DE60215351T2 - Vormischungskammer für turbinenverbrennungskammer - Google Patents

Vormischungskammer für turbinenverbrennungskammer Download PDF

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DE60215351T2
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J. Peter Jupiter STUTTAFORD
Aleksandar Oakville KOJOVIC
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Pratt and Whitney Canada Corp
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    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Gasturbinenmaschinen, insbesondere eine Wirbel-Diffusions-Fall-Brennkammereinrichtung (swirled diffusion dump combustor) und insbesondere eine Brennstoff/Gas-Vorvermischeinrichtung, die mit einer Wirbel-Diffusions-Fall-Brennkammereinrichtung für den Typ von Gasturbinen verwendet wird, der bei Stromerzeugeranwendungen verwendet werden kann.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Industrie-Gasturbinenmaschinen haben zunehmend strenge Emissionsanforderungen. Um ein vermarktbares Stromerzeugerprodukt bereitzustellen, ist eine Maschine, die die niedrigstmöglichen Emissionen erzeugt, grundlegend. Emissionen von Stickoxiden (NOx) und Kohlenmonoxid (CO) müssen über spezielle Maschinenbetriebsbereiche minimiert sein. Das Erzielen dieses niedrigen Emissionsniveaus des Verbrennungssystems erfordert das vollständige Verbrennen von Brennstoff und Luft bei niedrigen Temperaturen.
  • Brennkammereinrichtungen, die niedrige NOx-Emissionen ohne Wasserinjektion erreichen, sind als Trocken-Niedrigemissionsanlagen (DLE – dry-low emission) bekannt und bieten die Aussicht auf saubere Emissionen, kombiniert mit hoher Maschineneffizienz. Diese Technologie verlässt sich auf einen hohen Luftgehalt in der Brennstoff/Luftmischung. Deshalb benötigt die aktuelle Technologie zum Erzielen von niedrigen NOx-Emissionen möglicherweise eine Brennstoff/Luft-Vorvermischeinrichtung.
  • In einem DLE-System werden Brennstoff und Luft vor der Injektion in die Brennkammereinrichtung mager-vorvermischt. Keine Verdünnungszusätze wie beispielsweise Wasserinjektion, werden benötigt, um signifikant niedrige Verbrennungstemperaturen zu erzielen, die die Menge an NOx-Bildung minimieren. Jedoch wurden zwei Probleme beobachtet. Das erste ist Verbrennungsinstabilität und Verbrennungsgeräusch oder instabiler Maschinenbetrieb, und das zweite betrifft CO-Emissionen und abnehmende Verbrennungseffizienz. Die Stabilität der Verbrennung nimmt bei mageren Bedingungen rapide ab, und es kann sein, dass die Brennkammereinrichtung wegen der exponentiellen Temperaturabhängigkeit der chemischen Reaktion nahe an ihrem Ausblaslimit arbeitet. Das kann auch zu Verbrennungsinstabilitäten führen, die das dynamische Verhalten des Verbrennungsprozesses ändern und die mechanische Integrität der gesamten Gasturbinenmaschine gefährden. Dazu kommt es, weil der Homogenität der Brennstoff/Luftmischung einige Beschränkungen auferlegt sind, da Mischungstaschen, die magerer als der Durchschnitt sind, zu Stabilitätsproblemen führen können, und Taschen, die reicher als der Durchschnitt sind, zu unakzeptabel hohen NOx-Emissionen führen. Gleichzeitig werden ein substanzieller Anstieg der CO-Emissionen und der Emissionen von unverbranntem Kohlenwasserstoff (UHC -unburned hydrocarbon) als ein „Tracer" für die Verbrennungseffizienz beobachtet, was auf den exponentiellen Abfall der chemischen Reaktionskinetik bei magereren Mischungen für eine vorgegebene Brennkammereinrichtung zurückzuführen ist.
  • Es hat sich herausgestellt, dass ein Schlüsselerfordernis für ein erfolgreiches DLE-Brennkammereinrichtungssystem die Reaktion einer perfekt vermischten Brennstoff/Luftmischung ist, die eine Abweichung von nicht mehr als ±3% des Brennstoff/Luft-Verhältnisses an dem Einlass zu der Brennkammereinrichtung hat. Das in der Brennkammereinrichtung erzeugte Strömungsfeld muss stabil sein, um ein vollständiges Verbrennen des Brennstoffs und der Luft sicherzustellen und dabei Verbrennungsgeräusch zu minimieren.
  • Andere Probleme, die ein Verbrennungssystem betreffen, bei dem Brennstoff und Luft vor der Injektion in die Brennkammereinrichtung vorvermischt werden, sind Selbstentzündung und Flammen-Rückschlagen. Vorvermischeinrichtungen, die für Niedrigemissions-Verbrennungssysteme verwendet werden, müssen auch diese Probleme überwinden. Es wurden Anstrengungen unternommen, verbesserte Niedrigemissions-Verbrennungssysteme zu entwickeln, insbesondere mit Brennstoff/Luft-Vorvermischeinrichtungen, von denen Beispiele in der US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 09/742 009 mit dem Titel DIFFUSION MIXER, die am 22. Dezember 2000 eingereicht wurde, und in der US-Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 09/840 991, mit dem Titel DIFFUSION COM- BUSTER, die am 25. April 2001 eingereicht wurde, beschrieben sind, die beide auf die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung übertragen wurde. EP-A-1 108 957 (D1) beschreibt eine Drei-Stufen-Brennkammer, bei der jeder der Verbrennungszonen vorvermischter Brennstoff und Luft zugeführt wird. Dennoch besteht weiterhin ein Bedürfnis nach verbesserten Niedrigemissions-Verbrennungssystemen und insbesondere nach verbesserten Vorvermischern für derartige Verbrennungssysteme.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Brennstoff/Luft-Mischeinrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine bessere Brennstoff/Luftmischung für eine Niedrigemissions-Brennkammereinrichtung bereitzustellen.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine einzige Brennstoff/Luft-Mischeinrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Brennstoff/Luft-Mischungszufuhr zu stufen, um verschiedene Anforderungen von verschiedenen Betriebsbedingungen zu erfüllen.
  • Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wirbel-Diffusions-Fall-Brennkammereinrichtung bereitzustellen, die für Gasturbinenmaschinen verwendet wird, um niedrige NOx- und CO-Emissionen von Grundlast- bis Teillast-Maschinenbetriebsbedingungen zu erzielen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Mischeinrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Die Erfindung ist gegenüber D1 durch den kennzeichnenden Teil von D1 gekennzeichnet. Die Mischeinrichtung weist eine Ringkammer mit einem strömungsaufwärtigen Ende und einem strömungsabwärtigen Ende und einem Verzweigungsring auf, der das strömungsaufwärtige Ende der Ringkammer abschließt. Die Ringkammer weist eine ringförmige Innenwand und eine ringförmige Außenwand auf, um die Kammer dazwischen zu definieren, wobei die ringförmige Innenwand in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach außen, und die ringförmige Außenwand in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach innen verläuft. Der Verzweigungsring weist eine Brennstoffpassage in Fluidverbindung mit der Ringkammer zum Zuführen von Brennstoff in die Ringkammer und eine Mehrzahl von Wirbelluftpassagen auf, um verwirbelte Verdichterluftströme in die Ringkammer zu liefern. Die Wirbelluftströme vermischen sich mit dem Brennstoff aus den Brennstoffpassagen und erzeugen so eine Brennstoff/Luftmischung in der Ringkammer. Ein strömungsabwärtiges Ende der Ringkammer ist daran angepasst, mit der Brennkammereinrichtung in Fluidverbindung damit verbunden zu sein, um die Brennstoff/Luftmischung in die Brennkammereinrichtung zur Verbrennung fallen zu lassen.
  • Die Brennstoffpassage ist vorzugsweise von einem Brennstoffring gebildet, der koaxial zur Ringkammer ist. Der Brennstoffring weist vorzugsweise eine ringförmige Innenwand und eine ringförmige Außenwand auf, die von dem Verzweigungsring in Strömungsabwärtsrichtung gehen, um eine ringförmige Brennstoffpassage mit einer Mehrzahl von Öffnungen in einem strömungsabwärtigen Ende des Brennstoffrings zu definieren. Die Öffnungen sind in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation positioniert. Der Brennstoffring gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist zwei radial positionierte Prallplatten umfangsmäßig beabstandet voneinander auf, um die ringförmige Passage in zwei Passagenabschnitte zu unterteilen, die Brennstoffzufuhr durch einen der beiden Passagenabschnitte oder durch beide Abschnitte gleichzeitig erlauben, so dass örtliche Brennstoff/Luft-Mischverhältnisse eingestellt werden können, ohne die Gesamtbrennstoff/Luft-Strömungsmasse zu ändern.
  • Die Wirbelluftpassagen weisen vorzugsweise eine erste und eine zweite Gruppe von Luftpassagen auf, welche durch den Verzweigungsring gehen und in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation entlang einer ersten bzw. einer zweiten Kreislinie koaxial zum ersten Brennstoffring verteilt sind. Die erste kreisförmige Linie hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Brennstoffrings, und die zweite kreisförmige Linie hat einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Brennstoffrings.
  • Die Luftpassagen in der jeweiligen ersten und der jeweiligen zweiten Gruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind tangential in eine Rotationsrichtung geneigt, entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn, um eine Spiralluftströmung in der Ringkammer zu erzeugen, was zu einer relativ stabilen Flamme in der Brennkammereinrichtung führt. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Luftpassagen in einer der ersten und der zweiten Gruppe tangential im Uhrzeigersinn geneigt, während die Luftpassagen der anderen Gruppe in einem Gegenuhrzeigersinn geneigt sind, um Luftturbulenzen in der Ringkammer der Mischeinrichtung zu erzeugen, was zu einem besseren Vermischen von Brennstoff und Luft führt.
  • Es ist bevorzugt, eine strömungsabwärtige Ringpassage bereitzustellen, die zwischen einer zylinderförmigen inneren Wand und einer zylinderförmigen äußeren Wand definiert ist und die in Strömungsabwärtsrichtung von dem strömungsabwärtigen Ende der Ringkammer weg geht. Die strömungsabwärtige Ringpassage dient als ein Bereich des diffusen Vermischens und ist daran angepasst, mit der Brennkammereinrichtung in Fluidverbindung zum Ablassen der Brennstoff/Luftmischung von der Ringkammer in die Brennkammereinrichtung zur Verbrennung verbunden zu sein.
  • Eine Gasturbinen-Brennkammereinrichtung kann vorzugsweise vorgesehen sein. Die Brennkammereinrichtung weist ein zylinderförmiges Brennkammerrohr zum Aufnehmen einer Brennstoff/Luftmischung auf, um Verbrennungsprodukte zu erzeugen. Das Brennkammerrohr hat eine zentrale Achse und weist eine ringförmige Seitenwand und gegenüber liegend ein strömungsaufwärtiges und ein strömungsabwärtiges Ende auf. Mindestens eine Zündeinrichtung ist in dem Brennkammerrohr positioniert und ist an dem Brennkammerrohr angebracht. Die Mischeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist an dem strömungsaufwärtigen Ende eines Brennkammerrohrs in einer koaxialen Relation angebracht. Es ist bevorzugt, dass eine Abschlussplatte an einem Abschlussumfang der Innenwand der strömungsabwärtigen ringförmigen Passage der Mischeinrichtung angebracht ist und so einen zentralen Bereich einer strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs bildet, so dass eine ringförmige Öffnung an dem strömungsaufwärtigen Ende um den Mittelbereich der strömungsaufwärtigen Abschlusswand davon gebildet ist. Die ringförmige Öffnung stört die Mischungsströmung nicht, die dort hindurch geht, so dass die in dem Mischprozess in der Mischeinrichtung erhaltenen dynamischen Eigenschaften der Brennstoff/Luftmischung nicht beeinflusst werden, wenn die Brennstoff/Luftmischung in das Brennkammerrohr zur Verbrennung abgelassen werden.
