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Die Erfindung betrifft eine Brennerlanze, welche mit einer Längsachse in einer Hauptströmungsrichtung innerhalb eines Brenners einer Gasturbine anordenbar ist.
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Die Erfindung betrifft auch einen Brenner mit einer derartigen Brennerlanze sowie eine Gasturbine und eine Brennkammer mit einem derartigen Brenner.
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Die Brennerlanze dient dem Eindüsen eines Brennstoffs in einen in der Brennkammer einer Gasturbine zu zündenden Fluidstroms. Hierzu erstreckt sich im Inneren der Brennerlanze ein Brennstoff-Leitungssystem, welches an mindestens eine Brennstoff-Zufuhrleitung anschließbar ist die mindestens eine in der Brennerlanze angeordnete Brennstoffdüse mit Brennstoff versorgt. Die Brennerlanze kann beispielsweise entlang einer Vormischstrecke eines Gasturbinenbrenners angeordnet sein. Innerhalb der Vormischstrecke wird Brennstoff mit einem Oxidationsmittel, beispielsweise Verdichterluft, möglichst homogenen vermischt und nach dem Verlassen der Vormischstrecke in der Gasturbinenbrennkammer gezündet. Der Brennstoff kann ausschließlich über in der Brennerlanze angeordnete Brennstoffdüsen oder zusätzlich über anderweitig in der Vormischstrecke angeordnete Brennstoffdüsen in den die Vormischstrecke durchströmenden Fluidstrom eingedüst werden. Die Brennerlanze kann aber auch zentral in einem Pilotbrenner positioniert sein und mit ihrem stromab gelegenen Ende in den Brennraum ragen, so dass Brennstoffdüsen an dem Ende der Lanze beispielsweise Öl mit Drall im Brennraum zerstäuben. Das stromabseitige Ende der Brennerlanze ist als eine Brennerlanzenspitze ausbildet. Da dieses Ende der Brennerlanze den Heißgasen aus der Brennkammer ausgesetzt ist, umgibt ein Hitzeschild zumindest teilweise die Brennerlanzenspitze. Das Hitzeschild weist eine einer Brennkammer zugewandte, um die Längsachse herum angeordnete Ausnehmung auf. Auch ist das Hitzeschild zumindest bereichsweise von der Brennerlanzenspitze unter Ausbildung eines sich entlang des Umfanges der Ausnehmung öffnenden Spaltes beabstandet angeordnet. Um die Brennerlanze zusätzlich zu kühlen, erstreckt sich im Inneren der Brennerlanze ein Kühlfluid-Leitungssystem, wobei das Kühlfluid-Leitungssystem mindestens einen Eingang zur Zufuhr von Kühlfluid in das Leitungssystem und mindestens einen Kühlfluid-Ausgang umfasst. Die Erfindung geht von einer Brennerlanze aus, deren Kühlfluid-Leitungssystem eine erste und zweite Passage umfasst. Die Kühlfluid-Ausgänge an der Oberfläche der Brennerlanzenspitze innerhalb der Ausnehmung sind von der ersten Passage umfasst. Die zweite Passage umfasst den Spalt zwischen Hitzeschild und Brennerlanzenspitze.
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Die
US 6698207 B1 offenbart eine Brennerlanze, welche zentral in eine von einem zylindrischen Gehäuse umgebenen Vormischstrecke hineinragt und mit ihrer Längsachse in einer Hauptströmungsrichtung in der Vormischstrecke angeordnet ist. An dem einer Brennkammer zugewandten Ende der Brennerlanze ist eine Brennerlanzenspitze ausgebildet. Zum Schutz vor Heißgasen ist die Brennerlanzenspitze von einem Hitzeschild umgeben, welches von der Brennerlanzenspitze durch einen Spalt beabstandet an der Brennerlanze angeordnet ist. Das Hitzeschild weist eine der Brennkammer zugewandte, konzentrisch um die Längsachse herum angeordnete Ausnehmung auf, an dessen Umfang der Spalt zwischen Hitzeschild und Brennerlanzenspitze eine ringförmige Öffnung ausbildet. Zur Kühlung der Brennerlanzenspitze wird in den Spalt zwischen Hitzeschild und Brennerlanzenspitze Kühlluft aus einem in der Brennerlanze angeordneten Kühlluftplenum eingeleitet. Die Kühlluft strömt unterhalb des Hitzeschildes entlang und tritt sodann am Umfang der Ausnehmung aus und kühlt hierbei mittels Filmkühlung den an der Stirnseite der Lanze freiliegenden zentralen Oberflächenbereich der Brennerlanzenspitze.
