DE69412484T2

DE69412484T2 - Verbrennungskammer eines gasturbinenmotors

Info

Publication number: DE69412484T2
Application number: DE69412484T
Authority: DE
Inventors: Ian James Leicester Le8 3Ew Toon; Jeffrey Douglas Coventry Cv3 2Hx Willlis
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1993-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2014-05-25
Also published as: GB9310690D0; CA2161810A1; JPH09504857A; US5640851A; GB2278431A; EP0700499B1; EP0700499A1; DE69412484D1; WO1994028357A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk.
Um die Vorschriften hinsichtlich der Emission bei industriellen Anlagen und Gasturbinentriebwerken mit geringer Emission zu erfüllen, ist eine stufenweise Verbrennung erforderlich, um die Menge der erzeugten Stickoxide (NOx) zu vermindern. Gegenwärtig betragen die Vorschriften bezüglich der Emission weniger als 25 volumetrische Teile pro Million NOx für die Abgase einer industriellen Gasturbinenanlage. Die grundsätzliche Möglichkeit zur Verminderung von Emissionen von Stickoxiden besteht darin, die Verbrennungsreaktionstemperatur zu erniedrigen, und dies erfordert eine Vorvermischung von Brennstoff und der gesamten Verbrennungsluft, bevor die Verbrennung stattfindet. Die Stickoxide (NOx) werden allgemein durch ein Verfahren vermindert, das zwei Stufen einer Brennstoffeinspritzung benutzt. Die GB-PS 1 489 339 beschreibt zwei Stufen der Brennstoffeinspritzung zur Verminderung von NOx. Die Internationale Patentanmeldung WO92/07221 beschreibt eine zweistufige und eine dreistufige Brennstoffeinspritzung. Bei der stufenweisen Verbrennung sucht man in allen Verbrennungsstufen eine Verbrennung mit magerem Gemisch, und demgemäß ergeben sich niedrige Verbrennungstemperaturen, die zur Verminderung von NOx erforderlich sind. Der Ausdruck 'magere Verbrennung' bedeutet eine Verbrennung von Brennstoff in Luft, wobei das Brennstoff/Luft-Verhältnis niedrig ist, d.h. kleiner als das stöchiometrische Verhältnis. Um die erforderlichen niedrigen Emissionen von NOx und CO zu erhalten, ist es erforderlich, den Brennstoff mit der Luft gleichförmig derart zu vermischen, daß weniger als 3,0 % Abweichung von der mittleren Konzentration erfolgt, bevor die Verbrennung stattfindet.
Das industrielle Gasturbinentriebwerk gemäß der Internationalen Patentanmeldung WO92/07221 benutzt mehrere rohrförmige Brennkammern, deren Längsachsen allgemein radial verlaufend angeordnet sind. Die Einlässe der rohrförmigen Brennkammern befinden sich an ihren radial äußeren Enden, und übergangskanäle verbinden die Auslässe der rohrförmigen Brennkammern mit einer Reihe von Düsenleitschaufeln, um die heißen Abgase axial in den Turbinenteil des Gasturbinentriebwerks einzuleiten. Jede der Rohrbrennkammern besitzt einen ringförmigen Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal, der die Primär-Verbrennungszone umschließt. Mehrere im gleichen Abstand angeordnete Sekundär-Brennstoffinjektoren sind vorgesehen, um Brennstoff in das stromaufwärtige Ende des ringförmigen Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals einzuspritzen. Der ringförmige Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal besitzt mehrere im gleichen Abstand zueinander angeordnete Auslaßöf fnungen, um das Brennstoff/Luft-Gemisch in die Sekundär-Verbrennungszone einzuleiten. Jede der rohrförmigen Brennkammern der Dreistufenvariante besitzt außerdem einen ringförmigen Tertiär-Brennstoff/Luft-Mischkanal, der die Sekundär-Verbrennungszone umschließt. Mehrere im gleichen Abstand zueinander angeordnete Tertiär- Brennstoffinjektoren sind vorgesehen, um Brennstoff in das stromaufwärtige Ende des ringförmigen tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals einzuspritzen. Der ringförmige tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal besitzt mehrere Auslaßöffnungen, um das Brennstoff/Luft-Gemisch in die tertiäre Brennstoff/Luft-Mischzone einzuleiten.
Leider ist die Luftströmung in die rohrförmigen Brennkammern nicht gleichförmig, und der Grund hierfür liegt darin, daß die Luftströmung vom Diffusor am stromabwärtigen Ende des Kompressors des Gasturbinentriebwerks nach den Brennkammern nicht symmetrisch ist. Jeder der Sekundär-Brennstoffinjektoren steht durch identische Brennstoffströmungen hindurch, und daher wird an den Einspritzpunkten eine ungleichförmige Brennstoff/Luft-Mischung erzeugt, weil die Luftströmung ungleichförmig ist. Die von den Auslaßöffnungen in die Sekundär-Verbrennungszone eingeführte Brennstoff/Luft-Mischung ist ungleichförmig. In gleicher Weise ist das Brennstoff/Luft-Gemisch, das aus den Auslaßöffnungen des tertiären Mischkanals in die tertiäre Verbrennungszone eintritt, ungleichförmig. Dies erhöht die Emissionen von NOx über die annehmbaren Werte.
Eine ursprüngliche Lösung für dieses Problem bestand darin, den Brennstoff so zu verteilen, daß er sich der Luftmassenströmungsverteilung anpaßt, indem die Brennstofflochgrößen für die einzelnen Brennstoffinjektoren entsprechend eingestellt wurden. Dies erfordert jedoch, daß sämtliche Brennstoffinjektoren hinsichtlich der Durchmesser und der Lage der Brennstofflöcher gleich derart ausgebildet werden mußten, daß eine Anpassung an die Luftmassenströmung in der Weise erfolgt, daß die erforderliche Gleichförmigkeit der Vermischung erreicht wurde. Die Luftmassenströmungsverteilung ändert sich jedoch ebenfalls mit dem Arbeitsleistungsbereich des Triebwerks. Eine Wiederverteilung des Brennstoffs zur Anpassung an die Luftmassenströmungsverteilung würde jedoch nicht die erforderliche 3,0-%ige Änderung in der Konzentrationsgleichförmigkeit bei allen Leistungen erbringen, und demgemäß würden die Emissionen von NOx über den annehmbaren und vorgeschriebenen Pegeln liegen.
Eine andere Lösung des Problems bestand darin, die Luftleitvorrichtungen stromauf des sekundären Brennstoff/Luft- Mischkanals und des tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals so anzupassen, daß eine gleichförmige Luftmassenströmung an den Einlässen des sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanals und des tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals zustande kommt. Leider führen bereits geringere Änderungen bei den Luftleitvorrichtungen, die sich während des Herstellungsprozesses ergeben, zu relativ großen Änderungen in der Luftmassenströmungsverteilung, d.h. es ergeben sich größere Veränderungen in der Konzentrationsgleichförmigkeit, d.h. größer als 3,0 %.
Eine weitere Lösung dieses Problems bestand darin, eine Wiederverteilung der Luftmassenströmung stromauf der Einlässe von sekundärem Brennstoff/Luft-Mischkanal und tertiärem Brennstoff/Luft-Mischkanal vorzunehmen, wobei ein Strömungsverteiler benutzt wurde, der seinen Druckabfall ausnutzt, um eine gleichförmige Strömung durch jede seiner Routen zu erzeugen. Leider ist die Erhöhung des Systemdruckabfalls nicht annehmbar, weil dadurch die Pumpgrenze des Kompressors erniedrigt wird und weil außerdem der thermische Wirkungsgrad des Triebwerks vermindert wird, d.h. der Brennstoffverbrauch des Triebwerks steigt an.
