DE3149581C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Brennkammer ist aus der US-PS 41 73 118 bekannt.
Unerwünschte Schadstoffe, wie Stickoxide(NOx), werden im Betrieb eines Gasturbinentriebwerks erzeugt. NOx wird in der Brennkammer des Triebwerks als ein Ergebnis der darin stattfindenden Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches erzeugt. Aus Umweltschutzgründen ist es erwünscht und gewisse behördliche Bestimmungen verlangen, daß die Menge an erzeugtem NOx auf niedrige Werte reduziert wird.
Bei einigen Brennkammerkonfigurationen hat es sich gezeigt, daß die NOx-Emissionen zwar auf zulässigen Wert verringert werden, daß sie jedoch kompliziert und teuer in der Herstellung sind. Beispielsweise werden bei Brennkammern, bei denen mit Wassereinspritzung gearbeitet wird, NOx-Emissionen zwar wirksam verringert, aber diese Brennkammern erfordern Speichertanks, Wasserpumpen und Wasserverteiler. Bei zweistufigen, mager brennenden Brennkammern werden zwar ebenfalls die NOx-Emissionen verringert, diese Brennkammern sind jedoch ebenfalls kompliziert und teuer.
Eine weitere Brennkammerkonfiguration, bei der NOx-Emissionen verringert werden können, ist die "Reich/Mager"-Zweistufenbrennkammer. Typische Reich/Mager-Brennkammern haben zwei Verbrennungszonen, nämlich eine reiche Zone und eine magere Zone, die durch eine Quench- oder Abschreckzone voneinander getrennt sind. In der Quenchzone wird Luft mit den reichen Brennkammergasen vermischt, damit die Gase mager sind, wenn sie in die magere Zone eintreten. Mit "reich" ist gemeint, daß die Gase ein Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis haben, das größer als 1 ist; mit "mager" ist gemeint, daß die Gase ein Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis haben, das kleiner als 1 ist. Die Geschwindigkeit der NOx-Erzeugung während des Verbrennens der Brennkammergase sowohl in der reichen Zone als auch in der mageren Zone ist relativ klein. Die Geschwindigkeit der NOx-Erzeugung ist jedoch in der Quenchzone, in der die Brennkammergase einen Übergang von einem reichen auf einen mageren Zustand erfahren, relativ groß. Da die NOx-Bildungsgeschwindigkeit zeitabhängig ist, wird die Menge an erzeugtem NOx um so geringer sein, je kürzer die Zeit ist, die die Brennkammer in einer Reich/Mager-Brennkammer in dem Übergangszustand verbringen.
Bei gegenwärtigen Reich/Mager-Brennkammern werden jedoch Quench- oder Abschreckanordnungen benutzt, die die Zeitdauer verlängern, die benötigt wird, um die Brennkammergase von einem reichen Zustand auf einen mageren Zustand zu quenchen. Beispielsweise ist die Strahleneindringtiefe oder die Strecke, die die Quenchluft von den Quenchlöchern in den Wänden der Quenchzone bis zur Mitte der Quenchzone zurücklegen muß, in vielen bekannten Brennkammern relativ groß. Die Quenchluft muß daher eine relativ große Strecke zurücklegen, um sich innig mit den Brennkammergasen zu vermischen, wobei die erforderliche Zeit, um das Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis auf einen mageren Zustand zu verringern, vergrößert wird.
Entsprechend müssen bei Brennkammern, um Strahlen von Quenchluft zu erhalten, die genug Energie haben, um die größere Strahleneindringstrecke zurückzulegen, Quenchlöcher mit großem Durchmesser statt solchen mit kleinem Durchmesser verwendet werden. Aufgrund räumlicher und baulicher Beschränkungen wird die Anzahl von Quenchlöchern, die benutzt werden kann, verringert, wenn die Löcher einen großen Durchmesser statt einen kleinen Durchmesser haben. Die kleinere Anzahl von Löchern großen Durchmessers ist hinsichtlich einer schnellen Vermischung der Quenchluft mit den Brennkammergasen weniger wirksam als es eine große Anzahl von Löchern kleinen Durchmessers wäre, und deshalb wird die erforderliche Zeit um das Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis der Brennkammergase auf einen mageren Zustand zu verringern, vergrößert.