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Zur Verbesserung der Kühlung ist es auch bekannt, die unterhalb des Hitzeschildes geführte Kühlluft vor ihrem Austritt am Umfang der Ausnehmung in einer Kühllufttasche zu sammeln und von dieser Kühllufttasche aus zusätzliche Kühlluftbohrungen zu versorgen. Diese Kühlluftbohrungen sind dann durch die Brennerlanzenspitze geführt und enden im Bereich der freiliegenden Oberfläche innerhalb der Ausnehmung.
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Die Kühlung ist nicht ausreichend um die Materialtemperaturen so zu senken und zu vergleichmäßigen, dass die aufgrund des Temperaturgradienten erzeugten Spannungen ausreichend niedrig sind. Die Lebensdauer der Brennerlanzenspitze ist deshalb kurz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennerlanze der eingangs genannten Art sowie einen Brenner, eine Brennkammer und eine Gasturbine mit einer derartigen Brennerlanze anzugeben, mit welcher eine Erhöhung der Lebensdauer der Brennerlanzenspitze ermöglicht ist.
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Hierzu ist die erste Passage unter Umgehung des Spalts mittels des Kühlfluid-Leitungssystems mit mindestens einem Eingang des Kühlfluid-Leitungssystems verbunden.
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Erfindungsgemäß ist somit die Kühlung der freiliegenden Oberfläche der Brennerlanzenspitze innerhalb der Ausnehmung des Hitzeschildes unabhängig von der zweiten Passage, d.h. von dem Spalt zwischen Hitzeschild und Brennerlanzenspitze. Dadurch lässt sich die erste Passage mit einem höheren Kühlluftdruck versorgen und somit mittels eines höheren Kühlfluidmassenstroms eine höhere Kühlwirkung erreichen. Auch ist der in der ersten Passage herrschende Kühlluftdruck unabhängig von thermisch bedingten Schwankungen der von der zweiten Passage umfassten Spaltbreite am Umfang der Ausnehmung im Hitzeschild. Das Kühlfluid-Leitungssystem kann die erste und zweite Passage mit dem mindestens einen Eingang des Leitungssystems via getrennter Leitungen verbinden. Die erste und zweite Passage können aber auch mittels des Kühlfluid-Leitungssystems über die gleiche Leitung oder das gleiche Kühlfluid-Plenum mit dem Eingang des Leitungssystems verbunden sein. Wesentlich hierbei ist nur, dass die zweite Passage über den Spalt nicht die erste Passage ganz oder teilweise mit Kühlfluid speist. Dies ist immer dann gegeben, wenn die erste Passage nicht über den Spalt zwischen Hitzeschild und Brennerlanzenspitze ganz oder teilweise mit Kühlfluid versorgt wird. Somit wird das in dem Spalt zwischen Hitzeschild und Brennerlanzenspitze geführte Kühlfluid nicht teilweise in die Brennerlanzenspitze zurückgeführt und die Kühlung der Brennerlanzenspitze im Bereich der Ausnehmung erfolgt über eine separat mit Kühlluft versorgte erste Passage.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen angegeben, deren Merkmale einzeln und in beliebiger Kombination miteinander angewendet werden können.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass an mindestens einem Eingang der ersten Passage diese von einem ersten Kühlfluid-Plenum abzweigt, so dass zumindest ein Teilbereich der ersten Passage mittels des Kühlfluid-Plenums mit Kühlfluid beaufschlagbar ist.
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Dies ermöglicht es die Anzahl der Versorgungsleitungen für Kühlfluid innerhalb der Brennerlanze zu reduzieren. Von dem Plenum aus können mehrere Passagen aus mit Kühlfluid versorgt werden. Bei dem Kühlfuid kann es sich um Verdichterluft handeln. Mit Kühlfluid beaufschlagbar ist hierbei derart zu verstehen, dass das Plenum die Passage mit Kühlfluid versorgt. Das Kühlfluid-Plenum kann auch mit Kühlfluid-Speicherraum bezeichnet werden.
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Vorteilhafter Weise kann weiter vorgesehen sein, dass an mindestens einem Eingang der zweiten Passage diese ebenfalls von dem ersten Kühlluftplenum abzweigt.
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Dies vereinfacht den Aufbau der Brennerlanze.