  • Die zentrale Öffnung des Brennstoffrings, die in Fluidverbindung mit einer zentralen Passage ist, die in der ringförmigen Innenwand der Ringkammer defi niert ist, nimmt vorzugsweise eine Pilot-Brennstoffleitung auf, welche dort hindurch geht und mit dem Zentralbereich der strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs verbunden ist, um Brennstoff in das Brennstoffrohr zu liefern. Eine Pilotflamme liefert eine stabilisierende Diffusionsflamme bei Teillastbedingungen. Der Zentralbereich der strömungsaufwärtigen Abschlusswand weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Öffnungen zum Einlassen von Luftströmen von der zentralen Öffnung und der zentralen Passage auf, um die strömungsaufwärtige Abschlusswand des Brennkammerrohrs zu kühlen. Die Mischeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, eine Brennstoff/Luftmischung mit Mischverhältnisabweichungen von weniger als ±3% an dem Einlass der Brennkammereinrichtung zu liefern. Deshalb erreicht die Wirbel-Diffusions-Fall-Brennkammereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise niedrige Emissionen bei NOx von niedriger als 10 ppm und CO niedriger als 20 ppm von Grundlast- bis Teillast-Bedingungen. Außerdem verhindern die Strukturen der Mischeinrichtung der vorliegenden Erfindung effektiv Selbstentzündung und Flammen-Rückschlag. Die verbrennende Brennstoff/Luftmischung in der primären Verbrennungszone der Brennkammereinrichtung wird durch den in der Ringkammer der Mischeinrichtung erzeugten Wirbel und durch die durch den Druckgradienten induzierte Zirkulation in Richtung der strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs stabilisiert.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung wird man mit Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die nachfolgend beschrieben sind, besser verstehen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Nachdem so generell die Natur der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, wird nun Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, die anhand von Beispielen bevorzugte Ausführungsformen zeigen, wobei:
  • 1 eine Schnittansicht einer Wirbel-Diffusions-Fall-Brennkammereinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 eine plane Draufsicht auf einen Verzweigungsring gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wie in der Ausführungsform von 1 verwendet;
  • 3 eine plane Draufsicht auf einen Verzweigungsring gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, der alternativ in der Ausführungsform von 1 verwendet werden kann;
  • 4 eine schematische Teilschnittansicht von 1 ist, die das Vermischen von Brennstoff und Luft in der Ringkammer der Mischeinrichtung und insbesondere das axiale Rezirkulieren zeigt; und
  • 5 eine plane Draufsicht auf einen Verzweigungsring gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • In 1 ist generell mit Bezugszeichen 10 versehen eine eine Mischeinrichtung aufweisende Wirbel-Diffusions-Fall-Brennkammereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Brennkammereinrichtung weist generell ein zylinderförmiges Brennkammerrohr 12 mit einer zentralen Achse 14 und ein strömungsaufwärtiges Ende 16 und ein strömungsabwärtiges Ende 18, definiert durch eine Seitenwand 20 auf. Das Brennkammerrohr 12 empfängt eine Brennstoff/Luftmischung, die dort hinein durch sein strömungsaufwärtiges Ende 16 abgelassen wird, und erzeugt Verbrennungsprodukte, die von dem strömungsabwärtigen Ende 18 in einen (nicht gezeigten) Verbrennungsübergangsabschnitt abgegeben werden. Zwei Zündeinrichtungen 22 sind an der Seitenwand 20 des Brennkammerrohrs 12 dem strömungsaufwärtigen Ende 16 davon benachbart angebracht und sind der Innenseite des Brennkammerrohrs 12 zum Entzünden einer Brennstoff/Luftmischung in dem Brennkammerrohr 12 exponiert, um den Verbrennungsprozess zu starten. Eine kreisförmige Aufprallkühlhaut 24 ist um das Brennkammerrohr 12 herum vorgesehen und ist radial von der Seitenwand 20 beabstandet. Die Aufprallkühlhaut 24 weist eine Mehrzahl von (nicht gezeigten) Öffnungen auf, um druckbeaufschlagte Luftströme zu lenken, um auf die Sei tenwand 20 des Brennkammerrohrs 12 aufzuprallen, um diese zu kühlen, was im Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht weiter beschrieben wird.
  • Die Brennkammereinrichtung 10 weist ferner eine Mischeinrichtung 30 auf, die koaxial an dem Brennkammerrohr an dessen strömungsaufwärtigen Ende 16 angebracht ist. Die Mischeinrichtung 30 weist eine Ringkammer 32 auf, die ein strömungsaufwärtiges Ende 34 und ein strömungsabwärtiges Ende 36 hat und weist eine ringförmige Innenwand 38 und eine ringförmige Außenwand 40 auf. Die ringförmige Innenwand 38 verläuft in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach außen, während die ringförmige Außenwand 40 in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach innen verläuft, um einen umfangsmäßig kontinuierlichen Kegelstumpfquerschnitt zu bilden. Eine strömungsabwärtige Ringpassage 42 ist in Fluidverbindung mit der Ringkammer 32 und dem Brennkammerrohr 12 vorgesehen. Die strömungsabwärtige Ringpassage 42 ist zwischen einer zylinderförmigen Innenwand 44 und einer zylinderförmigen Außenwand 46 definiert, die sich zwischen dem strömungsabwärtigen Ende der Ringkammer 32 und dem strömungsaufwärtigen Ende 16 des Brennkammerrohrs 12 erstrecken. Die Länge der Passagen ist durch die Verweilzeit des Vorvermischers definiert, um sicherzustellen, dass diese Zeit substanziell niedriger ist als die Selbstentzündungs-Verzögerungszeit einer Brennstoff/Luftmischung. In dieser speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Außenwand 46 eine integrale Verlängerung der Außenwand 40 der Ringkammer 32 und ist an einem ringförmigen Außenbereich 48 der Abschlusswand des strömungsaufwärtigen Endes 16 des Brennkammerrohrs 12 befestigt. Die Innenwand 44 ist eine integrale Verlängerung der Innenwand 38 der Ringkammer 32 und weist eine Abschlussplatte 50 auf, die an dem Abschlussumfang der Innenwand 44 angebracht ist und einen zentralen Bereich der Abschlusswand des strömungsaufwärtigen Endes 16 des Brennkammerrohrs 12 bildet. Somit ist eine Ringöffnung 52 an dem strömungsaufwärtigen Ende 16 um den Zentralbereich 50 der strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs 12 definiert, um das Ablassen einer Wirbel-Brennstoff/Luftmischung, die nachfolgend weiter beschrieben wird, in das Brennkammerrohr 12 ohne Störung zu erlauben.
