DE3836446A1

DE3836446A1 - Verfahren fuer die luftzufuhr zur brennzone einer brennkammer und brennkammer zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3836446A1
Application number: DE19883836446
Authority: DE
Inventors: Evgenij Dmitrevic Vinogradov; Jurij Ivanovic Zacharov; Vladimir Alekseevic Maev; Anatolij Vladimirovic Sudarev; Anatolij Magomedovic Temirov
Original assignee: Proizv Ob Nevskij Z Im V I; Z VTUZ PRI PROIZV OBEDINENII T
Current assignee: Proizv Ob Nevskij Z Im V I; Z VTUZ PRI PROIZV OBEDINENII T
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1990-05-03

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Luftzufuhr zur Brennzone einer Brennkammer sowie eine Brennkammer und kann in Gasturbinenanlagen verwendet werden.

Es ist ein Verfahren für die Luftzufuhr zur Brennzone einer Brennkammer (SU, A, 6 72 943) bekannt, bei dem man die Geschwindigkeit der der Brennkammer zugeführten Luft mit entsprechender Vergrößerung des Luftdrucks absenkt, die Luft in einzelne Ringstrahlen zerteilt, diese in Umfangsrichtung um einen Winkel umlenkt und die so verdrallten ringförmigen Luftstrahlen der Brennzone der Brennkammer zuführt. Hierbei wird die Geschwindigkeit des Luftstroms bis auf einen Wert herabgesetzt, der kleiner ist als die Geschwindigkeit der ringförmigen verdrallten Luftstrahlen, die ausgehend von der Anforderung vorgegeben wird, optimale Verbrennungsverhältnisse zu gewährleisten, und bei der Zerteilung des Luftstroms in ringförmige Strahlen und der Verdrallung dieser Strahlen wird die Geschwindigkeit des Luftstroms erneut erhöht, bis die vorgegebene Geschwindigkeit der Luftzufuhr zur Brennzone erreicht ist.

Dieses Verfahren wird in einer Brennkammer (SU, A, 6 72 943) mit einem ringförmigen Diffusor und einer hinter dem Diffusor angeordneten Fronteinrichtung durchgeführt, die zwei bzw. mehr koaxiale Ringschaufelwirbler und mindestens einen zwischen ihnen angeordneten Ringstabilisator enthält. Im Diffusor wird der Luftstrom verdichtet und seine Geschwindigkeit vermindert. Hiernach expandiert der Luftstrom in der Fronteinrichtung bei der Zerteilung der Luft in Ringstrahlen durch den Stabilisator und deren Verdrallung im Wirbler, und seine Geschwindigkeit wächst infolge Verengung des Querschnitts der Kammer, den die Fronteinrichtung zum Teil einnimmt.

Ein Nachteil des Verfahrens und der Brennkammer gemäß SU, A, 6 72 943 besteht im verhältnismäßig hohen Strömungswiderstand der Brennkammer, was mit großen Energieverlusten im Luftstrom verbunden ist. Tatsächlich weist der Luftstrom am Diffusoreingang eine hohe kinetische Energie (eine hohe Geschwindigkeit) auf, die im Diffusor praktisch bis auf Null absinkt und sich in potentielle Druckenergie umwandelt. Anschließend erfolgt in der Fronteinrichtung bei der Zerteilung des Luftstroms in Ströme und der Verdrallung der Ströme um einen vorgegebenen Winkel eine Umwandlung der potentiellen Druckenergie in die kinetische Energie der Strömung zur Erzielung der erforderlichen Geschwindigkeit der Strömung am Wirblerausgang. Somit findet eine doppelte Umwandlung der Luftstromenergie aus der kinetischen Energie in die potentielle und umgekehrt statt, was unzweckmäßig ist, da die Prozesse der Energieumwandlung aus der einen Form in die andere unvermeidliche irreversible Energieverluste (Energiedissipation) verursachen, die die Wirtschaftlichkeit der Gasturbinenanlage beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Luftzufuhr zur Brennzone der Brennkammer und eine Brennkammer zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei denen die Umwandlung der potentiellen Energie des Luftstroms in kinetische Energie vor der Zuführung des Luftstroms zur Brennzone ausgeschlossen wird, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Gasturbinenanlage erhöht und die Länge der Brennkammer verringert werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man beim bekannten Verfahren der Luftzufuhr zur Brennzone der Brennkammer die Geschwindigkeit des Luftstroms im Diffusor bis auf einen Wert herabsetzt, der nicht kleiner ist als die Geschwindigkeit der verdrallten Strahlen, die in die Brennzone eingeblasen werden, und die Zerteilung des Luftstroms in Ringstrahlen und die Verdrallung dieser Strahlen ohne Vergrößerung ihrer Geschwindigkeit durchführt.

