DE102018222897A1

DE102018222897A1 - Brennkammerbaugruppe mit angepassten Mischluftlöchern

Info

Publication number: DE102018222897A1
Application number: DE102018222897.3A
Authority: DE
Inventors: Miklos Gerendas
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-06-25
Also published as: US11073072B2; US20200200069A1

Abstract

Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Brennkammerbaugruppe eines Triebwerks (T), bei der ein Nachlauf einer Zündkerze (4) mit einem spezifischen Außenkegel (40a) und einem spezifischen Innenkegel (40i) definiert ist, und Mischluftlöcher (22c, 22d) einer ersten Anordnung und mindestens einer zweiten Anordnung, die zumindest teilweise in einem Teilbereich des durch den Außenkegel (40a) und den Innenkegel (40i) definierten Nachlaufs der Zündkerze (4) liegen, der sich stromab der Zündkerze (4) bis zu einem inneren Scheitelpunkt (Si) des Innenkegels (40i) erstreckt, mit einem Strömungsquerschnitt ausgebildet sind, der gegenüber einem Strömungsquerschnitt verschieden ist, den die sich in Umfangsrichtung (U) der jeweiligen Anordnung anschließenden Mischluftlöcher (22a, 22b) aufweisen.

Description

Die vorgeschlagene Lösung betrifft eine Brennkammerbaugruppe eines Triebwerks sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Brennkammerbaugruppe.
Eine gattungsgemäße Brennkammerbaugruppe weist eine Brennkammer auf, deren Brennkammerwand einen Brennraum berandet. An der Brennkammerwand sind mehrere Mischluftlöcher für die Zuführung von Mischluft in den Brennraum vorgesehen. Ferner ist mindestens eine Zündkerze an einem Zugangsloch der Brennkammerwand festgelegt, die durch das Zugangsloch in den Brennraum ragt. Im Betrieb des Triebwerks strömt eine Luftströmung mit Mischluft an der Brennkammerwand entlang in Richtung der Mischluftlöcher und gelangt derart über die Mischluftlöcher in den Brennraum. Die Mischluftlöcher sind hierbei üblicherweise an der Brennkammerwand in sich wiederholenden Mustern vorgesehen und hierbei auch in Sektoren des Brennkammer, an denen eine von gegebenenfalls mehreren Zündkerzen festgelegt ist. Das Zugangsloch in der Brennkammerwand für eine Zündkerze wird bei größeren Triebwerken üblicherweise mit einem Zündkerzenturm ausgebildet und einer hieran vorgesehenen Dichtung abgedichtet. Bei kleineren Triebwerken wird das Zugangsloch nicht abgedichtet und es entsteht ein offener ringförmig Leckagespalt um die Zündkerze.
Aus dem Stand der Technik sind Modifikationen des Bereichs mit dem Zugangsloch und der Zündkerze im Vergleich zu den Bereichen der Brennkammerwand ohne Zündkerzen bekannt, um ein Treibstoff-Luft-Gemisch im Bereich der Zündkerze anzufetten oder ein Primärzonenvolumen zu vergrößern, damit die Zündfähigkeit insbesondere in großen Flughöhen erhöht wird. Eine entsprechende Vergrößerung des Primärzonenvolumens zur Erhöhung der Zündfähigkeit geht beispielsweise aus der US 2012/0186222 A1 hervor.
Ein an der Brennkammerwand vorgesehener abgedichteter Zündkerzenturm stellt eine zusätzliche Versperrung im äußeren Angelus der Brennkammer dar und führt zu einer Verschlechterung der Luftzufuhr zu den Mischluftlöchern in dem die Zündkerzen aufweisenden Sektor der Brennkammer. Daher ist ein entsprechender Sektor auch am Austritt noch heißer als alle anderen Sektoren. Die entsprechend erhöhte Temperatur muss bei der Auslegung der Turbinenkühlung berücksichtigt werden. Da Zündkerzentürme vor allem bei großen Triebwerken eingesetzt werden, welche auch gleichzeitig eine höhere mittlere Brennkammeraustrittstemperatur haben, fällt diese Abweichung respektive Erhöhung der Temperatur deutlich ins Gewicht.
Ein offener ringförmiger Leckagespalt bei kleineren Triebwerken führt wiederum zu einer zusätzlichen Luftzufuhr im Sektor mit der Zündkerze. Damit ist ein entsprechender Sektor auch am Ende der Brennkammer kälter als andere (zündkerzenlose) Sektoren. Hierdurch ist ein Treibstoff-Luft-Verhältnis in einem Sektor mit einer Zündkerze magerer als in anderen (zündkerzenlosen) Sektoren der Brennkammer. In einem Sektor mit Zündkerze ist daher eine geringere Flammenstabilität beobachtet worden, obwohl man hier eher eine höhere Stabilität als in den anderen Sektoren bräuchte, um in einem Sektor mit Zündkerze das Treibstoff-Luft-Gemisch zuverlässig zu zünden.
Es ist daher Aufgabe der vorgeschlagenen Lösung eine in dieser Hinsicht verbesserte Brennkammerbaugruppe eines Triebwerks bereitzustellen.
Diese Aufgabe ist sowohl mit einer Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1 als auch mit einem Herstellungsverfahren nach Anspruch 17 gelöst.
Eine vorgeschlagene Brennkammerbaugruppe eines Triebwerks umfasst hierbei eine Brennkammer, deren Brennkammerwand einen Brennraum berandet, wobei an der Brennkammerwand mehrere Mischluftlöcher für die Zuführung von Mischluft in den Brennraum vorgesehen sind. Mindestens eine Zündkerze ist an einem Zugangsloch der Brennkammerwand festgelegt und ragt durch das Zugangsloch in den Brennraum. Im Betrieb des Triebwerks strömt eine Luftströmung an der Brennkammerwand entlang in einer Strömungsrichtung in Richtung der Mischluftlöcher, von denen zumindest ein Teil stromab des Zugangslochs für die mindestens eine Zündkerze vorgesehen ist. Es ist eine erste Anordnung von Mischluftlöchern vorgesehen, die in einer Umfangsrichtung nebeneinander vorliegen. Darüber hinaus ist eine zweite Anordnung in Umfangsrichtung nebeneinanderliegender Mischluftlöchern vorgesehen, die bezogen auf die Strömungsrichtung stromab der ersten Anordnung von Mischluftlöchern vorgesehen ist. Die Mischluftlöcher, die jeweils einer bestimmten Anordnung, üblicherweise einer Reihe von Mischluftlöchern, zugeordnet sind, weisen häufig gleiche Strömungsquerschnitte auf, wobei sich die Strömungsquerschnitte von Mischluftlöchern unterschiedlicher Anordnungen voneinander unterscheiden können. Beispielsweise weist eine erste Reihe von Mischluftlöchern einen kleineren Strömungsquerschnitt auf, als eine hierauf in Strömungsrichtung folgende zweite Anordnung von Mischluftlöchern.
Im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung ist nunmehr ergänzend vorgesehen, dass mindestens ein stromab einer Zündkerze liegendes Mischluftloch gegenüber einer jeweiligen Anordnung, der das mindestens eine Mischluftloch zugeordnet ist, einen modifizierten Strömungsquerschnitt aufweist, um den Einfluss durch das Vorsehen der Zündkerze an der Brennkammerwand auf das Temperaturprofil am Ende der Brennkammer zu kompensieren und ein Treibstoff-Luft-Verhältnis über alle Bereiche des Brennraums mit und ohne Zündkerzen weitestgehend zu vereinheitlichen. Hierfür sieht die vorgeschlagene Lösung vor, einen Nachlauf der Zündkerzen mit einem Außenkegel und einem Innenkegel zu definieren, wobei

- der Außenkegel in einem Querschnitt parallel zur Strömungsrichtung und durch das Zugangsloch durch zwei sich stromauf der Zündkerze in einem äußeren Scheitelpunkt des Außenkegels schneidende Außenränder vorgegeben ist, die jeweils unter einem (ersten Nachlauf-) Winkel im Bereich von 8° bis 12°, insbesondere von 10° zu der Strömungsrichtung verlaufen und einen äußeren Umfang der Zündkerzen tangieren, und
- der Innenkegel in demselben Querschnitt durch zwei sich stromab der Zündkerze in einem inneren Scheitelpunkt des Innenkegels schneidende Innenränder vorgegeben ist, die jeweils unter einem (zweiten Nachlauf-) Winkel im Bereich von 8° bis 12°, insbesondere von 10° zu der Strömungsrichtung verlaufen und einen äußeren Umfang der Zündkerzen in denselben beiden Berührungspunkten tangieren wie die Außenränder des Außenkegels.

