DE102011053268A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen einer Brennkammer - Google Patents

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combustion chamber
turbulators
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edge
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Saurav Dugar
Dullal Ghosh
Krishna Kumar Pallikara Gopalan
Matthew P. Berkebile
Vincent Pawlowski Joseph
Marcus Byron Hufman
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General Electric Co
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Abstract

Eine Brennkammer (10) weist einen Brennraum (82) und eine Innenwand (16, 18) auf, die mindestens einen Abschnitt des Brennraums (20) in Umfangsrichtung umgibt und eine Außenfläche (22) definiert. An der Außenfläche (22) befindet sich eine Vielzahl der Turbulatoren (28). Die Brennkammer (10) weist ferner Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms über einen vorgegebenen Abschnitt (34) der Turbulatoren (28) auf. Ein Verfahren zum Kühlen eines Brennraums (20) umfasst das Anordnen einer Vielzahl der Turbulatoren (28) an einer Außenfläche (22) des Brennraums (20) und das bevorzugte Lenken eines Fluidstroms über einen vorgegebenen Abschnitt (34) der Vielzahl der Turbulatoren (28).

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen einer Brennkammer. Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine Kombination aus einem Leitmantel und Turbulatoren umfassen, die an vorgegebenen Stellen an einer Außenfläche der Brennkammer angeordnet sind, um die Wärmeübertragung aus der Brennkammer zu verbessern.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Gasturbinen werden häufig in Industrieprozessen und Stromerzeugungsprozessen eingesetzt. Eine typische Gasturbine weist vorn einen Axialverdichter, im Bereich der Mitte eine oder mehrere Brennkammern und hinten eine Turbine auf. Umgebungsluft strömt in den Verdichter und Laufschaufeln und Leitschaufeln in dem Verdichter übertragen schrittweise kinetische Energie auf das Arbeitsfluid (Luft), um ein komprimiertes Arbeitsfluid in einem sehr energiereichen Zustand zu erzeugen. Das komprimierte Arbeitsfluid verlässt den Verdichter und strömt durch Düsen in die Brennkammern, in denen es mit Brennstoff vermischt und gezündet wird, um Verbrennungsgase mit einer hohen Temperatur, einem hohen Druck und einer hohen Geschwindigkeit zu erzeugen. Die Verbrennungsgase strömen zur Turbine, wo sie sich entspannen, um Arbeit zu verrichten. Durch die Entspannung der Verbrennungsgase in der Turbine kann zum Beispiel eine Welle gedreht werden, die mit einem Generator verbunden ist, um Strom zu erzeugen.
  • Es ist allgemein bekannt, dass sich der thermodynamische Wirkungsgrad einer Gasturbine erhöht, wenn die Betriebstemperatur, das heißt die Verbrennungsgastemperatur, steigt. Verbrennungsgastemperaturen von über 3000°F sind deshalb wünschenswert und in der Branche relativ üblich. Herkömmliche Brennräume und Übergangsstücke, die die Verbrennungsgase aus der Brennkammer leiten, werden üblicherweise aus Werkstoffen hergestellt, die im Allgemeinen etwa 10.000 Stunden lang eine Höchsttemperatur in der Größenordnung von ungefähr 1500°F aushalten können. Es ist deshalb wünschenswert, eine Art Kühlung für den Brennraum und/oder das Übergangsstück bereitzustellen, um sie vor thermischen Schäden zu schützen.