Die Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß bei der bekannten Brennkammer die Fronteinrichtung mindestens zum Teil im Diffusor liegt, und der Stabilisator und die Schaufeln des Wirblers eine solche Form aufweisen, daß sich auf dem Abschnitt von dem Eintritt in den Diffusor bis zum Austritt aus den Wirblern die Fläche S des Durchtrittsquerschnitts der Brennkammer in Strömungsrichtung des Luftstroms entsprechend dem Ausdruck dS/dx0 ändert, worin x die axiale Koordinate des Strömungsquerschnitts bedeutet.

Da man beim erfindungsgemäßen Verfahren die Geschwindigkeit des Luftstroms im Diffusor bis auf einen Wert nicht kleiner als die Zufuhrgeschwindigkeit der verdrallten Ringströme zur Brennzone der Brennkammer herabsetzt, ist hinter dem Diffusor eine Vergrößerung der Luftgeschwindigkeit nicht erforderlich, d. h., der Prozeß der Umwandlung der potentiellen Energie in kinetische wird entbehrlich, und somit entfallen die Energieverluste, die mit dieser Umwandlung zusammenhängen. Dies fördert eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Gasturbinenanlage. In der erfindungsgemäßen Brennkammer wird der Abbau der Luftstromgeschwindigkeit im Diffusor bis auf einen höheren (gegenüber der bekannten Brennkammer) Wert dadurch erreicht, daß die Fronteinrichtung vollständig bzw. teilweise im Diffusor liegt, so daß der Durchtrittsquerschnitt des Diffusors auf seinem Austrittsabschnitt abnimmt. Infolgedessen vergrößert sich bei entsprechender Ausbildung der Stabilisatoren und der Schaufeln der Wirbler der Durchtrittsquerschnitt der Brennkammer in Strömungsrichtung des Luftstroms monoton, deshalb erfolgt nur die Umwandlung der kinetischen Energie der Luft in potentielle Energie und fehlt die gegensinnige Umwandlung. Da hierbei das Verhältnis der maximalen Geschwindigkeit des Luftstroms im Diffusor zur minimalen Geschwindigkeit kleiner wird, verringert sich auch die Länge des Diffusors und der Brennkammer insgesamt.

Gemäß einer der Ausführungsvarianten der Erfindung sind die Wirblerschaufeln profiliert ausgeführt.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung sind die Wirblerschaufeln als gekrümmte Platten konstanter Dicke ausgeführt.

Die Wahl der jeweiligen Ausführungsvariante der Schaufeln hängt von den konstruktiven (Gewährleistung der Festigkeit, Brennstoffzufuhr) und den technologischen (Schweiß- bzw. Gußkonstruktion) Bedingungen sowie von der Höhe des Strömungswiderstandes der Brennkammer bei jeder der angeführten Varianten ab, die üblicherweise experimentell festgestellt wird.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Verlauf der Luftstromgeschwindigkeit über die Länge der Brennkammer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2 Prozesse der Luftzufuhr zur Brennzone der Brennkammer entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren und den bekannten Verfahren im i, S-Diagramm,

Fig. 3 einen Längsschnitt der Brennkammer gemäß einer der Ausführungsvarianten der Erfindung,

Fig. 4 den Schnitt der in Fig. 3 dargestellten Brennkammer auf der Ringfläche mit der Mantellinie IV-IV,

Fig. 5 den Schnitt der in Fig. 3 dargestellten Brennkammer auf der Ringfläche mit der Mantellinie V-V,

Fig. 6 einen Längsschnitt der Brennkammer gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Brennkammer,

Fig. 7 den Schnitt der in Fig. 6 dargestellten Brennkammer auf der Ringfläche mit der Mantellinie VII-VII und

