EP4078032A1 - Brennerkomponente eines brenners und brenner einer gasturbine mit einer solchen - Google Patents

Brennerkomponente eines brenners und brenner einer gasturbine mit einer solchen

Info

Publication number
EP4078032A1
EP4078032A1 EP20828979.3A EP20828979A EP4078032A1 EP 4078032 A1 EP4078032 A1 EP 4078032A1 EP 20828979 A EP20828979 A EP 20828979A EP 4078032 A1 EP4078032 A1 EP 4078032A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
vortex generator
burner component
component
wall section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20828979.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Dederichs
Michael Huth
Ramsatish KALURI
Udo Schmitz
Anatol SCHULZ
Daniel Vogtmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP20167166.6A external-priority patent/EP3889506A1/de
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP4078032A1 publication Critical patent/EP4078032A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2206/00—Burners for specific applications
    • F23D2206/10—Turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14003—Special features of gas burners with more than one nozzle

Definitions

  • the invention relates to a burner component of a burner for use in a gas turbine.
  • the task of the burner component considered here is to cause a swirling of combustion air with fuel or to be favorable.
  • disruptive elements are usually arranged in the flow path, which deflect the flow and thereby cause a swirl.
  • Blade-like structures are often used for this.
  • the object of the present invention is therefore to achieve improved mixing with the lowest possible resistance.
  • the generic burner component is intended to be a component of a burner.
  • the type of burner involved is initially irrelevant, but the burner component is advantageously used in a burner of a gas turbine. It is obvious here that the burner is to be arranged on the upstream side of a combustion chamber.
  • the burner has a flow channel in which the combustion air flows in a flow direction from upstream to downstream.
  • the flow channel is necessarily limited by a wall.
  • the burner component now comprises, at least in sections, the wall adjoining the flow channel as a wall section.
  • a plurality of injection nozzles are generically arranged on the wall section. How the fuel is supplied to the injection nozzles is initially insignificant. At least the injection nozzles are provided to enable fuel to be introduced into the flow channel. As a result, the injection nozzles are initially connected to a fuel channel regardless of how it is designed or arranged.
  • the vortex generators are each arranged on the wall section and protrude into the flow channel.
  • the vortex generators as an obstacle in the flow channel, cause the combustion air to swirl.
  • the vortex generators have a shape with a starting edge running on the wall section.
  • the starting edge represents the boundary of the vortex generator on the upstream side.
  • the starting edge can have both an arcuate and a straight course.
  • the starting edge here runs along (not necessarily exactly in) a transverse direction which is oriented transversely to the flow direction and at the same time on the wall section or tangentially to the wall section.
  • a terminating edge is located on the downstream side of the respective vortex generator.
  • the terminating edge extends in each case along (not necessarily exactly in) a vertical direction.
  • the vertical direction is oriented transversely to the wall section and transversely to the direction of flow.
  • the end of the end edge on the wall section forms a base point, with an end point located opposite one another at the end edge.
  • the vortex generator has a vortex generator height which is measured in the Hochrich direction and extends from the base to the end point.
  • the respective vortex generator is limited on the one hand by two oppositely arranged side surfaces.
  • the side surfaces starting from the terminating edge, run upstream towards the opposite edge ends of the starting edge.
  • the vortex generator is limited by an inclined surface, which begins at the starting edge and runs to the end point.
  • the incline surface is delimited laterally, at least in sections, by the side surfaces.
  • the vortex generators in the embodiment considered here have an approximately triangular shape when viewed from different sides. This applies both when viewed in the direction of flow and in the vertical direction with a view of the slope surface. Likewise, when viewed in the transverse direction, the respective side surface shows an approximately triangular shape. As a result, the vortex generator has approximately the shape of a tetrahedron, one surface of the tetrahedron being formed by the wall surface and one edge of the tetrahedron being the starting edge and one edge being the terminating edge.
  • the vortex generator has a vortex generator length, which is measured in the direction of flow and here it stretches from the starting edge to the base point. If the starting edge does not extend in a straight line in the transverse direction, the point on the starting edge that is located furthest upstream must be selected. This point can be the center, but in the case of a wall section that is not even, it will usually be an edge of the starting edge.
  • the incline surface is now made concave. This means that the incline surface is a curved surface that is deeply shaped into the vortex generator.
  • a curvature which has a certain deviation from a planar incline plane has been shown to be advantageous in terms of improving the intermixing with the conversion from a planar plane to a concave inclined surface.
  • the slope plane is defined here by the end point and two further points of the circumferential edge of the slope surface, so that the slope surface lies completely below the slope plane.
  • a surface depth can also be determined, whereby the surface depth turns out to be large represents the distance from the concave slope surface to the planar slope plane.
  • a surface depth of at least 0.05 times the vortex generator height and a maximum of 0.4 times the vortex generator height is preferred here.
  • a surface depth of at least 0.1 times the vortex generator height is particularly advantageous. Furthermore, it is particularly advantageous if the surface depth corresponds to a maximum of 0.3 times the vortex generator height.
  • the side surfaces show a convex curvature in a section through the vortex generator along a plane transverse to the flea direction.
  • the respective side surfaces form, in the simplest form, a section of a cylindrical surface.
  • a vortex generator Independently of the concave sloping surface according to the invention, a vortex generator has special features, in particular proportions, so that an advantageous effect is achieved.
  • the width in the transverse direction corresponds to at least 0.5 times the vortex generator length.
  • a width of the vortex generator of at least 0.8 times the vortex generator length is particularly advantageous.
  • the vortex generator length corresponds to at least 0.5 times the width of the vortex generator.
  • a vortex generator length of at least 0.8 times the width of the vortex generator is particularly advantageous.
  • the advantageous effect of the vortex generator is also ensured if the vortex generator length corresponds to at least 0.8 times the vortex generator height.
  • a vortex generator length of at least the vortex generator height is particularly advantageous.
  • the vortex generator height should not be more than 1.5 times the vortex generator length. It is particularly advantageous if the vortex generator height is smaller than the vortex generator length.
  • the injection nozzle is formed by a round bore with a nozzle diameter.
  • a nozzle diameter of the injection nozzle is at least 0.1 times the vortex generator height.
  • a nozzle diameter of at least 0.2 times the vortex generator height is particularly advantageous here.
  • the nozzle diameter should not be too large in relation to the vortex generator, since otherwise the advantageous effect of the vortex generator is lost. Therefore, the nozzle diameter should be less than 0.6 times the vortex generator height. A nozzle diameter of a maximum of 0.4 times the vortex generator height is particularly advantageous.
  • an equivalent nozzle diameter must be determined from the cross-sectional area of the injection nozzle.
  • an injection nozzle can advantageously be arranged on at least one side of the vortex generator in a side surface of the vortex generator or in the immediately adjacent wall section at a distance from the base of a maximum of 0.3 times the vortex generator height. It is particularly preferred here if the distance between the injection nozzles (regardless of the arrangement in the side surface or the wall section) from the base point corresponds to a maximum of 0.2 times the vortex generator height. Furthermore, an injection nozzle can advantageously be arranged on both sides of the vortex generator.
