DE60027356T2 - Brennkammer für eine Gasturbine - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/26Controlling the air flow

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammer mit variabler Geometrie für eine Gasturbine und eine mit solch einer Brennkammer versehene Gasturbine.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Es wird von Gasturbinen in industriellen Anwendungen erwartet, dass sie über einen Bereich verschiedener Lastbedingungen arbeiten, anstatt auf irgendeinem festgesetzten Optimalwert; weiterhin muß gewissen Mindeststandards hinsichtlich Umweltverschmutzung von Motorabgasen entsprochen werden. Um diese Anforderungen zu erfüllen, die oftmals in Konflikt stehen, sieht sich der Verbrennungsingenieur wesentlichen Designschwierigkeiten gegenüber. Zum Beispiel werden zur Verringerung von schädlichen NOx-Emissionen oftmals so genannte magere Vormischungssysteme verwendet, die bei Hochlastbedingungen des Motors wirksam sind. Leider neigen solche Systeme dazu, bei Niedriglastbedingungen des Motors (aufgrund unvollständiger Verbrennung bei geringen Flammentemperaturen) schädliche CO-Emissionen zu erhöhen, und herkömmliche Verfahren zur Steuerung von CO-Emissionen, wie zum Beispiel Entlüftungssysteme, können zu einem Motorleistungsverlust führen.
  • Zu Versuchen, diese Schwierigkeiten zu überwinden, gehört die Verwendung von Systemen, die heute als „Systeme mit variabler Geometrie" bekannt sind (siehe ASME-Paper 95-GT-48 von Yamada et al.), in denen Verbrennungssystemluft (die in der Regel von dem Motorverdichter zugeführt wird) so gesteuert wird, dass bei Niedriglastbetrieb eines Motors stromaufwärts des Brennstoffmischbereichs dem Brennraum im Verhältnis weniger Luft zugeführt wird, als bei höheren Lasten der Fall ist. Die für das Verbrennungssystem benötigte Restverbrennungsluft wird zu einem stromabwärtigen Bereich des Brennraums umgeleitet, wo sie im Gasstrom nützliche Arbeit verrichten kann. Auf diese Weise werden der Verdichter und sämtliche Verdichterluft am effektivsten eingesetzt, was im Gegensatz zu anderen Systemen steht, bei denen die Verdichterausgabe so eingestellt werden kann, dass sie weniger Strömung abgibt, oder bei denen ein Teil der verdichteten Luft abgeführt wird (wobei diese beiden Konfigurationen in der Regel weniger effizient sind). Solch ein System mit variabler Luftverteilung gestattet, dass Flammentemperaturen bei dem optimalen Design mit höherem Lastniveau (höherer Temperatur) einigermaßen konstant gehalten werden, und folglich können schädliche Emissionspegel auf einem Minimum gehalten werden.
  • Mechanismen zur Steuerung der Luftverteilung bei „Systemen mit variabler Geometrie" bestehen in der Regel aus verbundenen Ventilmitteln, die gleichzeitig wirken, um Verdichterluft proportional zu einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Bereich eines Brennraums zu lenken, wobei der Brennraum bezüglich des Motorhauptgehäuses hinsichtlich seiner Position festgelegt ist, wie zum Beispiel in der US-PS 3,859,787 (Anderson et al.) zu sehen.
  • Die Patentnummer GB 1,160,709 von Lucas offenbart hingegen eine ringförmige Brennkammer mit einem Brennraum oder einem Flammrohr, der bzw. das in einem Luftmantelgehäuse oder Verteiler physisch in Axialrichtung beweglich ist. Im stromaufwärtigen und stromabwärtigen Bereich des Flammrohrs, mit Bezug auf die Strömungsrichtung von Verbrennungsprodukten durch das Flammrohr, sind Einlässe für Primär- und Sekundärluft vorgesehen. Eine Bewegung des Flammrohrs erfolgt auf das stromaufwärtige Ende der Brennkammer zu oder davon weg, wobei ein Einlass für Primärverbrennungsluft zwischen einem festgelegten Brennerkopf und dem stromaufwärtigen Ende des beweglichen Flammrohrs definiert ist. Somit wird durch Bewegung des Flammrohrs bezüglich des Brennerkopfs die Größe des Primäreinlasses geändert, jedoch wird keine Vorkehrung zur Änderung der Größe des Sekundäreinlasses getroffen.
