WO2017025294A1 - Brennkammer für eine gasturbine mit mindestens einem resonator - Google Patents

Brennkammer für eine gasturbine mit mindestens einem resonator Download PDF

Info

Publication number
WO2017025294A1
WO2017025294A1 PCT/EP2016/067512 EP2016067512W WO2017025294A1 WO 2017025294 A1 WO2017025294 A1 WO 2017025294A1 EP 2016067512 W EP2016067512 W EP 2016067512W WO 2017025294 A1 WO2017025294 A1 WO 2017025294A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
combustion chamber
resonator
chamber wall
wall
combustion
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/067512
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Böttcher
Patrick Ronald FLOHR
Thomas Grieb
Jens Kleinfeld
Tobias Krieger
Kai-Uwe Schildmacher
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2017025294A1 publication Critical patent/WO2017025294A1/de

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
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/46—Combustion chambers comprising an annular arrangement of several essentially tubular flame tubes within a common annular casing or within individual casings
    • 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
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators

Definitions

  • the invention relates to a combustion chamber for a gas turbine.
  • the combustor has a combustion chamber wall, wel ⁇ surface surrounding the hot gas path of the combustion chamber, and at least one burner assembly for discharging a combustible fluid into the combustor.
  • a resonator is arranged at least radially outward on the combustion chamber wall, wherein the resonator comprises in its interior at least one resonator volume which is bounded on one side by the combustion chamber wall.
  • the resonator volume is fluidically connected to the interior of the combustion chamber for coupling the combustion oscillations by means of resonator bores in the combustion chamber wall.
  • Such resonators can also be referred to as Helmholtz resonators.
  • the resonator bores through the combustor wall are channels, also referred to as the resonator neck.
  • the term bore should not be understood as limiting in the context of this invention.
  • the resonator holes can be introduced into the combustion chamber wall in any desired manner and need not be forced ⁇ provisionally drilled channels.
  • the combustion chamber may be a so-called pipe combustion chamber, which may be composed of an upstream flame tube and a downstream transition piece.
  • Gas turbines may include a number of such tube combustion chambers, which drive a common turbine by means of the hot working gas provided by them.
  • the combustion chamber walls can be at least partially cooled or lined inside with a thermal protection.
  • the tube combustion chambers it is customary to provide them with a coating for thermal insulation, at least in the area of the flame tube, radially inwards (TBC layer).
  • Thermally induced stresses in the components can lead to deformations, in particular in the area of the resonator bores, because of the high temperatures and the high alternating cyclic stress of the material, cracks forming in a crystal-like manner around the regions of the resonator bores can occur.
  • the cracking occurs when the elastic strength is exceeded and the component goes into a plastic state.
  • the cracks or deformations can lead to a flaking of the TBC layer and reduce the life of the component.
  • the invention has for its object to provide a combustion chamber of the type mentioned and a gas turbine with at least one such combustion chamber, the combustion chamber wall has a longer life.
  • the object is achieved in a combustion chamber of the type mentioned above in that the combustion chamber wall radially outward in the region of at least one resonator bore has a protruding into the resonator cavity elevation, so that the combustion chamber wall is thickened in the region of the Resona ⁇ tor bore wherein the resonator bore extends through the combustor wall and through the bump
  • the invention is therefore not for the solution of the problem of an improvement in the thermal protection or a change in the choice of materials.
  • a design is proposed which can absorb the occurring thermal stresses better. This sees in the region of at least one resonator bore, preferably substantially in each of the resonator holes of the at least one resonator Survey the combustion chamber wall, which is arranged radially on the outside ⁇ and thus protrudes into the resonator volume. It can thus within the resonator according to the
  • Arrangement pattern of the resonator holes may be provided a corresponding arrangement pattern of the elevations of the combustion chamber wall.
  • the elevations can additionally cause a cooling of the combustion chamber wall.
  • the elevations for each resonator bore can also be called stand-offs.
  • the stand-offs mean that local stress peaks can be absorbed by the increased material thickness, making the design more robust.
  • the surveys are thus made of solid material. Cracks on the equipped with such a collection resonator holes are largely prevented according to the invention. This allows a He ⁇ increase the life of the combustion chamber.
  • the elevations may be integrally formed with the surrounding area of the combustion chamber wall or, for example, arranged in a materially bonded manner to the surrounding area of the combustion chamber wall. In particular, can be avoided by the inventive design a TBC layer chipping and their costly repair. In addition, remains due to the exclusive local Wand37nerhöhung the actual construction of
  • the diameters of the resonator bores are to be adapted to the attenuation characteristic of the resonator due to the resonator neck lengths extended by the material thickening.