  • the injection nozzles are arranged in the middle of the respective vortex generator. In combination with the alignment of the vortex generator with a slope surface that rises downstream, a partial mixing of the fuel in the combustion air is effected downstream of the vortex generator.
  • the injection nozzles are arranged directly on the vortex generator at the terminating edge (the injection nozzles interrupt the terminating edge or reduce its length at the base).
  • the injection nozzle can be arranged downstream of the vortex generator in the wall section.
  • the distance from the injection nozzle to the base point corresponds to a maximum of 0.5 times the vortex generator height. It is particularly advantageous if the distance corresponds to a maximum of 0.3 times the vortex generator height. In this way, the advantageous influence of the vortex generator with the concave inclined surface is optimally used to achieve the best possible mixing of the fuel in the combustion air.
  • the injection nozzle when arranged on the wall section, is arranged at a distance from the base of at least 0.1 times the vortex generator height.
  • the distance to the edge of the injection nozzle is viewed in each case for the above-mentioned partial distances.
  • the base point is determined as an extension of the end edge without rounding off.
  • a further advantageous introduction of the fuel into the combustion air is made possible when at least one injection nozzle is arranged between two vortex generators. It is particularly advantageous if precisely one injection nozzle is arranged centrally between the vortex generators.
  • the arrangement in this regard relates to the position in the transverse direction.
  • the at least one injection nozzle between the vortex generators is also positioned in spatial proximity to the base point when viewed in the direction of flow. It is advantageous if the distance from the base point to the injection nozzle also corresponds to a maximum of 0.5 times the vortex generator height. It has been shown to be particularly preferred if the injection nozzle is arranged downstream of the base point at a maximum distance of 0.3 times the height of the vortex generator.
  • the multiple vortex generators can be arranged next to one another and offset from one another in the direction of flow.
  • the vortex generators are preferably arranged next to one another on the same fleas in the direction of flow. In this regard, it is irrelevant whether other means of swirling the air flow are arranged upwards or downstream outside the immediate area of influence of the vortex generator.
  • the vortex generators are arranged at a distance from one another in the transverse direction.
  • the vortex generators are directly adjacent to one another. It is particularly advantageous here if, due to the adjoining arrangement of the vortex generators, the respective adjacent inclined surfaces have a common edge section.
  • the burner component as part of a burner can fulfill different functions.
  • the burner component can form a pipe section which surrounds the flow channel.
  • the burner component can form a section of a wall of the flow channel, with two or more sections, for example each as a burner component, surrounding the flow channel.
  • the wall can be a surface of a turbulence vane which is arranged in a flow channel.
  • the burner component is intended to adjoin the flow duct to effect a mixing of fuel in combustion air in accordance with the intended task.
  • the burner component forms a burner lance.
  • the burner lance has a wall in the form of a rotation, with which the flow channel surrounds the wall section of the burner component.
  • the vortex generators are arranged distributed around the circumference of the wall section, the vortex generators being designed as described above.
  • a burner component according to the invention leads to the formation of a burner according to the invention which is used as intended on a combustion chamber.
  • the burner in a combustion chamber of a gas turbine is particularly advantageous, the burner component also preferably being a burner lance.
  • the burner comprises at least one mixing tube which surrounds the flow channel and is arranged upstream of the combustion chamber. net is.
  • the burner component used here, with a design as described above, is arranged centrally in the mixing tube.
  • Fig. 1 is a perspective view of a burner lance as a burner component
  • Fig. 2 is a detailed view of the arrangement of vortex generators and injection nozzles
  • Fig. 3 is a side view of Fig. 2;
  • FIG. 4 shows a view of FIG. 1 against the direction of flow
  • FIG 5 shows a section through the burner lance in the area of the vortex generator.
  • FIG. 1 an exemplary embodiment for a burner component 01 according to the invention is shown in the form of a burner lance in a perspective view.
  • the typical rotationally shaped, elongated shape of the burner lance 01 can be seen.
  • the slightly conical wall of the burner lance forms the wall section 03 of the burner component 01 as a boundary surface for the flow channel intended to be present in the burner. This correspondingly defines the flow direction 05 from an upstream side to a downstream side.
  • the arrangement of several vortex generators 11 distributed around the circumference can also be seen, each of which is approximately triangular in shape from different directions.
  • the vortex generator 11 thus has approximately the shape of a tetrahedron.
  • the arrangement of several injection nozzles 21, 22, which are arranged downstream of the Wirbelerzeu like 11, can also be seen.
  • FIGS. 2 to 5 now show in detail the design of the vortex generators 11 and the associated injection nozzles 21, 22.
  • the respective vortex generator 11 is delimited upstream by a starting edge 14.
  • the starting edge 14 runs along a transverse direction which is perpendicular to the direction of flow and tangential to the wall section 03. Due to the arrangement of the vortex generators 11 on the rotationally shaped wall section 03, the starting edge 14 is curved, so that the two opposite edge ends 15 of the starting edge 14 are arranged furthest upstream.
  • the vortex generator 11 is limited by the end edge 16, which 16 extends approximately in a respective vertical direction from a base point 18 on the wall section 03 to an end point 17.
  • the floch direction is aligned approximately perpendicular to the flow direction and perpendicular to the wall section 03 at the base point 18.
  • the distance from the base 18 to the end point 17 measured in the Hochrich device defines the vortex generator height.
  • the distance from the terminating edge 16 to the edge ends 15 measured in the flow direction 05 defines a vortex generator length.
  • the side of the respective vortex generator 11 is limited by two opposing Be ten surfaces 19, which 19 each extend from the end edge in the direction of the respective edge end 15 of the starting edge 14 Rich. As can be seen, the side surfaces 19 have a curved, convex shape.
  • the surface of the vortex generator which is essential for the swirling of the fuel in the combustion air, forms the inclined surface 12, which extends from the starting edge 14 to the end point 17. Accordingly, the Steistsflä surface 12 is bounded in sections by cut edges with the two side surfaces 19 be.
  • the vortex generators 11 are arranged adjacent to one another in such a way that, in sections, a common edge section of the adjacent inclined surfaces 12, starting from respective edge end 15 to essentially the beginning of the side surfaces 19 results.
  • the inclined surface 12 has a convexly curved shape. This is the decisive feature for achieving the advantageous turbulence and thus a further possibility for reducing pollutants during combustion.
  • the incline surface 12 is located below a theoretical incline plane 13.
  • the incline plane 13 is defined by the end point 17 and the two edge ends 15, so that the incline surface 12 is arranged completely below the incline plane 13.
  • the greatest distance between the incline surface 12 and the theoretical incline plane 13 corresponds to the surface depth of 0.2 times the vortex generator height.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennerkomponente (01) eines Brenners. Der Brenner weist einen Strömungskanal auf, in dem Verbrennungsluft in einer Strömungsrichtung (05) von stromaufwärts nach stromabwärts strömt. Dabei umfasst die Brennerkomponente (01) einen am Strömungskanal angrenzenden Wandabschnitt (03) und mehrere im Wandabschnitt (03) angeordnete Einspritzdüsen (21, 22), und mehrere auf dem Wandabschnitt (03) angeordnete Wirbelerzeuger (11). Zur Verbesserung der Verteilung des Brennstoffs in der Verbrennungsluft ist vorgesehen, dass die Wirbelerzeuger (11) eine in Strömungsrichtung (05) ansteigende Steigungsfläche (12) aufweisen, die konkav gewölbt ist.