Die größere Strahleindringstrecke und die kleinere Anzahl von Quenchlöchern führen deshalb dazu, daß eine größere Menge an NOx während der Verbrennung erzeugt wird.
Bei einigen Reich/Mager-Brennkammern werden ringförmige Quenchzonen benutzt. Eine solche Brennkammer gestattet der Quenchluft, in die Quenchzone über Quenchlöcher sowohl in der radial inneren als auch in der radial äußeren Wand des Ringes einzutreten. Die Ringhöhe der Quenchzone bleibt jedoch relativ groß, was zum innigen Vermischen Quenchlöcher großen Durchmessers erfordert. Infolgedessen bleibt die NOx-Erzeugung relativ hoch.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Brennkammer der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln das Ausmaß der NOx-Erzeugung innerhalb einer Reich/Mager-Brennkammer verringert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die zum Abschrecken (Quenchen) erforderliche Zeit verkürzt wird. Weiter wird vorteilhafterweise zum Verringern der Menge an erzeugtem NOx in einer Reich/Mager-Brennkammer eine größere Anzahl von kleineren Quenchlöchern verwendet. wodurch die Quenchzeit verkürzt und eine innige Vermischung von Quenchluft und Verbrennungsgasen erreicht wird.
Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform einer Brennkammer nach einem Ausführungsbeispiel, der Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht des stromaufwärtigen Endes der Brennkammer entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 ein Diagramm, in welchem die berechnete Stick­ oxidbildungsgeschwindigkeit für verschiedene Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnise aufgetragen ist, und
Fig. 4 eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennkammer nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Brennkammer 10 für ein Gasturbinentriebwerk. Die Brennkammer 10 ist im wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse angeordnet, die als strichpunktierte Linie 12 dargestellt ist. Die Brennkammer 10 hat eine kreisringförmige erste Stufe 14, eine insgesamt zylinderförmige zweite Stufe 16, die stromabwärts der ersten Stufe 14 angeordnet ist, und einen kreisringförmigen Kanal 18, der zwischen der ersten Stufe 14 und der zweiten Stufe 16 angeordnet ist. Der Kanal 18, der die Abschreck- bzw. Quenchzone der Brennkammer enthält, stellt eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Stufe 14 und der zweiten Stufe 16 her und ist so angeordnet, daß sämtliche heiße Gase, die die erste Stufe verlassen, durch den Kanal 18 hindurch müssen, um in die zweite Stufe zu gelangen.
Brennstoff und Luft werden in der Brennkammer 10 vermischt und verbrannt, und den sich ergebenden heißen Gasen wird Arbeit entnommen. Beispielsweise können die heißen Gase so geleitet werden, daß sie über die Laufschaufeln einer Turbine (nicht dargestellt) strömen, um die Turbine in Drehung zu versetzen.
Brennstoff und Luft für die Verbrennung werden in die Brennkammer 10 über deren stromaufwärtiges Ende eingeleitet. Ein Beispiel einer Vorrichtung zum Einleiten des Brennstoffes und der Luft ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Mehrere Wirbelbecher 20 sind um das stromaufwärtige Ende der Brennkammer 10 angeordnet. Brennstoffeinspritzrohre 22 führen den Brennstoff über die Wirbelbecher 20 zu. Hochdruckluft aus dem Verdichter (nicht dargestellt) strömt in die Wirbelbecher 20, in denen sie mit Brennstoff vermischt wird. Das Brennstoff/Luft-Gemisch tritt dann in die Brennkammer 10 ein, in welcher es verbrannt wird. Selbstverständlich können viele andere Anordnungen zum Einleiten von Brennstoff und Luft in die Brennkammer verwendet werden, und die Anordnung, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, dient lediglich als Beispiel.