  • Die Mischeinrichtung 30 weist einen Verzweigungsring 54 auf, der das strömungsaufwärtige Ende 34 der Ringkammer 32 schließt. Der Verzweigungsring 54 weist einen Brennstoffring 56 auf, der mit dem Verzweigungsring 54 bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung integriert ist. Der Brennstoffring 56 hat eine ringförmige Innenwand 58 und eine ringförmige Außenwand 60, die jeweils beide in Strömungsaufwärtsrichtung und in Strömungsabwärtsrichtung von dem Verzweigungsring 54 weg ragen und so eine ringförmige Brennstoffpassage 62 definieren. Der Brennstoffring 56 hat einen vergrößerten strömungsabwärtigen Endbereich 64, in dem die Innenwand 58 des Brennstoffrings 56 in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach innen verläuft, während die Außenwand 60 in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach außen verläuft, wie in 4 deutlicher gezeigt.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist eine ringförmige Ausnehmung 68 an dem vergrößerten strömungsabwärtigen Abschlussabschnitt 64 des Brennstoffrings 56 vorgesehen und so ein Paar von Ringlippen 66 an dem strömungsabwärtigen Ende des Brennstoffrings 56 gebildet. Eine Mehrzahl von kleinen Öffnungen 70 ist in dem Grund der Ringausnehmung 68 in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation vorgesehen, um eine Mehrzahl von Brennstoffpassagen 62 in die Ringkammer 32 zu schaffen. Die kleinen Öffnungen 70 sind mit einem Winkel tangential angeordnet, um gleichförmig Brennstoff in die Ringausnehmung 68 in Vorbereitung für ein optimales Brennstoff/Luft-Vermischen zu verteilen, und um sämtliche Taschen von brennbarer Brennstoff/Luftmischung in der Ringausnehmung minimieren.
  • Wie in 2 gezeigt, sind zwei radial positionierte Prallplatten 72 in der ringförmigen Brennstoffpassage 62 des Brennstoffrings 56 vorgesehen, die radial in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation verlaufen, um, die ringförmige Brennstoffpassage 62 in einen ersten Brennstoffpassagenabschnitt 74 und einen zweiten Brennstoffpassagenabschnitt 76 zu teilen, was Brennstoffzufuhr durch einen der beiden Brennstoffpassagenabschnitte 74 oder 76 oder durch beide Abschnitte 74 und 76 gleichzeitig erlaubt, um eine Brennstoff-Stufungsfunktion zu erzielen. Zwei Brennstoffrohre 75 bzw. 77 sind vorgesehen, die jeweils mit dem ersten bzw. dem zweiten Brennstoffpassagenabschnitt 74 und 76 zur unabhängigen Brennstoffzufuhr zu dem ersten und dem zweiten Brennstoffpassagenabschnitt 74 und 76 verbunden sind.
  • Eine erste Gruppe von Luftpassagen 78 und eine zweite Gruppe von Luftpassagen 80 ist in dem Verzweigungsring 54 vorgesehen und geht dort hin durch. Die Luftpassagen 78 und 80 der zwei Gruppen sind in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation jeweils entlang einer ersten und einer zweiten kreisförmigen Linie 82 und 84 beabstandet, die mit dem Brennstoffring 56 koaxial sind. Die kreisförmige Linie 82 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Brennstoffrings 56, und dessen Durchmesser ist wiederum kleiner als der Durchmesser der kreisförmigen Linie 84, so dass die ringförmige Brennstoffpassage 62 zwischen den zwei Gruppen von Luftpassagen 78 und 80 positioniert ist.
  • Die Luftpassagen 78 und 80 sind tangential in entgegengesetzte Rotationsrichtungen geneigt. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Luftpassagen 78 im Uhrzeigersinn geneigt (lediglich zwei der Passagen 78 sind mit unterbrochenen Linien 79 gezeigt, was die Neigungsrichtung anzeigt), und die Passagen 80 sind im Gegenuhrzeigersinn geneigt (lediglich zwei der Passagen 80 sind mit unterbrochenen Linien 81 gezeigt, was die Neigungsrichtung anzeigt).
  • Ein Verzweigungsring 54' gemäß der weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt. Der Verzweigungsring 54' ist ähnlich der Ausführungsform 54 (gezeigt in 2), und ähnliche Teile und Merkmale sind mit ähnlichen Bezugszeichen versehen und werden deshalb nicht redundant beschrieben. Der einzige Unterschied liegt darin, dass die Luftpassagen 78 und 80 in den zwei jeweiligen Gruppen tangential in eine Rotationsrichtung geneigt sind, entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Luftpassagen 80 tangential im Uhrzeigersinn geneigt (lediglich zwei von diesen sind mit unterbrochenen Linien 81' gezeigt), in der gleichen Richtung, in der die Luftpassagen 78 tangential geneigt sind (wie mit der unterbrochenen Linie 79 gezeigt). Der Effekt des Änderns der Tangentialrichtung der Luftpassagen wird nachfolgend weiter beschrieben.
  • Der Verzweigungsring 54 definiert eine zentrale Öffnung 86 und ist mit einer Mehrzahl von Umfangsöffnungen 88 versehen, die dem Umfang 90 (in 2 gezeigt) des Verzweigungsrings 54 benachbart positioniert sind. Wie in 1 gezeigt, weist die Brennkammereinrichtung 10 zusätzlich ein zylinderförmiges Gehäuse 92 auf (lediglich ein Abschnitt einer Seitenwand des zylinderförmigen Ge häuses 92 ist gezeigt), um das Brennkammerrohr 12 und die Mischeinrichtung 30 darin zu beinhalten und abzustützen. Die Umfangsöffnungen 88 sind in Fluidverbindung mit einem Ringraum 94, der zwischen dem Brennkammerrohr 12 und dem zylinderförmigen Gehäuse 92 definiert ist. Eine Pilotbrennstoffleitung 95 ist in die Zentralöffnung 86 eingesetzt und geht durch eine zentrale Passage 96, die in den ringförmigen Innenwänden 38 und 44 definiert ist, um an der Mitte des Zentralbereichs 50 der strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs 12 befestigt zu sein. Eine zentrale Öffnung 98 ist in dem Zentralbereich 50 der strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs 12 vorgesehen, um das Injizieren von Brennstoff von der Pilotbrennstoffleitung 95 für eine Pilotflamme in dem Brennkammerrohr 12 von dem strömungsaufwärtigen Ende 16 davon zu erlauben. Eine Mehrzahl von kleinen Öffnungen (nicht gezeigt) ist auch in dem Zentralbereich 50 der strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs 12 vorgesehen, durch welche die zentrale Passage 96 in Fluidverbindung mit dem Brennkammerrohr 12 ist.