  • Im Fachgebiet sind verschiedene Verfahren zum Bereitstellen einer Kühlung für den Brennraum bekannt. So beschreiben zum Beispiel die US-Patentschriften 5,724,816 , 7,010,921 und 7,373,778 , die an denselben Anmelder übertragen sind wie die vorliegende Erfindung, jeweils verschiedene Strukturen und Verfahren zum Kühlen einer Brennkammer und/oder eines Übergangsstücks einer Brennkammer. Kontinuierliche Verbesserungen der Strukturen und Verfahren zum Kühlen von Brennkammerbestandteilen wären jedoch von Nutzen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Aspekte und Vorteile der Erfindung sind nachstehend in der folgenden Beschreibung dargelegt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder können durch Anwendung der Erfindung in Erfahrung gebracht werden.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammer, die einen Brennraum und eine Innenwand aufweist, die mindestens einen Abschnitt des Brennraums in Umfangsrichtung umgibt. Die Innenwand definiert eine Außenfläche und eine längs verlaufende Mittellinie. An der Außenfläche der Innenwand befindet sich eine Vielzahl von Turbulatoren. Ein Mantel umgibt in Umfangsrichtung mindestens einen Abschnitt der Innenwand und der Mantel definiert einen Luftraum zwischen der Innenwand und dem Mantel. Ein abschließendes Ende des Mantels bildet um die Innenwand einen Rand und der Rand weist um mindestens einen Abschnitt des Rands eine Trichterform auf.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammer, die einen Brennraum und eine Innenwand aufweist, die mindestens einen Abschnitt des Brennraums in Umfangsrichtung umgibt. Die Innenwand definiert eine Außenfläche und eine längs verlaufende Mittellinie. An der Außenfläche der Innenwand befindet sich eine Vielzahl von Turbulatoren. Die Brennkammer weist ferner Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms über eine vorgegebene Stelle der Vielzahl von Turbulatoren auf.
  • Die vorliegende Erfindung kann auch ein Verfahren zum Kühlen eines Brennraums umfassen. Das Verfahren umfasst das Anordnen einer Vielzahl von Turbulatoren an einer Außenfläche des Brennraums und das bevorzugte Lenken eines Fluidstroms über eine vorgegebene Stelle der Vielzahl von Turbulatoren.
  • Anhand der Beschreibung erkennt der Durchschnittsfachmann besser die Merkmale und Aspekte dieser und weiterer Ausführungsformen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine vollständige und nacharbeitbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich der für einen Fachmann besten Ausführung derselben, ist insbesondere in der übrigen Beschreibung dargelegt und bezieht sich auf die zugehörigen Figuren, in denen:
  • 1 ein vereinfachter Querschnitt einer Brennkammer nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines Übergangsstücks nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 3 eine perspektivische aufgeschnittene Darstellung eines Übergangsstücks nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist und
  • 4 eine perspektivische aufgeschnittene Darstellung eines Übergangsstücks nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird nun ausführlich auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, für die ein oder mehrere Beispiele in den zugehörigen Zeichnungen veranschaulicht sind. In der ausführlichen Beschreibung werden Ziffern- und Buchstabenbezeichnungen verwendet, um auf Merkmale in den Zeichnungen Bezug zu nehmen. In den Zeichnungen und der Beschreibung sind gleichartige oder ähnliche Bezeichnungen verwendet worden, um auf gleichartige oder ähnliche Teile der Erfindung Bezug zu nehmen.
  • Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Einschränkung der Erfindung aufgeführt. Es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass an der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung vom Geltungsbereich oder Geist derselben Abwandlungen und Varianten vorgenommen werden können. So können zum Beispiel Merkmale, die als Teil einer Ausführungsform dargestellt oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu erzeugen. Es ist somit beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Abwandlungen und Varianten, die in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen, und ihre Entsprechungen umfasst.
  • 1 zeigt einen vereinfachten Querschnitt einer Brennkammer 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt ist, weist die Brennkammer 10 im Allgemeinen eine oder mehrere Düsen 12 auf, die radial in einem Abschlussstück 14 angeordnet sind. Zum besseren Verständnis sind die Düsen 12 in den Figuren als Zylinder dargestellt, ohne Einzelheiten zum Typ, zur Anordnung oder zu innenliegenden Bestandteilen der Düsen 12. Ein Durchschnittsfachmann erkennt ohne Weiteres, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen bestimmten Typ, eine bestimmte Form oder Ausgestaltung der Düsen beschränkt ist, sofern nicht konkret in den Ansprüchen angegeben.