  • design of the invention allows to tune the resonators ⁇ tor different damping frequencies by the elevations are designed, for example having different bump heights. For example, with otherwise constant diameters of the resonator holes.
  • An advantageous embodiment of the invention can provide that the resonator bore extends substantially centrally through the elevation.
  • the Erhe ⁇ bung has a larger diameter at its base than at its top.
  • This embodiment allows a local reduction of thermally induced voltage spikes while low material requirements for the survey.
  • the elevation is formed with a flattened tip.
  • elevation may also be considered advantageous for the elevation to be essentially pin-shaped or frustoconical or hemispherical or truncated pyramidal.
  • This form of survey is easy to produce and has a low material consumption.
  • the Erhe ⁇ advertising is essentially rod-shaped with a round or square cross-section. This form of survey is very easy to produce.
  • An advantageous embodiment of the invention can provide that the combustion chamber wall has such elevations substantially in the region of all the resonator bores of the resonator, so that the resonator bores each fluidically connect the resonator volume to the interior of the combustion chamber through such an elevation , It can also be considered advantageous that
  • combustion chamber wall is arranged radially outside of the combustion chamber wall at least one circumferentially arranged series of resonators, wherein the combustion chamber wall is thickened substantially in the region of all passing through the combustion chamber wall resonator holes of the rotating row by means of such elevations.
  • FIG. 1 schematically shows a gas turbine according to the prior art in a longitudinal section
  • FIG. 3 shows schematically a section of a combustion chamber wall in FIG.
  • FIG. 4 shows schematically a section of a combustion chamber wall in FIG.
  • the gas turbine 1 shows a sectional view of a gas turbine 1 according to the prior art in a schematically simplified representation.
  • the gas turbine 1 has in its interior a rotatably mounted about a rotation axis 2 rotor 3 with a shaft 4, which is also referred to as a turbine runner.
  • the combustion chambers 10th can, for example, a ring on the turbine inlet at ⁇ sorted.
  • the combustion system 9 opens at the turbine inlet into an annular hot gas channel, through which the hot working gas of the combustion system flows to the turbine stages of the turbine 14 connected in series.
  • Each turbine stage is formed of blade rings.
  • a row of rotor blades 18 follows in the hot runner of a row formed by vanes 17.
  • the vanes 17 are on an inner housing of a
  • FIG. 2 shows parts of the gas turbine 1 of the prior art in a less schematically simplified representation.
  • the gas turbine 1 includes a combustor 22 having at its upstream end a head Brenneranord ⁇ voltage 11 and the hot gas path is surrounded by a combustion chamber wall 24th The burner assembly 11 protrudes into a flame tube 20 of the tube combustion chamber 22. Downstream of
  • Flame tube 20 is followed by a transition piece 21, which extends to a turbine inlet 23.
  • the flame tube 20 and the transition piece 21 are encompassed by the combustion chamber wall 24.
  • combustion 24 comprises two circumferential rows of resonators ⁇ motors 26 are positioned radially outward of the combustion chamber wall.
  • the resonators each have in their interior a resonator volume which is bounded on one side by the combustion chamber wall 24, the resonator volume being fluidly connected to the interior of the combustion chamber 22 by means of resonator bores 27 in the combustion chamber wall 24.
  • the combustion chamber wall may be at least partially or section ⁇ as cooled 24th
  • cooling channels (not Darge ⁇ represents) in the combustion chamber wall (for example, in the flame tube 20 and / or in the transition piece 21) can be arranged, wherein the cooling channels advertising supplied from the burner plenum 7 with the cooling air.
  • the resonator 30 here comprises a resonator volume 31, which is bounded on one side by the combustion chamber wall 24 and on the other sides by a resonator housing 32.
  • the resonator volume 31 is mit- Tels the resonator holes 27 fluidly connected to the interior of the combustion chamber 22.
  • Each of the resonator bores 27 (not all shown) of the resonator 30 extends through the combustion chamber wall 24 and through an elevation 33 projecting into the resonator volume 31, which thickens the combustion chamber wall in the region of the resonator bore 27.
  • the elevations 33 are thus arranged in the same arrangement pattern as the resonator holes 27 radially outward on the combustion chamber wall 24 within the resonator 30.
  • the elevations 33 have at their base a larger, circular diameter than at their flattened tip.
  • the elevations 33 prevent cracking in the region of the resonator bores in the case of the high cyclic loads of the combustion chamber wall 24. Since the resonator is supplied to cooling with compressor air from the surrounding plenum 7, which through the
  • FIG. 4 schematically shows an enlarged detail of the combustion chamber wall 24 in the region of a resonator bore 27 according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • the resonator hole 27 extends through the combustion chamber wall 24 and centrally through an inventive collection 33a, wel ⁇ surface is formed integrally with the surrounding region of the combustion chamber wall 24 and made of solid material and thus 24 thickened the combustion chamber wall in the region of the resonator hole 27th
  • the elevation 33a has a frusto-conical shape, so that it has a larger diameter at the base 35 than at the flattened tip 36.