Die einzig annehmbare Lösung muß daher darin bestehen, die stromaufwärtigen Luftströmungsveränderungen zu tolerieren, ohne daß der Druckverlust des Systems ansteigt.
Die EP-A-0 388 886 beschreibt einen Brenner zum Verbrennen von Brennstoff durch vorherige Mischung des Brennstoffs mit Luft in einer Anzahl von Vormisch-Flammenerzeugungsdüsen, die den vorgemischten Brennstoff und die Luft in eine Sekundär-Verbrennungszone einspritzen. Die Brennstoffinjektoren sind so ausgebildet, daß sie Brennstoff in die Vormisch-Flammenerzeugungsdüsen stromab der Einlässe der Vormisch-Flammenerzeugungsdüsen einspritzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Brennkammer für Gasturbinentriebwerke zu schaffen, die die oben erwähnten Probleme löst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Brennkammer für ein Gasturbinentriebwerk geschaffen, welche folgende Merkmale aufweist: Eine Primär-Verbrennungszone wird durch wenigstens eine Umfangswand und eine stromaufwärtige Stirnwand definiert, die mit dem stromaufwärtigen Ende von wenigstens einer Umfangswand verbunden ist; die stromaufwärtige Stimwand besitzt wenigstens eine Öffnung und Primär-Lufteinlässe sowie Primär-Brennstoffinjektoren, um Luft bzw. Brennstoff durch die wenigstens eine Öffnung in die Primär-Verbrennungszone zu fördern; eine Sekundär-Verbrennungszone ist im Inneren der Brennkammer stromab der Primär-Verbrennungszone angeordnet; es sind Mittel vorgesehen, um mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle zu definieren; jeder Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal besitzt einen Auslaß am stromabwärtigen Ende, um das Brennstoff/- Luft-Gemisch in die Sekundär-Verbrennungszone zu leiten, wobei die Strömungsquerschnittsfläche der Öffnung kleiner ist als die Querschnittsfläche des entsprechenden Sekundär- Brennstoff/Luft-Mischkanals; jeder Sekundär-Brennstoff/Luft- Mischkanal besitzt einen Sekundär-Lufteinlaß an seinem stromaufwärtigen Ende, um Luft in den Sekundär-Brennstoff/- Luft-Mischkanal einzuleiten; jeder Sekundär-Brennstoff/- Luft-Mischkanal besitzt einen sekundären Brennstoffinjektor, um Brennstoff in den Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal einzuleiten; jeder Sekundär-Brennstoffinjektor liegt stromab des sekundären Lufteinlasses des zugeordneten Brennstoff/Luft-Mischkanals; die Auslässe der sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle besitzen im wesentlichen gleiche Strömungsflächen, um im wesentlichen die gleiche Luftströmungsrate durch jeden Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal zu erzeugen; der Sekundär-Brennstoffinjektor eines jeden Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals ist so angeordnet, daß im wesentlichen die gleiche Strömungsrate von Brennstoff zugeführt wird, so daß das Brennstoff/Luft- Verhältnis der Mischung, die jeden Sekundär-Brennstoff/- Luft-Mischkanal verläßt, im wesentlichen gleich ist.
Vorzugsweise sind die Brennstoff/Luft-Mischkanäle in einem Ring außerhalb der Umfangswand angeordnet, und die sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle werden durch eine radial innere Ringwand, eine radial äußere Ringwand und mehrere Wände definiert, die sich radial zwischen dem Ringwandpaar erstrecken, wobei die radial verlaufenden Wände an wenigstens einem Paar von Ringwänden festgelegt sind.
Vorzugsweise sind die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle um die Brennkammer herum angeordnet.
Die Brennkammer kann rohrförmig sein, wobei die Umfangswand der Primär-Verbrennungszone ringförmig ist und die stromaufwärtige Stimwand eine einzige Öffnung aufweist, und die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle sind um die Primär- Verbrennungszone herum angeordnet, und die sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle sind umfangsmäßig in einem Ring radial außerhalb der Ringwand der Primär-Verbrennungszone angeordnet.
Die Brennkammer kann auch ringförmig ausgebildet sein, wobei die Primär-Verbrennungszone ringförmig ist, und die ringförmige Primär-Verbrennungszone wird durch eine erste Ringwand, eine zweite Ringwand radial innerhalb der ersten Ringwand und die stromabwärtige Stimwand gebildet, wobei die ersten und zweiten Ringwände an ihren stromaufwärtigen Enden an der stromaufwärtigen Stimwand festgelegt sind, und die stromaufwärtige Stimwand besitzt mehrere Öffnungen, und es sind mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle um die erste Ringwand der Primär-Verbrennungszone angeordnet. Mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle können innerhalb der zweiten Ringwand der Primär-Verbrennungszone angeordnet sein. Mehrere Sekundär-Brennstoff/- Luft-Mischkanäle sind umfangsmäßig in einem ersten Ring radial außerhalb der Primär-Verbrennungszone angeordnet, und die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle werden an ihrem radial inneren Ende und radial äußeren Ende durch ein erstes Paar von Ringwänden und mehrere Wände definiert, die radial zwischen dem ersten Paar von Ringwänden verlaufen, und mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle sind in Umfangsrichtung in einem zweiten Ring radial innerhalb der Primär-Verbrennungszone angeordnet, wobei die Sekundär- Brennstoff/Luft-Mischkanäle an ihrem radial inneren Ende und an ihrem radial äußeren Ende durch ein zweites Paar von Wänden und mehrere Wände definiert werden, die radial zwischen dem zweiten Faar von Ringwänden verlaufen.
Vorzugsweise besteht wenigstens einer der sekundären Brennstoffinjektoren aus einem hohlen zylindrischen Körper, und der hohle zylindrische Körper besitzt mehrere Öffnungen, die im Abstand zueinander axial längs des zylindrischen Körpers angeordnet sind, um Brennstoff in den sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanal einzuleiten.
Der hohle zylindrische Körper kann sich axial bezüglich der Achse der Brennkammer erstrecken. Der hohle zylindrische Körper kann sich auch radial in bezug auf die Achse der Brennkammer erstrecken. Die Öffnungen in dem zylindrischen Hohlkörper können so angeordnet sein, daß sie den Brennstoff in Umfangsrichtung richten.
Vorzugsweise sind die radial zwischen den Ringwänden verlaufenden Wände an beiden Ringwänden festgelegt.
Vorzugsweise bestehen die Sekundär-Brennstoffinjektoren für wenigstens einen der Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle aus zwei sekundären Brennstoffinjektoren. Die beiden Sekundär-Brennstoffinjektoren können in Umfangsrichtung im Abstand relativ zur Achse der Brennkammer angeordnet sein. Vorzugsweise ist jeder Sekundär-Brennstoffinjektor so angeordnet, daß Brennstoff nach dem stromaufwärtigen Ende des zugeordneten Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals gefördert wird.
