in ihrer geometrischen Ausgestaltung identisch oder unterschiedlich ausgebildet sind.
  6. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30) in einer oder mehreren axial beabstandeten Reihen angeordnet sind.
  7. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30) zueinander axial gestuft oder versetzt angeordnet sind.
  8. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der äußeren Brennkammerwandung (10) und der inneren Brennkammerwandung (9) unterschiedliche Anzahlen von Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20, 28, 29, 30) ausgebildet sind.
  9. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Brenner (1) jeweils zur Ausbildung eines zu benachbarten Brennern (1) gleichen oder gegengerichteten Dralls ausgebildet sind.
  10. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner als Magermischbrenner oder als Brenner mit fettem Gemisch ausgebildet ist.
  11. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Lufteinlassausnehmungen auf der inneren (9) und äußeren (10) Brennkammerwandung pro Brennersektor ausgebildet sind.
  12. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil oder der gesamte Drall der Brennerströmung (6) durch Drallerzeuger außerhalb der Kraftstoffeinspritzdüsen erzeugt wird und zumindestens eine der jeweiligen Lufteinlassausnehmungen (11, 12, 13, 18, 19, 20) zur Zuführung von Luft in Strömungsrichtung des Dralls (17) ausgebildet ist.
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