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GEBIET DER TECHNOLOGIE
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Bündelrohr-Brennstoffdüsenanordnung für eine Gasturbinenbrennkammer. Genauer bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Bündelrohr-Brennkammeranordnung mit Rohrverlängerungen.
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HINTERGRUND
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Bestimmte Brennkammersysteme für Gasturbinen verwenden Brennkammern mit Brennstoffdüsenanordnungen vom Bündelrohrtyp zum Vormischen eines gasförmigen Brennstoffs mit komprimierter Luft stromaufwärts von einer Verbrennungszone. Eine Bündelrohr-Brennstoffdüsenanordnung enthält allgemein mehrere Rohre, die sich durch einen Brennstoffverteiler erstrecken, der zumindest teilweise zwischen einer Vorderplatte, einer axial beanstandeten Rückplatte und einer Außenhülse gebildet ist. Jedes Rohr erstreckt sich durch ein entsprechendes Rohrloch, das in der Vorderplatte gebildet ist und ein entsprechendes Rohrloch, das in der Rückplatte gebildet ist. Während des Betriebs strömt komprimierte Luft in einen Einlassabschnitt jedes Rohres. Brennstoff von dem Brennstoffverteiler wird in jedes Rohr mittels eines entsprechenden Brennstoffanschlusses eingespritzt, wo er sich mit der komprimierten Luft vormischt, bevor er in die Verbrennungszone geleitet wird.
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Um den Brennstoffverteiler abzudichten, ist eine erste Löt- oder Schweißverbindung zwischen jedem Rohr und dem jeweiligen in der Vorderplatte gebildeten Rohrloch ausgeführt und eine zweite Löt- oder Schweißverbindung ist zwischen dem Rohr und dem in der Zwischenplatte gebildeten zugeordneten Rohrloch ausgeführt. In verschiedenen Konfigurationen können Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnungen eine große Anzahl von enggepackten Rohren aufweisen. Von daher können hunderte von Lötverbindungen erforderlich sein, um den Brennstoffverteiler effektiv abzudichten. Jede Lötverbindung stellt eine potentielle Brennstoffleckagestelle dar und kann aufgrund der geringen Nähe der Rohre schwierig herzustellen sein. Daher wäre eine verbesserte Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung nützlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER TECHNOLOGIE
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Aspekte und Vorteile werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert oder sind von der Beschreibung offensichtlich oder können durch das Ausführen in Erfahrung gebracht werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist eine Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung. Die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung enthält einen Brennstoffverteilerkörper, der eine Vorderwand, eine Rückwand, ein äußeres Band, einen in dem Brennstoffverteilerkörper gebildeten Brennstoffverteiler und eine Mehrzahl von Rohrdurchgängen bildet, die sich von der vorderen Wand durch den Brennstoffverteiler und zu der Rückwand erstrecken, wobei der Brennstoffverteilerkörper als ein einziger Körper ausgeführt ist. Die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung enthält außerdem eine Mehrzahl von Rohrverlängerungen, die sich stromabwärts von der Mehrzahl der Rohrdurchgänge erstreckt. Zumindest eine Rohrverlängerung der Mehrzahl von Rohrverlängerungen enthält ein stromaufwärtsseitiges Ende, das sich axial in einen jeweiligen Auslass eines jeweiligen Rohrdurchgangs der Mehrzahl von Rohrdurchgängen erstreckt.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass die wenigstens eine Rohrverlängerung und der jeweilige Rohrdurchgang einen kontinuierlichen Vormischströmungsdurchgang durch die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung bilden.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass das stromaufwärtsseitige Ende der wenigstens einen Rohrverlängerung mit dem Brennstoffverteilerkörper verlötet oder verschweißt ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass ein Abschnitt des stromaufwärtsseitigen Endes der wenigstens einen Rohrverlängerung einen reduzierten äußeren Durchmesser aufweist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass der Auslass des jeweiligen Rohrdurchgangs aufgebohrt ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass eine oder mehrere der Rohrdurchgänge der Mehrzahl von Rohrdurchgängen mittels einem oder mehreren Brennstoffanschlüssen in Fluidverbindung mit dem Brennstoffverteiler steht.