  • Die US-PS 3,577,878 offenbart lediglich einen axial verschiebbaren Flammrohrteil, der mit Verdünnungslufteinlässen ausgebildet und mit einem mit Sekundärlufteinlässen ausgebildeten Flammrohrteil zusammengeschoben werden kann.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer relativ einfachen, kostengünstigen, zweckmäßigen und leicht zu steuernden Art und Weise der gleichzeitigen Dosierung von Primär- und Sekundärluftströmen in den stromabwärtigen und stromaufwärtigen Bereich eines Brennraums und in Anteilen, die eine effiziente Verbrennung unter Hoch- und Niedriglastbedingungen des Motors erleichtern.
  • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung kann die obige Aufgabe durch eine lineare Bewegung einer Brennkammerkomponente lösen.
  • Gemäß der Erfindung umfasst eine Gasturbinenbrennkammer einen in einem Luftzufuhrverteiler angebrachten Brennraum, wobei der Brennraum Folgendes aufweist: einen Brennerkopf, der mit Brennstoffeinspritzmitteln versehen ist; einen Primärlufteinlass von dem Verteiler in den Brennraum, wobei der Primärlufteinlass zwischen dem Brennerkopf und einem stromaufwärtigen Ende des Brennraums definiert wird; einen Sekundärlufteinlass von dem Verteiler in den Brennraum stromabwärts des Primärlufteinlasses; und Mittel zur Änderung des Luftstroms durch den Primär- und Sekundärlufteinlass; wobei der Brennraum einen ersten und zweiten Teil umfasst, die teleskopartig relativ zueinander beweglich sind, wobei der Sekundärlufteinlass von dem Verteiler in den Brennraum zwischen dem ersten und zweiten Teil des Brennraums definiert wird, wobei der erste und der zweite Teil des Brennraums in einer ersten Axialrichtung relativ beweglich sind, um Luftstrom durch den Primärlufteinlass zu vergrößern und Luftstrom durch den Sekundärlufteinlass zu verringern, und in einer zweiten und entgegengesetzten Axialrichtung, um Luftstrom durch den Primärlufteinlass zu verringern und Luftstrom durch den Sekundärlufteinlass zu vergrößern.
  • Es ist am einfachsten und zweckmäßigsten, wenn der erste und der zweite Teil des Brennraums relativ axial beweglich sind, um Luftströme durch den Primär- und Sekundärlufteinlass in umgekehrtem Verhältnis zueinander zu ändern. Wenn sich der Luftstrom durch den Primärlufteinlass auf einem Maximum befindet, ist der Sekundärlufteinlass vorzugsweise vollständig geschlossen; und wenn sich der Luftstrom durch den Primärlufteinlass auf einem Minimum befindet, ist der Sekundärlufteinlass vorzugsweise vollständig geöffnet.
  • Der Sekundärlufteinlass kann durch eine Wand des ersten Teils des Brennraums definiert werden. Als Alternative dazu kann er durch eine Wand des zweiten Teils des Brennraums definiert werden. Als weitere Alternative kann er durch beide Wände, das heißt durch Öffnungen in beiden Wänden, die sich während einer teleskopischen Relativbewegung des ersten und des zweiten Teils des Brennraums in und außer Deckung miteinander bewegen, definiert werden.
  • Vorzugsweise sind der erste und der zweite Teil des Brennraums relativ beweglich und bezüglich der festgelegten Struktur der Brennkammer festgelegt. Somit kann der erste (bewegliche) Teil des Brennraums entweder in dem zweiten (festgelegten) Teil oder über dessen Außenseite verschoben werden, wobei sich der bewegliche Teil stromaufwärts so erstreckt, dass der Primärlufteinlass zwischen dem Brennerkopf und einem stromaufwärtigen Ende des beweglichen Teils definiert wird. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Teil des Brennraums stromaufwärtige bzw. stromabwärtige Teile des Brennraums und überlappen sich gegenseitig ausreichend, um die Sekundärlufteinlässe aufzunehmen. Als Alternative dazu, aber nur in dem Fall, dass der erste (bewegliche) Teil des Brennraums über die Außenseite des zweiten (festgelegten) Teils des Brennraums verschiebbar ist, überlappen sich der erste und der zweite Teil des Brennraums über die gesamte Länge des zweiten Teils.