Abstract

Die Erfindung betrifft Brennkammer (10) für eine Gasturbine (1) mit einer den Heißgaspfad der Brennkammer (10) umgebenden Brennkammerwand (12, 24) und mindestens einer Brenneranordnung (11) zum Entladen eines brennbaren Fluids in die Brennkammer (10), mindestens einem radial außen an der Brennkammerwand (12, 24) angeordneten Resonator (26, 30) zum Dämpfen von im Betrieb auftretenden Verbrennungsschwingung, wobei der Resonator (26, 30) in seinem Inneren mindestens ein Resonator-Volumen (31) umfasst, welches auf einer Seite von der Brennkammerwand (12, 24) begrenzt ist, wobei das Resonator-Volumen (31) mittels Resonator-Bohrungen (27) in der Brennkammerwand (12, 24) fluidisch mit dem Inneren der Brennkammer (10) verbunden ist. Die Brennkammer (10) weist für eine Verlängerung der Brennkammerwand-Lebenszeit erfindungsgemäß radial außen im Bereich mindestens einer Resonator-Bohrung (27) eine in das Resonator-Volumen (31) hineinragende Erhebung (33, 33a) auf, so dass die Brennkammerwand im Bereich der Resonator-Bohrung (27) verdickt ist, wobei die Resonator-Bohrung (27) durch die Brennkammerwand (12, 24) und durch die Erhebung (33, 33a) hindurch verläuft.