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Das erste Kühlluftplenum kann vorteilhafter Weise stromauf der Brennerlanzenspitze in der Brennerlanze angeordnet sein.
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Um eine vorteilhafte Umströmung der Brennerlanzenspitze zu erreichen, kann die Brennerlanzenspitze einen zylindrischen Schaft umfassen, an welchen sich ein in Richtung der Brennkammer konisch verjüngender Bereich anschließt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Hitzeschild den Schaft zumindest teilweise überdecken und sich zur Ausnehmung hin ebenfalls konisch verjüngen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der konisch sich verjüngende Bereich der Brennerlanzenspitze kegelstumpfförmig ausgebildet ist mit einer sich vom Rand der Ausnehmung bis zur Stirnseite des Kegelstumpfes erstreckenden Düsenfläche.
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Dies hat den Vorteil, dass im Bereich der Düsenfläche mehrere von dem Brennstoff-Leitungssystem gespeiste Brennstoffdüsen angeordnet sein können.
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Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass im Bereich der Düsenfläche mehrere Kühlfluid-Ausgänge der ersten Passage angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß lässt sich die Kühlung der Düsenfläche aufgrund des höheren und definierten Kühlfluid-Drucks mittels der Anzahl und Größe der die Kühlfluid-Ausgänge versorgenden Kühlfluid-Kanäle besonders einfach einstellen. Die erste Passage kann eine Reihe von Kühlluftbohrungen umfassen, die jeweils in der Düsenfläche enden.
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Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass zwischen benachbart auf der Düsenfläche angeordneten Brennstoffdüsen jeweils eine Gruppe von Kühlfluid-Ausgängen der ersten Passage angeordnet ist, wobei jede Gruppe stromauf mit einem Kühlfluid-Plenum verbunden ist.
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Beispielsweise können drei Brennstoffdüsen gleichmäßig voneinander beabstandet auf der Düsenfläche angeordnet sein, wobei die drei Gruppen an Kühlfluid-Ausgängen von jeweils einem von drei Kühlfluid-Plenen gespeist werden. Von den drei Kühlfluid-Plenen kann jeweils zusätzlich ein Zuführkanal abzweigen, der den unterhalb des Hitzeschildes verlaufenden Spalt mit Kühlfluid versorgt. Die drei Zuführkanäle sind bei diesem Beispiel von der zweiten Passage umfasst.
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Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass die Stirnseite des Kegelstumpfes eine konkave Ausnehmung umfasst, in welche Kühlfluid-Kanäle der ersten Passage einmünden.
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Um eine zusätzliche Erhöhung der Kühlwirkung zu erzielen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass innerhalb eines Kühlfluidkanals der ersten Passage mindestens eine Platte mit Öffnungen angeordnet ist.
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Die Platte wird mittels Prallkühlung durch das Kühlfluid gekühlt. Dies erhöht den Wärmeübergang auf der kalten Seite und senkt dadurch die Temperatur der Brennerlanzenspitze auf der heißseitigen Oberfläche ab. Die Platte kann beispielsweise unter einem Winkel zu einer Mittelachse des Kühlfluid-Kanals in diesem angeordnet sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann zur Erhöhung der Kühlwirkung vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich innerhalb eines Kühlfluid-Kanals des Kühlfluid-Leitungssystems mindestens ein Stäbchen erstreckt.
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Das Stäbchen kann auch mit Kühlrippe bezeichnet werden. Der Querschnitt des Stäbchens kann eine beliebige Form aufweisen. Seine Querschnittsabmessungen sind kleiner als seine Längserstreckung. Das Kühlfluid-Leitungssystem kann zur Erhöhung des Wärmeaustausches zwischen dem Kühlfluid und der Brennerlanzenspitze eine Vielzahl an derartigen Kühlrippen innerhalb ihrer Kühlfluidkanäle aufweisen. Beispielsweise innerhalb der ersten Passage. Die Kühlrippen können von einer Seitenwand der Kühlfluidkanäle bis zu einer gegenüberliegenden Seitenwand des Kanals sich in gerader Richtung erstrecken. Beispielsweise kann das mindestens eine Stäbchen sich zumindest abschnittsweise unter einem Winkel zu einer Mittelachse des Kühlfluidkanals erstrecken. Insbesondere können die Stäbchen in den Kühlfluid-Kanälen angeordnet sein, welche in der konkaven Ausnehmung der Stirnseite der Brennerlanzenspitze münden. Die Kühlrippen können bei der Herstellung des Kühlfluidkanals zusammen mit diesem aus dem Vollmaterial der Brennerlanzenspitze hergestellt werden, beispielsweise indem sie beim Erodieren des Kanals stehen gelassen werden. Durch die Erhöhung des kaltgasseitigen Wärmeübergangs durch die zusätzlichen Kühlrippen kann die heißgasseitige Temperatur der Brennerlanze abgesenkt und kritische Materialtemperaturen unterschritten werden.