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass jede Rohrverlängerung der Mehrzahl von Rohrverlängerungen koaxial ausgerichtet ist mit einem jeweiligen Rohrdurchgang der Mehrzahl von Rohrdurchgängen.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass der Brennstoffverteilerkörper als ein einziger Körper mittels eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Offenbarung bezieht sich auf eine Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung. Die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung enthält einen Brennstoffverteilerkörper, der eine Vorderwand, eine Rückwand, ein äußeres Band, einen innerhalb des Brennstoffverteilerkörpers gebildeten Brennstoffverteiler und eine Mehrzahl von Rohrdurchgängen bildet, die sich von der Vorderwand durch den Brennstoffverteiler und zu der Rückwand erstrecken. Der Brennstoffverteilerkörper ist als ein einziger Körper ausgebildet. Eine Mehrzahl von Rohrverlängerungen erstreckt sich stromabwärts von der Mehrzahl der Rohrdurchgänge. Jede Rohrverlängerung der Mehrzahl von Rohrverlängerungen ist koaxial mit dem betreffenden Auslass eines jeweiligen Rohrdurchgangs der Mehrzahl von Rohrdurchgängen ausgerichtet. Jede Rohrverlängerung enthält ein jeweiliges stromaufwärtsseitiges Ende, das fest mit dem Brennstoffverteilerkörper verbunden ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass jede Rohrverlängerung und jeder jeweilige Rohrdurchgang einen jeweiligen Vormischströmungsdurchgang bildet.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass das jeweilige stromaufwärtsseitige Ende jeder Rohrverlängerung an den Brennstoffverteilerkörper gelötet oder geschweißt ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass das stromaufwärtsseitige Ende von jeder Rohrverlängerung der Mehrzahl von Rohrverlängerungen einen reduzierten Außendurchmesser aufweist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass ein Auslass von jedem Rohrdurchgang aufgebohrt ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass einer oder mehrere Rohrdurchgänge über einen oder mehrere Brennstoffanschlüsse in Fluidverbindung mit dem Brennstoffverteiler stehen.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung kann es vorteilhaft sein, dass der Brennstoffverteilerkörper als ein einziger Körper mittels eines additiven Herstellungsverfahrens ausgeführt ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist eine Brennkammer. Die Brennkammer enthält eine Endabdeckung, die mit einem Außengehäuse verbunden ist und eine Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung, die innerhalb des Außengehäuses angeordnet und fluidisch über eine oder mehrere Fluidleitungen mit der Endabdeckung verbunden ist. Die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung enthält einen Brennstoffverteilerkörper, der eine Vorderwand, eine Rückwand, ein äußeres Band, einen innerhalb des Brennstoffverteilerkörpers gebildeten Brennstoffverteiler und eine Mehrzahl von Rohrdurchgängen bildet, die sich von der Vorderwand durch den Brennstoffverteiler und zu der Rückwand erstrecken. Der Brennstoffverteilerkörper ist als einziger Körper ausgeführt. Eine Mehrzahl von Rohrverlängerungen erstreckt sich stromabwärts von der Mehrzahl von Rohrdurchgängen. Zumindest eine Rohrverlängerung der Mehrzahl der Rohrverlängerungen enthält ein stromaufwärtsseitiges Ende, das sich axial in einen jeweiligen Auslass eines entsprechenden Rohrdurchgangs der Mehrzahl von Rohrdurchgängen erstreckt.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Brennkammer kann es vorteilhaft sein, dass jede Rohrverlängerung und jeder jeweilige Rohrdurchgang einen jeweiligen Vormischströmungsdurchgang bildet.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Brennkammer kann es vorteilhaft sein, dass das jeweilige stromaufwärtsseitige Ende von jeder Rohrverlängerung an den Brennstoffverteilerkörper gelötet oder geschweißt ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Brennkammer kann es vorteilhaft sein, dass ein Auslass von jedem Rohrdurchgang aufgebohrt ist.
