DE69920088T2

DE69920088T2 - Brennstoffeinspritzvorrichtung mit Flammenstabilisierung

Info

Publication number: DE69920088T2
Application number: DE69920088T
Authority: DE
Inventors: Stephen A Jupiter Morford
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: CN1111668C; EP0945677A3; CA2266818C; JPH11311415A; DE69920088D1; CN1234483A; EP0945677A2; EP0945677B1; CA2266818A1; RU2229063C2; US6178752B1

Description

Die Erfindung betrifft vorvermischende Brennstoffinjektoren für Gasturbinenmaschinen-Brennkammern und insbesondere einen Injektor mit einer fortschrittlichen Kühlanordnung, welche die Injektorhaltbarkeit verbessert und die Verbrennungsflammenstabilität steigert, ohne die Kohlenmonoxidemissionen zu erhöhen.
Das Verbrennen von fossilen Brennstoffen erzeugt eine Anzahl von unerwünschten Schadstoffen, einschließlich Stockoxide (NOx) und Kohlenmonoxide (CO). Umweltbeeinträchtigungen, die NOx und CO zuweisbar sind, wurden eine Frage von zunehmender Bedeutung, was zu einem intensiven Interesse am Unterdrücken der NOx- und CO-Bildung in Brennstoffverbrennungsvorrichtungen führt.
Eine der Hauptstrategien zum Unterbinden der NOx-Bildung ist es, eine Brennstoff-Luft-Mischung zu verbrennen, die sowohl stöchiometrisch mager als auch vollständig vermischt ist. Eine magere stöchiometrische Zusammensetzung und eine vollständige Mischung halten die Verbrennungsflammentemperatur gleichförmig niedrig – eine Voraussetzung zum Unterbinden der NOx-Bildung. Ein Typ von Brennstoffinjektor, der eine magere, vollständig vermische Brennstoff-Luft-Mischung erzeugt, ist ein Tangentialeintritts-Injektor. Beispiele Tangential-Eintritts-Brennstoffinjektoren für Gasturbinenmaschinen sind in den US-Patenten 5 307 643, 5 402 633, 5 461 865 und 5 479 773 gegeben, die alle auf die vorliegende Anmelderin übertragen wurden. Diese Brennstoffinjektoren haben eine Mischkammer, die radial nach außen durch ein Paar von zylinderbogenförmigen, versetzten Schnecken begrenzt ist. Benachbarte Enden der Schnecken definieren Lufteinlassschlitze zum Einlassen von Luft tangential in die Mischkammer. Eine Anordnung von Brennstoffinjektionspassagen erstreckt sich axial entlang der Länge eines jeden Schlitzes. Ein Brennstoffinjektor-Zentralkörper erstreckt sich von dem vorderen Ende des Injektors nach hinten, um die radial innere Grenze der Mischkammer zu defi nieren. Der Zentralkörper kann Vorkehrungen zum Einbringen von zusätzlichem Brennstoff in die Mischkammer aufweisen. Während des Maschinenbetriebs gelangt ein Strom von Verbrennungsluft in die Mischkammer tangential durch die Lufteinlassschlitze, während Brennstoff in den Luftstrom durch jede der Brennstoffinjektionspassagen injiziert wird. Der Brennstoff und die Luft wirbeln um den Zentralkörper und werden in der Mischkammer innig und gleichförmig vermischt. Die Brennstoff-Luft-Mischung strömt axial nach hinten und wird in eine Maschinenbrennkammer abgegeben, wo die Mischung entzündet und verbrannt wird. Das innige, gleichförmige Vorvermischen des Brennstoffs und der Luft in der Mischkammer unterbindet eine NOx-Bildung, indem eine gleichförmig niedrige Verbrennungsflammentemperatur sichergestellt wird.
