DE3924436A1 - Verbrennungskammer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf Ringverbrennungskammern.

Bekanntermaßen wurden in den letzten Jahren hinsichtlich des Stands der Technik an Verbrennungskammern für Gas­ turbinentriebwerke vom technischen Standpunkt her beträcht­ liche Fortschritte erreicht. Beispielsweise arbeiten Verbrennungskammern für Flugzeug-Stahltriebwerke mit einem Wirkungsgrad im Bereich von hohen 90%. Außerdem wurde die Technologie hinsichtlich des Verringerns oder Unterdrückens von Schadstoffen und/oder Rauchentwicklung aus dem Verbrennungsprozeß bedeutend verbessert.

Die Anforderungen an Verbrennungskammern, die dem zukünfti­ gen Luftfahrtsbedarf genügen sollen, machen jedoch noch weitere Fortschritte hinsichtlich der Verbrennungstech­ nologie erforderlich. Es ist offensichtlich, daß die Leistung von Flugzeugtriebwerken durch das Erreichen von hohen Turbineneinlaßtemperaturen bestimmt ist. Innerhalb vorgegebener Grenzen erhöhte Turbineneinlaßtemperaturen ergeben verbesserte Schubkraft/Gewicht-Verhältnisse und einen spezifischen Brennstoffverbrauch mit einer dement­ sprechenden Verbesserung der Triebwerkleistung.

Daher wird es für die zukünftigen Anforderungen notwendig, daß das weiterentwickelte Verbrennungssystem für diese Hochleistungstriebwerke bei hoher Leistung bei einem Temperaturanstieg arbeiten, der beträchtlich höher als derjenige bei den Verbrennungskammern nach dem Stand der Technik ist. Es ist jedoch von äußerster Wichtigkeit, daß der Konstrukteur der Verbrennungskammer die Anforderung hinsichtlich des erhöhten Temperaturanstiegs erfüllt, ohne die bisher erreichten Leistungswerte und die Werte für die Rauchdichte und Schadstoffe aus dem Triebwerk zu verschlechtern.

Zusätzlich zu den schon angesprochenen zwingenden Anforde­ rungen muß die Verbrennungskammer das Nachzünden innerhalb bestimmter Höhen ermöglichen. Wenn ferner diese Trieb­ werke in Leichtflugzeugen eingesetzt werden, ist zu berück­ sichtigen, daß die Verbrennungskammer während der Trieb­ werkbremsung und des Leerlaufs bei niedrigeren Temperatur­ anstiegswerten als den Werten bei den Verbrennungskammern nach dem Stand der Technik zu arbeiten hat und eine aus­ reichend stabile Verbrennung ergeben muß, um den Betrieb am Boden zu ermöglichen.

Zur besseren Erkenntnis der Kompliziertheit und der Betriebsfähigkeitsprobleme, die sich bei Verbrennungs­ kammern mit hohem Temperaturanstieg ergeben, ist ein Vergleich der Anforderungen an die Verbrennungskammer mit der Stabilität des Verbrennungsprozesses zweckdienlich. Daher ist in Fig. 1 eine graphische Darstellung gezeigt, in der das Brennstoff/Luft-Verhältnis gegen einen Parameter für die Korrelation bzw. Wechselbeziehung der Stabilität aufgetragen ist. Da bekanntermaßen die hauptsächliche Verbrennung in einer Primärzone bzw. einem Primärbereich der Verbrennungskammer auftritt, wird für die Erörterung dieser Abschnitt der Verbrennungskammer herangezogen. Der Stabilitätskorrelationsparameter bzw. Stabilitäts­ parameter, der zu einem Standardmaß in der Verbrennungs­ kammer-Technik geworden ist, enthält die auf die Primär­ zone angewandten folgenden Glieder:

V = mittlere Durchströmungsgeschwindigkeit
P = Druckpegel
T = Einlaßlufttemperatur

