DE112011103736B4

DE112011103736B4 - Gasturbinenbrennkammer mit ultraniedrigen Emissionen

Info

Publication number: DE112011103736B4
Application number: DE112011103736.8T
Authority: DE
Inventors: Axel Lars-uno Eugen Axelsso; Martin Beran; Ekaterina Sinkevich
Original assignee: OPRA TECHNOLOGIES BV; Opra Tech BV
Current assignee: OPRA TECHNOLOGIES BV; Opra Tech BV
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: WO2012063127A8; RU2566887C2; BR112013011956A2; DE112011103736T5; WO2012063127A2; JP5600810B2; CN103459928B; US9423132B2; JP2014219198A; JP5883482B2; US20120111012A1; RU2566887C9; CN103459928A; WO2012063127A3; RU2013126205A; JP2014505849A

Abstract

Mit gasförmigem Treibstoff befeuerte Einzelbrennkammer (10) für ein Gasturbinentriebwerk, wobei die Einzelbrennkammer folgendes umfasst:ein im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse (12) mit einem Gehäuseinnenraum (14), einer Gehäuseachse (16) und einem geschlossenen Gehäuseende (18);einen im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20), der koaxial in dem Gehäuse-Innenraum (14) angeordnet und konfiguriert ist, um mit dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) eine radiale äußere Verbrennungsluftpassage (26) festzulegen, wobei der im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20) jeweils auch Radialinnenvolumina für eine Verbrennungszone (32) und eine Verdünnungszone (36) festlegt, wobei die Verdünnungszone (36) von dem geschlossenen Gehäuseende (18) relativ zu der Verbrennungszone (32) axial entfernt ist, und die Verbrennungszone (32) an das geschlossene Gehäuseende (18) axial angrenzt;ein am geschlossenen Gehäuseende (18) und in Strömungskommunikation mit der Verbrennungsluftpassage (26) angeordnetes Mischgerät (40), wobei das Mischgerät (40) eine Vielzahl von Schaufeln (44) zum Mischen von gasförmigem Treibstoff zur Verbrennung mit mindestens einem Teil der Verbrennungsluft und einen Mischgerät-Auslass (48) zum Einlassen eines resultierenden Treibstoff/Luft-Gemisches in die Verbrennungszone (32) umfasst;eine Prallkühlungsmanschette (80), die in der Verbrennungsluftpassage zwischen dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) und dem im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20) koaxial angeordnet ist, wobei die Prallkühlungsmanschette (80) eine erste Vielzahl von Öffnungen (82) aufweist, die bemessen und verteilt sind, um die Verbrennungsluft auf eine Radialaußenfläche von einem Brennkammereinsatzteil des im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatzes (20), der die Verbrennungszone (32) festlegt, zum Prallkühlen des Brennkammereinsatzteils zu leiten; undein Kanalisiergerät (90), das in der Verbrennungsluftpassage zum Leiten der Verbrennungsluft von einem Austrittsbereich (86) der Prallkühlungsmanschette (80) zu einem Einlass (46) des Mischgeräts (40) angeordnet ist;wobei das Kanalisiergerät (90) einen Diffusorabschnitt (92) mit einer Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) und einer Diffusorabschnittauslassströmungsfläche (B) umfasst, und wobei ein Verhältnis der Diffusorabschnittauslassströmungsfläche (B) zur Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) zwischen 1,3 - 1,5 liegt,wobei eine Flanschverbindung zwischen der Prallkühlungsmanschette (80) und dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) benachbart zur Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) vorgesehen ist,dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Vielzahl von Öffnungen (122) vorgesehen ist zum Einleiten von Luft in den Diffusorabschnitt (92) unmittelbar stromabwärts der Flanschverbindung, um Strömungsablösung im Diffusorabschnitt (92) zu verhindern durch Verwendung von Verbrennungsluft aus der Verbrennnungsluftpassage stromaufwärts der Prallkühlungsmanschette (80).