Trotz der vielen Vorteile der vorangehend bezuggenommenen Tangentialeintritts-Injektoren sind sie nicht ohne bestimmte Nachteile. Ein Nachteil ist, dass die Brennstoff-Luft-Mischung in der Mischkammer ein Wandern der Verbrennungsflamme in die Mischkammer befördern kann, wo die Flamme schnell die Schnecken und den Zentralkörper beschädigen kann. Ein zweiter Nachteil besteht in Beziehung mit der Tendenz der Flamme, räumlich und zeitlich instabil zu sein, selbst wenn sie außerhalb der Mischkammer bleibt. Diese Flammeninstabilität, die formal als eine aerotherme Akustik-Resonanz (aerothermal acoustic resonance) bekannt ist, manifestiert sich durch Fluktuationen in der Position der Flamme und begleitenden niederfrequenten Druckoszillationen. Der wiederholende Charakter der Druckoszillationen kann die Brennkammer belasten, ihre strukturelle Integrität beeinträchtigen und ihre Nutzungslebensdauer verringern. Ein verbesserter Tangentialeintritts-Brennstoffinjektor, der diese Nachteile anspricht, ist in der US-Patentanmeldung 08/991,032 beschrieben, die am 15, Dezember 1997 eingereicht wurde und auf die vorliegende Anmelderin übertragen wurde. Der beschriebene Injektor weist eine einmalige Anordnung von Brennstoffinjektionspassagen zum Injizieren von Brennstoff in den tangential eintretenden Luftstrom und und einen aerodynamisch konturierten Zentralkörper auf, der eine mit der Abgabeebene des Injektors ausgerichtete breite Spitze als Merkmal aufweist. Brennstoff- und Luftabgabeöffnungen erstrecken sich durch die Spitze des Zentralkörpers zum Abgeben von Strahlen von Brennstoff und Luft in die Brennkammer an der Injektorabgabee bene. Die Passagenanordnung und die Gestalt des Zentralkörpers kooperieren, um einer Flammenaufnahme zu widerstehen und eine Flamme auszuwerfen, die aufgenommen wird. Die breite, mit Brennstoff versorgte Spitze schafft eine Oberfläche zum Verankern der Verbrennungsflamme, verbessert die Flammenstabilität und wirkt weiterhin jeglicher Tendenz der Flamme entgegen, in die Mischkammer zu wandern. Durch die Luftabgabeöffnungen in der Spitze strömende Luft trägt dazu bei, die Verbrennung zu unterstützen und die Spitze zu kühlen.
Obwohl der verbesserte Injektor die Probleme der Flammenstabilität und der Flammenaufnahme anspricht, kann die Haltbarkeit des Injektors für langen, problemfreien Dienst nicht ausreichend adäquat sein. Weil die Spitze des Zentralkörpers der verankerten Verbrennungsflamme direkt ausgesetzt ist, arbeitet die Spitze bei Temperaturen, die hoch genug sind, um deren Nutzungslebensdauer zu begrenzen. Die Geschwindigkeit und die Menge an Kühlluft, welche durch die Spitzenpassagen strömt, könnte erhöht sein, um die Temperaturtoleranz der Spitze zu verbessern. Jedoch destabilisiert tendenziell das Erhöhen der Kühlluftgeschwindigkeit die Verbrennungsflamme, indem sie deren Neigung, an der Spitze angehaftet zu bleiben, schwächt. Das Erhöhen der Kühlluftmenge ist auch nicht wünschenswert, weil die Kühlluft nicht nur die spitze kühlt, sondern auch die Flammentemperatur verringert. Obwohl eine niedrige Flammentemperatur die NOx-Bildung unterdrückt, unterbindet eine Flamme, welche zu kalt ist, auch eine Verbrennungsreaktion, welche Kohlenmonoxid zu umweltmäßig verträglicherem Kohlendioxid umwandelt. Somit können, obwohl die NOx-Emissionen zufriedenstellend sind, die CO-Emissionen hoch sein.
US 5 540 056 beschreibt eine Zyklon-Vorkammer für eine Gasturbinenmaschine. WO 95 22 033 A beschreibt eine Brennstoffinjektordüse. EP 0 777 081 A beschreibt einen Tangential-Eintritts-Brennstoffinjektor.
Gesucht wird ein verbesserter, vorvermischender Brennstoffinjektor, der die widerstrebenden Anforderungen guter Haltbarkeit und überlegener Flammenstabilität ausgleicht, ohne die CO-Emissionen zu erhöhen.