Description

Beschreibung
Brennkammer für eine Gasturbine mit mindestens einem Resona¬ tor
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkammer für eine Gasturbine. Die Brennkammer weist eine Brennkammerwand auf, wel¬ che den Heißgaspfad der Brennkammer umgibt, und mindestens eine Brenneranordnung zum Entladen eines brennbaren Fluids in die Brennkammer. Zum Dämpfen von im Betrieb in der Brennkammer auftretenden Verbrennungsschwingung ist mindestens radial außen an der Brennkammerwand ein Resonator angeordnet, wobei der Resonator in seinem Inneren mindestens ein Resonator- Volumen umfasst, welches auf einer Seite von der Brennkammerwand begrenzt wird. Das Resonator-Volumen ist zum Einkoppeln der Verbrennungsschwingungen mittels Resonator-Bohrungen in der Brennkammerwand fluidisch mit dem Inneren der Brennkammer verbunden. Derartige Resonatoren können auch mit Helmholtz- Resonatoren bezeichnet werden. Die durch die Brennkammerwand verlaufenden Resonator-Bohrungen sind Kanäle, die auch als Resonatorhals bezeichnet werden. Der Begriff Bohrung sei im Rahmen dieser Erfindung nicht einschränkend zu verstehen. Die Resonator-Bohrungen können in beliebiger Art und Weise in die Brennkammerwand eingebracht werden und müssen nicht zwangs¬ läufig gebohrte Kanäle sein.
Bei der Brennkammer kann es sich um eine sogenannte Rohrbrennkammer handeln, die aus einem stromauf angeordneten Flammrohr und einem sich stromab anschließenden Übergangsstück zusammengesetzt sein kann. Gasturbinen können eine Anzahl derartiger Rohrbrennkammern umfassen, welche mittels des von ihnen bereitgestellten heißen Arbeitsgases eine gemeinsame Turbine antreiben.
Durch unterschiedliche Betriebszustände der Gasturbine sind die Bauteile wechselnden Temperaturbedingungen ausgesetzt, welche zu einer Reduzierung der Bauteillebensdauer führen können. Aus diesem Grund können die Brennkammerwände zumin- dest abschnittsweise gekühlt ausgeführt sein oder innen mit einem thermischen Schutz ausgekleidet sein. Im Fall der Rohrbrennkammern ist es üblich, diese zur thermischen Isolierung zumindest im Bereich des Flammrohres radial innen mit einer Beschichtung zu versehen (TBC-Schicht) .
Thermisch induzierte Spannungen in den Bauteilen können zu Verformungen führen, wobei es insbesondere im Bereich der Resonator-Bohrungen aufgrund der hohen Temperaturen und der hohen wechselnden zyklischen Beanspruchung des Materials zu sich kristallförmig um die Bereiche der Resonator-Bohrungen ausbildenden Rissen kommen kann. Die Rissbildung entsteht dann, wenn die elastische Wechselfestigkeit überschritten wird und das Bauteil in einen plastischen Zustand übergeht. Die Risse bzw. Verformungen können beispielsweise zu einem Abplatzen der TBC-Schicht führen und die Lebensdauer des Bauteils reduzieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammer der eingangs genannten Art und eine Gasturbine mit mindestens einer derartigen Brennkammer anzugeben, deren Brennkammerwand eine längere Lebensdauer aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Brennkammer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Brennkammerwand radial außen im Bereich mindestens einer Resonator- Bohrung eine in das Resonator-Volumen hineinragende Erhebung aufweist, so dass die Brennkammerwand im Bereich der Resona¬ tor-Bohrung verdickt ist, wobei die Resonator-Bohrung durch die Brennkammerwand und durch die Erhebung hindurch verläuft
Die Erfindung geht somit zur Lösung des Problems nicht von einer Verbesserung des thermischen Schutzes oder einer Änderung der Materialwahl aus. Erfindungsgemäß wird ein Design vorgeschlagen, welches die auftretenden thermischen Spannungen besser aufnehmen kann. Dieses sieht im Bereich mindestens einer Resonator-Bohrung, bevorzugt im Wesentlichen bei jeder der Resonator-Bohrungen des mindestens einen Resonators, eine Erhebung der Brennkammerwand vor, welche radial außen ange¬ ordnet ist und somit in das Resonator-Volumen hineinragt. Es kann somit innerhalb des Resonators entsprechend des
Anordnungsmusters der Resonator-Bohrungen ein entsprechendes Anordnungsmuster der Erhebungen der Brennkammerwand vorgesehen sein.
Da die Erhebungen in das Resonator-Volumen hineinragen, können die Erhebungen zusätzlich eine Kühlung der Brennkammerwand bewirken. Die Erhebungen für jede einzelne Resonator- Bohrung können auch mit Stand-Offs bezeichnet werden.