Description

Die Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Patentanmeldung Nr. 12/926,322 , eingereicht am 9. November 2010, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegend Erfindung betrifft Einzelbrennkammern (Rohrbrennkammern). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung mit gasförmigem Treibstoff befeuerte, prallgekühlte, DLE (dry low emission)-Brennkammern für Gasturbinentriebwerke.
Hintergrund der Erfindung
Gasturbinenverbrennungssysteme unter Verwendung von Einzelbrennkammern neigen oft zur Luftstrom-Falschverteilung. Die durch solche Anomalien hervorgerufenen Probleme sind bei der Entwicklung von NOx-armen Systemen ein besonderes Anliegen. Die Errungenschaft niedriger Konzentrationen von Stickoxiden in Brennkammern hängt eng mit der Flammtemperatur und ihrer Schwankung über die frühen Teile der Reaktionszone zusammen. Die Flammtemperatur ist eine Funktion des effektiven Treibstoff/Luft-Verhältnisses in der Reaktionszone, die vom angewandten Treibstoff-Luft-Verhältnis und dem Grad des vor der Flammfront erzielten Durchmischens abhängt. Diese Faktoren werden offensichtlich durch die lokale Einbringung von Treibstoff und damit assoziierter Luft und die Wirksamkeit des Mischens beeinflusst. Eine gleichförmige Einbringung von Treibstoff ist typischerweise in gut konstruierten Injektionssystemen unter Kontrolle, aber die lokale Schwankung des Luftstroms ist es oft nicht, es sei denn, die Korrektur der Falschverteilung findet besondere Berücksichtigung.
Das Erreichen von aktuellen Konzentrationen von Stickoxiden, die in einigen Region der Welt durch Vorgaben geregelt sind, macht die Kontrolle eines wirksamen Treibstoff-Luft-Verhältnisses bei geringen Standardabweichungen in der Größenordnung von 10 % erforderlich. Die Entwicklungskosten von solchen Verbrennungssystemen sind hoch, können aber durch die richtige Wahl der Konfiguration signifikant beeinflusst werden. Allerdings erzeugt die Verwendung von Filmkühlung in diesen Brennkammern mit niedriger Flammtemperatur hohe Konzentrationen an Kohlenmonoxid-Emissionen. Externes Prallkühlen des Flammrohrs (Einsatz (liner)) kann solche Probleme eindämmen. Ferner ist der Luftstrom zur Verwirbler-/Reaktionszone in Systemen, in denen eine hohe Austrittstemperatur eine Leistungsanforderung zusätzlich zu geringen NOx ist, ein großer Anteil des Gesamtluftstroms, und darum sind Kühlungsluft- und Verdünnungsluftströme begrenzt. Daher ist es von beträchtlichem Vorteil, bei der Kontrolle dieser Ströme, die gesamten Strömungsbedingungen zu optimieren.
Ein solcher jüngster Brennkammeraufbau ist derjenige, der in der dem Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragenen U.S. 7,167,684 von Norster gezeigt ist, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme mit umfasst ist. In dem betreffenden Brenner von Norster wird im Wesentlichen der gesamte Luftstrom zur Verbrennung zuerst von dem Verdünnungsluftstrom abgetrennt und zur Prallkühlung des Teils eines Brennkammereinsatzes verwendet, der die Verbrennungszone definiert, und dann zu Verwirbelungsschaufeln zum Mischen mit Treibstoff geschleust wird. Obgleich die Merkmale des Brenners von Norster eine bessere Kontrolle der Menge an Luft bereitstellen können, die an die Verwirbelungsschaufeln abgegeben wird, und somit des Treibstoffmasse/Luft-Verhältnisses, können, im Vergleich mit bisherigen prallgekühlten Brennkammern, weitere Verbesserungen in der Aerodynamik des Verbrennungsluftstroms zu den Verwirbelungsschaufeln lokale Abweichungen im Treibstoff/Luft-Verhältnis minimieren. Verbesserungen sind auch in der Kontrolle von anderen Kühlungsluftströmen in der Brennkammer möglich, die die Konzentration von Emissionen und den thermischen Wirkungsgrad der Brennkammer beeinflussen. Solche Verbesserungen sind hierin im Folgenden ausgeführt.
Aus der US 6,134,877 ist ein Vergasungsbrenner für eine mit Gas oder Flüssigkeit als Brennstoff betriebene Turbine bekannt, wobei einen Durchlass für einen Luftstrom vorgesehen ist, welcher direkt mit einem Brennstoff-Luft-Mischer verbunden ist, um einen wirksamen Betrieb mit geringer Erzeugung schädlicher Emissionen zu erreichen.
Ebenfalls sind aus dem Stand der Technik Vergasungsbrenner bekannt, welche eine Variierung eines Brennstoffflusses und eine hohe Tangentialgeschwindigkeit des Flusses ermöglichen, wie beispielsweise in der US 3,975,141 offenbart.
