DE3830185A1

DE3830185A1 - Verwirbelungs- und brennstoffeinspritzvorrichtung fuer eine gasturbinenbrennkammer

Info

Publication number: DE3830185A1
Application number: DE3830185A
Authority: DE
Inventors: John William Vinson; Stephen John Howell; Elias Harry Lampes
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1989-07-27
Also published as: CN1018384B; JPH01182530A; IT1227060B; SE8803242L; GB2214630A; IN170055B; FR2626043B1; GB2214630B; SE466710B; GB8821461D0; US4854127A; IT8821907A0; SG15892G; SE8803242D0; CN1034259A; CA1289756C; FR2626043A1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine verbesserte Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Gasturbi nentriebwerksbrennkammer und betrifft insbesondere eine ver besserte Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung zum unab hängigen Aufrechterhalten von Primär- und Sekundärumwälzzonen innerhalb der Brennkammer, um den Betriebsbereich auszudeh nen.

Systeme zum Vermischen von Luft und Brennstoff derart, daß stabile Umwälzzonen erzielt werden, in denen die Verbrennung stattfinden kann, sind für Gasturbinen in den verschie densten Formen bekannt. Gasturbinenbrennkammern, die in Flug zeugtriebwerken benutzt werden, müssen in einem Bereich von Brennstoff/Luft-Verhältnissen arbeiten können, wenn die Ge samtbrennstoffzufuhr variiert wird, um die Leistungsabgabe des Triebwerks einzustellen. Ein fettes Brennstoff/Luft-Ver hältnis ist bei geringer Brennstoffzufuhr für eine stabile Verbrennung erwünscht, wogegen ein mageres Brennstoff/Luft- Verhältnis bei hoher Brennstoffzufuhr erwünscht ist, um die Rauchbildung zu reduzieren. In einer typischen Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung wird eine zentrale Brennstoff einspritzvorrichtung, die innerhalb einer Baugruppe von Luft wirbelvorrichtungen angeordnet ist, welche Druckluft aus dem Gasturbinenverdichter empfangen, an dem Einlaßende einer Gas turbinenbrennkammer benutzt. Zerstäubter Brennstoff wird in den Luftstrom aus einer Druckzerstäubungssprühdüse gesprüht oder aus einem Luftstromzerstäuber zugeführt, so daß die Zer stäubung des Brennstoffes weitgehend durch einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit erfolgt.

In modernen Hochtemperaturgasturbinenbrennkammern, wie sie insbesondere in Flugzeugtriebwerken benutzt werden, ist der maximal mögliche Brennstoff/Luft-Verhältnis-Betriebsbereich zwischen dem Erlöschen der Flamme bei Übergangszuständen, wenn das Triebwerk abgebremst wird, und dem Grenzwert hoher Leistung, der durch die sichtbare Raucherzeugung festgelegt ist, erwünscht. Techniken, die bislang angewandt werden, um den Betriebsbereich auszudehen, umfassen verstellbare Brenn kammern, Doppelringbrennkammern und die selektive Brennstoff zufuhr, d.h. die Zufuhr von Brennstoff nur zu ausgewählten Brennstoffdüsen bei niedriger Leistung.

Verstellbare Brennkammern haben den Nachteil höherer Kosten, höheren Gewichts und geringerer Zuverlässigkeit der komplexen mechanischen Anordnung, die zum Verändern der Geometrie der Brennkammer erforderlich ist.

Bei Doppelringbrennkammern werden zwei koaxiale Kränze von Wirbelvorrichtungen mit unabhängig veränderter Brennstoffzu fuhr aus Einspritzdüsen in dem inneren und äußeren Kranz be nutzt. Diese Anordnung hat wegen ihrer relativen Komplexität ebenfalls Nachteile.

Bei der selektiven Brennstoffzufuhr sind die Wirbelvorrich tungen in einem einzigen Kranz angeordnet, wodurch mit Brenn stoff versorgte und wahlweise mit Brennstoff versorgte und nicht mit Brennstoff versorgte Düsen miteinander abwechseln. Bei solchen Konstruktionen kommt es häufig zu unerwünschter Ansammlung von Kohlenstoff in den Düsen, die während Teilen der Triebwerksbetriebszeit abgeschaltet sind, wenn flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoffe verbrannt werden.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine neue und verbes serte Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Gasturbinentriebwerksbrennkammer zu schaffen, die den Be triebsbereich einer Gasturbine bei sich ändernden Brennstoff/ Luft-Verhältnissen ausdehnt.

Weiter soll durch die Erfindung eine verbesserte Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung zur separaten Brennstoffver sorgung von Primär- und Sekundärumwälzzonen in einer Gastur binenbrennkammer aus einer zentralen Brennstoffeinspritzvor richtung geschaffen werden.

Ferner soll durch die Erfindung eine verbesserte Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung mit einer Geometrie geschaffen werden, die den Betriebsbereich ausdehnt und an die vorhande ne Geometrie eines Flugzeuggasturbinentriebwerks anpaßbar ist.

Schließlich soll durch die Erfindung eine verbesserte Wirbel und Brennstoffeinspritzvorrichtung mit zwei koaxialen Kränzen von Wirbeleinrichtungen zur bimodalen Brennstoffeinspritzung in eine Gasturbinenbrennkammer geschaffen werden.

Die Erfindung umfaßt, kurz gesagt, eine verbesserte Verwirbelungs- bzw. Wirbel und Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Gasturbinenbrenn kammer, der komprimierte Luft an ihrem Einlaßende zugeführt wird, und eine Brennstoffquelle mit einer Brennstoffzufuhr steuereinrichtung, die eine Primärströmung bei niedriger Gas turbinenleistung und sowohl eine Primär- als auch eine Sekun därströmung bei hoher Gasturbinenleistung liefert. Eine ring förmige Strömungsleiteinrichtung, welche Luft in den Flamm rohreinlaß leitet, hat einen zentral angeordneten Brennstoff einspritzkörper mit einem oder mehreren Brennstoffverteilern. Eine Brennstoffzerstäubungsdüse an dem stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzkörpers ist mit einem Brennstoffver teiler verbunden. Ein rohrförmiges Teil zwischen dem Brenn stoffeinspritzkörper und der ringförmigen Strömungsleitein richtung unterteilt die Luftströmung in einen inneren und ei nen äußeren Ringraum. Primärluftwirbeleinrichtungen und Se kundärluftwirbeleinrichtungen sind an den Einlässen des inne ren bzw. äußeren Ringraums angeordnet und führen separate Luftströmungen einer Primärumwälzzone bzw. einer Sekundärum wälzzone zu.