Die Stand-Offs führen dazu, dass lokale Spannungsspitzen durch die erhöhte Materialstärke aufgenommen werden können, so dass das Design robuster wird. Die Erhebungen sind somit aus Vollmaterial. Rissbildungen an den mit einer derartigen Erhebung ausgestatteten Resonator-Bohrungen werden erfindungsgemäß weitestgehend verhindert. Dies ermöglicht eine Er¬ höhung der Lebensdauer der Brennkammer. Die Erhebungen können einstückig mit dem umgebenden Bereich der Brennkammerwand ausgebildet sein oder beispielsweise stoffschlüssig an den umgebenden Bereich der Brennkammerwand angeordnet werden. Insbesondere kann durch das erfindungsgemäße Design eine TBC- Schicht Abplatzung und deren kostenintensive Reparatur vermieden werden. Zudem verbleibt durch die ausschließlich lokale Wandstärkenerhöhung die eigentliche Konstruktion der
Brennkammerwand weitestgehend unverändert. Die Durchmesser der Resonator-Bohrungen sind aufgrund der durch die Materialverdickung verlängerten Resonatorhalslängen entsprechend an die Dämpfungs-Charakteristik des Resonators anzupassen. Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Design den Resona¬ tor auf unterschiedliche Dämpfungsfrequenzen abzustimmen, indem die Erhebungen beispielsweise mit unterschiedlichen Erhebungs-Höhen ausgeführt sind. Beispielsweise bei ansonsten konstanten Durchmessern der Resonator-Bohrungen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen angegeben, de- ren Merkmale einzeln und in beliebiger Kombination miteinander angewendet werden können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Resonator-Bohrung im Wesentlichen zentral durch die Erhebung hindurch verläuft.
Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, dass die Erhe¬ bung einen größeren Durchmesser an ihrer Basis aufweist als an ihrer Spitze.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine lokale Reduzierung von thermisch induzierten Spannungsspitzen bei gleichzeitig geringem Materialbedarf für die Erhebung.
Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass die Erhebung mit einer abgeflachten Spitze ausgebildet ist.
Es kann auch als vorteilhaft angesehen sein, dass die Erhe- bung im Wesentlichen Pin-förmig oder kegelstumpfförmig oder halbkugelförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.
Diese Form der Erhebung ist einfach herstellbar und weist einen geringen Materialverbrauch auf.
Es kann auch als vorteilhaft angesehen sein, dass die Erhe¬ bung im Wesentlichen stabförmig mit rundem oder viereckigem Querschnitt ausgebildet ist. Diese Form der Erhebung ist besonders einfach herstellbar.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Brennkammerwand im Wesentlichen im Bereich aller Resonator-Bohrungen des Resonators derartige Erhebungen auf- weist, so dass die Resonator-Bohrungen jeweils durch eine derartige Erhebung hindurch das Resonator-Volumen mit dem Inneren der Brennkammer fluidisch verbinden. Es kann auch als vorteilhaft angesehen werden, dass
radial außen an der Brennkammerwand mindestens eine umlaufend angeordnete Reihe von Resonatoren angeordnet ist, wobei die Brennkammerwand im Wesentlichen im Bereich aller durch die Brennkammerwand verlaufenden Resonator-Bohrungen der umlaufenden Reihe mittels derartiger Erhebungen verdickt ist.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin¬ dung sind Gegenstand der Beschreibung von Ausführungsbeispie- len der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile ver¬ weisen .
Dabei zeigt die
FIG 1 schematisch eine Gasturbine nach dem Stand der Technik in einem Längsschnitt,
FIG 2 schematisch eine Rohrbrennkammer nach dem Stand der
Technik mit radial außen an der Brennkammerwand ange¬ ordneten Resonatoren,
FIG 3 schematisch einen Ausschnitt einer Brennkammerwand im
Bereich eines Resonators gemäß einem ersten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Ansicht eines Längsschnitts, und
FIG 4 schematisch einen Ausschnitt einer Brennkammerwand im
Bereich einer Resonator-Bohrung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Längs¬ schnitt .
Die Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer Gasturbine 1 nach dem Stand der Technik in schematisch vereinfachter Darstel- lung. Die Gasturbine 1 weist in ihrem Inneren einen um eine Rotationsachse 2 drehgelagerten Rotor 3 mit einer Welle 4 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 3 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 6, ein Verdich- ter 8, ein Verbrennungssystem 9 mit einer Anzahl an Brennkammern 10, die jeweils eine Brenneranordnung 11 mit mindestens einem Brenner, ein Brennstoff ersorgungssystem für die Brenner (nicht dargestellt) und eine Brennkammerwand 12 umfassen, eine Turbine 14 und ein Abgasgehäuse 15. Die Brennkammern 10 können beispielsweise ringförmig an dem Turbineneintritt an¬ geordnet sind .