Stromab der Zündkerze vorgesehene Mischluftlöcher der ersten Anordnung und der mindestens einen zweiten Anordnung, die zumindest teilweise in einem Teilbereich des durch den Außenkegel und den Innenkegel definierten Nachlaufs der Zündkerzen liegen, der sich stromab der Zündkerze bis zu dem inneren Scheitelpunkt erstreckt, sind hierbei mit einem Strömungsquerschnitt ausgebildet, der zu einem Strömungsquerschnitt verschieden ist, den die sich in Umfangsrichtung der jeweiligen Anordnung anschließenden Mischluftlöcher aufweisen. Liegt also ein Mischluftloch der ersten und/oder der zweiten Anordnung zumindest teilweise in dem Teilbereich des über den Außenkegel unter den Innenkegel definierten Nachlaufs der Zündkerze vor, weist das entsprechende Mischluftloch einen modifizierten Strömungsquerschnitt auf. Die vorgeschlagene Lösung schließt hierbei ausdrücklich auch ein, dass gegebenenfalls in dem Teilbereich des Nachlaufs auch nur ein Mischluftloch einer der beiden Anordnungen vorliegt. Das jeweilige Mischluftloch kann hierbei grundsätzlich vollständig oder auch teilweise innerhalb des definierten Teilbereichs des Nachlaufs liegen. Damit sind insbesondere Mischluftlöcher eingeschlossen, die in einer Querschnittsansicht von der Mantelfläche des Außenkegels und/oder des Innenkegels und folglich in einer Querschnittsansicht parallel zur Strömungsrichtung und durch das Zugangsloch der Zündkerze von wenigstens einem der Außen- oder Innenränder geschnitten werden.
So hatte sich herausgestellt, dass durch gezielt veränderte Strömungsquerschnitte gerade in dem gemäß der vorgeschlagenen Lösung spezifisch definierten Nachlauf der Zündkerze gleiche Mengen an Mischluft auch im Bereich der Zündkerze innerhalb des Brennraums erreicht werden können, wie in zündkerzenlosen Bereichen des Brennraums. Hierdurch sind gleiche Treibstoff-Luft-Verhältnisse innerhalb des Brennraums gezielt erreichbar, unabhängig davon, ob eine Zündkerze an der Brennkammerwand vorhanden ist oder nicht. Die gewählte Definition des Nachlaufs der Zündkerze stellt dabei sicher, dass auch unabhängig von der Zugehörigkeit eines Mischluftlochs zu einem von gegebenenfalls mehreren unterschiedlichen Brennersektoren der Brennkammer eine Anpassung eines Strömungsquerschnitts (und damit typischerweise eines Durchmessers eines Mischluftlochs) erfolgt. Ein Anpassung des Strömungsquerschnitts erfolgt somit nur in Abhängigkeit davon, ob das jeweilige Mischluftloch dem derart definierten Nachlauf der Zündkerze zugeordnet werden kann oder nicht.
In einer Ausführungsvariante sind bei der stromab des Zugangslochs für die Zündkerze mehrere jeweils sich in Umfangsrichtung erstreckende Reihen von Mischluftlöchern vorgesehen. Hierbei können die Mischluftlöcher einer Reihe jeweils identische Strömungsquerschnitte aufweisen und lediglich die in dem gemäß der vorgeschlagenen Lösung definierten Teilbereich des Nachlaufs der Zündkerze zumindest teilweise liegenden Mischluftlöcher sind mit einem modifizierten Strömungsquerschnitt und mithin mit einem größeren oder kleineren Strömungsquerschnitt ausgebildet.
Grundsätzlich kann der Strömungsquerschnitt der in dem Teilbereich des Nachlaufs zumindest teilweise liegenden Mischluftlöcher gegenüber den Mischluftlöchern der jeweiligen Anordnung vergrößert oder verkleinert sein, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das Zugangsloch der Zündkerze durch mindestens eine Dichtung abgedichtet ist oder ein Leckagespalt zwischen einer inneren Mantelfläche des Zugangslochs und der Zündkerzen vorhanden ist. Mindestens ein zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegendes Mischluftloch ist somit gegenüber den Mischluftlöchern seiner Anordnung vergrößert oder verkleinert, je nachdem, ob durch das Vorsehen der Zündkerze im Bereich des Zugangslochs nur eine reduzierte Anströmung oder ein Mehr an Mischluft (über den Leckagespalt) vorhanden ist.
Hierbei kann eine jeweilige Vergrößerung oder Verkleinerung des zumindest in dem Teilbereich des Nachlaufs liegenden Mischluftlochs beispielsweise um ein bestimmtes prozentuales Maß gegenüber den Mischluftlöchern der jeweiligen Anordnung vorliegen. So kann dann beispielsweise ein Strömungsquerschnitt eines zumindest teilweise in dem definierten Nachlauf der Zündkerze liegenden Mischluftlochs zwischen 10% und 100%, insbesondere zwischen 33% und 100%, beispielsweise zwischen 50% und 100%, insbesondere zwischen 75% und 100% oder zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 33% und 50% vergrößert oder verkleinert sein, insbesondere in Abhängigkeit davon, ob das jeweilige Mischluftloch von einem Innenrand des Innenkegels oder von einem Außenrand des Außenkegels des Nachlaufs geschnitten wird. Eine 100-prozentige Kompensation kann hierbei z.B. durch den Flächeninhalt des Leckagespalts zwischen Zündkerze und Brennkammerwand (wenn eine Verkleinerung der Mischluftlöcher im Nachlauf vorgesehen wird) oder durch den Anteil der Querschnittsfläche der in einem abgedichteten Zugangsloch vorhandenen Zündkerze - und einem eventuell vorhandenen Zündkerzenturm - an der gesamten Strömungsfläche im äußeren Annulus zwischen Brennkammer und einem die Brennkammer aufnehmenden Gehäuse (wen eine Vergrößerung der Mischluftlöcher im Nachlauf vorgesehen wird) definiert sein.
Beispielsweise ist der Grad der Vergrößerung respektive Verkleinerung des zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloches von der zu kompensierenden Menge an Mischluft und einer zu kompensierenden (weniger oder mehr durchströmten) Querschnittsfläche abhängig.
Im Falle einer Leckage durch einen nicht abgedichteten Leckagespalt wird z.B. als eine volle Kompensation diejenige Kompensation verstanden, bei der das mindestens eine Mischluftloch im Nachlauf der Zündkerze in der Querschnittsfläche um die gesamte Querschnittsfläche des Leckagespalts vermindert wird. Im Falle einer Verblockung der Strömung (und damit einer Verblockung im äußeren Annulus der Brennkammer) durch eine in einem abgedichten Zugangsloch vorhandene Zündkerze und einen gegebenenfalls vorhandenen Zündkerzenturm (mit Dichtung) wird eine volle Kompensation als diejenige Kompensation verstanden, bei der das mindestens eine Mischluftloch im Nachlauf der Zündkerze um den Anteil der Querschnittsfläche vergrößert wird, welcher dem Anteil der Querschnittsfläche von Zündkerze (und ggf. Zündkerzenturm bzw. Dichtung) an der Gesamtfläche des äußeren Annulus zwischen Brennkammer und die Brennkammer aufnehmenden Gehäuse in einem Brennersektor entspricht. Wenn die Zündkerze (mit ihrem Zündkerzenturm) zum Beispiel 20% des Annulus in einem Brennersektor blockiert, dann würde für eine volle Kompensation das Mischluftloch in dem wie vorgeschlagenen definierten Nachlauf in seiner Querschnittsfläche um bis zu 20% vergrößert werden.
In einer hierauf basierenden Variante ist beispielsweise vorgesehen, dass bei einer in einem abgedichteten Zugangsloch (mit Zündkerzenturm) vorgesehenen Zündkerzen ein Strömungsquerschnitt mindestens eines in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloches derart vergrößert ist, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 100%, insbesondere zwischen 33% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar ist, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangslochs gegenüber in Umfangsrichtung angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand ohne Zündkerze reduziert ist. Das mindestens eine in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandene Mischluftloch kompensiert somit mit seinem vergrößerten Querschnitt zumindest teilweise eine durch die Zündkerze gegebene lokale Blockade der Anströmung. So kann dann, unter Beibehaltung eines Lochmittelpunkts des jeweiligen Mischluftloches, eine Durchmesser angepasst werden und die entsprechende Blockade im Nachlauf der Zündkerze gezielt ausgeglichen werden. Dies schließt insbesondere ein, dass bei einer in einem abgedichteten Zugangsloch (mit Zündkerzenturm) vorgesehenen Zündkerzen ein Strömungsquerschnitt mindestens eines in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloches derart vergrößert ist, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 100%, insbesondere zwischen 33% und 100% einer aufgrund der in einem abgedichteten Zugangsloch vorhandenen Zündkerze weniger durchströmten Querschnittsfläche kompensierbar ist. Dies wird als Maß dafür angesehen, um wieviel die Strömung durch das im Nachlauf der Zündkerze liegende Mischluftloch gegenüber in Umfangsrichtung angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand ohne Zündkerze reduziert ist.
In diesem Zusammenhang kann ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches, das zumindest teilweise im Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Innenrand des Innenkegels des Nachlaufs geschnitten wird, größer ist als ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches, das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Außenrand des Außenkegels des Nachlaufs geschnitten wird. Eine Veränderung des Strömungsquerschnitts hängt somit davon ab, in welchem Abschnitt des Teilbereichs des Nachlaufs das jeweilige Mischluftloch vorhanden ist und inwieweit das jeweilige Mischluft durch den Teilbereich des Nachlaufs überstrichen wird.
In einer Ausführungsvariante ist ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches, das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Innenrand des Innenkegels des Nachlaufs geschnitten wird, derart vergrößert, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt zwischen 50% und 100%, insbesondere zwischen 75% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangslochs gegenüber in Umfangsrichtung angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand ohne Zündkerze reduziert ist. Der Strömungsquerschnitt des Mischluftloches, das mindestens teilweise in dem (durch den Innenkegel definierten) inneren Abschnittes des Teilbereichs des Nachlaufs liegt, ist somit gezielt um ein definiertes Maß vergrößert, um die Blockade der Luftströmung im Bereich der Zündkerze zu einem überwiegenden Anteil wieder zu kompensieren. Auch in dieser Variante ist damit erneut eingeschlossen, dass der Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches derart vergrößert ist, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt zwischen 50% und 100%, insbesondere zwischen 75% und 100% einer aufgrund der in einem abgedichteten Zugangsloch vorhandenen Zündkerze weniger durchströmten Querschnittsfläche in einem äußeren Annulus der Brennkammer kompensierbar ist
