DE102011057160A1 - Flammenhaltungsverhinderer für einen einer Düse vorgelagerten Mager-Brennstoffeinspritzdiffusor und zugehöriges Verfahren - Google Patents

Flammenhaltungsverhinderer für einen einer Düse vorgelagerten Mager-Brennstoffeinspritzdiffusor und zugehöriges Verfahren Download PDF

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Michael John Hughes
Chunyang Wu
Jonathan D. Berry
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Abstract

Eine Flammenhaltungssperre (90) beinhaltet einen B der sich von dem Basisteil weg erstreckt, wenigstens eine deltaflügelförmige Klappe (92) an dem aufrechten Ständer, die jeweils ein relativ spitzes Ende (96) und ein relativ stumpfes Ende (100) hat.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Erfindung betrifft Gasturbinenbrennkammern und insbesondere eine Flammenhaltungssperre zur Verwendung mit einem zuströmseitig der Brennstoffdüsen der Brennkammer befindlichen Diffusor für die Magervorgemischeinspritzung.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • In gewissen landbasierten Gasturbinenkonfigurationen mit mehreren Brennkammern sind die einzelnen Brennkammern in einer ringförmigen Gruppierung um das Gasturbinengehäuse angeordnet, wobei jede Brennkammer der ersten Stufe der Turbine Verbrennungsgase zuführt. Jede Brennkammer wird von einem Verdichter so mit Luft versorgt, dass die Verdichterluft als Gegenstrom in einen ringförmigen Luftdurchlass strömt, der zwischen radial innerem/r und axial ausgerichtetem/r Übergangsstück und Brennkammerauskleidung einerseits und radial äußerer, axial ausgerichteter Strömungsbuchse andererseits liegt. Die Verdichterluft strömt im Allgemeinen durch in der Strömungsbuchse bereitgestellte Prallkühlungslöcher in den Durchlass, so dass sie auch das Übergangsstück und die Brennkammerauskleidung kühlt, bevor die Strömung am Einlass- oder Kopfende der Brennkammer umgekehrt wird.
  • In einer NOx-armen Brennkammerkonfiguration umgeben fünf radial äußere Düsen eine sechste zentrale Düse. In dieser Anordnung teilen drei Vorgemischverteiler den sechs Brennern Brennstoff zu, während ein vierter Vorgemischverteiler einer Vielzahl von Brennstoffeinspritzzapfen, die in dem Luftdurchlass, der der Brennkammer Verbrennungsluft zuführt, angeordnet sind, zuströmseitig des Kopfendes der Brennkammer, die die sechs Düsen trägt, Brennstoff zuführt. An den Brennstoffeinspritzzapfen gibt es zwar keine absichtliche Verbrennung, die Flammenhaltung in diesem Diffusor für die Magervorgemischeinspritzung bleibt aber ein Problem, wenn die Brennstoffeinspritzzapfen in Betrieb sind. Das Stattfinden von Flammenhaltung im Diffusor wird hauptsächlich durch ein lokal fettes Brennstoff-Luft-Gemisch verursacht, das durch ungenügendes Mischen und lokale Strömungsteilung um die Hinterkanten der tragflächenprofilförmigen Brennstoffeinspritzzapfen entsteht, besonders bei großen Anstellwinkeln. Es wäre daher erwünscht, die Strömungsteilung durch Einführen einer sekundären Strömung in die Brennstoff-Luftstrahlmischzone zu beseitigen, um die Nachlaufregion an der Hinterkante der Brennstoffeinspritzzapfen entlang zu eliminieren und die lokale Luft-Brennstoff-Vermischung zu fördern.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einer ersten beispielhaften aber nicht begrenzenden Ausführungsform sieht die Erfindung eine Flammenhaltungssperre vor, die einen Basisteil und einen sich von dem Basisteil weg erstreckende aufrechten Ständer umfasst, sowie wenigstens eine deltaflügelförmige Klappe an dem aufrechten Ständer, die ein relativ spitzes Ende und ein relativ breites Ende hat.