Das Verbrennungssystem 9 mündet am Turbineneintritt in einen ringförmigen Heißgaskanal, durch den das heiße Arbeitsgas des Verbrennungssystems auf die hintereinander geschalteten Turbinenstufen der Turbine 14 strömt. Jede Turbinenstufe ist aus Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung des Arbeitsgases gesehen folgt im Heißkanal einer aus Leitschaufeln 17 ge- bildeten Reihe eine aus Laufschaufeln 18 gebildete Reihe. Die Leitschaufeln 17 sind dabei an einem Innengehäuse eines
Stators 19 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 18 einer Reihe beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe am Rotor 3 angebracht sind. An dem Rotor 3 angekoppelt ist beispielswei- se ein Generator (nicht dargestellt) .
Während des Betriebes der Gasturbine wird vom Verdichter 8 durch das Ansauggehäuse 6 Luft angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 8 bereitgestellte Verdichterluft L" wird entlang eines Brennerplenums 7 zu dem Verbrennungssystem 9 geführt und dort im Bereich der Brenneranordnung in die Brenneranordnung 11 geleitet und in den Brennern der Brenneranordnung mit Brennstoff vermischt und/oder im Austrittsbereich der Brenner mit Brennstoff ange- reichert. Brennstoffzuführsysteme versorgen die Brenner hier¬ bei mit Brennstoff. Das Gemisch bzw. die Verdichterluft L" und der Brennstoff werden von den Brennern in die Brennkammer 10 eingeleitet und verbrennen unter Bildung eines heißen Arbeitsgasstromes in einer Verbrennungszone innerhalb der
Brennkammerwand 12 der Brennkammer. Von dort strömt der Ar¬ beitsgasstrom entlang des Heißgaskanals an den Leitschaufeln 17 und den Laufschaufeln 18 vorbei. An den Laufschaufeln 18 entspannt sich der Arbeitsgasstrom impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 18 den Rotor 3 antreiben und dieser den an ihn angekoppelten Generator (nicht dargestellt) .
Die Figur 2 zeigt Teile der Gasturbine 1 des Standes der Technik in einer weniger stark schematisch vereinfachten Darstellung. Die Gasturbine 1 umfasst eine Rohrbrennkammer 22, die an ihrem stromauf gelegenen Kopfende eine Brenneranord¬ nung 11 aufweist und deren Heißgaspfad von einer Brennkammerwand 24 umgeben ist. Die Brenneranordnung 11 ragt in ein Flammrohr 20 der Rohrbrennkammer 22 hinein. Stromab des
Flammrohres 20 schließt sich ein Übergangsstück 21 an, welches sich bis zu einem Turbineneintritt 23 erstreckt. Das Flammrohr 20 und das Übergangsstück 21 sind von der Brennkammerwand 24 umfasst.
Zur Dämpfung von Verbrennungsschwingungen sind radial außen an der Brennkammerwand 24 zwei umlaufende Reihen von Resona¬ toren 26 angeordnet. Die Resonatoren weisen in ihrem Inneren jeweils ein Resonator-Volumen auf, welches auf einer Seite von der Brennkammerwand 24 begrenzt ist, wobei das Resonator- Volumen mittels Resonator-Bohrungen 27 in der Brennkammerwand 24 fluidisch mit dem Inneren der Brennkammer 22 verbunden ist .
Zur Erhöhung der Lebensdauer der Rohrbrennkammer 22 kann die Brennkammerwand 24 zumindest bereichsweise oder abschnitts¬ weise gekühlt sein. Hierzu können Kühlkanäle (nicht darge¬ stellt) in der Brennkammerwand (beispielsweise im Flammrohr 20 und/oder im Übergangsstück 21) angeordnet sein, wobei die Kühlkanäle aus dem Brennerplenum 7 mit Kühlluft versorgt wer- den.
Die Figur 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt der Brennkammerwand 24 im Bereich eines Resonators 30 in einer perspekti¬ vischen Ansicht eines Längsschnitts gemäß einem ersten Aus- führungsbeispiel der Erfindung. Der Resonator 30 umfasst hier ein Resonator-Volumen 31, welches auf einer Seite von der Brennkammerwand 24 begrenzt ist und an den anderen Seiten von einem Resonator-Gehäuse 32. Das Resonator-Volumen 31 ist mit- tels der Resonator-Bohrungen 27 fluidisch mit dem Inneren der Brennkammer 22 verbunden. Jede der Resonator-Bohrungen 27 (nicht alle dargestellt) des Resonators 30 verläuft durch die Brennkammerwand 24 und durch eine in das Resonator-Volumen 31 hineinragende Erhebung 33, welche im Bereich der Resonator- Bohrung 27 die Brennkammerwand verdickt. Die Erhebungen 33 sind somit im gleichen Anordnungsmuster wie die Resonator- Bohrungen 27 radial außen an der Brennkammerwand 24 innerhalb des Resonators 30 angeordnet. Die Erhebungen 33 weisen an ih- rer Basis einen größeren, kreisförmigen Durchmesser auf als an ihrer abgeflachten Spitze. Die Erhebungen 33 verhindern bei den hohen wechselnden zyklischen Belastungen der Brennkammerwand 24 eine Rissbildung im Bereich der Resonator- Bohrungen. Da der Resonator zu Kühlung mit Verdichterluft aus dem umgebenden Plenum 7 versorgt wird, welche durch die