Gemäß einem ersten Aspekt liefert die Erfindung eine Düsenanordnung für einen Brennstoffinjektor nach Anspruch 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein vorvermischender Brennstoffinjektor einen Flammen-stabilisierenden Zentralkörper mit einer Aufprall- und Transpirations-gekühlten Abgabedüse auf. Insbesondere weist eine Düse eine Aufprallplatte mit einer Anordnung von Aufprallauslässen und eine Spitze mit einer Anordnung von Abgabepassagen auf, die zu den Aufprallauslässen fehlausgerichtet sind, wodurch Sekundärluft, welche die Aufprallauslässe verlässt, auf die Spitze prallt und dann durch die Abgabepassagen abgegeben wird. Die überlegene Effektivität der Aufprall- und Transpirations-Kühlung verbessert die Temperaturtoleranz des Injektors und macht ihn geeignet für einen längeren, problemfreien Betrieb. Weil die Kühlanordnung hoch effektiv ist, ist die Kühlluftgeschwindigkeit ausreichend moderat, um eine Stabilität der Verbrennungsflamme sicherzustellen. In ähnlicher Weise ist die erforderliche Menge an Kühlluft ausreichend moderat, dass CO-Emissionen akzeptabel niedrig bleiben.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Düse auch eine Brennstoffverteilungskammer und eine Brennstoffverzweigungseinrichtung auf, die durch eine Öffnungsanordnung verbunden sind, um sicherzustellen, dass sekundärer Brennstoff über eine Vielzahl von Brennstoffabgabepassagen gleichförmig verteilt wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun nur beispielhaft mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
1 ist eine perspektivische Ansicht eines vorvermischenden Tangentialeintritts-Brennstoffinjektors der vorliegenden Erfindung, teilweise weggeschnitten, um die inneren Bauteile des Injektors zu exponieren.
2 ist eine Endansicht des Injektors, die im wesentlichen in der Richtung 2-2 von 1 genommen ist.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Brennstoff- und -luftabgabedüse, die an dem hinteren Ende des Brennstoffinjektors von 1 positioniert ist.
4 ist eine Endansicht, die im wesentlichen in der Richtung 4-4 von 3 genommen ist und Anordnungen von Abgabepassagen in der Brennstoffinjektordüse zeigt.
5 ist eine Ansicht, die im wesentlichen in der Richtung 5-5 von 3 genommen ist und eine Öffnungsplatte mit einer Anordnung von Öffnungen zeigt, die sich durch diese erstrecken.
6 ist eine Ansicht, die im wesentlichen in der Richtung 6-6 von 3 genommen ist und einen Verschluss mit einer Durchgangsöffnung zum Aufnehmen eines Sekundärbrennstoff-Versorgungsrohrs zeigt.
7 ist eine im wesentlichen in der Richtung 7-7 von 3 genommene Ansicht, die eine Aufprallplatte mit einer Anordnung von sich durch diese erstreckende Aufprallauslässen zeigt.
Es wird auf die 1 und 2 Bezug genommen. Ein vorvermischender Brennstoffinjektor 10 hat eine axial verlaufende Brennstoffinjektormittellinie 12, weist eine vordere Abschlussplatte 14 und eine hintere Abschlussplatte 16 und mindestens zwei gekrümmte Schnecken 18 auf, welche sich axial zwischen den Abschlussplatten erstrecken. Ein Brennstoffinjektor-Abgabeauslass 20 erstreckt sich durch die hintere Abschlussplatte, und der hintere Extrembereich des Abgabeauslasses definiert eine Brennstoffinjektor-Abgabeebene 22. Die Schnecken und die Abschlussplatten begrenzen eine Mischkammer 28, welche sich axial zu der Abgabeebene erstreckt und in der Brennstoff und Luft vorvermischt werden, bevor sie in einer Verbrennungskammer 30 hinter der Abgabeebene 22 verbrannt werden.