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Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Brennkammer kann es vorteilhaft sein, dass der Brennstoffverteilerkörper mittels eines additiven Herstellungsverfahrens als einziger Körper hergestellt ist.
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Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet werden die Merkmale und Aspekte von solchen Ausführungsbeispielen und anderen beim Durchsehen der Beschreibung besser verstehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine vollständige und ausführbare Offenbarung der verschiedenen Ausführungsbeispiele, einschließlich des bevorzugten Ausführungsbeispiels davon, ist genauer in dem verbleibende Teil der Beschreibung für einen Fachmann ausgeführt, einschließlich die Bezugnahme auf die beigefügten Figuren, in denen:
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1 ein Blockschaltbild einer beispielhaften Gasturbine ist, die verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beinhalten kann;
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2 eine vereinfachte Querschnittsseitenansicht einer beispielhaften Brennkammer ist, die verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beinhalten kann;
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3 eine Querschnittsseitenansicht einer beispielhaften Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung entsprechend verschiedenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung ist; und
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4 eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts der beispielhaften Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung, wie sie in 3 gezeigt ist, entsprechend wenigstens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nunmehr im Detail Bezug genommen auf vorliegende Ausführungsbeispiele der Offenbarung, von denen eines oder mehrere in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet numerische Bezugszeichen und Buchstabenbezugszeichen, um auf Merkmale in den Zeichnungen Bezug zu nehmen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen und in der Beschreibung wurden verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile in der Offenbarung Bezug zu nehmen.
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Wie es hierin verwendet wird, können die Begriffe „erste“, „zweite“ und „dritte“ austauschbar verwendet werden, um eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden und sind nicht dazu bestimmt, einen Ort oder eine Wichtigkeit der individuellen Komponente anzugeben. Die Begriffe „stromaufwärts“ und „stromabwärts“ beziehen sich auf die relative Richtung mit Bezug auf eine Fluidströmung in einem Fluidpfad. Zum Beispiel bezieht sich „stromaufwärts“ auf die Richtung, aus der das Fluid strömt und „stromabwärts“ bezieht sich auf die Richtung, in die das Fluid strömt. Der Begriff „radial“ bezieht sich auf die relative Richtung, die im Wesentlichen rechtwinklig zu einer axialen Mittellinie einer bestimmten Komponente ist und der Begriff „axial“ bezieht sich auf die relative Richtung, die im Wesentlichen parallel und/oder koaxial ausgerichtet ist mit einer axialen Mittellinie einer bestimmten Komponente.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck der Beschreibung von bestimmten Ausführungsbeispielen und ist nicht dazu bestimmt, beschränkend zu sein. Wie es hierin verwendet wird, sind die Singularformen „ein/eine/einer“ und „der/die/das“ dazu bestimmt, die Mehrzahlformen ebenfalls zu enthalten, solange im Kontext nicht klar etwas anderes angegeben ist. Es ist außerdem zu verstehen, dass die Begriffe „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Befehle, Elemente und/oder Komponenten angibt, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Befehlen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließt.
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Jedes Beispiel ist zum Zwecke der Erläuterung und nicht der Beschränkung bereitgestellt. Tatsächlich wird es Fachleuten offenbar werden, dass Modifikationen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne von dem Schutzbereich und dem Gedanken davon abzuweichen. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil von einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht oder beschrieben sind bei einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet werden, um zu einem noch weiteren Ausführungsbeispiel zu gelangen. Daher ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung solche Modifikationen und Abwandlungen, die innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente liegen, umfasst. Obwohl beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung allgemein in dem Kontext einer Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung für eine landbasierte, eine leistungserzeugende Gasturbinenbrennkammer zum Zwecke der Veranschaulichung beschrieben werden, wird ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet leicht verstehen, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung auf irgendeine Art oder irgendeinen Typ einer Brennkammer für eine Turbomaschine angewandt werden kann und nicht auf Brennkammern oder Brennkammersysteme für landbasierte, eine Leistung erzeugende Gasturbinen beschränkt sind, solange es in den Ansprüchen nicht ausdrücklich angegeben ist.
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Bezugnehmend nunmehr auf die Zeichnungen veranschaulicht 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Gasturbine 10. Die Gasturbine 10 enthält allgemein einen Einlassabschnitt 12, einen Kompressor 14, der stromabwärts von dem Einlassabschnitt 12 angeordnet ist, wenigstens eine Brennkammer 16, die stromabwärts vom Kompressor 14 angeordnet ist, eine Turbine 18, die stromabwärts von der Brennkammer 16 angeordnet ist und einen Auslassabschnitt 20, der stromabwärts von der Turbine 18 angeordnet ist. Zusätzlich kann die Turbine 10 eine oder mehrere Wellen 22 aufweisen, die den Kompressor 14 mit der Turbine 18 verbinden.
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Während des Betriebs strömt Luft 24 durch den Einlassabschnitt 12 und in den Kompressor 14, wo die Luft 24 zunehmend komprimiert wird, wodurch komprimierte Luft 26 für den Kompressor 16 bereitgestellt wird. Zumindest ein Teil der komprimierten Luft 26 wird mit einem Brennstoff 28 innerhalb der Brennkammer 16 gemischt und verbrannt, um Verbrennungsgase 30 zu erzeugen. Die Verbrennungsgase 30 strömen von der Brennkammer 16 in die Turbine 18, wo die Energie (kinetische und/oder thermische) aus den Verbrennungsgasen 30 auf die Rotorblätter (nicht veranschaulicht) übertragen wird, was die Welle 22 veranlasst sich zu drehen. Die mechanische Rotationsenergie kann dann für verschiedene Zwecke verwendet werden, wie etwa um den Kompressor 14 anzutreiben und/oder Elektrizität zu erzeugen. Die die Turbine 18 verlassenden Verbrennungsgase 30 können dann über den Auslassabschnitt 20 von der Turbine 10 abgegeben werden.
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Wie es in 2 gezeigt ist, kann die Brennkammer 16 zumindest teilweise durch ein Außengehäuse 32, wie etwa ein Kompressorauslassgehäuse umschlossen sein. Das Außengehäuse 32 kann zumindest teilweise einen Hochdruckverteiler 34 bilden, der verschiedene Komponenten der Brennkammer 16 zumindest teilweise umschließt. Der Hochdruckverteiler 34 kann in Fluidverbindung mit dem Kompressor 14 (1) stehen, um die komprimierte Luft 26 von diesem aufzunehmen. Eine Endabdeckung 36 kann mit dem Außengehäuse 32 verbunden sein. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen können das Außengehäuse 32 und die Endabdeckung 36 zumindest teilweise ein Kopfendvolumen oder einen Kopfendbereich 38 der Brennkammer 16 bilden.
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Bei bestimmten Ausführungsbeispielen steht der Kopfendbereich 38 in Fluidverbindung mit dem Hochdruckverteiler 34 und/oder dem Kompressor 14. Eine oder mehrere Verkleidungen oder Kanäle 40 können zumindest teilweise einen Brennraum oder eine Brennzone 42 zur Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemischs bilden und/oder können zumindest teilweise einen Heißgaspfad durch die Brennkammer bilden, wie es durch den Pfeil 44 angegeben ist, um die Verbrennungsgase 30 zu dem Einlass der Turbine 18 zu leiten.
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Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen enthält die Brennkammer 16 zumindest eine Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100 innerhalb des Außengehäuses 32 stromabwärts von und/oder axial beabstandet von der Endabdeckung 36 bezogen auf die axiale Mittellinie 46 der Brennkammer 16 und stromaufwärts von dem Brennraum 42 angeordnet. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen steht die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100 in Fluidverbindung mit einer Gasbrennstoffzufuhr 48 mittels einer oder mehrerer Fluidleitungen 50. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann bzw. können die Fluidleitung(en) 50 an einem Ende mit der Endabdeckung 36 fluidisch gekoppelt und/oder verbunden sein.
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3 stellt eine teilweise Querschnittsseitenansicht in Explosionsdarstellung einer beispielhaften Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100 entsprechend verschiedener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung bereit. Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen, wie es in 3 gezeigt ist, enthält die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100 einen Brennstoffverteilerkörper 102 und eine Mehrzahl von Rohrverlängerungen 104. Der Brennstoffverteilerkörper 102 bildet eine stromaufwärtsseitige Wand oder Vorderwand 106, eine stromabwärtsseitige Wand oder Rückwand 108 und ein äußeres Band oder eine Außenhülse 110, die sich zwischen der Vorderwand 106 und der Rückwand 108 erstreckt. Der Brennstoffverteilerkörper 102 ist nicht auf irgendeine bestimmte Form beschränkt, solange es in den Ansprüchen nicht anders angegeben ist. Zum Beispiel kann der Brennstoffverteilerkörper 102 bei bestimmten Ausführungsbeispielen scheibenförmig sein oder er kann keilförmig sein.
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Wie es in 3 gezeigt ist, bildet die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100 außerdem einen Brennstoffverteiler 112, der in dem Brennstoffverteilerkörper 102 gebildet ist und eine Mehrzahl von Rohren oder Rohrdurchgängen 114, die sich von der Vorderwand 106 durch den Brennstoffverteiler 112 und zu der Rückwand 108 erstrecken. Bei zumindest einem Ausführungsbeispiel ist der Brennstoffverteiler 112 zumindest teilweise zwischen der Vorderwand 106, der Rückwand 108 und dem äußeren Band 110 gebildet. Jeder Rohrdurchgang 114 bildet einen jeweiligen Strömungsdurchgang oder Vormischströmungsdurchgang 116 durch den Brennstoffverteilerkörper 102. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen stehen eine oder mehrere der Vormischströmungsdurchgänge 116 in Fluidverbindung mit dem Brennstoffverteiler 112 mittels einer oder mehrerer Brennstoffanschlüsse 118, die in einem oder mehreren der Rohrdurchgänge 114 gebildet sind. Jeder Rohrdurchgang 114 enthält einen jeweiligen Einlass 120, der entlang der Vorderwand 106 gebildet ist. Jeder Rohrdurchgang 114 enthält auch einen jeweiligen Auslass 122, der entlang der Rückwand 108 gebildet ist.
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In zumindest einem Ausführungsbeispiel ist der Brennstoffverteilerkörper 102 als ein einziger Körper ausgeführt. Mit anderen Worten können die Vorderwand 106, die Rückwand 108, das äußere Band 110, die Rohrdurchgänge 116 und der Brennstoffverteiler 112 alle als ein einziger Körper ausgeführt sein. Zum Beispiel ist der Brennstoffverteilerkörper 102 bei bestimmten Ausführungsbeispielen mittels eines additiven Herstellungsverfahrens hergestellt. Die Begriffe additives Herstellen oder additiv hergestellt, wie sie hierin verwendet werden, beziehen sich auf irgendeinen Prozess, der zu einem brauchbaren, dreidimensionalen Objekt führt und einen Schritt des sequentiellen Bildens der Form des Objektes mit einer Schicht zu jedem Zeitpunkt enthält. Additives Herstellungsverfahren können dreidimensionale Druckverfahren (3DP), Laser-Net-Shape-Herstellung, direktes Metalllasersintern (DMLS), direktes Metalllaserschmelzen (DMLM), Plasma-Pulver-Auftragsschweißen, Freiformherstellung, usw. enthalten.
