EP2354659A1 - Helmholtzdämpfer für den Einbau in die Brennkammer einer Gasturbine sowie Verfahren zum Einbau eines solchen Helmholtzdämpfers - Google Patents

Helmholtzdämpfer für den Einbau in die Brennkammer einer Gasturbine sowie Verfahren zum Einbau eines solchen Helmholtzdämpfers Download PDF

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EP2354659A1
EP2354659A1 EP10195421A EP10195421A EP2354659A1 EP 2354659 A1 EP2354659 A1 EP 2354659A1 EP 10195421 A EP10195421 A EP 10195421A EP 10195421 A EP10195421 A EP 10195421A EP 2354659 A1 EP2354659 A1 EP 2354659A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
damping volume
helmholtz damper
combustion chamber
damping
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10195421A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fulvio Magni
Martin Andrea Von Planta
Frank Grimm
Dariusz Nowak
Mischa Schaerer
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GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of EP2354659A1 publication Critical patent/EP2354659A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M20/00—Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames
    • F23M20/005—Noise absorbing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03342—Arrangement of silo-type combustion chambers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making

Definitions

  • the present invention relates to the field of gas turbines. It relates to a Helmholtz damper for installation in the combustion chamber of a gas turbine according to the preamble of claim 1 and a method for installing such a Helmholtz damper.
  • lean premix combustion During the combustion of liquid or gaseous fuels in the combustion chamber of a gas turbine, so-called lean premix combustion has become established.
  • the fuel and the combustion air are mixed as uniformly as possible and then passed into the combustion chamber.
  • a low one Flame temperature which is achieved by a large excess of air (“lean premix”).
  • EV burner EV E nvironmental V ortex
  • Such burners are used in annular combustion chambers or silo separation chambers.
  • the schematic structure of Silobrennhuntn with EV burners is, for example, in Fig. 2 of the DE 10 2005 062 284 played.
  • thermoacoustic vibrations that are not only loud, but can take such large vibration amplitudes that the gas turbine pushes to the limit of their mechanical strength and permanent damage may occur.
  • so-called Helmholtz dampers are provided in today's combustion chambers with which the possible oscillation amplitudes in the combustion chamber are reduced or even eliminated.
  • thermoacoustic oscillations in frequency and amplitude are influenced by the various geometric and operating parameters of the combustion chamber, the expected vibrations can be predicted only very poorly in a new combustion chamber. It may therefore be that the Helmholtz damper used at the combustion chamber are initially not optimally matched to the actually occurring vibrations in the combustion chamber.
  • an annular combustor for a gas turbine equipped with EV burners is known.
  • a Helmholtz damper comprising a constant volume and a variable volume is inserted between adjacent burners.
  • a special lockable access in the turbine housing is provided, through which the adjustment can be made by means of an insertable tool.
  • the known Helmholtz damper are therefore either in the application and adjustment to the respective combustion chamber is not flexible enough or they can be integrated only under special precautions in existing combustion chambers and set from outside the combustion chamber.
  • the Helmholtz damper comprises a first damping volume and a second damping volume along one axis in a row arranged and releasably connected to form a united greater damping volume, that at the second damping volume opposite end of the first damping volume emanating from the first damping volume connection channel is arranged, which ends in a front panel, such that the Helmholtz damper instead of a burner fastened in the front panel is, and that at the opposite end of the first damping volume end of the second damping volume, a outgoing from the second damping volume connecting pipe is arranged, which instead of a fuel lance through a passage in the housing can be guided to the outside.
  • An embodiment of the invention is characterized in that the second damping volume is connected via two flange connections to the connecting tube and the first damping volume. This makes it possible to easily change the second damping volume by a corresponding component is installed with a different volume. As a result, the flexibility in use is further increased.
  • the replacement of the second damping volume is particularly simple if the two flange connections are screwed by means of common bolts passing through both flange connections.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that the two damping volumes are cylindrical and arranged concentrically to the axis.
  • the second damping volume has a smaller inner diameter and a smaller axial length than the first damping volume.
  • the inner diameter of the second damping volume is variable by replacing the corresponding component with the same axial length in stages.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that in the second damping volume, an adjusting device which can be operated externally through the connecting pipe is arranged, with which the second damping volume can be changed continuously.