Wenn diese Glieder zu einem dimensionslosen Parameter V/PT² zusammengefaßt werden, ergibt eine Erhöhung der Geschwindigkeit, eine Verminderung des Drucks und/oder eine Verminderung der Temperatur eine Erhöhung des Stabili­ tätsparameters. Gleichermaßen wird durch diese Änderungen der Glieder der Verbrennungsprozeß dadurch beeinträchtigt, daß es schwieriger wird, die Verbrennung aufrecht zu erhalten. Anders ausgedrückt, stellen höhere Werte des Stabilitätsparameters eine Anzeige für höhere und schwieri­ gere Anforderungen hinsichtlich des Betreibens der Ver­ brennungskammer dar.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß eine Kurve eine Stabili­ tätsgrenze bestimmt, die bei dem Erhöhen oder Vermindern des Brennstoff/Luftverhältnisses bis zum Aus­ löschen bzw. Abbrechen der Verbrennung besteht. Damit ist die Verbrennung unter Bedingungen stabil, die in den Bereich links von einer parabelförmigen Stabilitäts­ grenzkurve A fallen, und unter irgendwelchen Bedingungen rechts der Kurve A instabil. Ferner bestimmt eine Kurve B eine obere Grenze für das Brennstoff/Luft-Verhältnis, oberhalb der im Betrieb eine übermäßig starke Rauchentwick­ lung entsteht.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen hinsichtlich der Verbrennung hervorgeht, werden für herkömmliche Ver­ brennungskammern nach dem Stand der Technik die Brennstoff-Luft-Verhältnisse in der Primärzone derart gewählt, daß sie unterhalb der Kurve B liegen, während die Bedingun­ gen hinsichtlich der Verlangsamung, des Leerlaufs und der Höhennachzündung des Triebwerks in den stabilen Be­ triebsbereich links von der Kurve A fallen. Dies ist durch eine Kurve C dargestellt, während die Höhennachzündung als Arbeitspunkt E bestimmt ist, wobei als Norm für den Nachzündungspunkt eine Flughöhe von 30.000 Fuß und eine Fluggeschwindigkeit von 0,8 Mach angesetzt ist.

Eine Kurve F stellt die Verbrennungskammer-Betriebszustände bei erhöhten Temperaturanstiegswerten dar, die für Trieb­ werke in zukünftiger weiterentwickelter Technologie in Betracht gezogen werden. Um den Verbrennungsvorgang unter­ halb der Rauchgrenze (Kurve B) sicherzustellen, muß offensichtlich der Primärzonenluftstrom verstärkt werden, wodurch die Arbeitskurve F der Verbrennungskammer näher an die Stabilitätsgrenzkurve A herankommt, was deutlich die erhöhten Anforderungen hinsichtlich der Betriebsbe­ dingungen der Verbrennungskammer zeigt. Ferner können die Arbeitspunkte für die Verlangsamung und für die durch einen Punkt G dargestellte Höhennachzündung außerhalb der Stabilitätsgrenzen (der Kurve A) liegen. Weiterhin besteht offensichtlich die Tendenz, daß mit zunehmend höheren Temperaturanstiegswerten die Arbeitskennlinie der Verbrennungskammer zu noch strengeren Bedingungen versetzt ist, so daß sogar die Arbeitspunkte für den Leerlauf (Punkte H und J auf den Kurven C bzw. F) außerhalb der Stabilitätsgrenze (Kurve A) liegen können.

Ingenieure und Wissenschaftler haben dieses Problem über einige Zeit angegangen und es auf einigen verschiedenen Wegen zu lösen versucht. Einige dieser Lösungswege, die alle beträchtliche Mängel gezeigt haben, umfassen eine veränderbare Brennstoffabstufung, eine veränderbare Geometrie und eine Doppelring-Verbrennungskammer. Es sind keine im Stand der Technik angeführten Lösungswege bekannt, die auf zufriedenstellende Weise die vorstehend angesprochenen Probleme Lösen.

Bei der Brennstoffabstufung ist die Eingabe von Brennstoff in die Verbrennungskammer über Brennstoffdüsen in Betracht gezogen, von denen einige mehr Brennstoff zuführen als die anderen, so daß der Brennstoffstrom auf zwei oder mehr Arten von Brennstoffdüsen aufgeteilt ist. Durch eine richtige Aufteilung ist es daher möglich, in einem Teilbereich der Verbrennungskammer den Brennstoff örtlich anzureichern, wodurch die Verlangsamungs- und Leerlaufbe­ dingungen gemäß der Kurve F innerhalb der Stabilitäts­ grenzen gehalten werden, wie es durch eine gestrichelte Linie K dargestellt ist, die sich von dem unteren Abschnitt der Kurve F weg erstreckt. Diese Systeme erfüllen nicht die grundlegenden Stabilitätsanforderungen und können weiterhin Probleme hinsichtlich der Höhenzündung ergeben, wie es in der graphischen Darstellung in Fig. 1 durch einen Punkt G′ dargestellt ist.

Die Verbrennungskammer mit veränderbarer Geometrie bietet einen realistischeren Weg zum Lösen der vorangehend aufge­ zählten Probleme, aber nur mit dem Aufwand an zusätzlichen Kosten, Gewicht und komplizierter Gestaltung, der mit der Geräteausstattung verbunden ist, die für das Verändern der Geometrie erforderlich ist. Bei diesem Lösungsweg wird der Luftstrom zu der Primärzone durch mechanisches Einstellen von Luftzumessungsdüsen verändert. Daher werden das Brennstoff/Luft-Verhältnis und der Stabilitätsparameter an vorgegebenen Arbeitspunkten der Verbrennungskammer derart geändert, daß die Betriebsbedingungen in dem stabilen Bereich links von der Kurve A bleiben.

Der Letzte der vorgeschlagenen Lösungswege ist die Doppel­ ring-Verbrennungskammer, bei deren Gestaltung zur Lösung der vorangehend angesprochenen Probleme eine Luftströmungs­ abstufung angewandt wird. Eine Doppelring-Verbrennungskammer ist beispielsweise in dem US-Patent 3 934 409 beschrieben, das am 27. Januar 1976 H.A. Quillevere u. a. erteilt wurde.

In diesen Verbrennungskammern ist die Primärzone mit einem inneren Ringraum und einem äußeren Ringraum gebil­ det. Einer dieser Ringräume ist (als Primärringzone) zur Aufnahme einer verhältnismäßig schwachen Luftströmung ausgelegt und zeigt gute Stabilitätseigenschaften. Der andere Ringraum nimmt (als Sekundärringzone) eine verhält­ nismäßig stärkere Luftströmung auf und es dürfen die Betriebszustände bei niedriger Leistung und bei der Höhen­ zündung die Stabilitätsgrenzen überschreiten. Falls die Verbrennung in der Primärringzone aufrechterhalten wird und sich zur Sekundärringzone ausbreitet, wird die Ver­ brennung aufrechterhalten und die Verbrennungskammer kann unter Höhenbedingungen nachgezündet werden.

Der Doppelringaufbau macht jedoch von Natur aus zusätzliche Lufteinlaßvorrichtungen und Brennstoffdüsen erforderlich, was ein schwereres und teuereres Verbrennungssystem ergibt.

Bei allen diesen vorstehend beschriebenen Lösungswegen sowie auch bei den herkömmlichen Verbrennungssystemen nach dem Stand der Technik ist eine auf dem Umfang gleich­ förmige Luftströmungsverteilung vorgesehen. In manchen Fällen kann die Luftströmungsverteilung auf gewisse Weise um Brennstoffdüsen oder Leitradversteifungen herum örtlich angepaßt werden, um eine gleichförmige Austrittstemperatur­ verteilung zu erzielen. Ein Beispiel für eine örtliche Anpassung der Luftströmung um die Brennstoffdüse herum ist in dem US-Patent 4 696 157 beschrieben, das am 29. September 1987 G.Y.G. Barbier u. a. erteilt wurde. Bei diesem patentierten System sowie auch bei den anderen vorangehend angesprochenen Systemen wiederholt sich die Luftströmungsverteilung um die Verbrennungskammer herum, wobei diese Verteilung eine Funktion der Brennstoffdüsen bzw. eine Funktion der Leitradversteifungen ist, falls versucht wird, die Einwirkung der Leitradversteifungen zu kompensieren.

In allen diesen Fällen beabsichtigt der Konstrukteur, eine auf dem Umfang gleichförmige oder sich auf dem Umfang wiederholende Luftströmungsverteilung zu erreichen. Außerdem ist während des Betriebs mit hoher Leistung die Brennstoff­ strömungsverteilung von Düse zu Düse gleichförmig.

Eine andere erwähnenswerte Lösung ist in dem am 26. Januar 1988 erteilten US-Patent 4 720 970 von D.A. Hudson u. a. beschrieben; diese Lösung ist der vorangehend genannten Lösung mit der veränderbaren Geometrie verwandt. Gemäß dem vorstehend genannten Patent 4 720 970 ist die Brenn­ raumhaube der Ringverbrennungskammer auf dem Umfang zu einem Sektor oder zu Sektoren unterteilt. Mit Luftstrom­ steuerventilen wird die Luftströmung in einem bestimmten Sektor oder in bestimmten Sektoren verändert, um in der Primärzone einen Bereich für das Ändern des Brennstoff/Luft-Verhältnisses zu bilden und die Verbrennung in diesem Bereich der Primärzone zu steuern. Dieses System ist jedoch mit den gleichen Mängeln wie das vorangehend angeführte System mit der veränderbaren Geometrie behaftet.

Es wurde festgestellt, daß die vorstehend aufgezählten Mängel vermieden werden können, während die Stabilitäts­ grenzen und die Grenzen hinsichtlich der Magergemisch-Lö­ schung der Verbrennung erweitert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Gasturbine eine verbesserte Ringbrennkammer zu schaffen, die den Betrieb bei erhöhten Temperaturanstiegswerten ermöglicht, während die Verbrennung stabil gehalten wird und Eigen­ schaften zum Nachzünden in großen Höhen erreicht werden.

Mit der Erfindung soll eine in Umfangszonen aufgeteilte Verbrennungskammer mit einem Sektor geschaffen werden, der zum Aufrechterhalten eines stabilen Arbeitsbereichs für alle Triebwerkbetriebsbedingungen eine andere Luft­ strömungsverteilung hat. Gleichermaßen wird die Brennstoff­ strömung um den Umfang herum ungleichmäßig verteilt, um die Luftströmungsverteilung auszugleichen und ein gleichförmiges Austrittstemperaturmuster zu erhalten.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Verbrennungskammer bestehen darin, daß die bestehende Verbrennungskammer-Technologie und -ausstattung genutzt werden können und die Komplexität, die Größe, das Gewicht und die Kosten des Verbrennungssystems auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die einen Verbrennungsvorgang, eine Stabilitätsgrenze und eine Rauchgrenze bei der Primärzone einer Verbrennungskammer veranschaulicht, wobei das Brennstoff/Luft-Verhältnis gegen den Stabili­ tätsparameter aufgetragen ist.

Fig. 2 ist eine teils im Schnitt und teils schematisch dargestellte Ansicht einer herkömmlichen Ver­ brennungskammer, die erfindungsgemäß gestaltet werden kann.

Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung von Brennstoff­ düsen und die Luftströmungsverteilung um die Brennraumhaube der Verbrennungskammer herum.

Fig. 4 ist eine der Fig. 1 entsprechende graphische Darstellung, die die Verbrennungs-Betriebskenn-Linien der erfindungsgemäßen Verbrennungskammer veranschaulicht.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Brennstoff­ ströme von Düsen in der in Sektoren geteilten Brennraumhaube der Verbrennungskammer, wobei der Brennstoffstrom Wf gegen einen Düsen-Druck­ abfall ΔP aufgetragen ist.

Als Ausführungsbeispiel ist zwar die Erfindung in der Anwendung bei einer herkömmlichen Einzelring-Verbrennungs­ kammer beschrieben, jedoch ist es für den Fachmann er­ sichtlich, daß die Erfindung gleichermaßen bei irgendeinen Mehrfachdüsen-Verbrennungssystem angewandt werden kann. Ferner wird zwar bei der hier beschriebenen ringförmigen Verbrennungskammer eine herkömmliche ringförmige Brennraum­ umkleidung benutzt, die aus einem mit Kühlschlitzen ver­ sehenen Blech hergestellt ist, jedoch ist es ersichtlich, daß die besonderen Einzelheiten des Aufbaus der Verbren­ nungskammer und der Umkleidung derselben die gleichen wie bei irgendwelchen anderen bekannten Konstruktionen sein können.

Die Fig. 2 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete herkömm­ liche Verbrennungskammer mit einem Außengehäuse 12 und einem Innengehäuse 14, die mit anderen (nicht gezeigten) Triebwerkgehäuseteilen verbunden sind. Zur Vereinfachung sind hier Einzelheiten des Gasturbinentriebwerks weggelassen, jedoch wird auf irgendeines der Triebwerkmodelle mit ringförmigen Verbrennungskammern hingewiesen, wie bei­ spielsweise auf die JT9D- und F100-Familie der von der Pratt & Whitney-Luftfahrtabteilung der United Technologies Corporation hergestellten Triebwerke, auf die alle hier Bezug genommen wird.

Es genügt die Aussage, daß eine ringförmige Verbrennungs­ zone 16 durch eine äußere, mit Kühlschlitzen versehene Umkleidung 18 und eine innere, mit Kühlschlitzen versehene Umkleidung 20 begrenzt ist, die beide von benachbarten Gehäuseteilen 12 und 14 der Verbrennungskammer beabstandet sind und mit diesen ringförmige Durchlässe 22 und 24 begrenzen. Die kühle Luft aus dem (nicht gezeig­ ten) Verdichter des Triebwerks wird über einen Vorverteiler 26 und einen Kegelverteiler 28 derart in die Durchlässe 22 und 24 eingelassen, daß ein Teil der Luft zur Schleier­ kühlung der Umkleidungen durch in den mit den Kühlschlitzen versehenen Umkleidungen gebildete Öffnungen 30 strömt, während ein anderer Teil der Luft für die Verbrennung über Verbrennungsluftöffnungen 32 in die Verbrennungskammer eingelassen wird und ein weiterer Teil (über Zusatzluft­ öffnungen 34) für das Kühlen der Verbrennungsgase einge­ lassen wird. Ein Teil der Luft wird durch Öffnungen 38 eingelassen, die in einer Brennraumhaube 40 ausgebildet sind und die die Form von Luftverwirbelungsdüsen in den Brennstoffdüsen haben können. Die Größen aller dieser Öffnungen bestimmen die axiale und Umfangs-Verteilung der in die Verbrennungskammer eingelassenen Luft sowie das Festlegen des Brennstoff/Luft-Verhältnisses in der an die Brennraumhaube angrenzenden Primärzone.

Der Brennstoff wird der Verbrennungskammer über irgendeine geeignete Brennstoffdüse zugeführt, die allgemein mit 42 bezeichnet ist. In die Brennraumhaube 40 ist in gleichen Umfangsabständen eine Vielzahl von Brennstoffdüsen 42 eingesetzt (von denen nur eine gezeigt ist).

Erfindungsgemäß wird mindestens ein Sektor der Verbren­ nungskammer in der Primärzone über den ganzen Betriebs­ bereich der Verbrennungskammer in einem stabilen Zustand betrieben. Daher erhält zum Erreichen eines höheren Tempe­ raturanstiegs eine Umfangszone eine höhere Luftströmungs­ verteilung als der andere Sektor und es entsteht um den ganzen Umfang herum eine Ungleichförmigkeit der Luftströmung.

Gleichermaßen ist der Brennstoffstrom zu Verbrennungs­ kammer auf dem Umfang ungleichförmig, um dadurch die Luftströmungsverteilung auszugleichen und gleichförmige Verbrennungs-Austrittsmuster zu bilden. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß die Luft-Düsenöffnungen in der Brenn­ raumhaube für die erwünschte Luftströmung bemessen werden. Gleichermaßen können die Düsenöffnungen der Brennstoff­ düsen derart gewählt werden, daß sich die geforderte Brennstoffverteilung ergibt. Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß durch Nutzung dieser erfindungsgemäßen Gestaltung die herkömmlichen Ringverbrennungskammern auf einfache Weise abgewandelt werden können.

Die Strömungsverteilung ist am besten aus der Fig. 3 zu ersehen, die schematisch die Luftöffnungen auf dem Umfang der Verbrennungskammer zeigt. Luftöffnungen 38 entsprechen den Luftöffnungen 38 nach Fig. 2. Gemäß den vorstehenden Ausführungen ist in der Verbrennungskammer erfindungsgemäß ein Sektor mit geringer Luftströmung vorgesehen, der mit S bezeichnet ist. Die graphische Darstellung in Fig. 3 zeigt die Verteilung der Luftströ­ mung um den Umfang der ringförmigen Verbrennungskammer herum. Eine Kurve T stellt die Luftströmungsverteilung dar und der abgesenkte Abschnitt der Kurve T stellt die Luftströmung in den Sektor mit verringerter Luftströmung dar, der die Luft über denjenigen Teil der Luftöffnungen 38 und denjenigen Teil der Verbrennungsluftöffnungen 32 erhöht, welche zum Durchlassen einer Luftströmung bemessen sind, die in Bezug auf die Luftströmung durch nicht verkleinert bemessene Luftöffnungen verringert ist. Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die Strömungs­ verteilung in dem Sektor S gegenüber der Strömungsver­ teilung im restlichen Umfangsbereich der Verbrennungs­ kammer verringert ist. Die Brennstoffdüsen, die zentral zu diesen Luftöffnungen ausgerichtet sind, werden gleich­ falls derart gewählt, daß der für das erwünschte Brenn­ stoff/Luft-Verhältnis erforderliche Brennstoffstrom entsteht. Es ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß ein Sektor oder mehrere Sektoren in der Weise vorgesehen sind, daß es bei­ spielsweise angestrebt wird, benachbart zu jedem der Zünder der Verbrennungskammer einen Sektor mit verringerter Luftströmung anzuordnen, um an der Stelle, an der die Zündung erfolgt, den stabilen Betriebszustand sicherzu­ stellen.

Die Bedeutsamkeit des erfindungsgemäßen Bildens von Sektoren ist am besten aus der Fig. 4 zu ersehen, die eine der Darstellung in Fig. 1 gleichartige graphische Darstellung ist. Eine Kurve X stellt die Betriebskennlinie der Verbren­ nungskammer in dem Sektor mit der verringerten Luftströmung dar, während eine Kurve Y die Betriebskennlinie in dem anderen Sektor darstellt. Es ist ersichtlich, daß ein Zündpunkt X′ im Sektor mit der verringerten Luftströmung in den stabilen Arbeitsbereich fällt, während ein Zünd­ punkt Y′ im Sektor mit der stärkeren Luftströmung außerhalb des stabilisierten Bereichs liegt. Da der Zündpunkt bei dem Sektor mit der verringerten Luftströmung in dem stabilen Bereich liegt, kann die Verbrennung aufrechterhalten werden und sich zu den Bereichen mit der stärkeren Luft­ strömung ausbreiten.

Zum Erreichen der vorangehend genannten Gleichförmigkeit wird der Brennstoffstrom derart verteilt, daß er der Luftströmung in einem jeden der Sektoren angepaßt bzw. angeglichen ist, um ein gleichförmiges Austritts-Brennstoff/Luft-Verhältnis bzw. eine gleichförmige Temperaturanhebung zu erreichen. Hierdurch wird nicht nur die Triebwerkleistung verbessert, sondern auch die Lebensdauer der Turbine verlängert. Der verringerte Brennstoffstrom kann offensicht­ lich auf verschiedene Weise erzielt werden, wie beispiels­ weise durch Verringern der Stromanteile in dem Bereich mit der verringerten Luftströmung oder durch gesondertes Bemessen des Brennstoffstroms zu den beiden Bereichen unter Benutzung der Brennstoffsteuervorrichtung. Bei dem vorzugsweise gewähltem Ausführungsbeispiel ist jedoch vorgesehen, unterschiedlich bemessene Brennstoffdüsen zu benutzen.

Die Brennstofffluß-Aufteilung ist in der Fig. 5 gezeigt, in der eine Kurve AA die Zuteilung des Brennstoffflusses für die Zone mit der starken Luftströmung darstellt und eine Kurve BB den Brennstofffluß in der Zone mit der ver­ ringerten Luftströmung zeigt. Im Sinne der Erfindung ist es ferner vorgesehen, daß die Brennstoffstrom-Zuteilung mit der vorangehend beschriebenen Brennstoffabstufung insbesondere bei einem Betriebszustand kombiniert werden kann, bei dem im Bereich der verringerten Luftströmung der Brennstoffstrom auf einen niedrigen Wert ist. In diesem Betriebsbereich ist es anzustreben, den Brennstoff­ strom zu verstärken.

Aus dem vorstehenden ist es ersichtlich, daß diese er­ findungsgemäße Gestaltung die Nutzung von erhöhten Tempe­ raturen zuläßt, während die im Zusammenhang mit der Doppel­ ring-Gestaltung beschriebenen Kosten, Gewichtssteigerungen und Stabilitätsbegrenzungen vermieden werden und nicht der bei den Gestaltungen mit der veränderbaren Geometrie auftretende Aufwand an höheren Kosten, an höherem Gewicht und an größerer Komplexität anfällt.