  • Ein Einsatz 16 und ein Übergangsstück 18 umgeben eine Brennkammer 20 in Umfangsrichtung hinter dem Abschlussstück 14. Der Einsatz 16 und das Übergangsstück 18 definieren eine Außenfläche 22 und eine längs verlaufende Mittellinie 24, sodass komprimiertes Arbeitsfluid oder Luft durch den Brennraum 20 strömen kann. Der Einsatz 16 und das Übergangsstück 18 können ein einziges, durchgehendes Stück umfassen, das den Brennraum 20 in Umfangsrichtung umgibt. Alternativ können, wie beispielsweise in 1 dargestellt ist, der Einsatz 16 und das Übergangsstück 18 jeweils eine getrennte Innenwand aufweisen, die mit einer Dichtung 26 verbunden sind, sodass jede mindestens einen Abschnitt des Brennraums 20 in Umfangsrichtung umgibt. Wie in jeder der Figuren dargestellt ist, kann eine der Innenwände 16, 18 oder können beide Innenwände 16, 18 einen allmählich abnehmenden Umfang aufweisen, der die Verbrennungsgase, die die Brennkammer 10 verlassen, bündelt oder konzentriert.
  • Die Brennkammer 10 weist ferner an der Außenfläche 22 jeder Innenwand 16, 18 oder beider Innenwände 16, 18 eine Vielzahl der Turbulatoren 28 auf. Die Turbulatoren 28 können winklige Vorsprünge oder Vertiefungen an der Außenfläche 22 einer der oder beider Innenwände 16, 18 sein, um die laminare Strömung des komprimierten Arbeitsfluids zu stören, wenn es über die Außenfläche 22 der Innenwände 16, 18 strömt. Die Turbulatoren 28 vergrößern somit die Nutzfläche der Außenfläche 22 der Innenwände 16, 18 und können in dem komprimierten Arbeitsfluid Verwirbelungen hervorrufen. Die Störung der laminaren Strömung an der Außenfläche 22 und die Vergrößerung der Nutzfläche der Außenfläche 22 tragen gemeinsam dazu bei, die Wirbelkomponente der Geschwindigkeit des komprimierten Arbeitsfluids über der Außenfläche 22 zu erhöhen, um den Durchgangskoeffizienten über die Innenwände 16, 18 zu verbessern und das Abkühlen der Innenwände 16, 18 zu vereinfachen. Die stärkere Durchwirbelung in dem komprimierten Arbeitsfluid, die von den Turbulatoren 28 bewirkt wird, kann zusätzlich die nachfolgende Vermischung des komprimierten Arbeitsfluids mit dem Brennstoff verbessern, um die Verbrennung in der Brennkammer 20 zu verbessern.
  • Die Turbulatoren 28 können Vorsprünge oder Vertiefungen an der Außenfläche 22 sein, die praktisch jede geometrische Form, einschließlich kreisförmig, rechteckig, trapezförmig oder jede Kombination davon, aufweisen können. Die Turbulatoren 28 können an der Außenfläche 22 der Innenwände 16, 18 angegossen, angeschweißt, angeschraubt oder auf andere Weise daran befestigt sein, unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens, das im Fachgebiet bekannt ist und die hohen Umgebungstemperaturen der Brennkammer 10 aushalten kann. In bestimmten Ausführungsformen, wie beispielsweise in 2 dargestellt ist, können die Turbulatoren 28 einen stufenförmigen Vorsprung 30 aufweisen, der sich von den Innenwänden 16, 18 aus erstreckt. Der stufenförmige Vorsprung 30 kann eine im Allgemeinen rechteckige Grundfläche 32 mit einem spitzen Ende 33 aufweisen, ähnlich eines Flügels mit einem Winglet, distal der Innenwände 16, 18. Der stufenförmige Vorsprung 30 kann die Wärmeübertragung durch Erzeugen von Wirbeln oder Strudeln über der Außenfläche 22 der Innenwände 16, 18 verstärken. Wie in 2 dargestellt ist, können die Turbulatoren 28 oder stufenförmigen Vorsprünge 30 in einer Gruppe aus Reihen und Spalten angeordnet sein, um das komprimierte Arbeitsfluid, das über die Außenfläche 22 der Innenwände 16, 18 strömt, umzulenken, um die Abkühlung, die durch das komprimierte Arbeitsfluid bereitgestellt wird, weiter zu verbessern. Zusätzlich kann eine höhere Konzentration der Turbulatoren 28 oder stufenförmigen Vorsprünge 30 an einer vorgegebenen Stelle 34 an der Außenfläche 22 der Innenwände 16, 18 zu finden sein. Die vorgegebene Stelle 34 kann ein Bereich an der Außenfläche 22 der Innenwände 16, 18 sein, der empirischen Messungen und/oder mathematischen Modellen zufolge üblicherweise eine höhere Betriebstemperatur aufweist. Auf diese Weite kann die positive Kühlwirkung, die von den Turbulatoren 28 oder den stufenförmigen Vorsprüngen 30 erreicht wird, an der vorgegebenen Stelle 34, die bekanntermaßen oder voraussichtlich höhere Betriebstemperaturen aufweist, verstärkt werden.