Description

Beschreibung
Brennerkomponente eines Brenners und Brenner einer Gasturbine mit einer sol chen
Die Erfindung betrifft eine Brennerkomponente eines Brenners zur Verwendung bei einer Gasturbine. Die hier betrachtete Aufgabe der Brennerkomponente ist es, eine Verwirbelung von Verbrennungsluft mit Brennstoff zu bewirken bzw. zu be günstigen.
Für eine vorteilhafte Verbrennung mit Ziel Schadstoffe nach Möglichkeit zu ver meiden ist es wesentlich, dass vor der Verbrennung eine homogene Vermischung des Brennstoffs in der Verbrennungsluft stattfindet. Um dies zu erreichen werden im Stand der Technik verschiedene Lösungen eingesetzt. Vielfach basieren diese darauf, eine Verwirbelung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff zu bewirken. Zwar führen entsprechende Verwirbelungen zu einem Widerstand in der Strö mung, jedoch ist in aller Regel ohne eine Verwirbelung die geforderte weitgehend schadstofffreie Verbrennung nicht erzielbar.
Zur Verwirbelung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff werden in aller Regel Störelemente im Strömungsverlauf angeordnet, welche die Strömung umlenken und dabei eine Verwirbelung bewirken. Vielfach kommen hierzu schaufelartige Strukturen zum Einsatz.
Weiterhin ist es bekannt, auf der Oberfläche entlang des Strömungsverlaufs Stör konturen anzuordnen, die eine Verwirbelung der Verbrennungsluft bewirken. So ist es unter anderem bekannt, sogenannte Wirbelerzeuger auf der Wandung des Strömungskanals anzuordnen, welche entsprechend in den Strömungskanal hin einragen. Beispielhafte Ausführungen hierzu offenbaren die EP 0775869 sowie die EP 0619457. In beiden Fällen werden im Strömungskanal für die Verbrennungs luft Wirbelerzeuger angeordnet, welche in Blickrichtung der Strömung eine drei eckige, ausgehend von der Wandung des Strömungskanals stromabwärts anstei gende, gleichschenkelige Gestalt aufweisen. Hieraus ergibt sich gleichfalls bei einer Seitenansicht quer zur Strömungsrichtung eine dreieckige Gestalt in Form eines rechtwinkeligen Dreiecks. Weiterhin handelt es sich bei einer Ansicht senk recht auf die Wandung des Strömungskanal, quer zur Strömungsrichtung um eine dreieckige Gestalt. Diese Gestaltungsform von Wirbelerzeugern mit einer dreieckigen Gestalt aus drei Perspektiven hat sich quasi als einzige Ausführungsform derartiger Wirbelerzeu ger als tauglich erwiesen und hierdurch als Regelausführung durchgesetzt.
Unabhängig von der Art des Strömungsverlaufs und der Gestaltung der notwendi gen Mittel zur homogenen Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff gilt es, den Strömungswiderstand möglichst gering zu halten und dennoch die hin reichende Vermischung sicherzustellen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine verbesserte Vermischung bei möglichst geringem Widerstand zu be wirken.
Die gestellte Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Brennerkomponente nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Eine Brennerlanze als erfindungsgemäße Brennerkomponente ist im Anspruch 11 und ein Brenner mit der entsprechenden Brennerkomponente ist im Anspruch 12 angegeben. Vor teilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die gattungsgemäße Brennerkomponente ist bestimmungsgemäß Komponente eines Brenners. Um welche Art von Brenner es sich hierbei handelt ist zunächst unerheblich, jedoch wird die Brennerkomponente vorteilhaft bei einem Brenner einer Gasturbine eingesetzt. Hierbei ist offensichtlich, dass der Brenner an der stromaufwärtigen Seite einer Brennkammer anzuordnen ist. Dabei weist der Bren ner einen Strömungskanal auf, in dem Verbrennungsluft in einer Strömungsrich tung von stromaufwärts nach stromabwärts strömt. Der Strömungskanal ist dabei notwendigerweise von einer Wandung begrenzt. Hierbei umfasst nunmehr die Brennerkomponente zumindest abschnittsweise die an den Strömungskanal an grenzenden Wandung als Wandabschnitt.
Auf dem Wandabschnitt sind gattungsgemäß mehrere Einspritzdüsen angeordnet. Wie die Versorgung von Brennstoff zu den Einspritzdüsen erfolgt ist zunächst un erheblich. Zumindest sind die Einspritzdüsen vorgesehen, um die Einbringung von Brennstoff in den Strömungskanal zu ermöglichen. Folglich stehen die Einspritz düsen in Verbindung mit einem Brennstoffkanal zunächst unabhängig davon, wie dieser ausgeführt oder angeordnet ist.
Weiterhin befinden sich auf dem Wandabschnitt in räumlicher Nähe zu den Ein spritzdüsen mehrere Wirbelerzeuger. Hierbei sind die Wirbelerzeuger jeweils auf dem Wandabschnitt angeordnet und ragen dabei in den Strömungskanal hinein. Entsprechend bewirken die Wirbelerzeuger als Hindernis im Strömungskanal eine Verwirbelung der Verbrennungsluft.
Dabei ist weiterhin gattungsgemäße vorgesehen, dass die Wirbelerzeuger eine Gestalt aufweisen mit einem auf dem Wandabschnitt verlaufenden Anfangsrand. Der Anfangsrand stellt auf der ström aufwärtigen Seite die Begrenzung des Wir belerzeugers dar. Je nach Gestalt des Wandabschnitts kann der Anfangsrand so wohl einen bogenförmigen als auch einen geradlinigen Verlauf aufweisen. Der Anfangsrand verläuft hierbei entlang (nicht notwendigerweise genau in) einer Qu errichtung, welche quer zur Strömungsrichtung und dabei auf dem Wandabschnitt bzw. tangential zum Wandabschnitt ausgerichtet ist.
Auf der stromabwärtigen Seite des jeweiligen Wirbelerzeugers befindet sich eine Abschlusskante. Die Abschlusskante erstreckt sich hierbei jeweils entlang (nicht notwendigerweise genau in) einer Hochrichtung. Die Hochrichtung ist quer zum Wandabschnitt sowie quer zur Strömungsrichtung ausgerichtet. Das Ende der Ab schlusskante am Wandabschnitt bildet ein Fußpunkt, wobei sich gegenüberlie gend an der Abschlusskante ein Endpunkt befindet.
Dabei weist der Wirbelerzeuger eine Wirbelerzeugerhöhe auf, welche in Hochrich tung gemessen wird und sich hierbei vom Fußpunkt bis zum Endpunkt erstreckt.