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Es kann auch als vorteilhaft betrachtet werden, dass das Stäbchen eine den Wärmeübergang erhöhende Oberflächenstrukturierung aufweist.
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Beispielsweise kann die Oberfläche gerippt ausgeführt sein, wobei die Rippen im Wesentlichen mit ihrem Verlauf in Strömungsrichtung weisen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner mit einer Brennerlanze der eingangs genannten Art, eine Brennkammer mit mindestens einem derartigen Brenner und eine Gasturbine mit mindestens einer derartigen Brennkammer anzugeben, mit welcher eine Erhöhung der Lebensdauer der Brennerlanze ermöglicht ist.
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Hierzu ist die Brennerlanze nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen.
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Dabei zeigt die
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1 eine Gasturbine mit zwei Rohrbrennkammern nach dem Stand der Technik,
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2 schematisch einen Ausschnitt einer Brennerlanze nach dem Stand der Technik in einem Längsschnitt,
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3 den stromab gelegenen Bereich einer Brennerlanze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematisierten Längsschnittdarstellung, und
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4 einen Kernbereich der in 3 dargestellten Brennerlanzenspitze in perspektivischer Ansicht,
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5 einen stromab gelegenen Abschnitt einer Brennerlanze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematisierten Längsschnittdarstellung, und
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6 einen stromab gelegenen Abschnitt einer Brennerlanze gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematisierten Längsschnittdarstellung.
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Die 1 zeigt eine Schnittansicht einer Gasturbine 1 nach dem Stand der Technik in schematisch vereinfachter Darstellung. Die Gasturbine 1 weist in ihrem Inneren einen um eine Rotationsachse 2 drehgelagerten Rotor 3 mit einer Welle 4 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 6, ein Verdichter 8, ein Verbrennungssystem 9 mit einer Anzahl an Rohrbrennkammern 10, die jeweils eine Brenneranordnung mit Brennern 11 und ein Gehäuse 12 umfassen, eine Turbine 14 und ein Abgasgehäuse 15.
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Das Verbrennungssystem 9 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal. Dort bilden mehrere hintereinander geschaltete Turbinenstufen die Turbine 14. Jede Turbinenstufe ist aus Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums gesehen folgt im Heißkanal einer aus Leitschaufeln 17 gebildeten Reihe eine aus Laufschaufeln 18 gebildete Reihe. Die Leitschaufeln 17 sind dabei an einem Innengehäuse eines Stators 19 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 18 einer Reihe beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe am Rotor 3 angebracht sind. An dem Rotor 3 angekoppelt ist beispielsweise ein Generator (nicht dargestellt).
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Während des Betriebes der Gasturbine wird vom Verdichter 8 durch das Ansauggehäuse 6 Luft angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 8 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu dem Verbrennungssystem 9 geführt und dort im Bereich der Brenneranordnung mit Brennern 11 mit einem Brennstoff vermischt. Das Gemisch wird dann mit Hilfe der Brenneranordnung mit Brennern 11 unter Bildung eines Arbeitsgasstromes im Verbrennungssystem 9 verbrannt. Von dort strömt der Arbeitsgasstrom entlang des Heißgaskanals an den Leitschaufeln 17 und den Laufschaufeln 18 vorbei. An den Laufschaufeln 18 entspannt sich der Arbeitsgasstrom impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 18 den Rotor 3 antreiben und dieser den an ihn angekoppelten Generator (nicht dargestellt).
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Die 2 zeigt einen Abschnitt einer Brennerlanze 22 nach dem Stand der Technik. Die Brennerlanze 22 weist eine Längsachse 23 auf und bildet an ihrem stromabseitigen Ende eine Brennerlanzenspitze 24 aus. Die Brennerlanze 22 ist mit ihrer Längsachse 23 in einer Hauptströmungsrichtung in einem Brenner einer Gasturbine anordenbar, so dass die Brennerlanzenspitze 24 dem Inneren einer Brennkammer 26 zugewandt ist.