Alternativ oder ergänzend kann ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches, das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Außenrand des Außenkegels des Nachlaufs geschnitten wird, derart vergrößert sein, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 33% und 50% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangsloches gegenüber in Umfangsrichtung angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand ohne Zündkerze reduziert ist (also insbesondere zwischen 33% und 50% der im äußeren Annulus blockierten Querschnittsfläche kompensierbar sind). Auch hier gelangt folglich durch den um ein bestimmtes Maß vergrößerten Strömungsquerschnitt eines zumindest teilweise in dem (durch den Außenkegel definierten) äußeren Abschnitt des Teilbereichs des Nachlaufs liegenden Mischluftloches eine zusätzliche Menge an Mischluft in den Brennraum, um das durch die Zündkerze gebildete Hindernis im Strömungspfad der Anströmung auszugleichen. Bei einem in einem äußeren Abschnitt des Teilbereichs des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloch ist dabei aber prozentual nur eine geringere Kompensation und damit Vergrößerung des Strömungsquerschnitts vorgesehen als bei einem Mischluftloch, das zumindest teilweise in einem inneren Abschnittes des Teilbereich des Nachlaufs liegt, da die Stärke des negativen Effekts des Nachlaufs der Zündkerze mit zunehmendem axialen Abstand (in Strömungsrichtung bei Restdrall) zur Zündkerze langsam und senkrecht dazu (in Umfangsrichtung, wenn ohne Restdrall) recht schnell absinkt und daher weniger kompensiert werden muss Die durch die Zündkerze und einen eventuell vorhanden Zündkerzenturm eingebrachte Strömung lässt sich hierbei auch als lokales Defizit im Totaldruck der Strömung im äußeren Annulus begreifen. Der Unterschied vom Totaldruck im Annulus zum statischen Druck in der Brennkammer stellt das treibende Druckgefälle für die Durchströmung der Mischluftlöcher dar. Der Außenkegel stellt in diesem Zusammenhang den Bereich dar, in dem überhaupt eine Störung vorhanden ist, sagt aber wenig über deren Stärke aus. Der Innenkegel mit begrenzter axialer Erstreckung (in Strömungsrichtung) stellt den Bereich der Störung dar, in dem diese konstant ihre Stärke beigehält. Erst nach dem Ende des Kernbereichs des Nachlaufs wird dessen Defizit im Totaldruck wieder aufgefüllt und damit der Totaldruck auf der Achse des Nachlaufs mit zunehmender Lauflänge erhöht.
Bei einer mit einem Leckagespalt in einem Zugangsloch vorgesehenen Zündkerzen ist für die vorgeschlagene Mischluftkompensation keine Vergrößerung, sondern eine Reduzierung eines Strömungsquerschnitts mindestens eines in dem Teilbereich des Nachlaufs der Zündkerze vorhandenen Mischluftloches vorgesehen. Hierbei können die vorstehend erläuterten prozentualen Zahlenbereiche entsprechend für eine Verkleinerung des Strömungsquerschnitts gelten.
Beispielsweise ist bei einer mit einem Leckagespalt in einem Zugangsloch vorgesehenen Zündkerze ein Strömungsquerschnitt mindestens eines in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloches derart verkleinert, dass durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 100% insbesondere zwischen 33% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt zu viel in den Brennraum einströmt. Mischluft, die letztlich zu einer Abmagerung des Treibstoff-Luft-Gemisches im Bereich der Zündkerze führen könnte, wird hier folglich durch eine Reduktion eines Strömungsquerschnitts eines im Nachlauf befindlichen Mischluftloches oder mehrerer im Nachlauf befindlicher Mischluftlöcher gezielt kompensiert.
Entsprechend den vorstehend erläuterten Beispielen kann somit beispielsweise ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches, dass zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Innenrand des Innenkegels des Nachlaufs geschnitten wird, kleiner sein als ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches, das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Außenrand des Außenkegels des Nachlaufs geschnitten wird.
Alternativ oder ergänzend kann ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches, das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Innenrand des Innenkegels des Nachlaufs geschnitten wird, derart verkleinert sein, dass durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt zwischen 50% und 100%, insbesondere zwischen 75% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt (zu viel) in den Brennraum strömt.
Alternativ oder ergänzend kann ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches, das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Außenrand des Außenkegel des Nachlaufs geschnitten wird, derart verkleinert sein, dass durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 33% und 50% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt in den Brennraum strömt.
Selbstverständlich kann es auch in Ausführungsvarianten vorkommen, dass in dem wie vorgeschlagen definierten Teilbereich des Nachlaufs der Zündkerze mehrere (mindestens zwei) Mischluftlöcher vorhanden sind, d.h. in der Querschnittsansicht von dem Innenrand des Innenkegels und/oder von dem Außenrand des Außenkegels geschnitten werden. Hierbei ist eine Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Strömungsquerschnitte mehrerer in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandener Mischluftlöcher aufeinander abgestimmt sind, um - insbesondere je nach Lage innerhalb des Teilbereichs - eine in Kombination eine blockierte oder zusätzlich in den Brennraum einströmenden Menge an Mischluft zu kompensieren. Liegen beispielsweise in dem Teilbereich des Nachlaufs zumindest teilweise ein erstes Mischluftloch, das von mindestens einem Innenrand des Innenkegels des Nachlaufs geschnitten wird, und ein zweites Mischluftloch, das nur von mindestens einem Außenrand des Außenkegels des Nachlaufs geschnitten wird, sind die Strömungsquerschnitte der ersten und zweiten Mischluftlöcher verschieden zueinander. So kann der Strömungsquerschnitt des ersten (inneren) Mischluftloches - bei abgedichtetem Zugangsloch - größer oder - bei einem Leckagespalt an dem Zugangsloch - kleiner sein als ein Strömungsquerschnitt des zweiten (äußeren) Mischluftloches. Der Grad der Vergrößerung oder Verkleinerung des Strömungsquerschnitt hängt dabei folglich davon ab, ob das jeweilige Mischluftloch von einem Innenrand oder nur von einem Außenrand geschnitten wird und damit - bezogen auf den Außenkegel - weiter innen oder weiter außen liegt.
Bei einer in einem abgedichteten Zugangsloch vorgesehenen Zündkerze sind beispielsweise die Strömungsquerschnitte der ersten und zweiten Mischluftlöcher derart vergrößert, dass durch die vergrößerten Strömungsquerschnitte in Summe zwischen 75% und 100%, insbesondere zwischen 90% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangsloches gegenüber in Umfangsrichtung angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand ohne Zündkerze reduziert ist (also in Summe zwischen 75% und 100%, insbesondere zwischen 90% und 100% der im Annulus blockierten Querschnittsfläche kompensierbar sind). Dies schließt beispielsweise ein, dass durch den (stärker) vergrößerten Strömungsquerschnitt des ersten (inneren) Mischluftloches zwischen 50% und 75%, insbesondere zwischen 60% und 70% der Menge an Mischluft kompensierbar sind und durch den (weniger stark) vergrößerten Strömungsquerschnitt des zweiten (äußeren) Mischluftlochs zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 25% und 40% der Menge an Mischluft kompensierbar sind. Die Summe der durch die ersten und zweiten Mischluftlöcher kompensierbaren Menge an Mischluft liegt hierbei stets zwischen den zuvor angegebenen 75% und 100%, insbesondere zwischen 90% und 100%.
Bei einer mit einem Leckagespalt in einem Zugangsloch vorgesehenen Zündkerze können demgegenüber die Strömungsquerschnitte der ersten und zweiten Mischluftlöcher derart verkleinert sein, dass durch die verkleinerten Strömungsquerschnitte in Summe zwischen 75% und 100%, insbesondere zwischen 90% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt (zu viel) in den Brennraum strömt. Dies schließt wiederum ein, dass durch den (stärker) verkleinerten Strömungsquerschnitt des ersten (inneren) Mischluftlochs zwischen 50% und 75%, insbesondere zwischen 60% und 70% der Menge an Mischluft kompensierbar sind und durch den (weniger stark) verkleinerten Strömungsquerschnitt des zweiten (äußeren) Mischluftlochs zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 25% und 40% der Menge an Mischluft kompensierbar sind, wobei die Summe der durch die ersten und zweiten Mischluftlöcher kompensierbaren Menge an Mischluft zwischen 75% und 100%, insbesondere zwischen 90% und 100% liegt.
Die vorgeschlagene Lösung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Herstellung einer Brennkammerbaugruppe eines Triebwerks.
Hierbei sieht das Verfahren insbesondere vor, dass eine Brennkammerwand für eine Brennkammer zur Berandung eines Brennraums der Brennkammer bereitgestellt wird und an dieser Brennkammerwand mehrere Mischluftlöcher für die Zuführung von Mischluft in den Brennraum vorgesehen sind. An dieser Brennkammerwand wird mindestens ein Zugangsloch für eine Zündkerze bereitgestellt, die an dem Zugangsloch der Brennkammerwand festgelegt ist und durch das Zugangsloch in den Brennraum ragt. Analog zu der vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe wird nun ein Nachlauf der Zündkerze mit einem Außenkegel und einem Innenkegel definiert. Mindestens ein Mischluftloch, das sich stromab der Zündkerze in dem definierten Teilbereich des Nachlaufs befindet, wird mit einem Strömungsquerschnitt ausgebildet, der gegenüber einem Strömungsquerschnitt verschieden ist, den sich in Umfangsrichtung einer Anordnung anschließende Mischluftlöcher aufweisen. Ein durch den Teilbereich des Nachlaufs überstrichenes Mischluftloch wird somit hinsichtlich seines Strömungsquerschnitts gezielt modifiziert, um

