DE102020213015A1

DE102020213015A1 - Brennkammerauskleidung mit Kühlstruktur

Info

Publication number: DE102020213015A1
Application number: DE102020213015.9A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Wada; Shohei Yoshida; Akinori Hayashi; Yoshitaka Hirata; Hirokazu Takahashi; Satoshi Dodo; Shohei NUMATA; Tetsuma TATSUMI; Kazuki Abe
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2021-04-15
Also published as: RU2757552C9; US20210108797A1; JP2021063464A; CN112664977A; RU2757552C1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Gasturbinenbrennkammer, die dafür konfiguriert ist, um ein Gebiet einer Brennkammerauskleidung eine filmartige Luftströmung zu bilden, wobei Druckdynamik-Dämpfungslöcher gebildet sind, um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher gebildet sind, effizient zu kühlen, ohne die Konzentration abgegebener Stickoxide zu erhöhen. Die Gasturbinenbrennkammer enthält die Brennkammerauskleidung, die eine Brennkammer zum Aufnehmen der Zufuhr von Brennstoff und Luft zum Erzeugen eines Verbrennungsgases bildet, eine Auskleidung, die an einer Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung angebracht ist, um einen Raum von der Außenumfangsfläche zu bilden, und das Druckdynamik-Dämpfungsloch, das in der mit der Auskleidung versehenen Brennkammerauskleidung für die Verbindung zwischen dem Raum und dem Verbrennungsraum gebildet ist. Die Gasturbinenbrennkammer enthält eine Kühlluftführungslippe, die an einer Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung angeordnet ist, um um ein Gebiet, wo das Druckdynamik-Dämpfungsloch gebildet ist, eine filmartige Luftströmung zu bilden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbi nenbrennka mmer.
Gasturbinenbrennkammern eines bestimmten Typs verwenden Flüssigerdgas als Brennstoff. Unter einem Aspekt der globalen Erhaltung der Umwelt wird in diesem Fall eine Vorgemisch-Verbrennungsbetriebsart für die Verbrennung einer Luft-Brennstoff-Vormischung genutzt, um die Menge erzeugter Stickoxide (NOx) als eine Ursache der Luftverschmutzung zu unterdrücken.
In der Vorgemisch-Verbrennungsbetriebsart kann die Luft-Brennstoff-Vormischung die Erzeugung eines lokalen Hochtemperaturverbrennungsgebiets in der Verbrennung unterdrücken. Somit ist es möglich, die Menge erzeugter Stickoxide aus dem Hochtemperaturverbrennungsgebiet zu unterdrücken.
Allgemein ist die Verwendung der Vorgemisch-Verbrennungsbetriebsart beim Unterdrücken der Menge erzeugter Stickoxide erfolgreich. Allerdings kann die Betriebsart in einem bestimmten Fall nicht in der Lage sein, den Verbrennungszustand zu stabilisieren, was zu einer Druckdynamik führt, die eine periodische Schwankung des Drucks in der Brennkammer verursacht. Somit wird die Vorgemisch-Verbrennungsbetriebsart mit der Diffusionsverbrennungsbetriebsart kombiniert, um den Verbrennungszustand ausgezeichnet zu stabilisieren.
Wenn sowohl die Diffusionsverbrennungsbetriebsart als auch die Vorgemisch-Verbrennungsbetriebsart verwendet werden, um die Menge erzeugter Stickoxide zu unterdrücken, kann es einen Fall geben, dass das Verhältnis der Vorgemischverbrennung zu der Diffusionsverbrennung erhöht ist oder dass vollständig die Vorgemischverbrennung ausgeführt wird. In dem oben beschriebenen Fall ist an einer Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung, die den Verbrennungsraum bildet, eine schalldämmende Auskleidung angebracht, um die Druckschwankung wegen der Druckdynamik zu dämpfen.
Die mit der schalldämmenden Auskleidung versehene Brennkammerauskleidung weist mehrere Druckdynamik-Dämpfungslöcher auf, um die Druckschwankungen wegen der Druckdynamik zu dämpfen. Die schalldämmende Auskleidung weist ein Luftloch auf, um dem Innenraum der schalldämmenden Auskleidung Spülluft zuzuführen, um die Brennkammerauskleidung zu kühlen und um zu verhindern, dass die Flamme in die schalldämmende Auskleidung eindringt.
Ein Beispiel des Hintergrunds der oben beschriebenen Technologie enthält WO2013/077394 . Die offenbarte Gasturbinenbrennkammer enthält einen Verbrennungszylinder (eine Brennkammerauskleidung) und eine schalldämmende Auskleidung, die an einer Außenumfangsfläche des Verbrennungszylinders angebracht ist, um einen Raum von der Außenumfangsfläche des Verbrennungszylinders zu bilden. Der Verbrennungszylinder enthält eine Gruppe von Durchgangslöchern (Druckdynamik-Dämpfungslöchern). Die Durchgangslöcher sind in Abständen in einer Umfangsrichtung gebildet und in Abständen in einer Axialrichtung in mehreren Reihen angeordnet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
WO2013/077394 offenbart eine Gasturbinenbrennkammer, die mit einer schalldämmenden Auskleidung versehen ist.
Allerdings gibt es in WO2013/077394 keine Beschreibung der Gasturbinenbrennkammer, die dafür konfiguriert ist, um ein Gebiet der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher gebildet sind, eine in Umfangsrichtung ununterbrochene filmartige Luftschicht (Luftströmung) zu bilden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasturbinenbrennkammer zu schaffen, die dafür konfiguriert ist, um ein Gebiet der Brennkammerauskleidung, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher gebildet sind, eine filmartige Luftströmung zu bilden und das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher gebildet sind, effizient zu kühlen, ohne die Konzentration abgegebener Stickoxide zu erhöhen.
Die Gasturbinenbrennkammer gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Brennkammerauskleidung, die einen Verbrennungsraum zum Aufnehmen einer Zufuhr von Brennstoff und Luft zum Erzeugen eines Verbrennungsgases bildet, eine Auskleidung, die an einer Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung angebracht ist, um einen Raum von der Außenumfangsfläche zu bilden, und ein Druckdynamik-Dämpfungsloch, das für die Verbindung zwischen dem Raum und dem Verbrennungsraum in der mit der Auskleidung versehenen Brennkammerauskleidung gebildet ist. Ferner enthält die Gasturbinenbrennkammer eine Kühlluftführungslippe, die an einer Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung angeordnet ist, um um ein Gebiet, wo das Druckdynamik-Dämpfungsloch gebildet ist, eine filmartige Luftströmung zu bilden.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Gasturbinenbrennkammer, die dafür konfiguriert ist, um ein Gebiet der Brennkammerauskleidung, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher gebildet sind, eine filmartige Luftströmung zu bilden und das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher gebildet sind, effizient zu kühlen, ohne die Konzentration abgegebener Stickoxide zu erhöhen.
Andere Probleme, Strukturen und vorteilhafte Wirkungen als die oben beschriebenen werden durch Beschreibungen der folgenden Beispiele geklärt.