Spülluft-Öffnungen in das Resonator-Volumen 31 hinein und durch die Resonator-Bohrungen 27 hinaus strömt, erhöhen die von der Verdichterluft umströmten Erhebungen 33 die Kühlung der Brennkammerwand 24 zusätzlich. Das dargestellte Ausfüh- rungsbeispiel zeigt Erhebungen 33, welche alle die gleiche Höhe aufweisen.
Die Figur 4 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt der Brennkammerwand 24 im Bereich einer Resonator-Bohrung 27 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Resonator-Bohrung 27 verläuft durch die Brennkammerwand 24 und zentral durch eine erfindungsgemäße Erhebung 33a, wel¬ che einstückig mit dem umgebenden Bereich der Brennkammerwand 24 und aus Vollmaterial ausgebildet ist und somit die Brenn- kammerwand 24 im Bereich der Resonator-Bohrung 27 verdickt. Die Erhebung 33a ist kegelstumpfförmig ausgebildet, so dass sie an der Basis 35 einen größeren Durchmesser aufweist als an der abgeflachten Spitze 36.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkammer (10) für eine Gasturbine (1) mit
- einer den Heißgaspfad der Brennkammer (10) umgebenden
Brennkammerwand (12, 24) und
- mindestens einer Brenneranordnung (11) zum Entladen eines brennbaren Fluids in die Brennkammer (10),
- mindestens einem radial außen an der Brennkammerwand (12, 24) angeordneten Resonator (26, 30) zum Dämpfen von im Be- trieb auftretenden Verbrennungsschwingung, wobei der Resonator (26, 30) in seinem Inneren mindestens ein Resonator- Volumen (31) umfasst, welches auf einer Seite von der Brenn¬ kammerwand (12, 24) begrenzt ist, wobei
- das Resonator-Volumen (31) mittels Resonator-Bohrungen (27) in der Brennkammerwand (12, 24) fluidisch mit dem Inneren der
Brennkammer (10) verbunden ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Brennkammerwand (12, 24) radial außen im Bereich mindes¬ tens einer Resonator-Bohrung (27) eine in das Resonator- Volumen (31) hineinragende Erhebung (33, 33a) aufweist, so dass die Brennkammerwand (12, 24) im Bereich der Resonator- Bohrung verdickt ist, wobei die Resonator-Bohrung (27) durch die Brennkammerwand (12, 24) und durch die Erhebung (33, 33a) hindurch verläuft.
2. Brennkammer (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Resonator-Bohrung (27) im Wesentlichen zentral durch die Erhebung (33, 33a) hindurch verläuft.
3. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erhebung (33, 33a) einen größeren Durchmesser an ihrer Basis (35) aufweist als an ihrer Spitze (36) .
4. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (33, 33a) mit einer abgeflachten Spitze (36) ausgebildet ist.
5. Brennkammer (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Erhebung (33, 33a) im Wesentlichen Pin-förmig oder kegel- stumpfförmig oder halbkugelförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.
6. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erhebung (33, 33a) im Wesentlichen stabförmig mit rundem oder viereckigem Querschnitt ausgebildet ist.
7. Brennkammer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Brennkammerwand (12, 24) im Wesentlichen im Bereich aller Resonator-Bohrungen (27) des Resonators (30) derartige Erhe¬ bungen (33, 33a) aufweist, so dass die Resonator-Bohrungen (27) jeweils durch eine derartige Erhebung hindurch das Reso¬ nator-Volumen (31) mit dem Inneren der Brennkammer (10) fluidisch verbinden.
8. Brennkammer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine umlaufende, radial außen an der Brennkammer¬ wand (12, 24) angeordnete Reihe von Resonatoren (26, 30) an¬ geordnet ist, wobei die Brennkammerwand (12, 24) im Wesentli¬ chen im Bereich aller durch die Brennkammerwand verlaufenden Resonator-Bohrungen (27) der umlaufenden Reihe mittels derartiger Erhebungen (33, 33a) verdickt ist.
PCT/EP2016/067512 2015-08-07 2016-07-22 Brennkammer für eine gasturbine mit mindestens einem resonator WO2017025294A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015215138.7A DE102015215138A1 (de) 2015-08-07 2015-08-07 Brennkammer für eine Gasturbine mit mindestens einem Resonator
DE102015215138.7 2015-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017025294A1 true WO2017025294A1 (de) 2017-02-16