  • In einem weiteren beispielhaften aber nicht begrenzenden Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Turbinenbrennstoffsystem vor, das eine oder mehrere Brennkammern beinhaltet, wobei jede Brennkammer Folgendes aufweist: eine Brennkammerauskleidung mit einem Kopfende, das eine Vielzahl von Düsen trägt, und einem hinteren Ende, das zur Verbindung mit einem Übergangsstück ausgeführt ist, das im Gebrauch heiße Verbrennungsgase in einer ersten Richtung zu einer ersten Turbinenstufe transportiert; eine die Brennkammerauskleidung umgebende Buchse, die einen ringförmigen Strömungsweg für Verdichterluft definiert, die im Gebrauch in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung den ringförmigen Strömungsweg entlang strömt und dann am Kopfende wieder in die erste Richtung umkehrt und in die Brennkammerauskleidung strömt; eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzzapfen, die sich an das Kopfende angrenzend und zuströmseitig von ihm in dem ringförmigen Strömungsweg radial zwischen der Brennkammerauskleidung und der Strömungsbuchse befinden; und eine Vielzahl von Flammenhaltungssperren, die sich zuströmseitig und in der Nähe der Brennstoffeinspritzzapfen befinden.
  • In noch einem weiteren beispielhaften aber nicht begrenzenden Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbessern der Flammenhaltungsspanne und des Brennstoff-Luft-Vormischens in einer Brennkammer vor, die mehrere radial ausgerichtete Brennstoffeinspritzzapfen in einem der Brennkammer Verbrennungsluft zuführenden Luftdurchlass beinhaltet, wobei die mehreren radial fluchtenden Brennstoffeinspritzzapfen zuströmseitig von Brennstoffdüsen angeordnet sind, die in einem Abschlussdeckel der Brennkammer gelagert sind, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Bereitstellen einer Flammensperre neben und zuströmseitig von jedem der genannten mehreren radial fluchtenden Brennstoffeinspritzzapfen; b) Ausrichten der Flammensperre mit Bezug auf Brennstoffabgabelöcher in jedem der genannten mehreren radial fluchtenden Brennstoffeinspritzzapfen, so dass in der Verbrennungsluft Wirbel erzeugt werden, die ausreichen, um das Vormischen des aus den Brennstoffabgabelöchern austretenden Brennstoffs sicherzustellen und um zu verhindern, dass Brennstoff an Außenflächen von jedem der genannten mehreren radial fluchtenden Brennstoffeinspritzzapfen anhaftet.
  • Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den unten genannten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein vereinfachter Querschnitt durch eine bekannte Gasturbinenbrennkammer;
  • 2 ist eine vereinfachte Ansicht vom vorderen Ende der Brennkammeranordnung von 1;
  • 3 ist eine perspektivische Teilansicht von Vierergruppen-Brennstoffeinspritzzapfen und Flammenhaltungssperren gemäß einer beispielhaften aber nicht begrenzenden Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Flammenhaltungssperrvorrichtung von 3;
  • 5 ist ein vereinfachtes Strömungsdiagramm eines Brennstoffeinspritzzapfens ohne eine angrenzende Flammenhaltungssperre und
  • 6 ist ein vereinfachtes Strömungsdiagramm ähnlich 5, das aber die Strömung darstellt, wenn eine Flammenhaltungssperre zuströmseitig von dem Vierergruppen-Brennstoffeinspritzzapfen und an ihn angrenzend angeordnet ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Gasturbinenmaschine 10, wobei zunächst auf 1 und 2 Bezug genommen wird, beinhaltet einen Verdichter 12, eine Brennkammer 14 und eine Turbine 16. In 1 wird nur eine Düse 18 der ersten Stufe der Turbine 16 gezeigt. In dem Ausführungsbeispiel ist die Turbine 16 mit Laufrädern (nicht gezeigt), die durch eine einzelne gemeinsame Welle (nicht gezeigt) verbunden sind, antreibend mit dem Verdichter 12 gekoppelt. Der Verdichter 12 verdichtet die Einlassluft 20, die dann zu einer Gruppierung von Brennkammern (14) (eine abgebildet) gelenkt wird, wo sie die Brennkammer 14 kühlt und dem Verbrennungsprozess Luft zuführt. Insbesondere strömt die zur Brennkammer gelenkte Luft 22 in einer Richtung, die der Strömung der Luft durch die Maschine 10 allgemein entgegengesetzt ist. In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Gasturbinenmaschine 10 eine Vielzahl von Brennkammern 14, die am Umfang um das Maschinengehäuse 24 ausgerichtet sind. Spezieller sind die Brennkammern 14 in dem Ausführungsbeispiel z. B. aber nicht auf eine so genannte „Rohr-Ringbrennkammer”-Anordnung begrenzt.