Begrenzt wird der jeweilige Wirbelerzeuger zum einen durch zwei gegenüberlie gend angeordnete Seitenflächen. Hierbei verlaufen die Seitenflächen ausgehend von der Abschlusskante stromaufwärts auf die gegenüberliegenden Randenden des Anfangsrandes zuweisend. Weiterhin wird der Wirbelerzeuger durch eine Steigungsfläche begrenzt, welche am Anfangsrand beginnt und zum Endpunkt verläuft. Folglich wird die Steigungsfläche seitlich zumindest abschnittsweise durch die Seitenflächen begrenzt.
Die Wirbelerzeuger in der hier betrachteten Ausführung weisen von verschiedenen Seiten betrachtet eine ungefähr dreieckige Gestalt auf. Dies gilt sowohl bei einer Betrachtung in Strömungsrichtung als auch in der Hochrichtung mit Blick auf die Steigungsfläche. Ebenso bei einer Ansicht in Querrichtung zeigt sich jeweilige Sei tenfläche mit einer ungefähr dreieckigen Gestalt. Im Ergebnis weist der Wirbelerzeuger ungefähr die Form eines Tetraeders auf, wobei eine Fläche des Tetraeders von der Wandfläche gebildet wird und eine Kante des Tetraeders der Anfangsrand und eine Kante die Abschlusskante ist.
Der Wirbelerzeuger weist eine Wirbelerzeugerlänge auf, welche in Strömungsrich tung gemessen wird und sich hierbei vom Anfangsrand bis zum Fußpunkt er streckt. Sofern sich der Anfangsrand nicht geradlinig in der Querrichtung erstreckt, so ist derjenige Punkt auf dem Anfangsrand zu wählen, welcher am weitesten stromaufwärts angeordnet ist. Dieser Punkt kann die Mitte, wird aber bei einem nicht ebenen Wandabschnitt in der Regel ein Randende des Anfangsrandes sein.
Während im Stand der Technik bei der spezifischen Form der Wirbelerzeuger eine planare Steigungsfläche vorgesehen ist, wird erfindungsgemäß nunmehr die Stei gungsfläche konkav gewölbt ausgeführt. D.h. die Steigungsfläche stellt sich als eine gekrümmte, in den Wirbelerzeuger vertieft hinein geformte Oberfläche dar.
Wenngleich auf ersten Blick die Änderung der Steigungsfläche des Wirbelerzeu gers von einer planaren Fläche auf eine konkav gewölbte Formgebung als uner heblich hinsichtlich der effektiven Vermischung erscheint, so hat sich jedoch ge zeigt, dass eine bessere, homogenere Verteilung des Brennstoffs bei gleichem Strömungswiderstand gegenüber einem regulären Wirbelerzeuger erreicht werden kann. Im Ergebnis führt dieses zu einer, wenn auch geringen Verbesserung hin sichtlich einer möglichst Schadstoff-freien Verbrennung.
Vorteilhaft sowohl hinsichtlich der Konstruktion und Fierstellung als auch im ge wünschten Ergebnis bei der Verwirbelung der Verbrennungsluft hat es sich ge zeigt, wenn die Steigungsfläche einen konstanten Krümmungsradius aufweist und insofern die Steigungsfläche einen Abschnitt einer Kugelfläche bildet.
Als vorteilhaft hinsichtlich einer Verbesserung der Durchmischung mit der Ab wandlung einer planaren Ebene zu einer konkaven Steigungsfläche hat sich eine Wölbung gezeigt, welche eine bestimmte Abweichung von einer planaren Stei gungsebene aufweist. Die Steigungsebene wird hierbei von dem Endpunkt sowie zwei weiteren Punkten des umlaufenden Randes der Steigungsfläche definiert, so dass die Steigungsfläche vollständig unterhalb der Steigungsebene liegt. Weiter hin kann eine Flächentiefe bestimmt werden, wobei die Flächentiefe sich als groß- ter Abstand von der konkaven Steigungsfläche zur planaren Steigungsebene dar stellt.
Bevorzugt wird hierbei eine Flächentiefe von zumindest der 0,05-fachen Wirbeler zeugerhöhe und von maximal der 0,4-fachen Wirbelerzeugerhöhe. Besonders vor teilhaft ist eine Flächentiefe von zumindest der 0,1 -fachen Wirbelerzeugerhöhe. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Flächentiefe maximal der 0,3- fachen Wirbelerzeugerhöhe entspricht.
Im Gegensatz zur üblichen planaren Ausführung der Seitenflächen hat es sich als vorteilhaft gezeigt, die Seitenflächen nach außen gewölbt auszuführen. Hierbei zeigen die Seitenflächen bei einem Schnitt durch den Wirbelerzeuger entlang ei ner Ebene quer zu Flochrichtung eine konvexe Wölbung auf. Insofern bilden die jeweiligen Seitenflächen in einfachster Form einen Abschnitt einer Zylinderfläche.
Unabhängig von der erfindungsgemäßen konkav geformten Steigungsfläche weist ein Wirbelerzeuger besondere Merkmale, insbesondere Größenverhältnisse auf, so dass eine vorteilhafte Wirkung erzielt wird.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Breite in Querrichtung zumindest der 0,5-fachen Wirbelerzeugerlänge entspricht. Besonders vorteilhaft ist eine Breite des Wirbeler zeugers von zumindest der 0,8-fachen Wirbelerzeugerlänge.
Dazu ist es vorteilhaft, wenn die Wirbelerzeugerlänge zumindest der 0,5-fachen Breite des Wirbelerzeugers entspricht. Besonders vorteilhaft ist eine Wirbelerzeu gerlänge von zumindest der 0,8-fachen Breite des Wirbelerzeugers.
Die vorteilhafte Wirkung des Wirbelerzeugers wird weiterhin gewährleistet, wenn die Wirbelerzeugerlänge zumindest der 0,8-fachen Wirbelerzeugerhöhe entspricht. Besonders vorteilhaft ist eine Wirbelerzeugerlänge von zumindest der Wirbeler zeugerhöhe.
Die Wirbelerzeugerhöhe sollte jedoch nicht mehr als das 1 ,5-fache der Wirbeler zeugerlänge betragen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wirbelerzeugerhöhe kleiner als die Wirbelerzeugerlänge ist.
Eine vorteilhafte Vermischung von Brennstoff in der Verbrennungsluft wird er reicht, wenn zumindest eine Einspritzdüse im unmittelbaren Einflussbereich des Wirbelerzeuger angeordnet wird. Dabei wird die Einspritzdüse im einfachsten Falle von einer runden Bohrung mit einem Düsendurchmesser gebildet.
Für die vorteilhafte Einspritzung von Brennstoff und dessen Verwirbelung mit Hilfe der Wirbelerzeuger ist beträgt ein Düsendurchmesser der Einspritzdüse zumindest der 0,1 -fachen Wirbelerzeugerhöhe entspricht. Besonders vorteilhaft ist hier ein Düsendurchmesser von zumindest der 0,2-fachen Wirbelerzeugerhöhe.
Gleichfalls sollte der Düsendurchmesser in Relation zum Wirbelerzeuger jedoch nicht zu groß gewählt werden, da sonst die vorteilhafte Wirkung des Wirbelerzeu gers verloren geht. Daher sollte der Düsendurchmesser kleiner als die 0,6-fache Wirbelerzeugerhöhe sein. Besonders vorteilhaft ist ein Düsendurchmesser von maximal der 0,4-fachen Wirbelerzeugerhöhe.
