DE19508109A1 - Axial gestufte Ring-Brennkammer einer Gasturbine - Google Patents
Axial gestufte Ring-Brennkammer einer GasturbineInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
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Description
Die Erfindung betrifft eine axial gestufte Ring-Brennkam
mer einer Gasturbine mit mehreren Pilotbrennern sowie
stromab dieser in die Brennkammer mündenden Hauptbren
nern, wobei eine Pilotbrenner-Zone von ringförmig verlau
fenden Wandabschnitten gebildet wird und die Hauptbrenner
radial außenliegend am Ende eines Wandabschnittes der
Pilotbrennerzone angeordnet sind.
Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die WO
93/25851 verwiesen.
Weitere Verbesserungen an einer der
artigen axial gestuften Ring-Brennkammer aufzuzeigen, ist
Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der dem
Hauptbrenner zugewandte Wandabschnitt der Pilotbrenner-
Zone gegenüber der Längsachse des zugeordneten Pilotbren
ners geneigt verläuft, wodurch sich der Querschnitt der
Pilotbrenner-Zone in Strömungsrichtung verringert. Vor
teilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Un
teransprüche.
Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzug
ten Ausführungsbeispieles. Dabei zeigt Fig. 1 einen Teil-
Längsschnitt und Fig. 2 einen Teil-Querschnitt einer er
findungsgemäßen Ring-Brennkammer.
Mit der Bezugsziffer 1 ist die Zentralachse einer grund
sätzlich bekannten Ring-Brennkammer 2 insbesondere einer
Fluggasturbine bezeichnet. In der Ring-Brennkammer 2 sind
über deren Umfang verteilt mehrere Pilotbrenner 3 sowie
mehrere Hauptbrenner 4 angeordnet. Die Hauptbrenner 4
liegen wie üblich in radialer Richtung außen und können
in einer bevorzugten Ausführungsform mit ihren Längsach
sen 4a geneigt gegenüber den Längsachsen 3a der Pilot
brenner 3 angeordnet sein. Die Hauptbrenner 4 münden
stromab der Pilotbrenner 3 in die Brennkammer 2, wobei
sich an die Pilotbrenner 3 zunächst eine sog. Pi
lotbrenner-Zone 5 anschließt.
Die ebenfalls im wesentlichen ringförmige Pilotbrenner-
Zone 5 wird begrenzt von den beiden im wesentlichen ring
förmigen Wandabschnitten 6a, 6b, wobei der innere Wandab
schnitt 6a die Brennkammer 2 zur Zentralachse 1 hin be
grenzt und der äußere Wandabschnitt 6b sich bis zum
Hauptbrenner 4 erstreckt. An den äußeren Wandabschnitt 6b
schließt bzw. schließen sich der/die Hauptbrenner 4 an,
wobei - wie ersichtlich - jeder Hauptbrenner 4 bzw. jede
Längsachse 4a jedes Hauptbrenners 4 geneigt zur
Längsachse 3a jedes Pilotbrenners 3 angeordnet ist.
Stromabwärts weit außerhalb der Brennkammer 2 würden sich
die beiden Längsachsen 3a, 4a schneiden, während die
Längsachse 3a im wesentlichen parallel zur Zentralachse 1
ausgerichtet ist.
Der äußere, dem Hauptbrenner 4 zugewandte Wandabschnitt
6b der Pilotbrenner-Zone 5 ist gegenüber der Längsachse
3a des zugeordneten Pilotbrenners 3 derart geneigt, daß
sich der Querschnitt D der Pilotbrenner-Zone 5 in Strö
mungsrichtung, d. h. vom Pilotbrenner 3 gemäß Pfeilrich
tung 7 zum Zentrum der Brennkammer 2 hin, verringert.
Dies bedeutet, daß der Hauptbrenner 4 quasi in die
Pilotbrenner-Zone 5 eintaucht bzw. eindringt, wie dies
aus Fig. 1 in Form der sog. Eindringtiefe Δ besonders
gut ersichtlich wird.
Diese Querschnittsverringerung der Pilotbrenner-Zone 5
bzw. dieses Eindringen des Hauptbrenners 4 in die Pilot
brenner-Zone 5 bewirkt zum einen eine besonders gute Ver
mischung der Hauptbrennergase mit den Gasen des Pilot
brenners 3, da letztere eine vorteilhafte Veränderung
ihres Strömungsfeldes erfahren. Die Pilotbrennergase wer
den nämlich durch den äußeren Wandabschnitt 6b verstärkt
verwirbelt und aufgrund der Querschnittsverringerung zu
sätzlich beschleunigt. Eine bessere Mischung im Zentrum
der Brennkammer 2 mit den von den Hauptbrenner 4 emit
tierten Gasströmungen ist somit die Folge.