Weiterhin sind auch Verwirbelungsschaufeln und Schaufelanordnungen für Vergasungsbrenner bekannt, welche kreisförmig angeordnet sind und welche eine verbesserte Brennstoff-Luft-Mischung bereitstellen, wie beispielsweise in der GB 2 435 508 A offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine mit gasförmigem Treibstoff befeuerte Einzelbrennkammer zur Verwendung mit einer Gasturbine, beispielsweise in einem Gasturbinentriebwerk, ein im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse mit einem Innenraum, einer Achse, und einem geschlossenen axialen Ende. Ein im Allgemeinen zylindrischer Brennkammereinsatz ist koaxial im Gehäuse-Innenraum angeordnet, und ist konfiguriert, um mit dem Gehäuse eine radiale äußere Strömungspassage für Verbrennungsluft zu definieren. Der Einsatz definiert jeweils auch radiale Innenvolumina für eine Verbrennungszone und eine Verdünnungszone, wobei die Verdünnungszone von dem geschlossenen Gehäuseende relativ zu der Verbrennungszone axial beabstandet ist und sich die Verbrennungszone axial an das geschlossene Gehäuseende anschließt. Ein Mischgerät ist am geschlossenen Gehäuseende angeordnet und in Strömungskommunikation mit der Verbrennungsluftpassage. Das Mischgerät umfasst eine Vielzahl von Schaufeln zum Mischen des gasförmigen Treibstoffs, um mit mindestens einem Teil der Verbrennungsluft verbrannt zu werden, und einen Mischgerät-Auslass zum Einlassen des resultierenden Treibstoff/Luft-Gemisches in die Verbrennungszone. Eine Prallkühlungsmanschette ist koaxial in der Verbrennungsluftpassage zwischen dem Gehäuse und dem Einsatz angeordnet, wobei die Manschette eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die bemessen und verteilt sind, um die Verbrennungsluft auf eine radiale Außenfläche von einem Teil des Einsatzes, der die Verbrennungszone definiert, zum Prallkühlen des Einsatzteils zu lenken. In der Verbrennungsluftpassage ist ein Kanalisiergerät angeordnet, um die Verbrennungsluft aus einem Prallkühlungsmanschetten-austrittsbereich zum Einlass des Mischgeräts zu leiten. Das Kanalisiergerät ist konfiguriert, um Strömungsablösung zu verhindern, und umfasst einen Diffusorabschnitt mit einer Einlassströmungsfläche und einer Auslassströmungsfläche, wobei ein Verhältnis der Auslassströmungsfläche zur Einlassströmungsfläche im Bereich von 1,3 bis 1,5 liegt.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Gastreibstoffeinzelbrennkammer für eine Gasturbine ein im Allgemeinen zylindrisches Außengehäuse mit einem Innenraum, einer Achse und einem geschlossenen Ende. Ein im Allgemeinen zylindrischer Brennerkammereinsatz ist koaxial in dem Gehäuseinnenraum angeordnet und konfiguriert, um mit dem Gehäuse eine Radialaußenströmungspassage für Verbrennungsluft zu definieren, wobei der Einsatz einen Innenraum hat, der ein Radialinnenvolumen für eine Verbrennungszone im Anschluss an das geschlossen Ende des Gehäuses hat. Das Mischgerät, das eine Vielzahl von Verwirbelungsschaufeln umfasst, ist am geschlossenen Gehäuseende angeordnet. Das Mischgerät hat einen Einlass in Strömungskommunikation mit der Verbrennungsluft-Strömungspassage und einen axial ausgerichteten Auslass in Strömungskommunikation mit der Verbrennungszone. Die Verwirbelungsschaufeln sind umlaufend beabstandet voneinander um die Gehäuseachse in einer im Allgemeinen zu der Achse senkrechten Ebene angeordnet. Ein Gastreibstoff-Zufuhrsystem ist operativ gekoppelt, um gasförmigen Kraftstoff an das Mischgerät in der Nachbarschaft der Verwirbelungsschaufeln zum Mischen mit Verbrennungsluft, die aus der Verbrennungsluft-Strömungspassage aufgenommen wurde, abzugeben. Die nebeneinanderliegenden der umlaufend beabstandeten Schaufeln definieren zum Teil im Allgemeinen radial nach innen gerichtete Strömungsmischpassagen, wobei jede der Strömungsmischpassagen eine im Wesentlichen konstante Querschnittsströmungsfläche und ein zunehmendes Seitenverhältnis entlang einer Strömungsrichtung zwischen den Verwirbelungsschaufeln aufweist.
Die begleitenden Zeichnungen, die in dieser Spezifikation eingearbeitet sind und einen Teil davon ausmachen, erläutern mehrere Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erklärung der Prinzipien der Erfindung.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Gasturbineneinzelbrennkammer gemäß der vorliegenden Erfindung konfiguriert;
2 ist ein Detail des Mischgeräts der Brennkammer von 1, einschließlich Verwirbelungsschaufeln;
3 bzw. 4 sind axiale bzw. seitliche schematische Ansichten, die die Baumerkmale der Verwirbelungsschaufeln der Brennkammer von 1 zeigt; und
5 ist ein Detail der Brennkammer von 1, die Löcher zum Einlassen von Luft zur Minimierung der Strömungsablösung in dem Diffusorabschnitt zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die in den Figuren allgemein mit der Ziffer 10 bezeichnete Einzelbrennkammer der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung beim Verbrennen von gasförmigem Treibstoff mit komprimierter Luft aus Kompressor 6 und zur Abgabe von Verbrennungsgasen an die Gasturbine 8 ausgelegt, z.B. zur arbeitserzeugenden Ausdehnung wie in einem Gasturbinentriebwerk. Siehe 1. Kompressor 6 kann ein Zentrifugalkompressor sein, und Gasturbine 8 kann eine Turbine mit radialem Einstrom sein, aber diese sind nur bevorzugt und sind nicht als Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung gedacht, die durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und ausführlich beschrieben, kann die Einzelbrennkammer ein im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse mit einem Innenraum, einer Achse und einem geschlossenen axialen Ende umfassen. Wie hierin ausgeführt und unter Bezugnahme auf 1 umfasst Einzelbrennkammer 10 Außengehäuse 12 mit Innenraum 14, Längsachse 16, und geschlossenem axialen Ende 18. Das Gehäuse 12 ist im Allgemeinen in der Form zylindrisch um Achse 16, kann aber sich verjüngende und/oder gestufte Abschnitte mit einem unterschiedlichen Durchmesser je nach den Bedürfnissen der bestimmten Anwendung und zur Anpassung an bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung, die hierin im Folgenden diskutiert wird, umfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Brennkammer auch einen im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz, der koaxial in dem Gehäuse angeordnet und zur Definition mit dem Gehäuse von jeweils einer radialen Außenpassage für Verbrennungsluft konfiguriert ist. Der Einsatz definiert jeweils auch radiale Innenvolumina für eine Verbrennungszone und eine Verdünnungszone. Die Verdünnungszone ist axial entfernt von dem geschlossenen Gehäuseende relativ zu der Verbrennungszone, und die Verbrennungszone schließt sich axial an das geschlossene Gehäuseende an.
Wie hierin ausgeführt und weiterhin unter Bezugnahme auf 1 umfasst Brennkammer 10 den Brennkammereinsatz 20, der in Gehäuse 12 im Allgemeinen konzentrisch bezüglich Achse 16 angeordnet ist. Der Einsatz 20 kann zur Definition mit Gehäuse 12 von Außenpassage 26 für komprimierte Luft, die aus Turbinenkompressor 6 zur Verwendung zum Prallkühlen und für Verbrennungsluft zugeführt wird, bemessen und konfiguriert sein. Einsatz 20 definiert auch zum Teil den Verdünnungsluftpfad 28. In der Ausführungsform von 1 umfasst Pfad 28 für die Verdünnungsluft eine Vielzahl von Verdünnungsöffnungen 30, die um den Umfang von Einsatz 20 verteilt sind.
Der Innenraum des Einsatzes 20 definiert auch Verbrennungszone 32, die sich axial an das geschlossene Ende 18 anschließt, wo das verwirbelte Gemisch aus Verbrennungsluft und Treibstoff verbrannt wird, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen. In Verbindung mit Mischgerät 40 am geschlossenen Ende 18 (im Folgenden zu besprechen) ist Einsatzteil 20a konfiguriert, um im Bereich 34 von Verbrennungszone 32 eine stabile Umwälzung in einer der Fachwelt bekannten Weise bereitzustellen. Der Innenraum von Einsatz 20 definiert weiterhin die Verdünnungszone 36, wo Verbrennungsgase mit Verdünnungsluft aus Verdünnungsöffnungen 30 gemischt werden, um die Temperatur der Verbrennungsgase vor der arbeitserzeugenden Ausdehnung in Turbine 8 zu senken.
Ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Brennkammer ein Gerät mit einer Vielzahl von Schaufeln zum Mischen von mindestens einem Teil der Verbrennungsluft mit gasförmigem Treibstoff, wobei das Mischgerät einen Auslass zum Einlassen des resultierenden Treibstoff/Luftgemisches in die Verbrennungszone umfasst. Wie hierin ausgeführt und mit weiterer Beachtung von 1, umfasst Mischgerät 40 Verwirbelungsplatte 42 mit einer Vielzahl von Verwirbelungsschaufeln 44, die um den Umfang der Verwirbelungsplatte 42 herum angeordnet sind, und Mischgeräteinlass 46 und -auslass 48. Jede Schaufel 44 hat eine Vorderkante 68, Hinterkante 70, Oberseite 72 und Unterseite 74. Siehe 4. Mischgerät 40 umfasst weiterhin eine Vielzahl von Düsen 50, die jeweils vorzugsweise mehrere Öffnungen 52 zur Injektion des gasförmigen Treibstoffes aufweisen. Die Düsen 50 werden kontrollierbar aus dem Treibstoffvorrat 54 über entsprechende Ventilanschlüsse und Kanäle gespeist, wie es ein Fachmann verstehen würde.
Wird nun auf die 2-4 Bezug genommen, sind die Verwirbelungsschaufeln 44 vorzugsweise aerodynamisch mit einem Winkel von α₂ geformt und umlaufend beabstandet, um Verbrennungsluftpassagen 60 mit gutem Treibstoff/Luft-Mischen ohne Trennung bereitzustellen. Speziell sind die Passagen 60 so konfiguriert, dass sie eine konstante Querschnittsströmungsfläche 62 zwischen nebeneinander liegenden Schaufeln aufweisen, aber mit einem variierenden Seitenverhältnis von Passagenhöhe H zu Passagenbreite W entlang der Schaufellänge von Passageneinlass 64 zu Passagenauslass 66, bzw. nächstliegende Schaufelvorderkante 68 und Schaufelhinterkante 70 (siehe 3). Vorzugsweise reicht das Seitenverhältnis von etwa 1,5 am Passageneinlass bis etwa 4,5 am Passagenauslass 66.
Weiterhin, und wie am besten in 2 gesehen, hat jede Schaufel 44 ein Paar von Düsen 50 versenkt in entgegengesetzten Seiten 44a, 44b der Schaufel, wobei die Düse jeweils der Schaufelvorderkante 68 am nächsten ist und eine Vielzahl von in eine jeweilige Passage 60 gerichtete Öffnungen 52 hat. Die Düsen 50 können konfiguriert sein, um austauschbar zu sein, z.B. mit Düsen, die verschiedene Öffnungsgrößen aufweisen, um sich an verschiedene gasförmige Treibstoffe anzupassen, oder zur Reparatur. Auch, und wie am Besten in 4 gesehen werden kann, ist die Schaufelvorderkante 68 vorzugsweise in einem Winkel β relativ zur axialen Richtung 16a eingestellt, um die einströmende Verbrennungsluft besser aufzunehmen. Der Winkel β kann eingestellt sein, so dass er in rechten Winkeln zu der Richtung der einströmenden Luft ist, wie in 4 abgebildet.
Tabelle 1 zeigt einen besonders bevorzugten Satz von Konstruktionsparameterbereichen für das Profil und die Orientierung der Schaufeln 44 in Relation zu der Abbildung in den 3 und 4. Tabelle 1

Parameter Min. Wert Max. Wert

L₁/L₂ 1,2 1,4

R₁/L₂ 2,5 2,6

H₂/L₂ 0,35 0,45

H₁/L₁ 0,65 0,75

α₂ 20° 25°

H₂/W₂ 1,4 1,6

H₁/W₂ 4,4- 4,6
Noch weiter gemäß der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und umfassend beschrieben, kann die Einzelbrennkammer weiterhin eine Prallkühlungsmanschette umfassen, die koaxial zwischen dem Gehäuse und dem Brennkammereinsatz angeordnet ist und sich axial von dem geschlossenen Gehäuseende für eine beträchtliche Länge der Verbrennungszone entlang ausdehnt. Die Prallkühlungsmanschette kann eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen, die bemessen und verteilt sind, um Verbrennungsluft auf die Radialaußenfläche des Teils des Brennkammereinsatzes, der die Verbrennungszone definiert, zum Prallkühlen zu lenken.
Wie hierin ausgeführt und mit Bezugnahme auf 1 ist die Prallkühlungsmanschette 80 koaxial zwischen Gehäuse 12 und Einsatz 20 angeordnet abgebildet. Die Prallkühlungsmanschette 80 erstreckt sich axial entlang eines Teils von Einsatz 20, der Verbrennungszone 32 definiert, von einer an das geschlossene Ende 18 anschließenden Stelle zu einer den Verdünnungsöffnungen 30 nächstgelegenen, aber relativ zu der axialen Strömung der Verbrennungsgase vorgelagerten Stelle. Manschette 80 umfasst eine Vielzahl von umlaufend um Manschette 80 verteilte und zum Lenken von Verbrennungsluft in Passage 26 auf die Außenfläche von Einsatz 20 in der Nachbarschaft von Verbrennungszone 32 konfigurierten und orientierten Prallkühlungsöffnungen 82. Es ist vorteilhaft, dass die Form der Prallkühlungsmanschette 80 axial sich verjüngend ist, um eine kegelstumpfförmige Form mit zunehmendem Durchmesser vom Manschettenende 84 zu Manschettenende 86 zu erzielen, welches den Austrittsbereich für den Verbrennungsluftstrom umfasst, nachdem er die Manschette 80 durchquert und die Einsatzfläche 88 durch Prallkühlung gekühlt hat. Das Manschettenende 84 ist vorzugsweise so konfiguriert, um die Verbrennungsluft/Prallkühlungsluft in Passage 26 von Verdünnungsluftpfad 28 abzuschließen, nachdem die Verbrennungsluft die Prallkühlungsöffnungen 82 durchquert hat.
Maßgeblich passiert bei der in 1 abgebildeten Ausführungsform im Wesentlichen die gesamte Verbrennungsluft, die gegebenenfalls in die Verbrennungszone 32 eingelassen wurde, zuerst die Öffnungen 82 von Prallkühlungsmanschette 80, um Kühlung zu bewirken, d.h. alles außer eines gegebenenfalls unvermeidbaren Verlusts. Für NOx-arme Ausführungen kann die Verbrennungsluft zwischen etwa 45-55 % der gesamten Luft umfassen, die der Einzelbrennkammer zugeführt wurde (Verbrennungsluft plus Verdünnungsluft).
Noch weiter gemäß der Erfindung, wie hierin ausgeführt und umfassend beschrieben, umfasst die Einzelbrennkammer ein Gerät zum Herausleiten der Verbrennungsluft aus einem der Prallkühlungsmanschette nachgelagerten Austrittsbereich zu einem Einlass des Mischgeräts. Das Kanalisiergerät ist konfiguriert, um Strömungsablösung zu verhindern und umfasst einen Diffusorabschnitt mit einer Einlassströmungsfläche und einer Auslassströmungsfläche, wobei das Verhältnis der Auslassströmungsfläche zur Einlassströmungsfläche im Bereich von 1,3-1,5 oder größer liegt.
Wie hierin ausgeführt und unter Bezugnahme auf 1 umfasst das Kanalisiergerät 90 einen Diffusorabschnitt 92 und einen Führungsabschnitt 94, die beide aufeinanderfolgende Teile der Verbrennungsluft-Strömungspassage 26 umfassen. Der Diffusorabschnitt 92 erstreckt sich zwischen einer dem Manschetten-Austrittsbereich 86 nachgelagerten Stelle „A“ zu einer Stelle „B“, die der Anfang des nach innen gekrümmten Führungsabschnitts 94 ist. Führungsabschnitt 94 wiederum erstreckt sich von einer Stelle „B“ zu dem den Vorderkanten 68 der Verwirbelungsschaufeln 44 benachbarten Einlass 46 von Mischgerät 40. Der Führungsabschnitt 94 dient dazu, die Verbrennungsluft mit einem Minimum an Strömungsablösung nach innen in Richtung der Achse 16 und des Mischgeräteinlasses 46 unter Verwendung der sanft gekrümmten Innenfläche 96 von Gehäuse 1 und der Oberfläche 42a von Verwirbelungsplatte 42 mit einem großen Krümmungsradius zu leiten. Wie in 1 abgebildet, sollte die Führungsabschnittsfläche 96 vorzugsweise so konfiguriert sein, um den gleichen Durchmesser und den gleichen Krümmungsradius an der Stelle von Vorderkante 68 wie Verwirbelungsplattenoberfläche 42a aufzuweisen, um einen abrupten Absatz und mögliche Strömungsablösung zu vermeiden.
Es kann besonders bevorzugt sein, einen Krümmungsradius r zu verwenden, der die folgenden Beziehungen erfüllt: 1,15 ≤ r/H₁≤ 1,35 und 0,35 ≤ r/R₁ ≤ 0,45, wobei H₁ die Höhe von Schaufel 44 an der Hinterkante 70 ist, und R₁ der radiale Abstand von der Achse 16 zu der Innenfläche 96 von Gehäuses 18 am Beginn des Führungsabschnitts 94 (Stelle B) ist. Siehe 1 und 4. Zudem kann es besonders bevorzugt sein, dass die Schaufeln 44 sowie Verwirbelungsplatte 42 so konfiguriert sind, dass das Luft-und-Treibstoffgemisch die Verwirbelungsschaufeln 44 in tangentialer Richtung relativ zu Achse 16 verlässt (innerhalb von ±3°). Dies stellt den längsten Strömungsweg für das Luft-und-Treibstoffgemisch bereit, der ein homogeneres Gemisch ergibt. Dieses Merkmal wurde auf Grund des sich ändernden Seitenverhältnisses in den Verwirbelungsschaufelpassagen möglich gemacht.