Die Schnecken 18 sind radial von der Brennstoffinjektorachse 12 beabstandet, und jede Schnecke hat ein radial innere Oberfläche 32, die zur Brennstoffinjektormittellinie gerichtet ist und die radial äußere Grenze der Mischkammer definiert. Jede innere Oberfläche ist eine gekrümmte Oberfläche und insbesondere eine Teilrotationsoberfläche um eine entsprechende Schneckenachse 34a, 34b, die in der Mischkammer angeordnet ist. So wie er hier verwendet wird, bedeutet der Begriff "Teilrotationsoberfläche" eine Oberfläche, die durch das Rotieren einer Linie um weniger als eine vollständige Umdrehung um eine der Mittellinien 34a, 34b erzeugt wird. Die Schneckenachsen sind parallel zu der Brennstoffinjektormittellinie und mit gleichem Abstand radial von dieser versetzt, so dass jedes benachbarte Paar von Schnecken einen Lufteintrittsschlitz 36 parallel zur Injektormittellinie zum Einlassen eines Stroms von primärer Verbrennungsluft in die Mischkammer definiert. Der Eintrittsschlitz verläuft von der scharfen Kante 38 einer Schnecke zu der inneren Oberfläche 32 der benachbarten Schnecke.
Mindestens eine und vorzugsweise alle Schnecken weisen eine Brennstoffzufuhr-Verzweigungseinrichtung 40 und eine axial verteilte Anordnung von im wesentlichen radial orientierten Brennstoffinjektionspassagen 42 zum Injizieren eines primären Brennstoffs (vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff) in den primären Verbrennungsluftstrom, wenn er in die Mischkammer strömt, auf.
Der Brennstoffinjektor weist auch einen Zentralkörper 46 auf, der sich von der vorderen Abschlussplatte nach hinten erstreckt. Der Zentralkörper hat eine Basis 48, eine Düse 50 und eine Schale 52. Die Schale erstreckt sich axial von der Basis zu der Düse, um die radial innere Begrenzung der Mischkammer 28 und die radial äußere Begrenzung einer Sekundärluft-Zufuhrleitung 54 zu definieren. Die Basis 48 weist eine Serie von Sekundärluft-Zuführauslässen auf, die in den Figuren nicht sichtbar sind, um Sekundärluft in die Leitung 54 einzulassen. Das hintere Ende 56 der Düse (welches man detaillierter in 3 sieht) ist breit, d. h. es ist ausgedehnt und hat eine flache oder mäßig gerundete Fläche und ist im wesentlichen axial mit der Abgabeebene 22 ausgerichtet.
Ein Sekundärbrennstoff-Versorgungsrohr 60 erstreckt sich durch den Zentralkörper, um der Düse Sekundärbrennstoff zuzuführen. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Sekundärbrennstoff ein gasförmiger Brennstoff. Thermoelemente (nicht sichtbar) sind in Thermoelementbehausungen 58 untergebracht, die an der inneren Oberfläche der Zentralkörperschale angebracht sind. Ein durch die Thermoelemente geliefertes Temperatursignal detektiert die Anwesenheit einer Flamme in der Mischkammer, so dass eine automatische Steuerung eine geeignete korrektive Aktion, beispielsweise temporäre Anpassung der Brennstoffzufuhr, initiieren kann.
Es wird nun auf die 3 bis 7 Bezug genommen. Die Düse 50 weist ein Gehäuse 62 mit einem rohrförmigen Kranzbereich 64 auf, der sich axial von einem vorderen Ende 66 zu einem radial vergrößerten Rand 68 an dem hinteren Kranzende 70 erstreckt. Umfangs-Luftabgabepassagen 78 und Umfangs-Brennstoffabgabepassagen 80 erstrecken sich durch das Gehäuse 62. Wie man am besten in 4 erkennen kann, sind 16 Umfangs-Luftpassagen umfangsmäßig mit 8 im gleichen Winkel verteilten Umfangs-Brennstoffabgabepassen dazwischen angeordnet. Jede Luftpassage hat ein Einlassende in Verbindung mit der Sekundärluft-Versorgungsleitung 54 und ein Auslassende in Verbindung mit der Brennkammer 30. Das Gehäuse weist auch eine Aufprallplatte 74 auf, die von dem Kranz umgeben ist. Eine Anordnung von 18 Aufprallauslässen 76 erstreckt sich durch die Aufprallplatte.