- entweder einen durch ein abgedichtetes Zugangsloch für die Zündkerzen und einen etwaigen Zündkerzenturm vorhandene Blockade in dem Strömungspfad entlang der Brennkammerwand auftretenden lokalen Mischluftverlust
- oder einen durch einen Leckagespalt an dem Zugangsloch für die Zündkerzen auftretenden Mischluftüberschuss

Im Zuge eines vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens ist eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe und ein eine solche Brennkammerbaugruppe aufweisendes Triebwerk herstellbar. Vorstehend und nachstehend im Zusammenhang mit Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe erläuterte Merkmale und Vorteile gelten somit auch für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens und umgekehrt.
Hierbei zeigen:

1 ausschnittsweise und im Längsschnitt eine Brennkammerbaugruppe im Bereich einer in einen Brennraum einer Brennkammer ragenden Zündkerze, die über einen abgedichteten Zündkerzenturm an einer Brennkammerwand der Brennkammer festgelegt ist;
2 in mit der 1 übereinstimmender Ansicht eine alternative Ausführungsvariante einer Brennkammerbaugruppe mit einer Zündkerze, die durch ein Zugangsloch in den Brennraum ragt, an dem ein Leckage vorhanden ist;
3 ausschnittsweise und mit Blick auf eine Außenseite der Brennkammerwand eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausbildung von Mischluftlöchern an der Brennkammerwand der 1;
4 ausschnittsweise und mit Blick auf eine Außenseite der Brennkammerwand eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausbildung von Mischluftlöchern an der Brennkammerwand der 2;
5 ausschnittsweise und mit Blick auf die Außenseite der Brennkammerwand eine Ausbildung der Mischluftlöcher bei der Brennkammerbaugruppe der 1 entsprechend der vorgeschlagenen Lösung unter Darstellung einer Querschnittsansicht von einen Nachlauf der Zündkerze definierenden Außen- und Innenkegeln;
6 ausschnittsweise und mit Blick auf die Außenseite der Brennkammerwand eine Ausbildung der Mischluftlöcher bei der Brennkammerbaugruppe der 2 entsprechend der vorgeschlagenen Lösung unter Darstellung einer Querschnittsansicht von einen Nachlauf der Zündkerze definierenden Außen- und Innenkegeln;
7A in vergrößerter Einzeldarstellung und im Querschnitt die den Nachlauf der Zündkerze definierenden Außen- und Innenkegel insbesondere unter Darstellung des hierfür vorgegebenen Nachlaufwinkels;
7B ausschnittsweise eine Brennkammerwand mit zwei im Nachlauf der Zündkerze vorhandenen Mischluftlöchern, deren Strömungsquerschnitte gegenüber benachbarten Mischluftlöchern modifiziert sind;
8 in mit der 6 übereinstimmender Ansicht eine auf der Ausführungsvariante der 6 basierende Alternative zur Ausgestaltung einer Brennkammerbaugruppe gemäß der vorgeschlagenen Lösung, bei der ein weiter stromab der Zündkerze im Nachlauf vorhandenes Mischluftloch hinsichtlich seines Strömungsquerschnitts modifiziert ist;
9 mit Blick entlang einer Längsachse der Brennkammer ausschnittsweise einen Brennersektor mit an der Brennkammerwand vorhandener und an einem Zündkerzenturm vorgesehenen Zündkerze entsprechend der 1;
10A ein Druck-Weg-Diagramm zur Veranschaulichung des Totaldruckverlaufs an drei unterschiedlichen Bereichen in einem Nachlauf der Zündkerze der 9A;
10B ausschnittsweise die Brennkammerwand mit der Zündkerze der 9A in Draufsicht unter Darstellung eines Nachlaufs der Zündkerze und dreier Schnittebenen zu den drei Totaldruckverläufen der 10A;
11A ein Triebwerk, in dem eine Brennkammerbaugruppe entsprechend einer der 1 bis 10B zum Einsatz kommt;
11 B ausschnittsweise und in vergrößertem Maßstab die Brennkammer des Triebwerks der 11A.