Figurenliste

1 stellt eine schematische Struktur einer in einem ersten Beispiel zu beschreibenden Gasturbinenanlage dar;
2 stellt eine schematische Teilstruktur einer in dem ersten Beispiel zu beschreibenden Gasturbinenbrennkammer 3 dar;
3 stellt eine schematische Teilstruktur einer in dem ersten Beispiel zu beschreibenden Brennkammerauskleidung 7 der Gasturbinenbrennkammer 3 dar;
4 stellt eine schematische Teilstruktur einer in einem zweiten Beispiel zu beschreibenden Brennkammerauskleidung 7 einer Gasturbinenbrennkammer 3 dar;
5 stellt eine schematische Teilstruktur einer in einem dritten Beispiel zu beschreibenden Brennkammerauskleidung 7 einer Gasturbinenbrennkammer 3 dar;
6 stellt eine schematische Teilstruktur einer in einem vierten Beispiel zu beschreibenden Brennkammerauskleidung 7 einer Gasturbinenbrennkammer 3 dar;
7 stellt eine schematische Teilstruktur einer in einem fünften Beispiel zu beschreibenden Gasturbinenbrennkammer 3 dar;
8 stellt eine schematische Teilstruktur einer in dem fünften Beispiel zu beschreibenden Gasturbinenbrennkammer 3, von einem Verbrennungsraum 8 gesehen, dar;
9 ist eine Schnittansicht einer in dem fünften Beispiel zu beschreibenden Gasturbinenbrennkammer 3 entlang der Linie A-A aus 7; und
10 ist eine Schnittansicht der in dem fünften Beispiel zu beschreibenden Gasturbinenbrennkammer 3 entlang der Linie B-B aus 7.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen eine Erläuterung in Bezug auf Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben. Im Wesentlichen dieselben oder ähnliche Strukturen werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und somit werden wiederholte Erläuterungen davon weggelassen.
Erstes Beispiel
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf eine schematische Struktur einer Gasturbinenanlage gemäß einem ersten Beispiel gegeben.
1 stellt die schematische Struktur der Gasturbinenanlage gemäß dem ersten Beispiel dar.
Die Gasturbinenanlage gemäß dem ersten Beispiel enthält eine Turbine 2, die durch Verbrennungsgas 9 angetrieben wird, einen Kompressor 1, der mit der Turbine 2 verbunden ist, um Druckluft 5 für die Verbrennung (Kühlung) zu erzeugen, mehrere Gasturbinenbrennkammern 3 (im Folgenden als Brennkammern bezeichnet), um unter Verwendung von Brennstoff und der Druckluft 5 das Verbrennungsgas 9 zu erzeugen, und einen Generator 4, der mit der Turbine 2 verbunden ist, um im Zusammenhang mit dem Betrieb der Turbine 2 Leistung zu erzeugen. 1 zeigt zur zweckmäßigen Erläuterung eine Einheit der Brennkammer 3.
Die von der Brennkammer 1 abgegebene Druckluft 5 wird über einen Druckluftdurchlass 6 der Brennkammer 3 zugeführt. In einem innerhalb einer Brennkammerauskleidung 7 für die Brennkammer (im Folgenden als Brennkammerauskleidung bezeichnet) gebildeten Verbrennungsraum 8 wird durch Verbrennen der Druckluft 5 und des Brennstoffs das Verbrennungsgas 9 erzeugt. Die Brennkammerauskleidung 7 ist durch Bilden eines festen Plattenmaterials zu einer rollenartigen Form gebildet. Das Verbrennungsgas 9 wird der Turbine 2 zugeführt, um sie über ein Übergangsstück 10 anzutreiben.
Die Brennkammer 3 enthält einen Diffusionsbrenner 20, einen Vorgemischbrenner 30, eine Brennkammerauskleidung 7, das Übergangsstück 10, ein Gehäuse 11 für die Brennkammer (im Folgenden als Brennkammergehäuse bezeichnet) und eine Endabdeckung 12. Der Diffusionsbrenner 20 empfängt von einem Diffusionsbrennstoff-Zufuhrsystem 21 eine Zufuhr von Diffusionsbrennstoff und der Vorgemischbrenner 30 empfängt von einem Zufuhrsystem 31 für vorgemischten Brennstoff eine Zufuhr von vorgemischtem Brennstoff.
Der Diffusionsbrenner 20 weist ein Brennstoffstrahlloch 25 auf, durch das der Diffusionsbrennstoff über einen Brennstoffdurchlass (eine Brennstoffdüse) 22 ausgestoßen wird. Der Diffusionsbrenner 20 ist mit einem Verwirbier 23 versehen, um Luft für die Verbrennung (Druckluft 5) eine Verwirbelungskomponente zu erteilen.
Der Vorgemischbrenner 30 ist mit einem Vormischer 34 zum Mischen des aus einem Brennstoffdurchlass (einer Brennstoffdüse) 32 ausgestoßenen vorgemischten Brennstoffs und der Luft für die Verbrennung (der Druckluft 5) versehen. Der Vorgemischbrenner 30 ist mit einem Flammenstabilisator 35 versehen, in dem das Gemisch des vorgemischten Brennstoffs und der Druckluft 5 eine vorgemischte Flamme bildet.
An der Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 (der Außenfläche der Brennkammerauskleidung 7 zwischen der Brennkammerauskleidung 7 und dem Brennkammergehäuse 11) ist eine Auskleidung 71 angebracht, wobei sie einen Raum von der Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 bildet. In der mit der Auskleidung 71 versehenen Brennkammerauskleidung 7 sind Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 zur Verbindung zwischen dem Raum und dem Verbrennungsraum 8 gebildet.
An der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 (der Innenoberfläche der Brennkammerauskleidung 7 auf der Seite des Verbrennungsraums 8) ist um ein Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, eine Kühlluftführungslippe 75 zum Bilden einer filmartigen Luftströmung angebracht.
Die oben beschriebene Struktur stellt sicher, dass um das Gebiet der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, die filmartige Luftströmung gebildet wird. Das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, kann effizient gekühlt werden, ohne die Konzentration abgegebener Stickoxide zu erhöhen.
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf eine schematische Teilstruktur der Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel gegeben.
2 stellt eine schematische Teilstruktur der Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel dar.
In dem Diffusionsbrenner 20 wird Diffusionsbrennstoff 24, der durch den Brennstoffdurchlass (die Brennstoffdüse) 22 umgewälzt wird, durch das Brennstoffstrahlloch 25 ausgestoßen. Durch den an dem Diffusionsbrenner 20 angebrachten Verwirbier 23 wird der Luft 5a für die Verbrennung (der Druckluft 5) die Verwirbelungskomponente erteilt. Der Diffusionsbrennstoff 24 wird auslassseitig des Diffusionsbrenners 20 mit der Luft 5a für die Verbrennung gemischt, um eine Diffusionsflamme zu erzeugen. Mit anderen Worten, der Diffusionsbrenner 20 führt die Luft 5a für die Verbrennung und den Diffusionsbrennstoff 24 dem Verbrennungsraum 8 zu.
Der Vorgemischbrenner 30 ermöglicht, dass der Vormischer 34 durch den Brennstoffdurchlass (die Brennstoffdüse) 32 ausgestoßenen vorgemischten Brennstoff 33 mit Luft 5b für die Verbrennung (Druckluft 5) mischt. Das ausreichend gemischte Gemisch des vorgemischten Brennstoffs 33 und der Luft 5b für die Verbrennung erzeugt auslassseitig des Flammenstabilisators 35 die vorgemischte Flamme. Mit anderen Worten, der Vorgemischbrenner 30 ist auf einer Außenumfangsseite des Diffusionsbrenners 20 angeordnet, um die Luft 5b für die Verbrennung und den vorgemischten Brennstoff 33 dem Verbrennungsraum 8 zuzuführen.