Vorzugsweise weist die Brennkammer noch folgende Merkmale auf: Mittel, die mehrere tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanäle definieren, wobei jeder tertiäre Brennstoff/Luft- Mischkanal in Strömungsverbindung an seinem stromabwärtigen Ende mit einer tertiären Verbrennungszone im Inneren der Brennkammer stromab der Sekundär-Verbrennungszone steht; jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal besitzt tertiäre Lufteinlaßmittel am stromaufwärtigen Ende, um Luft in den tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal einzuleiten; jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal besitzt tertiäre Brenn stoffinjektoren, die Brennstoff in den tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal einspritzen; die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle sind ringförmig auf der Außenseite der Umfangswand angeordnet; jeder tertiäre Brennstoffinjektor liegt stromab des tertiären Lufteinlasses des zugeordneten tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals; jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal besitzt an seinem stromabwärtigen Ende einen Auslaß, um das Brennstoff/Luft-Gemisch in die tertiäre Verbrennungszone abzugeben; die Auslässe der tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle besitzen im wesentlichen gleiche Strömungsflächen, um im wesentlichen die gleichen Luftströmungsraten durch jeden Brennstoff/Luft- Mischkanal zu erzeugen; die tertiären Brennstoffinjektoren eines jeden tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals sind so angeordnet, daß im wesentlichen die gleiche Strömungsrate von Brennstoff zugeführt wird, so daß das Brennstoff/Luft- Verhältnis der Mischung, die die tertiären Brennstoff/Luft- Mischkanäle verläßt, im wesentlichen gleich ist; die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle werden durch eine radial innere Ringwand, eine radial äußere Ringwand und mehrere Wände definiert, die sich radial zwischen den Ringwänden erstrecken, wobei die radial verlaufenden Wände wenigstens an einem Paar von Ringwänden festgelegt sind.
Vorzugsweise sind die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle um die Brennkammer herum angeordnet.
Die Brennkammer kann rohrförmig ausgebildet sein, und die Umfangswand der Primär-Verbrennungszone ist ringförmig, und die stromaufwärtige Stimwand besitzt eine einzige Öffnung, und die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle sind in Umfangsrichtung ringförmig radial außerhalb der Sekundär- Verbrennungs zone angeordnet.
Vorzugsweise besteht wenigstens einer der tertiären Brennstoffinjektoren aus einem hohlzylindrischen Körper, und der hohlzylindrische Körper besitzt mehrere Öffnungen, die im axialen Abstand längs des zylindrischen Körpers angeordnet sind, um Brennstoff in den tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal einzuspritzen.
Der hohlzylindrische Körper kann sich axial bezüglich der Achse der Brennkammer erstrecken. Jedoch kann sich der hohlzylindrische Körper auch radial gegenüber der Achse der Brennkammer erstrecken. Die Öffnungen in dem hohlzylindrischen Körper können so angeordnet sein, daß der Brennstoff in Umfangsrichtung gerichtet wird.
Vorzugsweise besteht der tertiäre Brennstoffinjektor für wenigstens einen tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal aus zwei tertiären Brennstoffinjektoren. Die beiden tertiären Brennstoffinjektoren können axial bezüglich der Achse der Brennkammer im Abstand angeordnet sein. Die beiden tertiären Brennstoffinjektoren können auch in Umfangsrichtung relativ zur Achse der Brennkammer im Abstand zueinander liegen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks mit den folgenden Merkmalen: Eine Primär-Verbrennungszone wird durch wenigstens eine Umfangswand und eine stromaufwärtige Stimwand definiert, die am stromaufwärtigen Ende der wenigstens einen Umfangswand festgelegt ist; die stromaufwärtige Stimwand besitzt wenigstens eine Öffnung sowie Primär-Lufteinlaßmittel und Primär-Brennstoffinjektoren, um Luft bzw. Brennstoff durch die wenigstens eine Öffnung in die Primär- Verbrennungszone einzuleiten; eine Sekundär-Verbrennungszone wird durch einen stromabwärtigen Teil der wenigstens einen Umfangswand gebildet; die Sekundär-Verbrennungszone befindet sich im Inneren der Brennkammer stromab der Primär-Verbrennungszone; ein Sekundär-Lufteinlaß und ein Sekundär-Brennstoffinjektor fördern Luft bzw. Brennstoff in die Sekundär-Verbrennungszone; es sind Mittel vorgesehen, um mehrere tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanäle zu definieren; jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal steht in Strömungsverbindung am stromabwärtigen Ende mit einer tertiären Verbrennungszone im Inneren der Brennkammer stromab der Sekundär-Verbrennungszone; jeder tertiäre Brennstoff/- Luft-Mischkanal besitzt einen tertiären Lufteinlaß am stromaufwärtigen Ende, um Luft in den tertiären Brennstoff/- Luft-Mischkanal einzuleiten; jeder tertiäre Brennstoff/- Luft-Mischkanal besitzt einen tertiären Brennstoffinjektor, der Brennstoff in den tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal einspritzt; jeder tertiäre Brennstoffinjektor liegt stromab des tertiären Lufteinlasses des zugeordneten tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals; jeder tertiäre Brennstoff/- Luft-Mischkanal besitzt einen Auslaß am stromabwärtigen Ende, um das Brennstoff/Luft-Gemisch in die tertiäre Verbrennungszone zu leiten; die Auslässe der tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle besitzen im wesentlichen gleiche Strömungsflächen, um im wesentlichen die gleiche Luftströmungsrate durch jeden der tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle zu leiten; die tertiären Brennstoffinjektoren jedes Brennstoff/Luft-Mischkanals sind so ausgebildet, daß im wesentlichen die gleiche Strömungsrate von Brennstoff geliefert wird, so daß das Brennstoff/Luft-Verhältnis der Mischung, die jeden tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal verläßt, im wesentlichen gleich ist.
Vorzugsweise sind die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle um die Brennkammer herum angeordnet.
Vorzugsweise sind die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle in einem Ring außerhalb der Umfangswand angeordnet, und die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle werden durch eine radial innere Ringwand, eine radial äußere Ringwand und mehrere Wände definiert, die sich radial zwischen einem Ringwandpaar erstrecken, wobei die radial verlaufenden Wände an wenigstens einer Ringwand eines Paares festgelegt sind.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines Gasturbinentriebwerks mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Brennkammeraufbau,
Fig. 2 in größerem Maßstab gezeichnet eine Schnittansicht der Brennkammer gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine nochmals vergrößerte Schnittansicht des stromaufwärtigen Endes des Brennkammeraufbaus gemäß Fig. 2,
Fig. 4 einen Querschnitt in Richtung der Pfeile A-A, gemäß Fig. 3 betrachtet,
Fig. 5 eine perspektivische aufgebrochene Ansicht eines Brennkammeraufbaus gemäß Fig. 2,
Fig. 6 einen vergrößerten Axialschnitt einer abgewandelten Ausführungsform eines Brennkammeraufbaus gemäß der Erfindung,
Fig. 7 einen vergrößerten Axialschnitt einer weiteren Alternative eines erfindungsgemäßen Brennkammeraufbaus,
Fig. 8 einen Axialschnitt einer weiteren abgewandelten Ausführungsform des stromaufwärtigen Endes des Brennkammeraufbaus nach Fig. 2.