Im Falle von nicht runden Einspritzdüsen ist ein äquivalenter Düsendurchmesser aus der Querschnittsfläche der Einspritzdüse zu bestimmen.
Flierzu kann in einer ersten Variante vorteilhaft auf zumindest einer Seite des Wir belerzeugers eine Einspritzdüse in einer Seitenfläche des Wirbelerzeugers oder im unmittelbar angrenzenden Wandabschnitt in einer Entfernung zum Fußpunkt von maximal der 0,3-fachen Wirbelerzeugerhöhe angeordnet werden. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn der Abstand der Einspritzdüsen (unabhängig von der Anordnung in der Seitenfläche oder dem Wandabschnitt) zum Fußpunkt ma ximal der 0,2-fachen Wirbelerzeugerhöhe entspricht. Weiterhin kann vorteilhaft auf beiden Seiten des Wirbelerzeuger eine Einspritzdüse angeordnet werden.
In einer zweiten vorteilhaften Variante wird die Einspritzdüsen mittig zum jeweili gen Wirbelerzeuger angeordnet. In Kombination mit der Ausrichtung des Wir belerzeugers mit einer stromabwärts ansteigenden Steigungsfläche wird eine vor teilhafte Vermischung des Brennstoffes in der Verbrennungsluft stromabwärts des Wirbelerzeugers bewirkt.
Bei mittiger Anordnung der Einspritzdüsen kann zum einen vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Einspritzdüsen unmittelbar am Wirbelerzeuger an der Abschluss kante angeordnet ist (die Einspritzdüsen unterbricht insofern die Abschlusskante oder reduziert dessen Länge am Fußpunkt). Alternativ kann die Einspritzdüse stromabwärts des Wirbelerzeugers im Wandab schnitt angeordnet sein.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Entfernung der Einspritzdüse zum Fußpunkt ma ximal der 0,5-fachen Wirbelerzeugerhöhe entspricht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Entfernung maximal der 0,3-fachen Wirbelerzeugerhöhe entspricht. So wird der vorteilhafte Einfluss des Wirbelerzeugers mit der konkaven Steigungsflä che optimal ausgenutzt zur Erzielung einer bestmöglichen Vermischung des Brennstoffes in der Verbrennungsluft.
Gleichfalls hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Einspritzdüse bei Anord nung auf dem Wandabschnitt in einer Entfernung zum Fußpunkt von zumindest der 0,1 -fachen Wirbelerzeugerhöhe angeordnet ist.
Hinsichtlich der Position der Einspritzdüsen wird für die zuvor angegebenen vor teilhaften Entfernungen jeweils der Abstand zum Rand der Einspritzdüse betrach tet. Bei einer Abrundung am Fußpunkt wird der Fußpunkt in Verlängerung der Ab schlusskante ohne Abrundung bestimmt.
Eine weitere vorteilhafte Einbringung des Brennstoffes in die Verbrennungsluft wird ermöglicht bei Anordnung zumindest einer Einspritzdüse zwischen jeweils zwei Wirbelerzeugern. Besonders vorteilhaft wird genau eine Einspritzdüse mittig zwischen den Wirbelerzeugern angeordnet. Die diesbezügliche Anordnung be zieht sich auf die Position in der Querrichtung.
Die zumindest eine Einspritzdüse zwischen den Wirbelerzeugern wird in Strö mungsrichtung betrachtet gleichfalls in räumlicher Nähe zum Fußpunkt positio niert. Dabei ist es vorteilhaft, wenn gleichfalls die Entfernung vom Fußpunkt zur Einspritzdüse maximal der 0,5-fachen Wirbelerzeugerhöhe entspricht. Als beson ders bevorzugt hat es sich gezeigt, wenn die Anordnung der Einspritzdüse strom abwärts des Fußpunktes in einer maximalen Entfernung von der 0,3-fachen Wir belerzeugerhöhe erfolgt.
Die mehreren Wirbelerzeuger können nebeneinander und in Strömungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sein. Bevorzugt erfolgt die Anordnung der Wir belerzeuger nebeneinander auf gleicher Flöhe in Strömungsrichtung. Diesbezüg lich ist es unerheblich, ob andere Mittel zur Verwirbelung des Luftstroms ström- aufwärts oder stromabwärts außerhalb des unmittelbaren Einflussbereichs der Wirbelerzeuger angeordnet sind.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Wirbelerzeuger in Querrichtung beab- standet zueinander angeordnet sind. Als vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn die Wirbelerzeuger unmittelbar aneinander angrenzen. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn durch die angrenzende Anordnung der Wirbelerzeuger die jeweils die benachbarten Steigungsflächen einen gemeinsamen Randabschnitt aufweisen.
Die Brennerkomponente als Teil eines Brenners kann unterschiedliche Funktionen erfüllen. Beispielsweise kann die Brennerkomponente ein Rohrabschnitt bilden, welcher den Strömungskanal umgibt. Ebenso kann die Brennerkomponente einen Teilabschnitt einer Wandung des Strömungskanals bilden, wobei zwei oder mehr Teilabschnitte, beispielsweise jeweils als Brennerkomponente, den Strömungska nal umgeben. Gleichfalls kann es sich bei der Wandung um eine Oberfläche einer Verwirbelungsschaufel handeln, welche in einem Strömungskanal angeordnet ist. In jedem Fall grenzt die Brennerkomponente bestimmungsgemäß an den Strö mungskanal an, entsprechend der vorgesehenen Aufgabe eine Vermischung von Brennstoff in Verbrennungsluft zu bewirken.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Brennerkomponente eine Brenner lanze bildet. Dabei weist die Brennerlanze eine rotationsförmige Wandung auf, womit der Strömungskanal den Wandabschnitt der Brennerkomponente umgibt. Entsprechend der runden Formgebung der Brennerlanze sind die Wirbelerzeuger auf dem Wandabschnitt im Umfang verteilt angeordnet, wobei die Wirbelerzeuger wie zuvor beschrieben ausgeführt sind.