  • Die Brennkammer 10 weist ferner Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms, beispielsweise des Stroms des komprimierten Arbeitsfluids, über die vorgegebene Stelle 34 der Vielzahl der Turbulatoren 28 auf. Wie weiter in 1 dargestellt ist, können die Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms einen Mantel 36 mit einem abschließenden Ende 38 aufweisen, das ungefähr 90° zur längs verlaufenden Mittellinie 24 der Innenwände 16, 18 ausgerichtet ist. Der Mantel 36 umgibt in Umfangsrichtung mindestens einen Abschnitt einer der oder beider Innenwände 16, 18 und ist im Allgemeinen konzentrisch zu einer der oder beiden Innenwände(n) 16, 18. Der Mantel 36 definiert folglich einen Luftraum 40 zwischen den Innenwänden 16, 18 und dem Mantel 36. Das abschließende Ende 38 des Mantels 36 bildet um die Innenwände 16, 18 einen Rand und weist ferner um mindestens einen Abschnitt des Rands eine Trichterform 42 auf. Wie in 1 dargestellt ist, weist der Rand des abschließenden Endes 38 des Mantels 36 zum Beispiel eine durchgehende Trichterform 42 um den gesamten Rand auf. Auf diese Weise lenken der Mantel 36, das abschließende Ende 38, der Luftraum 40 und die Trichterform 42 gemeinsam einen Fluidstrom vorzugsweise durch den Luftraum 40 und über die Vielzahl der Turbulatoren 28. Wie in 1 dargestellt ist, kann der Mantel 36 in bestimmten Ausführungsformen ferner eine Vielzahl der Öffnungen 44 aufweisen, um das Fluid weiter über die Turbulatoren 28 strömen zu lassen, obwohl das Vorhandensein der Öffnungen 44 in dem Mantel 36 keine erforderliche Struktur für die Mittel zum Lenken eines Fluidstroms und keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung ist, sofern dies nicht konkret in den Ansprüchen angegeben ist.
  • 3 zeigt eine perspektivische aufgeschnittene Darstellung des Abschnitts des Übergangsstücks 18 des Brennraums 10 nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst das Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms den Mantel 36, das abschließende Ende 38, den Luftraum 40 und die Trichterform 42, wie zuvor unter Bezug auf 1 beschrieben wurde. In dieser besonderen Ausführungsform ist jedoch das abschließende Ende 38 ungefähr 45° zur längs verlaufenden Mittellinie 24 der Innenwand 18 ausgerichtet. Wie in 3 dargestellt ist, weist der untere Abschnitt des abschließenden Endes 38 eine Trichterform 42 auf, während der obere Abschnitt des abschließenden Endes 38 im Allgemeinen gerade ist. Das Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms weist zudem in dieser besonderen Ausführungsform mindestens eine vergrößerte Öffnung 46 in dem Mantel 36 auf. Größe und Lage der vergrößerten Öffnung 46 in dem Mantel 36 können so gewählt sein, dass Menge und Lage des Fluidstroms, und somit die Kühlung, gesteuert werden, der vorzugsweise auf oder über bestimmte Turbulatoren 28 an der Außenfläche 22 der Innenwand 18 gelenkt wird. Die vergrößerte Öffnung 46 kann zum Beispiel so bemessen sein, dass das Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms weniger als ungefähr 90%, 80%, 70% oder 60% der Innenwand 18 und/oder der Turbulatoren 28 bedeckt. Zusätzlich oder alternativ kann die vergrößerte Öffnung 46 in der Nähe der vorgegebenen Stelle 34 angeordnet sein, die zuvor mit Bezug auf 2 beschrieben wurde und eine höhere Konzentration der Turbulatoren 28 aufweist und/oder bekanntermaßen oder voraussichtlich höhere Betriebstemperaturen aufweist.
  • 4 zeigt eine perspektivische aufgeschnittene Darstellung des Abschnitts des Übergangsstücks 18 des Brennraums 10 nach einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst das Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms den Mantel 36, das abschließende Ende 38, den Luftraum 40 und die Trichterform 42, wie zuvor unter Bezug auf 1 beschrieben wurde. In dieser besonderen Ausführungsform ist jedoch das abschließende Ende 38 ungefähr 135° zur längs verlaufenden Mittellinie 24 der Innenwand 18 ausgerichtet. Wie in 4 dargestellt ist, weist der obere Abschnitt des abschließenden Endes 38 eine Trichterform 42 auf, während der untere Abschnitt des abschließenden Endes 38 im Wesentlichen gerade ist. Wie bei der Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, weist das Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms in dieser Ausführungsform wieder mindestens eine vergrößerte Öffnung 46 in dem Mantel 36 auf. Größe und Lage der vergrößerten Öffnung 46 in dem Mantel 36 können so gewählt sein, dass Menge und Lage des Fluidstroms, und somit die Kühlung, gesteuert werden, der vorzugsweise auf oder über bestimmte Turbulatoren 28 an der Außenfläche 22 der Innenwand 18 gelenkt wird. Die vergrößerte Öffnung 46 kann zum Beispiel so bemessen sein, dass das Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms weniger als zwischen ungefähr 90%, 80%, 70% oder 60% der Innenwand 18 und/oder der Turbulatoren 28 bedeckt. Zusätzlich oder alternativ kann die vergrößerte Öffnung 46 in der Nähe der vorgegebenen Stelle 34 angeordnet sein, die zuvor mit Bezug auf 2 beschrieben wurde und eine höhere Konzentration der Turbulatoren 28 aufweist und/oder bekanntermaßen oder voraussichtlich höhere Betriebstemperaturen aufweist.
  • Ein Durchschnittsfachmann erkennt, dass jede der Ausführungsformen, die in 1 bis 4 beschrieben und veranschaulicht sind, verwendet werden kann, um ein Verfahren zum Kühlen des Brennraums 20 bereitzustellen. Das Verfahren kann das Anordnen einer Vielzahl der Turbulatoren 28 an der Außenfläche 22 des Brennraums 20 und das bevorzugte Lenken eines Fluidstroms über einen vorgegebenen Abschnitt der Vielzahl der Turbulatoren 28 umfassen. Der vorgegebene Abschnitt der Vielzahl der Turbulatoren 28 kann zum Beispiel in der Nähe der Trichterform 42 des distalen Endes 38, unter der vergrößerten Öffnung 46 oder an jeder anderen wünschenswerten Stelle an der Außenfläche 22 einer der oder beider Innenwände 16, 18 vorhanden sein. Das Verfahren kann ferner das Zusammenfassen der Vielzahl der Turbulatoren 28 an der vorgegebenen Stelle 34 an der Außenfläche 22 des Brennraums 20 umfassen, wie beispielsweise in 2 dargestellt ist.
  • In dieser schriftlichen Beschreibung werden Beispiele verwendet, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsform, zu offenbaren und auch um es einem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung anzuwenden, einschließlich der Herstellung und Benutzung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung von darin enthaltenen Verfahren. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, an die der Fachmann denkt. Diese weiteren Beispiele sollen in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente umfassen, die nicht vom genauen Wortlaut der Ansprüche abweichen oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zum genauen Wortlaut der Ansprüche umfassen.