Die 11A veranschaulicht schematisch und in Schnittdarstellung ein (Gasturbinen-) Triebwerk T, bei dem die einzelnen Triebwerkskomponenten entlang einer Rotationsachse oder Mittelachse M hintereinander angeordnet sind und das Triebwerk T als Turbofan-Triebwerk ausgebildet ist. An einem Einlass oder Intake E des Triebwerks T wird Luft entlang einer Eintrittsrichtung mittels eines Fans F angesaugt. Dieser in einem Fangehäuse FC angeordnete Fan F wird über eine Rotorwelle S angetrieben, die von einer Turbine TT des Triebwerks T in Drehung versetzt wird. Die Turbine TT schließt sich hierbei an einen Verdichter V an, der beispielsweise einen Niederdruckverdichter 111 und einen Hochdruckverdichter 112 aufweist, sowie gegebenenfalls noch einen Mitteldruckverdichter. Der Fan F führt einerseits in einem Primärluftstrom F1 dem Verdichter V Luft zu sowie andererseits, zur Erzeugung des Schubs, in einem Sekundärluftstrom F2 einem Sekundärstromkanal oder Bypasskanal B. Der Bypasskanal B verläuft hierbei um ein den Verdichter V und die Turbine TT umfassendes Kerntriebwerk, das einen Primärstromkanal für die durch den Fan F dem Kerntriebwerk zugeführte Luft umfasst.
Die über den Verdichter V in den Primärstromkanal geförderte Luft gelangt in einen Brennkammerabschnitt BKA des Kerntriebwerks, in dem die Antriebsenergie zum Antreiben der Turbine TT erzeugt wird. Die Turbine TT weist hierfür eine Hochdruckturbine 113, eine Mitteldruckturbine 114 und einen Niederdruckturbine 115 auf. Die Turbine TT treibt dabei über die bei der Verbrennung frei werdende Energie die Rotorwelle S und damit den Fan F an, um über die die in den Bypasskanal B geförderte Luft den erforderlichen Schub zu erzeugen. Sowohl die Luft aus dem Bypasskanal B als auch die Abgase aus dem Primärstromkanal des Kerntriebwerks strömen über einen Auslass A am Ende des Triebwerks T aus. Der Auslass A weist hierbei üblicherweise eine Schubdüse mit einem zentral angeordneten Austrittskonus C auf.
Grundsätzlich kann der Fan F auch über eine Verbindungswelle und ein epizyklisches Planetengetriebe mit der Niederdruckturbine 15 gekoppelt und von dieser angetrieben werden. Ferner können auch andere, abweichend ausgestalte Gasturbinentriebwerke vorgesehen sein, bei denen die vorgeschlagene Lösung Anwendung finden kann. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein Beispiel kann das Triebwerk eine Teilungsstromdüse aufweisen, was bedeutet, dass der Strom durch den Bypasskanal B seine eigene Düse aufweist, die von der Triebwerkskerndüse separat ist und radial außen liegt. Jedoch ist dies nicht einschränkend und ein beliebiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke zutreffen, bei denen der Strom durch den Bypasskanal B und der Strom durch den Kern vor (oder stromaufwärts) einer einzigen Düse, die als eine Mischstromdüse bezeichnet werden kann, vermischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (ob Misch- oder Teilungsstrom) kann einen festgelegten oder variablen Bereich aufweisen. Obgleich sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbofantriebwerk bezieht, kann die vorgeschlagene Lösung beispielsweise bei einer beliebigen Art von Gasturbinentriebwerk, wie z. B. bei einem Open-Rotor- (bei dem die Fanstufe nicht von einer Triebwerksgondel umgeben wird) oder einem Turboprop-Triebwerk, angewendet werden.
11B zeigt einen Längsschnitt durch den Brennkammerabschnitt BKA des Triebwerks T. Hieraus ist insbesondere eine (Ring-) Brennkammer BK des Triebwerks T ersichtlich. Zur Einspritzung von Treibstoff respektive eines Treibstoff-Luft-Gemisches in einen Brennraum 20 der Brennkammer BK ist eine Düsenbaugruppe vorgesehen. Diese umfasst einen Brennkammerring, an dem entlang einer Kreislinie um die Mittelachse M mehrere Treibstoffdüsen 3 angeordnet sind. Hierbei sind an dem Brennkammerring die Düsenaustrittsöffnungen der jeweiligen Treibstoffdüsen 3 vorgesehen, die innerhalb der Brennkammer BK liegen. Jede Treibstoffdüse 3 umfasst dabei einen Flansch, über den eine Treibstoffdüse 3 an ein Außengehäuse 57 des Brennkammerabschnitts BKA geschraubt ist. Die dargestellte Brennkammer BK ist hierbei beispielsweise eine (Voll-) Ringbrennkammer, wie sie in Gasturbinentriebwerken eingesetzt wird. Über einen Arm 58 und einem Flansch 59 ist eine (äußere) Brennkammerwand 21 der Brennkammer BK mit dem Außengehäuse 57 verbunden.
Die 1 zeigt die Brennkammer BK im Längsschnitt mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Brennkammerbaugruppe.
Die Brennkammerwand 21 der Brennkammer BK der 1 berandet einen Brennraum 20, in den die Treibstoffdüse 3 über einen Düsenkopf 30 ein Treibstoff-Luft-Gemisch einspritzen kann. Der Düsenkopf 30 der Treibstoffdüse 3 ist hierbei in an sich bekannter Weise in einer Durchgangsöffnung einer stirnseitigen Grundplatte 25 der Brennkammer BK über eine Brennerdichtung 6 gehalten. Zum Brennraum 20 hin ist die Grundplatte 25 durch ein Hitzeschild 5 schützend überdeckt.
Stromab der Grundplatte 25 ist eine Abdeckung 23 am Brennkammerkopf der Brennkammer BK vorgesehen. Über diese Abdeckung 23 strömt eine Luftströmung oder Anströmung s hinweg radial nach innen und nach außen und wird dementsprechend an der radial inneren und radial äußeren Seite der Brennkammer BK an der Brennkammerwand 21 entlang geleitet. Hierdurch strömt Mischluft entlang einer Strömungsrichtung R an der Brennkammerwand 21 entlang zu an der Brennkammerwand 21 in definierten Mustern angeordneten Mischluftlöchern 22a. Über diese Mischluftlöcher 22a gelangt für die Verbrennung notwendige Mischluft in den Brennraum 20.
Im Wesentlichen quer zu einer durch den Düsenkopf 30 definierten und sich durch den Brennraum 20 erstreckenden Längsachse e ist bei einer Brennkammerbaugruppe der 1 mindestens eine Zündkerze 4 in den Brennraum 20 hineinragend vorgesehen. Typischerweise sind mehrere (mindestens zwei) Zündkerzen 4 am Umfang der Brennkammerwand 21 verteilt vorgesehen, um das Treibstoff-Luft-Gemisch innerhalb des Brennraums 20 zu entzünden. Bei der Ausführungsvariante der 1 ist eine dargestellte Zündkerzen 4 an einem außenseitig vorstehenden Zündkerzenturm 241 der Brennkammerwand 21 vorgesehen. Über diesen Zündkerzenturm 241 erstreckt sich die Zündkerze 4 durch ein in der Brennkammerwand 21 ausgebildetes Zugangsloch 24 in den Brennraum 20 hinein. Über eine zusätzliche Dichtung 240 ist das Zugangsloch 24 dabei im Bereich des Zündkerzenturms 241 abgedichtet.
Durch den abgedichteten Zündkerzenturm 241 ist die Luftströmung s entlang der im Wesentlichen parallel zur Längsachse e verlaufenden Strömungsrichtung R zumindest teilweise lokal blockiert. An stromab, und damit bezogen auf die Strömungsrichtung R hinter der Zündkerze 4 und ihrem Zündkerzenturm 240, liegende Mischluftlöcher 22a gelangt somit eine geringere Menge an Mischluft. Der Zündkerzenturm 241 führt somit zu einer Verschlechterung der Luftzufuhr zu den stromab liegenden Mischluftlöchern 22a. Die entsprechenden Sektoren der Brennkammer BK sind damit am Austritt noch heißer als die anderen Sektoren und eine entsprechende erhöhte Temperatur muss bei der Auslegung der Turbinenkühlung berücksichtigt werden.
Bei einer abgewandelten Ausführungsvariante entsprechend der 2 ragt die Zündkerze 4 demgegenüber über ein nicht abgedichtetes Zugangsloch 24 in den Brennraum 20 hinein. Hier bildet sich zwischen einer inneren Mantelfläche des Zugangsloches 24 und dem äußeren Umfang der Zündkerze 4 ein Leckagespalt g aus. Über diesen typischerweise ringförmigen Leckagespalt g entsteht eine zusätzliche Zufuhr an Mischluft in dem mit der Zündkerze 4 versehenen Sektor der Brennkammer BK. Der entsprechende mit der Zündkerze 4 versehene Sektor der Brennkammer BK ist somit am Ende der Brennkammer BK kälter als die anderen Sektoren. Hierdurch ist das Treibstoff-Luft-Gemisch im Bereich der Zündkerze 4 magerer als im Bereich anderer Sektoren der Brennkammer BK und eine hier entstehende Flamme weist unter Umständen eine geringere Stabilität auf.
Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Brennkammerbaugruppe entsprechend den 3 und 4 ist diesbezüglich regelmäßig keine Abhilfe vorgesehen. Hier werden zwar in Strömungsrichtung R aufeinanderfolgende Anordnungen von Mischluftlöchern 22a und 22b, hier in Form von Reihen in Umfangsrichtung U aufeinander folgender Mischluftlöcher 22a und 22b mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten vorgesehen. Die Strömungsquerschnitte einer Anordnung, hier Reihe, sind dabei aber jeweils einheitlich. Bei den Ausführungsvarianten der 3 und 4 sind beispielsweise Mischluftlöcher 22a einer ersten Reihe, die stromab der Zündkerzen 4 vorgesehen ist, mit einem kleineren Strömungsquerschnitt ausgebildet als Mischluftlöcher 22b eine stromab und damit in Strömungsrichtung R nachfolgenden zweiten Reihe, und zwar unabhängig davon, ob die Zündkerze 4 an einem abgedichteten Zugangsloch 24 entsprechend der 3 oder an einem einen Leckagespalt g aufweisenden Zugangsloch 24 entsprechend der 4 vorgesehen ist.
Im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung ist demgegenüber vorgesehen, dass sich im Nachlauf der Zündkerze 4 befindliche Mischluftlöcher gezielt in ihrem Strömungsquerschnitt gegenüber Mischluftlöchern derselben Anordnung, z.B. derselben in Umfangsrichtung verlaufenden Reihe verändert werden. Hiermit lässt sich beispielsweise vermeiden, dass eine Zündkerzenposition im Temperaturprofil am Ende der Brennkammer sichtbar ist. Dies führt zu einem geringeren Verbrauch an Kühlluft. Darüber hinaus ist am Ende ein Treibstoff-Luft-Verhältnis in allen Sektoren der Brennkammer BK mit und ohne Zündkerze 4 (weitestgehend) gleich.
Zu diesem Zweck hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass ein Nachlauf der Zündkerze 4 respektive ein Teilbereich dieses Nachlaufs, in dem hinsichtlich ihres Strömungsquerschnitts anzupassende Mischluftlöcher vorhanden sein müssen, spezifisch über einen Außenkegel und ein Innenkegel definiert wird.
Ein den Nachlauf der Zündkerze 4 wie vorgeschlagen (mit-) definierender Außenkegel 40a ist in einer Querschnittsansicht parallel zur Strömungsrichtung R und durch das Zugangsloch 24 für die Zündkerze 4 durch zwei sich stromauf der Zündkerze 4 in einem äußeren Scheitelpunkt Sa des Außenkegels 40a schneidende Außenrändern 401a und 402a vorgegeben, die jeweils unter einem Winkel φ von 10° (und damit in einem Bereich von 8° bis 12°) zu der Strömungsrichtung R verlaufen und einen äußeren Umfang der Zündkerzen 4 in einem Berührungspunkt P1 oder P2 tangieren. Der Umfang der Zündkerzen 4 liegt somit (vollständig) zwischen den zwei sich strahlenförmig in der Querschnittsansicht von dem stromauf gelegenen äußeren Scheitelpunkt Sa weg erstreckenden Außenrändern 401a und 402a, die am Scheitelpunkt Sa einen doppelten Kegelwinkel α von 2φ einschließen.
Zusätzlich zu dem Außenkegel ist zur Definition des Nachlaufs ein Innenkegel in demselben Querschnitt entsprechend der 5 durch zwei sich stromauf der Zündkerze 4 in einem inneren Scheitelpunkt Si des Innenkegels 40i schneidende Innenränder 403i und 404i vorgegeben, die jeweils unter einem identischen (Nachlauf-) Winkel φ von 10° zu der Strömungsrichtung R verlaufen und einen äußeren Umfang der Zündkerzen 4 in denselben beiden Berührungspunkten P1 und P2 tangieren wie die Außenränder 401a und 402a des Außenkegels 40a. Der entsprechende Innenkegel 40i öffnete sich somit entgegengesetzt zur Strömungsrichtung R und weist zwei sich von dem inneren Scheitelpunkt Si strahlenförmig weg erstreckende Innenränder 403i und 404i auf, die am inneren Scheitelpunkt Si einen doppelten Kegelwinkel β von ebenfalls 2φ einschließen.