Die Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Brennerkomponente führt zur Bildung eines erfindungsgemäßen Brenners, welcher bestimmungsgemäß an einer Brenn kammer eingesetzt wird.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Brenners bei einer Brennkammer einer Gasturbine, wobei es sich weiterhin bevorzugt bei der Brennerkomponente um eine Brennerlanze handelt.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Brenner zumindest ein Mischrohr umfasst, wel ches den Strömungskanal umgibt und stromaufwärts der Brennkammer angeord- net ist. Die hierbei eingesetzte Brennerkomponente mit einer Ausführung, wie zu vor beschrieben, ist zentrisch im Mischrohr angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zugleich eine Mehrzahl parallel verlaufender Mischrohre eingesetzt werden, welche stromauf einer gemeinsamen Brennkam mer angeordnet sind. Dazu wird in jedem der Mischrohre eine Brennerkomponen te wie zuvor beschrieben eingesetzt.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Brennerkomponente in einem Mischrohr wird eine vorteilhafte Vermischung von Brennstoff in der Verbrennungs luft bewirkt und somit eine weitgehend Schadstoff-freie Verbrennung ermöglicht.
In den nachfolgenden Figuren wird eine beispielhafte Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Brennerkomponente skizziert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf eine Brennerlanze als Brennerkom ponente;
Fig. 2 eine Detailansicht auf die Anordnung von Wirbelerzeugern und Ein spritzdüsen;
Fig. 3 eine Seitenansicht zur Fig. 2;
Fig. 4 eine Ansicht zur Fig. 1 entgegen der Strömungsrichtung;
Fig. 5 ein Schnitt durch die Brennerlanze im Bereich der Wirbelerzeuger.
In der Figur 1 wird in perspektivischer Darstellung einer beispielhaften Ausfüh rungsform für eine erfindungsgemäße Brennerkomponente 01 in Form einer Bren nerlanze gezeigt. Zu erkennen ist zunächst mal die typische rotationförmige, lang gestreckte Gestalt der Brennerlanze 01 . Die geringfügig konische Wandung der Brennerlanze bildet den Wandabschnitt 03 der Brennerkomponente 01 als be grenzende Oberfläche für den im Brenner bestimmungsgemäß vorhandenen Strömungskanal. Dieser definiert entsprechend die Strömungsrichtung 05 von ei ner Seite stromaufwärts zu einer Seite stromabwärts.
Weiterhin zu erkennen ist die Anordnung mehrerer im Umfang verteilt angeordne ter Wirbelerzeuger 11 , welche jeweils eine ungefähr dreieckige Gestalt, betrachtet aus verschiedenen Richtungen, aufweisen. Somit weist der Wirbelerzeuger 11 ungefähr die Form eines Tetraeders auf. Weiterhin zu erkennen ist die Anordnung von mehreren Einspritzdüsen 21,22, welche stromabwärts zu den Wirbelerzeu gern 11 angeordnet sind.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen nunmehr im Detail die Ausführung der Wirbelerzeuger 11 sowie die zugehörigen Einspritzdüsen 21 ,22.
Begrenzt wird der jeweilige Wirbelerzeuger 11 stromaufwärts von einem Anfangs rand 14. Dabei verläuft der Anfangsrand 14 entlang einer Querrichtung, welche senkrecht zur Strömungsrichtung tangential zum Wandabschnitt 03 ausgerichtet ist. Aufgrund der Anordnung der Wirbelerzeuger 11 auf dem rotationsförmigen Wandabschnitt 03 ist der Anfangsrand 14 gekrümmt, sodass die beiden gegen überliegenden Randenden 15 des Anfangsrands 14 am weitesten stromaufwärts angeordnet sind. Gegenüberliegend wird der Wirbelerzeuger 11 von der Ab schlusskante 16 begrenzt, welche 16 sich ungefähr in einer jeweiligen Hochrich- tung von einem Fußpunkt 18 am Wandabschnitt 03 bis zu einem Endpunkt 17 er streckt. Die Flochrichtung ist hierbei ungefähr senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zum Wandabschnitt 03 am Fußpunkt 18 ausgerichtet.
Der Abstand vom Fußpunkt 18 bis zum Endpunkt 17 gemessen in der Hochrich tung definiert hierbei die Wirbelerzeugerhöhe.
Der Abstand von der Abschlusskante 16 zu den Randenden 15 gemessen in Strömungsrichtung 05 definiert hierbei eine Wirbelerzeugerlänge.
Seitlich wird der jeweilige Wirbelerzeuger 11 von zwei gegenüberliegenden Sei tenflächen 19 begrenzt, welche 19 sich jeweils von der Abschlusskante in Rich tung des jeweiligen Randendes 15 des Anfangsrandes 14 erstrecken. Wie zu er kennen ist, weisen die Seitenflächen 19 eine gewölbte, konvexe Formgebung auf.
Die für die Verwirbelung des Brennstoffes in der Verbrennungsluft wesentliche Oberfläche des Wirbelerzeuger bildet die Steigungsfläche 12, welche sich vom Anfangsrand 14 zum Endpunkt 17 erstreckt. Entsprechend wird die Steigungsflä che 12 abschnittsweise von Schnittkanten mit den beiden Seitenflächen 19 be grenzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Wirbelerzeuger 11 derart benachbart zueinander angeordnet sind, dass sich abschnittsweise ein ge meinsamer Randabschnitt der benachbarten Steigungsflächen 12 ausgehend vom jeweiligen Randende 15 bis im Wesentlichen zum Beginn der Seitenflächen 19 ergibt.
Wenngleich nicht auf Anhieb aus den einzelnen Darstellungen ersichtlich, so ergibt sich jedoch aus der Zusammenschau, dass die Steigungsfläche 12 eine konvex gekrümmte Formgebung aufweist. Dieses ist das entscheidende Merkmal zur Erzielung der vorteilhaften Verwirbelung und somit zu einer weiteren Möglich keit zur Reduzierung von Schadstoffen bei der Verbrennung. Dabei befindet sich die Steigungsfläche 12 unterhalb einer theoretischen Steigungsebene 13. Die Steigungsebene 13 wird hierbei definiert durch den Endpunkt 17 sowie die beiden Randenden 15, sodass die Steigungsfläche 12 vollständig unterhalb der Stei gungsebene 13 angeordnet ist. Bei dieser bevorzugten Ausführung ist vorgese hen, dass der größte Abstand zwischen der Steigungsfläche 12 und der theoreti schen Steigungsebene 13 als Flächentiefe der 0,2-fachen Wirbelerzeugerhöhe entspricht.
Weiterhin aus den Ansichten ist die vorteilhafte Anordnung von Einspritzdüsen 21 ,22 ersichtlich. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich jeweils mittig hinter einem Wirbelerzeuger 11 eine Einspritzdüsen 21 in dem Wandab schnitt 03 befindet. Die Entfernung von vom Rand der jeweiligen Einspritzdüse 21 bis zum Fußpunkt 18 der Abschlusskante 16 beträgt in diesem Ausführungsbei spiel ungefähr der 0,25-fachen Wirbelerzeugerhöhe.
Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass jeweils zwischen zwei Wirbelerzeugern 11 eine weitere Einspritzdüse 22 auf dem Wandabschnitt 03 angeordnet ist. Dabei beträgt die Entfernung vom Rand der Einspritzdüse 22 bis zum Fußpunkt 18 der Wirbelerzeuger 11 ungefähr der 0,15-fachen Wirbelerzeugerhöhe.