In einer Ausführungsform erstrecken sich Leitungseinrichtun gen, die mit einem zweiten Brennstoffverteiler verbunden sind, durch die Primärluftwirbelvorrichtung nach außen und leiten eine Sekundärbrennstoffströmung in den zweiten Ring raum stromabwärts der Sekundärluftwirbeleinrichtung.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Primär- und Se kundärströme in einem Brennstoffverteiler vereinigt, und ihre Bewegungsenergie wird benutzt, um den inneren Ringraum ohne nennenswerte Tröpfchenzerstreuung in den äußeren Ringraum zu durchqueren.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgen den unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer exemplarischen Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks, die eine Wirbel- und Brennstoffeinspritz vorrichtung aufweist, in schematischer Dar stellung,

Fig. 2 eine Endansicht eines Teils der Gasturbinen brennkammer nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Längsschnittansicht einer Ausführungsform der verbesserten Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3a eine Ansicht nach der Linie A-A in Fig. 3, die eine einzelne Leitschaufel der Primär luftwirbelvorrichtung in Blickrichtung ra dial einwärts zu einem Teil des Brennstoff einspritzkörpers zeigt,

Fig. 4 eine vergrößerte Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform von Teilen der verbesserten Wirbel- und Brennstoffein spritzvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Endansicht einer weiteren Ausführungs form der Primärluftwirbelvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 6 eine vereinfachte Schnittansicht des strom aufwärtigen Endes einer exemplarischen Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks mit einer modifizierten Ausführungsform der Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung, bei welcher die Bewegungsenergieabstufung ausgenutzt wird, und zwar dargestellt unter Bedingungen niedriger Gasturbinenleistung,

Fig. 7 dieselbe Wirbel- und Brennstoffeinspritzvor richtung wie in Fig. 6, aber unter Bedin gungen hoher Gasturbinenleistung, und

Fig. 8 eine vergrößerte Längsschnittansicht einer modifizierten Ausführungsform von Teilen der verbesserten Wirbel- und Brennstoffein spritzvorrichtung zur Verwendung bei der modifizierten Ausführungsform, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine exemplarische Gasturbinenbrenn kammer in ihrer Betriebsumgebung innerhalb eines Gasturbinen flugzeugtriebwerks, dessen übrige Teile herkömmlich und nicht dargestellt sind. Der dargestellte Teil der Gasturbine weist ein äußeres Gehäuse 10 und ein inneres Gehäuse 12 auf, die einen stromaufwärtigen Einlaß 14 haben, der verdichtete Luft aus einem Verdichter (nicht dargestellt) zuführt, um die Ver brennung von Brennstoff innerhalb der Gasturbinenbrennkammer aufrechtzuerhalten, welche insgesamt mit 16 bezeichnet ist. Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 ist die Gasturbi nenbrennkammer 16 eine Ringbrennkammer, obgleich jede Art von Brennkammer, entweder die Ringbrennkammer oder eine Ringrohr brennkammer, bei der Erfindung benutzt werden kann. Ein äuße res ringförmiges Flammrohr 18, ein inneres ringförmiges Flammrohr 20 und eine ringförmige Kuppel 22 bilden gemeinsam zwischen sich einen ringförmigen Brennraum 24. Ein Strömungs teiler 26 mit einem Einlaß 28 teilt die Luftströmung aus dem Kanal 14 auf einen äußeren Luftdurchlaß 30 und einen inneren Luftdurchlaß 32 auf. Löcher 34 liefern Kühlluft aus den Durchlässen 30, 32 zum Kühlen des Flammrohres auf bekannte Weise. Die Verbrennungsprodukte werden an dem stromabwärtigen Ende des Brennraums 24 an Turbinenlaufschaufeln (nicht darge stellt) abgegeben, um den Verdichter zu drehen und Schub zu erzeugen.

Brennstoffeinspritzvorrichtungen, von denen eine gezeigt und insgesamt mit 36 bezeichnet ist, sind in gegenseitigen Um gangsabstand aufweisenden Öffnungen 38 um die Kuppel 22 vor gesehen. Jede Einspritzvorrichtung 36 ist durch ein mit Flansch versehenes Anschlußstück an dem äußeren Gehäuse 10 eingeführt. Jede Einspritzvorrichtung 36 wird durch ein Pri märbrennstoffrohr 40 und ein Sekundärbrennstoffrohr 42 ge speist, die mit einem herkömmlichen Brennstoffquellen- und Steuersystem 43 verbunden sind. Das Steuersystem 43 regelt die Gesamtbrennstoffzufuhr und die Aufteilung des Brennstof fes auf die Primär- und Sekundärbrennstoffrohre 40, 42. Die Gesamtbrennstoffzufuhr wird gemäß einer gewünschten Lei stungsabgabe zwischen gewählten Maximal- und Minimalgrenzwer ten geregelt, wogegen die Brennstoffaufteilung auf Primär und Sekundärbrennstoff entweder durch ein druckgeregeltes Ventil oder durch ein Steuersystem gesteuert werden kann, das die Brennstoffzufuhr zu dem Triebwerk mißt und das Brenn stoff/Luft-Verhältnis direkt steuert. Hier wird ein Steuer system in Betracht gezogen, bei dem die Primärbrennstoffzu fuhr bei einem ausreichend hohen Brennstoff/Luft-Verhältnis immer vorhanden ist, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten, und bei dem die Sekundärbrennstoffzufuhr bei erhöhten Lei stungswerten in einer Position, die von der Primärbrennstoff zufuhr getrennt ist, zugesetzt oder addiert wird. Das Zu setzen steigt bis zu einem Punkt, der sich bei der maximalen Leistung der Gasturbine immer noch unter dem Rauch beschrän kenden Brennstoff/Luft-Verhältnis befindet. Diese Steuerung wird hier als bimodale oder zweigipflige Brennstoffsteuerung bezeichnet.

In jedem der gegenseitigen Umfangsabstand aufweisenden Ein lässe 38 der Kuppel 22 ist ein konisch erweitertes, im we sentlichen rechteckiges Leitblech 44 angeordnet, dessen Form am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Das Leitblech 44 wird benutzt, um die ein Konstruktionsteil bildende Kuppel 22 vor der Flamme in dem Brennraum 24 zu schützen.

Eine Wirbelvorrichtung 45 ist jeder Brennstoffeinspritzvor richtung 36 zugeordnet, und gemeinsam bilden sie eine Wirbel und Brennstoffeinspritzvorrichtung 47. Die Wirbelvorrichtung 45 weist eine Trommel 46 auf, die an beiden Enden offen ist und als ringförmige Strömungsleiteinrichtung für Verbren nungsluft in den Brennraum 24 dient und in einem runden Loch in der Mitte jedes Leitbleches 44 angeordnet ist. Längs der Mittelachse der Trommel 46 ist ein Brennstoffeinspritzkörper 48 der Einspritzvorrichtung 36 koaxial angeordnet, welcher in den Fig. 1 und 2 nur vereinfacht dargestellt ist. Ein rohr förmiges Teil 50 ist koaxial zu und mit Abstand zwischen den Brennstoffeinspritzkörper 48 und der ringförmigen Strömungs leiteinrichtung 46 angeordnet, um einen äußeren Ringraum 52 und einen inneren Ringraum 54 zu schaffen. Der äußere Ring raum 52 ist durch ein Venturirohr 56 weiter unterteilt.

Das Venturirohr 56 erfüllt mehrere Funktionen. Es bildet eine Flammenhaltefläche, von der aus die Flamme raumfest wird. Da rüber hinaus verhindert es, weil der Venturiauslaß die Quel le der Umwälzluftströmung innerhalb der Brennkammer ist, daß sich die Flamme stromaufwärts zu der Brennstoffeinspritzvor richtung selbst ausbreitet. Bei einem Luftstromzerstäuber bildet das Venturirohr außerdem eine Sekundärquelle für das Aufbrechen von Brennstofftröpfchen. Wie üblich ist nur eine derartige Fläche pro Zerstäuber vorgesehen. Bei einer Ausfüh rungsform der Erfindung, bei der zwei gesonderte Umwälzzonen benutzt werden, ist aber eine zusätzliche Fläche vorgesehen. Daher bilden das rohrförmige Teil 50 und das Venturirohr 56 diese Flächen.

Primärluftwirbeleinrichtungen 58 sind in dem inneren Ringraum 54 angeordnet, und Sekundärluftwirbeleinrichtungen 60 sind in dem äußeren Ringraum 52 angeordnet. Die Primärbrennstoffströ mung wird aus dem Brennstoffrohr 40 über eine Brennstoffzer stäubungsdüse 62 zugeführt, und die Sekundärbrennstoffströ mung wird aus dem Brennstoffrohr 42 über eine Leitungsein richtung 64 zugeführt, welche sich durch die Primärluftwir beleinrichtung 58 in den äußeren Ringraum 52 stromabwärts der Sekundärluftwirbeleinrichtung 60 erstreckt. Das rohrförmige Teil 50 hat ein stromabwärtiges Ende 66, das sich stromab wärts über die Düse 62 hinaus erstreckt. Die ringförmige Strömungsleiteinrichtung 46 hat ein stromabwärtiges Ende 68, das sich stromabwärts über das stromabwärtige Ende 66 des rohrförmigen Teils 50 hinaus erstreckt.

Unter Bezugnahme auf die vergrößerte Längsschnittansicht in Fig. 3 werden die Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungs form der verbesserten Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrich tung 47 erläutert. Der Brennstoffeinspritzkörper 48 ist aus vier koaxialen Teilen herkömmlich aufgebaut. Ein massives Kernstück 70 bildet mit einem inneren zylindrischen Stück 72 einen ringförmigen Primärbrennstoffverteiler 74, der mit dem Rohr 40 über einen Längsringdurchlaß 76 verbunden ist. Ein zylindrisches Zwischenstück 78, das in einem Druckzerstäu bungsdüsenendstück 80 endigt, bildet mit dem Stück 72 einen Sekundärbrennstoffverteiler 82, der durch einen Längsdurchlaß 84 mit dem Sekundärbrennstoffrohr 42 verbunden ist. Eine äu ßere zylindrische Wärmeabschirmung 86 ist mit Abstand von dem Zwischenstück 78 vorgesehen und bildet einen isolierenden Totluftraum 88 mit einem Einlaß 90. Eine Brennstoffzumeß scheibe 92, die mehrere Brennstoffdurchlässe aufweist, lie fert Primärbrennstoff aus dem Primärbrennstoffverteiler 74 zu einem Auslaß 94 des Endstückes 80 in der Druckzerstäubungs düse 62.

Die Primärluftwirbeleinrichtung 58 weist mehrere, gegenseiti gen Umfangsabstand aufweisende, hohle, stationäre Wirbelleit schaufeln 96 auf, die zwischen dem äußeren Zylinder 76 des Brennstoffeinspritzkörpers 48 und dem rohrförmigen Teil 50 befestigt sind, so daß sie der in den inneren Ringraum 54 eintretenden Luft einen Drall geben. Die Wirbelleitschaufeln 96 sind stromabwärts in Richtung radial nach außen vorzugs weise geneigt, um die verbesserte Wirbel- und Brennstoffein spritzvorrichtung 47 an eine vorhandene Gasturbinengeometrie anzupassen. Das stromabwärtige Ende 66 des rohrförmigen Teils 50 erstreckt sich stromabwärts über das Mündungsende der Düse 62 hinaus und begrenzt eine Primärumwälzzone 98, die Brenn stoff aus dem Primärbrennstoffrohr 40 zusammen mit Luft aus der Primärluftwirbeleinrichtung 58 in einem vorbestimmten Verhältnis empfängt, um ein lokal fettes flammenhaltendes Ge misch in der Primärumwälzzone 98 zu bilden. Die Primärluft wirbeleinrichtung 58 und die Haltescheibe 92 sind so bemes sen, daß das Brennstoff/Luft-Verhältnis in der Primärumwälz zone 98 hoch genug bleibt, um eine stabile Verbrennung unter Bedingungen magersten Brennstoff/Luft-Verhältnisses, die bei dem Gasturbinentriebwerk auftreten werden, aufrechtzuerhal ten.

Die Sekundärluftwirbeleinrichtung 60 weist mehrere, gegensei tigen Umfangsabstand aufweisende, stationäre Leitschaufeln 100 auf, die so gerichtet sind, daß sie der in den äußeren Ringraum 52 eintretenden Luft einen Drall geben. Eine "abge stufte" Sekundärbrennstoffströmung wird aus dem Verteiler 82 über die Leitungseinrichtung 64 zugeführt, die vorzugsweise wärmeabgeschirmte Rohre aufweist, welche sich durch die Mitte der Primärwirbelleitschaufeln 96 erstrecken.

Fig. 3a zeigt einen Querschnitt durch eine solche Leitschau fel 96. Die Leitungseinrichtung 64 umfaßt ein Rohr, das mit Abstand in einem Loch 102 angeordnet ist, welches sich in Längsrichtung durch die Leitschaufel erstreckt. Ein Luftraum 104 dient zum Isolieren der Brennstoffleitung 64, um Verstop fen und Verkoken aufgrund von hohen Temperaturen zu reduzie ren. Gemäß Fig. 3 sind die stromabwärts geneigten Leitungen 64 mit ihren Auslässen so angeordnet, daß diese in den äuße ren Ringraum 52 stromabwärts der Sekundärluftwirbeleinrich tung 60 münden und daher eine Luftstromzerstäubung des Sekun därbrennstoffes bewirken. Das Gemisch aus Sekundärbrennstoff und Sekundärluft legt eine separat gespeiste Sekundärumwälz zone 106 fest, die die Primärumwälzzone 98 umgibt.

Fig. 4 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Brenn stoffeinspritzkörpers, bei dem mit Luftstromzerstäubung des Primärbrennstoffes statt mit Druckzerstäubung gearbeitet wird. Die Primär- und die Sekundärbrennstoffleitung 40, 42, das rohrförmige Teil 50, die Primärluftwirbeleinrichtung 58 mit den Leitschaufeln 96 und die Primärbrennstoffleitungsein richtung 64 sowie andere Wirbelvorrichtungsteile und Strö mungsleiteinrichtungen, die nicht gezeigt sind, stimmen mit den zuvor beschriebenen überein. Der modifizierte Brennstoff einspritzkörper, der insgesamt mit 108 bezeichnet ist, ist aus fünf koaxialen zylindrischen Teilen aufgebaut. Ein erstes zentrales Rohr 110 mit konisch erweiterter Stirnplatte 112, die rechtwinkelig zu ihm angeordnet ist, enthält einen Wir beleinsatz 114. Letzterer dient nicht dazu, die Primärver brennungsluft zuzuführen, sondern leitet einen Schwall von Kühlluft, der ihm von dem Lufteinlaß 14 her (Fig. 1) zuge führt wird, über die Stirnplatte 112. Ein zweites zylindri sches Teil 116 ist an und konzentrisch mit Abstand von dem Rohr 110 befestigt, um einen wärmeabschirmenden Luftraum 118 zu schaffen. Ein drittes zylindrisches Teil 120 bildet mit dem Teil 116 einen Primärbrennstoffverteiler 122, der mit der Leitung 40 über einen Längsdurchlaß 124 und eine Kammer 126 verbunden ist. Von dem Brennstoffverteiler 122 aus führen ra dial gerichtete Luftstromzerstäubungskanäle 128 in den inne ren Ringraum 54.

Ein viertes zylindrisches Teil 130 bildet mit dem Teil 120 einen ähnlichen Sekundärbrennstoffverteiler 132, der durch die Sekundärbrennstoffleitung 42 versorgt wird und wie zuvor die Sekundärbrennstoffleitungseinrichtung 64 speist. Schließ lich ist ein fünfter oder wärmeabschirmender Zylinder 134 auf dieselbe Weise vorgesehen wie oben mit Bezug auf die Abschir mung 86 in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.

Wie zuvor gibt es eine Primärumwälzzone innerhalb des rohr förmigen Teils 50, die mit 98 bezeichnet ist, und eine umge bende Sekundärumwälzzone, die mit 106 bezeichnet ist.

Eine alternative Ausführungsform der Primärluftwirbeleinrich tung 58, durch die sich die Leitungseinrichtung 64 erstreckt, ist in einer Endansicht in Fig. 5 gezeigt. Statt in gegensei tigem Umfangsabstand angeordneter Wirbelleitschaufeln 96 wird gemäß Fig. 5 ein Wirbelring 136 mit in gegenseitigem Unfangs abstand angeordneten Wirbellöchern 138 benutzt, die axial und tangential gerichtet sind, um der Luft einen Drall zu geben. Der Wirbelring 136 hat eine innere Öffnung 140, die über den Brennstoffeinspritzkörper 48 (nicht dargestellt) paßt, und einen äußeren Umfang 142, der in das rohrförmige Teil 50 (nicht dargestellt) paßt. Mehrere radial gerichtete Leitungs einrichtungen 144 sind durch radiale Kanäle gebildet, welche in den Wirbelring 136 gebohrt oder gegossen sind. Diese sind mit einem Sekundärbrennstoffverteiler in der Brennstoffein spritzvorrichtung (wie dem Verteiler 82 von Fig. 3) verbunden und münden in den äußeren Ringraum 52 stromabwärts der Sekun därluftwirbeleinrichtung 60, um eine Luftstromzerstäubung des Sekundärbrennstoffes wie zuvor zu bewirken.

ARBEITSWEISE

Die Erfindung schafft zwei stabile Umwälzzonen, bei denen es sich um koaxiale Ringzonen handelt, welche durch eine zentra le einzelne Brennstoffeinspritzvorrichtung erreicht werden.

Die Primärbrennstoffzufuhr in jeder Einspritzvorrichtung ist immer vorhanden, um die Primärbrennstoffdüse 62 zu kühlen und die Ablagerung von Kohlenstoff in den Brennstoffkanälen zu verhindern, und zwar entweder in der Druckzerstäubungsver sion, die in Fig. 3 gezeigt ist, oder in der Luftstromzer stäubungsversion, die in Fig. 4 gezeigt ist. Die Sekundärum wälzzone 106 ist von der Primärumwälzzone 98 getrennt, so daß sie unabhängig versorgt werden kann, indem Sekundärbrennstoff über Leitungen 64, 144, die sich durch die Primärluftwirbel einrichtung 58 bzw. 136 erstrecken, in den äußeren Luftring raum 52 stromabwärts der Sekundärluftwirbeleinrichtung 60 ge leitet wird.