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Zum Schutz vor Heißgasen ist die Brennerlanzenspitze 24 teilweise von einem Hitzeschild 28 umgeben. Dabei ist das Hitzeschild 28 derart an der Brennerlanzenspitze 24 beabstandet angeordnet, dass zwischen der Brennerlanzenspitze 24 und dem Hitzeschild 28 zumindest bereichsweise ein Spalt 34 ausgebildet ist. Das Hitzeschild 28 weist eine der Brennkammer 26 zugewandte, konzentrisch um die Längsachse 23 herum angeordnete Ausnehmung 30 auf. Durch diese Ausnehmung 30 ragt ein Kernbereich 32 der Brennerlanzenspitze 24, dessen Oberfläche 33 innerhalb der Ausnehmung 30 somit freiliegt und den Heißgasen ausgesetzt ist. Der Spalt 34 zwischen Brennerlanzenspitze 24 und Hitzeschild 28 öffnet sich entlang des Umfanges 31 der Ausnehmung 30 in das Innere der Brennkammer 26. Im Inneren der Brennerlanze 22 erstreckt sich ein Brennstoff-Leitungssystem 36 und ein Kühlfluid-Leitungssystem 38. Das Kühlfluid-Leitungssystem 38 umfasst mindestens einen Eingang (nicht dargestellt) zur Zufuhr von Kühlfluid in das Leitungssystem 38 und mindestens einen Kühlfluid-Ausgang 31, 42, 44. Die Kühlfluid-Ausgänge 44 und 42 sind einer von dem Kühlfluid-Leitungssystem 38 umfassten ersten Passage 46 zugeordnet. Die Kühlfluid-Ausgänge 44, 42 der ersten Passage 46 sind an der Oberfläche 33 der Brennerlanzenspitze 24 innerhalb der Ausnehmung 30 angeordnet. Der Kühlfluid-Ausgang im Bereich des Umfanges 31 der Ausnehmung 30 ist einer zweiten Passage 48 zugeordnet, die den Spalt 34 zwischen Hitzeschild 28 und Brennerlanzenspitze 24 umfasst und eine von der ersten Passage 46 umfasste Kühlfluidtasche 50 mit Kühlfluid speist. Aus dieser Kühlfluidtasche 50 wird die erste Passage 46 mit Kühlfluid versorgt. Zur Versorgung mit Kühlfluid zweigt die zweite Passage 48 von einem Kühlfluidplenum 52 ab. Das im Inneren der Brennerlanze 22 sich erstreckende Brennstoff-Leitungssystem 36 speist Brennstoffdüsen 56 mit Brennstoff. Diese Brennstoffdüsen 56 können im Bereich der Oberfläche 33 innerhalb der Ausnehmung an der Brennerlanze 22 angeordnet sein.
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Die 3 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Brennerlanze 60 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist das stromab gelegene Ende der Brennerlanze 60, welches eine Brennerlanzenspitze 62 ausbildet, die in Richtung des Inneren einer Brennkammer 26 weist. Die Brennerlanzenspitze 62 umfasst einen zylindrischen Schaft 64 im Bereich A, an welchen sich ein in Richtung Brennkammer 26 im Bereich B konisch verjüngender Bereich 66 anschließt. Ein Hitzeschild 68 überdeckt den Schaft 64 zumindest teilweise und verjüngt sich in Richtung der Brennkammer 26 ebenfalls konisch. Das Hitzeschild 68 weist eine der Brennkammer 26 zugewandte konzentrisch um die Längsachse 23 angeordnete Ausnehmung 30 mit einem Umfang 31 auf. Der konisch verjüngende Bereich 66 der Brennerlanzenspitze 62 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und ragt in einem Kernbereich 32 der Brennerlanze aus der Ausnehmung 30 heraus mit einer sich vom Umfang 31 der Ausnehmung 30 bis zur Stirnseite 70 des Kegelstumpfes erstreckenden Düsenfläche 72. Im Bereich der freiliegenden Düsenfläche 72 sind mehrere von einem Brennstoff-Leitungssystem 74 gespeiste Brennstoffdüsen 76 angeordnet. Ein sich in der Brennerlanze 60 erstreckendes Kühlfluid-Leitungssystem 80 umfasst eine erste Passage 82 und eine zweite Passage 84. Die Kühlfluid-Ausgänge 86 an der Oberfläche der Brennerlanzenspitze 62 innerhalb der Ausnehmung 30 sind von der ersten Passage 82 umfasst. Die zweite Passage 84 umfasst einen zwischen dem Hitzeschild 68 und der Brennerlanzenspitze 62 ausgebildeten Spalt 34. Erfindungsgemäß ist die erste Passage 82 unter Umgehung des Spalts 34 mittels des Kühlfluid-Leitungssystems 80 mit mindestens einem Eingang (nicht dargestellt) des Kühlfluid-Leitungssystems 80 verbunden. Hierzu zweigt die erste Passage 82 mit einem Eingang 90 der ersten Passage von einem ersten Kühlfluidplenum 92 ab. Die zweite Passage 84 zweigt mit einem Eingang 94 der zweiten Passage ebenfalls von diesem Kühlfluidplenum 92 ab.