  • Bei Betrieb erreicht Verdichterluft die Mischeinrichtung 30 von oben. Wie in 1 gezeigt, strömt die Luft durch Wirbelluftpassagen, welche durch die zwei Gruppen von Luftpassagen 78 und 80 in dem Verzweigungsring 54 gebildet sind und erzeugt Wirbelluftströme in der Ringkammer 32. Der Brennstoff, der gasförmig oder flüssig sein kann (bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gasförmig) wird durch die Brennstoffrohre 75 und 77 (in 1 ist lediglich 75 gezeigt) in die ringförmige Brennstoffpassage 62 und wird von den Lippen 66 (wie in 4 gezeigt) des Verzweigungsrings 54 durch die wirbelnde Verdichterluft abgeschert. Auf diese Weise wird die Luft in dem Brennstoff gemischt und deshalb ist der Impuls der Brennstoffinjektion für den Brennstoff/Luft-Mischprozess nicht wichtig. Deshalb ist es möglich, eine System mit einem relativ niedrigen brennstoffseitigen Druckabfall zu haben, falls das erforderlich ist. Die Luftverwirbelung erhöht die Turbulenz und erhöht somit das Vermischen des Brennstoffs und der Luft. Die Anzahl und die Größe der Luftpassagen 78 und 80, die ausgelegt sein sollten, individuelle Triebwerkserfordernisse zu erfüllen, steuern die Gesamtluftströmung durch die Vorrichtung, indem sie als ein Widerstand wirken. Die Brennstoff/Luftmischung strömt dann nach unten durch die ringförmige strömungsabwärtige Passage 42, die als der Bereich des Diffusionsvermischens und auch als ein Flammenrückschlag-Hindernis dient. Die Brennstoff/Luftmischung fällt dann in das Brennkammerrohr 12, liefert das abschließende Mischniveau und verbrennt in der primären Verbrennungszone, die in dem strömungsaufwärtigen Abschnitt des Brennkammerrohrs 12 positioniert ist. Die brennende Brennstoff/Luftmischung wird durch die Verwirbelung, welche durch die Wirbelluftpassagen 78 und 80 erzeugt wird, und die durch den Druckgradienten induzierte Rezirkulation zu dem strömungsaufwärtigen Ende 16 des Verbrennungsrohrs 12 stabilisiert. Die Zündeinrichtungen 22 sind so angeordnet, dass sie von der rezirkulierenden Brennstoff/Luftmischung in der primären Zone des Brennkammerrohrs 12 profitieren.
  • Die Wirbelluftpassagen 78 und 80 des Verzweigungsrings 54, die tangential in entgegengesetzte Rotationsrichtungen geneigt sind, erzeugen mehr Luftturbulenzen in der Ringkammer 32, was besser für das Vermischen von Brennstoff und Luft ist. Jedoch wird die brennende Brennstoff/Luftmischung in der primären Zone eines Brennkammerrohrs 12 weniger durch den Wirbel stabilisiert, der durch die entgegengesetzt geneigten Wirbelpassagen 78 und 80 erzeugt wird.
  • Im Gegensatz dazu hat der Verzweigungsring 54, der in 3 gezeigt ist, Wirbelluftpassagen 78 und 80, die tangential in eine Richtung geneigt sind, so dass die brennende Brennstoff/Luftmischung in der primären Zone des Brennkammerrohrs 12 durch einen stärkeren Wirbel stabilisiert wird, der durch die Wirbelluftpassagen erzeugt wird. Jedoch ist bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die durch die Wirbelluftpassagen in der Ringkammer 32 erzeugten Luftturbulenz etwas reduziert, was zu einer beeinträchtigten Brennstoff/Luft-Mischwirkung führt.
  • In 4 sind Pfeile verwendet, um Strömungsrichtungen in der Ringkammer 32 zu zeigen. Die Tangentialorientierung der Luftpassagen 78, 80 und die Strömungszirkulation in der Umfangsrichtung sind nicht gezeigt. Der durch die ringförmige Innenwand und die ringförmige Außenwand 38, 40 definierte Kegelstumpfquerschnitt beschleunigt die Strömung strömungsabwärts der ringförmigen Brennstoffpassage 62, um die Geschwindigkeit der Brennstoff/Luft-Mischungsströmung zu erhöhen und so ein Flammen-Rückschlagen und Selbstentzünden zu verhindern. Außerdem beschränkt der vergrößerte strömungsabwärtige Endabschnitt 64 zusammen mit dem kegelstumpfförmigen Querschnitt der Ringkammer 32 Axialströmungs-Rezirkulation, die unmittelbar strömungsabwärts der Luftpassagen 78, 80 gebildet wird, in Richtung eines Bereichs generell strömungsauf wärts der Lippen 66 des Brennstoffrings 56. Somit ist bei der axialen Strömungsrezirkulation sehr wenig Brennstoff involviert, was Selbstentzündung effektiv unterbindet.