In Fig. 1 ist eine industrielle Gasturbinentriebwerksanlage 10 dargestellt. Diese besteht in axialer Strömungsrichtung hintereinander aus einem Einlaß 12, einem Kompressor 14, einem Brennkammeraufbau 16, einer Turbine 18, einer Nutzleistungsturbine 20 und einem Abgasauslaß 22. Die Turbine 18 treibt den Kompressor 14 über eine oder mehrere (nicht dargestellte) Welle(n) an. Die Nutzleistungsturbine 20 treibt einen elektrischen Generator 26 über eine Welle 24 an. Die Nutzleistungsturbine 20 kann jedoch auch als Antrieb oder für andere Zwecke Verwendung finden. Die Arbeitsweise der Gasturbine 10 ist die übliche und wird deshalb nicht im einzelnen beschrieben.
Der Brennkammeraufbau 16 ist deutlicher aus den Fig. 2 bis ersichtlich. Mehrere Kompressorauslaßleitschaufeln 28 sind am axial stromabwärtigen Ende des Kompressors 14 angeordnet, und am radial inneren Ende der Leitschaufeln setzt eine innere Ringwand 30 an, die die innere Oberfläche einer Ringkammer 32 definiert. Ein erster Kanal 38 eines Abzweigdiffusors wird zwischen einer Ringwand 34 und dem stromaufwärtigen Ende der inneren Ringwand 30 definiert, und ein zweiter Kanal 40 des Abzweigdiffusors wird zwischen der Ringwand 34 und einer weiteren Ringwand 36 gebildet. Das stromabwärtige Ende der inneren Ringwand 30 ist an den radial inneren Enden einer Reihe von Düsenleitschaufeln 42 befestigt, die heiße Gase aus dem Brennkammeraufbau 16 in die Turbine 18 leiten.
Der Brennkammeraufbau 16 weist mehrere, beispielsweise neun, in gleichem Umfangsabstand angeordnete rohrförmige Brennkammern 44 auf. Die Achsen dieser rohrformigen Brennkammern 44 erstrecken sich allgemein radial. Die Einlässe der rohrförmigen Brennkammern 44 befinden sich an ihren radial äußeren Enden, und ihre Auslässe befinden sich an ihren radial innersten Enden.
Jede der rohrförmigen Brennkammern 44 weist eine stromaufwärtige Wand 46 auf, die am stromaufwärtigen Ende einer Ringwand 48 festgelegt ist. Ein erster, stromaufwärtiger Abschnitt 50 der Ringwand 48 definiert eine Primär-Verbrennungszone 52, und ein zweiter, stromabwärtiger Abschnitt 54 der Ringwand 48 definiert eine Sekundär-Verbrennungszone 56. Der zweite Abschnitt 54 der Ringwand 48 hat einen größeren Durchmesser als der erste Abschnitt 50. Das stromabwärtige Ende des ersten Abschnitts 50 weist einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 58 auf, wodurch der Durchmesser auf eine Einschnürung 60 vermindert wird. Ein dritter kegelstumpf förmiger Abschniitt 62 verbindet die Einschnürung 60 am stromabwärtigen Ende des ersten Abschnitts 50 und das stromaufwärtige Ende des zweiten Abschnitts 54.
Es sind mehrere im gleichen Umfangsabstand angeordnete übergangskanäle 64 vorgesehen, und jeder der Übergangskanäle 64 besitzt einen kreisförmigen Querschnitt am stromaufwärtigen Ende. Das stromaufwärtige Ende eines jeden Übergangskanals 64 liegt koaxial zu dem stromabwärtigen Ende einer entsprechenden rohrförmigen Brennkammer 44, und jeder der Ubergangskanäle 64 ist dichtend mit einem winkeligen Abschnitt der Düsenleitschaufeln 42 verbunden.
Es sind mehrere zylindrische Gehäuse 66 vorgesehen, und jedes zylindrische Gehäuse 66 liegt koaxial um jeweils eine rohrförmige Brennkammer 44. Jedes zylindrische Gehäuse 66 ist an einem jeweiligen Flansch 68 eines ringförmigen Triebwerksgehäuses 70 befestigt Mehrere Kammern 72 sind zwischen jeder rohrförmigen Brennkammer 44 und ihrem jeweiligen zylindrischen Gehäuse 66 vorgesehen.
Das stromaufwärtige Ende jedes übergangskanals 64 und das stromabwärtige Ende einer entsprechenden rohrförmigen Brennkammer 44 sind in einem jeweiligen ringförmigen Lageraufbau 74 angeordnet, der an einem der Flansche 68 über eines der zylindrischen Gehäuse 66 festgelegt ist. Der ringförmige Lageraufbau 74 ist mit Öffnungen 76 versehen, damit die Luft aus der Kammer 32 in die Kammern 72 strömen kann.
Die stromaufwärtige Wand 46 einer jeden rohrförmigen Brennkammer 44 besitzt eine Öffnung 78, damit Luft und Brennstoff in die Primär-Verbrennungszone 52 eintreten kann. Eine erste radiale Strömungsverwirbelungseinrichtung 80 liegt koaxial zur Öffnung 78 in der stromaufwärtigen Wand 46, und eine zweite radiale Strömungsverwirbelungseinrichtung 82 liegt koaxial zur Öffnung 78 in der stromaufwärtigen Wand 46. Die erste radiale Strömungsverwirbelungseinrichtung 80 liegt axial bezüglich der Achse der rohrförmigen Brennkammer stromab der zweiten radialen Strömungsverwirbelungseinrichtung 82. Die erste radiale Strömungsverwirbelungseinrichtung 80 besitzt mehrere Brennstoffinjektoren 84, von denen ein jeder in einem Kanal befindlich ist, der zwischen zwei Schaufeln der Verwirbelungseinrichtung ausgebildet ist. Die zweite radiale Strömungsverwirbelungseinrichtung 82 besitzt mehrere Brennstoffinjektoren 86, von denen ein jeder in einem Kanal angeordnet ist, der zwischen zwei Schaufeln der Verwirbelungseinrichtung angeordnet ist. Die erste und die zweite radiale Strömungsverwirbelungseinrichtung 80 bzw. 82 sind derart angeordnet, daß sie die Luft in entgegengesetzten Richtungen verwirbeln. Bezüglich einer ins einzelne gehenden Beschreibung der Benutzung der beiden radialen Strömungsverwirbelungseinrichtungen und der Brennstoffinj ektoren, die in den Kanälen zwischen den Verwirbelungsschaufeln angeordnet sind, wird auf die Internationale Patentanmeldung WO92/07221 verwiesen. Der primäre Brennstoff und Luft werden miteinander in den Kanälen zwischen den Schaufeln der ersten und zweiten radialen Strömungsverwirbelungseinrichtung 80 und 82 vermischt.
Mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 sind für jede rohrförmige Brennkammer 44 vorgesehen. Die sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 sind umfangsmäßig in einem Ring um die Primär-Verbrennungszone 52 herum angeordnet. Jeder sekundäre Brennstoff/Luft-Mischkanal wird zwischen einer zweiten Ringwand 90, einer dritten Ringwand 92 und durch Wände 94 definiert, die radial zwischen den zweiten und dritten Ringwänden 90 und 92 verlaufen. Die zweite Ringwand 90 definiert das radial äußere Ende eines jeden sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanals 88, und die dritte Ringwand 92 definiert das radial innere Ende eines jeden sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanals 88. Die Wände 94 trennen die einzelnen sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88. Das axial stromaufwärtige Ende 96 der dritten Ringwand 92 ist radial nach außen derart gekrümmt, daß es axial im Abstand vom stromaufwärtigen Ende der zweiten Ringwand 90 liegt. Das stromaufwärtige Ende der dritten Ringwand 92 ist an einer Seitenplatte der ersten radialen Strömungsverwirbelungseinrichtung 80 festgelegt. Jeder der sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 besitzt einen Sekundär-Lufteinlaß 98, der axial zwischen dem stromaufwärtigen Ende der zweiten Ringwand 90, dem stromaufwärtigen Ende der dritten Ringwand 92 und den stromaufwärtigen Enden der Wände 94 definiert ist, die sich außerdem axial zwischen der zweiten und der dritten Ringwand 90 bzw. 92 an dieser Stelle erstrecken. Es sind beispielsweise sechzehn Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 vorgesehen.