Gemäß Fig. 1 haben die erste Stufe 14 und der Kanal 18 jeweils radial innere Wände 24 bzw. 26 und radial äußere Wände 28 bzw. 30. Die zweite Stufe 16 hat eine radiale Wand 32. Vorzugsweise werden die radial äußeren Wände 28 und 30 der ersten Stufe 14 bzw. des Kanals 18 und die radiale Wand 32 der zweiten Stufe 16 durch eine insgesamt zylinderförmige äußere Auskleidungs-Wand 34 gebildet, die sich im wesentlichen über die Länge der Brennkammer 10 erstreckt. Die radial inneren Wände 24 und 26 der ersten Stufe 14 bzw. des Kanals 18 werden vorzugsweise durch einen Mittel- oder Innenkörper 26 gebildet, der konzentrisch um die Achse 12 angeordnet ist. Der Innenkörper 36 kann jede gewünschte Form haben. Ein Beispiel einer Form ist in Fig. 1 gezeigt, in der sich der Innenkörper 36 von seinem stromaufwärtigen Ende aus insgesamt axial und parallel zu der Achse 12 erstreckt, dann zu der Auskleidung 34 divergiert und dadurch mit dieser die erste Stufe 14 bildet. Der Innenkörper 36 erstreckt sich dann axial, um mit der Auskleidung 34 den Kanal 18 zu bilden. Der Innenkörper 36 konvergiert dann zu der Achse 12, um eine stromaufwärtige Wand 38 der zweiten Stufe 16 zu bilden.
Aus weiter unten dargelegten Gründen ist der Kanal 18 so angeordnet, daß dort der radiale Abstand von der Achse 12 zu dem radial inneren Teil, d. h. inneren Wand 26 des Kanals 18, größer ist als der radiale Abstand von der Achse 12 zu dem radial inneren Teil, d. h. zu der radial inneren Wand 24, der ersten Stufe 14. Außerdem ist es vorzuziehen, daß die Ringhöhe des Kanals 18, d. h. der radiale Abstand zwischen der radial inneren Wand 26 und der radial äußeren Wand 30, kleiner ist als die Ringhöhe der ersten Stufe 14, d. h. der radiale Abstand zwischen der radial inneren Wand 24 und der radial äußeren Wand 28. Weiter ist in der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration der radiale Abstand von der Achse 12 zu der radial äußeren Wand 30 des Kanals 18 nicht kleiner als der radiale Abstand von der Achse zu der radial äußeren Wand 28 der ersten Stufe 14.
Aus Gründen, die ebenfalls weiter unten erläutert sind, hat der Kanal 18 mehrere Quench- oder Abschrecklöcher in wenigstens einer seiner Wände. Gemäß Fig. 1 gibt es mehrere Quenchlöcher 40 in der radial äußeren Wand 30 des Kanals 18. Vorzugsweise ist der Innenkörper 36 im wesentlichen hohl und hat ein offenes stromaufwärtiges Ende 42, so daß der Innenkörper ein Luftstrom von seinem stromaufwärtigen Ende her empfangen kann. Derjenige Teil des Innenkörpers 36, der die radial innere Wand 26 des Kanals 18 bildet, hat mehrere Quenchlöcher 44, die ebenfalls als Durchgangslöcher ausgebildet sind. Darüber hinaus ist in dem stromabwärtigen Teil des Innenkörpers 36, der die stromaufwärtige Wand 38 der zweiten Stufe 16 bildet, vorzugsweise wenigstens ein Verdünnungsloch 48 vorgesehen.
Außerdem ist auf der Außenseite der Auskleidung 34 ein Luftdurchlaß vorgesehen, der zwischen der insgesamt ringförmigen Auskleidung 34 und dem Gehäuse 50 gebildet ist und dazu dient, den Quenchlöchern 40 in der radial äußeren Wand 30 des Kanals 18 Luft zuzuführen.
Die oben beschriebene Brennkammer wird gewöhnlich als "Reich/Mager-Brennkammer" bezeichnet. Brennstoff wird in die erste Stufe 14 über die Brennstoffeinspritzrohre 22 eingeleitet und mit einer relativ kleinen Menge Luft aus den Wirbelbechern 20 vermischt. Das Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis, d. h. das Verhältnis von Brennkammer zu Luft dividiert durch das stöchiometrische Verhältnis von Brennstoff zu Luft, ist größer als 1, weshalb die erste Stufe 14 häufig auch als die reiche Stufe bezeichnet wird. Die teilweise verbrannten Gase strömen stromabwärts durch den Kanal 18, wo mehr Luft, sogenannte Quenchluft, mit den Gasen vermischt wird. Die Verbrennung wird in der zweiten Stufe abgeschlossen, in die zusätzliche Verdünnungsluft eingeleitet werden kann. Das Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis in der zweiten Stufe ist kleiner als 1, weshalb die zweite Stufe 16 häufig als die magere Stufe bezeichnet wird.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm der berechneten Stickoxid (NOx)-Bildungsgeschwindigkeit über dem Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis für verschiedene Anfangsmischzustände. Das Diagramm zeigt, daß die NOx-Bildungsgeschwindigkeit für große und kleine Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnise niedrig ist. Beispielsweise stellt der Punkt A das ungefähre Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis in der ersten Stufe 14 dar. Der Punkt B stellt das ungefähre Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis in der zweiten Stufe 16 dar. Die NOx-Bildungsgeschwindigkeit ist sowohl in der ersten Stufe 14 als auch in der zweiten Stufe 16 relativ niedrig.
Das Diagramm von Fig. 3 zeigt jedoch auch, daß bei mittleren Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnisen die NOx-Bildungsgeschwindigkeit hoch ist. Zum Beispiel stellt der Punkt C in dem Diagramm das ungefähre Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis der Verbrennungsgase dar, während diese sich in dem Kanal 18 befinden, der die Quenchzone der Brennkammer darstellt, während des Übergangs von großen auf kleine Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnisse. Das Diagramm zeigt, daß die NOx-Bildungsgeschwindigkeit in dem Kanal 18 groß ist.
Die Brennkammer 10 nach den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist so ausgebildet, daß die Brennkammergase schnell gequencht oder abgeschreckt werden, d. h. daß zusätzliche Luft in die Brennkammergase eingeleitet wird, wenn diese durch den Kanal 18 hindurchströmen, um dadurch das Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis schnell zu reduzieren. Je schneller das Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis der Brennkammergase von dem Punkt A auf den Punkt B in dem Diagramm von Fig. 3 verringert werden kann, um so kürzere Zeit wird sich das Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis in der Nähe des Punktes C befinden und um so weniger NOx wird gebildet.
Gemäß Fig. 1 wird Quenchluft in den Kanal 18 über die Quenchlöcher 40 in der radial äußeren Wand 30 und außerdem vorzugsweise über die Quenchlöcher 44 in der radial inneren Wand 26 des Kanals eingeleitet.
Die besonderen Abmessungen der ersten Stufe 14 und der zweiten Stufe 16 der Brennkammer 10 erfordern, daß der Kanal 18 einem entsprechenden besonderen Druchflußquerschnitt hat, um den Wirkungsgrad zu optimieren. Die Brennkammer nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung hat einen "eingeschnürten" Kanal 18, der einen verringerten Druchflußquerschnitt im Vergleich zu dem der ersten Stufe 14 hat. Dieser besondere Durchflußquerschnitt des Kanals 18 kann beibehalten werden und trotzdem kann die Ringhöhe des Kanals verkleinert werden, indem der radiale Abstand der radialen inneren Wand 26 des Kanals von der Achse 12 vergrößert wird. Das heißt, je größer der Durchmesser des ringförmigen Kanals 18 ist, um so kleiner braucht die Ringhöhe des Kanals zu sein, um einen konstanten Durchflußquerschnitt aufrechtzuerhalten.
Die Brennkammer 10 hat, wie oben beschrieben, einen Kanal 18, der einen relativ großen Durchmesser und deshalb eine relativ kleine Ringhöhe aufweist. Der Vorteil einer kleinen Ringhöhe ist, daß die Quenchluft, die über die Quenchlöcher 40 und 44 in den Kanal 18 eingeleitet wird, eine kürzere zurückzulegende Strecke oder Eindringstrecke hat, um sich mit den Verbrennungsgasen innig zu vermischen, weshalb sich die Quenchluft schneller vermischt. Weiter können die Quenchlöcher 40 und 44 einen kleineren Durchmesser haben, wenn eine kürzere Eindringstrecke erforderlich ist. Infolgedessen kann bei einem Kanal 18 mit gegebenen Abmessungen eine größere Anzahl von kleineren Quenchlöchern als größeren Quenchlöchern mit Abstand um die radial innere Wand 26 und die radial äußere Wand 30 vorgesehen werden. Die größere Anzahl von kleinen Löchern fördert eine schnelle Vermischung der Quenchluft mit den Verbrennungsgasen. Schließlich, da der Kanal 18 eingeschnürt ist, nimmt die Geschwindigkeit der Verbrennungsgase zu, wenn die Gase von der ersten Stufe 14 aus durch den Kanal strömen. Diese Geschwindigkeitszunahme bewirkt eine schnellere Vermischung der Quenchluft mit den Verbrennungsgasen.
Die schnelle Vermischung der Quenchluft mit den Verbrennungsgasen bewirkt einen schnellen Übergang der Verbrennungsgase von einem hohen Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis oder einem reichen Gemisch auf ein niedriges Brennstoff/Luft-Äquivalenzverhältnis oder ein mageres Gemisch. Gemäß Fig. 3 bedeutet ein schneller Übergang von dem Punkt A zu dem Punkt B, daß die Verbrennungsgase weniger Zeit in der Nähe des Punktes C in dem Diagramm verbringen und daß infolgedessen eine geringere Menge an NOx erzeugt wird.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel der Brennkammer 54 ist ebenfalls eine Reich/Mager-Brennkammer und gleich der in Fig. 1 gezeichneten Brennkammer 10, mit Ausnahme der Form der äußeren Auskleidungs-Wand und der Form des Innenkörpers. Die Brennkammer 54 ist im wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse 56 angeordnet und hat eine ringförmige erste Stufe 58, eine insgesamt zylinderförmige zweite Stufe 60, die von einer radialen Wand 76 begrenzt wird, und einen ringförmigen Kanal 62, der die Quenchzone bildet und eine Strömungsverbindung zwischen der ersten und der zweiten Stufe herstellt. Die Brennkammer 54 hat eine Auskleidungs-Wand 64 und einen Innenkörper 66, die die erste Stufe 58, die zweite Stufe 60 und den Kanal 62 begrenzen, und die Auskleidungs-Wand und der Innenkörper haben als Durchgangslöcher ausgebildete Quenchlöcher 67 bzw. 69.
Die Ringhöhe des Kanals 62 ist kleiner als die Ringhöhe der ersten Stufe 58, und der radiale Abstand von der Achse 56 zu der radial inneren Wand 68 des Kanals 62 ist größer als der radiale Abstand von der Achse 56 zu der radial inneren Wand 70 der ersten Stufe 56.