  • In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Maschine 10 einen doppelwandigen Übergangskanal 26. Spezieller erstreckt sich der Übergangskanal 26 in dem Ausführungsbeispiel zwischen einem Auslassende 28 jeder Brennkammer 14 und dem Einlassende 30 der Turbine 16, um Verbrennungsgase 32 in die Turbine 16 zu lenken. Ferner beinhaltet in dem Ausführungsbeispiel jede Brennkammer 14 ein im Wesentlichen zylindrisches Brennkammergehäuse 34. Das Brennkammergehäuse 14 ist an einem offenen hinteren Ende 36 mit dem Motorgehäuse 24 gekoppelt. Das Brennkammergehäuse 14 kann z. B. durch Schrauben 38, mechanische Befestigungselemente (nicht gezeigt), Schweißen und/oder beliebige andere geeignete Verbindungsmittel, die es der Maschine 10 ermöglichen, wie hierin beschrieben zu funktionieren, an das Maschinengehäuse 24 gekoppelt sein. In dem Ausführungsbeispiel ist ein vorderes Ende 40 des Brennkammergehäuses 34 mit einer Abschlussdeckelanordnung 42 gekoppelt. Die Abschlussdeckelanordnung 42 beinhaltet zum Beispiel Zuleitungsschläuche, Verteiler, Ventile zum Lenken von gasförmigem Brennstoff, Flüssigbrennstoff, Luft und/oder Wasser zur Brennkammer und/oder beliebige andere Bauteile, die es der Maschine 10 ermögliche, wie hierin beschrieben zu funktionieren. In dem Ausführungsbeispiel sind die Bauteile in der Abschlussdeckelanordnung 42 mit einem Steuersystem 44 zum Regeln wenigstens der Luft und des Kraftstoffs, die in die Brennkammer 14 eintreten, gekoppelt. Das Steuersystem 44 kann zum Beispiel ein Computersystem 44 und/oder ein beliebiges anderes System sein, das es der Brennkammer 14 ermöglicht, wie hierin beschrieben zu funktionieren, ist aber nicht darauf begrenzt.
  • In dem Ausführungsbeispiel ist eine im Wesentlichen zylindrische Strömungsbuchse 46 so in dem Brennkammergehäuse 34 angebracht, dass die Strömungsbuchse 46 im Wesentlichen konzentrisch auf das Gehäuse 34 ausgerichtet ist. Die Strömungsbuchse 46 ist an einem hinteren Ende 48 an einer Außenwand 50 des Übergangskanals 26 angekoppelt und an einem vorderen Ende 52 an einem Brennkammergehäuse 34 angekoppelt. Spezieller ist das vordere Ende 52 in dem Ausführungsbeispiel durch z. B. Koppeln eines Radialflansches 54 der Buchse 46 mit dem Brennkammergehäuse 34 an einer Stoßverbindung 56 angebracht, so dass ein vorderer Abschnitt 58 und ein hinterer Abschnitt 60 des Gehäuses 34 miteinander gekoppelt sind. Alternativ kann die Buchse 46 unter Verwendung einer beliebigen anderen geeigneten Kopplungsanordnung, die es der Maschine 10 ermöglicht, wie hierin beschrieben zu funktionieren, an das Gehäuse 34 und/oder den Übergangskanal 26 gekoppelt sein.
  • Die Strömungsbuchse 46 in dem Ausführungsbeispiel beinhaltet eine darin angebrachte Brennkammerauskleidung 62. Die Brennkammerauskleidung 62 ist in der Strömungsbuchse 46 im Wesentlichen konzentrisch ausgerichtet, so dass ein hinteres Ende 64 an eine Innenwand 66 des Übergangskanals 26 angekoppelt ist und so dass ein vorderes Ende 68 mit einer Brennkammerauskleidungskappenanordnung 70 gekoppelt ist. Die Brennkammerauskleidungskappenanordnung 70 ist durch eine Vielzahl von Streben 72 und eine zugeordnete Befestigungsanordnung (nicht gezeigt) im Brennkammergehäuse 34 befestigt. In dem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Auskleidung 62 und der Strömungsbuchse 46 und zwischen der Innen- und Außenwand 66 und 50 des Übergangskanals und zwischen dem Kappeninnenzylinder 73 und der Innenwand des vorderen Gehäuses 58 ein Luftdurchlass 74 definiert. Die Außenwand 50 des Übergangskanals beinhaltet eine Vielzahl von in ihr ausgebildeten Aussparungen 76, 58, die verdichtete Luft 20 aus dem Verdichter 12 in den Luftdurchlass 74 eintreten lassen. In dem Ausführungsbeispiel strömt Luft 22 in einer Richtung, die einer Strömungsrichtung 20 entgegengesetzt ist, vom Verdichter 12 in Richtung auf die Abschlussdeckelanordnung 42.