  • Wir in 2 gezeigt, sind der Brennstoffpassagenabschnitt 74 und der Brennstoffpassagenabschnitt 76 mit dem entsprechenden Brennstoffrohr 75 bzw. 77 verbunden, was kontrollierbar Brennstoff zu den entsprechenden Brennstoffpassagenabschnitten 74, 76 zuführt, so dass der Brennstoffpassagenabschnitt 74 als eine Brennstoffpassage erster Stufe und der Brennstoffpassagenabschnitt 76 als eine Brennstoffpassage zweiter Stufe wirkt. Wenn etwa ein Drittel der Gesamtbrennstoffströmungsmasse dem Brennstoffpassagenabschnitt 74 zugeführt wird, während der verbleibende Teil der Brennstoffströmungsmasse dem Brennstoffpassagenabschnitt 76 zugeführt wird, sind die Brennstoffströme gleichmäßig entlang der Ringlippen 66 des Brennstoffrings 56 verteilt (siehe 1), um sicherzustellen, dass eine gleichmäßige und relativ magere Brennstoff/Luftmischung in der Ringkammer 32 für normalen Maschinenbetrieb erzeugt wird. Wenn eine reichere Brennstoff/Luftmischung für einen speziellen Betriebszustand benötigt wird und niedrige Emissionen nicht von Bedeutung sind, kann die Gesamtbrennstoffströmungsmasse in den Brennstoffpassagenabschnitt 74 verschoben werden, was den Brennstoff entlang etwa einem Drittel der Umfangslänge der Ringlippen 66 des Brennstoffrings 56 verteilt. Somit wird lediglich ein Teil der Gesamtluftströmungsmasse, welche in die Ringkammer 32 gelangt, mit dem Brennstoff vermischt, und der verbleibende Teil der Luftströmungsmasse kann nicht aktiv an der Mischwirkung in der Ringkammer 32 teilnehmen, so dass eine reichere Brennstoff/Luftmischung erzeugt wird.
  • Wie in 1 gezeigt, strömt Verdichterluft, die an die Mischeinrichtung 30 von oben gelangt, auch durch die Zentralöffnung 86 und die Umfangsöffnungen 88. Die Verdichterluft, welche in die Zentralöffnung 86 gelangt, strömt durch die zentrale Passage 96 und gelangt in das Verbrennungsrohr 12 durch eine Reihe von Effusionsöffnungen (nicht gezeigt) in dem Zentralbereich 50 der strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs 12, um das strömungsaufwärtige Ende 16 des Brennkammerrohrs 12 zu kühlen. Die in die Umfangsöffnungen 88 gelangende Verdichterluft füllt den Ringraum 94 zwischen dem Brennkammerrohr 12 und dem zylinderförmigen Gehäuse 92 und strömt durch die Öff nungen (nicht gezeigt) in die Aufprallkühlhaut 24, um die Seitenwand 20 des Brennkammerrohrs 12 zu kühlen.
  • In 5 ist ein Verzweigungsring 54'' gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Verzweigungsring 54'' hat ähnliche Konfigurationen und Merkmale wie der Verzweigungsring 54 der 2, welche mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind und deshalb nicht redundant beschrieben sind. Der Verzweigungsring 54'' weist einen zusätzlichen Brennstoffring 56' und eine dritte Gruppe von Wirbelluftpassgen 80' auf. Der zusätzliche Brennstoffring 56' ist ähnlich dem Brennstoffring 56 und hat eine ringförmige Brennstoffpassage 62', welche durch zwei Prallplatten 72' in zwei Brennstoffpassagenabschnitte 74' und 76' geteilt ist, welche den Brennstoffpassagenabschnitten 74 und 76 der ringförmigen Brennstoffpassage 62 des Brennstoffrings 56 korrespondieren. Die Brennstoffpassagenabschnitte 74', 76' sind auch mit den jeweiligen Brennstoffrohren 75, 77 in Fluidverbindung damit verbunden, um zusammen mit den entsprechenden Brennstoffpassagenabschnitten 74, 76 als Brennstoffpassagen erster Stufe bzw. zweiter Stufe zu wirken. Der zusätzliche Brennstoffring 56' hat einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser der kreisförmigen Linie 84, und die verbleibende Konfiguration ist ähnlich dem Brennstoffring 56, wie in den 1 und 4 gezeigt, und wird deshalb nicht redundant beschrieben. Die dritte Gruppe von Wirbelluftpassagen 80' ist entlang einer dritten kreisförmigen Linie 84' in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation verteilt. Die kreisförmige Linie 84' hat einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des zusätzlichen Brennstoffrings 56'. Die Wirbelluftpassagen 80', 80 und 78 können in die gleiche Rotationsrichtung oder in unterschiedliche Rotationsrichtungen tangential geneigt sein, ähnlich den in 2 und 3 beschriebenen. 5 zeigt nicht die Richtung der Tangentialneigung der Wirbelluftpassagen 80', 80 und 78 nicht. Eine Mischeinrichtung der vorliegenden Erfindung mit dem Verzweigungsring 54'' arbeitet nach den gleichen Prinzipien wie die Mischeinrichtung 30, die in 1 gezeigt ist, und schafft eine noch bessere Vermischung von Brennstoff und Luft.
  • Modifikationen und Verbesserungen der vorangehend beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Fachmann erkennen. Die vorangegangene Beschreibung soll beispielhaft und nicht beschränkend sein. Der Umfang der Erfindung soll deshalb lediglich durch den Umfang der angefügten Ansprüche beschränkt sein.

Claims (20)

  1. Mischeinrichtung (30) für eine Gasturbinenmaschinenbrennkammer (10), aufweisend: eine Ringkammer (32) mit einem strömungsaufwärtigen Ende (34) und einem strömungsabwärtigen Ende (36) und aufweisend eine ringförmige Innenwand (38) und eine ringförmige Außenwand (40), um die Kammer (32) zu definieren, wobei die ringförmige Innenwand (38) in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach außen verläuft, und wobei die ringförmige Außenwand (40) in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach innen verläuft; ein strömungabwärtiges Ende (36) der Ringkammer (32), welches daran angepasst ist, mit der Brennkammereinrichtung (10) in Fluidverbindung damit verbunden zu sein, um eine Brennstoff/Luftmischung in die Brennkammereinrichtung (10) zur Verbrennung abzugeben, und dadurch gekennzeichnet, dass ein Verzweigungsring (54) das strömungsaufwärtige Ende (34) der Ringkammer (32) verschließt, wobei der Verzweigungsring (54) eine Brennstoffpassage (62) in Fluidverbindung mit der Ringkammer (32) zum Zuführen von Brennstoff in die Ringkammer (32) und eine Mehrzahl von Wirbelluftpassagen (78, 80) zum Liefern von verwirbelten Verdichterluftströmen in die Ringkammer (32) aufweist, wobei die Wirbelluftströme sich mit Brennstoff von den Brennstoffpassagen vermischen und so die Brennstoff/Luftmischung in der Ringkammer (32) erzeugen.