Claims

Patentansprüche
1. Brennerkomponente (01 ) eines Brenners, insbesondere zur Verwendung bei einer Brennkammer einer Gasturbine, mit bestimmungsgemäß zumindest ei nem Strömungskanal, in dem Verbrennungsluft in einer Strömungsrichtung (05) von stromaufwärts nach stromabwärts strömt, umfassend einen am Strömungskanal angrenzenden Wandabschnitt (03) und mehrere im Wand abschnitt (03) angeordnete Einspritzdüsen (21,22), mittels denen Brennstoff in den Strömungskanal eingebracht werden kann, und mehrere Wirbelerzeu ger (11 ), welche (11 ) jeweils
- auf dem Wandabschnitt (03) angeordnet sind und
- in den Strömungskanal hineinragen und
- eine Wirbelerzeugerlänge in Strömungsrichtung (05) und
- stromaufwärts einen auf dem Wandabschnitt (03) verlaufenden Anfangs rand (14) und
- stromabwärts einen entlang einer jeweiligen Hochrichtung verlaufende Ab schlusskante (16) mit einem Fußpunkt (18) am Wandabschnitt und einem Endpunkt (17) und
- zwei gegenüberliegende von der Abschlusskante (16) stromaufwärts ver laufende Seitenflächen (19) und
- eine vom Anfangsrand (14) zum Endpunkt (17) verlaufende Steigungsflä che (12) aufweisen dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungsfläche (12) konkav und die Seitenflächen (19) in einem Schnitt quer zur Hochrichtung konvex gewölbt sind.
2. Brennerkomponente (01 ) nach Anspruch 1 , wobei die Steigungsfläche (12) einen konstanten Krümmungsradius aufweist.
3. Brennerkomponente (01) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Flächentiefe als größter Abstand von der Steigungsfläche (12) zu einer Steigungsebene (13) zumindest der 0,05-fachen, insbesondere zumin dest der 0,1 -fachen, Wirbelerzeugerhöhe entspricht; und/oder wobei eine Flächentiefe als größter Abstand von der Steigungsfläche (12) zu einer Steigungsebene (13) maximal der 0,4-fachen, insbesondere maximal der 0,3-fachen, Wirbelerzeugerhöhe entspricht.
4. Brennerkomponente (01 ) nach einer der Ansprüche 1 bis 3, wobei am Wirbelerzeuger (11 ) auf einer Seite oder auf jeder Seite eine Ein spritzdüse (21) in einer Seitenfläche und/oder in dem Wandabschnitt (03) in einer Entfernung zum Fußpunkt (18) von maximal der 0,3-fachen Wirbeler zeugerhöhe angeordnet ist.
5. Brennerkomponente (01 ) nach einer der Ansprüche 1 bis 4, wobei jeweils eine Einspritzdüse (21) mittig zum jeweiligem Wirbelerzeuger (11) angeordnet ist.
6. Brennerkomponente (01 ) nach Anspruch 5, wobei die Einspritzdüse an der Abschlusskante angeordnet ist.
7. Brennerkomponente (01 ) nach Anspruch 6, wobei die Einspritzdüse (21) in einer Entfernung zum Fußpunkt (18) von ma ximal der 0,5-fachen Wirbelerzeugerhöhe angeordnet ist; und/oder wobei die Einspritzdüse (21) in einer Entfernung zum Fußpunkt (18) von zu mindest der 0,1 -fachen Wirbelerzeugerhöhe angeordnet ist.
8. Brennerkomponente (01 ) nach einer der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeweils zumindest, insbesondere genau, eine Einspritzdüse (22) mittig zwischen zwei Wirbelerzeugern (11) angeordnet ist.
9. Brennerkomponente (01 ) nach Anspruch 8, wobei die Einspritzdüse (22) in einer Entfernung in Strömungsrichtung zum Fußpunkt (18) von maximal der 0,5-fachen Wirbelerzeugerhöhe angeordnet ist.
10. Brennerkomponente (01) nach Anspruch 8, wobei die Steigungsflächen (12) vom benachbarten Wirbelerzeugern (11) ei nen gemeinsamen Randabschnitt aufweisen.
11. Brennerlanze als Brennerkomponente (01 ) mit einer rotationsförmigen Wan dung als Wandabschnitt (03) und mit mehreren im Umfang verteilt angeord neten Wirbelerzeugern (11 ) ausgeführt nach einer der vorhergehenden An sprüche.
12. Brenner zur Verwendung bei einer Brennkammer, insbesondere einer Gas turbine, umfassend eine Brennerkomponente (01), insbesondere eine Bren nerlanze, nach einer der vorhergehenden Ansprüche.
13. Brenner nach Anspruch 12, umfassend zumindest ein Mischrohr, welches stromauf einer Brennkammer angeordnet ist und indem die Brennerkomponente (01) zentrisch angeordnet ist.
14. Brenner nach Anspruch 13, umfassend eine Mehrzahl parallel verlaufender Mischrohre, welche stromauf einer gemeinsamen Brennkammer angeordnet sind und in denen jeweils ei ne Brennerkomponente (01) zentrisch angeordnet ist.
EP20828979.3A 2020-03-31 2020-12-10 Brennerkomponente eines brenners und brenner einer gasturbine mit einer solchen Pending EP4078032A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20167166.6A EP3889506A1 (de) 2020-03-31 2020-03-31 Brennerkomponente eines brenners und brenner einer gasturbine mit einer solchen
DE102020207940 2020-06-26
PCT/EP2020/085563 WO2021197654A1 (de) 2020-03-31 2020-12-10 Brennerkomponente eines brenners und brenner einer gasturbine mit einer solchen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4078032A1 true EP4078032A1 (de) 2022-10-26