Die beiden sich in den Berührungspunkten P1 und P2 am äußeren Umfang der Zündkerze 4 schneidenden, um 180° zueinander gedrehten V-Formen, die durch die Außen- und Innenränder 401a, 402a und 403i, 404i gebildet sind, definieren somit in der Querschnittsansicht ein Parallelogramm mit den beiden Berührungspunkten P1 und P2 und den inneren und äußeren Scheitelpunkten Si und Sa als Eckpunkten des Parallelogramms, in dessen Zentrum die Umfangslinie der Zündkerze 4 (vollständig) liegt. Dieses Parallelogramm ist in der 7A hervorgehoben.
Ein Teilbereich des Nachlaufs der Zündkerze 4, in dem in ihrem Strömungsquerschnitt zu verändernde Mischluftlöcher zumindest teilweise liegen müssen, wird nun durch den stromab der Zündkerze 4 liegenden Teil des durch den Außenkegel 40a und durch den Innenkegel 40i definierten Nachlaufs definiert, der bis zu dem inneren Scheitelpunkt Si erstreckt. Dieser im Querschnitt im wesentlichen trapezförmige Teilbereich des durch den Innenkegel 40i unter den Außenkegel 40a definierten Nachlaufs gibt damit bei der Auslegung der Mischluftlöcher an der Brennkammerwand 21 vor, welche Mischluftlöcher in ihrem Querschnitt anzupassen sind. Hierbei kann eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts vorgesehen sein, wenn durch ein abgedichtetes Zugangsloch 24 mit Zündkerzenturm 241 eine lokale Blockade der Anströmung s im Bereich der Zündkerze 4 vorhanden ist. Alternativ kann eine Verkleinerung des Strömungsquerschnitts vorgesehen sein, wenn im Bereich des Zugangslochs 24 ein Leckagespalt g vorhanden ist.
Dementsprechend ist beispielsweise bei der Ausführungsvariante der 5 mit abgedichtetem Zugangsloch 24 ein vom Nachlauf der Zündkerze 4 überstrichenes Mischluftloch 22c der in Strömungsrichtung R stromab liegenden zweiten Reihe von Mischluftlöchern mit einem größeren Strömungsquerschnitt ausgebildet. Bei der Ausführungsvariante der 6 ist demgegenüber ein im wie vorgeschlagen definierten Nachlauf der Zündkerze 4 vorhandenes Mischluftloch 22d der ersten Reihe von Mischluftlöchern mit einem kleineren Strömungsquerschnitt ausgebildet. Das jeweilige Mischluftloch 22c oder 22d wird dabei unter Beibehaltung des Lochmittelpunktes in seinem Durchmesser angepasst, wobei durch den gewählten (Nachlauf-) Winkel φ für die Projektion des Nachlaufs der Zündkerzen 4 ein eventuell vorhandener Restdrall in der Anströmung s ausreichend berücksichtigt wird.
Die vorgeschlagene Definition des für die Anpassung eines Strömungsquerschnitts eines Mischluftlochs maßgebliche Nachlauf einer Zündkerze 4 ist anhand der vergrößerten Darstellung der 7A nochmals näher veranschaulicht. Der (Nachlauf-) Winkel φ zwischen einem Außen- oder Innenrand 401a, 402a oder 403i, 404i und der Strömungsrichtung R ist hierbei zusätzlich durch parallel zur Strömungsrichtung R verlaufende Tangenten t1 und t2 in den Berührungspunkten P1 und P2 des Umfangs der Zündkerze 4 veranschaulicht. Diese Tangenten t1 und t2 sind folglich in einem projizierten Durchmesser d' zueinander beabstandet, der einem Durchmesser d der Zündkerze 4 in dem Zugangsloch 24 entspricht.
Der Grad der Variation der Strömungsquerschnitte eines vom Nachlauf der Zündkerze 4 überstrichenen Mischluftloches 22c oder 22d hängt dabei insbesondere davon ab, ob das jeweilige Mischluftloch 22c, 22d (auch) von dem Innenkegel 40i oder nur dem Außenkegel 40a geschnitten und mithin überstrichen wird und ob mehrere Mischluftlöcher 22c, 22d zumindest teilweise in dem entsprechend definierten Nachlauf der Zündkerze 4 liegen. Wird mindestens ein Mischluftloch vom Kernbereich des Nachlaufs und damit von dem Innenkegel 40i überstrichen, dann werden an diesem Mischluftloch zwischen 50% bis 100%, zum Beispiel insbesondere 75% bis 100% der lokalen Strömungsreduktion bzw. der Leckage in den Brennraum 20 hin ausgeglichen. Wird mindestens ein Mischluftloch vom Außenbereich des Nachlaufs und damit von dem Außenkegel 40a überstrichen, so werden an diesem Mischluftloch zwischen 10% bis 50%, beispielsweise insbesondere 33% bis 50% der zündkerzenbedingten Mischluftreduktion oder des zündkerzenbedingten Mischluftüberschusses ausgeglichen. Wird mindestens ein Mischluftloch vom Kernbereich und mindestens ein Mischluftloch vom Randbereich des Nachlaufs überstrichen, so werden zwischen 50% bis 75%, einschließlich 60% bis 70% der Mischluftreduktion oder des Mischluftüberschusses an dem mindestens einen Mischluftloch im Kernbereich des Nachlaufs und zwischen 10% bis 50%, einschließlich 25% bis 40% an dem mindestens einen Mischluftloch im Randbereich des Nachlaufs ausgeglichen. Die Summe der beiden Ausgleichsmaßnahmen beträgt hierbei zwischen 75% bis 100%, liegt zum Beispiel im Bereich von 90% bis 100%. Mischluftlöcher 22a und 22b außerhalb des Nachlaufs der Zündkerze 4 bleiben unverändert.
Bei einer in einem abgedichteten Zugangsloch 24 vorgesehenen Zündkerzen wird folglich ein Strömungsquerschnitt mindestens eines in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloches 22c derart vergrößert, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt die vorstehenden prozentualen Anteile an einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangsloches 24 gegenüber in Umfangsrichtung angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand 21 ohne Zündkerze 4 (und ohne Zündkerzenturm 241) reduziert ist. Bei einer mit einem der Leckagespalt g in einem Zugangsloch 24 vorgesehenen Zündkerze 4 wird demgegenüber ein Strömungsquerschnitt mindestens eines zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftlochs 22d derart verkleinert, dass durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt die vorstehenden prozentualen Anteile einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt g zu viel und damit zusätzlich in den Brennraum 20 strömt.
Die vergrößerte Darstellung der 7B veranschaulicht eine Weiterbildung einer Brennkammerbaugruppe gemäß der vorgeschlagenen Lösung, bei der zwei Mischluftlöcher 22c und 22d von weiter stromab der Zündkerze 4 vorgesehenen Reihen von Mischluftlöchern in dem Teilbereich des durch den Innenkegel 40i und den Außenkegel 40a definierten Nachlaufs der Zündkerze 4 vorhanden sind. Während ein erstes stromab der Zündkerze 4 vorhandenes Mischluftloch 22d der ersten Reihe von Mischluftlöchern vom Innenkegel 40i und damit von einem Innenrand 404i geschnitten wird, wird das andere, weiter stromab liegende Mischluftloch 22c der zweiten Reihe von Mischluftlöchern in der Querschnittsansicht lediglich vom Außenkegel 40a und hierbei von einem Außenband 401a geschnitten. Der Strömungsquerschnitt des im Kernbereich des Nachlaufs liegenden Mischluftlochs 22d ist dementsprechend größer (bei abgedichteten Zugangsloch 24) oder kleiner (bei einem Zugangsloch 24 mit Leckagespalt g) als der Strömungsquerschnitt des im Außenbereich des Nachlaufs liegenden Mischluftlochs 22c.
Wie insbesondere anhand der Weiterbildung der 8 veranschaulicht ist, wird durch die vorgeschlagene Definition des Nachlaufs in Abhängigkeit von der Strömungsrichtung R der gegebenenfalls drallbehafteten Anströmung s erreicht, dass der Mittelpunkt eines hinsichtlich seines Strömungsquerschnitts anzupassenden Mischluftloches 22c oder 22d nicht mit seinem Mittelpunkt im jeweiligen Bereich des Nachlaufs liegen muss. Der Nachlauf der Zündkerze 4 kann bei starkem Restdrall (z.B. ca. 30° bezogen auf eine parallel zur Längsrichtung e verlaufende Längsrichtung), einer langen Brennkammer BK oder einer nicht auf der Brennerachse sitzenden Zündkerze 4 oder aus anderen Gründen den Brennsektor verlassen, in dem die Zündkerzen 4 installiert ist und auch in einem benachbarten Brennersektor ein Mischluftloch 22c überstreichen. Es kann folglich auch ein Mischluftloch 22c hinsichtlich seines Strömungsquerschnitt definitionsgemäß auf Basis einer den Restdrall berücksichtigenden Strömungsrichtung s verändert sein, das in einem zu dem Brennersektor mit der Zündkerze 4 benachbarten Brennersektor liegt (wie dies in der 8 der Fall ist). Die vorgeschlagene Anpassung eines Strömungsquerschnitts und damit typischerweise eines Durchmessers eines Mischluftloches 22c oder 22d basiert demzufolge gerade nicht auf der Zugehörigkeit eines Mischluftloches zu dem Brennersektor mit der Zündkerze 4, sondern vielmehr darauf, welches Mischluftloch 22c oder 22d durch den wie vorgeschlagen insbesondere auf Basis der Strömungsrichtung s an der Zündkerze 4 definierten Nachlaufs der Zündkerze 4 überstrichen wird. Hierdurch erfolgt die Anpassung dann auch unabhängig davon, zu welchem Brennersektor das jeweilige Mischluftloch 22c oder 22d gehört.
Die hierbei vorgeschlagene Lösung verbessert damit die Kühlluftauslegung eines Triebwerks und gestattet eine effektive Vergleichmäßigung des Treibstoff-Luft-Verhältnisses über alle Sektoren der Brennkammer BK mit und ohne Zündkerzen 4. Hierbei ist in der Praxis auch kein zusätzlicher konstruktiver Aufwand vonnöten, da beispielsweise die Beschindelung in einem Brennersektor mit Zündkerze 4 aufgrund des zusätzlich vorzusehenden Zugangsloches 24 für eine Zündkerze 4 von jeher abweichend zu definieren ist. Eine beschindelte Brennkammern brauchen heute schon eine spezielle Brennkammerschindel mit einem Durchgang für die Zündkerze 4. Eine solche Brennkammerschindel ist daher lediglich allenfalls abweichend auszugestalten. Ein zusätzliches Bauteil ist jedoch nicht nötig.
In der 9 ist, mit Blick entlang der Längsachse e der Brennkammer BK ausschnittsweise ein Brennersektor mit der an der Brennkammerwand 21 vorhandenen und an dem Zündkerzenturm 241 abgedichtet vorgesehenen Zündkerze 4 gezeigt. Hieran sollen nochmals die vorstehend bereits erläuterten Kompensationseffekte nochmals näher erläutert werden. Im Falle der Verblockung der Strömung (und damit der Verblockung im äußeren Annulus der Brennkammer BK) durch die in dem abgedichten Zugangsloch 24 vorhandene Zündkerze 4 und den Zündkerzenturm 241 wird als eine volle Kompensation diejenige Kompensation verstanden, bei der das mindestens eine Mischluftloch 22a-22d im Nachlauf der Zündkerze 4 um den Anteil der Querschnittsfläche vergrößert wird, welcher dem Anteil der Querschnittsfläche von Zündkerze 4 und Zündkerzenturm 241 bzw. Dichtung 240 an der Gesamtfläche des äußeren Annulus zwischen Brennkammer BK und die Brennkammer BK aufnehmenden Gehäuse 57 in einem Brennersektor entspricht.
Wie bereits vorstehend erläutert, wird bei einem in einem Randbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloch prozentual eine geringere Kompensation vorgesehen als bei einem Mischluftloch, das zumindest teilweise in einem Kernbereich des Nachlaufs liegt. So nimmt die Stärke des negativen Effekts des Nachlaufs der Zündkerze 4 mit zunehmendem axialen Abstand (in Strömungsrichtung bei Restdrall) zur Zündkerze 4 langsam und sinkt senkrecht dazu (in Umfangsrichtung U, wenn ohne Restdrall) recht schnell ab. Die durch die Zündkerze 4 und ihren Zündkerzenturm 241 eingebrachte Strömung lässt sich dabei auch als lokales Defizit im Totaldruck der Strömung im äußeren Annulus begreifen. Der Unterschied des Totaldrucks im Annulus zum statischen Druck in der Brennkammer BK stellt das treibende Druckgefälle für die Durchströmung der Mischluftlöcher 22a-22d dar. Der Außenkegel 40a stellt den Bereich dar, in dem überhaupt eine Störung vorhanden ist, sagt aber wenig über deren Stärke aus. Der Innenkegel 40i mit begrenzter axialer Erstreckung (in Strömungsrichtung s) stellt den Bereich der Störung dar, in dem diese konstant ihre Stärke beigehält. Erst nach dem Ende des Kernbereichs des Nachlaufs wird dessen Defizit im Totaldruck wieder aufgefüllt und damit der Totaldruck auf der Achse des Nachlaufs mit zunehmender Lauflänge erhöht. Die 10A und 10B veranschaulichen entsprechende Totaldruckverläufe p1(x), p2(x) und p3(x) im Nachlauf der Zündkerze 4 an drei unterschiedlichen Stellen, die durch Schnittebenen A-A, B-B und C-C definiert sind. Für alle drei Totaldruckverläufe p1(x), p2(x) und p3(x) ist gut das lokale Minimum im Kernbereich des Innenkegels 40i zu erkennen sowie auch das in Umfangsrichtung nach außen hin abnehmende Defizit des Totaldrucks.
Bezugszeichenliste