Eine Ringverbrennungskammer für ein Gasturbinentriebwerk hat in der Primär-Verbrennungszone einen Sektor, in dem die Verbrennungskammer durch das Ausbilden von festgelegten Luftöffnungen in der Brennraumhaube oder den Brennstoff­ düsen und in den Verbrennungslufteinlässen mit einer gegenüber dem übrigen Bereich der Verbrennungskammer verringerten Luftströmung betrieben wird. Dies erlaubt das Betreiben der Verbrennungskammer mit höheren Brenn­ stoff/Luft-Verhältnissen unter einem minimalen Aufwand hinsichtlich der Kompliziertheit der Gerätebestandteile.

Claims (4)

1. Ringförmige Verbrennungskammer für ein Gasturbinen­ triebwerk, mit einer langgestreckten ringförmigen Außenum­ kleidung, einer Langgestreckten ringförmigen Innenumkleidung und eine das Vorderende der Verbrennungskammer abschließende Brennraumhaube, die von der Außenumkleidung und der Innen­ umkleidung gehalten ist und zusammen mit diesen eine Ver­ brennungszone begrenzt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl in Umfangsabständen in der Brennraumhaube (40) ausgebildeter Öffnungen für den Einlaß von Luft in die Verbrennungszone (16) und mindestens eine Reihe von in Umfangsabständen auf einer Querschnittsebene angeordneten festgelegten Öffnungen (32) in der Innenumkleidung (14) und der Außen­ umkleidung (12) zum radialen Einlassen von Luft in die Verbrennungszone, wobei ein Teil der Vielzahl von Öffnungen in der Brennraumhaube und ein Teil der Reihe festgelegter Öffnungen derart bemessen ist, das in einen vorgegebenen Sektor (S) der Verbrennungszone eine gegenüber der Luftmenge außerhalb dieses Sektors verringerte Luftmenge eingelassen wird, so daß in diesem Sektor die Verbrennung unter allen Betriebsbedingungen der Verbrennungskammer und auch dann stabil ist, wenn in dem Bereich außerhalb des Sektors die Verbrennung in instabilen Zustand erfolgt.

2. Verbrennungskammer nach Anspruch 1, mit einer Vielzahl von in die Brennraumhaube in Umfangsabständen eingesetzten Brennstoffdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (38) in der Brennraumhaube (40) Luftverwirbelungsdüsen in den Brennstoffdüsen (42) aufweisen.

3. Ringförmige Verbrennungskammer für ein Gasturbinen­ triebwerk, mit einer ringförmigen Außenumkleidung, einer ringförmigen Innenumkleidung, die in Bezug auf die Außen­ umkleidung konzentrisch angeordnet ist und eine Verbrennungs­ zone begrenzt, und einer an die Innenumkleidung und die Außenumkleidung angebrachten Vorrichtung mit einer Brennraum­ haube, die eine Stirnseite der Verbrennungszone abschließt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von auf dem Umfang beabstandeten Öffnungen (38) in der Brennraumhaube (40) für den Einlaß von Luft in die Verbrennungszone (16), mindestens eine Reihe von auf dem Umfang beabstandeten, axial in Bezug auf die Brennraumhaube versetzten festgeleg­ ten Öffnungen (32, 34) in der ringförmigen Innenumkleidung (14) und der ringförmigen Außenumkleidung (12) für den Einlaß von zusätzlicher Luft in die Verbrennungszone, eine Vielzahl von in der Brennraumhaube angeordneten Brenn­ stoffdüsen (42) für das Zuführen von Brennstoff in die Verbrennungszone zum Erzeugen von Verbrennungsprodukten zur Nutzung in dem Gasturbinentriebwerk, einen vorgegebenen Sektor (S), der in der Verbrennungszone durch das Ausbilden eines Teils der Öffnungen in der Brennraumhaube sowie eines Teils der Öffnungen in der Innenumkleidung und der Außenumkleidung mit einer verkleinerten Öffnungsfläche gebildet ist, und eine Vorrichtung zum Vorwählen des Brenn­ stoffzuflusses in der Weise, daß die Brennstoffströmung in dem Sektor und im den Bereich außerhalb des Sektors der Verbrennungszone derart an die Luftströmungsverteilung angepaßt ist, daß über die ganze Verbrennungszone ein gleichmäßiges Brennstoff/Luft-Verhältnis erzielt wird.

4. Verbrennungskammer nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ansetzen des Brennstoffzuflusses in der Weise, daß während des Verbrennungskammerbetriebs unter Zuführung der geringsten Brennstoffmenge die dem Sektor (S) zugeführte Brennstoffmenge auf einen höheren Wert angehoben wird.