  • Des Weiteren beinhaltet die Brennkammer 14 in dem Ausführungsbeispiel auch eine Vielzahl von Zündkerzen 78 und eine Vielzahl von Querzündrohren 80. Die Zündkerzen 78 und Querzündrohre 80 verlaufen durch Öffnungen (nicht gezeigt) in der Auskleidung 62, die abströmseitig von der Brennkammerauskleidungskappenanordnung 70 in einer Verbrennungszone 82 definiert sind. Die Zündkerzen 78 und Querzündrohre 80 entzünden in jeder Brennkammer 14 Brennstoff und Luft zur Erzeugung von Verbrennungsgasen 32.
  • Im Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Brennstoffdüsenanordnungen mit der Abschlussdeckelanordnung 42 gekoppelt. Spezieller beinhaltet die Brennkammer 14 in dem Ausführungsbeispiel sechs Düsenanordnungen, einschließlich fünf äußeren Düsenanordnungen 84, die um eine zentrale Düsenanordnung 85 angeordnet sind, deren Mittelpunkt auf der Längsachse A der Brennkammer liegt. Alternativ kann die Brennkammer 14 mehr oder weniger als fünf Brennstoffdüsenanordnungen 400 beinhalten. Im Ausführungsbeispiel sind die äußeren Brennstoffdüsenanordnungen 84 in einer allgemein kreisförmigen Gruppierung um die zentrale Düse 85 und die Mittellinie A der Brennkammer 14 angeordnet, wie in 2 am besten zu sehen ist. Alternativ können die Brennstoffdüsenanordnungen 400 nicht kreisförmig angeordnet sein.
  • Weiters beinhaltet die Brennkammer 14 im Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzzapfen 86, die sich vom Brennkammergehäuse 34 radial in den Luftdurchlass 74 erstrecken und die Brennstoffdüsenanordnungen 84 im Wesentlichen abgrenzen. Die Brennstoffeinspritzzapfen 86 befinden sich somit zuströmseitig vom Kopfende der Brennkammer und somit zuströmseitig von der Stelle, an der die Luft ihre Strömungsrichtung umkehrt und in die Düsenlufteinlassenden 87 strömt.
  • In 3, auf die jetzt Bezug genommen wird, wird eine Vielzahl der Vierergruppen-Brennstoffeinspritzzapfen 86 gezeigt, die sich an am Umfang beabstandeten Stellen radial in den Luftdurchlass 74 erstrecken. Es kann bis zu 16 oder noch mehr Zapfen geben, die jeweils im Wesentlichen symmetrisch, tragflächenprofilförmig, mit der Vorderkante in Zuströmrichtung, d. h. in einer Richtung, die der Luftströmung im Durchlass 74 entgegengesetzt ist, weisend sind. Jeder Brennstoffeinspritzzapfen 86 kann mit einem Paar von Brennstoffabgabeöffnungen 88 auf jeder Seite des Zapfens ausgebildet sein. Die Öffnungen können radial fluchten, wie in 3 gezeigt wird, so dass aus den Öffnungen 88 ausströmender Brennstoff von jeder Seite des Zapfens in quer zur Luftströmung verlaufenden Richtungen in den Durchlass 74 strömt.