111: Niederdruckverdichter
112: Hochdruckverdichter
113: Hochdruckturbine
114: Mitteldruckturbine
115: Niederdruckturbine
20: Brennraum
21: Brennkammerwand
22a, 22b: Mischluftloch
22c, 22d: (modifiziertes) Mischluftloch
23: Abdeckung
24: Zugangsloch
240: Dichtung
241: Zündkerzentürm
25: Grundplatte
3: Treibstoffdüse
30: Düsenkopf
4: Zündkerze
401a,402a: Außenrand
403i, 404i: Innenrand
40a: Außenkegel
40i: Innenkegel
5: Hitzeschild
57: Außengehäuse
58: Arm
59: Flansch
6: Brennerdichtung
d, d': Druchmesser
E: Einlass / Intake
e: Längsachse
F: Fan
F1, F2: Fluidstrom
FC: Fangehäuse
g: Leckagespalt
L: Längsachse
M: Mittelachse / Rotationsachse
R: Strömungsrichtung
S: Rotorwelle
s: Anströmung / Luftströmung
Sa: Äußerer Scheitelpunkt
Si: Innerer Scheitelpunkt
T: (Turbofan-)Triebwerk
t1, t2: Tangente
TT: Turbine
U: Umfangsrichtung
V: Verdichter
α, β: Doppelter Kegelwinkel
φ: (Nachlauf-) Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2012/0186222 A1 [0003]