AUSFÜHRUNGSFORM MIT BEWEGUNGSENERGIEAUSNUTZUNG

In den Fig. 6, 7 und 8 ist eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die Primärbrennstoffzufuhr und die zusätzliche Sekundärbrennstoffzufuhr vereinigt werden. Statt den Brennstoff aus zwei verschiedenen Verteilern sepa rat in den inneren und den äußeren Wirbelluftringraum einzu leiten, werden die Primär- und die Sekundärbrennstoffzufuhr vereinigt, und die Dynamik des Brennstoffes und der Luft wer den ausgenutzt, um das abgestufte Einleiten zu steuern.

Fig. 6 zeigt Teile einer modifizierten Wirbel- und Brenn stoffeinspritzvorrichtung 146 in einem Einlaß 148, der zwi schen einem äußeren ringförmigen Flammrohr 150 und einem in neren ringförmigen Flammrohr 152 gebildet ist. Wie zuvor trägt ein Leitblech 154, das in dem Einlaß 148 angeordnet ist, eine ringförmige Strömungsleiteinrichtung (oder Trommel) 156. Längs der Mittelachse der Strömungsleiteinrichtung 156 ist ein Brennstoffeinspritzkörper 158 zentral angeordnet. Der Brennstoffeinspritzkörper 158 enthält einen sich radial er streckenden, zentralen Brennstoffverteiler 160, der über ei nen inneren Längskanal 162 mit einer einzelnen Brennstofflei tung 164 verbunden ist. Die Brennstoffleitung 164 ist mit ei nem bimodalen Brennstoffregler 165 verbunden, welcher der oben beschriebenen Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung 43 glei chen kann. In diesem Fall werden jedoch die Primärbrennstoff zufuhr und die Sekundärbrennstoffzufuhr nicht aufgeteilt und separat gesteuert, sondern vielmehr vereinigt und gemäß einer gewünschten Leistungsabgabe zwischen gewählten Maximal- und Minimalgrenzwerten geregelt. Die Gesamtbrennstoffzufuhr über die Leitung 164 variiert von einem Minimum bis zu einem Maxi mum und wird gemäß der gewünschten Leistungsabgabe der Gas turbinenbrennkammer geregelt. Die Verwendung der einzelnen Leitung 164 bietet Vorteile, da sie die Komplexität der In stallation reduziert und die Möglichkeit der Brennstoffverko kung in der Sekundärbrennstoffleitung, die bei niedriger Lei stung abgeschaltet sein würde, eliminiert.

Wie zuvor ist ein rohrförmiges Teil 166 koaxial zu und mit Abstand zwischen dem Brennstoffeinspritzkörper 158 und der ringförmigen Strömungsleiteinrichtung 156 angeordnet. Eine Primärluftwirbeleinrichtung 168 leitet Luft in einen inneren Ringraum 170, der Luft für die Verbrennung in einer Primärum wälzzone 172 liefert. Eine Sekundärluftwirbeleinrichtung 174 und eine Hilfsluftwirbeleinrichtung 176 sind vorgesehen, um wirbelnde Luft in einen äußeren Ringraum 178 zu leiten. Die Wirbeleinrichtungen 174, 176 können entweder einen Luftwirbel in derselben Richtung oder gegenläufige Luftwirbel liefern. Der äußere Ringraum 178 ist durch einen ringförmigen Strö mungsteiler 180 unterteilt, der mit dem Venturirohr 56 nach den Fig. 1-3 vergleichbar ist und als filmbildende Oberfläche für einen auftreffenden Brennstoffstrahl auf im folgenden be schriebene Weise dient.

Der zentrale Brennstoffeinspritzkörper 158 dient als Luft stromzerstäubungsdüse aufgrund einer Brennstoffdüse 181, die mehrere radial gerichtete Kanäle 182 hat, welche mit dem Brennstoffverteiler 160 in Verbindung stehen. Die Kanäle 182 sind in gegenseitigem Umfangsabstand um den Brennstoffdüsen körper angeordnet und mit einer Anzahl von gegenseitigen Um fangsabstand aufweisenden Öffnungen 184 in dem rohrförmigen Teil 166 radial ausgerichtet, so daß die Öffnungen 184 radial über entsprechenden Kanälen 182 angeordnet sind. Darüber hinaus sind die Kanäle 182 mit den Luftstrahlen ausgerichtet, die über die Primärluftwirbeleinrichtung 168 eintreten, um ein Feld von "Flachstrahl"-Zerstäubern zu schaffen. Ebenso sind die Öffnungen 184 mit den Luftstrahlen ausgerichtet, die über die Sekundärluftwirbeleinrichtung 174 eintreten.

Wenn Primärbrennstoff unter Bedingungen niedriger Leistung des Gasturbinentriebwerks zugeführt wird, wird der Massen durchsatz des Brennstoffes, der über die Brennstoffleitung 164 und den Verteiler 160 eintritt und aus den radial gerich teten Kanälen 182 in den Luftstrom austritt, in bezug auf die über die Primärluftwirbeleinrichtung 168 eintretende Luft so gewählt, daß der radial nach außen gerichtete Impuls des Brennstoffes relativ zu dem axialen Impuls der Luft aus der Primärluftwirbeleinrichtung 168 nicht ausreicht, um ihn die Öffnungen 184 erreichen zu lassen. Unter diesen Umständen wird der Primärbrennstoff in dem inneren Ringraum 170 zer stäubt und der Primärumwälzzone 172 zur stabilen Verbrennung mit einem ziemlich reichen Brennstoff/Luft-Gemisch zugeführt. In dieser Betriebsart gelangt wenig, wenn überhaupt, Brenn stoff über die Durchlässe 184 in den Ringraum 178.

Fig. 7 zeigt genau denselben Aufbau wie Fig. 6, und gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 6 werden benutzt. In diesem Fall ge langen jedoch die Primär- und Sekundärbrennstoffzufuhr in den Brennstoffeinspritzkörper 158 über die einzige Brennstofflei tung 164 (sie sind darin in einem Strom vereinigt, statt als gesonderte Ströme zugeführt zu werden, wie es oben in Verbin dung mit den Fig. 1-5 beschrieben worden ist). Der radial nach außen gerichtete Impuls und der Massendurchsatz der ver einigten Brennstoffzufuhr, die die radialen Kanäle 182 ver läßt, werden so gewählt, daß im wesentlichen der gesamte Brenn stoff als ein Strahl ohne nennenswerte Tröpfchenzerstreuung durch den inneren Ringraum 170 und die ausgerichteten Öffnun gen 184 in dem rohrförmigen Teil 166 in den äußeren Ringraum 178 stromabwärts der Sekundärluftwirbeleinrichtung 174 ge langt. Der Brennstoff wird durch den Luftstrom zerstäubt, und die Zerstäubung wird durch den Aufprall der Bennstoffstrahlen auf eine filmbildende Oberfläche, d.h. die innere Oberfläche des Strömungsteilers 180 unterstützt. Der zerstäubte Brenn stoff vermischt sich mit Luft aus der Sekundärluftwirbelein richtung 174 und der Hilfsluftwirbeleinrichtung 176 und ver sorgt eine Sekundärumwälzzone, die mit der Bezugszahl 186 be zeichnet ist. Obgleich im wesentlichen der gesamte Brennstoff in den äußeren Ringraum 178 eintritt, kann eine relativ klei ne Menge auf die innere Oberfläche des rohrförmigen Teils 166 auftreffen. Unter diesen Bedingungen wird der Brennstoff durchsatz so gewählt, daß sich ein ziemlich mageres und gut verteiltes Verbrennungsgemisch sowohl in der Sekundarumwälz zone 186 als auch in der Primärumwälzzone 172 ergibt, um un ter Bedingungen hoher Leistung des Gasturbinentriebwerks die Rauchbildung zu reduzieren. Weiter kann der Brennstoffdurch satz auch so gewählt werden, daß ein vorbestimmter Anteil des Brennstoffes als Primärbrennstoff in den inneren Ringraum 170 und außerdem ein komplementärer Anteil des Brennstoffes als Sekundärbrennstoff in den äußeren Ringraum 178 strömt.

Die Brennstoffdüse 181, das rohrförmige Teil 166 (einschließ lich dessen Öffnungen 184) und die Primärluftwirbeleinrich tung 168 werden auf vorgewählte Weise so bemessen, daß der Brennstoff in den inneren Ringraum 170 oder in den äußeren Ringraum 178 wie oben beschrieben in Abhängigkeit von dem ge wählten Massendurchsatz und dem Impuls des Brennstoffes ein tritt.

Die Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung 146, die in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, dient lediglich zu dem Zweck, in schematischer Form das Arbeitsprinzip einer alternativen Ausführungsform der Erfindung zu veranschaulichen, die mit Impuls- oder Bewegungsenergieabstufung der Brennstoffzufuhr arbeitet, da der Impuls oder die Bewegungsenergie des Brenn stoffes in bezug auf den Impuls oder die Bewegungsenergie der in die Vorrichtung eintretenden Luft den abgestuften Betrieb der bimodalen Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung 146 in wenigstens zwei verschiedenen Betriebsarten unter Bedin gungen hoher Leistung bzw. unter Bedingungen niedriger Lei stung ergibt.

Eine praktische Anordnung eines Brennstoffeinspritzkörpers 187 zum Erzielen der Impulsabstufung ist in einer vergrößer ten Längsschnittansicht in Fig. 8 gezeigt. Diese enthält die gleichen Bezugszahlen wie in den Fig. 6 und 7 und zeigt die Brennstoffleitung 164, die Primärluftwirbeleinrichtung 168, das rohrförmige Teil 166 mit den Öffnungen 184 und die Sekun därluftwirbeleinrichtung 174.

Die Einzelheiten des Brennstoffeinspritzkörpers 187 zeigen ein inneres Wärmeabschirmrohr 188, das ein konisch erweiter tes Kopfstück 190 und ein Kühlluftwirbelteil 192 hat. Nach einander und mit gegenseitigem Abstand sind um das innere Wärmeabschirmrohr 188 ein inneres zylindrisches Teil 194, ein äußeres zylindrisches Teil 196 und ein äußeres Wärmeabschirm rohr 198 angeordnet. Das innere und das äußere zylindrische Teil 194, 196 begrenzen zwischen sich einen Längsbrennstoff kanal 200, der an einem Ende mit der Brennstoffleitung 164 und an dem anderen Ende mit einem Brennstoffverteiler 202 in Verbindung steht. Der Brennstoffverteiler 202 ist ringförmig und steht mit mehreren radial gerichteten, gegenseitigen Um fangsabstand aufweisenden Düsen 204 in Verbindung. Letztere sind mit Öffnungen 184 in dem rohrförmigen Teil 166 radial ausgerichtet und diesen Öffnungen zugewandt und mit den Kanä len 182 in den Fig. 6 und 7 vergleichbar. Die Brennstoffdüsen 204 können axial und umfangsmäßig gegen die Öffnungen 184 ver setzt sein, weil die Bahn des Brennstoffstrahls nicht voll kommen radial sein wird. Die Öffnungen 184 sind aber mit dem Brennstoffstrahl ausgerichtet, der aus den Düsen 204 unter Bedingungen hoher Leistung austritt.

Es bleibt anzumerken, daß das innere und das äußere Wärmeab schirmrohr 188, 198 radialen Abstand von dem inneren bzw. äu ßeren zylindrischen Teil 194, 196 durch ringförmige Luftspal ten 206 bzw. 208 haben, welche als Isolatoren dienen.

Gemäß obiger Beschreibung weist die Sekundärluftwirbelein richtung zwar vorzugsweise gegenseitigen Umfangsabstand auf weisende Leitschaufeln auf, diese könnten jedoch durch einen oder mehrere Kränze von tangential gerichteten Kanälen in ei nem Wirbelring ähnlich wie bei der alternativen Ausführungs form der Primärluftwirbeleinrichtung gemäß Fig. 5 ersetzt werden. Der besondere Typ der Luftwirbeleinrichtung oder die Drallrichtung eines Ringraums in bezug auf den anderen kann auf herkömmliche Weise gewählt werden.

Claims

1. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Gas turbinenbrennkammer mit einer Einrichtung zur Luftzufuhr zu einem stromaufwärtigen Einlaßende (14) derselben, wobei die Gasturbinenbrennkammer (16) außerdem eine Brennstoffquelle und eine Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung (43) aufweist, gekennzeichnet durch
eine ringförmige Strömungsleiteinrichtung (46), die in dem Einlaßende (14) befestigt ist;
einen Brennstoffeinspritzkörper (48), der in der ringförmigen Strömungsleiteinrichtung (46) zentral angeordnet ist, wobei der Brennstoffeinspritzkörper mit der Brennstoffquelle ver bunden ist und auf die Brennstoffzufuhrsteuereinrichtung (43) anspricht, um eine Primärbrennstoffzufuhr bei niedriger Gas turbinenleistung und sowohl eine Primär- als auch eine Sekun därbrennstoffzufuhr bei hoher Gasturbinenleistung zu liefern;
ein rohrförmiges Teil (50), das koaxial zu und mit Abstand zwischen dem Brennstoffeinspritzkörper (48) und der ringför migen Strömungsleiteinrichtung (46) angeordnet ist und mit diesen einen inneren Ringraum (54) und einen äußeren Ringraum (52) bildet, wobei das rohrförmige Teil (50) Luftströme aus dem inneren bzw. äußeren Ringraum (52, 54) separat auf eine Primär- bzw. eine Sekundärumwälzzone (98, 106) aufteilt;
eine Primärluftwirbeleinrichtung (58) und eine Sekundärluft wirbeleinrichtung (60), die Luft verwirbeln, welche in den inneren bzw. äußeren Ringraum (52, 54) eintritt, und einen Strom wirbelnder Luft der Primär- bzw. Sekundärumwälzzone (98, 106) zuführen; und
eine Brennstoffdüseneinrichtung (62), die in dem Brennstoff einspritzkörper (48) angeordnet ist, durch die Brennstoffzu fuhrsteuereinrichtung (43) gesteuert wird und Primärbrenn stoff in den inneren Ringraum (54) während Bedingungen nied riger Gasturbinenleistung und Sekundärbrennstoff im wesentli chen ohne Tröpfchenzerstreuung in den äußeren Ringraum (52) stromabwärts der Sekundärluftwirbeleinrichtung (60) während Bedingungen hoher Gasturbinenleistung zum Aufrechterhalten der Verbrennung in der Sekundärumwälzzone (106) strömen läßt.

2. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffquelle eine Primär quelle (40) und eine Sekundärquelle (42) umfaßt und daß die Leitungseinrichtung (64) mit der Sekundärquelle (42) verbun den ist und sich von dem Brennstoffeinspritzkörper (48) aus durch die Primärluftwirbeleinrichtung (58) erstreckt und in den äußeren Ringraum (52) stromabwärts der Sekundärluftwir beleinrichtung (60) mündet.

3. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitungseinrichtung (64) von dem Brennstoffeinspritzkörper (48) aus im wesentlichen radial nach außen erstreckt und so angeordnet ist, daß sie eine Luftstromzerstäubung des Brennstoffes aus der Sekundär quelle (42) bewirkt.

4. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdüseneinrichtung (62) eine an die Primärquelle (40) angeschlossene Druckzer stäubungsdüseneinrichtung ist.

5. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdüseneinrichtung (62) eine an die Primärquelle (40) angeschlossene Luftzerstäu bungsdüseneinrichtung ist.

6. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff düseneinrichtung (62) eine vorgewählte Mindestzufuhr aus der Primärquelle (40) zum Aufrechterhalten einer stabilen Verbren nung in der Primärumwälzzone (98) und zum Kühlen des Brenn stoffeinspritzkörpers (48) empfängt.

7. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff einspritzkörper (48) mit einem Wärmeabschirmteil (86) ver sehen ist, das diesen umschließt und von diesem durch einen isolierenden Luftraum (88) getrennt ist.

8. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär luftwirbeleinrichtung (58) mehrere gegenseitigen Umfangsab stand aufweisende, im wesentlichen radiale Leitschaufeln (96) aufweist und daß die Leitungseinrichtung (64) Leitungen auf weist, die sich in Längsrichtung durch ausgewählte Leitschau feln (96) erstrecken.

9. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählten Leitschaufeln (96) Längslöcher (102) aufweisen und daß die Leitungen (64) mit Abstand innerhalb der Längslöcher in den Leitschaufeln (96) angeordnet sind, um den Brennstoff in den Leitungen vor Wärme abzuschirmen.

10. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Gas turbinenbrennkammer mit einer Einrichtung zur Luftzufuhr zu einem stromaufwärtigen Einlaßende (14) derselben, wobei die Gasturbinenbrennkammer (16) außerdem ein bimodales Brenn stoffsteuersystem (43) aufweist, das eine Primärquelle (40) der Brennstoffzufuhr und eine unabhängig betriebene Sekundär quelle (42) der Brennstoffzufuhr steuert, gekennzeichnet durch:
eine ringförmige Strömungsleiteinrichtung (46), die in dem Einlaßende (14) der Brennkammer (16) zur Luftversorgung des Inneren derselben befestigt ist;
einen Brennstoffeinspritzkörper (108), der in der ringförmi gen Strömungsleiteinrichtung (46) koaxial angeordnet ist und einen Primär- und einen Sekundärbrennstoffverteiler (122, 132) bildet, die mit der Primär- bzw. Sekundärquelle (40, 42) der Brennstoffzufuhr verbunden sind;
eine Primärbrennstoffdüse (62), die an dem stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzkörpers (108) angeordnet und mit dem Primärbrennstoffverteiler (122) verbunden ist;
ein rohrförmiges Teil (50), das koaxial zu und mit Abstand zwischen dem Brennstoffeinspritzkörper (108) und der ring förmigen Strömungsleiteinrichtung (46) angeordnet ist, um einen äußeren Ringraum (52) und einen inneren Ringraum (54) zu bilden, wobei das rohrförmige Teil (50) ein stromabwär tiges Ende (66) hat, das stromabwärts der Primärbrennstoff düse (62) endigt, um damit eine Primärumwälzzone (98) zu bilden, wobei die ringförmige Strömungsleiteinrichtung (46) ein stromabwärtiges Ende (68) hat, das stromabwärts des rohr förmigen Teils (50) endet, um damit eine Sekundärumwälzzone (106) zu bilden, die mit Luft aus dem äußeren Ringraum (52) versorgt wird;
eine Sekundärluftwirbeleinrichtung (60), die an dem Einlaß des äußeren Ringraums (52) angeordnet ist, zum Verwirbeln der in die Sekundärumwälzzone (106) eintretenden Luft;
eine Primärluftwirbeleinrichtung (58), die an dem Einlaß des inneren Ringraums (54) angeordnet ist, zum Verwirbeln der in die Primärumwälzzone (98) eintretenden Luft; und
mehrere Leitungseinrichtungen (64), die sich von dem Brenn stoffeinspritzkörper (108) aus durch die Primärluftwirbel einrichtung (58) nach außen erstrecken und in den äußeren Ringraum (52) stromabwärts der Sekundärluftwirbeleinrichtung (60) münden, wobei die Leitungseinrichtungen (64) mit dem Sekundärbrennstoffverteiler (132) an ihren inneren Enden ver bunden und so angeordnet sind, daß sie eine Luftstromzer stäubung des Brennstoffes an ihren äußeren Enden bewirken.

11. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (50; 166) mehrere gegenseitigen Umfangsabstand aufweisende Öffnungen (184) aufweist und daß die Brennstoffdüseneinrichtung (62) so angeordnet und ausgebildet ist, daß sie mehrere gegenseitigen Umfangsabstand aufweisende, radial gerichtete Brennstoffstrah len radial nach außen und durch die Öffnungen des rohrförmi gen Teils in den äußeren Ringraum (52) stromabwärts der Sekun därluftwirbeleinrichtung (60) bei hoher Gasturbinenleistung leitet.

12. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdüseneinrich tung einen Brennstoffverteiler aufweist, der mit radialen Ka nälen in dem Brennstoffeinspritzkörper (108) verbunden ist, die so angeordnet sind, daß sich eine Luftstromzerstäubung des Brennstoffes aus der Brennstoffquelle ergibt.

13. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffdüsen einrichtung (62) eine vorgewählte Mindestzufuhr aus der Brenn stoffquelle zum Aufrechterhalten einer stabilen Verbrennung in der Primärumwälzzone (98) und zum Kühlen des Brennstoff einspritzkörpers (108) empfängt.

14. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenn stoffeinspritzkörper (108) mit wenigstens einem rohrförmigen Wärmeabschirmteil (116) versehen ist, das durch einen isolie renden ringförmigen Luftraum (118) von ihm getrennt ist.

15. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Strömungsteiler (180), der in dem äußeren Ringraum (52) ange ordnet ist und als filmbildende Oberfläche für den Aufprall der Brennstoffstrahlen dient.

16. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Hilfsluftwirbeleinrichtung (176), die zusammen mit der Sekundärluftwirbeleinrichtung (174) die in den äußeren Ringraum (52) eintretende Luft verwirbelt.

17. Wirbel- und Brennstoffeinspritzvorrichtung für eine Gas turbinenbrennkammer mit einer Einrichtung zur Luftzufuhr zu einem stromaufwärtigen Einlaßende (148) derselben, wobei die Gasturbinenbrennkammer (16) außerdem ein Brennstoffsteuer system (165) aufweist, das eine Primärquelle der Brennstoff zufuhr und eine Sekundärquelle der Brennstoffzufuhr steuert, gekennzeichnet durch
eine ringförmige Strömungsleiteinrichtung (156), die in dem Einlaßende (148) der Brennkammer (16) befestigt ist, um dem Inneren derselben Luft zuzuführen;
einen Brennstoffeinspritzkörper (158), der in der ringförmi gen Strömungsleiteinrichtung (156) koaxial angeordnet ist und einen Brennstoffverteiler (160) bildet, welcher sowohl die Primär- als auch die Sekundärbrennstoffzufuhr empfängt;
eine Brennstoffdüse (181), die an dem stromabwärtigen Ende des Brennstoffeinspritzkörpers (158) angeordnet und mit dem Brennstoffverteiler (160) verbunden ist, wobei die Brenn stoffdüse (181) mehrere gegenseitigen Umfangsabstand aufwei sende, radial gerichtete Kanäle (182) aufweist, die mit dem Brennstoffverteiler (160) verbunden sind, um radial gerich tete Brennstoffstrahlen zu liefern;
ein rohrförmiges Teil (166), das koaxial zu und mit Abstand zwischen dem Brennstoffeinspritzkörper (158) und der ringför migen Strömungsleiteinrichtung (156) angeordnet ist, um einen inneren Ringraum (170) und einen äußeren Ringraum (178) zu bilden, wobei das rohrförmige Teil (166) ein stromabwärtiges Ende hat, das stromabwärts der Primärbrennstoffdüse (181) endigt, um damit eine Primärumwälzzone (172) zu bilden, und wobei das rohrförmige Teil (166) mehrere gegenseitigen Um fangsabstand aufweisende Öffnungen (184) hat, die mit den ra dialen Kanälen (182) der Düse ausgerichtet sind;
einen ringförmigen Strömungsteiler (180), der in dem äußeren Ringraum (178) angeordnet ist, um als eine filmbildende Ober fläche für die Brennstoffstrahlen zu dienen, und so angeord net ist, daß er den Brennstoff in eine Sekundärumwälzzone (186) leitet, die mit Luft aus dem äußeren Ringraum (178) ver sorgt wird;
eine Sekundärluftwirbeleinrichtung (174) und eine Hilfsluft wirbeleinrichtung (176), die an dem Einlaß des äußeren Ring raums (178) angeordnet sind, um die in die Sekundärumwälzzone (186) eintretende Luft zu verwirbeln;
eine Primärluftwirbeleinrichtung (168), die an dem Einlaß des inneren Ringraums (170) angeordnet ist, um die in die Primär umwälzzone (172) eintretende Luft zu verwirbeln;
wobei die Brennstoffdüse (181), das rohrförmige Teil (166) und die Primärluftwirbeleinrichtung (168) so bemessen sind, daß Brennstoffstrahlen geringer Bewegungsenergie und gerin gen Massendurchsatzes in dem inneren Ringraum (170) zer stäubt werden, um die Primärumwälzzone (172) zu versorgen, und Brennstoffstrahlen hoher Bewegungsenergie und hohen Mas sendurchsatzes durch die Öffnungen (184) des rohrförmigen Teils (166) hindurch in den äußeren Ringraum (178) und auf den Strömungsteiler (180) gelangen und in dem äußeren Ring raum (178) zerstäubt werden, um die Sekundärumwälzzone (186) zu versorgen.