  • In der beispielhaften aber nicht begrenzenden Ausführungsform und mit zusätzlicher Bezugnahme auf 4 befindet sich ein Diffusor für die Magervorgemischeinspritzung (auch als Flammenhaltungssperre oder Wirbelgenerator bezeichnet) 90 zuströmseitig von (aber nahe an) jedem der Brennstoffeinspritzzapfen 86. Da die Flammenhaltungssperren im Wesentlichen identisch sind, braucht nur eine im Detail beschrieben zu werden. Die Flammenhaltungssperre 90, speziell Bezug nehmend auf 4, kann aus Metallblech hergestellt sein und beinhaltet wenigstens eine und vorzugsweise zwei im Wesentlichen identische, radial ausgerichtete Dreieckplatten oder Deltaflügel 92, 94, die im Winkel zueinander stehen, so dass die zugespitzten vorderen Enden einander fast berühren, während die stumpfen oder breiteren hinteren Enden 100, 102 radial voneinander beabstandet sind. Die Deltaflügel 92, 94 werden (z. B. durch Laserschneiden) aus einem einzelnen Stück Blechmaterial 104, das einen aufrechten Ständer 107 für die Deltaflügel bildet, geschnitten und gebogen. Spezieller wird die Platte mit einem horizontalen Einschnitt versehen, der sich von einem zwischen der vorderen und der hinteren Kante 108, 110 des Blechs liegenden Loch 106 erstreckt, das den Schneid- und Biegeprozess erleichtert. Vertikale (oder radiale) Einschnitte entlang und innerhalb der Dicke des Blechs ermöglichen das „Zurückziehen” und Umbiegen von Materialklappen in entgegengesetzte Richtungen zum Bilden der Deltaflügel 92, 94. Der radiale Abstand zwischen den Deltaflügeln an der Hinterkante wird von dem Divergenzwinkel zwischen ihnen bestimmt, ist von der Position der Brennstoffabgabeöffnungen 88 auf der Abströmseite neben den Brennstoffeinspritzzapfen 86 abhängig. Ein zusätzlicher Einschnitt am unteren (oder radial inneren) Ende des Blechs ermöglicht das Umbiegen von zwei zusätzlichen Klappen 112, 114 in entgegengesetzten Richtungen, um eine Basis 116 zu bilden, mittels der die Flammenhaltungssperre z. B. durch Schweißen oder mit anderen geeigneten Mitteln an der Brennkammerauskleidung 62 oder dem inneren Kappenzylinder 73 angebracht wird. Es ist zu beachten, dass die radial äußeren Kanten 118 der Flammenhaltungssperren sich nicht bis zur Strömungsbuchse erstrecken müssen. Die Position der Deltaflügel 92, 94 relativ zu den Brennstoffabgabeöffnungen 88 ist wichtiger, wie unten weiter erläutert wird.
  • In einer alternativen Anordnung können die Sperren 90 um 180° gedreht sein, so dass sie im Verhältnis zur Ausrichtung in 3 in die entgegengesetzte Richtung gekehrt sind. Das heißt, dass für diese alternative Anordnung die spitzen oder zugespitzten vorderen Enden 96, 98 der Sperre 90 in Abströmrichtung weisen. Möglicherweise ist noch eine weitere Einstellung der Position der Brennstoffabgabeöffnungen 88 erforderlich, um die Luft-Brennstoff-Vermischung zu optimieren und um zu verhindern, dass Brennstoff in der Mitte des von der Sperre erzeugten Wirbels stagniert.
  • Es ist zu erkennen, dass die Flammenhaltungssperre 90 auch auf andere Weise hergestellt werden kann und mehr als ein Bestandteil aufweisen kann. Wie oben angegeben, kann die Sperre 90 zum Beispiel mit nur einem Deltaflügel anstelle von einem Paar ausgebildet sein.
  • Wie in 3 eingebaut, zeigen die Deltaflügel 92, 94 in die Zuströmrichtung (d. h. mit den spitzen oder zugespitzten vorderen Enden 96, 98 stromaufwärts weisend) und die Lage der vorderen Enden 96, 98 der Deltaflügel 92, 94 kann, wie oben angegeben, relativ zur Lage der Brennstoffabgabeöffnungen 88 in den Brennstoffeinspritzzapfen 86 eingestellt werden, um die optimale Brennstoff-Luft-Vermischung und die Minimierung, wenn nicht sogar Eliminierung, der dem Zapfen anhaftenden Strömungsteilungszone zu erzielen, wie unten weiter beschrieben wird.