  2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffpassage (62) von einem ersten Brennstoffring (56) gebildet ist, der koaxial zu der Ringkammer (32) ist, wobei der erste Brennstoffring (56) eine ringförmige Brennstoffpassage (62) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (70) in einem strömungsabwärtigen Ende des ersten Brennstoffrings (56) aufweist, wobei die Öffnungen (70) in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation positioniert sind.
  3. Mischeinrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Brennstoffring (56) eine ringförmige Innenwand (58) und eine ringförmige Außenwand (60) aufweist, welche von dem Verzweigungsring (54) in Strömungsabwärtsrichtung gehen, so dass die Öffnungen (70) in deren strömungsabwärtigen Ende strömungsabwärts der Auslässe der Wirbelluftpassagen (78, 80) in dem Verzweigungsring (54) positioniert sind.
  4. Mischeinrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste Brennstoffring (56) einen strömungsabwärtigen Endabschnitt (64) aufweist, wobei die Innenwand (58) des strömungsabwärtigen Endabschnitts in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach innen geht und wobei die Außenwand (60) des strömungsabwärtigen Endabschnitts in Strömungsabwärtsrichtung radial und nach außen geht.
  5. Mischeinrichtung nach Anspruch 4, wobei der strömungsabwärtige Endabschnitt (64) des ersten Brennstoffrings (56) eine Ringausnehmung (68) aufweist, die ein Paar von Ringlippen (68) zwischen der Außenwand (60) des ersten Brennstoffrings (56) und der Ausnehmung (68) und zwischen der Ausnehmung (68) und der Innenwand (58) des ersten Brennstoffrings (56) definiert, wobei die Öffnungen (70) in einem Grund der Ringausnehmung (68) positioniert sind, so dass die Wirbelluftströme Brennstoff von den Lippen (66) des ersten Brennstoffrings (56) abscheren, um die Brennstoff/Luftmischung zu erzeugen.
  6. Mischeinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Öffnungen (70) in dem Grund der Ringausnehmung (68) tangential mit Winkel angeordnet sind, um Brennstoff in der Ringausnehmung (68) gleichförmig zu verteilen und Taschen von brennbarer Brennstoff/Luftmischung in der Ringausnehmung (68) zu minimieren.
  7. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die ringförmige Brennstoffpassage (62) des ersten Brennstoffrings (54) zwei radial positionierte Prallplatten (72) umfangsmäßig voneinander beabstandet aufweist, um die ringförmige Brennstoffpassage (62) in einen ersten (74) und in einen zweiten (76) Brennstoffpassagenabschnitt zu unterteilen, und eine Brennstoffzufuhr durch einen der Brennstoffpassagenabschnitte oder durch beide Abschnitte gleichzeitig zu erlauben.
  8. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Wirbelluftpassagen (78, 80) eine erste und eine zweite Gruppe von Luftpassagen aufweisen, welche durch den Verzweigungsring (54, 54', 54'') gehen und in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation entlang einer ersten (82) bzw. einer zweiten (84) kreisförmigen Linie koaxial zu dem ersten Brennstoffring (86) verteilt sind, wobei die erste kreisförmige Linie (82) einen Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser des ersten Brennstoffrings (56), und die zweite kreisförmige Linie (84) einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des ersten Brennstoffrings (56).
  9. Mischeinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Luftpassagen (78, 80) in der ersten bzw. der zweiten Gruppe tangential in eine Rotationsrichtung geneigt sind, entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn, um eine Spiralluftströmung in der Ringkammer (32) zu erzeugen.
  10. Mischeinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Luftpassagen (78, 80) in der ersten Gruppe oder der zweiten Gruppe tangential im Uhrzeigersinn geneigt sind, während die Luftpassagen der anderen Gruppe im Gegenuhrzeigersinn geneigt sind, um Luftturbulenzen in der Ringkammer (32) zu erzeugen.
  11. Mischeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine strömungsabwärtige Ringpassage (42) mit einer zylinderförmigen Innenwand (44) und einer zylinderförmigen Außenwand (46), welche in Strömungsabwärtsrichtung von dem strömungsabwärtigen Ende der Ringkammer (32) weggehen, wobei die strömungsabwärtige Ringpassage (42) als ein Bereich von Diffusionsvermischen dient und daran angepasst ist, mit der Brennkammereinrichtung (10) in Fluidverbindung zu sein, zum Ablassen der Brenn stoff/Luftmischung von der Ringkammer (32) in die Brennkammereinrichtung (10) zur Verbrennung.
  12. Mischeinrichtung nach Anspruch 8, wobei der Verzweigungsring (54'') ferner einen zweiten Brennstoffring (56') ähnlich zu dem ersten Brennstoffring (56) und eine dritte Gruppe von Luftpassagen (80') aufweist, welche durch den Verzweigungsring (54'') gehen und in umfangsmäßig beabstandeter Relation entlang einer dritten kreisförmigen Linie (84') koaxial zu dem ersten Brennstoffring (56) und dem zweiten Brennstoffring (56') verteilt sind, wobei der zweite Brennstoffring (56') einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser der zweiten kreisförmigen Linie (84'), und die dritte kreisförmige Linie (84') einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des zweiten Brennstoffrings (56'), wobei die Luftpassagen der ersten, zweiten bzw. dritten Gruppe tangential entweder in eine Rotationsrichtung oder in unterschiedliche Rotationsrichtungen geneigt sind.