Family

ID=74003809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20828979.3A Pending EP4078032A1 (de) 2020-03-31 2020-12-10 Brennerkomponente eines brenners und brenner einer gasturbine mit einer solchen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230151966A1 (de)
EP (1) EP4078032A1 (de)
KR (1) KR20220153655A (de)
CN (1) CN115362333B (de)
WO (1) WO2021197654A1 (de)

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3578264A (en) * 1968-07-09 1971-05-11 Battelle Development Corp Boundary layer control of flow separation and heat exchange
US4260367A (en) * 1978-12-11 1981-04-07 United Technologies Corporation Fuel nozzle for burner construction
US5058837A (en) * 1989-04-07 1991-10-22 Wheeler Gary O Low drag vortex generators
DE59401177D1 (de) * 1993-04-08 1997-01-16 Abb Management Ag Misch- und Flammenstabilisierungseinrichtung in einer Brennkammer mit Vormischverbrennung
CH687831A5 (de) 1993-04-08 1997-02-28 Asea Brown Boveri Vormischbrenner.
DE4426351B4 (de) * 1994-07-25 2006-04-06 Alstom Brennkammer für eine Gasturbine
DE4435266A1 (de) * 1994-10-01 1996-04-04 Abb Management Ag Brenner
DE4446541A1 (de) * 1994-12-24 1996-06-27 Abb Management Ag Brennkammer
DE19543701A1 (de) * 1995-11-23 1997-05-28 Abb Research Ltd Vormischbrenner
DE10040869A1 (de) * 2000-08-21 2002-03-07 Alstom Power Nv Verfahren und Vorrichtung zur Unterdrückung von Strömungswirbeln innerhalb einer Strömungskraftmaschine
DE10330023A1 (de) * 2002-07-20 2004-02-05 Alstom (Switzerland) Ltd. Wirbelgenerator mit kontrollierter Nachlaufströmung
EP2886797B1 (de) * 2013-12-20 2018-11-28 Ansaldo Energia Switzerland AG Ein hohle gekühlte Rotor- oder Leitschaufel einer Gasturbine, wobei die kühlkanäle Stifte mit Verbindungsstreben beinhalten
CN103711753B (zh) * 2013-12-31 2015-10-07 中国科学院工程热物理研究所 一种抑制激波作用下边界层分离的涡流发生器结构
CN106164592B (zh) * 2014-04-03 2019-08-30 西门子公司 燃烧器、具有这种燃烧器的燃气轮机和燃料喷嘴
EP3147569A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-29 General Electric Technology GmbH Wirbelgenerator und kraftstoffeinspritzsystem einer gasturbine mit solch einem wirbelgenerator
CN105351112B (zh) * 2015-11-04 2017-09-29 中国人民解放军国防科学技术大学 超声速流场中燃料喷注混合装置及燃料低压喷注混合方法
EP3330614B1 (de) * 2016-11-30 2019-10-02 Ansaldo Energia Switzerland AG Wirbelerzeugungsvorrichtung
EP3330613B1 (de) * 2016-11-30 2020-10-21 Ansaldo Energia Switzerland AG Wirbelerzeugungsvorrichtung
EP3775694B1 (de) * 2018-04-06 2022-01-12 General Electric Company Vormischer für gasturbinenbrennkammer mit niedrigen emissionen

Also Published As

Publication number Publication date
CN115362333B (zh) 2023-08-25
US20230151966A1 (en) 2023-05-18
CN115362333A (zh) 2022-11-18
WO2021197654A1 (de) 2021-10-07
KR20220153655A (ko) 2022-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015103425B3 (de) Mischvorrichtung
EP0619457B1 (de) Vormischbrenner
EP1216747B1 (de) Statischer Mischer
EP2495425A2 (de) Strahltriebwerksvorrichtung mit einem Nebenstromkanal
EP3087323B1 (de) Brennstoffdüse, brenner mit einer solchen brennstoffdüse, und gasturbine mit einem solchen brenner
WO1989004447A1 (en) Heat-exchange tube
EP3298284B1 (de) Ebenes strömungsleitgitter
DE10330023A1 (de) Wirbelgenerator mit kontrollierter Nachlaufströmung
DE102008000004A1 (de) Düsenvorrichtung und diese aufweisendes Kraftstoffeinspritzventil
DE102021113249B4 (de) Rohrbogen für einen Abluftkanal einer Dunstabzugshaube
DE102015103303B3 (de) Mix Box
EP2596230A1 (de) Einspritzvorrichtung mit verbesserter spray-aufbereitung
EP4078032A1 (de) Brennerkomponente eines brenners und brenner einer gasturbine mit einer solchen
EP3889506A1 (de) Brennerkomponente eines brenners und brenner einer gasturbine mit einer solchen
EP3341568A1 (de) Turbinenschaufel mit nut im kronenboden
EP3812557B1 (de) Mischer
DE19914666B4 (de) Brenner für einen Wärmeerzeuger
WO2017162743A1 (de) Filmkühlloch in gasturbinen–bauteilen
DE102015205902A1 (de) Rippe für einen Wärmeübertrager
EP3320266A1 (de) Kühlluftoptimiertes metallisches hitzeschildelement
DE102016111726B4 (de) Mischvorrichtung
EP3040006B1 (de) Vorrichtung für eine bodenreinigungsmaschine
DE10321432B4 (de) Wasserstrahldüse
AT520786A1 (de) Mischeinrichtung für eine Abgasnachbehandlungseinrichtung
DE10211179C1 (de) Abstandhalter für das Brennelement eines Siedewasserreaktors

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220718

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20231004

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED