DE112014001594T5

DE112014001594T5 - Brennkammer und Gasturbine

Info

Publication number: DE112014001594T5
Application number: DE112014001594.6T
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Saito; Mitsunori Isono; Kotaro Miyauchi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2034-02-15
Also published as: US10480414B2; DE112014001594B4; CN105051457B; WO2014148166A1; CN105051457A; US20160032842A1; KR20150119923A; JP6021705B2; JP2014185791A; KR101690446B1

Abstract

Eine Brennkammer (4) ist vorgesehen mit einer Vielzahl von Brennstoffdüsen (20), welche sich in einer Axialrichtung eines Brennkammer-Hauptkörpers erstrecken und Brennstoff aus Einspritzlöchern (24) einspritzen können, welche an der Brennraumseite angeordnet sind. Die Brennkammer (4) ist mit einer Phaseneinstelleinheit (33) vorgesehen, welche eine Strömungsweg-Querschnittsfläche von mindestens einer Brennstoffdüse (20) in der Axialrichtung derart ändert, dass Phasen einer Strömungsratenfluktuation des Brennstoffs bezüglich mindestens zwei Brennstoffdüsen (20) aus der Vielzahl von Brennstoffdüsen (20) nicht übereinstimmen.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer und eine Gasturbine, welche mit der Brennkammer versehen ist.
Es wird die Priorität der am 22. März 2013 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-59587 beansprucht, deren Inhalt hier unter Bezugnahme einbezogen ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine allgemeine Gasturbine ist mit einem Kompressor, welcher komprimierte Luft erzeugt, einer Brennkammer, welche Verbrennungsgas unter Verwendung der in dem Kompressor erzeugten komprimierten Luft erzeugt, und einer Turbine, welche durch das in der Brennkammer erzeugte Verbrennungsgas drehend angetrieben wird, versehen.
Die Brennkammer der Gasturbine mischt die in dem Kompressor komprimierte Luft mit Brennstoff und verbrennt das Gemisch. Allerdings liegt zu diesem Zeitpunkt der Fall vor, dass eine starke Verbrennungsoszillation auftritt. Einer der Gründe der Verbrennungsoszillation besteht darin, dass eine Druckfluktuation in einem Brennraum eine Variation einer Brennstoff-Strömungsrate in einer Hauptdüse verursacht, welche Brennstoff einspritzt. Falls die Brennstoff-Strömungsrate in der Hauptdüse variiert, tritt eine Wärmeerzeugungsfluktuation beim Verbrennen des Brennstoffs gemäß der Strömungsratenfluktuation auf. Die Wärmeerzeugungsfluktuation verursacht ferner eine Druckfluktuation in der Brennkammer.
Patentschrift 1 offenbart eine Technik, bei welcher eine Öffnung zum Verringern einer Strömungsweg-Querschnittsfläche in einer Brennstoffleitung an der stromaufwärtigen Seite eines Verteilers vorgesehen ist, von welchem eine Hauptdüse abzweigt und damit verbunden ist, damit akustische Eigenschaften realisiert werden, bei welchen es für eine Brennstoff-Strömungsrate in einer Hauptdüse schwierig ist, auf eine Druckfluktuation in einem Brennraum anzusprechen.
Stand der Technik

Patentschrift 1: erste veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-285235

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der vorstehend beschriebenen Brennkammer wird die Strömungsratenfluktuation begrenzt, indem eine akustische Impedanz der Brennstoffleitung an der stromaufwärtigen Seite, bevor die Hauptdüse davon abzweigt, vergrößert wird. Allerdings tritt für den Fall, dass eine Vielzahl von Hauptdüsen dieselben akustischen Eigenschaften aufweisen, eine Strömungsratenfluktuation in derselben Phase in den jeweiligen Hauptdüsen auf. Falls der Brennstoff, welcher der Strömungsratenfluktuation in derselben Phase unterzogen ist, von den jeweiligen Hauptdüsen eingespritzt wird, werden die Amplituden einer Brennstoff/Luft-Verhältnisfluktuation in Verwirbelungselementen, die um die Hauptdüsen angeordnet sind, in dem Brennraum summiert. Aus diesem Grund wird die Amplitude der Brennstoff/Luft-Verhältnisfluktuation in dem Brennraum vergrößert, wodurch eine hohe Wärmeerzeugungsfluktuation und Druckfluktuation in dem Brennraum auftreten, und somit besteht das Problem, dass eine Verbrennungsoszillation nicht ausreichend verringert werden kann.
Hier kann eine akustische Eigenschaft geändert werden, indem z. B. der Innendurchmesser von jeder Hauptdüse geändert wird, damit die Phase der in der Hauptdüse auftretenden Strömungsratenfluktuation verschoben wird. Allerdings wird in diesem Fall, obwohl die Phase der Brennstofffluktuation verschoben wird, ein Druckverlust in jeder Hauptdüse ungleichmäßig. Aus diesem Grund tritt eine Verzerrung in einer Brennstoffströmungsrate auf, welche von jeder Hauptdüse zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Destabilisierung der Verbrennung in einem Verbrennungsbereich hervorgerufen, oder ein heißer Punkt (”hot spot”) wird in einer Flamme ausgebildet, wodurch die Menge an NOx (Stickstoffoxid) vergrößert wird.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Brennkammer und eine Gasturbine vor, in welchen eine Verbrennungsoszillation ausreichend verringert werden kann, indem die Strömungsratenfluktuation von Brennstoff, welcher einem Verbrennungsbereich zugeführt wird, verringert wird.
Technische Lösung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammer vorgesehen, die mit einer Vielzahl von Brennstoffdüsen vorgesehen ist, welche sich in einer Axialrichtung eines Brennkammer-Hauptkörpers erstrecken und Brennstoff aus Einspritzlöchern einspritzen können, welche an der Brennraumseite angeordnet sind. Die Brennkammer umfasst eine Phaseneinstelleinheit, welche eine Strömungsweg-Querschnittsfläche von mindestens einer Brennstoffdüse in der Axialrichtung derart teilweise ändert, dass Phasen einer Strömungsratenfluktuation des Brennstoffs bezüglich mindestens zwei Brennstoffdüsen aus der Vielzahl von Brennstoffdüsen nicht übereinstimmen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Brennkammer vorgesehen, in welcher jede der Vielzahl von Brennstoffdüsen in der Brennkammer gemäß dem ersten Aspekt mit der Phaseneinstelleinheit vorgesehen sein kann, und die Phaseneinstelleinheiten der einander benachbarten Brennstoffdüsen so angeordnet sein können, dass sie voneinander in der Axialrichtung versetzt sind.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Brennkammer vorgesehen, in welcher die Vielzahl von Brennstoffdüsen in der Brennkammer gemäß dem ersten Aspekt in einer Reihe angeordnet sein können, und die Phaseneinstelleinheiten bei jeder zweiten Brennstoffdüse in einer Anordnungsrichtung in der Vielzahl von Brennstoffdüsen vorgesehen sein können.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Brennkammer vorgesehen, in welcher in der Brennkammer gemäß einem des ersten bis dritten Aspekts die Brennstoffdüse, welche mit der Phaseneinstelleinheit vorgesehen ist, ein Einspritzloch mit einer Größe aufweisen kann, die zu der Größe bzw. dem Betrag eines Druckverlusts korrespondiert, der aufgrund der Phaseneinstelleinheit auftritt.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammer vorgesehen, in welcher die Phaseneinstelleinheiten in der Brennkammer gemäß einem des ersten bis vierten Aspekts die Phasen einer Strömungsratenfluktuation des Brennstoffs in den einander benachbarten Brennstoffdüsen zu entgegengesetzten Phasen machen können.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Brennkammer vorgesehen, in welcher die Phaseneinstelleinheit in der Brennkammer gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts mit einem Hohlraumabschnitt vorgesehen sein kann, welcher die Strömungsweg-Querschnittsfläche vergrößert.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Brennkammer vorgesehen, in welcher die Phaseneinstelleinheit in der Brennkammer gemäß einem des ersten bis sechsten Aspekts mit einem Öffnungsabschnitt vorgesehen sein kann, welcher die Strömungsweg-Querschnittsfläche verringert.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Brennkammer vorgesehen, in welcher die Phaseneinstelleinheit in der Brennkammer gemäß einem des ersten bis siebten Aspekts ein poröses Material umfassen kann, welches in einem Strömungsweg der Brennstoffdüse vorgesehen ist.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Brennkammer vorgesehen, in welcher die Vielzahl von Brennstoffdüsen in der Brennkammer gemäß einem des ersten bis achten Aspekts von einem Verteiler abzweigen und damit verbunden sein kann.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Gasturbine mit der Brennkammer gemäß einem des ersten bis neunten Aspekts vorgesehen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung Gemäß der vorstehend beschriebenen Brennkammer kann eine Verbrennungsoszillation ausreichend verringert werden, indem eine Strömungsratenfluktuation von Brennstoff, welcher einem Verbrennungsbereich zugeführt wird, verringert wird.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Gasturbine kann eine Verbrennungsoszillation in der Brennkammer verringert werden, und deshalb kann eine Beschädigung von Komponenten aufgrund der Verbrennungsoszillation verhindert werden.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen
1 ist eine Teilschnittansicht einer Gasturbine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht, welche die Konfiguration einer Brennkammer der Gasturbine zeigt.
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Hauptdüse, eines Verteilers, welcher der Hauptdüse einen Hauptbrennstoff zuführt, und einer Brennstoffleitung der Brennkammer.
4 ist ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwischen Strömungsratenfluktuationen in den Hauptdüsen zeigt.
5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm äquivalent zu 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm äquivalent zu 3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm äquivalent zu 3 gemäß einem modifizierten Beispiel des dritten Ausführungsbeispiels.
8 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm äquivalent zu 3 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine vergrößerte Teilansicht der in benachbarten Hauptdüsen vorgesehenen jeweiligen Phaseneinstelleinheiten gemäß einem modifizierten Beispiel von jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Im Folgenden werden eine Gasturbine und eine Brennkammer gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Teilschnittansicht, welche die Gasturbine dieses Ausführungsbeispiels zeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Gasturbine 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem Lufteinlass 2, einem Kompressor 3, einer Brennkammer 4 und einer Turbine 5 in Richtung eines zweiten Endabschnitts e2 von einem ersten Endabschnitt e1 in einer Axialrichtung (eine Richtung parallel zu einer Achsenlinie P) vorgesehen.
In der Gasturbine 1 wird zunächst Luft, die von dem Lufteinlass 2 eingelassen ist, durch den Kompressor 3 komprimiert. Anschließend wird in der Gasturbine 1 die durch den Kompressor 3 komprimierte Luft mit Brennstoff gemischt, und das Gemisch wird durch die Brennkammer 4 verbrannt, wodurch ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas erzeugt wird. Danach wird in der Gasturbine 1 das Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas der Turbine 5 zugeführt, wodurch die Turbine 5 gedreht wird. Die Drehkraft der Turbine 5 wird durch z. B. einen elektrischen Generator oder dergleichen in elektrische Energie umgewandelt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Brennkammer 4 mit einem Brennkammerkorb 10 und einem Brennkammergehäuse 11 vorgesehen. Sowohl der Brennkammerkorb 10 als auch das Brennkammergehäuse 11 ist hohlförmig ausgebildet. Das Brennkammergehäuse 11 ist so angeordnet, dass es den Brennkammerkorb 10 bedeckt. Die Mittelachsen des Brennkammerkorbs 10 und des Brennkammergehäuses 11 sind an einer Achsenlinie O der Brennkammer 4 angeordnet. Das Brennkammergehäuse 11 ist an der Außenseite in einer Radialrichtung an der Basisabschnittsseite (die linke Seite der Zeichnungsebene) des Brennkammerkorbs 10 in einer Richtung der Achsenlinie O angeordnet.
Der Brennkammerkorb 10 weist ein Brennkammerkorblager 13 auf, das an der Basisabschnittsseite eines Brennkammerkorb-Hauptkörperabschnitts 12 vorgesehen ist. Das Brennkammerkorblager 13 ist zwischen dem Brennkammerkorb-Hauptkörperabschnitt 12 und einer Rückwand 14 des Brennkammergehäuses 11 angeordnet. Der Brennkammerkorb-Hauptkörperabschnitt 12 ist an der Rückwand 14 durch das Brennkammerkorblager 13 gelagert.
Die Brennkammer 4 ist ferner mit einer Pilotdüse 15 vorgesehen, die sich in der Richtung der Achsenlinie O an der Achsenlinie O erstreckt. Die Pilotdüse 15 führt eine Diffusionsverbrennung durch Einspritzen eines Pilotbrennstoffs durch, um eine Flammenstabilität zu verbessern. Ein Piloteinspritzanschluss 16 zum Einspritzen eines mit der komprimierten Luft gemischten Brennstoffs ist in einem vorderen Abschnitt 15a der Pilotdüse 15 ausgebildet. Der vordere Abschnitt 15a der Pilotdüse 15 ist mit einem Pilotkegel 17 mit einer Entfernung dazwischen von außen bedeckt. Der Pilotkegel 17 weist eine Rohrform mit einer konstanten Dicke in der Richtung der Achsenlinie O an einem Abschnitt auf, welcher der Außenumfangsfläche der Pilotdüse 15 zugewandt ist. Ferner dehnt sich der Pilotkegel 17 bezüglich seines Durchmessers mit zunehmender Entfernung von dem Piloteinspritzanschluss 16 in der Richtung der Achsenlinie O aus.
Die Brennkammer 4 weist ferner eine Vielzahl von (z. B. acht) Hauptdüsen 20 auf, die um die Pilotdüse 15 vorgesehen sind. Die Vielzahl von Hauptdüsen 20 sind ausgebildet, um sich parallel zu der Richtung der Achsenlinie O zu erstrecken. Die Längen in der Richtung der Achsenlinie O der jeweiligen Hauptdüsen 20 weisen dieselbe Länge L1 auf (s. 3). Die Hauptdüsen 20 sind in der Form eines Rings angeordnet, der an der Achsenlinie O zentriert ist, um in einer Umfangsrichtung voneinander beabstandet zu sein, so dass sie die Pilotdüse 15 umgeben. Ein vorderer Abschnitt 21 von jeder Hauptdüse 20 weist eine konische Form auf, welche den Durchmesser der Hauptdüsen 20 graduell verringert. Eine Vielzahl von Haupteinspritzlöchern 24 zum Einspritzen von Brennstoff sind in einer Umfangswand 23 eines Düsen-Hauptkorperabschnitts 22 in der Umgebung des vorderen Abschnitts 21 ausgebildet. Der Innendurchmesser, d. h., die Strömungsweg-Querschnittsfläche des Düsen-Hauptkörperabschnitts 22 von jeder Hauptdüse 20 weist eine konstante Strömungsweg-Querschnittsfläche auf, welche sich von der in einem Abschnitt unterscheidet, an welchem eine Phaseneinstelleinheit 33 (nachstehend beschrieben) angeordnet ist. Die Hauptdüse 20 führt eine Vormischverbrennung durch, indem der Brennstoff aus den Haupteinspritzlöchern 24 eingespritzt wird. Hier kann die Anzahl von Hauptdüsen 20 gerade sein.
Die Brennkammer 4 ist ferner mit einem Hauptverbrenner 26 vorgesehen. Der Hauptverbrenner 26 ist an der Seite des vorderen Abschnitts 21 der Hauptdüse 20 angeordnet. Der Hauptverbrenner 26 ist so ausgebildet, dass er den vorderen Abschnitt 21 von außen mit einer Entfernung dazwischen in der Radialrichtung bedeckt. Ein Haupt-Verwirbelungselement 27 zum Mischen der komprimierten Luft, welche von dem Kompressor 3 zugeführt ist, mit dem Hauptbrennstoff, welcher von der Hauptdüse 20 eingespritzt ist, ist zwischen dem Hauptverbrenner 26 und der Hauptdüse 20 angeordnet. In 2 ist ein Pilot-Verwirbelungselement zum Mischen des Pilotbrennstoffs mit der komprimierten Luft, welcher um die Pilotdüse 17 angeordnet ist, ausgelassen.
Die Brennkammer 4 ist zwischen dem Brennkammerkorb 10 und dem Brennkammergehäuse 11 mit einem Luftströmungsweg 28 vorgesehen, durch welchen die von dem Kompressor 3 zugeführte komprimierte Luft strömt. Der Luftströmungsweg 28 ist an der Seite, welche der Rückwand 14 des Brennkammergehäuses 11 gegenüber liegt, in der Richtung der Achsenlinie O mit einem Einlass 30 verbunden, an welchem eine Strömungsbegradigungsplatte 29, die aus perforiertem Material oder dergleichen hergestellt ist, angebracht ist. Hier erstreckt sich das vorstehend beschriebene Brennkammerkorblager 13 z. B. zu der Rückwand 14 des Brennkammergehäuses 11 zwischen den einander benachbarten Hauptdüsen 20 in der Umfangsrichtung. Die in den Luftströmungsweg 28 geströmte komprimierte Luft strömt zu der Innenseite in der Radialrichtung, anders ausgedrückt, die Seite der Achsenlinie O zwischen den Brennkammerkorblagern 13. Dann wird eine Richtung einer Strömung der komprimierten Luft um 180 Grad in der Richtung parallel zu der Achsenlinie O mit Bezug auf die komprimierte Luft geändert, welche in den Luftströmungsweg 28 strömt. Außerdem strömt die komprimierte Luft gleichmäßig zu den Seiten der jeweiligen vorderen Abschnitte 21 und 15a entlang der Hauptdüse 20 und der Pilotdüse 15.
3 zeigt schematische Konfigurationen der Hauptdüsen 20, eines Verteilers 31, welcher den Hauptdüsen 20 den Hauptbrennstoff zuführt, und einer Brennstoffleitung 32 der vorstehend beschriebenen Brennkammer 4.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die Brennkammer 4 mit dem Verteiler 31 vorgesehen, von welchem die Hauptdüsen 20 abzweigen und damit verbunden sind. Der Hauptbrennstoff wird dem Verteiler 31 durch die Brennstoffleitung 32 zugeführt. Der Verteiler 31 verteilt den von der Brennstoffleitung 32 zugeführten Hauptbrennstoff gleichmäßig an die Vielzahl von Hauptdüsen 20. Hier wird der durch die Innenseite der Hauptdüse 20 strömende Hauptbrennstoff einer Druckfluktuation in einem Brennraum (nicht gezeigt) der Brennkammer 4 unterzogen, wodurch die Strömungsrate desselben periodisch variiert. Aus diesem Grund variiert auch die Menge an Brennstoff, der von jeder Hauptdüse 20 eingespritzt wird, periodisch.
Jede der Hauptdüsen 20 ist mit der Phaseneinstelleinheit 33 vorgesehen. Die Phaseneinstelleinheiten 33 sind vorgesehen, um die akustischen Eigenschaften der jeweiligen Hauptdüsen 20 derart zu verschieben, dass die Phase einer Strömungsratenfluktuation des Hauptbrennstoffs (nachstehend als Phase einer Strömungsratenfluktuation bezeichnet), die in jeder Hauptdüse 20 auftritt, mit Bezug auf die einander benachbarten Hauptdüsen 20 nicht übereinstimmt. Die Phaseneinstelleinheit 33 gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht aus einem Hohlraumabschnitt, welcher die Strömungsweg-Querschnittsfläche der Hauptdüse 20 in der Richtung parallel zu der Achsenlinie O (die Pfeilrichtung in 3) teilweise vergrößert.
In der Hauptdüse 20 ändert sich die akustische Eigenschaft derselben mit Bezug auf eine Hauptdüse 20, in welcher die Strömungsweg-Querschnittsfläche nicht vergrößert ist, falls die Strömungsweg-Querschnittsfläche derselben durch die Phaseneinstelleinheit 33 in der Richtung der Achsenlinie O teilweise vergrößert ist. Anders ausgedrückt, durch Bereitstellen der Phaseneinstelleinheit 33 kann die Phase einer Strömungsratenfluktuation verschoben werden. Beispielsweise wird für den Fall, dass die Formen der Phaseneinstelleinheiten 33, welche jeweils aus dem Hohlraumabschnitt bestehen, dieselben sind, die akustische Eigenschaft der Hauptdüse 20 basierend auf der Anordnung der Phaseneinstelleinheit 33 in der Richtung der Achsenlinie O geändert, wodurch die Phase einer Strömungsratenfluktuation geändert wird.
Jede Hauptdüse 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist derart gemacht, dass die Position der Phaseneinstelleinheit 33 in der Richtung der Achsenlinie O nicht mit der Position der Phaseneinstelleinheit 33 der Hauptdüse 20, welche neben der Phaseneinstelleinheit 33 angeordnet ist, übereinstimmt. Insbesondere sind die Phaseneinstelleinheiten 33, welche in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 vorgesehen sind, notwendigerweise angeordnet, um in der Richtung parallel zu der Achsenlinie O voneinander versetzt zu sein.
Jede der Phaseneinstelleinheiten 33 ist derart angeordnet, dass die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 entgegengesetzte Phasen aufweisen. D. h., wie in 4 gezeigt ist, treten in der Strömungsratenfluktuation in den Hauptdüsen 20 ein Spitzenwert (durch „+” in 4 gezeigt) und ein unterer Wert (durch „–” in 4 gezeigt) abwechselnd in einer Anordnungsrichtung auf. Zusätzlich wird die Anordnungsbeziehung der Phaseneinstelleinheiten 33, welche die Phasen umkehrt, basierend auf verschiedenen Bedingungen geändert, wie etwa dem Leitungsdurchmesser oder der Dicke der Hauptdüse 20. Aus diesem Grund kann durch Bestimmen der akustischen Eigenschaften der Hauptdüse 20 in verschiedenen Zuständen durch Simulation oder dergleichen die Anordnungsbeziehung, welche entgegengesetzte Phasen macht, bestimmt werden.
Deshalb kann gemäß der vorstehend beschriebenen Brennkammer 4 des ersten Ausführungsbeispiels die Phase einer Strömungsratenfluktuation in der Hauptdüse 20 durch die Phaseneinstelleinheit 33 verschoben werden, und deshalb kann ein Übereinstimmen der Phasen einer Strömungsratenfluktuation mit Bezug auf die Hauptdüsen 20 verhindert werden. Demzufolge wird die Amplitude einer Fluktuation eines Brennstoff/Luft-Verhältnisses in dem Brennraum verringert, in welchem die Strömungsratenfluktuationen in der Vielzahl von Hauptdüsen 20 summiert sind, und somit kann eine Verbrennungsoszillation ausreichend verringert werden.
Ferner ist die Phaseneinstelleinheit 33 in jeder Hauptdüse 20 vorgesehen, wodurch eine Variation eines in jeder Hauptdüse 20 auftretenden Druckverlustes beschränkt werden kann. Ferner ist die Phaseneinstelleinheit 33 in der Richtung der Achsenlinie O teilweise ausgebildet, wodurch der Einfluss auf einen Luftströmungsweg, welcher um die Hauptdüse 20 ausgebildet ist, minimiert werden kann.
Ferner kann die akustische Eigenschaft von jeder Hauptdüse 20 gemäß der Anordnung in der Richtung der Achsenlinie O der Phaseneinstelleinheit 33 geändert werden, und deshalb kann die in jeder Hauptdüse 20 auftretende Phase einer Strömungsratenfluktuation leicht eingestellt werden.
Ferner werden die in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 auftretenden Phasen einer Strömungsratenfluktuation so eingestellt, dass sie mit Bezug zueinander entgegengesetzt sind, wodurch die Strömungsratenfluktuationen in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 so wirken, dass sich die Strömungsratenfluktuationen gegenseitig aufheben. Aus diesem Grund wird die Amplitude einer Fluktuation des Brennstoff/Luft-Verhältnisses in dem Brennraum beschränkt, und somit kann die Brennstoffoszillation weiter verringert werden.
Insbesondere kann für den Fall, dass die Vielzahl von Hauptdüsen 20 von dem Verteiler 31 abzweigen und damit verbunden sind, verhindert werden, dass eine Strömungsratenfluktuation, welche in jeder Hauptdüse 20 weiter zu der Brennraumseite hin als zu dem Verteiler 31 hin gemäß einer Druckfluktuation in dem Brennraum auftritt, eine Verbrennung in dem Brennraum beeinträchtigt.
Ferner wird gemäß der Gasturbine 1, welche mit der Brennkammer 4 vorgesehen ist, eine Fluktuation von Brennstoff, welcher dem Brennraum zugeführt wird, verringert, und somit kann die Verbrennungsoszillation der Brennkammer 4 beschränkt werden. Aus diesem Grund kann eine Komponentenbeschädigung oder dergleichen aufgrund der Verbrennungsoszillation beschränkt werden.
Im Folgenden wird die Brennkammer 4 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basierend auf 5 beschrieben. In der Brennkammer 4 des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Phaseneinstelleinheit 33 der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels als ein Öffnungsabschnitt anstelle des Hohlraumabschnitts konfiguriert. Aus diesem Grund ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Beschreibung mit denselben Abschnitten wie in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, die durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind, vorgesehen.
Wie in 3 gezeigt ist, ist die Brennkammer 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der Vielzahl von Hauptdüsen 20 vorgesehen, ähnlich zu der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Die Vielzahl von Hauptdüsen 20 sind ausgebildet, damit sie sich parallel zu der Richtung der Achsenlinie O erstrecken. Die Längen in der Richtung der Achsenlinie O der Vielzahl von Hauptdüsen 20 weisen dieselbe Länge L1 auf. Die Hauptdüsen 20 sind in der Form eines Rings angeordnet, der an der Achsenlinie O zentriert ist, um in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet zu sein. Jede der Hauptdüsen 20 weist den konischen vorderen Abschnitt 21 auf, welcher den Durchmesser der Hauptdüse graduell verringert. Die Vielzahl von Haupteinspritzlöchern 24 zum Einspritzen von Brennstoff sind in der Umfangswand des Düsen-Hauptkörperabschnitts 22 in der Umgebung des vorderen Abschnitts 21 ausgebildet. Die Strömungsweg-Querschnittsfläche des Düsen-Hauptkörperabschnitts 22 weist eine konstante Strömungsweg-Querschnittsfläche auf, die sich von der in einer Phaseneinstelleinheit 133 unterscheidet. Die Hauptdüse 20 ist mit der Phaseneinstelleinheit 133 vorgesehen, welche die Strömungsweg-Querschnittsfläche in der Richtung der Achsenlinie O teilweise ändert.
Die Phaseneinstelleinheit 133 gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht aus einem Öffnungsabschnitt, welcher die Strömungsweg-Querschnittsfläche in der Richtung der Achsenlinie O teilweise verringert. Indem die aus dem Öffnungsabschnitt bestehende Phaseneinstelleinheit 133 vorgesehen wird, kann die Phase einer Strömungsratenfluktuation verschoben werden, indem die akustische Eigenschaft mit Bezug auf eine Hauptdüse 20, in welcher die Phaseneinstelleinheit 133 nicht vorgesehen ist, geändert wird, ähnlich zu der Phaseneinstelleinheit 33 gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Für den Fall, dass die Formen der Phaseneinstelleinheiten 133, die jeweils aus dem Öffnungsabschnitt bestehen, dieselben sind, ändert sich die akustische Eigenschaft der Hauptdüse 20 gemäß der Anordnung in der Richtung der Achsenlinie O der Phaseneinstelleinheit 133. Aus diesem Grund kann durch Ändern der Anordnung in der Richtung der Achsenlinie O der Phaseneinstelleinheit 133 die Phase einer Strömungsratenfluktuation geändert werden.
Die Phaseneinstelleinheiten 133, welche in den jeweiligen Hauptdüsen 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, sind derart angeordnet, dass die Positionen davon in der Richtung der Achsenlinie O zwischen den einander benachbarten Hauptdüsen 20 nicht miteinander übereinstimmen, ähnlich zu der Phaseneinstelleinheit 33 des ersten Ausführungsbeispiels. Insbesondere sind die Phaseneinstelleinheiten 133 derart angerordnet, dass die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 mit Bezug zueinander entgegengesetzt sind.
Jede Hauptdüse 20 weist das Haupteinspritzloch 24 mit einer Größe korrespondierend zu der Größe bzw. dem Betrag eines Druckverlustes auf, welcher sich aufgrund der Phaseneinstelleinheit 133 vergrößert. D. h., das Haupteinspritzloch 24 ist so ausgebildet, dass es um eine Größe korrespondierend zu einem Druckverlust größer ist, welcher sich aufgrund der aus dem Öffnungsabschnitt bestehenden Phaseneinstelleinheit 133 vergrößert. Auf diese Weise wird der Druckverlust in der Gesamtheit der Hauptdüse 20 gleich dem Druckverlust in der Gesamtheit der Hauptdüse 20 für den Fall, dass die Phaseneinstelleinheit 133 nicht vorgesehen ist.
Deshalb wird gemäß der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels die Strömungsweg-Querschnittsfläche in der Richtung der Achsenlinie O teilweise verringert, und deshalb kann die in einer Brenndüse auftretende Phase der Strömungsratenfluktuation von Brennstoff verschoben werden, während eine Vergrößerung eines in jeder Hauptdüse 20 auftretenden Druckverlustes minimiert wird. Demzufolge kann eine mit einer Strömungsratenfluktuation in der Hauptdüse 20 verbundene Verbrennungsoszillation ausreichend verringert werden.
Ferner kann die in der Hauptdüse 20 auftretende Phase der Strömungsratenfluktuation von Brennstoff verschoben werden, ohne zu bewirken, dass die Phaseneinstelleinheit 133 weiter zu der Außenseite hin vorsteht als die Umfangswand 23 der Hauptdüse 20. Aus diesem Grund kann z. B. der Freiheitsgrad in der Anordnung einer Komponente oder dergleichen um die Hauptdüse 20 verbessert werden.
Ferner wird ein Druckverlust, welcher aufgrund der Phaseneinstelleinheit 133 vergrößert wird, kompensiert, indem die Größe des Haupteinspritzlochs 24 eingestellt wird. Aus diesem Grund ist es nicht notwendig, den zum Zuführen des Hauptbrennstoffs verwendeten Druck zu vergrößern, und die Verbrennungsoszillation kann leicht verringert werden.
Im Folgenden wird die Brennkammer 4 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basierend auf einer Zeichnung beschrieben. Die Brennkammer 4 des dritten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels lediglich darin, dass die Phaseneinstelleinheiten 33 bei jeder zweiten Hauptdüse in einer Anordnungsrichtung in der Vielzahl von in einer Reihe angeordneter Hauptdüsen 20 vorgesehen sind. Aus diesem Grund ist eine Beschreibung mit denselben durch dieselben Bezugszeichen bezeichneten Abschnitten vorgesehen.
Wie in 6 gezeigt ist, ist die Brennkammer 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der Vielzahl von Hauptdüsen 20 ähnlich zu der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen. Die Vielzahl von Hauptdüsen 20 sind ausgebildet, um sich parallel zu der Richtung der Achsenlinie O (durch einen Pfeil in 6 gezeigt) zu erstrecken. Die Längen in der Richtung der Achsenlinie O der Vielzahl von Hauptdüsen 20 weisen dieselbe Länge L1 auf. Die Hauptdüsen 20 sind in der Form eines Rings ausgebildet, der um die Achsenlinie O zentriert ist, um in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet zu sein. Jede der Hauptdüsen 20 ist mit dem konischen vorderen Abschnitt 21 vorgesehen, dessen Durchmesser sich graduell verringert. Die Vielzahl von Haupteinspritzlöchern 24 zum Einspritzen des Hauptbrennstoffs sind in der Umfangswand 23 des Düsen-Hauptkörperabschnitts 22 in der Umgebung des vorderen Abschnitts 21 ausgebildet. Die Strömungsweg-Querschnittsfläche von jedem Düsen-Hauptkörperabschnitt 22 weist eine konstante Strömungsweg-Querschnittsfläche auf, die an einem anderen Ort als die Phaseneinstelleinheit 33 angeordnet ist.
In der Vielzahl von Hauptdüsen 20, die in einer Reihe in der Form eines Rings angeordnet sind, sind die Phaseneinstelleinheiten 33 bei jeder zweiten Hauptdüse in der Anordnungsrichtung vorgesehen. Die Phaseneinstelleinheit 33 gemäß diesem Ausführungsbeispiel besteht aus einem Hohlraumabschnitt, welcher die Strömungsweg-Querschnittsfläche der Hauptdüse 20 in der Richtung der Achsenlinie O teilweise ausdehnt. Hier ist die Phase einer Strömungsratenfluktuation in der Hauptdüse 20, welche mit der Phaseneinstelleinheit 33 vorgesehen ist, von der Phase einer Strömungsratenfluktuation in der Hauptdüse 20 verschoben, welche mit der Phaseneinstelleinheit 33 nicht vorgesehen ist. Die Phaseneinstelleinheit 33 ist an einer vorbestimmten Position in der Richtung der Achsenlinie O angeordnet, an welcher die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 entgegengesetzt sind. Die in der Vielzahl von Hauptdüsen 20 vorgesehenen jeweiligen Phaseneinstelleinheiten 33 sind an denselben Positionen in der Richtung der Achsenlinie O angeordnet.
Die Hauptdüse 20 mit der Phaseneinstelleinheit 33 weist das Haupteinspritzloch 24 mit einer Größe korrespondierend zu der Größe bzw. dem Betrag eines Druckverlusts auf, welcher sich aufgrund einer Bereitstellung der Phaseneinstelleinheit 33 ändert. D. h., die Größe des Haupteinspritzlochs 24 ist derart eingestellt, dass ein Druckverlust in der Gesamtheit der Hauptdüse 20 mit der Phaseneinstelleinheit 33 gleich einem Druckverlust in der Gesamtheit der Hauptdüse 20 ist, welche die Phaseneinstelleinheit 33 nicht aufweist.
Deshalb kann gemäß der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiels ähnlich zu der Brennkammer 4 des ersten Ausführungsbeispiels die Verbrennungsoszillation verringert werden. Zusätzlich können die Phaseneinstelleinheiten 33 an denselben Positionen in der Richtung der Achsenlinie O angeordnet sein, und somit reicht es aus, wenn zwei Typen einer Hauptdüse 20 mit nur einem Unterschied, dass die Phaseneinstelleinheit 33 vorliegt oder fehlt, vorbereit werden. Da es ausreicht, wenn die beiden Typen einer Hauptdüse 20 abwechselnd angeordnet sind, kann verhindert werden, dass ein Zusammensetzen kompliziert wird. Demzufolge kann die Belastung bezüglich eines Zusammensetzens verringert werden.
In dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben worden, dass die Phaseneinstelleinheit 33 aus dem Hohlraumabschnitt besteht. Allerdings kann sie z. B. als modifiziertes Beispiel des dritten Ausführungsbeispiels, wie in 7 gezeigt ist, durch die Phaseneinstelleinheit 133 ersetzt werden, die aus einem Öffnungsabschnitt besteht.
Im Folgenden wird die Brennkammer 4 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basierend auf einer Zeichnung beschrieben. Zusätzlich ist die Brennkammer 4 des vierten Ausführungsbeispiels lediglich bezüglich der Konfiguration der Phaseneinstelleinheit von der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels verschieden. Aus diesem Grund ist die Beschreibung mit denselben durch dieselben Bezugszeichen bezeichneten Abschnitten vorgesehen.
Wie in 8 gezeigt ist, ist die Brennkammer 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der Vielzahl von Hauptdüsen 20 vorgesehen, ähnlich zu der Brennkammer 4 des vorstehend beschrieben ersten Ausführungsbeispiels. Die Vielzahl von Hauptdüsen 20 sind ausgebildet, um sich parallel zu der Richtung der Achsenlinie O (durch einen Pfeil in 8 gezeigt) zu erstrecken. Die Längen in der Richtung der Achsenlinie O der Vielzahl von Hauptdüsen 20 weisen dieselbe Länge L1 auf. Die Hauptdüsen 20 sind in der Form eines Rings angeordnet, der an der Achsenlinie O zentriert ist, um in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet zu sein. Jede Hauptdüse 20 ist mit dem konischen vorderen Abschnitt 21 vorgesehen, dessen Durchmesser sich graduell verringert. Die Vielzahl von Haupteinspritzlöchern 24 zum Einspritzen des Hauptbrennstoffs sind in der Umfangswand 23 des Düsen-Hauptkörperabschnitts 22 in der Umgebung des vorderen Abschnitts 21 ausgebildet. Die Strömungsweg-Querschnittsfläche von jeder Hauptdüse 20 weist eine konstante Strömungsweg-Querschnittsfläche auf. Die Hauptdüse 20 ist mit einer Phaseneinstelleinheit 233 vorgesehen, welche die Strömungsweg-Querschnittsfläche in der Richtung der Achsenlinie O teilweise ändert.
Die Phaseneinstelleinheit 233 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist aus einem porösem Material gemacht, wie etwa Schaumstoff, welches die Strömungsweg-Querschnittsfläche in der Richtung der Achsenlinie O teilweise verringert. Hier ist die Phaseneinstelleinheit 233 angeordnet, um in einem Strömungsweg der Hauptdüse 20 komprimiert zu sein. In der aus einem porösen Material hergestellten Phaseneinstelleinheit 233 sind darin ausgebildete Poren miteinander verbunden. Der Hauptbrennstoff kann durch die Innenseite der Poren verlaufen. D. h., die Strömungsweg-Querschnittsfläche der Hauptdüse 20 wird durch die Phaseneinstelleinheit 233 verringert.
Ähnlich zu der Phaseneinstelleinheit 33 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels ändert sich in der Hauptdüse 20, welche mit der Phaseneinstelleinheit 233 vorgesehen ist, die akustische Eigenschaft derselben mit Bezug auf eine Hauptdüse 20, welche mit der Phaseneinstelleinheit 233 nicht vorgesehen ist, wodurch die Phase einer Strömungsratenfluktuation verschoben wird. Für den Fall, dass die Formen der Phaseneinstelleinheiten 233 dieselben sind, ändert sich die akustische Eigenschaft der Hauptdüse 20 gemäß der Anordnung der Phaseneinstelleinheiten 233 in der Richtung der Achsenlinie O. Hier liegt als die Form der Phaseneinstelleinheit 33 der Anteil der Poren in der Gesamtheit der Phaseneinstelleinheit 233, eine Länge in der Richtung der Achsenlinie O oder dergleichen vor. Aus diesem Grund können durch Ändern der Anordnung in der Richtung der Achsenlinie O der Phaseneinstelleinheiten 233 in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 die Phasen einer Strömungsratenfluktuation, die in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 auftreten, geändert werden.
Ferner sind die Phaseneinstelleinheiten 233 angeordnet, um in der Richtung der Achsenlinie O derart voneinander versetzt zu sein, dass die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 entgegengesetzt sind.
Ferner weist die Hauptdüse 20 das Haupteinspritzloch 24 mit einer Größe korrespondierend zu einem Druckverlust auf, welcher aufgrund der Phaseneinstelleinheit 233 zunimmt, ähnlich zu dem Haupteinspritzloch 24 des zweiten Ausführungsbeispiels. Auf diese Weise tritt eine Zunahme eines Druckverlusts in der Gesamtheit der Hauptdüse 20 aufgrund einer Bereitstellung der Phaseneinstelleinheit 233 nicht auf.
Deshalb ist gemäß der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsbeispiels die aus einem porösen Material gemachte Phaseneinstelleinheit 233 in der Hauptdüse 20 vorgesehen, wodurch eine akustische Impedanz der Hauptdüse 20 vergrößert werden kann. Aus diesem Grund kann ähnlich zu jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die Amplitude des Brennstoff/Luft-Verhältnisses in dem Brennraum verringert werden, indem die Phasen einer Strömungsratenfluktuation zwischen den einander benachbarten Hauptdüsen 20 voneinander verschoben werden. Da ferner die akustische Impedanz vergrößert wird, kann die Amplitude einer Strömungsratenfluktuation selbst in der Hauptdüse 20 verringert werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Konfiguration von jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, und Änderungen in der Ausgestaltung sind innerhalb eines Umfangs möglich, welcher von dem Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung nicht abweicht.
Beispielweise kann in der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels die Größe des Haupteinspritzlochs 24 um eine Größe korrespondierend zu einer Änderung eines Druckverlusts aufgrund eines Bereitstellens der Phaseneinstelleinheit 33 eingestellt werden.
Ferner ist gemäß der Brennkammer 4 des zweiten Ausführungsbeispiels der Fall beschrieben worden, dass die Größe des Haupteinspritzlochs 24 basierend auf einem Druckverlust in der aus dem Öffnungsabschnitt bestehenden Phaseneinstelleinheit 133 eingestellt wird. Allerdings kann der zum Zuführen von Brennstoff verwendete Druck erhöht werden, ohne die Größe des Haupteinspritzlochs 24 einzustellen.
Ferner werden in benachbarten Hauptdüsen 20 von jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die Phasen einer Brennstofffluktuation voneinander verschoben, indem die Anordnung der Phaseneinstelleinheiten 33, 133 oder 233 in der Richtung der Achsenlinie O verschoben werden. Allerdings besteht diesbezüglich keine Beschränkung. Beispielsweise können die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 voneinander versetzt werden, indem die Längen in der Richtung der Achsenlinie O des Hohlraumabschnitts, des Öffnungsabschnitts und des porösen Materials, die Größen in der Radialrichtung in dem Hohlraumabschnitt und dem Öffnungsabschnitt, der Anteil der Poren in dem porösen Material oder dergleichen geändert werden.
Ferner ist in jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eine Konfiguration derart gemacht, dass die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 entgegengesetzt sind. Allerdings besteht diesbezüglich keine Beschränkung. Falls die Phase einer Strömungsratenfluktuation in jeder Hauptdüse 20 sogar ein bisschen verschoben ist, verglichen zu dem Fall, dass die Phasen einander übereinstimmen, wird der Effekt eines Verringerns der Amplitude einer Fluktuation des Brennstoff/Luft-Verhältnisses in dem Brennraum erhalten.
Ferner ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall beschrieben worden, dass die Phaseneinstelleinheiten 33 in allen der Vielzahl von angeordneten Hauptdüsen 20 vorgesehen sind. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Fall beschrieben worden, dass die Phaseneinstelleinheiten 33 bei jeder zweiten Hauptdüse vorgesehen sind. Allerdings reicht es aus, falls eine Konfiguration derart gemacht ist, dass die Phaseneinstelleinheit 33 in mindestens einer Hauptdüse 20 aus der Vielzahl von Hauptdüsen 20 vorgesehen ist, und somit werden die Phasen einer Strömungsratenfluktuation, die in mindestens zwei Hauptdüsen 20 auftreten, voneinander verschoben. In diesem Fall wird der Effekt eines Verringerns der Amplitude einer Fluktuation des Brennstoff/Luft-Verhältnisses in dem Brennraum durch eine Größe korrespondierend zu einer Differenz zwischen den Phasen einer Strömungsratenfluktuation, welche in mindestens zwei Hauptdüsen 20 auftreten, erhalten.
Ferner ist in der Brennkammer 4 des vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiels der Fall beschrieben worden, dass die jeweiligen Phaseneinstelleinheiten 33, die in der Vielzahl von Hauptdüsen 20 vorgesehen sind, an denselben Positionen in der Richtung der Achsenlinie O angeordnet sind. Allerdings reicht es aus, falls eine Anordnung vorliegt, in welcher die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in den einander benachbarten Hauptdüsen 20 entgegengesetzt sind, oder einfach voneinander verschoben sind, und die Positionen in der Richtung der Achsenlinie O voneinander verschieden sein können.
Ferner ist der Fall als Beispiel beschrieben worden, dass die Phasen einer Strömungsratenfluktuation des Hauptbrennstoffs zwischen den Hauptdüsen 20 voneinander verschoben sind. Allerdings kann für den Fall, dass die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in der Pilotdüse 15 und der Hauptdüse 20 übereinstimmen, oder dergleichen, die Phaseneinstelleinheit 33 (133 oder 233) in mindestens einer der Pilotdüse 15 und der Hauptdüse 20 vorgesehen sein. Auf diese Weise können die Phasen einer Strömungsratenfluktuation in der Pilotdüse 15 und der Hauptdüse 20 verschoben werden.
Ferner ist der Fall beschrieben worden, dass die Phase einer Strömungsratenfluktuation in der Hauptdüse 20 gemäß dem Vorliegen oder dem Fehlen der Phaseneinstelleinheit 33 (133 oder 233) und der Anordnung der Phaseneinstelleinheit 33 (133 oder 233) in der Richtung der Achsenlinie O geändert wird. Allerdings besteht diesbezüglich keine Beschränkung. Die jeweiligen akustischen Eigenschaften, wenn die aus dem Hohlraumabschnitt bestehende Phaseneinstelleinheit 33, die aus dem Öffnungsabschnitt bestehende Phaseneinstelleinheit 133 und die aus dem porösen Material gemachte Phaseneinstelleinheit 233 an der Hauptdüse 20 angebracht sind, sind voneinander verschieden. Aus diesem Grund kann eine Konfiguration gemacht sein, so dass die Phase einer Strömungsratenfluktuation verschoben wird, indem der Typ einer Phaseneinstelleinheit geändert wird. Beispielsweise kann, wie in 9 gezeigt ist, die Phase einer Strömungsratenfluktuation verschoben werden, indem die aus dem Hohlraumabschnitt bestehende Phaseneinstelleinheit 33 in der Hauptdüse 20 an einer Seite der einander benachbarten Hauptdüsen 20 bereitgestellt wird, und die aus dem Öffnungsabschnitt bestehende Phaseneinstelleinheit 133 in der Hauptdüse 20 an der anderen Seite bereitgestellt wird. Ferner können unterschiedliche Typen von Phaseneinstelleinheiten 33, 133 und 233 angeordnet sein, um in der Richtung der Achsenlinie O verschoben zu werden, oder bei jeder zweiten Hauptdüse in der Anordnungsrichtung der Hauptdüsen 20 angeordnet sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mit einer Vielzahl von Brennstoffdüsen vorgesehene Brennkammer, welche sich in einer Axialrichtung eines Brennkammer-Hauptkörpers erstrecken und Brennstoff aus Einspritzlöchern einspritzen können, welche an der Brennraumseite angeordnet sind, und eine Gasturbine, welche mit der Brennkammer vorgesehen ist. Gemäß der Brennkammer und der Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Verbrennungsoszillation in der Brennkammer verringert werden, und deshalb kann eine Beschädigung von Komponenten aufgrund einer Verbrennungsoszillation verhindert werden.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
2: Lufteinlass
3: Kompressor
4: Brennkammer
5: Turbine
10: Brennkammerkorb
11: Brennkammergehäuse
12: Brennkammerkorb-Hauptkörperabschnitt
13: Brennkammerkorblager
14: Rückwand
15: Pilotdüse (Brennstoffdüse)
16: Einspritzanschluss
17: Pilotkegel
20: Hauptdüse (Brennstoffdüse)
21: Vorderer Abschnitt
22: Düsen-Hauptkörperabschnitt
23: Umfangswand
24: Haupteinspritzloch
26: Hauptverbrenner
27: Haupt-Verwirbelungselement
28: Luftströmungsweg
29: Strömungsbegradigungsplatte
31: Verteiler
32: Brennstoffleitung
33: Phaseneinstelleinheit
133: Phaseneinstelleinheit
233: Phaseneinstelleinheit
O: Achsenlinie
P: Achsenlinie

Claims

Brennkammer, aufweisend: eine Vielzahl von Brennstoffdüsen, welche sich in einer Axialrichtung eines Brennkammer-Hauptkörpers erstrecken und Brennstoff aus Einspritzlöchern einspritzen können, welche an der Brennraumseite angeordnet sind, und eine Phaseneinstelleinheit, welche eine Strömungsweg-Querschnittsfläche von mindestens einer Brennstoffdüse in der Axialrichtung derart teilweise ändert, dass Phasen einer Strömungsratenfluktuation des Brennstoffs bezüglich mindestens zwei Brennstoffdüsen aus der Vielzahl von Brennstoffdüsen nicht übereinstimmen.
Brennkammer gemäß Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl von Brennstoffdüsen mit der Phaseneinstelleinheit vorgesehen ist, und die Phaseneinstelleinheiten der einander benachbarten Brennstoffdüsen so angeordnet sind, dass sie voneinander in der Axialrichtung versetzt sind.
Brennkammer gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Brennstoffdüsen in einer Reihe angeordnet sind, und die Phaseneinstelleinheiten bei jeder zweiten Brennstoffdüse in einer Anordnungsrichtung in der Vielzahl von Brennstoffdüsen vorgesehen sind.
Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Brennstoffdüse, welche mit der Phaseneinstelleinheit vorgesehen ist, ein Einspritzloch mit einer Größe aufweist, die zu der Größe bzw. dem Betrag eines Druckverlusts korrespondiert, der aufgrund der Phaseneinstelleinheit auftritt.
Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Phaseneinstelleinheiten die Phasen einer Strömungsratenfluktuation des Brennstoffs in den einander benachbarten Brennstoffdüsen zu entgegengesetzten Phasen machen.
Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Phaseneinstelleinheit mit einem Hohlraumabschnitt vorgesehen ist, welcher die Strömungsweg-Querschnittsfläche vergrößert.
Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Phaseneinstelleinheit mit einem Öffnungsabschnitt vorgesehen ist, welcher die Strömungsweg-Querschnittsfläche verringert.
Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Phaseneinstelleinheit ein poröses Material umfasst, welches in einem Strömungsweg der Brennstoffdüse vorgesehen ist.
Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vielzahl von Brennstoffdüsen von einem Verteiler abzweigen und damit verbunden sind.
Gasturbine mit der Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.