  • 5 ist ein schematisches Diagramm eines Brennstoffeinspritzzapfens 86 und des bei einem Anstellwinkel von etwa 20° auf die Vorderkante 118 aufprallenden Luftstroms in dem Durchlass 74. Ohne eingebaute Flammensperre teilt sich der Strom entlang des Hinterkantenteils des Einspritzzapfens, was in einer Nachlaufregion oder einem „Blasen”-Bereich 120 eine Strömungsteilungszone entstehen lässt, die die Brennstoffmassenfraktion an der Oberfläche des Einspritzzapfens verzerrt und gefangen hält. Sollte ein unbeabsichtigtes Flammenereignis auftreten, könnte die Flamme des lokal fetten Brennstoff-Luft-Gemischs im Blasenbereich an dem Einspritzzapfen verankert oder festgehalten werden. 6 ist eine ähnliche Ansicht, zeigt aber die Modifikation der Strömung über den Einspritzzapfen 86, wenn zuströmseitig vom Einspritzzapfen 86 eine Flammenhaltungssperre 90 eingebaut ist. Jetzt wird die Strömungsteilungszone in der Nachlaufregion oder dem Blasenbereich 120 von den sekundären Strömungen oder Wirbeln, die von den Deltaflügeln 92, 94 der Flammenhaltungssperre 90 erzeugt werden, im Wesentlichen eliminiert. Außerdem wird der lokal brennstoffreiche Strom durch verbesserte lokale Brennstoff-Luft-Vermischung weggeschwemmt, weil der aus den Brennstoffabgabeöffnungen 88 in den Weg 74 eintretende Brennstoff mit der von den Deltaflügeln 82, 94 erzeugten einlaufenden Strömung fluchtet.
  • Während einlaufende Luft an den Sperren vorbeiströmt, bildet die sekundäre Strömung (die in den zur Massenströmungsrichtung senkrechten Ebenen strömt) Wirbel, eliminiert die Nachlaufregionen und verbessert lokales Vermischen.
  • Es ist daher erkennbar, dass die hierin beschriebenen Vorteile der Flammenhaltungssperre zweierlei sind: 1. Die Flammenhaltungsspanne bestehender Vierergruppen-Brennstoffeinspritzzapfen kann durch die Beseitigung der Strömungsteilungszone in Zapfennähe verbessert werden und 2. die effiziente Brennstoff-Luft-Vermischung wird gefördert, was das Potenzial für weitere Verringerungen der NOx-Emissionen erbringt, indem ein großer Bruchteil des gesamten Brennstoffs mit einlaufender Luft zuströmseitig der Brennkammer-Brennstoffdüsen gemischt wird.
  • Es ist auch erkennbar, dass die Auslegung der Flammenhaltungssperre auch an anderer Stelle genutzt werden könnte, z. B. in der Strahlmischzone der Brennkammer, und dass die Sperre andere Formen haben kann, die auf ähnliche Weise funktionieren, um ähnliche Ergebnisse zu erzielen.
  • Die Erfindung wurde zwar in Verbindung damit beschrieben, was gegenwärtig als die praktischste und bevorzugte Ausführungsform gilt, es versteht sich aber, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform begrenzt werden darf, sondern ganz im Gegensatz verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken soll, die im Sinn und Umfang der angehängten Ansprüche eingeschlossen sind.