  • the front panel is cooled, in particular impact-cooled.
  • a Helmholtz damper according to an embodiment of the invention.
  • the shown Helmholtz damper 10 comprises two along an axis 18 arranged one behind the other and interconnected damping volume 11 and 12.
  • the first damping volume 11 is cylindrical and represents the main volume of the Helmholtz damper 10.
  • the second damping volume 12 which in Fig. 2 is circled for identification, has as component in 3 and 4 in longitudinal section and in the perspective external view reproduced shape.
  • the second damping volume 12 is according to Fig. 4 from a hollow cylindrical portion, which is provided at both ends with an annular flange 20 and 22, respectively.
  • a plurality of mounting holes 21 and 23 are arranged, which are aligned.
  • the second damping volume 12 can very easily be flanged by means of screwed through bolts 19 at the bottom of the first damping volume 11, which has corresponding threaded holes, flanged and topped with the flange 32.
  • the second damping volume 12 can be changed step by step, in addition or as an alternative to a continuous adjustment by means of an adjusting device 34 Fig. 3
  • Damping volumes 12a-12e are installed with the same axial length but different inner diameter. For this purpose, only the bolts 19 must be solved, the volumes exchanged and the bolts 19 are screwed again.
  • a connecting channel 13 in the form of a pipe section with a connection opening 17 is attached, via which the damping volumes 11, 12 are acoustically coupled to the combustion chamber (30 in FIG Fig. 5 ) are coupled.
  • a front panel 14 is attached, which has the same lateral dimensions as a Burner (EV burner 27 in Fig. 5 ), so that the gap that arises when removing a burner 27 in the front panel 31 of the combustion chamber 24 is closed by the Helmholtz damper 10.
  • the front panel 14 is preferably crimped with forward-guided cooling air to dissipate the heat introduced from the combustion chamber 30.
  • Fig. 5a shows as an example very simplified the upper portion of a silo separation chamber 24, the vertical cylindrical housing 25 is closed at the top by a cover 26.
  • a cover 26 In the lid 26 are distributed a plurality of similar EV burner 27 with the characteristic lower double cone part.
  • the double cones open directly into the combustion chamber 30.
  • fuel lance 28 From outside the silo combustion chamber 24, fuel is introduced from the outside into the double cone at each EV burner 27 by fuel lance 28.
  • a passage 29 is provided in each case.
  • the connecting tube 15 with the upper terminal 16 of the Helmholtz damper 10 is now designed the same as the corresponding fuel lance 28, so that when replacing a burner 27 by a Helmholtz damper 10 at the same time the connecting tube 15 without further changes, the position of the fuel lance 28 can take (see Fig. 5b ).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Helmholtzdämpfer (10) für den Einbau in die Brennkammer einer Gasturbine, welche Brennkammer einen innerhalb eines Gehäuses angeordneten Brennraum umfasst, der oben durch eine Frontplatte abgeschlossen ist, in der eine Mehrzahl von Brennern austauschbar befestigt ist, wobei die Brenner über Brennstofflanzen mit Brennstoff versorgt werden, die jeweils von aussen durch eine Durchführung im Gehäuse hindurch bis zu dem zugehörigen Brenner reichen. Bei einem solchen Helmholtzdämpfer wird die Flexibilität im Einsatz dadurch erhöht, dass der Helmholtzdämpfer (10) ein erstes Dämpfungsvolumen (11) und ein zweites Dämpfungsvolumen (12) umfasst, die entlang einer Achse (18) hintereinander angeordnet und unter Ausbildung eines vereinigten grösseren Dämpfungsvolumens lösbar miteinander verbunden sind, dass am dem zweiten Dämpfungsvolumen (12) gegenüberliegenden Ende des ersten Dämpfungsvolumens (11) ein vom ersten Dämpfungsvolumen (11) ausgehender Verbindungskanal (13) angeordnet ist, welcher in einem Frontpanel (14) endet, derart, dass der Helmholtzdämpfer anstelle eines Brenners in der Frontplatte befestigbar ist, und dass am dem ersten Dämpfungsvolumen (11) gegenüberliegenden Ende des zweiten Dämpfungsvolumens (12) ein vom zweiten Dämpfungsvolumen (12) ausgehendes Verbindungsrohr (15) angeordnet ist, welches anstelle einer Brennstofflanze durch eine Durchführung im Gehäuse nach draussen führbar ist.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Technik von Gasturbinen. Sie betrifft einen Helmholtzdämpfer für den Einbau in die Brennkammer einer Gasturbine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Einbau eines solchen Helmholtzdämpfers.
    • STAND DER TECHNIK
  • Bei der Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen in der Brennkammer einer Gasturbine hat sich die sogenannte magere Vormischverbrennung etabliert. Hierbei werden der Brennstoff und die Verbrennungsluft möglichst gleichmässig vorgemischt und anschliessend in die Brennkammer geleitet. Aus ökologischen Gründen achtet man auf eine niedrige Flammentemperatur, die durch einen grossen Luftüberschuss erreicht wird ("lean premix"). Auf diese Weise kann die Stickoxidbildung klein gehalten werden. Entsprechende Vormischbrenner, die auch als EV-Brenner (EV für Environmental Vortex) bekannt sind, sind z.B. in der EP 321 809 beschrieben. Derartige Brenner kommen in ringförmigen Brennkammern oder Silobrennkammern zum Einsatz. Der schematische Aufbau von Silobrennkammern mit EV-Brennern ist beispielsweise in Fig. 2 der DE 10 2005 062 284 wiedergegeben.
  • In derartigen Brennkammern entstehen bekanntermassen durch ein gegenseitiges Aufschaukeln von thermischen und akustischen Störungen thermoakustische Schwingungen, die nicht nur laut sind, sondern derart grosse Schwingungsamplituden annehmen können, dass die Gasturbine an die Grenze ihrer mechanischen Belastbarkeit stösst und dauerhafte Schäden entstehen können. Um dem vorzubeugen, sind in heutigen Brennkammern sogenannte Helmholtzdämpfer vorgesehen, mit denen die möglichen Schwingungsamplituden in der Brennkammer verkleinert oder sogar eliminiert werden.
  • Da die in einer Brennkammer auftretenden thermoakustischen Schwingungen in Frequenz und Amplitude von den unterschiedlichsten geometrischen und Betriebsparametern der Brennkammer beeinflusst werden, können bei einer neuen Brennkammer die zu erwartenden Schwingungen nur sehr unzulänglich vorausgesagt werden. Es kann daher sein, dass die an der Brennkammer eingesetzten Helmholtzdämpfer zunächst nicht optimal auf die tatsächlich auftretenden Schwingungen in der Brennkammer abgestimmt sind.
  • Aus der oben genannten DE 10 2005 062 284 ist es bekannt, bei einer ringförmigen Brennkammer oder Silobrennkammer anstelle einzelner EV-Brenner entsprechend ausgestaltete Helmholtzdämpfer an den Brennraum der Brennkammer anzuschliessen. Die einzelnen Helmholtzdämpfer können dabei aus mehreren hintereinandergeschalteten Dämpfungsvolumen bestehen. Des Weiteren kann ein Verstellmechanismus vorhanden sein, mit dem zumindest eines der Dämpfungsvolumina von aussen stufenlos verändert werden kann. Für die Betätigung des Verstellmechanismus ist eine Kolbenstange (37 in Fig. 2 der DE 10 2005 062 284 ) vorgesehen, für die in der zugehörigen Gehäuseöffnung (26 in Fig. 2) eine eigene Durchführung angeordnet werden muss. Auch sind - abgesehen von dem Verstellmechanismus - die Dämpfungsvolumen von ihrer Grundstruktur her nicht veränderbar, was die Flexibilität der Helmholtzdämpfer im Einsatz beeinträchtigt.
  • Aus der WO 03/060381 ist eine ringförmige Brennkammer für eine Gasturbine bekannt, die mit EV-Brennern ausgerüstet ist. In diesem Fall ist ein Helmholtzdämpfer, der ein konstantes und ein veränderbares Volumen umfasst, zwischen benachbarten Brennern eingesetzt. Für die Verstellung des veränderbaren Volumens ist ein spezieller verschliessbarer Zugang im Turbinengehäuse vorgesehen, durch den hindurch die Verstellung mittels eines einführbaren Werkzeugs erfolgen kann.
  • Die bekannten Helmholtzdämpfer sind daher entweder in der Anwendung und Einstellung auf die jeweilige Brennkammer nicht flexibel genug oder sie lassen sich nur unter besonderen Vorkehrungen in vorhandene Brennkammern integrieren und von ausserhalb der Brennkammer einstellen.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einerseits einen Helmholtzdämpfer der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass er wesentlich flexibler einsetzbar ist, und dass er sich ohne zusätzlichen Aufwand in eine vorhandene Brennkammer einbauen lässt, und andererseits ein Verfahren zum Einbau eines solchen Helmholtzdämpfers anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemässen Helmholtzdämpfers ist darin zu sehen, dass der Helmholtzdämpfer ein erstes Dämpfungsvolumen und ein zweites Dämpfungsvolumen umfasst, die entlang einer Achse hintereinander angeordnet und unter Ausbildung eines vereinigten grösseren Dämpfungsvolumens lösbar miteinander verbunden sind, dass am dem zweiten Dämpfungsvolumen gegenüberliegenden Ende des ersten Dämpfungsvolumens ein vom ersten Dämpfungsvolumen ausgehender Verbindungskanal angeordnet ist, welcher in einem Frontpanel endet, derart, dass der Helmholtzdämpfer anstelle eines Brenners in der Frontplatte befestigbar ist, und dass am dem ersten Dämpfungsvolumen gegenüberliegenden Ende des zweiten Dämpfungsvolumens ein vom zweiten Dämpfungsvolumen ausgehendes Verbindungsrohr angeordnet ist, welches anstelle einer Brennstofflanze durch eine Durchführung im Gehäuse nach draussen führbar ist. Hierdurch ist es möglich, ohne grösseren Aufwand den Helmholtzdämpfer anstelle eines Brenners und seiner Brennstofflanze in die Brennkammer einzubauen. Für den Einbau stehen so prinzipiell alle von einem Brenner eingenommenen Orte an der Brennkammer zur Verfügung. Gleichzeitig kann durch das Verbindungsrohr von aussen ein Verstellmechanismus betätigt werden, mit dem das Dämpfungsvolumen stetig verändert werden kann.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dämpfungsvolumen über zwei Flanschverbindungen mit dem Verbindungsrohr und dem ersten Dämpfungsvolumen verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, auf einfache Weise das zweite Dämpfungsvolumen zu verändern, indem ein entsprechendes Bauteil mit einem anderen Volumen eingebaut wird. Hierdurch wird die Flexibilität im Einsatz noch weiter erhöht.
  • Besonders einfach ist das Auswechseln des zweiten Dämpfungsvolumens, wenn die beiden Flanschverbindungen mittels gemeinsamer, durch beide Flanschverbindungen hindurchreichender Schraubbolzen verschraubt sind.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Dämpfungsvolumen zylindrisch ausgebildet und konzentrisch zur Achse angeordnet sind.
  • Insbesondere weist das zweite Dämpfungsvolumen einen kleineren Innendurchmesser und eine kleinere axiale Länge auf als das erste Dämpfungsvolumen.
  • Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des zweiten Dämpfungsvolumens durch Austausch des entsprechenden Bauteils bei gleichbleibender axialer Länge in Stufen veränderbar.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Dämpfungsvolumen eine durch das Verbindungsrohr von aussen bedienbare Verstellvorrichtung angeordnet ist, mit welcher das zweite Dämpfungsvolumen kontinuierlich veränderbar ist.
  • Damit der Helmholtzdämpfer den thermischen Belastungen sicher standhält, ist es von Vorteil, dass das Frontpanel gekühlt, insbesondere prallgekühlt, ist.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zum Einbau eines Helmholtzdämpfers nach der Erfindung in eine Brennkammer einer Gasturbine, welche Brennkammer einen innerhalb eines Gehäuses angeordneten Brennraum umfasst, der oben durch eine Frontplatte abgeschlossen ist, in der eine Mehrzahl von Brennern austauschbar befestigt ist, wobei die Brenner über Brennstofflanzen mit Brennstoff versorgt werden, die jeweils von aussen durch eine Durchführung im Gehäuse hindurch bis zu dem zugehörigen Brenner reichen, ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der Brenner ausgebaut und an seiner Stelle der Helmholtzdämpfer eingebaut wird, wobei das Verbindungsrohr anstelle einer Brennstofflanze durch die frei werdende Durchführung im Gehäuse nach draussen geführt wird.
    • KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
    • Fig. 1
    in einer perspektivischen Aussenansicht einen Helmholtzdämpfer gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Fig. 2
    den Längsschnitt durch den Helmholtzdämpfer aus Fig. 1;
    Fig. 3
    in verschiedenen Teilfiguren (Fig.3a bis 3e) im Längsschnitt mehrere austauschbare Dämpfungsvolumina unterschiedlicher Grösse, die sich in ihrem Innendurchmesser unterscheiden;
    Fig. 4
    eine perspektivische Aussenansicht eines austauschbaren Dämpfungsvolumens gemäss Fig. 3; und
    Fig. 5
    im Schnitt den oberen Teil einer Silobrennkammer einer Gasturbine mit einer Mehrzahl von sogenannten EV-Brennern (Fig. 5a), von denen einer durch einen Helmholtzdämpfer gemäss Fig. 2 ersetzt ist (Fig. 5b).
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • In den Fig. 1 und 2 ist in einer perspektivischen Aussenansicht bzw. im Längsschnitt ein Helmholtzdämpfer gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der gezeigte Helmholtzdämpfer 10 umfasst zwei entlang einer Achse 18 hintereinander angeordnete und miteinander verbundene Dämpfungsvolumen 11 und 12. Das erste Dämpfungsvolumen 11 ist zylindrisch ausgebildet und stellt das Hauptvolumen des Helmholtzdämpfers 10 dar. An dieses Hauptvolumen ist das kleinere zweite Dämpfungsvolumen 12, das ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist, angeflanscht. Das zweite Dämpfungsvolumen 12, das in Fig. 2 zur Kennzeichnung eingekreist ist, hat als Bauteil die in Fig. 3 und 4 im Längsschnitt bzw. in der perspektivischen Aussenansicht wiedergegebene Gestalt.
  • Das zweite Dämpfungsvolumen 12 ist nach oben hin durch einen Flansch 32 abgeschlossen, der am unteren Ende eines nach oben führenden Verbindungsrohres 15 angeordnet ist. Über das Verbindungsrohr 15, das am oberen Ende mit einem Anschluss 16 versehen ist, ist das zweite Dämpfungsvolumen 12 von oben her zugänglich. Insbesondere kann durch das Verbindungsrohr 15 die Bestätigungsstange einer Verstellvorrichtung 34 (gestrichelt in Fig. 2 eingezeichnet) geführt sein, mit der das Volumen des zweiten Dämpfungsvolumens 12 stetig verstellt werden kann (Doppelpfeile in Fig. 2).
  • Das zweite Dämpfungsvolumen 12 besteht gemäss Fig. 4 aus einem hohlzylindrischen Abschnitt, der an beiden Enden jeweils mit einem kreisringförmigen Flansch 20 bzw. 22 versehen ist. In den Flanschen 20, 22 sind am Umfang verteilt mehrere Befestigungslöcher 21 bzw. 23 angeordnet, die miteinander fluchten. Auf diese Weise kann das zweite Dämpfungsvolumen 12 sehr einfach mittels durchgesteckter Schraubbolzen 19 gleichzeitig unten am ersten Dämpfungsvolumen 11, das entsprechende Gewindelöcher aufweist, angeflanscht und oben mit dem Flansch 32 abgeschlossen werden.
  • Durch die leichte Austauschbarkeit des zweiten Dämpfungsvolumens 12 lässt sich - zusätzlich oder alternativ zu einer stetigen Verstellung mittels einer Verstellvorrichtung 34 - das zweite Dämpfungsvolumen 12 dadurch stufenweise verändern, dass gemäss Fig. 3 Dämpfungsvolumina 12a-12e mit gleicher axialer Länge aber unterschiedlich grossem Innendurchmesser eingebaut werden. Zu diesem Zweck müssen lediglich die Schraubbolzen 19 gelöst, die Volumina ausgetauscht und die Schraubbolzen 19 wieder eingeschraubt werden.
  • Am unteren Ende des ersten Dämpfungsvolumens 11 ist ein Verbindungskanal 13 in Form eines Rohrstücks mit einer Anschlussöffnung 17 angebracht, über den die Dämpfungsvolumina 11, 12 akustisch an den Brennraum (30 in Fig. 5) angekoppelt werden. Am unteren Ende des Verbindungskanals 13 ist ein Frontpanel 14 befestigt, das dieselben lateralen Abmessungen hat wie ein Brenner (EV-Brenner 27 in Fig. 5), so dass die Lücke, die beim Entfernen eines Brenners 27 in der Frontplatte 31 der Brennkammer 24 entsteht, durch den Helmholtzdämpfer 10 geschlossen wird. Das Frontpanel 14 wird vorzugsweise mit nach vorne geführter Kühlluft prallgekühlt, um die aus dem Brennraum 30 eingetragene Wärme abzuführen.
  • Fig. 5a zeigt als Beispiel stark vereinfacht den oberen Bereich einer Silobrennkammer 24, deren vertikales zylindrisches Gehäuse 25 oben durch einen Deckel 26 verschlossen ist. Im Deckel 26 sind verteilt mehrere gleichartige EV-Brenner 27 mit dem charakteristischen unteren Doppelkegelteil untergebracht. Die Doppelkegel münden direkt in den Brennraum 30. Von ausserhalb der Silobrennkammer 24 wird bei jedem EV-Brenner 27 durch Brennstofflanze 28 Brennstoff von aussen in den Doppelkegel eingeführt. Für den Durchgang der Brennstofflanze in die Brennkammer 24 ist jeweils eine Durchführung 29 vorgesehen. Das Verbindungsrohr 15 mit dem oberen Anschluss 16 des Helmholtzdämpfers 10 ist nun genauso ausgebildet, wie die entsprechende Brennstofflanze 28, so dass beim Ersetzen eines Brenners 27 durch einen Helmholtzdämpfer 10 gleichzeitig auch das Verbindungsrohr 15 ohne weitere Änderungen die Stelle der Brennstofflanze 28 einnehmen kann (siehe Fig. 5b).
  • Insgesamt lässt sich die Erfindung wie folgt zusammenfassen:
    • Der neue Helmholtzdämpfer kann anstelle eines EV-Brenners eingesetzt werden. Es werden freie Brennerpositionen genutzt.
    • Der Helmholtzdämpfer verfügt über zwei Abstimmvorrichtungen. Ein von aussen zugängliches Rohr erlaubt es, das Dämpfungsvolumen zu verändern. Ein zweiter Mechanismus erlaubt es, das Volumen noch weiter zu verändern. In einem Teil des Dämpfers werden dazu Zylinder mit unterschiedlichem Durchmesser eingebaut.
    • Ein prallgekühltes Frontblech ermöglicht es, den Helmholtzdämpfer den hohen Temperaturen an dieser Stelle der Brennkammer direkt auszusetzen.
    • Der Helmholtzdämpfer ist direkt von der Aussenseite zugänglich and kann so ohne Ausbau oder Entfernen irgendwelcher Abdeckungen in der Frequenz verstellt werden.
    BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    Helmholtzdämpfer
    11,12
    Dämpfungsvolumen
    13
    Verbindungskanal
    14
    Frontpanel
    15
    Verbindungsrohr
    16
    Anschluss
    17
    Anschlussöffnung
    18
    Achse
    19
    Schraubbolzen
    20,22,32,33
    Flansch
    21,23
    Befestigungsloch
    24
    Brennkammer (Silobrennkammer)
    25
    Gehäuse
    26
    Deckel
    27
    Brenner (EV-Brenner)
    28
    Brennstofflanze
    29
    Durchführung
    30
    Brennraum
    31
    Frontplatte
    34
    Verstellvorrichtung

Claims (9)

  1. Helmholtzdämpfer (10) für den Einbau in die Brennkammer (24) einer Gasturbine, welche Brennkammer (24) einen innerhalb eines Gehäuses (25, 26) angeordneten Brennraum (30) umfasst, der oben durch eine Frontplatte (31) abgeschlossen ist, in der eine Mehrzahl von Brennern (27) austauschbar befestigt ist, wobei die Brenner (27) über Brennstofflanzen (28) mit Brennstoff versorgt werden, die jeweils von aussen durch eine Durchführung (29) im Gehäuse (25, 26) hindurch bis zu dem zugehörigen Brenner (27) reichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Helmholtzdämpfer (10) ein erstes Dämpfungsvolumen (11) und ein zweites Dämpfungsvolumen (12) umfasst, die entlang einer Achse (18) hintereinander angeordnet und unter Ausbildung eines vereinigten grösseren Dämpfungsvolumens lösbar miteinander verbunden sind, dass am dem zweiten Dämpfungsvolumen (12) gegenüberliegenden Ende des ersten Dämpfungsvolumens (11) ein vom ersten Dämpfungsvolumen (11) ausgehender Verbindungskanal (13) angeordnet ist, welcher in einem Frontpanel (14) endet, derart, dass der Helmholtzdämpfer anstelle eines Brenners (27) in der Frontplatte (31) befestigbar ist, und dass am dem ersten Dämpfungsvolumen (11) gegenüberliegenden Ende des zweiten Dämpfungsvolumens (12) ein vom zweiten Dämpfungsvolumen (12) ausgehendes Verbindungsrohr (15) angeordnet ist, welches anstelle einer Brennstofflanze (28) durch eine Durchführung (29) im Gehäuse (25, 26) nach draussen führbar ist.
  2. Helmholtzdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dämpfungsvolumen (12) über zwei Flanschverbindungen (20, 32 bzw. 22, 33) mit dem Verbindungsrohr (15) und dem ersten Dämpfungsvolumen (11) verbunden ist.
  3. Helmholtzdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flanschverbindungen (20, 32 bzw. 22, 33) mittels gemeinsamer, durch beide Flanschverbindungen (20, 32 bzw. 22, 33) hindurchreichender Schraubbolzen (19) verschraubt sind.
  4. Helmholtzdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dämpfungsvolumen (11, 12) zylindrisch ausgebildet und konzentrisch zur Achse (18) angeordnet sind.
  5. Helmholtzdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dämpfungsvolumen (12) einen kleineren Innendurchmesser und eine kleinere axiale Länge aufweist als das erste Dämpfungsvolumen (11).
  6. Helmholtzdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des zweiten Dämpfungsvolumens (12) durch Austausch des entsprechenden Bauteils (12) bei gleichbleibender axialer Länge in Stufen veränderbar ist.
  7. Helmholtzdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Dämpfungsvolumen (12) eine durch das Verbindungsrohr (15) von aussen bedienbare Verstellvorrichtung (34) angeordnet ist, mit welcher das zweite Dämpfungsvolumen (12) kontinuierlich veränderbar ist.
  8. Helmholtzdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Frontpanel (14) gekühlt, insbesondere prallgekühlt, ist.
  9. Verfahren zum Einbau eines Helmholtzdämpfers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in eine Brennkammer (24) einer Gasturbine, welche Brennkammer (24) einen innerhalb eines Gehäuses (25, 26) angeordneten Brennraum (30) umfasst, der durch eine Frontplatte (31) abgeschlossen ist, in der eine Mehrzahl von Brennern (27) austauschbar befestigt ist, wobei die Brenner (27) über Brennstofflanzen (28) mit Brennstoff versorgt werden, die jeweils von aussen durch eine Durchführung (29) im Gehäuse (25, 26) hindurch bis zu dem zugehörigen Brenner (27) reichen, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Brenner (27) ausgebaut und an seiner Stelle der Helmholtzdämpfer (10) eingebaut wird, wobei das Verbindungsrohr (15) anstelle einer Brennstofflanze (28) durch die frei werdende Durchführung (29) im Gehäuse (25, 26) nach draussen geführt wird.
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