  • Eine Brennkammer 10 weist einen Brennraum 20 und eine Innenwand 16, 18 auf, die mindestens einen Abschnitt des Brennraums 20 in Umfangsrichtung umgibt und eine Außenfläche 22 definiert. An der Außenfläche 22 befindet sich eine Vielzahl der Turbulatoren 28. Die Brennkammer 10 weist ferner Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms über einen vorgegebenen Abschnitt 34 der Turbulatoren 28 auf. Ein Verfahren zum Kühlen eines Brennraums 20 umfasst das Anordnen einer Vielzahl der Turbulatoren 28 an einer Außenfläche 22 des Brennraums 20 und das bevorzugte Lenken eines Fluidstroms über einen vorgegebenen Abschnitt 34 der Vielzahl der Turbulatoren 28.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Brennkammer
    12
    Düsen
    14
    Abschlussstück
    16
    Einsatz
    18
    Übergangsstück
    20
    Brennraum
    22
    Außenfläche
    24
    Längs verlaufende Mittellinie
    26
    Dichtung
    28
    Turbulatoren
    30
    Stufenförmiger Vorsprung
    32
    Rechteckige Grundfläche
    33
    Spitzes distales Ende
    34
    Vorgegebene Stelle
    36
    Mantel
    38
    Abschließendes Ende
    40
    Luftraum
    42
    Trichterform
    44
    Öffnungen
    46
    Vergrößerte Öffnung
  • 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 5724816 [0004]
    • US 7010921 [0004]
    • US 7373778 [0004]

Claims (13)

  1. Brennkammer (10), umfassend: a. einen Brennraum (20); b. eine Innenwand (16, 18), die mindestens einen Abschnitt des Brennraums (20) in Umfangsrichtung umgibt, wobei die Innenwand (16, 18) eine Außenfläche (22) und eine längs verlaufende Mittellinie (24) definiert; c. eine Vielzahl der Turbulatoren (28) an der Außenfläche (22) der Innenwand (16, 18); d. einen Mantel (36), der in Umfangsrichtung mindestens einen Abschnitt der Innenwand (16, 18) umgibt, wobei der Mantel (36) einen Luftraum (40) zwischen der Innenwand (16, 18) und dem Mantel (36) definiert; und e. ein abschließendes Ende (38) des Mantels (36), wobei das abschließende Ende (38) des Mantels (36) um die Innenwand (16, 18) einen Rand bildet und der Rand um mindestens einen Abschnitt des Rands eine Trichterform (42) aufweist.
  2. Brennkammer (10) nach Anspruch 1, wobei die Innenwand (16, 18) einen allmählich abnehmenden Umfang aufweist.
  3. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, ferner umfassend eine höhere Konzentration der Vielzahl der Turbulatoren (28) an einer vorgegebenen Stelle (34) an der Außenfläche (22) der Innenwand (16, 18).
  4. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vielzahl der Turbulatoren (28) einen stufenförmigen Vorsprung (30) aufweist, der sich von der Innenwand (16, 18) aus erstreckt und ein spitzes Ende (33) distal der Innenwand (16, 18) aufweist.
  5. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend eine Vielzahl der Öffnungen (44) in dem Mantel (36).
  6. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Rand des abschließenden Endes (38) des Mantels (36) eine durchgehende Trichterform (42) um den gesamten Rand aufweist.
  7. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das abschließende Ende (38) des Mantels (36) ungefähr 45° zur längs verlaufenden Mittellinie (24) der Innenwand (16, 18) ausgerichtet ist.
  8. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das abschließende Ende (38) des Mantels (36) ungefähr 90° zur längs verlaufenden Mittellinie (24) der Innenwand (16, 18) ausgerichtet ist.
  9. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das abschließende Ende (38) des Mantels (36) ungefähr 135° zur längs verlaufenden Mittellinie (24) der Innenwand (16, 18) ausgerichtet ist.
  10. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms über eine vorgegebene Stelle (34) der Vielzahl der Turbulatoren (28).
  11. Brennkammer (10) nach Anspruch 10, wobei das Mittel zum bevorzugten Lenken eines Fluidstroms weniger als ungefähr 90% der Vielzahl der Turbulatoren (28) bedeckt.
  12. Verfahren zum Kühlen eines Brennraums (20), umfassend: a. Anordnen einer Vielzahl der Turbulatoren (28) an einer Außenfläche (22) des Brennraums (20) und b. bevorzugtes Lenken eines Fluidstroms über einen vorgegebenen Abschnitt (34) der Vielzahl der Turbulatoren (28).
  13. Verfahren nach Anspruch (12), ferner umfassend das Zusammenfassen der Vielzahl der Turbulatoren (28) an einer vorgegebenen Stelle (34) an der Außenfläche (22) des Brennraums (20).
DE102011053268A 2010-09-13 2011-09-05 Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen einer Brennkammer Pending DE102011053268A1 (de)

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US12/880,446 2010-09-13
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DE102011053268A1 true DE102011053268A1 (de) 2012-03-15

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