Wie oben beschrieben wurde, enthält die Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel den Diffusionsbrenner 20 und den Vorgemischbrenner 30. Der Diffusionsbrenner 20 stößt den durch die Brennstoffdüse 22 strömenden Diffusionsbrennstoff 24 aus, um der Luft 5a für die Verbrennung die Verwirbelungskomponente zu erteilen, so dass die Diffusionsflamme erzeugt wird. Der Vorgemischbrenner 30 mischt den durch die Brennstoffdüse 32 ausgestoßenen vorgemischten Brennstoff 33 mit der Luft 5b für die Verbrennung, so dass die vorgemischte Flamme erzeugt wird.
Beim Empfang von Wärmeenergie von der Diffusionsflamme brennt die vorgemischte Flamme in dem Verbrennungsraum 8 stabil (was die Erzeugung des lokalen Hochtemperaturverbrennungsgebiets während der Verbrennung unterdrückt). Dies ermöglicht, die Menge erzeugter Stickoxide zu unterdrücken.
Die Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 ist mit der Auskleidung 71 versehen, um mit der Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 den Raum 72 zu bilden. Die mit der Auskleidung 71 versehene Brennkammerauskleidung 7 weist die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 zur Verbindung zwischen dem Raum 72 und dem Verbrennungsraum 8 auf. Mit anderen Worten, die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 sind in der mit der Auskleidung 71 versehenen Brennkammerauskleidung 7 für die Verbindung zwischen dem Raum 72 und dem Verbrennungsraum 8 gebildet.
Die Auskleidung 71 weist Luftlöcher 74 auf, durch die die Druckluft 5 als Spülluft in den Raum 72 eingeleitet wird. Die durch die Luftlöcher 74 einzuleitende Druckluft 5 (Spülluft) kühlt den Raum 72 (die Auskleidung 71), um das Eindringen der Flamme in den Raum 72 zu verhindern.
Die in den Raum 72 eingeleitete Druckluft 5 wird durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in den Verbrennungsraum 8 ausgestoßen, um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, zu kühlen.
Entlang einer Umfangsrichtung der Brennkammerauskleidung 7 und in mehreren Reihen entlang einer Axialrichtung sind mehrere Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in Reihen gebildet. Vorzugsweise sind die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in einer der Reihen und jene in der nächsten Reihe in einer Zickzackanordnung gebildet.
Die Bereitstellung der Auskleidung 71 und der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 ist effizient, um die Druckschwankung wegen der Druckdynamik zu dämpfen.
Die Brennkammerauskleidung 7 weist ein Kühlloch 76 zum Einleiten der Druckluft 5 in den Verbrennungsraum 8 auf. Das Kühlloch 76 ist relativ zu der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7 zwischen dem Flammenstabilisator 35 und der Auskleidung 71 positioniert.
An der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 ist die Kühlluftführungslippe 75 angebracht. Die Kühlluftführungslippe 75 dient dazu, die durch das Kühlloch 76 eingeleitete Druckluft 5 in das Gebiet zuzuführen, wo entlang der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 die Druckluftdämpfungslöcher 73 gebildet sind. Mit anderen Worten, die Kühlluftführungslippe 75 dient dazu, entlang der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, die in Umfangsrichtung ununterbrochene filmartige Luftströmung zu bilden.
Die durch das Kühlloch 76 strömende Druckluft 5 wird einem Zwischenraum zugeführt, der zwischen der Kühlluftführungslippe 75 und der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 gebildet ist, wobei ihre Strömung umgelenkt wird, um entlang der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 die filmartige Luftströmung zu erzeugen. Dies ermöglicht, das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, effizient zu kühlen, ohne die Konzentration abgegebener Stickoxide zu erhöhen.
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf eine schematische Teilstruktur der Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel gegeben.
3 stellt die schematische Teilstruktur der Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel dar.
Die Auskleidung 71 ist an der Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 angebracht, um den Raum 72 von der Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 zu bilden. Die Auskleidung 71 mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt umgibt die Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 in Umfangsrichtung ununterbrochen oder nahezu ununterbrochen. Der Ausdruck „umgibt ununterbrochen“ bedeutet, dass die Auskleidung 71 in Umfangsrichtung ununterbrochen ist. Der Ausdruck „umgibt nahezu ununterbrochen“ bedeutet, dass die Auskleidung 71 in Umfangsrichtung teilweise unzusammenhängend ist.
In der Brennkammerauskleidung 7 sind die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 zur Verbindung zwischen dem Raum 72 und dem Verbrennungsraum 8 gebildet. Die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 sind in der Umfangs- und in der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7 gebildet (die Löcher sind in der Umfangsrichtung der Brennkammerauskleidung 7 in der Reihe gebildet und die Umfangsreihen sind in der Axialrichtung angeordnet).
Wenn in dem Verbrennungsraum 8 die Druckdynamik auftritt, dient der Raum 72 dazu, eine Zunahme der Amplitude der Druckdynamik zu unterdrücken, so dass die Druckschwankung wegen der Druckdynamik gedämpft werden kann.
In der Auskleidung 71 sind in der Umfangs- und in der Axialrichtung die Luftlöcher 74 zum Einleiten der Druckluft 5 in den Raum 72 gebildet (wobei sie in der Umfangsrichtung der Auskleidung 71 in der Reihe gebildet sind und die Umfangsreihen in der Axialrichtung angeordnet sind). Mit anderen Worten, die Luftlöcher dienen dazu, die Druckluft 5 in den Raum 72 zur Kühlung einzuleiten, und verhindern das Eindringen der Flamme in den Raum 72.
Die in den Raum 72 einzuleitende Druckluft 5 wird durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in den Verbrennungsraum 8 ausgestoßen, um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, zu kühlen.
Die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 dienen dazu, durch die Druckdynamik erzeugte Druckwellen in den Raum 72 (die Auskleidung 71) einzuleiten, um die Druckschwankung wegen der Druckdynamik zu dämpfen. Das Luftloch 74 dient dazu, die Druckluft 5 zur Kühlung in den Raum 72 (die Auskleidung 71) einzuleiten, und ermöglicht, dass die Druckluft 5 in den Raum 72 eingeleitet wird, um sie durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in den Verbrennungsraum 8 zu spritzen. Im Ergebnis wird das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, gekühlt (wird die Metalltemperatur der mit der Auskleidung 71 versehenen Brennkammerauskleidung 7 gesenkt).
Die Brennkammerauskleidung 7 weist das Kühlloch 76 auf, um die Druckluft 5 in den Verbrennungsraum 8 einzuleiten. Das in der Brennkammerauskleidung 7 gebildete Kühlloch 76 ist relativ zu der Strömungsrichtung der Druckluft 5, die zwischen der Brennkammerauskleidung 7 und dem Brennkammergehäuse 11 umgewälzt wird, auslassseitig der Auskleidung 71 (auf der linken Seite der Auskleidung 71, wie in 3 gezeigt ist), d. h. relativ zu der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7 zwischen dem Flammenstabilisator 35 und der Auskleidung 71, positioniert. Die Kühllöcher 76 sind in der Brennkammerauskleidung 7 in der Umfangsrichtung gebildet.
Eine Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 ist mit der Kühlluftführungslippe 75 versehen, um die durch das Kühlloch 76 eingeleitete Luftströmung 5c dem Gebiet zuzuführen, wo entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind. Die Kühlluftführungslippe 75 dient dazu, entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, eine in Umfangsrichtung ununterbrochene filmartige Luftströmung 5d zu bilden. Mit anderen Worten, die Kühlluftführungslippe 75 ist relativ zu der Strömungsrichtung der filmartigen Luftströmung 5d einlassseitig der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 (auslassseitig der Auskleidung 71 relativ zu der Strömungsrichtung der Druckluft 5) angeordnet.
Die Kühlluftführungslippe 75 lenkt die durch das Kühlloch 76 eingeleitete Luftströmung 5c um, um die filmartige Luftströmung 5d zu bilden. Die relativ zu der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7 zwischen dem Flammenstabilisator 35 und der Auskleidung 71 angeordnete Kühlluftführungslippe 75 ist dazu angebracht, die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 in Umfangsrichtung (Radialrichtung) ununterbrochen oder nahezu ununterbrochen zu umgeben.
Die Kühlluftführungslippe 75 ist an einer dem Kühlloch 76 entsprechenden Position angeordnet. Die Kühlluftführungslippe 75 ist relativ zu der Strömungsrichtung der Druckluft 5 an der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 auslassseitig der Auskleidung 71 angebracht und umgibt die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 in Umfangsrichtung ununterbrochen oder nahezu ununterbrochen. Die Kühlluftführungslippe verläuft entlang der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7, um den Zwischenraum von der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 zu bilden.
Das Kühlloch 76 ist der Kühlluftführungslippe 75 entsprechend gebildet, so dass die Druckluft 5 in den zwischen der Kühlluftführungslippe 75 und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildeten Zwischenraum eingeleitet wird.
Im Ergebnis wird die Strömung der durch das Kühlloch 76 eingeleiteten Luftströmung 5c umgelenkt und diffundiert sie in der Umfangsrichtung der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7, so dass entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 die filmartige Luftströmung 5d gebildet wird.
In dem ersten Beispiel kann die um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, gebildete filmartige Luftströmung 5d das Gebiet effizient kühlen. Mit anderen Worten, die Durchflussmenge der durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in den Verbrennungsraum 8 ausgestoßenen Druckluft 5 kann verringert werden und dementsprechend kann das Volumen der durch die Luftlöcher 74 in den Raum 72 einzuleitenden Druckluft 5 verringert werden. Dies ermöglicht, eine Zunahme der Konzentration abgegebener Stickoxide zu verhindern, was zu der verringerten Konzentration führt.
In dem ersten Beispiel kann die filmartige Luftströmung 5d um die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildet sein, die der Auskleidung 71 mit einem kleinen Luftvolumen entspricht. Dies ermöglicht, das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, mit einem kleinen Luftvolumen zu kühlen. Die Erzeugung des lokalen Hochtemperaturverbrennungsgebiets kann unterdrückt werden, um die Konzentration abgegebener Stickoxide zu verringern.
In dem ersten Beispiel kann die Durchflussmenge der Druckluft 5 zum Kühlen des Gebiets, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, verringert werden. Mit anderen Worten, die Durchflussmenge der Luft für die Verbrennung kann erhöht werden. Dies ermöglicht, die Konzentration abgegebener Stickoxide zu verringern.
Die Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel enthält die Brennkammerauskleidung 7, die den Verbrennungsraum 8 bildet, wo unter Verwendung des Brennstoffs (z. B. des Diffusionsbrennstoffs und des vorgemischten Brennstoffs) und der Druckluft 5 das Verbrennungsgas 9 erzeugt wird, die Auskleidung 71, die an der Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 in Umfangsrichtung angebracht ist, um in Umfangsrichtung den Raum 72 von der Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 zu bilden, und die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73, die in der (mit der Auskleidung 71 versehenen) Brennkammerauskleidung 7 gebildet sind, während sie der Auskleidung 71, die den Raum 72 für die Verbindung mit dem Verbrennungsraum 8 bilden, zugewandt sind.
Die Auskleidung 71 weist die Luftlöcher 74 zum Einleiten der Druckluft 5 in den Raum 72 auf, so dass die Druckluft 5 durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in den Verbrennungsraum 8 ausgestoßen wird.
Ferner enthält die Brennkammer 3 die Kühlluftführungslippe 75, die relativ zu der Strömungsrichtung der Druckluft 5 auslassseitig der Auskleidung 71 an der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 angebracht ist und die die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 in Umfangsrichtung ununterbrochen oder nahezu ununterbrochen umgibt. Die Kühlluftführungslippe 75 verläuft axial entlang der Brennkammerauskleidung 7, um den Zwischenraum von der Innenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung 7 zu bilden. Die Kühlluftführungslippe 75 dient dazu, um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, die filmartige Luftströmung 5d zu bilden.
Das Kühlloch 76 ist in der mit der Kühlluftführungslippe 75 versehenen Brennkammerauskleidung 7 an einer Position gebildet, die der Kühlluftführungslippe 75 entspricht, so dass die Druckluft 5 in den zwischen der Kühlluftführungslippe 75 und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildeten Zwischenraum eingeleitet wird.
Gemäß dem ersten Beispiel lenkt die Kühlluftführungslippe 75 die Strömung der durch das Kühlloch 76 eingeleiteten Druckluft 5 (Luftströmung 5c) um. Die Luftströmung 5c diffundiert in Umfangsrichtung in den zwischen der Kühlluftführungslippe 75 und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildeten Zwischenraum und strömt in der Axialrichtung, um die filmartige Luftströmung 5d zu bilden. Mit anderen Worten, die in Umfangsrichtung ununterbrochene gleichförmige filmartige Luftströmung 5d ist einlassseitig der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet, die relativ zu der Strömungsrichtung der filmartigen Luftströmung 5d auslassseitig der Kühlluftführungslippe 75 gebildet sind.
Die Kühlluftführungslippe 75 dient dazu, die in Umfangsrichtung ununterbrochene gleichförmige filmartige Luftströmung 5d zu bilden. Die filmartige Luftströmung 5d strömt entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7. Während die Luftströmung 5d strömt, werden die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 sowie das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, effizient gekühlt.
Dies ermöglicht, die Durchflussmenge der durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in den Verbrennungsraum 8 ausgestoßenen Druckluft 5 zu verringern. Mit anderen Worten, die Durchflussmenge der Luft für die Verbrennung kann erhöht werden, während die Brennstoffkonzentration relativ verringert wird. Die Erzeugung des lokalen Hochtemperaturverbrennungsgebiets wird unterdrückt, um die Konzentration abgegebener Stickoxide zu verringern.
In dem ersten Beispiel sind die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in vorgegebenen Abständen in der Umfangs- und in der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7 gebildet. Die Bereitstellung der Kühlluftführungslippe 75 und des Kühllochs 76 dient dazu, entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 die filmartige Luftströmung 5d zu bilden. Dementsprechend kann jeder Bereich, der den jeweiligen Abständen entspricht, effizient gekühlt werden.
In dem ersten Beispiel ist jedes der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 vertikal zu der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7 gebildet, um die durch die Druckdynamik verursachte Druckwelle wirksam in den Raum 72 einzuleiten, eine Zunahme der Amplitude der Druckdynamik zu unterdrücken und die Druckschwankung wegen der Druckdynamik zu dämpfen. Mit anderen Worten, die Druckluft 5 wird durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in die Mitte des Verbrennungsraums 8 ausgestoßen.
Dies ermöglicht, die Herstellungskosten zum Bilden der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in der Brennkammerauskleidung 7 zu senken und die Druckschwankung wegen der Druckdynamik wirksam zu dämpfen. Die Brennkammer 3 kann die mechanische Zuverlässigkeit ihrer Struktur aufrechterhalten. Die Bereitstellung der Kühlluftführungslippe 75 und des Kühllochs 76 dient dazu, entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 die filmartige Luftströmung 5d zu bilden, so dass das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, effizient gekühlt wird.
In dem ersten Beispiel ermöglicht die Bereitstellung der Kühlluftführungslippe 75 und des Kühllochs 76, dass in der Brennkammerauskleidung 7 ein dünnes festes Plattenmaterial gebildet ist. Mit anderen Worten, die filmartige Luftströmung 5d entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 beseitigt die Notwendigkeiten, innerhalb der Brennkammerauskleidung 7 eine Neigung zu bilden.
In dem ersten Beispiel ist die Brennkammerauskleidung 7 aus einem dünnen festen Plattenmaterial gebildet. Allerdings ist das Material zum Bilden der Brennkammerauskleidung 7 nicht auf das dünne feste Plattenmaterial beschränkt.
Während die Durchflussmenge der durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in die Verbrennungskammer 8 ausgestoßenen Druckluft 5 höher wird, wird die Durchflussmenge der Luft 5b für die Verbrennung, die dem Vorgemischbrenner 30 zugeführt wird, verringert, was zu einer relativ erhöhten Brennstoffkonzentration führt. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, dass das lokale Hochtemperaturverbrennungsgebiet erzeugt wird.
In dem ersten Beispiel sind die Kühlluftführungslippe 75 und das Kühlloch 76 vorgesehen, um entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 die filmartige Luftströmung 5d zu bilden. Dies ermöglicht, das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, zu kühlen, ohne die Durchflussmenge der dem Vorgemischbrenner 30 zugeführten Luft 5b für die Verbrennung zu verringern.
Mit anderen Worten, die Durchflussmenge der durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in den Verbrennungsraum 8 ausgestoßenen Druckluft 5 ist verringert und die Durchflussmenge der dem Vorgemischbrenner 30 zugeführten Luft 5b für die Verbrennung kann erhöht sein. Dies ermöglicht, die Brennstoffkonzentration verhältnismäßig zu verringern. Somit ist es möglich, die Konzentration abgegebener Stickoxide zu verringern.
In dem ersten Beispiel dient die Bereitstellung der Kühlluftführungslippe 75 und des Kühllochs 76 dazu, entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 die filmartige Luftströmung 5d zu bilden. Dies kann die Erzeugung der Flamme um die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 verhindern sowie das Eindringen der Flamme in den Raum 72 durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 unterdrücken.
Zweites Beispiel
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf eine schematische Teilstruktur der Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß einem zweiten Beispiel gegeben.
4 stellt eine schematische Teilstruktur der Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß dem zweiten Beispiel dar.
Im Vergleich zu der Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel ist die Brennkammer 3 gemäß dem zweiten Beispiel ferner mit einer Kühlluftführungslippe 75b (zweiten Kühlluftführungslippe) und mit einem Kühlloch 76b (zweiten Kühlloch) versehen.
Die Kühlluftführungslippe 75b ist relativ zu der Strömungsrichtung der Druckluft 5 einlassseitig der Auskleidung 71 an der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 angebracht und umgibt die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 in Umfangsrichtung ununterbrochen oder nahezu ununterbrochen. Die Kühlluftführungslippe verläuft entlang der Brennkammerauskleidung 7 axial, um den Zwischenraum von der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 zu bilden.
Das Kühlloch 76b ist in der Brennkammerauskleidung 7 an einer der Kühlluftführungslippe 75b entsprechenden Position gebildet, so dass die Druckluft 5 in den zwischen der Kühlluftführungslippe 75b und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildeten Zwischenraum eingeleitet wird.
Mit anderen Worten, das Kühlloch 76b ist in der Brennkammerauskleidung 7 einlassseitig der Auskleidung 71 gebildet, um die Druckluft 5 in den Verbrennungsraum 8 einzuleiten. Die Kühlluftführungslippe 75b ist an der dem Kühlloch 76b entsprechenden Position angebracht.
Die filmartige Luftströmung 5d kühlt das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind. Die zwischen dem Kühlloch 76b und der Luftströmungsführungslippe 75b strömende Luftströmung kühlt den Teil der Verbrennungsauskleidung auslassseitig des Gebiets, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind.
Dies ermöglicht, das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, sowie den Teil auslassseitig davon effizient zu kühlen. Dementsprechend kann die mechanische Zuverlässigkeit der Struktur der Brennkammer 3 aufrechterhalten werden.
Drittes Beispiel
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf eine schematische Teilstruktur der Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß einem dritten Beispiel gegeben.
5 stellt eine schematische Teilstruktur der Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß dem dritten Beispiel dar.
Im Vergleich zu der Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel ist die Brennkammer 3 gemäß dem dritten Beispiel ferner mit einer Rippe 77 versehen.
Die Rippe 77 umgibt die Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 in Umfangsrichtung ununterbrochen oder nahezu ununterbrochen. Die Rippen 77 können in der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7 in mehreren Reihen angeordnet sein oder in einer einzelnen Reihe angeordnet sein.
Die Rippe dient dazu, die Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 konvektiv zu kühlen. Die Durchflussmenge der für die Kühlung verwendeten Druckluft 5 kann verringert werden, so dass die Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 konvektiv gekühlt wird. Dies ermöglicht, eine Zunahme der Konzentration abgegebener Stickoxide zu unterdrücken.
In dem dritten Beispiel sind die Rippen 77 relativ zu der Strömungsrichtung der Druckluft 5 auf der Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 einlassseitig der Auskleidung 71 in zwei Reihen gebildet und auf der Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 auslassseitig der Auskleidung 71 in einer Reihe gebildet.
Die Rippen 77 stören die Strömung der Druckluft 5 um diese Rippen 77. Die resultierende Turbulenz der Strömung der Druckluft 5 verstärkt die Kühlwirkungen.
Da die Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 in dem dritten Beispiel durch die Luft für die Verbrennung (die Druckluft 5) gekühlt wird, ist die Durchflussmenge der Luft für die Verbrennung nicht verringert. Die Durchflussmenge der Druckluft für die Kühlung kann verringert werden und die Zunahme der Konzentration abgegebener Stickoxide kann unterdrückt werden.
In dem dritten Beispiel sind mehrere Luftlöcher 74 in einer Umfangsreihe angeordnet.
In dem dritten Beispiel sind die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in der Umfangsreihe angeordnet, die in mehreren axialen Reihen gebildet ist. Jeder Durchmesser der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in einer der Reihen ist von jenem der in der nächsten Reihe gebildeten Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 verschieden.
Die Spezifikation des Druckdynamik-Dämpfungslochs 73 wie etwa der Durchmesser kann eine Dämpfungseigenschaft zum Dämpfen der Druckschwankung wegen der Druckdynamik beeinflussen. Im Vergleich zu dem Fall, dass jedes der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 denselben Durchmesser aufweist, wird erwartet, dass die Bildung der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 mit voneinander verschiedenen Durchmessern zu unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften führt.
Viertes Beispiel
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf eine schematische Teilstruktur der Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß einem vierten Beispiel gegeben.
6 stellt eine schematische Teilstruktur der Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß dem vierten Beispiel dar.
Die Brennkammer 3 gemäß dem vierten Beispiel weist die Kühlluftführungslippen 75 auf, die anders als die Kühlluftführungslippen 75 der Brennkammer 3 in dem dritten Beispiel positioniert sind.
Genauer weist die Brennkammer 3 gemäß dem vierten Beispiel kein Kühlloch 76 auf und sind ihre Kühlluftführungslippen 75 den Druckdynamik-Dämpfungslöchern 73 entsprechend positioniert. In dem vierten Beispiel ist eine Kühlluftführungslippe 75c (die dritte Kühlluftführungslippe) an einer dem Druckdynamik-Dämpfungsloch 73c entsprechenden Position angebracht und ist eine Kühlluftführungslippe 75d (vierte Kühlluftführungslippe) an einer dem Druckdynamik-Dämpfungsloch 73d entsprechenden Position angebracht.
Die Kühlluftführungslippen 75c und 75d sind um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, an der Innenumfangsfläche 7b der mit der Auskleidung 71 versehenen Brennkammerauskleidung 7 angebracht und umgeben die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 in Umfangsrichtung ununterbrochen. Jede Kühlluftführungslippe verläuft in der Axialrichtung der Brennkammerauskleidung 7, so dass der Zwischenraum von der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildet ist.
In dem vierten Beispiel sind die Kühlluftführungslippen 75c und 75d an den jeweiligen Positionen, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73c und 73d gebildet sind, mit Ausnahme der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73, an der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 angebracht.
Die durch die Druckdynamik erzeugten Druckwellen dringen durch die jeweiligen Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73, 73c, 73d in den Raum 72 ein. Der Raum 72 dient dazu, eine Zunahme der Amplitude der Druckdynamik zu unterdrücken, um die Druckschwankung wegen der Druckdynamik zu dämpfen.
Jedes der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 stellt die Wirkung bereit, die durch das entsprechende Loch eindringende Druckwelle zu dämpfen. Währenddessen stellt jedes der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73c, 73d ebenfalls die Wirkung bereit, die durch das entsprechende Loch eindringende Druckwelle zu dämpfen. Da die Kühlluftführungslippen 75c, 75d zum Bedecken der Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73c bzw. 73d angebracht sind, werden die von diesen Löchern abgeleiteten resultierenden Dämpfungswirkungen allerdings als verschieden angesehen.
In dem vierten Beispiel wird die durch das Luftloch 74 in den Raum 72 eingeleitete Druckluft 5 als die Luftströmung 5c durch das Druckdynamik-Dämpfungsloch 73c in einen zwischen der Kühlluftführungslippe 75c und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildeten Zwischenraum und durch das Druckdynamik-Dämpfungsloch 73d in einen zwischen der Kühlluftführungslippe 75d und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildeten Zwischenraum ausgestoßen.
Die Luftströmung 5c wird durch die Kühlluftführungslippen 75c, 75d umgelenkt, um in der Umfangsrichtung der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gleichförmig zu diffundieren. Die resultierende Luftströmung 5d strömt entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7.
In dem vierten Beispiel kann die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 mit einem kleinen Luftvolumen effizient gekühlt werden. Die Durchflussmenge der Druckluft 5 zur Kühlung kann verringert werden und die Zunahme der Konzentration abgegebener Stickoxide kann unterdrückt werden.
Insbesondere in dem vierten Beispiel ermöglicht die Verwendung der Rippen 77 die effiziente Kühlung der Brennkammerauskleidung 7 sowohl von der Außenumfangsfläche 7a als auch von der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7.
In dem vierten Beispiel sind zwei Kühlluftführungslippen 75c, 75d genutzt. Allerdings können eine Kühlluftführungslippe oder drei oder mehr Kühlluftführungslippen genutzt werden. Diese Kühlluftführungslippen können mit der Kühlluftführungslippe 75 kombiniert werden.
Die Durchflussmenge der durch die Druckluftdämpfungslöcher 73, 73c, 73d ausgestoßenen Druckluft kann durch Einstellen des Luftlochs 74 reguliert werden.
Fünftes Beispiel
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf eine schematische Teilstruktur einer Brennkammer 3 gemäß einem fünften Beispiel gegeben.
7 stellt eine schematische Teilstruktur der Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel dar.
Anders als die Brennkammer 3 gemäß dem ersten Beispiel ist die Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel von einem Mehrbrennertyp mit einem Zündbrenner 50 und mit mehreren Hauptbrennern 60 einlassseitig des Verbrennungsraums 8.
Der Zündbrenner 50 empfängt über einen in der Endabdeckung 12 gebildeten Brennstoffverteiler 52 eine Zufuhr von Brennstoff von einem Zündbrenner-Brennstoffzufuhrsystem 51. Der Brennstoff wird durch eine mit dem Brennstoffverteiler 52 verbundene Brennstoffdüse 53 in in dem Zündbrenner 50 gebildete Luftlöcher 54 ausgestoßen. Die Druckluft 5 wird den in dem Zündbrenner 50 gebildeten Luftlöchern 54 zugeführt. Der Brennstoff und die Druckluft 5 werden innerhalb des Luftlochs 54 gemischt, um auslassseitig des Zündbrenners 50 eine Zündflamme zu erzeugen.
Der Brennstoff wird von einem Hauptbrenner-Brennstoffzufuhrsystem 61 über einen in der Endabdeckung 12 gebildeten Brennstoffverteiler 62 den Hauptbrennern 60 zugeführt. Der Brennstoff wird von einer mit dem Brennstoffverteiler 62 verbundenen Brennstoffdüse 63 in in dem Hauptbrenner 60 gebildete Luftlöcher 64 ausgestoßen. Die Druckluft 5 wird den in dem Hauptbrenner 60 gebildeten Luftlöchern 64 zugeführt. Der Brennstoff und die Druckluft 5 werden innerhalb des Luftlochs 64 gemischt, um auslassseitig des Hauptbrenners 60 eine Hauptflamme zu erzeugen.
Die Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel verteilt den zu mischenden Brennstoff mit der Druckluft 5. Dies ermöglicht, die Mischung in einer kürzeren Mischentfernung zu beschleunigen, die Konzentration abgegebener Stickoxide zu verringern und den Brennstoff wie etwa Wasserstoff, der mit hohen Geschwindigkeiten verbrannt wird und wahrscheinlich eine Erscheinung einer Gegenstromströmung der Flamme verursacht, zu verwenden.
Die Brennkammerauskleidung 7 der Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel weist die Auskleidung 71, die Kühlluftführungslippe 75, die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 und das Kühlloch 76 auf. Die Auskleidung 71 weist ein Luftloch 74 auf.
Aus Anlass der Druckdynamik in dem Verbrennungsraum 8 wird die Amplitude der Druckdynamik unterdrückt, um die Druckschwankung wegen der Druckdynamik zu dämpfen. Die Kühlluftführungslippe 75 dient dazu, die in Umfangsrichtung ununterbrochen gleichförmige filmartige Luftströmung zu bilden. Die filmartige Luftströmung strömt entlang der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 und kühlt effizient die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 sowie das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind.
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf die schematische Teilstruktur der Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel, von dem Verbrennungsraum 8 gesehen, gegeben.
8 stellt eine schematische Teilstruktur der Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel, von dem Verbrennungsraum 8 gesehen, dar.
Der Zündbrenner 50 ist in der axialen Mitte der Brennkammer 3 angeordnet. Um den Außenumfang des Zündbrenners 50 sind sechs Hauptbrenner 60A, 60B, 60C, 60D, 60E und 60F angeordnet.
Der Zündbrenner 50 weist mehrere Luftlöcher 54 auf. Jeder der sechs Hauptbrenner 60A, 60B, 60C, 60D, 60E und 60F weist mehrere Luftlöcher 64 auf.
Der Vormischung des durch die Luftlöcher 54 ausgestoßenen Brennstoffs und der Druckluft 5 erzeugt an einer Position auslassseitig des Zündbrenners 50 die Flamme. Die Vormischung des durch die Luftlöcher 64 ausgestoßenen Brennstoffs und der Druckluft 5 erzeugt an Positionen auslassseitig der sechs Hauptbrenner 60A, 60B, 60C, 60D, 60E und 60F die Flamme.
Es wird eine Erläuterung in Bezug auf die teilweise vergrößerte Ansicht der Hauptbrenner 60A und 60B der Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel gegeben.
9 ist eine Schnittansicht der Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel entlang der Linie A-A aus 7.
Die Brennkammer 3 vom Mehrbrennertyp ist dafür konfiguriert, die Flamme auslassseitig der dazu benachbarten Hauptbrenner 60A und 60B zu erzeugen. Die Brennkammerauskleidung 7 an der Position, die dem Teil entspricht, wo die Flamme erzeugt wird, kann wegen der Flamme in den Hochtemperaturzustand gebracht werden.
Währenddessen wird die Brennkammerauskleidung 7 kaum in den Hochtemperaturzustand gebracht, da die Flamme in dem Raum 65 zwischen den Hauptbrennern 60A und 60B nicht erzeugt wird. Allerdings kann es mit weniger Häufigkeit den Fall geben, dass die Brennkammerauskleidung 7 in den Hochtemperaturzustand gebracht wird.
In dem fünften Beispiel sind die Kühllöcher 76 in der Brennkammerauskleidung 7 an den Positionen gebildet, die den jeweiligen Teilen entsprechen, wo die Flamme erzeugt wird. Mit anderen Worten, eine Gruppe von Kühllöchern 76A ist an der Position gebildet, wo die Flamme durch den Hauptbrenner 60A erzeugt wird, und eine Gruppe von Kühllöchern 76B ist an der Position gebildet, wo die Flamme durch den Hauptbrenner 60B erzeugt wird.
Von der Gruppe der Kühllöcher 76A diffundiert die Druckluft 5, die dem Zwischenraum zwischen der Kühlluftführungslippe 75 und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 zugeführt wird, in Umfangsrichtung in dem Bereich, wo durch den Hauptbrenner 60A die Flamme erzeugt wird. Von der Gruppe der Kühllöcher 76B diffundiert die dem Zwischenraum zwischen der Kühlluftführungslippe 75 und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 zugeführte Druckluft 5 in Umfangsrichtung in dem Bereich, wo durch den Hauptbrenner 60B die Flamme erzeugt wird.
Die Position, wo die Flamme durch den Hauptbrenner 60 gebildet wird, (das Gebiet der Brennkammerauskleidung 7, das in den Hochtemperaturzustand gebracht wird) kann in Abhängigkeit von einem Drehwinkel des Hauptbrenners 60 in Umfangsrichtung verlagert sein. In dem fünften Beispiel ist die Gruppe der Kühllöcher 76 zur zweckmäßigen Erläuterung an der Position gebildet, die dem Hauptbrenner 60 radial von der Mitte entspricht. Allerdings kann die Position, wo die Gruppe der Kühllöcher 76 gebildet ist, in Umfangsrichtung verlagert sein.
Von der Mitte der Brennkammerauskleidung 7 sind zwei Tangenten zu einem der Hauptbrenner 60 gezeichnet. Es werden zwei Punkte, die sich zwischen den zwei Tangenten und der Brennkammerauskleidung 7 schneiden, eingestellt. Vorzugsweise ist die Gruppe der Kühllöcher 76 in der Brennkammerauskleidung 7 innerhalb des Bereichs zwischen den zwei Punkten dem Hauptbrenner 60 entsprechend gebildet.
Die Brennkammer 3 vom Mehrbrennertyp gemäß dem fünften Beispiel enthält in der axialen Mitte des Verbrennungsraums 8 den Zündbrenner 50 sowie die um den Außenumfang des Zündbrenners 50 angeordneten Hauptbrenner 60.
Wie in dem ersten Beispiel, enthält die Brennkammer 3 die Brennkammerauskleidung 7, die den Verbrennungsraum 8 bildet, um unter Verwendung des zugeführten Gemischs des Brennstoffs und der Druckluft 5 das Verbrennungsgas 9 zu erzeugen, und die Auskleidung 71, die an der Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 angebracht ist, um den Raum 72 von der Außenumfangsfläche 7a der Brennkammerauskleidung 7 zu bilden. Außerdem enthält die Brennkammer 3 die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73, die in der mit der Auskleidung 71 versehenen Brennkammerauskleidung 7 zur Verbindung zwischen dem Raum 72 und dem Verbrennungsraum 8 gebildet sind.
Wie in dem ersten Beispiel enthält die Brennkammer 3 die Kühlluftführungslippe 75, die an der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 angebracht ist, um um das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, die filmartige Luftströmung 5d zu bilden.
Die Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel weist eine Gruppe von Kühllöchern 76 auf, die dem Teil der Brennkammerauskleidung 7, der durch die durch den Hauptbrenner 60 erzeugte Flamme in den Hochtemperaturzustand gebracht wird, entsprechend positioniert sind, um die Druckluft 5 in den zwischen der Kühlluftführungslippe 75 und der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 gebildeten Zwischenraum einzuleiten.
Dies ermöglicht, das Gebiet der Brennkammerauskleidung 7, das in den Hochtemperaturzustand gebracht wird, mit einem kleinen Luftvolumen effizient zu kühlen. Gemäß dem fünften Beispiel kann die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 mit einem kleinen Luftvolumen effizient gekühlt werden.
Die filmartige Luftströmung 5d ist um das Gebiet der Brennkammerauskleidung 7 gebildet, wo die Druckdynamiklöcher 73 gebildet sind, um dieses Gebiet effizient zu kühlen, ohne die Konzentration abgegebener Stickoxide zu erhöhen.
10 ist eine Schnittansicht der Brennkammer 3 gemäß dem fünften Beispiel entlang der Linie B-B aus 7.
Die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 sind in der Brennkammerauskleidung 7 an der Position gebildet, die dem zwischen den Hauptbrennern 60A und 60B gebildeten Raum 65 entspricht. Mit anderen Worten, die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 sind in der Brennkammerauskleidung 7 an der Position gebildet, die dem Teil zwischen den Hauptbrennern 60A und 60B entspricht.
In dem fünften Beispiel sind die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in der Brennkammerauskleidung 7 an der Position gebildet, die dem zwischen den Hauptbrennern 60A und 60B gebildeten Raum 65 entspricht, wo die Flamme kaum erzeugt wird. Der zwischen den Hauptbrennern 60A und 60B gebildete Raum 65 ist an der Position, wo die Flamme kaum erzeugt wird, so dass die Brennkammerauskleidung 7 kaum auf den Hochtemperaturzustand gebracht wird.
Von der Mitte der Brennkammerauskleidung 7 zu jeder Mitte der zwei Hauptbrenner 60 werden zwei Linien gezeichnet. Es werden zwei von dem Schnittpunkt zwischen den zwei Linien und der Brennkammerauskleidung 7 abgeleitete Punkte eingestellt. Vorzugsweise werden die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 in der Brennkammerauskleidung 7 innerhalb eines Bereichs zwischen den zwei Punkten an der Position, die dem Raum 65 entspricht, gebildet.
Insbesondere ist die Brennkammer 3 vom Mehrbrennertyp dafür konfiguriert, die Flamme auslassseitig des Hauptbrenners 60 zu erzeugen. Der Hauptbrenner 60 kann der Flamme die Wirbelkomponente erteilen, was zu der stabilisierten Flamme führt. Gemäß dem fünften Beispiel kann das Eindringen der Flamme in den Raum 72 durch die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 unterdrückt werden, selbst wenn die Flamme, der die Wirbelkomponente erteilt wird, um die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 strömt.
In dem fünften Beispiel kann die Druckschwankung wegen der Druckdynamik gedämpft werden. Die Druckschwankung wegen der Druckdynamik tritt in dem Verbrennungsraum 8 auf. Somit tritt die Druckschwankung wegen der Druckdynamik selbst in dem Raum 65 auf, wo die Flamme kaum erzeugt wird. Mit anderen Worten, selbst wenn in der Brennkammerauskleidung 7 an der dem Raum 65 entsprechenden Position die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, kann die Druckschwankung wegen der Druckdynamik gedämpft werden.
Das Luftloch 74 ist in der Auskleidung 71 an der Position gebildet, die dem Teil entspricht, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind. Mit anderen Worten, das Luftloch 74 ist in der Auskleidung 71 an der dem Raum 65 entsprechenden Position gebildet. Dies ermöglicht, das Gebiet, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind, effizient zu kühlen.
Wie in dem ersten Beispiel ist die Kühlluftführungslippe 75 in dem fünften Beispiel an der Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 relativ zu der Strömungsrichtung der Druckluft 5 auslassseitig der Auskleidung 71 angebracht. Allerdings kann die Kühlluftführungslippe 75 an der Innenumfangsfläche 7b der mit der Auskleidung 71 versehenen Brennkammerauskleidung 7 ähnlich dem vierten Beispiel um das Gebiet angebracht sein, wo die Druckdynamik-Dämpfungslöcher 73 gebildet sind.
In dem fünften Beispiel ist die Brennkammer in der Lage, die Innenumfangsfläche 7b der Brennkammerauskleidung 7 mit einem kleinen Luftvolumen effizient zu kühlen, die Durchflussmenge der Druckluft 5 für die Kühlung zu verringern und eine Zunahme der Konzentration abgegebener Stickoxide zu unterdrücken. Die mechanische Zuverlässigkeit der Struktur der Brennkammer 3 kann aufrechterhalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern enthält verschiedene Änderungen. Genauer sind die Beispiele zum leichten Verständnis der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist nicht notwendig auf die wie oben beschrieben mit allen Strukturen versehene beschränkt. Es ist möglich, eine Struktur eines der Beispiele teilweise durch eine Struktur eines anderen Beispiels zu ersetzen oder die Struktur eines der Beispiele teilweise zu der Struktur eines anderen Beispiels hinzuzufügen. Außerdem ist es möglich, einen Teil der Struktur eines der Beispiele zu einem Teil der Struktur eines anderen Beispiels hinzuzufügen, aus ihm auszuschließen und durch ihn zu ersetzen.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Kompressor,
2: Turbine,
3: Brennkammer,
4: Generator,
5: Druckluft,
6: Druckluftdurchlass,
7: Brennkammerauskleidung,
7a: Innenumfangsfläche,
7b: Außenumfangsfläche,
8: Verbrennungsraum,
9: Verbrennungsgas,
10: Übergangsstück,
11: Brennkammergehäuse,
12: Endabdeckung,
20: Diffusionsbrenner,
21: Diffusionsbrennstoff-Zufuhrsystem,
22: Brennstoffdüse,
23: Verwirbler,
24: Diffusionsbrennstoff,
25: Brennstoffstrahlloch,
30: Vorgemischbrenner,
31: Zufuhrsystem für vorgemischten Brennstoff,
32: Brennstoffdüse,
33: vorgemischter Brennstoff,
34: Vormischer,
35: Flammenstabilisator,
50: Zündbrenner,
51: Zündbrenner-Brennstoffzufuhrsystem,
52: Brennstoffverteiler,
53: Brennstoffdüse,
54: Luftloch,
60: Hauptbrenner,
61: Hauptbrenner-Brennstoffzufuhrsystem,
62: Brennstoffverteiler,
63: Brennstoffdüse,
64: Luftloch,
65: Raum,
71: Auskleidung,
72: Raum,
73: Druckdynamik-Dämpfungsloch,
74: Luftloch,
75: Kühlluftführungslippe,
76: Kühlloch,
77: Rippe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013077394 A [0007]

Claims

Gasturbinenbrennkammer, die eine Brennkammerauskleidung, die einen Verbrennungsraum zum Aufnehmen einer Zufuhr von Brennstoff und Luft zum Erzeugen eines Verbrennungsgases bildet, eine Auskleidung, die an einer Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung angebracht ist, um einen Raum von der Außenumfangsfläche zu bilden, und ein Druckdynamik-Dämpfungsloch, das für die Verbindung zwischen dem Raum und dem Verbrennungsraum in der mit der Auskleidung versehenen Brennkammerauskleidung gebildet ist, enthält, wobei die Gasturbinenbrennkammer eine Kühlluftführungslippe umfasst, die an einer Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung angeordnet ist, um um ein Gebiet, wo das Druckdynamik-Dämpfungsloch gebildet ist, eine filmartige Luftströmung zu bilden.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, wobei in der Brennkammerauskleidung auslassseitig der Auskleidung ein Kühlloch zum Einleiten der Luft in den Verbrennungsraum gebildet ist; und die Kühlluftführungslippe an einer dem Kühlloch entsprechenden Position angeordnet ist.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 2, wobei in der Brennkammerauskleidung einlassseitig der Auskleidung ein Kühlloch zum Einleiten der Luft in die Brennkammer gebildet ist; und die Kühlluftführungslippe an einer dem Kühlloch entsprechenden Position angeordnet ist.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, wobei an der Außenumfangsfläche der Brennkammerauskleidung an einer Position wenigstens einlassseitig der Auskleidung eine Rippe angeordnet ist.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, wobei die Kühlluftführungslippe an einer Position angeordnet ist, die einem Gebiet entspricht, wo das Druckdynamik-Dämpfungsloch gebildet ist.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 5, wobei die Kühlluftführungslippe an einer Position angeordnet ist, die dem Druckdynamik-Dämpfungsloch entspricht.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Diffusionsbrenner, um dadurch, dass Diffusionsbrennstoff, der durch eine Brennstoffdüse umgewälzt wird, ausgestoßen wird, und dadurch, dass Luft für die Verbrennung eine Verwirbelungskomponente erteilt wird, eine Diffusionsflamme zu bilden; und einen Vorgemischbrenner, um unter Verwendung eines Gemischs von durch die Brennstoffdüse ausgestoßenem vorgemischtem Brennstoff und der Luft für die Verbrennung eine vorgemischte Flamme zu bilden.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, wobei die Gasturbinenbrennkammer von dem Mehrbrennertyp ist, der einen Zündbrenner, der in einer axialen Mitte angeordnet ist, und mehrere Hauptbrenner, die um einen Außenumfang des Zündbrenners angeordnet sind, enthält.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 8, wobei die Brennkammerauskleidung an einer Position, die einem Teil entspricht, wo durch den Hauptbrenner die Flamme gebildet wird, eine Gruppe von Kühllöchern aufweist.
Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 8, wobei die Brennkammerauskleidung das Gasdynamikdämpfungsloch an einer Position aufweist, die einem Teil zwischen zueinander benachbarten Hauptbrennern entspricht.