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Wie es in 3 gezeigt ist, erstrecken sich die Mehrzahl von Rohrverlängerungen 104 axial nach außen oder stromabwärts von der Rückwand 108 und stromabwärts von der Mehrzahl von Rohrdurchgängen 114. In zumindest einem Ausführungsbeispiel kann jede Rohrverlängerung 104 koaxial mit einem jeweiligen Rohrdurchgang 114 ausgerichtet sein. Jede Rohrverlängerung 104 der Mehrzahl von Rohrverlängerungen 104 enthält ein stromaufwärtsseitiges Ende oder einen Rohrverlängerungseinlass 124, der axial beabstandet ist von einem stromabwärtsseitigen Ende oder einem Rohrverlängerungsauslass 126.
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4 stellt eine Querschnittsseitenansicht eines Abschnitts der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100, wie sie in 3 gezeigt ist, mit einer Rohrverlängerung 104 bereit, die an dem Brennstoffverteilerkörper 102 angebracht ist und mit einer Rohrverlängerung 104, die von dem Brennstoffkörper 102 in Explosionsdarstellung beabstandet ist, entsprechend wenigstens einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist das stromaufwärtsseitige Ende 124 von jeder Rohrverlängerung 104 fest verbunden mit und/oder zumindest teilweise abgedichtet gegenüber dem Brennstoffverteilerkörper 102. Zum Beispiel kann jedes stromaufwärtsseitige Ende 124 von jeder Rohrverlängerung 104 gelötet, geschweißt oder auf andere Weise fest mit dem Brennstoffverteilerkörper 102 verbunden sein. Bei zumindest einem Ausführungsbeispiel steht jede Rohrverlängerung 104 in Fluidverbindung mit einem zugeordneten Rohrdurchgang 114, so dass der Rohrdurchgang 114 und die jeweilige Rohrverlängerung 104 einen kontinuierlichen Vormischströmungsdurchgang 116 bilden, der sich von dem jeweiligen Rohrdurchgangseinlass 120 (3), der entlang der Vorderwand 106 des Brennstoffverteilerkörpers 102 gebildet ist, zu dem Rohrverlängerungsauslass 126 der zugehörigen Rohrverlängerung 104 erstreckt.
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Bei zumindest einem Ausführungsbeispiel, wie es in 4 gezeigt ist, ist der Auslass 122 von zumindest einem jeweiligen Rohrdurchgang 114 und/oder der Rückwand des Brennstoffverteilerkörpers 102 bei 128 aufgebohrt. Die Aufbohrung 128 vereinfacht das Einsetzen in und/oder das Ausrichten von jeder Rohrverlängerung 104 mit einem jeweiligen Auslass 122 eines jeweiligen Rohrdurchgangs 114. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen ist ein Randabschnitt 130 des Auslasses 122 von zumindest einem jeweiligen Rohrdurchgang 114 konisch oder konvergiert radial nach innen von der Rückwand 108 zu der Vorderwand 106 (3).
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Bei bestimmten Ausführungsbeispielen, wie sie in 4 dargestellt sind, erstreckt sich das stromaufwärtsseitige Ende 124 von zumindest einer Rohrverlängerung 104 der Mehrzahl von Rohrverlängerungen 104 axial in und/oder sitzt innerhalb eines jeweiligen Auslasses 122 eines zugeordneten Rohrdurchgangs 114. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen, wie sie in 4 gezeigt sind, hat wenigstens eine Rohrverlängerung 104 der Mehrzahl von Rohrverlängerungen 104 einen reduzierten äußeren Durchmesser 132 bei oder in der Nähe des stromabwärtsseitigen Endes 124 verglichen mit dem Außendurchmesser desselben Rohres an oder in der Nähe des jeweiligen stromabwärtsseitigen Endes oder Auslasses 126, um das Installieren in dem zugehörigen Auslass 122 zu ermöglichen und den erforderlichen Durchmesser des zugehörigen Auslasses 122 zu reduzieren oder zu minimieren.