In dieser Konfiguration ist jedoch die Auskleidungs-Wand 64 so geformt, daß der radiale Abstand von der Achse 56 zu der radial äußeren Wand 72 des Kanals 62 kleiner ist als der radiale Abstand von der Achse zu der radial äußeren Wand 74 der ersten Stufe 58. Die Anordnung ergibt sich durch die äußere Auskleidungs-Wand 64, die so geformt ist, daß derjenige Teil der Auskleidungs-Wand, der die erste Stufe 58 begrenzt, von dem den Kanal 62 und die zweite Stufe 60 begrenzenden Teil aus radial nach außen erweitert ist. Ebenso kann derjenige Teil des Innenkörpers 66, der die erste Stufe 58 begrenzt, so geformt sein, daß er radial nach innen erweitert ist. Diese radial erweiterte erste Stufe 58 ermöglicht, diese axial kürzer zu machen als die erste Stufe 14 in der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration. Die Gesamtlänge der Brennkammer 54 ist deshalb entsprechend kürzer als die Gesamtlänge der in Fig. 1 gezeigten Brennkammer 10. Die Konfiguration von Fig. 4 kann erwünscht sein, wenn eine kürzere Brennkammer erforderlich ist.
Der Teil des Innenkörpers 66, der sich stromabwärts von dem Kanal 62 befindet, ist so geformt, daß eine wirksame Strömung der Verbrennungsgase in die zweite Stufe 60 gefördert wird. Gemäß Fig. 4 kann der Innenkörper 66 axial langgestreckt sein und zu der Achse 56 mit einer relativ sanften Neigung konvergieren. Es ist jedoch klar, daß die Form des Innenkörpers nach Bedarf modifiziert werden kann, um ihn für die innerhalb der Brennkammer angetroffenen Betriebsbedingungen am geeignetsten zu machen.
Die Brennkammer 54 arbeitet und verringert die NOx-Emissionen auf dieselbe Weise wie die Brennkammer 10 des ersten Ausführungsbeispiels, weshalb dieser Teil der Beschreibung nicht wiederholt wird.

Claims (10)

1. Brennkammer, die konzentrisch um eine Längsachse (12; 56) angeordnet ist, mit folgenden Merkmalen:
  • a) eine ringförmige erste Stufe (14; 58) ist durch radial innere und radial äußere Wände (24, 28; 70, 74) gebildet und weist Vorrichtungen (20, 22) zum Einleiten von Brennstoffen und Luft auf,
  • b) eine zylindrische zweite Stufe (16; 60) ist durch eine radial äußere Wand (34; 64) begrenzt und stromabwärts von der ersten Stufe angeordnet,
gekennzeichnet durch
  • c) einen ringförmigen Kanal (18; 62), der durch radial innere und radial äußere Wände (26, 30; 68, 72) begrenzt ist, zwischen der ersten und der zweiten Stufe angeordnet ist und diese miteinander verbindet, wobei der Kanal (18; 62) mehrere Quenchlöcher (40, 44; 67, 69) in wenigstens einer seiner Wände aufweist und so ausgebildet it, daß der radiale Abstand von der Achse (12; 56) zu der radial inneren Wand (26; 68) des Kanals (18; 62) größer ist als der radiale Abstand von der Achse (12; 56) zu der radial inneren Wand (24; 70) der ersten Stufe (14; 58) und die Ringhöhe des Kanals (18; 62) kleiner ist als die Ringhöhe der ersten Stufe (14; 58).
2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial inneren Wände (24; 70) der ersten Stufe (14; 58) und des Kanals (28; 62) durch einen Mittel- oder Innenkörper (36; 66) gebildet sind, der im wesentlichen hohl ist, um hindurchströmende Luft zu empfangen, und daß derjenige Teil des Innenkörpers (36; 66) der die radial innere Wand (26; 68) des Kanals (18; 62) bildet, mehrere der Quenchlöcher (44; 69) aufweist.
3. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Wand (32; 76) der zweiten Stufe (16; 60) und die radial äußeren Wände (28, 30; 74, 72) der ersten Stufe (14; 58) und des Kanals (18; 62) eine zylindrische Auskleidung (34; 64) bilden.
4. Brennkammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (34; 64) mehrere der Quenchlöcher (40; 67) aufweist, die in gegenseitigem Abstand um die Auskleidung (34; 64) herum an dem Kanal (18; 62) angeordnet sind und Luft in den Kanal (18; 62) richten.
5. Brennkammer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in den radial inneren und äußeren Wänden (26, 30; 68, 72) des Kanals (18; 62) mehrere Quenchlöcher (40, 44; 67, 69) angeordnet sind.
6. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand von der Achse (12) zu der radial äußeren Wand (30) des Kanals (18) nicht kleiner ist als der radiale Abstand von der Achse (12) zu der radial äußeren Wand (28) der ersten Stufe (14).
7. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (36) so geformt ist, daß er sich von seinem stromaufwärtigen Ende aus insgesamt axial erstreckt, dann zu der Auskleidung (34) divergiert, um die erste Stufe (14) zu begrenzen, sich dann axial erstreckt, um den Kanal (18) zu begrenzen, und dann zu der Achse (12) konvergiert, um die zweite Stufe (16) zu bilden.
8. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärtige Teil des Innenkörpers (36) wenigstens ein Verdünnungsloch (48) aufweist.
9. Brennkammer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärtige Teil des Innenkörpers (33; 66) eine stromaufwärtige Wand (38; 66) der zweiten Stufe (16; 60) bildet.
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JP (1) JPS57175821A (de)
CA (1) CA1188524A (de)
DE (1) DE3149581A1 (de)
FR (1) FR2504654B1 (de)
GB (1) GB2097113B (de)
IT (1) IT1140120B (de)
NL (1) NL8105668A (de)
NO (1) NO154809C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0713058A1 (de) 1994-11-19 1996-05-22 ABB Management AG Brennkammer mit Mehrstufenverbrennung
DE19543701A1 (de) * 1995-11-23 1997-05-28 Abb Research Ltd Vormischbrenner

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0169431B1 (de) * 1984-07-10 1990-04-11 Hitachi, Ltd. Brennkammer für eine Gasturbine
JPH04119199U (ja) * 1991-04-01 1992-10-26 オンキヨー株式会社 楕円形スピーカ
US5220795A (en) * 1991-04-16 1993-06-22 General Electric Company Method and apparatus for injecting dilution air
JP6002313B2 (ja) * 2012-03-29 2016-10-05 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー ターボ機械用燃焼器組立体
CN107525097A (zh) * 2017-09-26 2017-12-29 大连派思透平动力科技有限公司 立式圆筒双燃料燃烧器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB800512A (en) * 1955-01-03 1958-08-27 Lucas Industries Ltd Liquid fuel combustion chambers
GB904460A (en) * 1960-04-25 1962-08-29 Rolls Royce Gas turbine engine combustion chamber
GB1489339A (en) * 1973-11-30 1977-10-19 Rolls Royce Gas turbine engine combustion chambers
JPS5124937A (ja) * 1974-08-27 1976-02-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Nenryonenshosochi
US4173118A (en) * 1974-08-27 1979-11-06 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel combustion apparatus employing staged combustion
US4292801A (en) * 1979-07-11 1981-10-06 General Electric Company Dual stage-dual mode low nox combustor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0713058A1 (de) 1994-11-19 1996-05-22 ABB Management AG Brennkammer mit Mehrstufenverbrennung
DE19543701A1 (de) * 1995-11-23 1997-05-28 Abb Research Ltd Vormischbrenner
US5791892A (en) * 1995-11-23 1998-08-11 Abb Research Ltd. Premix burner

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Publication number Publication date
GB2097113B (en) 1985-09-18
NO154809B (no) 1986-09-15
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IT1140120B (it) 1986-09-24
FR2504654B1 (fr) 1988-04-08
JPH0457927B2 (de) 1992-09-16
IT8125538A0 (it) 1981-12-11
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CA1188524A (en) 1985-06-11
JPS57175821A (en) 1982-10-28
GB2097113A (en) 1982-10-27
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NO814329L (no) 1982-10-25

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