  • Eine Flammenhaltungssperre 90 beinhaltet einen Basisteil 116 und einen aufrechten Ständer 107, der sich von dem Basisteil weg erstreckt, wenigstens eine deltaflügelförmige Klappe 92 an dem aufrechten Ständer, die jeweils ein relativ spitzes Ende 96 und ein relativ stumpfes Ende 100 hat.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Maschine
    12
    Verdichter
    14
    Brennkammer
    16
    Turbine
    18
    Düse der ersten Stufe
    20
    Einlassluft
    22
    Luft
    24
    Maschinengehäuse
    26
    Übergangsstück oder -kanal
    28
    Auslassende
    30
    Einlassende
    32
    Verbrennungsgase
    34
    Brennkammergehäuse
    36
    Offenes hinteres Ende
    38
    Schrauben
    40
    Vorderes Ende
    42
    Deckelanordnung
    44
    Steuersystem
    46
    Strömungsbuchse
    48
    Hinteres Ende
    50
    Außenwand
    52
    Vorderes Ende
    54
    Radialflansch
    56
    Stoßverbindung
    58
    Vorderer/s Abschnitt oder Gehäuse
    60
    Hinterer Abschnitt
    62
    Brennkammerauskleidung
    64
    Hinteres Ende
    66
    Innenwand
    68
    Vorderes Ende
    70
    Auskleidungskappenanordnung
    72
    Streben
    73
    Inneres Kappenband
    74
    Ringförmiger Durchlass oder Strömungsweg
    76
    Aussparungen
    78
    Zündkerzen
    80
    Querzündrohre
    82
    Verbrennungszone
    84
    Äußere Düsenanordnung
    85
    Mittlere Düsenanordnung
    86
    Brennstoffeinspritzzapfen
    88
    Brennstoffabgabeöffnungen
    90
    Brennstoffeinspritzdiffusor oder Flammenhaltungssperre
    92
    Deltaflügel
    94
    Deltaflügel
    96
    Spitze oder zugespitzte vordere Enden
    98
    Spitze vordere Enden
    100
    Breitere oder stumpfe hintere Enden
    102
    Breitere oder stumpfe hintere Enden
    104
    Blechmaterial
    106
    Loch oder Aussparung
    108
    Vordere Kante
    110
    Hintere Kante
    112
    Zusätzliche Klappen
    114
    Zusätzliche Klappen
    116
    Basis
    118
    Äußere oder obere Kante
    120
    Nachlaufregion oder Blasenbereich

Claims (14)

  1. Flammensperre 90, umfassend: einen Basisteil 116 und einen sich von dem genannten Basisteil weg erstreckende aufrechten Ständer 107, sowie wenigstens eine deltaflügelförmige Klappe 92 an dem genannten aufrechten Ständer, die ein relativ spitzes Ende 96 und ein relativ breites Ende 100 hat.
  2. Flammensperre nach Anspruch 1, wobei die genannte wenigstens eine deltaflügelförmige Klappe ein Paar im Wesentlichen vertikal ausgerichteter deltaflügelförmiger Klappen 92, 94 umfasst, die so angeordnet sind, dass die genannten deltaflügelförmigen Klappen sich in einem spitzen entgegengesetzten Winkel relativ zu einer horizontalen Mittelline CL zwischen den genannten deltaflügelförmigen Klappen erstrecken.
  3. Flammensperre nach Anspruch 2, wobei sich das genannte Paar im Wesentlichen vertikal ausgerichteter deltaflügelförmiger Klappen 92, 94 oberhalb des genannten Basisteils 116 und unterhalb einer Oberkante des genannten aufrechten Ständers 107 befindet.
  4. Flammensperre nach Anspruch 2, wobei das genannte Paar im Wesentlichen vertikal ausgerichteter deltaflügelförmiger Klappen 92, 94 in einer Richtung von den genannten relativ spitzen Enden 96, 98 zu den genannten relativ stumpfen Enden auseinanderläuft.
  5. Flammensperre nach Anspruch 2, wobei der genannte aufrechte Ständer 107 eine vordere und eine hintere Kante 108, 110 hat, wobei die relativ spitzen Enden 96, 98 sich im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen der genannten vorderen und der genannten hinteren Kante befinden.
  6. Flammensperre nach Anspruch 5, wobei sich die genannten relativ spitzen Enden 96, 98 von einer in dem genannten aufrechten Ständer 107 gebildeten Aussparung 106 erstrecken.
  7. Flammensperre nach Anspruch 6, wobei die genannten deltaflügelförmigen Klappen 92, 94 sich in spitzen, entgegengesetzten 30°-Winkeln relativ zu einer horizontalen Mittellinie CL, die durch die genannte Aussparung 106 und zwischen den genannten deltaflügelförmigen Klappen verläuft, und im Wesentlichen lotrecht zu dem genannten aufrechten Ständer 107 erstrecken.
  8. Flammensperre nach Anspruch 2, wobei der genannte Basisteil 116, der genannte aufrechte Ständer 107 und das genannte Paar im Wesentlichen vertikal ausgerichteter deltaflügelförmiger Klappen 92, 94 aus einem einzelnen Stück Metallmaterial 104 hergestellt sind.