Unter Bezug auf Diffusorabschnitt 92 ist die Diffusorströmungsfläche 98 in der abgebildeten Ausführungsform der Raum zwischen der konischen Innenfläche 100 des Gehäuses 14 zwischen den Stellen „A“ und „B“ und der konischen Außenfläche 104 von Wand 114 des ringförmigen Abstandselements 102. Diese beiden konischen Flächen sind bemessen und konfiguriert, um eine kontinuierlich zunehmende ringförmige Diffusorströmungsfläche von Diffusoreinlassabschnitt (Stelle „A“) zu Diffusorauslassabschnitt (Stelle „B“) bereitzustellen, um ein Ausdehnungsverhältnis der Auslassströmungsfläche zur Einlassströmungsfläche im Bereich von 1,3-1,5 über glatte kontinuierliche Ausdehnung bereitzustellen. Das dementsprechende Absenken der durchschnittlichen Geschwindigkeit in der Folge kann ein optimaleres Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Verbrennungsluft, die in das Mischgerät 40 einströmt, und aus den Düsen 50 injiziertem Treibstoff bereitstellen, wodurch gleichmäßigeres Mischen bewirkt wird.
Aus dem Obigem versteht ein Fachmann, dass die Konfiguration der Oberflächen, die den Diffusorabschnitt 92 definieren, nicht beide konisch sein müssen, um das gewünschte Ausdehnungsverhältnis bereitzustellen. Das heißt, Wand 114 mit Außenfläche 104 des ringförmigen Abstandselements 102 könnte zylindrisch sein, während die Innenfläche 100 des Diffusorabschnitts 42 von Gehäuse 14 konisch sein kann und umgekehrt. Obgleich jede dieser Alternativen zu einer eher radial kompakten Brennkammer führen kann, würde jede die Schwere der hydraulischen Verluste in Führungsabschnitt 94 auf Grund der schärferen Kurve (kleineren Krümmungsradius) nächst dem Mischgeräteinlass 46 steigern, und mag daher nicht bevorzugt sein. In der Ausführungsform von 1 ist der Verbrennungsluft-Massestrom durch den Diffusorabschnitt 92 etwas von der Achse 16 weg, während die Strömung durch den Führungsabschnitt 94 in Richtung der Achse 16 erfolgt, wodurch sich der größte Teil des Umleitens über eine verlängerte Führungsabschnittslänge glatt und nicht abrupt am Mischgeräteinlass erreichen lässt. Die schüsselförmige gekrümmte Mischplattenfläche 42a, die die Obergrenze der Verwirbelungsschaufelpassagen 60 bereitstellt, trägt ebenfalls dazu bei, die Verbrennungsluft zu umzuleiten.
Es kann auch bevorzugt sein, dass ein kleiner Bruchteil (ca. 14 %) der Verbrennungsluft aus dem Diffusorabschnitt 92 zum Kühlen des „Kopf“-Endes des Einsatzes 20 verwendet wird, nämlich von Einsatzteil 20a, der den Teil 34 der Verbrennungszone umgibt, wo die umgewälzten Verbrennungsgase eine hohe Wärmelast erzeugen können. In der Ausführungsform von 1 kann das ringförmige Element 102 mit Innenwand 106 beabstandet von dem Einsatzteil 20a konfiguriert und mit gerichteten Prallkühlungsöffnungen 108 versehen sein. In der Ausführungsform von 1 strömt die Verbrennungsluft für Prallkühlungseinsatzteil 20a in das ringförmige Element 102 durch die Öffnungen 112 in der Außenwand 114 ein.
Noch weiter und wie am Besten in 1 zu sehen ist, grenzt die obere Wand 116 des ringförmigen Elements 102 an die Verwirbelungsschaufeln 44 und definiert die Unterseitenteile der Verwirbelungsschaufelpassagen 60.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, einen anderen kleinen Bruchteil (ca. 1 %) der Verbrennungsluft zu verwenden, um Strömungsablösung am Diffusoreinlass A zu verhindern. Wie am Besten in 5 zu sehen ist, ist die Prallkühlungsmanschette 80 über eine Flanschverbindung, die den Absatz 120 erzeugt, am Gehäuse 14 festgemacht. Zur Verhinderung der Strömungsablsöung auf Grund der plötzlichen Ausdehnung in der Strömungsfläche am Absatz 120, sind im Absatz 120 die Lüftungslöcher 122 bereitgestellt und werden mit Verbrennungsluft aus der der Verbrennungsluftmanschette 80 vorgelagerten Passage 26 gespeist.
Als Folge der Merkmale der vorstehend beschriebenen Einzelbrennkammer und zusätzlich zu dem Vorteil der gleichmässigeren Luftströmung zu den Verwirbelungsschaufeln, die vorstehend besprochen wurden, kann die Einzelbrennkammer ein gleichmäßigeres Vormischen in den Verwirbelungsschaufeln, und in der Folge ein höheres effektives Treibstoff-zu-Luft-Verhältnis für eine gegebene NOx- und CO-Anforderung bereitstellen. Auch kann die oben beschriebene Einzelbrennkammer eine höhere Spanne an stabilem Brennen bereitstellen, hinsichtlich der Bereitstellung eines stabileren Umwälzmusters und kann auch die Temperaturabweichungen („Spreizung“) in den Verbrennungsprodukten, die an die Turbine abgeben werden, minimieren. Schließlich kann die oben offenbarte Einzelbrennkammer auch den Wirkungsgrad der Kühlungsluft maximieren und optimale Einsatzwand-Metalltemperaturen bereitstellen.
Für die Fachwelt ist es offensichtlich, dass an der offenbarten prallgekühlten Einzelbrennkammer verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne von den hierin erhaltenen Lehren abzuweichen. Obwohl der Fachwelt die Ausführungsformen aus dem Betrachten dieser Beschreibung und aus der Praxis des offenbarten Geräts klar sind, ist es beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als Erläuterung angesehen werden, wobei der echte Schutzumfang durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente angegeben ist.

Claims

Mit gasförmigem Treibstoff befeuerte Einzelbrennkammer (10) für ein Gasturbinentriebwerk, wobei die Einzelbrennkammer folgendes umfasst: ein im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse (12) mit einem Gehäuseinnenraum (14), einer Gehäuseachse (16) und einem geschlossenen Gehäuseende (18); einen im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20), der koaxial in dem Gehäuse-Innenraum (14) angeordnet und konfiguriert ist, um mit dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) eine radiale äußere Verbrennungsluftpassage (26) festzulegen, wobei der im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20) jeweils auch Radialinnenvolumina für eine Verbrennungszone (32) und eine Verdünnungszone (36) festlegt, wobei die Verdünnungszone (36) von dem geschlossenen Gehäuseende (18) relativ zu der Verbrennungszone (32) axial entfernt ist, und die Verbrennungszone (32) an das geschlossene Gehäuseende (18) axial angrenzt; ein am geschlossenen Gehäuseende (18) und in Strömungskommunikation mit der Verbrennungsluftpassage (26) angeordnetes Mischgerät (40), wobei das Mischgerät (40) eine Vielzahl von Schaufeln (44) zum Mischen von gasförmigem Treibstoff zur Verbrennung mit mindestens einem Teil der Verbrennungsluft und einen Mischgerät-Auslass (48) zum Einlassen eines resultierenden Treibstoff/Luft-Gemisches in die Verbrennungszone (32) umfasst; eine Prallkühlungsmanschette (80), die in der Verbrennungsluftpassage zwischen dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) und dem im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20) koaxial angeordnet ist, wobei die Prallkühlungsmanschette (80) eine erste Vielzahl von Öffnungen (82) aufweist, die bemessen und verteilt sind, um die Verbrennungsluft auf eine Radialaußenfläche von einem Brennkammereinsatzteil des im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatzes (20), der die Verbrennungszone (32) festlegt, zum Prallkühlen des Brennkammereinsatzteils zu leiten; und ein Kanalisiergerät (90), das in der Verbrennungsluftpassage zum Leiten der Verbrennungsluft von einem Austrittsbereich (86) der Prallkühlungsmanschette (80) zu einem Einlass (46) des Mischgeräts (40) angeordnet ist; wobei das Kanalisiergerät (90) einen Diffusorabschnitt (92) mit einer Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) und einer Diffusorabschnittauslassströmungsfläche (B) umfasst, und wobei ein Verhältnis der Diffusorabschnittauslassströmungsfläche (B) zur Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) zwischen 1,3 - 1,5 liegt, wobei eine Flanschverbindung zwischen der Prallkühlungsmanschette (80) und dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) benachbart zur Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Vielzahl von Öffnungen (122) vorgesehen ist zum Einleiten von Luft in den Diffusorabschnitt (92) unmittelbar stromabwärts der Flanschverbindung, um Strömungsablösung im Diffusorabschnitt (92) zu verhindern durch Verwendung von Verbrennungsluft aus der Verbrennnungsluftpassage stromaufwärts der Prallkühlungsmanschette (80).
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, wobei die Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) und die Diffusorabschnittauslassströmungsfläche (B) jeweils im Allgemeinen ringförmig in der Form und koaxial mit dem im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20) angeordnet sind, wobei der Diffusorabschnitt-Einlass benachbart zum Prallkühlungsmanschetten-Austrittsbereich angeordnet ist.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 2, wobei der Diffusorabschnitt (92) ein konisch geformtes Wandelement (114), das koaxial in dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) angeordnet ist und radial von diesem beabstandet ist, und eine konisch geformte Innenfläche (100) eines angrenzenden Gehäuseteils umfasst, und wobei eine Querschnittsströmungsfläche zwischen dem konisch geformten Wandelement (114) und der konisch geformten Gehäuse-Innenfläche (110) zwischen der Diffusorabschnittseinlassströmungsfläche (A) und der Diffusorabschnittsauslassströmungsfläche (B) kontinuierlich zunimmt.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, wobei der Diffusorabschnitt (92) durch mindestens eine koaxiale konische Fläche festgelegt ist.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, wobei das Kanalisiergerät (90) einen Führungsabschnitt (94) umfasst, der zwischen dem Diffusorabschnittsauslassbereich und dem Einlass (46) des Mischgeräts (40) angeordnet und konfiguriert ist, um die Verbrennungsluft, die aus dem Diffusorabschnitt-Auslass (B) aufgenommen wurde, in Richtung des Mischgerät-Einlasses (46) umzuleiten.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 5, wobei der Führungsabschnitt (94) angeordnet und konfiguriert ist, um Verbrennungsluft, die aus dem Diffusorabschnitt-Auslass (B) entlang einer ersten Strömungsrichtung, die im Allgemeinen von der Gehäuseachse (16) hinweg divergiert, aufgenommen wurde, in eine zweite Strömungsrichtung umzuleiten, die im Allgemeinen radial in Richtung der Gehäuseachse (16) konvergiert.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Schaufeln (44) auf einem Plattenelement (42) montiert sind, wobei das Plattenelement (42) im Allgemeinen senkrecht zu der Gehäuseachse (16) orientiert ist; wobei jede Schaufel (44) mit einem Paar von ersetzbaren Treibstoffdüsen (50) konfiguriert ist, die in gegenüberliegende Schaufel-Seitenwände nahe einer Schaufelvorderkante eingelassen sind; und wobei jede des Paares von ersetzbaren Treibstoffdüsen (50) eine Vielzahl von Einspritzlöchern (52) aufweist.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, wobei die Schaufeln (44) des Mischgeräts (40) als Verwirbelungsschaufeln konfiguriert sind, die umlaufend um die Gehäuseachse (16) gleich beabstandet sind, wobei die Verwirbelungsschaufeln konfiguriert sind, um jeweilige Verwirbelungsschaufelpassagen (60) zwischen nebeneinanderliegenden Schaufeln (44) festzulegen; und wobei die Verwirbelungsschaufelpassagen (60) eine im Wesentlichen konstante Querschnittsströmungsfläche entlang einer Schaufellänge und ein zunehmendes Seitenverhältnis von einer Schaufel-Vorderkante zu einer Schaufel-Hinterkante aufweisen.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 8, wobei ein Verwirbelungsschaufelpassagen-Seitenverhältnis von etwa 1,5 an der Schaufel-Vorderkante bis auf etwa 4,5 an der Schaufel-Hinterkante zunimmt.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein im Allgemeinen ringförmig geformtes Abstandselement (102), das koaxial zwischen dem geschlossenen Gehäuseende (18) und dem im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20) angeordnet ist, wobei das im Allgemeinen ringförmig geformte Abstandselement (102) konfiguriert ist, um eine Innenwand zu umfassen, die einen Umwälzeinsatzteil (20a) umgibt und davon beabstandet ist, das einen Umwälzteil (34) der Verbrennungszone (32) festlegt, um eine Passage für Kühlungsluft festzulegen; wobei die Innenwand eine dritte Vielzahl von Öffnungen (108) aufweist, die konfiguriert sind und angeordnet sind zum Prallkühlen des Umwälzeinsatzteils (20a); und wobei eine Außenwand des im Allgemeinen ringförmig geformten Abstandselements (102) ein oder mehrere Löcher (112) umfasst, die einen Innenraum des im Allgemeinen ringförmig geformten Abstandselements (102) und den Diffusorabschnitt (92) zum Zuführen eines kleineren Teils der Verbrennungsluft zum Prallkühlen des Umwälzeinsatzteils (20a) über die Strömung verbinden.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 5, wobei die Schaufeln (44) des Mischgeräts (40) Verwirbelungsschaufeln sind, die umlaufend um die Gehäuseachse (16) angeordnet sind, wobei die Verwirbelungsschaufeln Vorderkanten (68) aufweisen zum Auffangen eines Stroms von Verbrennungsluft aus dem Führungsabschnitt (94), und wobei die Vorderkanten konfiguriert sind, um im Wesentlichen senkrecht zu dem aufgefangenen Strom von Verbrennungsluft zu sein.
Einzelbrennkammer nach Anspruch 1, wobei nebeneinanderliegende der umlaufend beabstandeten Schaufeln (44) teilweise allgemein radial nach innen gerichtete Strömungsmischpassagen (60) festlegen, wobei das Seitenverhältnis von etwa 1,5 am Beginn von jeder Strömungsmischpassage (60) bis auf etwa 4,5 an einem Ende von jeder Strömungsmischpassage (60) ansteigt.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, wobei die Schaufeln (44) des Mischgeräts (40) Verwirbelungsschaufeln sind und wobei das geschlossene Gehäuseende (18) ein Plattenelement (42) umfasst, das senkrecht zu der Gehäuseachse (16) zum Befestigen der Verwirbelungsschaufeln angeordnet ist, wobei die Befestigungsplatte eine gekrümmte schüsselförmige Befestigungsfläche aufweist, die konfiguriert ist, um ein Umleiten des Verbrennungsluftstroms in die radial nach innen gerichtete Richtung zu bewirken.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, wobei eine Richtung des Verbrennungsluftstroms in der radial äußeren Verbrennungsluftpassage (26) am Mischgeräteinlass (46) mindestens zum Teil in der Axialrichtung ist, wobei die Schaufeln (44) des Mischgeräts (40) Verwirbelungsschaufeln sind und wobei die Verwirbelungsschaufeln jeweilige Vorderkanten (68) aufweisen, die in einem Winkel relativ zu der Gehäuseachse (16) und allgemein senkrecht zu der Verbrennungsluftströmungsrichtung am Mischgeräteinlass (46) orientiert sind.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 1, welche ein Gastreibstoff-Zufuhrsystem aufweist, das operativ angeschlossen ist, um gasförmigen Treibstoff an das Mischgerät (40) in der Nachbarschaft der Schaufeln (44) zum Mischen mit Verbrennungsluft abzugeben, die aus der Verbrennungsluftpassage (26) aufgenommen wurde, wobei das Gastreibstoffzufuhrsystem eine Vielzahl von Treibstoffdüsen (50) mit jeweils einer oder mehreren Öffnungen (52) zum Einspritzen von Treibstoff umfasst, wobei die Treibstoffdüsen (50) austauschbar in dem Mischgerät (40) jeweils im Anschluss an Anfänge der Strömungsmischpassagen befestigt sind.
Einzelbrennkammer (10) nach Anspruch 15, wobei die Schaufeln (44) des Mischgeräts (40) Verwirbelungsschaufeln sind und wobei ein Paar der Vielzahl von Treibstoffdüsen (50) in Vertiefungen befestigt ist, die in gegenüberliegenden Seitenwänden von jeder Verwirbelungsschaufel an eine Vorderkante (68) der Verwirbelungsschaufel anschließend ausgebildet sind.
Einzelbrennkammer nach Anspruch 12, wobei die Schaufeln (44) des Mischgeräts (40) Verwirbelungsschaufeln sind, wobei die Verwirbelungsschaufeln konfiguriert sind, um das Kraftstoff/Luft-Gemisch, das aus den Strömungsmischpassagen austritt, in einer im Wesentlichen tangentialen Richtung relativ zu der Gehäuseachse (16) zu lenken.
Gasturbinentriebwerk umfassend die Einzelbrennkammer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die operativ zwischen einen Luftkompressor (6) und eine Gasturbine (8) zwischengeschaltet ist.
Mit gasförmigem Treibstoff befeuerte Einzelbrennkammer (10) für ein Gasturbinentriebwerk, wobei die Einzelbrennkammer (10) folgendes umfasst: ein im Allgemeinen zylindrisches Gehäuse (12) mit einem Gehäuseinnenraum (14), einer Gehäuseachse (16) und einem geschlossenen axialen Gehäuseende (18); einen im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20), der koaxial in dem Gehäuse-Innenraum (14) angeordnet und konfiguriert ist, um mit dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) eine radiale äußere Verbrennungsluftpassage (26) festzulegen, wobei der im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20) jeweils auch Radialinnenvolumina für eine Verbrennungszone (32) und eine Verdünnungszone (36) festlegt, wobei die Verdünnungszone (32) von dem geschlossenen Gehäuseende (18) relativ zu der Verbrennungszone (32) axial entfernt ist, und die Verbrennungszone (32) an das geschlossene Gehäuseende (18) axial angrenzt; ein am geschlossenen Gehäuseende (18) und in Strömungskommunikation mit der Verbrennungsluftpassage (26) angeordnetes Mischgerät (40), wobei das Mischgerät (40) eine Vielzahl von Schaufeln (44) zum Mischen von gasförmigem Treibstoff zur Verbrennung mit mindestens einem Teil der Verbrennungsluft und einen Mischgerät-Auslass (48) zum Einlassen eines resultierenden Treibstoff/Luft-Gemisches in die Verbrennungszone (32) umfasst; eine Prallkühlungsmanschette (80), die in der Verbrennungsluftpassage (26) zwischen dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) und dem im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatz (20) koaxial angeordnet ist, wobei die Prallkühlungsmanschette (80) eine Vielzahl von Öffnungen (82) aufweist, die bemessen und verteilt sind, um die Verbrennungsluft auf eine Radialaußenfläche von einem Brennkammereinsatzteil des im Allgemeinen zylindrischen Brennkammereinsatzes (20), der die Verbrennungszone (32) festlegt, zum Prallkühlen des Brennkammereinsatzteils zu leiten; und ein Kanalisiergerät (90), das in der Verbrennungsluftpassage (26) zum Leiten der Verbrennungsluft von einem Austrittsbereich (86) der Prallkühlungsmanschette (80) zu einem Einlass (46) des Mischgeräts (40) angeordnet ist; wobei das Kanalisiergerät (90) zur Verhinderung von Strömungsablösung konfiguriert ist und einen Diffusorabschnitt (92) beinhaltet, durch den die Verbrennungsluft von dem Austrittbereich (86) der Prallkühlungsmanschette (80) zu dem Einlass (46) des Mischgeräts (40) fließt, wobei der Diffusorabschnitt (92) eine Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) und eine Diffusorabschnittauslassströmungsfläche (B) umfasst, und wobei ein Verhältnis der Diffusorabschnittauslassströmungsfläche (B) zur Diffusorabschnitteinlassströmungsfläche (A) zwischen 1,3 - 1,5 liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusorabschnitt (92) ein konisch geformtes Wandelement (114), das koaxial in dem im Allgemeinen zylindrischen Gehäuse (12) angeordnet ist und radial von diesem beabstandet ist, und eine konisch geformte Innenfläche (100) eines angrenzenden Gehäuseteils umfasst, wobei eine Querschnittsströmungsfläche des Diffusorabschnitts (92) zwischen dem konisch geformten Wandelement (114) und der konisch geformten Gehäuse-Innenfläche (110) zwischen der Diffusorabschnittseinlassströmungsfläche (A) und der Diffusorabschnittsauslassströmungsfläche (B) kontinuierlich zunimmt, und wobei eine obere Wand 116 des konisch geformten Wandelements (114) an die Vielzahl von Verwirbelungsschaufeln grenzt.