Fig. 8 den Schnitt der in Fig. 6 dargestellten Brennkammer auf der Ringfläche mit der Mantellinie VIII-VIII.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im folgenden. Die Luft, die in die Brennkammer mit großer Geschwindigkeit Vo geführt wird, verdichtet man im Diffusor und reduziert die Geschwindigkeit des Luftstroms bis auf den vorgegebenen Wert Vw, der einen stabilen Verbrennungsvorgang ermöglicht, bzw. auf einen Wert, der etwas über dem vorgegebenen Wert liegt. Hierauf wird in der Fronteinrichtung der Luftstrom mittels der Stabilisatoren in einzelne koaxiale Ringstrahlen zerteilt und mit Hilfe der Wirbler um den erforderlichen Winkel verdrallt. Falls im Diffusor die Geschwindigkeit des Luftstroms bis auf den vorgegebenen Wert Vw reduziert wird, erfolgt das Zerteilen des Luftstroms und das Verdrallen der einzelnen Ringstrahlen ohne Geschwindigkeitsänderung. Falls aber die Geschwindigkeit des Luftstroms bis auf einen Wert reduziert wird, der über dem vorgegebenen Wert Vw liegt, werden die angeführten Prozesse in der Fronteinrichtung mit einer entsprechenden Reduzierung der Geschwindigkeit der Luftstrahlen bis auf den vorgegebenen Wert Vw durchgeführt. Die verdrallten Luftringstrahlen werden mit vorgegebener Geschwindigkeit Vw der Brennzone der Brennkammer zugeführt.

Das obenerwähnte wird durch Fig. 1 erläutert, in der die Änderung der Geschwindigkeit V des Luftstroms über die Länge x der Brennkammer entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren auf dem Abschnitt von dem Diffusoreintritt bis zum Austritt aus der Fronteinrichtung in die Brennzone dargestellt ist. Zwei Vollinien entsprechen den zwei vorstehend betrachteten Varianten des Abbaus der Geschwindigkeit. Der Abschnitt "a" in Fig. 1 entspricht dem Abbau der Geschwindigkeit des Luftstroms im Diffusor, und die Abschnitte "b" und "c" - der Zerteilung des Luftstroms in Ringstrahlen bzw. deren Verdrallung. Zum Vergleich ist in Fig. 1 durch eine Strichlinie die Änderung der Geschwindigkeit des Luftstroms in der Brennkammer nach dem bekannten Verfahren (SU, A, 6 72 943) dargestellt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Geschwindigkeit des Luftstroms monoton verändert, d. h., es findet nur eine Umwandlung der kinetischen Energie des Luftstroms in die potentiale Druckenergie statt, während entsprechend dem bekannten Verfahren die Zerteilung des Luftstromes in Strahlen (Abschnitt "b") und die Verdrallung der Strahlen (Abschnitt "c") von einer Erhöhung der Geschwindigkeit bis auf den vorgegebenen Wert Vw begleitet werden. Somit werden entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die dem bekannten Verfahren eigenen zusätzlichen Energieverluste ausgeschlossen, die mit der wiederholten Umwandlung der Energie aus der kinetischen in die potentielle und zurück zusammenhängen, d. h., der Strömungswiderstand der Brennkammer wird reduziert, und die Wirtschaftlichkeit der Gasturbinenanlage wird erhöht.

In Fig. 2 sind im i, S-Diagramm die Prozesse der Luftzuführung zur Brennzone der Brennkammer entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem bekannten Verfahren (SU, A, 6 72 943) dargestellt. In Fig. 2 werden folgende Kurzbezeichnungen verwendet:
Vo - Luftstromgeschwindigkeit am Diffusoreintritt entsprechend dem erfindungsgemäßen und dem bekannten Verfahren,
Vw - Luftstromgeschwindigkeit am Wirbleraustritt (vorgegebene Geschwindigkeit) entsprechend dem erfindungsgemäßen und dem bekannten Verfahren und
V _F - Luftstromgeschwindigkeit vor seiner Zerteilung in Ringstrahlen entsprechend dem bekannten Verfahren.

Die Linie 1-2 stellt den Prozeß der Reduzierung der Geschwindigkeit des Luftstroms im Diffusor (Verdichtung) entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren dar, die Linie 1-3 stellt den Prozeß der Reduzierung der Geschwindigkeit im Diffusor (Verdichtung) entsprechend dem bekannten Verfahren dar, und die Linie 3-4 zeigt den Prozeß der Vergrößerung der Geschwindigkeit (Entspannung) des Luftstroms entsprechend dem bekannten Verfahren. Mit den Buchstaben P mit entsprechenden Indexen sind Isobaren bezeichnet. Die Parameter des Bremsvorgangs weisen einen Index x über der Zeile (Sternchen) auf.

Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, verursachen die vorliegend vermiedenen Zustandsänderungen 2-3 und 3-4 beim bekannten Verfahren eine unzweckmäßige Herabsetzung des Gesamtdrucks, die durch die Differenz P₂^x-P₄^x bestimmt wird.

Die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann folgendermaßen bewertet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich vom bekannten Verfahren durch Fehlen der entsprechenden Energieverluste.

Die Energieverluste q _D im Prozeß 2-3 (im Diffusor) betragen

q _D = h (1-η _D) . (1)

Die Energieverluste q _F im Prozeß 3-4 (in der Fronteinrichtung) betragen:

q _F = h (1-η _F) (2)

worin
η _D, η _F - Wirkungsgrade des Diffusors bzw. der Kanäle der Fronteinrichtung
h - Enthalpiegefälle in den Prozessen 2-3 und 3-4, das sich aus der Energiegleichung für den Strom ergibt:

bedeuten.

Hieraus ergibt sich für h :

Die Energiegesamtverluste in den Prozessen 2-3 und 3-4 betragen:

q = h (2-η _D-η _F) (5)

Die Vergrößerung Δη _e des Wirkungsgrads der Gasturbinenanlage, die bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt wird, beträgt:

worin
H Gesamtenthalpiegefälle an der Turbine bedeutet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der in Fig. 3 dargestellten Brennkammer durchgeführt. Die Brennkammer enthält in Strömungsrichtung des Luftstroms hintereinander angeordnet: einen Diffusor 5, eine Fronteinrichtung (Flammhaltungsvorrichtung), die zwei koaxial angeordnete Ringschaufelwirbler (Leitschaufelkränze) 6 und einen zwischen ihnen angeordneten Ringstabilisator 7 einschließt, und Flammrohre 8, welche eine Brennzone 9 begrenzen. In den vorliegenden Beispielen stellt die Brennkammer eine eingebaute Ringbrennkammer dar, deren Längsachse die Positionsbezeichnung 10 führt. Die Fronteinrichtung ist erfindungsgemäß zum Teil im Diffusor untergebracht. Die Wirbler 6 weisen, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, profilierte Schaufeln 11 auf. Hierbei weisen die Profile des Stabilisators 7 (Fig. 3) und der Schaufeln 11 (Fig. 4, 5) der Wirbler eine solche Konfiguration auf, daß die Fläche S des Brennkammer- Durchtrittsquerschnitts auf dem Abschnitt vom Eintritt in den Diffusor 5 (Fig. 3) bis zum Austritt aus der Fronteinrichtung sich monoton vergrößert, d. h., in Strömungsrichtung des Luftstroms wird in jedem Querschnitt dieses Abschnitts die Bedingung dS/dx0 erfüllt, worin x die axiale Koordinate dieses Querschnitts bedeutet.

Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, weist der gekrümmte Schwanzteil jeder der Schaufeln 11, der die Umlenkung des Luftstroms gewährleistet, eine in Strömungsrichtung abnehmende Dicke auf, was die Möglichkeit gibt, die Abnahme des Durchtrittsquerschnitts bei der Umlenkung des Luftstroms auszugleichen. Die Eintrittskante der Schaufel 11 ist verlängert, keilförmig ausgebildet, um einen allmählichen Übergang ohne Strömungsablenkung von ringförmigen Durchtrittsquerschnitt vor den Wirblern zum Querschnitt, wo die Umlenkung der Strömung beginnt (krummliniger Abschnitt des Schaufelprofils in Fig. 4 und 5) und die Dicke der Schaufeln maximal ist, zu gewährleisten. Hierbei nimmt die Breite der Schaufelkanäle 12 in Strömungsrichtung des Luftstroms ab, und zur Gewährleistung der Vergrößerung bzw. der Konstanz des Durchtrittsquerschnitts dieser Kanäle wird die Höhe der Schaufeln in Strömungsrichtung des Luftstroms vergrößert.