Es sind mehrere Sekundär-Brennstoffinjektoren 100 vorgesehen, und wenigstens ein sekundärer Brennstoffinjektor 100 ist pro sekundärem Brennstoff/Luft-Mischkanal 88 angeordnet. Jeder dieser sekundären Brennstoff- und Luftinjektoren 100 besteht aus einem zylindrischen Hohlkörper, der sich axial gegenüber der rohrförmigen Brennkammer 44 erstreckt. Ein jeder zylindrischer Hohlkörper 100 steht durch das stromaufwärtige Ende der dritten Ringwand 92 hindurch, um Brennstoff in das stromaufwärtige Ende des Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals 88 einzuleiten. Der zylindrische Hohlkörper ist mit mehreren Öffnungen 102 versehen, durch die Brennstoff in den sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanal 88 eingespritzt wird. Die Öffnungen 102 besitzen einen gleichen Durchmesser und sind axial im Abstand längs des zylindrischen Hohlkörpers an geeigneten Stellen angeordnet, und die Öffnungen 102 in dem hohizylindrischen Körper sind auf diametral gegenüberliegenden Seiten des hohlzylindrischen Körpers so angeordnet, daß die Brennstoffinjektoren 100 den Brennstoff in Umfangsrichtung bezüglich der Achse der rohrförmigen Brennkammer 44 ausspritzen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Brennstoffinjektoren 100 für jeden sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanal 88 vorgesehen. Die sekundären Brennstoffinjektoren sind umfangsmäßig bezüglich der Achse der rohrförmigen Brennkammer 44 im Abstand zueinander angeordnet.
Jede zweite und dritte Ringwand 90 und 92 ist koaxial um den ersten Abschnitt 50 der Ringwand 48 angeordnet. Am stromabwärtigen Ende eines jeden sekundären Brennstoff/Luft- Mischkanals 88 sind die zweite und die dritte Ringwand 90 und 92 an dem jeweiligen dritten kegelstumpfförmigen Abschnitt 62 festgelegt, und jeder kegelstumpfförmige Abschnitt 62 ist mit mehreren im gleichen Umfangsabstand angeordneten Öffnungen 104 versehen, die derart angeordnet sind, daß sie Brennstoff und Luft in die Sekundär-Verbrennungszone 56 der rohrförmigen Brennkammer 44 in Strömungsrichtung nach der Achse der rohrförmigen Brennkammer 44 einleiten. Die Öffnungen 104 können kreisrund oder als Schlitze ausgebildet sein. Jede der Öffnungen 104 ist so angeordnet, daß das Brennstoff/Luft-Gemisch aus einem der sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 in die Sekundär- Verbrennungszone 56 einfließt. Die öffnungen 104 weisen gleichförmige Strömungsquerschnitte auf.
Der Betrieb der Gasturbinenbrennkammer ist im wesentlichen der gleiche wie in der Internationalen Patentanmeldung WO92/07221 beschrieben, und diese Druckschrift wird zur Erläuterung herangezogen.
Die Benutzung eines einzigen ringförmigen Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals in der Internationalen Patentanmeldung WO92/07221 führt zu einer Luft/Brennstoff-Mischung, die in der Konzentration um mehr als 3,0 % von der mittleren Konzentration abweicht, und dies führt zu NOx-Pegeln, die größer als 25 Volumenteile pro Million (vppm) sind.
Die Benutzung von mehreren Sekundär-Brennstoff/Luft-Misch-30 kanälen, von denen ein jeder eine Öffnung in die Sekundär- Verbrennungszone besitzt, schafft die Möglichkeit, daß die Luft/Brennstoff-Mischung sich um weniger als 3,0 % von der mittleren Konzentration verändert, und dies resultiert zu einem Nox-Pegel, der kleiner ist als 25 vppm.
Die Massenströmungsrate durch jeden Sekundär-Brennstoff/- Luft-Mischkanal 88 wird durch die Querschnittsfläche der Öffnung 104 und den Druckabfall darüber bestimmt. Die Austrittsfläche der Öffnung 104 wird so gesteuert, daß sie innerhalb von 1,0 % mehr oder weniger der erforderlichen Strömungsfläche beträgt, und die stromaufwärtigen Geschwindigkeits/Druck-Änderungen sind vernachlässigbar im Vergleich zu dem Druck über der Austrittsfläche der Öffnung 104. Dies führt dazu, daß sich die Luftmassenströmung, die in jeden Brennstoff/Luft-Mischkanal 88 eintritt, nur innerhalb von 1,0 % nach oben oder unten bezüglich der mittleren Massenströmung durch sämtliche Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 abweicht. Jeder Kanal 88 wird von zwei Sekundär-Brennstoffinjektoren 100 gespeist, von denen jeder innerhalb der Grenze von 2,0 % der mittleren Fläche liegt, wobei die gesamte resultierende Konzentration innerhalb von 3,0 % der mittleren Konzentration liegt. Diese Anordnung gewährleistet, daß das Brennstoff/Luft-Verhältnis, das von jeder Öffnung 104 austritt, innerhalb von 3,0 % des mittleren Brennstoff/Luft-Verhältnisses sämtlicher Öffnungen 104 liegt. Diese Anordnung wurde überprüft, und es wurden NOx- und CO-Abgasemissionen von weniger als 10 vppm über den vollen Arbeitsleistungsbereich festgestellt, d.h. bei Temperaturen in der Sekundär-Verbrennungszone von 1600ºK bis 1750ºK.
Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß benachbarte Mischkanäle eine gemeinsame Wand haben. Die Wände 94, die die einzelnen Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 trennen, erstrecken sich von dem Sekundär-Lufteinlaß 98 an ihren stromoberseitigen Enden sämtlich nach dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 62, und die Wände 94 sind an dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 62 festgelegt. Außerdem erstrecken sich die Wände 94 radial zwischen beiden Ringwänden 90 und 92 und sind an diesen festgelegt. Auf diese Weise werden die sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 mechanisch vollständig durch die Wände 94 voneinander getrennt.
Die Benutzung des sekundären Ringmischkanals, der durch radial verlaufende Wände 94 unterteilt ist, erzeugt ein gleichförmiges Brennstoff/Luft-Gemisch, unabhängig von stromaufwärtigen Fehlluftverteilungen. Das Brennstoff/Luft- Gemisch wird in diskreten Strahlen in die Sekundär-Verbrennungszone 52 eingespritzt. Der sekundäre Ringmischkanal, der durch die radial verlaufenden Wände 94 unterteilt ist, erzeugt nur eine geringe Strömungsstörung gegenüber der Luftströmung um die Brennkammer herum. Dies ist von besonderer Wichtigkeit für die rohrförmigen Brennkammern, deren Achsen in allgemein radialen Richtungen angestellt sind, weil die Luftströmung um 180º umgelenkt werden muß. Diese Anordnung der sekundären Brennstoff/Luft- Mischkanäle 88 bedeutet nur ein geringes Ansteigen des Durchmessers über die Primär-Verbrennungszone 52, um eine maximale ringförmige Strömungsfläche zwischen der äußeren Ringwand 90 des Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals 88 und dem zylindrischen Gehäuse 66 in den Kammern 72 zu erzeugen. Die Luftströmung zu den Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanälen 88 in der Kammer 72 ist der Strömung in den Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanälen 88 entgegengesetzt, und die Luftströmung in der Kammer 72 hat eine niedrigere Geschwindigkeit, um eine hohe Strömungsbeschleunigung in die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 zu erzeugen zur Verhinderung einer Strömungsaufteilung, wenn die Luftströmung um 180 umgelenkt wird.