  9. Turbinenbrennstoffsystem, das eine oder mehrere Brennkammern 14 aufweist, wobei jede Brennkammer Folgendes umfasst: eine Brennkammerauskleidung 62 mit einem Kopfende, das eine Vielzahl von Düsen 84, 85 trägt, und einem hinteren Ende, das zur Verbindung mit einem Übergangsstück 26 ausgeführt ist, das im Gebrauch heiße Verbrennungsgase in einer ersten Richtung zu einer ersten Turbinenstufe transportiert; eine die genannte Brennkammerauskleidung umgebende Buchse 46, die einen ringförmigen Strömungsweg 74 für Verdichterluft definiert, die im Gebrauch in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung den genannten ringförmigen Strömungsweg entlang strömt und dann am genannten Kopfende wieder in die genannte erste Richtung umkehrt und in die genannte Brennkammerauskleidung 62 strömt; eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzzapfen 86, die sich an das genannte Kopfende angrenzend und zuströmseitig von ihm in dem genannten ringförmigen Strömungsweg radial zwischen der genannten Brennkammerauskleidung und der genannten Strömungsbuchse befinden; und eine Vielzahl von Flammensperren 90, die sich zuströmseitig und in der Nähe der genannten Brennstoffeinspritzzapfen befinden.
  10. Turbinenbrennstoffsystem nach Anspruch 9, wobei die genannte Vielzahl von Flammensperren 90 in einer umfangsmäßig beabstandeten Beziehung um den genannten ringförmigen Strömungsweg 74, mit der genannten Vielzahl von Brennstoffeinspritzzapfen 86 im Wesentlichen axial fluchtend angeordnet sind.
  11. Turbinenbrennstoffsystem nach Anspruch 9, wobei jede Flammensperre 90 Folgendes umfasst: einen Basisteil 116 und einen aufrechten Ständer 107, der sich von dem Basisteil weg erstreckt, ein Paar im Wesentlichen vertikal ausgerichteter deltaflügelförmiger Klappen 92, 94 an dem genannten aufrechten Ständer, die jeweils ein relativ spitzes Ende 96, 98 und ein relativ stumpfes Ende 100, 102 haben und so angeordnet sind, dass die genannten deltaflügelförmigen Klappen 92, 94 sich in spitzen, entgegengesetzten Winkeln zueinander erstrecken.
  12. Turbinenbrennstoffsystem nach Anspruch 9, wobei sich das genannte Paar im Wesentlichen vertikal ausgerichteter deltaflügelförmiger Klappen 92, 94 oberhalb des genannten Basisteils 116 und unterhalb einer Oberkante 118 des genannten aufrechten Ständers befindet.
  13. Turbinenbrennstoffsystem nach Anspruch 9, wobei das genannte Paar im Wesentlichen vertikal ausgerichteter deltaflügelförmiger Klappen 92, 94 in einer Abströmrichtung von den genannten relativ spitzen Enden 96, 98 zu den genannten relativ stumpfen Enden 100, 102 auseinanderläuft, wobei sich die genannten relativ stumpfen Enden jeweils in der Nähe von radial inneren und äußeren Brennstofföffnungen 88 in der genannten Vielzahl von Brennstoffeinspritzzapfen befinden.
  14. Verfahren zum Verbessern der Flammenhaltungsspanne und des Brennstoff-Luft-Vormischens in einer Brennkammer 14, die mehrere radial ausgerichtete Brennstoffeinspritzzapfen 86 in einem der Brennkammer Verbrennungsluft zuführenden Luftdurchlass 74 beinhaltet, wobei die genannten mehreren radial fluchtenden Brennstoffeinspritzzapfen 86 zuströmseitig von Brennstoffdüsen 84, 85 angeordnet sind, die in einem Abschlussdeckel der Brennkammer gelagert sind, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a) Bereitstellen einer Flammensperre 90 neben und zuströmseitig von jedem der genannten mehreren radial fluchtenden Brennstoffeinspritzzapfen 86; b) Ausrichten der genannten Flammensperre 90 mit Bezug auf Brennstoffabgabelöcher 88 in jedem der genannten mehreren radial fluchtenden Brennstoffeinspritzzapfen 86, so dass in der genannten Verbrennungsluft Wirbel erzeugt werden, die ausreichen, um das Vormischen des aus den genannten Brennstoffabgabelöchern 88 austretenden Brennstoffs sicherzustellen und um zu verhindern, dass Brennstoff an Außenflächen von jedem der genannten mehreren radial fluchtenden Brennstoffeinspritzzapfen 86 anhaftet.
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