Vorteilhafterweise ergibt sich mit der gezeigten und be
schriebenen Gestaltung der Ring-Brennkammer 2 zusätzlich
eine äußerst kompakte Bauweise, d. h. der Durchmesser
einer derart gestalteten Ring-Brennkammer bzw. deren sog.
Bauhöhe kann hierdurch minimiert werden. Dabei ergeben
sich günstigste Verhältnisse, wenn das Maß der Eindring
tiefe Δ bezogen auf den Querschnitt D* der Pilotbrenner-
Zone 5 im Bereich der Pilotbrenner 3 im Wertebereich von
0,1 bis 0,3 liegt, d. h. 0, 1 Δ/D* 0 3. Weiter ge
steigert wird die kompakte Bauweise ferner durch die auch
aus Fig. 2 ersichtliche versetzte Anordnung der Pilot
brenner 3 sowie der Hauptbrenner 4. Dabei liegt quasi
zwischen zwei Hauptbrennern 4 jeweils ein Pilotbrenner 3.
Auch der innere Wandabschnitt 6a der Pilotbrenner-Zone 5
kann gegenüber der Pilotbrenner-Längsachse 3a geneigt
verlaufen, so daß der äußere Wandabschnitt 6b sowie der
innere Wandabschnitt 6a quasi aufeinander zulaufen. Dies
verursacht nochmals eine gewünschte Querschnittsver
ringerung der Pilotbrenner-Zone 5, wobei sich dieser in
nere Wandabschnitt 6a im wesentlichen gleich ausgerichtet
bis zum Brennkammerende 8 fortsetzen kann und somit in
der gleichen Orientierung die gesamte Ring-Brennkammer 2
nach innen hin begrenzt. Entsprechend der jeweils gün
stigsten Gestaltung kann ferner der äußerste Wandab
schnitt 6c, der die Ring-Brennkammer 2 im Bereich zwi
schen dem Hauptbrenner 4 sowie dem Brennkammerende 8 be
grenzt, geformt sein. Auch hier empfiehlt sich zunächst
im direkt sich an den Hauptbrenner 4 anschließenden Be
reich ein zur Längsachse 4a hin konvergierender Verlauf,
während in der Nähe des Brennkammer-Endbereiches 8 ein
ausreichender Querschnitt für die ausströmenden Gase zur
Verfügung stehen muß und somit ein bezüglich der Zen
tralachse 1 divergierender Verlauf erforderlich sein
kann.
Der äußere Wandabschnitt 6b verläuft ebenfalls wie die
gesamte Ring-Brennkammer 2 zwar im wesentlichen ringför
mig, jedoch bedeutet dies nicht, daß die
Querschnittsverringerung der Pilotbrenner-Zone 5 im we
sentlichen über der gesamten Ring-Brennkammer 2 umlaufend
in gleicher Größe vorgesehen sein muß, wenngleich dies
durchaus möglich ist. Vielmehr können nur im Bereich der
Hauptbrenner 4 quasi schalenförmige Vertiefungen im an
sonsten im wesentlichen parallel zur Pilotbrenner-
Längsachse 3 verlaufenden äußeren Wandabschnitt 6b vorge
sehen sein. Die letztgenannte Gestaltung ist in der unte
ren Hälfte von Fig. 2 schematisch dargestellt, während
die erstgenannte Gestaltung in der oberen Hälfte von Fig.
2, die prinzipiell die Ansicht X aus Fig. 1 zeigt, darge
stellt ist. Ist somit die Querschnittsverringerung der
Pilotbrenner-Zone 5 durch schalenförmige Vertiefungen ge
bildet, so ist die Querschnittsverringerung der Pilot
brenner-Zone 5 im wesentlichen in den durch die Längsach
sen 4a der Hauptbrenner 4 sowie die Zentralachse 1 der
Ring-Brennkammer 2 gebildeten Ebenen vorgesehen. Jedoch
kann dies sowie weitere Details insbesondere konstrukti
ver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbei
spiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche
zu verlassen.
Claims (6)
1. Axial gestufte Ring-Brennkammer einer Gasturbine mit
mehreren Pilotbrennern (3) sowie stromab dieser in
die Brennkammer (2) mündenden Hauptbrennern (4), wo
bei eine Pilotbrenner-Zone (5) von ringförmig ver
laufenden Wandabschnitten (6a, 6b) gebildet wird und
die Hauptbrenner (4) radial außenliegend am Ende
eines Wandabschnittes (6b) der Pilotbrenner-Zone (5)
angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß der dem Hauptbrenner (4)
zugewandte (äußere) Wandabschnitt (6b) der Pilot
brenner-Zone (5) gegenüber der Längsachse (3a) des
zugeordneten Pilotbrenners (3) geneigt verläuft, wo
durch sich der Querschnitt (D) der Pilotbrenner-Zone
(5) in Strömungsrichtung (7) verringert.
2. Ring-Brennkammer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der dem Hauptbrenner (4)
gegenüberliegende (innere) Wandabschnitt (6a) der
Pilotbrenner-Zone (5) ebenfalls geneigt gegenüber
der Längsachse (3a) des zugeordneten Pilotbrenners
(3) verläuft, so daß sich der Querschnitt (D) der
Pilotbrenner-Zone (5) aufgrund der konvergierend
verlaufenden Wandabschnitte (6a, 6b) in Strömungs
richtung (7) verringert.
3. Ring-Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverrin
gerung der Pilotbrenner-Zone (5) im wesentlichen in
den durch die Längsachsen (4a) der Hauptbrenner (4)
sowie die Zentralachse (1) der Ring-Brennkammer (2)
gebildeten Ebenen vorgesehen ist.
4. Ring-Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverrin
gerung der Pilotbrenner-Zone (5) im wesentlichen
über der gesamten Ring-Brennkammer (2) umlaufend
vorgesehen ist.
5. Ring-Brennkammer nach einem der vorangegangenen An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbrenner (4) und
Pilotbrenner (3) in Umfangsrichtung versetzt zu
einander angeordnet sind.
6. Ring-Brennkammer nach einem der vorangegangenen An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der sich mit der
Querschnittsverringerung der Pilotbrenner-Zone (5)
einstellenden Eindringtiefe (Δ) der Hauptbrenner
(4) in die Pilotbrenner-Zone (5) bezogen auf den
Querschnitt (D*) der Pilotbrenner-Zone (5) im Be
reich der Pilotbrenner (3) im Wertebereich von 0 bis
1, insbesondere im Wertebereich von 0,1 bis 0,3
liegt.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995108109 DE19508109A1 (de) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Axial gestufte Ring-Brennkammer einer Gasturbine |
CA002216115A CA2216115A1 (en) | 1995-03-08 | 1996-03-04 | Axially stepped double-ring combustion chamber for a gas turbine |
DE59605505T DE59605505D1 (de) | 1995-03-08 | 1996-03-04 | Axial gestufte doppelring-brennkammer einer gasturbine |
US08/913,123 US6058710A (en) | 1995-03-08 | 1996-03-04 | Axially staged annular combustion chamber of a gas turbine |
EP96904099A EP0813670B1 (de) | 1995-03-08 | 1996-03-04 | Axial gestufte doppelring-brennkammer einer gasturbine |
PCT/EP1996/000895 WO1996027766A1 (de) | 1995-03-08 | 1996-03-04 | Axial gestufte doppelring-brennkammer einer gasturbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995108109 DE19508109A1 (de) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Axial gestufte Ring-Brennkammer einer Gasturbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19508109A1 true DE19508109A1 (de) | 1996-09-12 |
Family
ID=7755959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995108109 Withdrawn DE19508109A1 (de) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Axial gestufte Ring-Brennkammer einer Gasturbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19508109A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1475569A1 (de) * | 2003-05-08 | 2004-11-10 | General Electric Company | Brennkammer mit sektorisierter gestufter Verbrennung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE806613C (de) * | 1947-02-24 | 1951-06-14 | Cem Comp Electro Mec | Anordnung der Verbrennungskammern von Gasturbinen |
DE2838258A1 (de) * | 1977-09-02 | 1979-03-15 | Snecma | Brennkammeranordnung |
DE2839703C2 (de) * | 1977-12-15 | 1991-07-18 | General Electric Co., Schenectady, N.Y., Us |
-
1995
- 1995-03-08 DE DE1995108109 patent/DE19508109A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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US6968699B2 (en) | 2003-05-08 | 2005-11-29 | General Electric Company | Sector staging combustor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ROLLS-ROYCE DEUTSCHLAND GMBH, 61440 OBERURSEL, DE |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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8130 | Withdrawal |