  • Vorzugsweise sind Axialbewegungen in die erste und zweite Richtung Bewegungen auf den Brennerkopf zu bzw. davon weg.
  • Vorzugsweise ist eine ringförmige Dichtung, wie zum Beispiel eine Kolbenringdichtung, zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Brennraums angeordnet, um eine teleskopische relative Gleitbewegung dazwischen zu erleichtern.
  • Zweckmäßigerweise kann die teleskopische Gleitbewegung durch Verbindung des beweglichen Teils des Brennraums mit dem Stellgliedmittel zum Schieben und Ziehen des beweglichen Teils in die erste und zweite Axialrichtung erreicht werden.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung eine Gasturbine, die mit mindestens einer Gasturbinenbrennkammer wie oben beschrieben versehen ist. Insbesondere kann solch eine Gasturbine mit mindestens einer Brennkammer versehen sein, bei der das Stellglied zur Bewegung des beweglichen Teils des Brennraums zum Brennerkopf bei abnehmender Motorlast und zur Bewegung des beweglichen Teils des Brennraums von dem Brennerkopf weg bei zunehmender Motorlast angeordnet ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die nicht maßstäblich sind:
  • 1 ist ein Längsschnitt durch einen Teil der Gasturbinenbrennkammer; wobei der Teil von 1 oberhalb der Längsmittellinie oder Achse A-A der Brennkammer die Konfiguration der Brennkammer zum Betrieb einer Gasturbine mit hoher Last darstellt, während der Teil unterhalb der Achse A-A die Brennkammerkonfiguration zum Betrieb der Gasturbine mit niedriger Last darstellt;
  • 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils von 1, die den Brennerkopf mit ganz geöffnetem Primärlufteinlass zum Betrieb einer Gasturbine mit hoher Last zeigt;
  • 2a ist eine Schnittansicht ähnlich 2, die aber den Primärlufteinlass teilweise geschlossen zum Betrieb einer Gasturbine mit niedriger Last zeigt, wobei Strichlinien die Hochlastposition zeigen;
  • 3 ist ein vergrößerter Schnittaufriss in Richtung von Pfeil „D" in 1, der eine Umgehungsventilleitanordnung für den Sekundärlufteinlass in ihrer geschlossenen Stellung zum Betrieb der Gasturbine bei hoher Last zeigt;
  • 3a ist eine vergrößerte Schnittansicht ähnlich 3, die aber die Umgehungsventilleitanordnung für den Sekundärlufteinlass in ihrer ganz geöffneten Stellung zum Betrieb der Gasturbine bei geringer Last zeigt;
  • 4 ist ein Längsschnitt durch die Umgehungsventilleitanordnung von 3;
  • 5 ist eine ähnliche Ansicht wie 1, die aber eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt, und
  • 5A und 5B sind Vergrößerungen von Teilen von 5, die obere und untere Sekundärlufteinlässe in der geschlossenen bzw. geöffneten Stellung zeigen.
  • Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Betrieb wird Luft von einem (nicht gezeigten) motorgetriebenen Verdichter durch einen einen Brennerkopf 2 stützenden Luftzufuhrverteiler 1 zugeführt. Der Brennraum umfasst einen ersten und einen zweiten Teil 3, 4 (das heißt einen linken und einen rechten Teil oder einen stromaufwärtigen und einen stromabwärtigen Teil bezüglich der Strömungsrichtung von Verbrennungsprodukten durch die Brennkammer) und ist koaxial im Luftzufuhrverteiler 1 angebracht. Er empfängt die Verdichterausgabe, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, die nach links gerichtet sind und dann über den Brennerkopf 2 in das stromaufwärtige Ende des linken Brennraumteils 3 verlaufen. Der rechte Brennraumteil 4 ist bezüglich des Verteilers 1 und des Brennerkopfs 2 festgelegt und bildet den stromabwärtigen Teil des Brennraums, der zu einem (nicht gezeigten) Übergangskanal zur Führung der Verbrennungsgase zu einer (nicht gezeigten) Turbine führt, die aus den Gasen Energie abzieht. Der stromaufwärtige Brennraumteil 3 ist bezuglich des Verteilers 1 und des Brennerkopfs 2 beweglich und weist an seinem rechten Ende eine enge Gleitpassung im festgelegten stromabwärtigen Brennraumteil 4 auf, wie gezeigt. Auf diese Weise ist der stromaufwärtige Brennraumteil 3 entlang der Achse A-A teleskopisch beweglich, wobei solch eine Bewegung durch Stellgliedstangen 5 erfolgt, die an an Flanschen 13 des Brennraumteils 3 befestigten Halterungen 12 angebracht sind. Durch Schieben der Stellgliedstangen 5 in einer ersten (stromabwärtigen) Axialrichtung, die durch die Richtung von Pfeil B gezeigt wird, wird der stromaufwärtige Brennraumteil 3 nach rechts bewegt, wie im oberen Teil von 1 gezeigt. Durch Ziehen der Stellgliedstangen 5 in einer zweiten und entgegengesetzten (stromaufwärtigen) Axialrichtung, die durch die Richtung von Pfeil C gezeigt wird, wird der stromaufwärtige Brennraumteil 3 nach links bewegt, wie im unteren Teil von 1 gezeigt. Diese teleskopische Bewegung steuert eine Sekundärluftumgehungsventilanordnung 6, die unter Bezugnahme auf die 3 und 3a später ausführlicher beschrieben wird. Obgleich in 1 zwei Stellgliedstangen 5 pro beweglichen Brennraumteil 3 gezeigt werden, wäre es möglich, nur eine Stellgliedstange pro Brennraumteil zu verwenden.
  • Zur Primärverbrennung erforderliche Luft tritt durch einen zwischen einer Fläche 8 des Brennerkopfs und einer Lippe 9 des stromaufwärtigen Endes des beweglichen Brennraumteils 3 defi nierten Brennerdurchgang in den stromaufwärtigen Brennraumteil 3 ein, wie in den 2 und 2a dargestellt. In diesen Figuren wird die relative Größe des Brennerdurchgangs 7 durch Kreuzschraffierung betont. Wenn die Primärverbrennungsluft durch den Durchgang 7 strömt, wird sie mit Brennstoff von den Injektoren 10 vermischt, und das Luft-Brennstoff-Gemisch wird anfangs durch einen Funken von einer (nicht gezeigten) Zündeinheit, die sich an einer beliebigen zweckmäßigen Stelle befinden kann, wie in der Technik wohlbekannt ist, im Brennraum 3, 4 gezündet. Die Verbrennung findet in erster Linie im stromaufwärtigen Brennraumteil 3 statt, und die heißen Verbrennungsprodukte (als ein Arbeitsfluid) strömen in Richtung der gestrichelten Pfeile von links nach rechts durch den stromabwärtigen Brennraumteil 4 zur (nicht gezeigten) Motorturbine weiter.
  • Aus 1 ist ersichtlich, dass sämtliche Verdichterluft durch den Brennerdurchgang 7 zur Primärverbrennung geleitet wird, wenn die Stellgliedstangen 5 den Brennkammerwandteil 3 in Richtung von Pfeil B zu einer Bewegungsendgrenze bewegen. In dieser Position weist der Brennerdurchgang 7 eine maximale Querschnittsfläche bei minimaler Luftstromdrosselung auf (siehe den querschraffierten Bereich von 2), wobei die Umgehungsventilanordnung 6 vollständig geschlossen ist, so dass keine Luft dort hindurchströmen kann; diese Konfiguration entspricht dem maximalen Motorlastzustand. Wenn umgekehrt die Stellgliedstangen 5 den Brennkammerwandteil 3 in Richtung von Pfeil C zu einer Bewegungsendgrenze bewegen, wird die Querschnittsfläche des Brennerdurchgangs 7 auf ein Minimum verringert (siehe den querschraffierten Bereich von 2a), so dass der den Brennerdurchgang 7 durchströmende Primärluftstrom begrenzt wird, wobei die verbleibende Luft die ganz geöffneten Öffnungen der Luftumgehungsventilanordnung 6 durchströmt. Diese Konfiguration entspricht dem Motorniedriglastzustand.