In Fig. 6 ist eine andere Konstruktion der Brennkammer dargestellt, die sich von der beschriebenen dadurch unterscheidet, daß die Wirbler 6 Schaufeln 13 (Fig. 7, 8) in Form von gekrümmten Platten konstanter Dicke aufweisen. Die monotone Vergrößerung der Fläche des Durchtrittsquerschnitts der Brennkammer über ihre Länge wird in diesem Fall nur infolge Profilierung des Stabilisators 7 erzielt (Fig. 6). Die Abnahme der Fläche des Durchtrittsquerschnitts der Wirbler 6 bei der Umlenkung des Luftstroms zwischen den Schaufeln 13 (Fig. 7, 8) wird durch Vergrößerung ihrer Höhe ausgeglichen, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wodurch die Bedingung dS/dx0 gewährleistet wird.

Die Fronteinrichtung liegt vollständig im Diffusor 5, da die Schaufeln der Wirbler 6 zwischen dem Stabilisator 7 und den Wänden des Diffusors 5 eingebaut sind. Streng genommen ist derjenige Teil des Diffusors, in welchem die Fronteinrichtung liegt, schon kein Diffusor mehr, wenn man unter einem Diffusor ein Element versteht, das zur Umwandlung der kinetischen Energie eines Stroms in potentielle Druckenergie bestimmt ist. Wenn wir sagen, daß die Fronteinrichtung teilweise bzw. vollständig im Diffusor liegt, bezeichnen wir mit dem Begriff Diffusor das konstruktive ringförmige Element der Brennkammer mit Kegelwänden, zwischen denen der Abstand in Strömungsrichtung des Luftstroms wächst.

Obwohl in den Fig. 3 und 6 Brennkammern dargestellt sind, die je einen Stabilisator und je zwei Wirbler enthalten, kann die Zahl dieser Elemente in jeder Brennkammer vergrößert werden, beispielsweise kann die Brennkammer drei Wirbler und zwei Stabilisatoren, die zwischen den Wirblern eingebaut sind, aufweisen.

Beim Profilieren der Stabilisatoren 7 und der Schaufeln der Wirbler 6 der Fronteinrichtung kann man für die Fläche S des Durchtrittsquerschnitts der Fronteinrichtung vorteilhaft die nachfolgende Beziehung verwenden:

worin
D₁, D₂ - Außen- bzw. Innendurchmesser des Diffusors im jeweiligen Querschnitt,
n, m - Zahl der Stabilisatoren bzw. der Wirbler,
d - mittlerer Stabilisatordurchmesser im jeweiligen Querschnitt,
Δ - Stabilisatorhöhe im jeweiligen Querschnitt,
N - Schaufelzahl des Wirblers,
δ - Dicke der Wirblerschaufeln im jeweiligen Querschnitt,
h - Höhe der Wirblerschaufeln im jeweiligen Querschnitt und
ϕ - Drallwinkel der Strömung im Wirbler im jeweiligen Querschnitt bedeuten.

Ein Teil der angeführten Kenngrößen wird ausgehend von konstruktiven, aerodynamischen und anderen Überlegungen festgelegt, und die fehlenden werden anhand der Beziehung (7) berechnet. Oft werden die Höhen der Stabilisatoren und der Wirblerschaufeln sowie die Drallwinkel der Strömung gleichgroß gewählt. In diesem Falle wird die Gleichung (7) einfacher und hat folgenden Ausdruck:

In der Regel werden die Gesetzmäßigkeiten für die Änderung des Durchtrittsquerschnitts S(x), die die gewünschte Änderung der Luftstromgeschwindigkeit in der Brennkammer gewährleistet, sowie das Profil D₁(x) und D₂(x) des Diffusors, die mittleren Durchmesser d₁(x) der Stabilisatoren, die Zahl N _j der Wirblerschaufeln und die Drallwinkel ϕ (x) des Luftstroms vorgegeben. Weiterhin werden anhand der Gleichung (2), die man mit den erforderlichen geometrischen Beziehungen, beispielsweise D₁-D₂=n Δ+mh, ergänzt, die fehlenden geometrischen Kenngrößen ermittelt. Beispielsweise wird Δ (x) vorgegeben und δ (x) bestimmt bzw. wird δ (x) vorgegeben und Δ (x) bestimmt.