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Somit ist die Kühlung der freiliegenden Oberfläche der Brennerlanzenspitze 62 innerhalb der Ausnehmung 30 des Hitzeschildes 68 unabhängig von der zweiten Passage 84, d.h. von dem Spalt 34 zwischen Hitzeschild 68 und Brennerlanzenspitze 62. Dadurch lässt sich die erste Passage 82 mit einem höheren Kühlluftdruck versorgen und somit mittels eines höheren Kühlluftmassenstroms eine höhere Kühlwirkung erreichen. Auch ist der in der ersten Passage 82 herrschende Kühlluftdruck unabhängig von thermisch bedingten Schwankungen der von der zweiten Passage 84 umfassten Spaltbreite am Umfang 31 der Ausnehmung 30 im Hitzeschild 68.
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Die 4 zeigt den Kernbereich 32 der in 3 dargestellten Brennerlanzenspitze in einer perspektivischen Ansicht. In der Düsenfläche 72 sind zwischen zwei in der Düsenfläche 72 benachbart angeordneten Ausnehmungen 98 für Brennstoffdüsen jeweils eine Gruppe Kühlfluid-Ausgänge 86a, 86b der ersten Passage angeordnet, wobei jede Gruppe 86a, 86b stromauf jeweils mit einem eigenen Kühlfluid-Plenum 92a, 92b verbunden ist. In der Stirnseite 70 des Kegelstumpfes ist eine konkave Ausnehmung 100 umfasst, in welche ebenfalls Kühlfluid-Kanäle der ersten Passage einmünden können.
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Die 5 zeigt eine erfindungsgemäße Brennerlanze 102 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, mit einer Brennerlanzenspitze 104, einem Hitzeschild 106, einem Brennstoff-Leitungssystem 108 und einem Kühlfluid-Leitungssystem 110 mit einem Eingang 146 des Kühlfluidleitungs-Systems, einem Kühlfluidplenum 112 und einer ersten Passage 114. Im Unterschied zu dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in der ersten Passage eine Platte 116 mit Öffnungen 118 angeordnet, welche innerhalb eines Kühlfluid-Kanals 120 der ersten Passage 114 angeordnet ist. Die Platte wird mittels Prallkühlung durch das Kühlfluid gekühlt. Dies erhöht den Wärmeübergang auf der kalten Seite und senkt dadurch die Temperatur der Brennerlanzenspitze auf der heißseitigen Oberfläche ab. Der Strömungsweg des Kühlfluid ist mittels Pfeilen in der ersten Passage 120 angedeutet.
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Die 6 zeigt eine erfindungsgemäße Brennerlanze 124 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, mit einer Brennerlanzenspitze 126, einem Hitzeschild 128, einem Brennstoff-Leitungssystem 130 und einem Kühlfluid-Leitungssystem 132 mit einem Kühlfluidplenum 134 und einer ersten Passage 136. Im Unterschied zu dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in der ersten Passage 136 Stäbchen 140 angeordnet zur Erhöhung eines Wärmeüberganges zwischen dem in der ersten Passage 136 strömenden Kühlfluids und der Brennerlanzenspitze 126. Zur Erhöhung des Wärmeüberganges weisen die dargestellten Stäbchen 140 eine gerippte Oberfläche auf, wobei die Rippen 142 mit ihrem Verlauf im Wesentlichen in Strömungsrichtung weisen. Die Stäbchen verlaufen von einer Seitenwand des Kühlfluidkanals bis zu einer gegenüberliegenden Seitenwand des Kanals und erstrecken sich in gerader Richtung und unter einem Winkel zu einer Mittelachse 144 des Kühlfluidkanals. Derartige Stäbchen können zur Erhöhung des Wärmeüberganges überall innerhalb des Kühlfluid-Leitungssystems 132 angeordnet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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