  • Es versteht sich, dass durch Steuerung der Stellgliedstangen 5 der Brennraum 3, 4 auf eine beliebige Position unter den in den 2 und 2a dargestellten eingestellt werden kann, so dass es möglich ist, das ordnungsgemäße Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärluft aufrechtzuerhalten, um akzeptable Abgasverunreinigungs- und Motorleistungsstandards für verschiedene Lastzustände zu gewährleisten. Es liegt auf der Hand, dass durch diese einfache und zweckmäßige Anordnung die Primär- und Sekundärluftströme in umgekehrtem Verhältnis zueinander geändert werden.
  • Die 3 und 3a zeigen die Art und Weise, wie eine durch eine Wand des stromabwärtigen Brennraumteils 4 definierte Öffnung durch die so genannte „Schürze" am stromabwärtigen Ende des beweglichen Brennraumteils 3 geschlossen werden kann, wenn der Primärlufteinlass 7 vollständig geöffnet ist, jedoch durch Bewegung des Brennraumteils 3 zum Brennerkopf 2 geöffnet werden kann. Obgleich nur eine Öffnung in den 3 und 3a dargestellt ist, sei darauf hingewiesen, dass in 1 zwei Öffnungen dargestellt sind und die Anzahl und die Querschnittsfläche der Öffnungen dahingehend variiert werden können, einen jeweils für Niedriglastbedingungen geeigneten Sekundärluftstrom bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Öffnung oder Öffnungen als Alternative dazu auch im beweglichen Brennraumteil vorgesehen sein könnten, so dass sie durch das stromaufwärtige Ende des festgelegten Wandteils verschlossen werden würden. Als weitere Alternative könnte der Sekundärlufteinlass durch Öffnungen definiert werden, die sowohl im festgelegten 4 als auch im beweglichen 3 Teil des Brennraums vorgesehen sind. Solch eine Anordnung wird in 5 dargestellt, wie weiter unten beschrieben. Solche Öffnungen würden den Strom durch Bewegen in und außer Deckung miteinander während einer teleskopischen Relativbewegung des stromaufwärtigen und des stromabwärtigen Teils des Brennraums dosieren.
  • Obgleich das stromabwärtige Ende des beweglichen Wandteils 3 in den 1 und 4 im stromaufwärtigen Ende des festgelegten Wandteils 4 verschachtelt dargestellt ist, versteht sich, dass eine äquivalente Anordnung darin bestünde, das stromauf wärtige Ende des festgelegten Wandteils 4 innerhalb des stromabwärtigen Endes des beweglichen Wandteils 3 zu verschachteln.
  • In 4 ist zu sehen, dass eine Kolbenringdichtung 11 in einer Nut im stromaufwärtigen Brennraumteil 3 angeordnet ist, so dass zwischen den Brennraumteilen 3 und 4 eine effiziente Gleitdichtung bereitgestellt wird, wodurch Gleitreibung verringert wird, während gleichzeitig eine konzentrische Ausrichtung bezüglich der Längsmittellinie A-A aufrechterhalten wird.
  • Bei den bevorzugten speziellen Ausführungsformen der Erfindung, die in den 1 bis 4 dargestellt sind, ist der stromaufwärtige, radial innere Teil 3 des Brennraums in dem stromaufwärtigen Ende des festgelegten stromabwärtigen, radial äußeren Teils 4 verschiebbar. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass ein radial äußerer Teil des Brennraums der bewegliche Teil sein könnte und ein radial innerer Teil 3 der festgelegte Teil sein könnte. Zum Beispiel ist in 5 der stromabwärtige, radial äußere Teil 24 nach links verlängert, so dass er den stromaufwärtigen, radial inneren Teil 23 umgibt, wodurch über diese axiale Länge ein doppelwandiger Brennraum erzeugt wird, und die Stellglieder 5 sind an Halterungen 12 befestigt, die an der Außenseite des nach links verlängerten Teils 24 des Brennraums angebracht sind. Der festgelegte innere Brennkammerwandteil 23 weist an seinem stromaufwärtigen Ende einen nach außen weisenden Flansch 33 auf, der durch Flügel, die den Primärlufteinlass 7 umfassende Durchgänge definieren, mit dem Luftverteiler 1 verbunden ist. Mit einem festgelegten inneren Brennkammerwandteil 23 kann eine Dosierung des Luftstroms durch den Primärlufteinlass 7 durch Hin- und Herbewegung der stromaufwärtigen Lippe des äußeren, nach links verlängerten Wandteils 24 über den Außendurchmesser des Lufteinlasses 7 erreicht werden. Die Anordnung für den Sekundärlufteinlass 26 unterscheidet sich etwas von der in 1 gezeigten, wobei der Sekundärlufteinlass durch Öffnungen definiert wird, die sowohl im festgelegten 23 als auch im beweglichen 24 Teil des Brennraums vorgesehen sind. Dies erfordert zwei Kolbenringdichtungen 35 und 36 zur Abdichtung zwischen dem festgelegten und dem beweglichen Teil 23 und 24. Die Dichtung 35 ist in einer Nut in der Innenseite des beweglichen Wandteils 24 angeordnet, und die Dichtung 36 ist in einer Nut in der Außenseite des festgelegten Wandteils 23 angeordnet. Wenn der Primärlufteinlass vollständig geöffnet ist, wie in der oberen Hälfte von 5 gezeigt, kann keine Luft durch die Einlässe 26 im beweglichen Wandteil 24 in den Brennraum strömen, weil die Dichtung 35 einen Strom durch die entsprechenden Einlässe 27 im festgelegten Wandteil 23 verhindert, und die Dichtung 36 verhindert einen Strom durch den Spalt zwischen dem stromabwärtigen Ende des festgelegten Wandteils 23 und dem beweglichen Wandteil 24. Wenn der Primärlufteinlass am meisten gedrosselt ist, wie in der unteren Hälfte von 5 gezeigt, verhindert die Dichtung 36 immer noch einen Strom durch den Spalt zwischen dem stromabwärtigen Ende des festgelegten Wandteils 23 und dem beweglichen Wandteil 24, aber die Dichtung 35 hat sich mit dem beweglichen Wandteil 24 in eine Position knapp stromaufwärts der Einlässe 27 in dem festgelegten Wandteil 23 bewegt, so dass Sekundärluft durch die Einlässe 26 und 27 in den Brennraum strömen kann. Obgleich die alternative Anordnung von 5 durchführbar ist, wird sie aufgrund des zusätzlichen Gewichts und der zusätzlichen Kosten des sich nach links verlängerten Brennkammerteils 24, des Bedarfs nach zwei Dichtungen 35 und 36 und des Bedarfs nach einer weiteren Gleitverbindung (nicht gezeigt) in einem hochbeanspruchten stromabwärtigen Teil der Brennraumwand zur Aufnahme der Relativbewegung zwischen dem beweglichen Wandteil 24 und der Turbine nicht bevorzugt.

Claims (17)

  1. Gasturbinenbrennkammer mit einem in einem Luftzufuhrverteiler (1) angebrachten Brennraum, wobei der Brennraum Folgendes aufweist: einen Brennerkopf (2), der mit einem Brennstoffeinspritzmittel (10) versehen ist; einen Primärlufteinlass (7) von dem Verteiler in den Brennraum einen Sekundärlufteinlass (6) von dem Verteiler in den Brennraum stromabwärts des Primärlufteinlasses (7); und Mittel zur Änderung des Luftstroms durch den Primär- und Sekundärlufteinlass (7, 6); wobei der Brennraum einen ersten und zweiten Teil (3, 4/24, 23) umfasst, die teleskopartig relativ zueinander beweglich sind, wobei der Primärlufteinlass (7) zwischen dem Brennerkopf (2) und einem stromaufwärtigen Ende (9) des Brennraums definiert wird, wobei der Sekundärlufteinlass (6) von dem Verteiler in den Brennraum zwischen dem ersten und zweiten Teil (3, 4/24, 23) des Brennraums definiert wird, wobei der erste und der zweite Teil (3, 4/24, 23) des Brennraums in einer ersten Axialrichtung (B) relativ beweglich sind, um Luftstrom durch den Primärlufteinlass (7) zu erhöhen und Luftstrom durch den Sekundärlufteinlass (6) zu verringern, und in einer zweiten und entgegengesetzten Axialrichtung (C), um Luftstrom durch den Primärlufteinlass (7) zu verringern und Luftstrom durch den Sekundärlufteinlass (6) zu vergrößern.