Claims

Brennkammerbaugruppe eines Triebwerks (T), mit - einer Brennkammer (BK), deren Brennkammerwand (21) einen Brennraum (20) berandet, wobei an der Brennkammerwand (21) mehrere Mischluftlöcher (22a, 22b) für die Zuführung von Mischluft in den Brennraum (20) vorgesehen sind, und - mindestens einer Zündkerze (4), die an einem Zugangsloch (24) der Brennkammerwand (21) festgelegt ist und durch das Zugangsloch (24) in den Brennraum (20) ragt, wobei im Betrieb des Triebwerks (T) eine Luftströmung (s) an der Brennkammerwand (21) entlang in einer Strömungsrichtung (R) in Richtung der Mischluftlöcher (22a, 22b) strömt, von denen zumindest ein Teil stromab des Zugangslochs (24) für die mindestens eine Zündkerze (4) vorgesehen ist, und wobei eine erste Anordnung von Mischluftlöchern (22a, 22d) vorgesehen ist, die in einer Umfangsrichtung (U) nebeneinander vorliegen, und mindestens eine zweite Anordnung von in Umfangsrichtung (U) nebeneinander liegenden Mischluftlöchern (22b, 22c) vorgesehen ist, die bezogen auf die Strömungsrichtung (R) stromab der ersten Anordnung von Mischluftlöchern (22a, 22d) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nachlauf der Zündkerze (4) mit einem Außenkegel (40a) und einem Innenkegel (40i) definiert ist, wobei - der Außenkegel (40a) in einem Querschnitt parallel zur Strömungsrichtung (R) und durch das Zugangsloch (24) durch zwei sich stromauf der Zündkerze (4) in einem äußeren Scheitelpunkt (Sa) des Außenkegels (40a) schneidende Außenränder (401a, 402a) vorgegeben ist, die jeweils unter einem Winkel (φ) im Bereich von 8° bis 12°, insbesondere von 10° zu der Strömungsrichtung (R) verlaufen und einen äußeren Umfang der Zündkerze (4) tangieren, und - der Innenkegel (40i) in demselben Querschnitt durch zwei sich stromab der Zündkerze (4) in einem inneren Scheitelpunkt (Si) des Innenkegels (40i) schneidende Innenränder (403i, 404i) vorgegeben ist, die jeweils unter einem Winkel (φ) im Bereich von 8° bis 12°, insbesondere von 10° zu der Strömungsrichtung (R) verlaufen und einen äußeren Umfang der Zündkerze (4) in denselben beiden Berührungspunkten (P1, P2) tangieren wie die Außenränder (401a, 402a) des Außenkegels (40a), und Mischluftlöcher (22c, 22d) der ersten Anordnung und der mindestens einen zweiten Anordnung, die zumindest teilweise in einem Teilbereich des durch den Außenkegel (40a) und den Innenkegel (40i) definierten Nachlaufs der Zündkerze (4) liegen, der sich stromab der Zündkerze (4) bis zu dem inneren Scheitelpunkt (Si) erstreckt, mit einem Strömungsquerschnitt ausgebildet sind, der gegenüber einem Strömungsquerschnitt verschieden ist, den die sich in Umfangsrichtung (U) der jeweiligen Anordnung anschließenden Mischluftlöcher (22a, 22b) aufweisen.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit davon, ob das Zugangsloch (24) der Zündkerze (4) durch mindestens eine Dichtung (240) abgedichtet ist oder ein Leckagespalt (g) zwischen einer inneren Mantelfläche des Zugangslochs (24) und der Zündkerze (4) vorhanden ist, der Strömungsquerschnitt der zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegenden Mischluftlöcher (22c, 22d) gegenüber den Mischluftlöchern (22a, 22b) der jeweiligen Anordnung vergrößert oder verkleinert ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer in einem abgedichteten Zugangsloch (24) vorgesehenen Zündkerze (4) ein Strömungsquerschnitt mindestens eines in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloches (22c) derart vergrößert ist, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 100%, insbesondere zwischen 33% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangslochs (24) gegenüber in Umfangsrichtung (U) angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand (21) ohne Zündkerze (4) reduziert ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches (22c), das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Innenrand (403i, 404i) des Innenkegels (40i) des Nachlaufs geschnitten wird, größer ist als ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches (22c), das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Außenrand (401a, 402a) des Außenkegels (40a) des Nachlaufs geschnitten wird.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches (22c), das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Innenrand (403i, 404i) des Innenkegels (40i) des Nachlaufs geschnitten wird, derart vergrößert ist, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt zwischen 50% und 100%, insbesondere zwischen 75% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangslochs (24) gegenüber in Umfangsrichtung (U) angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand (21) ohne Zündkerze (4) reduziert ist.
Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches (22c), das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Außenrand (401a, 402a) des Außenkegels (40a) des Nachlaufs geschnitten wird, derart vergrößert ist, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 33% und 50% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangslochs (24) gegenüber in Umfangsrichtung (U) angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand (21) ohne Zündkerze (4) reduziert ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mit einem Leckagespalt (g) in einem Zugangsloch (24) vorgesehenen Zündkerze (4) ein Strömungsquerschnitt mindestens eines in dem Teilbereich des Nachlaufs vorhandenen Mischluftloches (22d) derart verkleinert ist, dass durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 100%, insbesondere zwischen 33% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt (g) in den Brennraum (20) strömt.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches (22c), das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Innenrand (403i, 404i) des Innenkegels (40i) des Nachlaufs geschnitten wird, kleiner ist als ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches (22c), das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Außenrand (401a, 402a) des Außenkegels (40a) des Nachlaufs geschnitten wird.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches (22c), das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Innenrand (403i, 404i) des Innenkegels (40i) des Nachlaufs geschnitten wird, derart verkleinert ist, dass durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt zwischen 50% und 100%, insbesondere zwischen 75% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt (g) in den Brennraum (20) strömt.
Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt eines Mischluftloches (22c), das zumindest teilweise in dem Teilbereich des Nachlaufs liegt und von mindestens einem Außenrand (401a, 402a) des Außenkegels (40a) des Nachlaufs geschnitten wird, derart verkleinert ist, dass durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 33% und 50% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt (g) in den Brennraum (20) strömt.
Brennkammerbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Teilbereich des Nachlaufs zumindest teilweise ein erstes Mischluftloch (22c, 22d), das von mindestens einem Innenrand (403i, 404i) des Innenkegels (40i) des Nachlaufs geschnitten wird, und ein zweites Mischluftloch (22c, 22d), das nur von mindestens einem Außenrand (401a, 402a) des Außenkegels (40a) des Nachlaufs geschnitten wird, liegen und die Strömungsquerschnitte der ersten und zweiten Mischluftlöcher (22c, 22d) verschieden sind.
Brennkammerbaugruppe nach den Ansprüchen 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer in einem abgedichteten Zugangsloch (24) vorgesehenen Zündkerze (4) die Strömungsquerschnitte der ersten und zweiten Mischluftlöcher (22c) derart vergrößert sind, dass durch die vergrößerten Strömungsquerschnitte in Summe zwischen 75% und 100%, insbesondere zwischen 90% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, um die eine Mischluftströmung im Bereich des abgedichteten Zugangslochs (24) gegenüber in Umfangsrichtung (U) angrenzenden Bereichen der Brennkammerwand (21) ohne Zündkerze (4) reduziert ist.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt des ersten Mischluftlochs (22c) zwischen 50% und 75%, insbesondere zwischen 60% und 70% der Menge an Mischluft kompensierbar sind und durch den vergrößerten Strömungsquerschnitt des zweiten Mischluftlochs (22c) zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 25% und 40% der Menge an Mischluft kompensierbar sind.
Brennkammerbaugruppe nach den Ansprüchen 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mit einem Leckagespalt (g) in einem Zugangsloch (24) vorgesehenen Zündkerze (4) die Strömungsquerschnitte der ersten und zweiten Mischluftlöcher (22d) derart verkleinert sind, dass durch die verkleinerten Strömungsquerschnitte in Summe zwischen 75% und 100%, insbesondere zwischen 90% und 100% einer Menge an Mischluft kompensierbar sind, die durch den Leckagespalt (g) in den Brennraum (20) strömt.
Brennkammerbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt des ersten Mischluftlochs (22d) zwischen 50% und 75%, insbesondere zwischen 60% und 70% der Menge an Mischluft kompensierbar sind und durch den verkleinerten Strömungsquerschnitt des zweiten Mischluftlochs (22d) zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 25% und 40% der Menge an Mischluft kompensierbar sind.
Gasturbinentriebwerk mit einer Brennkammerbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Verfahren zur Herstellung einer Brennkammerbaugruppe eines Triebwerks (T), mit - Bereitstellung einer Brennkammerwand für eine Brennkammer (BK), zur Berandung eines Brennraums (20) der Brennkammer (BK) vorgesehen ist und an der mehrere Mischluftlöcher (22a, 22b) für die Zuführung von Mischluft in den Brennraum (20) vorgesehen sind, und - Bereitstellung mindestens eines Zugangslochs (24) für eine Zündkerze (4), die an dem Zugangsloch (24) der Brennkammerwand (21) festgelegt ist und durch das Zugangsloch (24) in den Brennraum (20) ragt, wobei im Betrieb des Triebwerks (T) eine Luftströmung an der Brennkammerwand (21) entlang in einer Strömungsrichtung (R) in Richtung der Mischluftlöcher (22a, 22b) strömt, von denen zumindest ein Teil stromab des Zugangslochs (24) für die mindestens eine Zündkerze (4) vorgesehen ist, und wobei eine erste Anordnung von Mischluftlöchern (22a, 22d) vorgesehen ist, die in einer Umfangsrichtung (U) nebeneinander vorliegen, und mindestens eine zweite Anordnung von in Umfangsrichtung (U) nebeneinander liegenden Mischluftlöchern (22b, 22c) vorgesehen ist, die bezogen auf die Strömungsrichtung (R) stromab der ersten Anordnung von Mischluftlöchern (22a, 22d) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nachlauf der Zündkerze (4) mit einem Außenkegel (40a) und einem Innenkegel (40i) definiert wird, wobei - der Außenkegel (40a) in einem Querschnitt parallel zur Strömungsrichtung (R) und durch das Zugangsloch (24) durch zwei sich stromauf der Zündkerze (4) in einem äußeren Scheitelpunkt (Sa) des Außenkegels (40a) schneidende Außenränder (401a, 402a) vorgegeben ist, die jeweils unter einem Winkel (φ) im Bereich von 8° bis 12°, insbesondere von 10° zu der Strömungsrichtung (R) verlaufen und einen äußeren Umfang der Zündkerze (4) tangieren, und - der Innenkegel (40i) in demselben Querschnitt durch zwei sich stromab der Zündkerze (4) in einem inneren Scheitelpunkt (Si) des Innenkegels (40i) schneidende Innenränder (403i, 404i) vorgegeben ist, die jeweils unter einem Winkel (φ) im Bereich von 8° bis 12°, insbesondere von 10° zu der Strömungsrichtung (R) verlaufen und einen äußeren Umfang der Zündkerze (4) in denselben beiden Berührungspunkten (P1, P2) tangieren wie die Außenränder (401a, 402a) des Außenkegels (40a), und Mischluftlöcher (22c, 22d) der ersten Anordnung und der mindestens einen zweiten Anordnung, die zumindest teilweise in einem Teilbereich des durch den Außenkegel (40a) und den Innenkegel (40i) definierten Nachlaufs der Zündkerze (4) liegen, der sich stromab der Zündkerze (4) bis zu dem inneren Scheitelpunkt (Si) erstreckt, mit einem Strömungsquerschnitt ausgebildet werden, der gegenüber einem Strömungsquerschnitt verschieden ist, den die sich in Umfangsrichtung (U) der jeweiligen Anordnung anschließenden Mischluftlöcher (22a, 22b) aufweisen.