  13. Gasturbinenbrennkammereinrichtung (10) aufweisend: eine Mischeinrichtung (30) nach Anspruch 1; ein zylinderförmiges Brennkammerrohr (12) zum Empfangen der Brennstoff/Luftmischung zum Erzeugen von Verbrennungsprodukten, wobei das Brennkammerrohr (12) eine zentrale Achse (14) hat und eine ringförmige Seitenwand (20) und entgegengesetzt ein strömungsaufwärtiges Ende (16) und ein strömungsabwärtiges Ende (18) hat; und mindestens eine Zündeinrichtung (22), die in dem Brennkammerrohr (12) positioniert ist und an dem Brennkammerrohr (12) angebracht ist; und wobei die Mischeinrichtung (30) eine Mittelachse koaxial zu dem Brennkammerrohr (12) hat und der Verzweigungsring (54), der das strömungsaufwärtige Ende (34) der Ringkammer (32) verschließt, einen Brennstoffring (56) mit einer ringförmigen Innenwand (58) und einer ringförmigen Außenwand (60) hat, die in Strömungsabwärtsrichtung von dem Verzweigungsring (54) wegragen und so eine ringförmige Brennstoffpassage (62) dazwischen definieren, wobei die ringförmige Brennstoffpassage (62) in Fluidverbindung mit der Ringkammer (32) durch eine Mehrzahl von Öffnungen (70) in einem strömungsabwärtigen Ende des Brennstoffrings (56) ist, wobei der Verzweigungsring ferner eine Mehrzahl von Luftpassagen (78, 80) aufweist, die durch den Verzweigungsring (54) gehen und tangential geneigt sind, um wirbelnde Verdichterluftströme in die Ringkammer (32) zu liefern, wobei die Wirbelluftströme sich mit dem Brennstoff von der ringförmigen Brennstoffpassage (62) vermischen und so die Brennstoff/Luftmischung in der Ringkammer (32) erzeugen; und das strömungsabwärtige Ende (36) der Ringkammer (32) mit dem strömungsabwärtigen Ende (34) des Brennkammerrohrs (12) in Fluidverbindung mit diesem verbunden ist zum Ablassen der Brennstoff/Luftmischung in das Brennkammerrohr (12) zur Verbrennung.
  14. Gasturbinenmaschinenbrennkammer (10) nach Anspruch 13, wobei die Mischeinrichtung (30) eine strömungsabwärtige ringförmige Passage (42), die zwischen einer zylinderförmigen Innenwand (44) und einer zylinderförmigen Außenwand (46) definiert ist, welche sich zwischen dem strömungabwärtigen Ende (36) der Ringkammer (32) und dem strömungsaufwärtigen Ende (18) des Brennkammerrohrs (12) erstrecken, und eine Abschlussplatte (50), die an einem Abschlussumfang der Innenwand (44) angebracht ist und einen Zentralbereich einer strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs (12) bildet, aufweist, wobei die strömungsabwärtige ringförmige Passage (42) in Fluidverbindung mit dem Brennkammerrohr (12) durch eine Ringöffnung (52) an dem strömungsaufwärtigen Ende (16) des Brennkammerrohrs (12) um den Zentralbereich (50) der strömungsaufwärtigen Abschlusswand davon ist.
  15. Gasturbinenmaschinenbrennkammer (10) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Luftpassagen (78, 80) in dem Verzweigungsring (54) in einer umfangsmäßig beabstandeten Relation entlang einer ersten kreisförmigen Linie (82) bzw. einer zweiten kreisförmigen Linie (84) koaxial zu dem Brennstoffring (56) verteilt sind, wobei die erste kreisförmige Linie (82) einen Durchmesser hat, der kleiner ist als ein Durchmesser des Brennstoffrings (56), und wobei die zweite kreisförmige Linie (84) einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des Brennstoffrings (56).
  16. Gasturbinenmaschinenbrennkammer (18) nach Anspruch 15, wobei das strömungsabwärtige Ende des Brennstoffrings (56) eine Ringausnehmung (68) aufweist, um ein Paar von Ringlippen (66) zu bilden, wobei die Öffnungen (70) in einem Grund der Ringausnehmung (68) positioniert sind, so dass die wirbelnden Luftströme den Brennstoff von den Lippen (66) des Brennstoffrings (56) abscheren, um die Brennstoff/Luftmischung zu erzeugen.
  17. Gasturbinenmaschinenbrennkammer (10) nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Brennstoffring (56) zwei radial positionierte Prallplatten (72) aufweist, die umfangsmäßig voneinander beabstandet sind, um die Ringpassage (62) in einen ersten Passagenabschnitt (74) und einen zweiten Passagenabschnitt (76) zu teilen, was Brennstoffzufuhr durch einen Passagenabschnitt oder durch beide Abschnitte gleichzeitig erlaubt.
  18. Gasturbinenbrennkammereinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei der Verzweigungsring (54) eine Zentralöffnung (86) in Fluidverbindung mit einer zentralen Passage (96) aufweist, die in der ringförmigen Innenwand (38, 44) der Ringkammer (32) definiert ist, zum Aufnehmen einer Pilotbrennstoffleitung (95), die dort hindurchgeht und mit dem Zentralbereich (50) der strömungsaufwärtigen Abschlusswand des Brennkammerrohrs (12) verbunden ist, um Brennstoff in das Brennkammerrohr (12) zu liefern, wobei der Zentralbereich (50) der strömungsaufwärtigen Abschlusswand eine Mehrzahl von Öffnungen zum Einlassen von Luftströmen von der Zentralöffnung (86) und der zentralen Passage (96) aufweist, um die strömungsaufwärtige Abschlusswand des Brennkammerrohrs (12) zu kühlen.
  19. Gasturbinenmaschinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 13 bis 18, ferner aufweisend ein zylinderförmiges Gehäuse (92), welches das Brennkammerrohr (12) beinhaltet und eine Ringraum (94) zwischen dem Brennkammerrohr und dem Gehäuse definiert, eine Mehrzahl von Umfangsöffnungen (88) in dem Verzweigungsring (54) dem Umfang des Verzweigungsrings (54) benachbart, wobei die Umfangsöffnungen (88) in Fluidverbindung mit dem Ringraum (94) sind, so dass Verdichterluftströme durch die Umfangsöffnung (88) in den Ringraum (94) eingebracht werden, um die Seitenwand (20) des Brennkammerrohrs (12) zu kühlen.
  20. Gasturbinenmaschinenbrennkammer nach Anspruch 19, wobei das Brennkammerrohr (12) ferner eine Aufprallkühlhaut (24) mit einer Mehrzahl von Öffnungen darin aufweist, wobei die Haut um die Seitenwand (20) des Brennkammerrohrs (12) in einer radial beabstandeten Relation angeordnet ist.
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