  2. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, bei der der erste und der zweite Teil (3, 4/24, 23) des Brennraums relativ axial beweglich sind, um Luftströme durch den Primär- und Sekundärlufteinlass (7, 6) in umgekehrtem Verhältnis zueinander zu ändern.
  3. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Sekundärlufteinlass (6) vollständig geschlossen ist, wenn sich der Luftstrom durch den Primärlufteinlass (7) auf einem Maximum befindet.
  4. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Sekundärlufteinlass (6) vollständig geöffnet ist, wenn sich der Luftstrom durch den Primärlufteinlass (7) auf einem Minimum befindet.
  5. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärlufteinlass (6) durch eine Wand des ersten Teils (3/24) des Brennraums definiert wird.
  6. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärlufteinlass (6) durch eine Wand des zweiten Teils (4/23) des Brennraums definiert wird.
  7. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Sekundärlufteinlass (6) durch Öffnungen im ersten und zweiten Teil (3, 4/24, 23) des Brennraums definiert wird, wobei sich die Öffnungen während einer teleskopischen Relativbewegung des ersten und des zweiten Teils (3, 4/24, 23) des Brennraums in oder außer Deckung miteinander bewegen.
  8. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste und der zweite Teil (3, 4/24, 23) des Brennraums relativ beweglich und bezüglich der festgelegten Struktur der Brennkammer festgelegt sind.
  9. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 8, bei der sich der erste Teil (3, 24) stromaufwärts so erstreckt, dass der Primärlufteinlass (7) zwischen dem Brennerkopf (2) und einem stromaufwärtigen Ende (9) des ersten Teils (3/24) definiert wird.
  10. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 8 oder 9, bei der der erste Teil (3) des Brennraums innerhalb seines zweiten Teils (4) verschiebbar ist.
  11. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 8 oder 9, bei der der erste Teil (24) des Brennraums über die Außenseite seines zweiten Teils (23) verschiebbar ist.
  12. Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der der erste und der zweite Teil (3, 4) des Brennraums stromaufwärtige bzw. stromabwärtige Teile davon sind und sich gegenseitig ausreichend überlappen, um die Sekundärlufteinlässe (6) aufzunehmen.
  13. Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 11, bei der sich der erste und der zweite Teil (23, 24) des Brennraums über die gesamte Länge des zweiten Teils (23) überlappen.
  14. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem ringförmigen Dichtungsmittel (35, 36), das zwischen dem ersten und dem zweiten Teil (3, 4/23, 24) des Brennraums angeordnet ist, um eine teleskopische relative Gleitbewegung dazwischen zu erleichtern.
  15. Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein beweglicher Teil des Brennraums mit einem Stellgliedmittel (5) zum Schieben und Ziehen des beweglichen Teils (3, 24) in die erste und zweite Axialrichtung zwecks Erhalts einer Teleskopbewegung davon bezüglich eines festgelegten Teils (4, 23) des Brennraums verbunden ist.
  16. Gasturbine, die mit mindestens einer Gasturbinenbrennkammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche versehen ist.
  17. Gasturbine, die mit mindestens einer Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 15 versehen ist, bei der das Stellgliedmittel (5) zur Bewegung des beweglichen Teils (3, 24) des Brennraums zum Brennerkopf (2) bei abnehmender Motorlast und zur Bewegung des beweglichen Teils (3, 24) des Brennraums von dem Brennerkopf (2) weg bei zunehmender Motorlast angeordnet ist.
DE60027356T 1999-06-22 2000-06-19 Brennkammer für eine Gasturbine Expired - Lifetime DE60027356T2 (de)

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