Bei der Fronteinrichtung mit profilierten Schaufeln (Fig. 4, 5) wird üblicherweise die Schaufeldicke δ (x) bestimmt, wobei man vorher die Höhe Δ (x) der Stabilisatoren vorgibt. Wenn die Schaufeln gekrümmt sind und eine konstante Dicke aufweisen, d. h. δ (x)=const., wie es in Fig. 7 und 8 dargestellt ist, bestimmt man die Höhe Δ (x) der Stabilisatoren.

Beim Betrieb der Brennkammer wird der Luftstrom nach der Beseitigung des restlichen Dralls mit Hilfe der Richtschaufeln 14 des Kompressors dem Diffusor 5 zugeführt, wo auf dem Abschnitt bis zur Fronteinrichtung der Luftstrom verdichtet und die Geschwindigkeit des Luftstroms bis auf einen Wert herabgesetzt wird, der nicht kleiner ist als die vorgegebene Geschwindigkeit, mit der die Luft der Brennzone 9 der Brennkammer zugeführt werden soll. Der Stabilisator 7 zerteilt den Luftstrom in Ringstrahlen, die in den Wirblern 6 um einen vorgegebenen Winkel verdrallt werden, wonach sie mit der vorgegebenen Geschwindigkeit in die Brennzone der Brennkammer strömen. Infolge monotoner Vergrößerung der Fläche des Durchtrittsquerschnitts der Kammer vom Eintritt in den Diffusor 5 bis zum Austritt aus der Fronteinrichtung strömt die Luft ohne Anstieg ihrer Strömungsgeschwindigkeit, wobei in der Fronteinrichtung die Luft mit konstanter Geschwindigkeit, die der vorgegebenen Geschwindigkeit gleich ist, strömen kann, falls der erforderliche Abbau der Luftströmungsgeschwindigkeit bis auf den vorgegebenen Wert im Diffusor 5 erzielt wird, wobei die Fläche des Durchtrittsquerschnitts in der Fronteinrichtung unverändert bleibt.

Hinter dem Ringstabilisator 7 bildet sich ein verwirbeltes Totwassergebiet.

Da in der erfindungsgemäßen Brennkammer das Verhältnis der maximalen Luftgeschwindigkeit im Diffusor zur minimalen Geschwindigkeit kleiner ist als in der bekannten Brennkammer, nehmen die Länge des Diffusors und der Brennkammer ab.

Somit ermöglicht die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Brennkammer in der Gasturbinenanlage Brennstoffeinsparungen durch Reduzierung der Energieverluste bei der Luftzufuhr zur Brennzone der Brennkammer sowie die Verminderung der Länge der Brennkammer und der gesamten Gasturbinenanlage.

Claims

1. Verfahren für die Luftzufuhr zur Brennzone einer Brennkammer durch

- Verminderung der Geschwindigkeit des der Brennkammer zugeführten Luftstroms im Diffusor,
- Zerteilung des Luftstroms in ringförmige Strahlen und deren Verdrallung in einer Fronteinrichtung und
- Zufuhr der verdrallten ringförmigen Luftstrahlen zur Brennzone der Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Geschwindigkeit des Luftstroms im Diffusor bis auf einen Wert reduziert wird, der nicht kleiner ist als die Geschwindigkeit der verdrallten Luftstrahlen,
- und die Zerteilung des Luftstroms in Ringstrahlen und die Verdrallung der Strahlen ohne Vergrößerung ihrer Geschwindigkeit durchgeführt wird.

2. Brennkammer zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

- einem Diffusor (5) und
- einer Fronteinrichtung, die mindestens zwei Ringschaufelwirbler (6) und mindestens einen Ringstabilisator (7), der zwischen den Wirblern (6) eingesetzt ist, einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Fronteinrichtung mindestens zum Teil im Diffusor (5) liegt und
- der Stabilisator (7) und die Schaufeln der Wirbler (6) eine solche Form aufweisen, daß sich auf dem Abschnitt von dem Eintritt in den Diffusor (5) bis zum Austritt aus den Wirblern (6) die Fläche S des Brennkammer-Durchtrittsquerschnitts in Strömungsrichtung des Luftstroms gemäß dem Ausdruck dS/dx0 ändert, worin x die axiale Koordinate des Strömungsquerschnitts bedeutet.

3. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (11) der Wirbler (6) profiliert ausgeführt sind.

4. Brennkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (13) der Wirbler (6) in Form gekrümmter Platten konstanter Dicke ausgeführt sind.