Die Erfindung wurde vorstehend beschrieben unter Bezugnahme auf eine stufenweise Verbrennung in rohrförmigen Brennkammern. Die Erfindung kann jedoch auch für eine stufenweise Verbrennung in ringförmigen Brennkammern Anwendung finden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Eine ringförmige Brennkammer 110 besitzt eine ringförmige Primär-Verbrennungszone 52 und eine ringförmige Sekundär-Verbrennungszone 56, die zwischen einer radial äußeren Ringwand 46 und einer radial inneren Ringwand 146 definiert ist. Mehrere sekundäre Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 sind in einem ersten Ring radial außerhalb der primären Ringbrennzone 52 angeordnet, und mehrere sekundäre Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 sind in einem zweiten Ring radial innerhalb der ringförmigen Primär-Verbrennungszone 52 vorgesehen. Die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 sind zwischen zwei Ringwänden 90 und 92 und durch Wände 94 definiert, die radial zwischen den Wänden 90 und 92 verlaufen. Ein Brennstoffinjektor 100 ist am stromaufwärtigen Ende eines jeden Brennstoff/Luft-Mischkanals 88 angeordnet und erstreckt sich radial gegenüber der Achse der Brennkammer 110. Die sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 188 sind zwischen zwei Ringwänden 190 und 192 und durch Wände 194 definiert, die radial zwischen den Wänden 190 und 192 verlaufen. Ein Brennstoffinjektor 200 liegt am stromaufwärtigen Ende eines jeden Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals 188 und erstreckt sich radial gegenüber der Achse der Brennkammer 110. Jeder sekundäre Brennstoff/Luft-Mischkanal 88 ist über eine jeweilige Öffnung 104 in der Ringwand 46 so verbunden, daß das Brennstoff/Luft-Gemisch in die Sekundär-Verbrennungszone 56 einströmen kann. Die Öffnungen 104 haben eine gleiche Strömungsquerschnittsfläche. Jeder der sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 188 steht über eine entsprechende Öffnung 204 in der Ringwand 146 derart in Verbindung, daß das Brennstoff/Luft-Gemisch in die Sekundär-Verbrennungszone 56 einströmen kann. Die Öffnungen 204 besitzen eine gleiche Strömungsquerschnittsfläche.
Die Erfindung ist auch anwendbar auf die tertiäre Stufe einer dreistufigen Brennkammer gemäß Fig. 7. Eine rohrförmige Brennkammer 210 besitzt mehrere tertiäre Brennstoff/- Luft-Mischkanäle 288, die in einem Ring radial außerhalb einer tertiären Verbrennungszone 290 angeordnet sind. Die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 288 sind zwischen zwei Ringwänden 290 und 292 und durch Wände 294 definiert, die radial zwischen den Wänden 290 und 292 verlaufen. Am stromaufwärtigen Ende eines jeden tertiären Brennstoff/-Luft- Mischkanals 288 ist ein Brennstoffinjektor 300 angeordnet, der sich axial gegenüber der Achse der Brennkammer 210 erstreckt. Jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal 288 steht über eine jeweilige Öffnung 304 in der Ringwand 46 derart in Verbindung, daß das Brennstoff/Luft-Gemisch in die tertiäre Verbrennungszone 290 einströmen kann. Die Öffnungen 304 besitzen eine gleiche Strömungsguerschnittsfläche.
Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf rohrförmige und ringförmige Brennkammern beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch auf Brennkammern anderer Formen anwendbar. Die sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle brauchen nicht um die primäre Verbrennungszone herum angeordnet zu sein, und die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle brauchen nicht rund um die sekundäre Verbrennungszone angeordnet zu sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 8 dargestellt ist, erstrecken sich die Wände 94 der sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 nicht über die volle Distanz des kegelstumpfformigen Abschnitts 62. Es sind Ablenkkörper 95 an den Ringwänden 90 und 92 befestigt, um das Brennstoff/Luft-Gemisch in einem geeigneten Winkel durch die Öffnungen 104 in die Sekundär-Verbrennungszone 56 zu richten. Die Wände 94 erstrecken sich über einen ausreichenden Abstand von den Einlässen 98 nach den Körpern 95, um aerodynamisch diese Luftströmungen derart zu trennen, daß keine, oder keine bedeutende Massenströmung zwischen benachbarten Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanälen 88 erfolgt, d.h. die Wände 94 müssen sich genügend weit erstrecken, um die Luftströmung zu steuern. In gleicher Weise brauchen die Wände 94 sich nicht über den vollen radialen Abstand zwischen der Ringwand 90 und der Ringwand 92 zu erstrecken. Die Wände 94 erstrecken sich genügend weit von einer der Ringwände 90 oder 92 nach der anderen Ringwand 92 bzw. 90 hin, um die Luftströmungen aerodynamisch zu trennen, so daß keine, oder nur eine unwesentliche Massenströmung zwischen benachbarten Sekundär-Brennstoff/Luft -Mischkanälen 88 erfolgt. Fig. 8 zeigt, daß die eine Wand 94A an der Ringwand 90 befestigt ist und eine Wand 94B an der anderen Ringwand 92 festgelegt ist. Die Massenströmungsrate durch die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 ist derart, daß das Brennstoff/Luft-Gemisch nicht über die Spalte zwischen den Wänden 94 und den Ringwänden 90 und 92 oder den Ablenkkörpern 95 umgelenkt werden kann.
Auch die Brennstoffinjektoren 100 in Fig. 8 sind an einer Stelle im Abstand vom Einlaß 98 angeordnet. Die Brennstoffinjektoren 100 können an jeder Stelle längs der Sekundär- Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 angeordnet werden, über die eine annehmbare Vermischung von Brennstoff und Luft stattfinden kann. Die Brennstoffinjektoren 100 müssen stromab der Einlässe 98 liegen, und es muß ein genügender Abstand zwischen den Brennstoffinjektoren 100 und den Öffnungen 104 bestehen, damit die erforderliche Vermischung stattfinden kann. Die Brennstoffinjektoren 100 müssen stromab der Einlässe 98 derart liegen, daß der Brennstoff in die Luftströmung eingeleitet wird, nachdem er in die einzelnen Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle 88 aufgeteilt wurde, damit das erforderliche Brennstoff/Luft-Verhältnis an der Öffnung 104 eines jeden Kanals erlangt wird.
Demgemäß ist ersichtlich, daß die Erfindung mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle vorsieht, um den Brennstoff mit der Luft zu vermischen, bevor das Brennstoff/Luft- Gemisch in die Sekundär-Verbrennungszone eingeleitet wird. Das Hauptmerkmal dieser Vormischkanäle besteht darin, daß ihre Auslässe in die Sekundär-Verbrennungszone im wesentlichen die gleiche Strömungsquerschnittsfläche besitzen und daß demgemäß jeder sekundäre Brennstoff/Luft -Vormischkanal die gleiche Luftströmungsrate besitzt. Außerdem sind die Brennstoffinjektoren für jeden sekundären Brennstoff/Luft- Mischkanal so angeordnet, daß sie im wesentlichen die gleiche Strömungsrate von Brennstoffliefern. Demgemäß ist das Brennstoff/Luft-Verhältnis der Mischung, die jeden sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanal verläßt, im wesentlichen das gleiche. Ebenso besitzen die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle im wesentlichen die gleiche Auslaßströmungsfläche, im wesentlichen die gleiche Luftströmungsrate und im wesentlichen die gleiche Brennstoffströmungsrate, die zugeführt werden.

Claims

1. Brennkammer (44) für ein Gasturbinentriebwerk mit den folgenden Merkmalen: eine Primär-Verbrennungszone (52) wird durch wenigstens eine Umfangswand (48) und eine stromaufwärtige Stimwand (46) definiert, die mit dem stromaufwärtigen Ende der wenigstens einen Umfangswand (48) verbunden ist; die stromaufwärtige Stimwand (46) besitzt wenigstens eine Öffnung (78); eine Primär-Lufteinlaßvorrichtung (80, 82) und eine Primär-Brennstoffinjektoreinrichtung (84, 86) fördert Luft bzw. Brennstoff durch die wenigstens eine Öffnung (78) in die Primär-Verbrennungszone (52); es ist eine Sekundär-Verbrennungszone (56) im Inneren der Brennkammer (44) stromab der Primär-Verbrennungszone (52) angeordnet; es sind Mittel (90, 92, 94) vorgesehen, um mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle (88) zu definieren; jeder Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) besitzt eine Sekundär-Lufteinlaßvorrichtung (98) am stromaufwärtigen Ende (96), um Luft in den Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) einzuleiten; jeder sekundäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) besitzt eine sekundäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (100), die Brennstoff in den Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) einleitet; jede sekundäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (100) liegt stromab der sekundären Lufteinlaßvorrichtung (98) des zugeordneten Sekundär-Brennstoff/Luft- Mischkanals (88); jeder Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) besitzt einen Auslaß (104) am stromabwärtigen Ende, um das Brennstoff/Luft-Gemisch in die Sekundär-Verbrennungszone (56) abzugeben; die Strömungsquerschnittsfläche der Öffnung (104) ist kleiner als die Querschnittsfläche des entsprechenden Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals; die Auslässe (104) der Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle (88) haben im wesentlichen den gleichen Strömungsquerschnitt, um im wesentlichen die gleiche Luftströmungsrate durch jeden Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) zu erzeugen;

dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär-Brennstoffeinspritzvorrichtung (100) eines jeden Sekundär-Brennstoff/- Luft-Mischkanals (88) derart ausgebildet ist, daß im wesentlichen die gleiche Brennstoffströmungsrate geliefert wird, so daß das Brennstoff/Luft-Verhältnis des Gemischs, das jeden Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) verläßt, im wesentlichen das gleiche ist, daß die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle (88) in einem Ring außerhalb der Umfangswand (48) angeordnet und durch eine radial innere Ringwand (92), eine radial äußere Ringwand (90) und mehrere Wände (94) definiert sind, welch letztere sich radial zwischen dem Ringwandpaar (90, 92) erstrecken, und daß die radial verlaufenden Wände (94) an wenigstens einer Ringwand (90, 92) des Paares festgelegt sind.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, bei welcher die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle (88) um die Brennkammer (44) herum angeordnet sind.

3. Brennkammer nach Anspruch 2, bei welcher die Brennkammer rohrförmig ausgebildet ist und die Umfangswand (48) der Primär-Verbrennungszone (52) ringförmig ausgebildet ist und die stromaufwärtige Stimwand (46) eine einzige Öffnung (78) aufweist, wobei die sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (88) um die Primär-Verbrennungszone (52) herum angeordnet sind und mehrere Sekundär-Brennstoff/- Luft-Mischkanäle (88) in Umfangsrichtung auf einem Kreisring radial außerhalb der Ringwand (48) der Primär-Verbrennungszone (52) angeordnet sind.

4. Brennkammer nach Anspruch 1, bei welcher die Brennkammer (110) ringförmig ist und die Primär-Verbrennungszone (52) ringförmig ist, wobei die ringförmige Primär-Verbrennungszone (52) durch eine erste Ringwand (148), eine zweite Ringwand (146) radial innerhalb der ersten Ringwand (148) und die stromaufwärtige Stimwand (146) definiert ist und die erste und die zweite Ringwand (148, 146) an ihren stromaufwartigen Enden an der stromaufwärtigen Stimwand (46) festgelegt sind und die stromaufwärtige Stimwand (46) mehrere Öffnungen aufweist, wobei mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle (88) um die erste Ringwand (48) der Primär-Verbrennungszone (52) herum angeordnet sind.

5. Brennkammer nach Anspruch 1 mit den folgenden Merkmalen: die Brennkammer (110) ist ringförmig; die Primär-Verbrennungszone (52) ist ringförmig; die ringförmige Primär-Verbrennungszone (52) wird durch eine erste Ringwand (48), eine zweite Ringwand (146) radial innerhalb der ersten Ringwand (48) und die stromaufwärtige Stimwand (46) definiert; die erste und zweite Ringwand (48, 146) sind an ihren stromaufwärtigen Enden mit der stromaufwärtigen Stirnwand (46) verbunden; die stromaufwärtige Stimwand (46) besitzt mehrere Öffnungen; mehrere Sekundär-Brennstoff/- Luft-Mischkanäle (188) sind innerhalb der zweiten Ringwand (146) der Primär-Verbrennungszone (52) angeordnet.

6. Brennkammer nach Anspruch 1 mit den folgenden Merkmalen: mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle (88) sind in Umfangsrichtung in einem ersten Kreisring radial außerhalb der Primär-Verbrennungszone (52) angeordnet; die Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle (88) werden an ihrem radial inneren Ende und radial äußeren Ende durch ein erstes Paar von Ringwänden (90, 92) und mehrere Wände (94) definiert, die sich radial zwischen der ersten Ringwand und der zweiten Ringwand (90, 92) erstrecken; mehrere Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanäle (188) sind in Umfangsrichtung in einem zweiten Ring radial innerhalb der Primär-Verbrennungszone (52) angeordnet; die sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (188) werden an ihrem radial inneren Ende und radial äußeren Ende durch ein zweites Paar von Ringwänden (190, 192) und eine Mehrzahl von Wänden (194) definiert, die sich in Radialrichtung zwischen dem zweiten Paar von Ringwänden (190, 192) erstrecken.

7. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher wenigstens einer der Sekundär-Brennstoffinjektorvorrichtungen (100) einen hohlzylindrischen Körper aufweist, der mehrere Öffnungen (102) im axialen Abstand längs des zylindrischen Körpers aufweist, um Brennstoff in den Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) einzuspritzen.

8. Brennkammer nach Anspruch 7, bei welcher der hohlzylindrische Körper sich in Achsrichtung bezüglich der Achse der Brennkammer (44) erstreckt.

9. Brennkammer nach Anspruch 8, bei welcher der hohlzylindrische Körper sich radial bezüglich der Achse der Brennkammer (44) erstreckt.

10. Brennkammer nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher die Öffnungen (102) in dem hohizylindrischen Körper derart angeordnet sind, daß der Brennstoff in Umfangsrichtung gerichtet wird.

11. Brennkammer nach Anspruch 1, bei welcher die Wände (94), die sich radial zwischen den Ringwänden (90, 92) erstrecken, an beiden Ringwänden (90, 92) festgelegt sind.

12. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher die sekundäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (100) für wenigstens einen sekundären Brennstoff/Luft-Mischkanal (88) zwei Sekundär-Brennstoffinjektoren aufweist.

13. Brennkammer nach Anspruch 12, bei welcher die beiden Sekundär-Brennstoffinjektoren (100) in Umfangsrichtung relativ zur Achse der Brennkammer (44) im Abstand zueinander angeordnet sind.

14. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welcher jeder sekundäre Brennstoffinjektor (100) derart ausgebildet ist, daß er Brennstoff nach dem stromaufwärtigen Ende des zugeordneten Sekundär-Brennstoff/Luft-Mischkanals (88) liefert.

15. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit den folgenden Merkmalen: Mittel (290, 292, 294), die mehrere tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) definieren; jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) steht an seinem stromabwärtigen Ende in Strömungsverbindung mit einer tertiären Verbrennungszone (286) im Inneren der Brennkammer (44) stromab der sekundären Verbrennungszone (56); jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) besitzt tertiäre Lufteinlaßvorrichtungen an seinem stromaufwärtigen Ende, um Luft in den tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) einzuleiten; jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) besitzt eine tertiäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (300), die Brennstoff in den tertiären Brennstoff/- Luft-Mischkanal (288) einspritzt.

16. Brennkammer nach Anspruch 15 mit den folgenden Merkmalen: die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) sind in einem Ring außerhalb der Umfangswand (48) angeordnet; die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) werden durch eine radial innere Ringwand (292) , eine radial äußere Ringwand (290) und mehrere Wände (294) definiert, die sich in Radialrichtung zwischen den Ringwänden (290, 292) erstrecken; die radial verlaufenden Wände (294) sind an wenigstens einer der Ringwände (290, 292) festgelegt; jede tertiäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (300) liegt stromab der tertiären Lufteinlaßvorrichtung des zugeordneten tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals (288); jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) besitzt einen Auslaß am stromabwärtigen Ende, um das Brennstoff/Luft-Gemisch in die tertiäre Verbrennungszone (290) abzugeben; die Auslässe der tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) besitzen im wesentlichen gleiche Strömungsquerschnitte, um im wesentlichen die gleiche Luftströmungsrate durch jeden tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) zu erzeugen; die tertiäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (300) eines jeden tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals (288) ist derart angeordnet, daß im wesentlichen die gleiche Strömungsrate von Brennstoff geliefert wird, so daß das Brennstoff/Luft- Verhältnis des Gemischs, das jeden tertiären Brennstoff/- Luft-Mischkanal (288) verläßt, im wesentlichen gleich ist.

17. Brennkammer nach Anspruch 16, bei welcher die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) um die Brennkammer (210) herum angeordnet sind.

18. Brennkammer nach Anspruch 16, bei welcher die Brennkammer (210) rohrförmig ausgebildet ist und die Umfangswand (48) der Primär-Verbrennungszone (52) ringförmig ist und die stromaufwärtige Stimwand (46) eine einzige Öffnung aufweist, wobei die tertiären Brennstoff/Luft- Mischkanäle (288) in Umfangsrichtung in einem Kreis radial außerhalb der sekundären Verbrennungszone (56) angeordnet sind.

19. Brennkammer nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei welcher wenigstens eine der tertiären Brennstoffeinspritzvorrichtungen (300) aus einem hohizylindrischen Körper besteht und der hohlzylindrische Körper mehrere Öffnungen (302) im axialen Abstand längs des zylindrischen Körpers besitzt, um Brennstoff in den tertiären Brennstoff/- Luft-Mischkanal (288) einzuspritzen.

20. Brennkammer nach Anspruch 19, bei welcher der hohlzylindrische Körper sich in Achsrichtung gegenüber der Achse der Brennkammer (210) erstreckt.

21. Brennkammer nach Anspruch 19, bei welcher der hohlzylindrische Körper sich radial bezüglich der Achse der Brennkammer (210) erstreckt.

22. Brennkammer nach den Ansprüchen 20 oder 21, bei welcher die Öffnungen (302) in dem hohizylindrischen Körper derart angeordnet sind, daß sie den Brennstoff in Umfangsrichtung richten.

23. Brennkammer nach einem der Ansprüche 15 bis 22, bei welcher die tertiäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (300) für wenigstens einen tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) zwei tertiäre Brennstoffinjektoren aufweist.

24. Brennkammer nach Anspruch 23, bei welcher die beiden tertiären Brennstoffinjektoren (300) bezüglich der Achse der Brennkammer (210) in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind.

25. Brennkammer nach Anspruch 16, bei welcher die radial verlaufenden Wände (294) an beiden Ringwänden (290, 292) festgelegt sind.

26. Brennkammer (210) für ein Gasturbinentriebwerk mit den folgenden Merkmalen: eine Primär-Verbrennungszone (52) wird durch wenigstens eine Umfangswand (48) und eine stromaufwärtige Stimwand (46) definiert, die am stromaufwärtigen Ende der wenigstens einen Umfangswand (48) festgelegt ist; die stromaufwärtige Stimwand (46) besitzt wenigstens eine Öffnung (78); eine Primär-Lufteinlaßvorrichtung (80, 82) und eine Primär-Brennstoffeinspritzvorrichtung (84, 86) fördern Luft bzw. Brennstoff durch die wenigstens eine Öffnung (78) in die Primär-Verbrennungszone (52); eine Sekundär-Verbrennungszone (56) wird durch einen stromabwärtigen Abschnitt der wenigstens einen Umfangswand (48) definiert; die Sekundär-Verbrennungszone (56) liegt im Inneren der Brennkammer (210) stromab der Primär-Verbrennungszone (52); es ist eine Sekundär-Lufteinlaßvorrichtung (98) und eine Sekundär-Brennstoffeinspritzvorrichtung (100) vorgesehen, um Luft bzw. Brennstoff in die Sekundär-Verbrennungszone (56) einzuleiten; es sind Mittel vorgesehen, um mehrere tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) zu definieren; jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) steht in Strömungsverbindung am stromabwärtigen Ende mit einer tertiären Verbrennungszone (286) im Inneren der Brennkammer stromab der sekundären Verbrennungszone (56); jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) weist eine tertiäre Lufteinlaßvorrichtung am stromaufwärtigen Ende auf, um Luft in den tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) einzuleiten; jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) weist eine tertiäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (300) auf, mit der Brennstoff in den tertiären Brennstoff/- Luft-Mischkanal (288) eingeleitet wird; jede tertiäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (300) liegt stromab der tertiären Lufteinlaßvorrichtung des zugeordneten tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals (288); jeder tertiäre Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) besitzt einen Auslaß am stromabwärtigen Ende, um das Brennstoff/Luft-Gemisch in die tertiäre Verbrennungszone (290) einzuleiten; die Auslässe der tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) haben im wesentlichen gleiche Strömungsquerschnittsflächen, um im wesentlichen die gleiche Luftströmungsrate durch jeden tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) einzuleiten,

dadurch gekennzeichnet, daß die tertiäre Brennstoffeinspritzvorrichtung (300) eines jeden tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanals (288) im wesentlichen die gleiche Strömungsrate von Brennstoffliefert, so daß das Brennstoff/- Luft-Verhältnis des Gemischs, das jeden tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanal (288) verläßt, im wesentlichen gleich ist, wobei die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) in einem Ring außerhalb der Umfangswand (48) angeordnet sind, wobei die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) durch eine radial innere Ringwand (292), eine radial äußere Ringwand (290) und mehrere Wände (294) definiert sind, die sich in Radialrichtung zwischen den beiden Ringwänden (290, 292) erstrecken und an wenigstens einer der Ringwände (290, 292) festgelegt sind.

27. Brennkammer nach Anspruch 26, bei welcher die tertiären Brennstoff/Luft-Mischkanäle (288) um die Brennkammer (210) herum angeordnet sind.