Ein Einsatz 82 ist koaxial in das Gehäuse eingesetzt und von diesem umgeben. Der Einsatz hat eine Nabe 84 mit einer Zentralöffnung, welche als eine Sekundärluft-Versorgungspassage 86 zum Einlassen eines Stroms von Sekundärluft von der Versorgungsleitung 54 in das Innere der Düse dient, so dass die Aufprallplatte 74 den Sekundärluftstrom abfängt. Eine Öffnungsplatte 88, die eine Anordnung von 16 Öffnungen 90 aufweist, ragt radial von der Nabe zu dem Gehäuse. Eine konische, nach hinten auseinander laufende Nabenverlängerung 94 ragt von der Nabe zu dem Gehäuse. Das Gehäuse, die Öffnungsplatte und die Nabenverlängerung kooperieren, um eine ringförmige Brennstoff-Verzweigungseinrichtung 96 in Verbindung mit den Umfangs-Brennstoffabgabepassagen 80 zu definieren.
Ein Verschluss 98 ist radial zwischen der Einsatznabe 84 und dem Gehäuse 62 eingesetzt und ist axial von der Öffnungsplatte 88 beabstandet. Der Verschluss hat eine Durchgangsöffnung 100 zum Aufnehmen des Brennstoffversorgungsrohrs 60 zum Einbringen von sekundärem Brennstoff in die Düse. Der Verschluss, das Gehäuse, die Nabe und die Öffnungsplatte kooperieren, um eine ringförmige Brennstoffverteilungskammer 102 zu definieren. Die Brennstoffverteilungskammer ist axial von der Brennstoffverzweigungseinrichtung durch die Öffnungsplatte beabstandet, und eine Fluidverbindung zwischen der Kammer und der Verzweigungseinrichtung ist durch die Öffnungen 90 bewirkt.
Ein Spitzendeckel 104 mit einer Anordnung von 33 Kernluftabgabepassagen 106 ist in dem Gehäuse installiert und axial von der Aufprallplatte 74 beabstandet, um eine Luftverteilungskammer 108 zu definieren. Wie man am besten in 3 erkennt, sind die Kernabgabepassagen in fehlausgerichteter Reihenströmungsrelation relativ zu den Aufprallauslässen 76.
Bei Betrieb gelangt ein Primärluftstrom in die Mischkammer tangential durch die Eintrittsschlitze 36. Primärbrennstoff strömt durch die Primärbrennstoff-Injektionspassagen 42 und in den tangential eintretenden Luftstrom. Der Luftstrom reißt den Brennstoff in die Mischkammer 28 mit, wo Luft und Brennstoff um den Zentralkörper 40 wirbeln und innig und gleichförmig vermischt werden. Die wirbelnde Brennstoff-Luft-Mischung strömt durch den Injektorabgabeauslass 20 und gelangt in die Brennkammer 30, wo sie zündet und verbrennt.
Zwischenzeitlich strömt ein Sekundärluftstrom durch die Sekundärluft-Versorgungsleitung 54 und gelangt in die Passage 86, welche die Sekundärluft in das Innere des Düsengehäuses 62 führt. Die Sekundärluft breitet sich dann in dem konischen Bereich 87 der Passage 86 radial aus, wird von der Aufprallplatte 74 abgefangen und strömt durch die Aufprallauslässe 76. Die Luft erfährt einen großen Gesamtdruckabfall, wenn sie durch die Aufprallauslässe strömt, so dass die Luft die Auslässe als eine Reihe von Aufprallstrahlen hoher Geschwindigkeit verlässt. Die Aufprallstrahlen strömen über die Luftverteilungskammer 108 und prallen auf den Spitzendeckel 104 auf, um dem Deckel eine Aufprallkühlung zu verschaffen. Die Luft strömt dann durch die Kernluftabgabepassagen 106 in dem Spitzendeckel, um dem Deckel eine Transpirationskühlung zu verschaffen. Der Druckverlust über die Kernabgabepassagen ist nur ein Viertel des Druckverlusts über die Aufprallauslässe. Folglich wird die Luft von den Kernabgabepassagen mit einer kleineren Geschwindigkeit als der der Aufprallstrahlen abgegeben. In der gezeigten Ausführungsform sind die Kernabgabepassagen zu der Brennstoffinjektormittellinie 12 im wesentlichen parallel, die Passagen könnten jedoch auch schräg orientiert sein, um die Effektivität der Transpirationskühlung zu verbessern.
Ein Strom von Sekundärbrennstoff strömt von dem Brennstoffversorgungsrohr 60 in die Brennstoffverteilungskammer 102 und schließlich in die Brennkammer 30 durch die Öffnungen 90, die Brennstoffverzweigungseinrichtung 96 und die Umfangs-Brennstoffabgabepassagen 80. Die Öffnungen bieten der Brennstoffströmung einen merklichen Widerstand dar, so dass der Brennstoff räumlich gleichförmig (d. h. umfangsmäßig) in der Verteilungskammer 102 verteilt wird, bevor er in die Verzweigungseinrichtung 96 und die Brennkammer 30 strömt. Wenn die Öffnungsplatte nicht vorhanden wäre, würden die umfangsmäßig dem Versorgungsrohr am nächsten liegenden Umfangs-Brennstoffabgabepassagen bevorzugt mit Brennstoff versorgt, während die umfangsmäßig von dem Versorgungsrohr entfernten Passagen verarmt wären. Die sich ergebende nicht-gleichförmige Brennstoffverteilung in der Brennkammer würde eine NOx-Bildung fördern.
Der Brennstoffinjektor der vorliegenden Erfindung bietet eine Anzahl von Vorteilen gegenüber konventionelleren Injektoren, deren Brennstoff-Luft-Injektionsdüsen ausschließlich transpirationsgekühlt sind. In einer Turbinenmaschine der 25 Megawatt-Klasse, die zum Erzeugen von mechanischer oder elektrischer Leistung verwendet wird, installiert, ist die Temperatur des Abschlussdeckels etwa 100°F kälter als die Zentralkörper-Spitzentemperatur eines konventionelleren Injektors. Der beschriebene Injektor erzielt diese Temperaturverringerung, obwohl er etwa 55% weniger Kühlluft als ein konventionellerer Injektor verwendet. Die verringerte Kühlluftmenge trägt zu einer mäßigen Verringerung der CO-Emissionen (etwa 2 parts per million) bei voller Maschinen leistung und einer signifikanteren Verringerung (etwa 30 parts per million oder etwa 50%) bei etwa 80% Leistung bei. Außerdem ist die Geschwindigkeit der von den Kernabgabepassagen abgegebenen Luft um etwa 68% verringert. Die verringerte Geschwindigkeit bestärkt die Verbrennungsflamme, fest an dem Spitzendeckel verankert zu sein, so dass Probleme, die mit aerothermer Akustik-Resonanz einhergehen, vermieden werden und der Aufnahme der Flamme in die Mischkammer widerstanden wird.
Man erkennt aus dem Vorangegangenen, dass dort ein vorvermischender Brennstoffinjektor beschrieben wird, der NOx- und CO-Bildung behindert, die Verbrennungsflamme stabilisiert und eine überlegene Haltbarkeit zeigt.

Claims

Düsenanordnung für einen Brennstoffinjektor, aufweisend: ein Gehäuse (62); eine Sekundärluft-Zuführpassage (54) zum Führen eines Sekundärluftstroms in das Innere des Gehäuses; eine Aufprallplatte (74), die derart angeordnet ist, dass sie den Sekundärluftstrom abfängt, wobei die Aufprallplatte (74) eine Anordnung von Aufprallauslässen (76), welche sich durch diese erstrecken, hat; und eine Spitze (104); gekennzeichnet durch eine Anordnung von Kernabgabepassagen (106), die über die Spitze (104) verteilt sind und sich durch diese erstrecken; und wobei die Aufprallauslässe (76) und die Kernabgabepassagen (106) in völlig fehlausgerichteter serieller Strömungsrelation sind, so dass die aus den Aufprallauslässen (76) austretende Sekundärluft auf die Spitze (104) prallt und durch die Kernabgabepassagen (106) strömt, welche der ausschließlich Auslass für die Sekundärluft sind, um die Düse (50) zu kühlen.
Brennstoffinjektor (10) für eine Gasturbinenmaschinen-Brennkammer, aufweisend: mindestens zwei gekrümmte Schnecken (18), von denen jede eine Achse hat, die im wesentlichen parallel zu einer Brennstoffinjektormittellinie (12) und radial von dieser versetzt ist, wobei die Schnecken (18) die radial äu ßere Begrenzung der Mischkammer (28) definieren, wobei jedes benachbarte Paar von Schnecken (18) auch einen Lufteintrittsschlitz (36) zum Einlassen eines Stroms von primärer Verbrennungsluft in die Mischkammer (28) definiert, wobei mindestens eine der Schnecken (18) eine axial verteilte Anordnung von Primärbrennstoff-Injektionspassagen (42) zum Injizieren eines primären Brennstoffs in den Primärluftstrom aufweist; einen Zentralkörper (46), der eine Zentralkörperbasis (48), eine Düse (50) nach Anspruch 1 und eine Schale (52) aufweist, welche sich axial von der Basis (48) zu der Düse (50) erstreckt, um die radial innere Begrenzung der Mischkammer (28) und die radial äußere Begrenzung einer Sekundärluft-Zuführleitung (54) zu definieren, wobei die Düse (50) aufweist: das Gehäuse (62), welches einen Kranzbereich (64) hat, der die Aufprallplatte umgibt; und einen Spitzendeckel (104), der die Anordnung von Abgabepassagen aufweist.
Brennstoffinjektor (10) nach Anspruch 2, aufweisend: eine Brennstoffverteilungskammer (102) zum Aufnehmen und räumlichen Verteilen eines Stroms von sekundärem Brennstoff; eine Sekundärbrennstoff-Verzweigungseinrichtung (96), die von der Brennstoffverteilungskammer (102) durch eine Öffnungsplatte (88) beabstandet ist, wobei die Öffnungsplatte (88) eine Anordnung von Öffnungen (90) zum Herstellen einer Fluidverbindung zwischen der Verteilungskammer (102) und der Verzweigungseinrichtung (96) aufweist; und eine Anordnung von Umfangs-Brennstoffabgabepassagen, welche sich von der Brennstoffverzweigungseinrichtung (96) und durch das Gehäuse (62) zum Injizieren des sekundären Brennstoffs in die Brennkammer (30) erstrecken.
Brennstoffinjektor (10) nach Anspruch 2 oder 3, ferner aufweisend: einen Einsatz (82), der in das Gehäuse (62) eingesetzt ist, wobei der Einsatz (82) eine Nabe (84) mit einer zentralen Öffnung, die als die Sekundärluft-Versorgungspassage (86) dient, eine Öffnungsplatte (88), welche sich zwischen der Nabe (84) und dem Gehäuse (62) erstreckt und eine Anordnung von Öffnungen (90) dort hindurch hat, und eine Nabenverlängerung (94), welche sich auch von der Nabe (84) zu dem Gehäuse (62 erstreckt, aufweist; einen Verschluss (98), der radial zwischen der Nabe (84) und dem Gehäuse (62) und axial von der Öffnungsplatte (88) beabstandet, eingesetzt ist, wobei der Verschluss (98) eine Durchgangsöffnung (100) zum Aufnehmen eines Sekundärbrennstoff-Versorgungsrohrs (60), welches sekundären Brennstoff in die Düse (50) einbringt, aufweist; wobei der Verschluss (98), der Einsatz (84) und das Gehäuse (62) kooperieren, um eine ringförmige Brennstoffverteilungskammer (102 und eine Brennstoff-Verzweigungseinrichtung (96) mit Öffnungen (90), welche sich zwischen der Kammer und der Verzweigungseinrichtung erstrecken, zu definieren; wobei das Gehäuse (62) eine Anordnung von Umfangs-Brennstoffabgabepassagen (80) hat, die sich von der Brennstoff-Verzweigungseinrichtung (96) und durch das Gehäuse (62) zum Injizieren des sekundären Brennstoffs in die Brennkammer erstrecken.
Brennstoffinjektor (10) nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei die Düse derart konfiguriert ist, dass bei Betrieb die Sekundärluft einen ersten Gesamtdruckverlust erfährt, wenn sie durch die Aufprallauslässe (76) strömt, und einen zweiten Gesamtdruckverlust, wenn sie durch die Kernabgabeauslässe (106) strömt, wobei der erste Gesamtdruckverlust größer ist als der zweite Druckverlust, so dass die Sekundärluft mit einer ersten Geschwindigkeit auf den Spitzendeckel (104) prallt und von den Kernpassagen mit einer zweiten Geschwindigkeit abgegeben wird, wobei die erste Geschwindigkeit höher ist als die zweite Geschwindigkeit.
Brennstoffinjektor (10) nach Anspruch 5, wobei der erste Druckverlust mindestens etwa viermal so groß wie der zweite Druckverlust ist.
Brennstoffinjektor (10) nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei das Gehäuse (62) einen radial vergrößerten Randbereich mit einer Anordnung von Umfangs-Luftabgabepassagen (78), welche sich durch diesen erstrecken, aufweist, wobei jede Umfangs-Luftabgabepassage (78) ein Einlassende in Verbindung mit der Sekundärluft-Versorgungsleitung (54) und ein Auslassende in Verbindung mit der Brennkammer (30) hat, wobei die Umfangsluftpassagen (78) zwischen den Umfangs-Brennstoffabgabepassagen (80) angeordnet sind.
Brennstoffinjektor (10) nach Anspruch 7, wobei der Sekundärbrennstoff ein gasförmiger Brennstoff ist.
Brennstoffinjektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kernpassagen im wesentlichen parallel zur Brennstoffinjektormittellinie sind.
Düsenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse hat: einen Kranzbereich mit einem vorderen Ende und einem hinteren Ende, wobei das hintere Ende ein radial vergrößerter Rand mit einer Anordnung von Umfangs-Luftabgabepassagen (78) und einer Anordnung von Umfangs-Brennstoffabgabepassagen (80), welche sich dort hindurch erstrecken, ist, wobei die Aufprallplatte (74) von dem Kranz umgeben ist; einen Einsatz (82), der koaxial zu dem Gehäuse (62) und von diesem umgeben ist, wobei der Einsatz (82) eine Nabe (84), eine Öffnungsplatte (88), welche von der Nabe (84) zu dem Gehäuse (62) vorsteht, wobei die Öffnungsplatte (88) eine Anordnung von Öffnungen (90) aufweist, und einen nach hinten aufgeweiteten Nabenfortsatz (94) aufweist, der auch von der Nabe (84) zu dem Gehäuse (62) vorsteht, wobei das Gehäuse (62), die Öffnungsplatte (88) und der Nabenfortsatz (94) eine ringförmige Brennstoffverzweigungseinrichtung (96) in Verbindung mit den Umfangs-Brennstoffabgabepassagen (80) definiert, wobei die Nabe (84) eine Zentralöffnung aufweist, welche die Sekundärluft-Versorgungspassage zum Einlassen von Sekundärluft in die Düse (50) definiert; einen Verschluss (98), der radial zwischen der Nabe (82) und dem Gehäuse (62) eingesetzt ist und eine Durchgangsöffnung (100) zum Aufnehmen eines Brennstoffversorgungsrohrs (60) zum Einbringen von sekundärem Brennstoff in die Düse (50) hat; wobei der Verschluss (98), die Öffnungsplatte (88), die Nabe (82) und das Gehäuse (62) eine Brennstoffverteilungskammer (102) definieren, die mit der Brennstoffverzweigungseinrichtung (96) durch die Öffnungen (90) verbunden ist; und einen Spitzendeckel (104), der von dem hinteren Ende des Gehäuses (62) umgeben ist und axial von der Aufprallplatte (74) beabstandet ist, um eine Luftverteilungskammer (108) zu definieren, wobei der Spitzendeckel (104) die Anordnung von Kernluftabgabepassagen (106) aufweist.