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Beim Betrieb strömt komprimierte Luft 26 von dem Hochdruckverteiler 34 über die Einlässe 122 in die Rohrdurchgänge 116. Brennstoff wird dem Brennstoffverteiler 112 mittels einer oder mehrerer der Fluidleitungen 50 zugeführt. Der Brennstoff wird dann mittels der Brennstoffanschlüsse 120 in jeden Vormischströmungsdurchgang 116 eingespritzt. Der Brennstoff und die komprimierte Luft mischen sich innerhalb der Rohrdurchgänge 116 und der Rohrverlängerungen 104, bevor sie aus den Rohrverlängerungsauslässen 128 in die Verbrennungszone 42 strömen, wo sie verbrannt werden, um die Verbrennungsgase 30 zu bilden.
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Die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100, die hierin veranschaulicht und beschrieben ist, stellt verschiedene technische Vorteile gegenüber existierenden Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnungen bereit. Zum Beispiel reduziert das Ausbilden des Brennstoffverteilerkörpers 102 als eine einzige Komponente signifikant die Wahrscheinlichkeit einer Brennstoffleckage aus dem Brennstoffverteiler durch das Reduzieren der Anzahl von Lötverbindungen, die üblicherweise erforderlich sind, um den Brennstoffverteiler abzudichten. Das Löten der Rohrverlängerungen 104 in die jeweiligen Auslässe 122 bildet kontinuierliche Oberflächen zwischen dem Brennstoffverteilerkörper 102 und den Rohrverlängerungen, was eine erweiterte Brennstoffbereichsfähigkeit verglichen mit bestimmten bekannten Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnungskonfigurationen ermöglicht. Durch das Löten der Rohrverlängerungen 104 ist die Flammhaltefähigkeit der Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung 100 signifikant erhöht. Mit den eingelöteten Rohrverlängerungen kann der Brennstoffverteilerkörper 102 einen weiten Bereich von Brennstofftypen akzeptieren.
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Die schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich des bevorzugten Ausführungsbeispiels und auch um irgendeinen Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet in die Lage zu versetzen, die Erfindung auszuführen, einschließlich der Herstellung der Verwendung von irgendwelcher Einrichtungen oder Systeme und des Ausführens irgendwelcher beinhalteter Verfahren. Der patentierbare Schutzbereich der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele enthalten, die den Fachleuten auf dem Gebiet offenbar werden. Solche anderen Beispiele sind dazu bestimmt, innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche zu sein, wenn sie strukturelle Elemente enthalten, die nicht von dem Wortlaut der Ansprüche abweichen oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit nicht substantiellen Unterschieden gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
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Eine Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung enthält einen Brennstoffverteilerkörper, der eine Vorderwand, eine Rückwand, ein äußeres Band, einen innerhalb des Brennstoffverteilerkörpers gebildeten Brennstoffverteiler und eine Mehrzahl von Rohrdurchgängen bildet, die sich von der Vorderwand durch den Brennstoffverteiler und zu der Rückwand erstrecken, wobei der Brennstoffverteilerkörper als ein einziger Körper ausgeführt ist. Die Rohrbündel-Brennstoffdüsenanordnung enthält außerdem eine Mehrzahl von Rohrverlängerungen, die sich stromabwärts von der Mehrzahl von Rohrdurchgängen erstreckt. Zumindest eine Rohrverlängerung der Mehrzahl von Rohrverlängerungen enthält ein stromaufwärtsseitiges Ende, das sich axial in einen jeweiligen Auslass eines jeweiligen Rohrdurchgangs der Mehrzahl von Rohrdurchgängen erstreckt.