Family

ID=56557678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/067512 WO2017025294A1 (de) 2015-08-07 2016-07-22 Brennkammer für eine gasturbine mit mindestens einem resonator

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015215138A1 (de)
WO (1) WO2017025294A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020200583A1 (de) * 2020-01-20 2021-07-22 Siemens Aktiengesellschaft Resonatorring für Brennkammersysteme
CN113483360B (zh) * 2021-08-12 2022-11-18 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 燃气轮机用火焰筒和燃气轮机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1423645A1 (de) * 2001-09-07 2004-06-02 ALSTOM (Switzerland) Ltd Dämpfungsanordnung zur reduzierung von brennkammerpulsationen in einer gasturbinenanlage
US20130160453A1 (en) * 2011-11-22 2013-06-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustor and gas turbine
US20150020498A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Reinhard Schilp Cooling cover for gas turbine damping resonator

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7788926B2 (en) * 2006-08-18 2010-09-07 Siemens Energy, Inc. Resonator device at junction of combustor and combustion chamber
EP2385303A1 (de) * 2010-05-03 2011-11-09 Alstom Technology Ltd Verbrennungsvorrichtung für eine Gasturbine
US8966903B2 (en) * 2011-08-17 2015-03-03 General Electric Company Combustor resonator with non-uniform resonator passages

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1423645A1 (de) * 2001-09-07 2004-06-02 ALSTOM (Switzerland) Ltd Dämpfungsanordnung zur reduzierung von brennkammerpulsationen in einer gasturbinenanlage
US20130160453A1 (en) * 2011-11-22 2013-06-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustor and gas turbine
US20150020498A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Reinhard Schilp Cooling cover for gas turbine damping resonator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015215138A1 (de) 2017-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2340397B1 (de) Brennereinsatz für eine gasturbinenbrennkammer und gasturbine
DE102008037480A1 (de) Mager vorgemischte Dual-Fuel-Ringrohrbrennkammer mit Radial-Mehrring-Stufendüse
EP2962039A1 (de) Dämpfungsvorrichtung für eine gasturbine, gasturbine und verfahren zur dämpfung thermoakustischer schwingungen
DE102010060283A1 (de) Brennstoffdüsenbaugruppe für eine Gasturbine und Verfahren für den Zusammenbau derselben
EP3134677A1 (de) Brenner mit fluidischem oszillator, für eine gasturbine und gasturbine mit mindestens einem derartigen brenner
EP2500648B1 (de) Gasturbinenbrennkammer
EP2601447A2 (de) Gasturbinenbrennkammer
CH709266B1 (de) Turbinenschaufel und Verfahren zum Auswuchten eines Spitzendeckbandes einer Turbinenschaufel und Gasturbine.
EP2507557B1 (de) Brenneranordnung
DE102017112816A1 (de) Effusionsplattenanordnung einer Brennkammer
WO2017025294A1 (de) Brennkammer für eine gasturbine mit mindestens einem resonator
EP2808611A1 (de) Injektor zum Einbringen eines Brennstoff-Luft-Gemisches in eine Brennkammer
EP2187125A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Dämpfung von Verbrennungsschwingungen
EP3143335B1 (de) Brenner für eine verbrennungsmaschine und verbrennungsmaschine
EP1525942A1 (de) Gasturbine und Laufschaufel für eine Strömungsmaschine
EP1721064B1 (de) Ringstruktur in metallbauweise mit einlaufbelag
EP2725203B1 (de) Kühlluftführung in einer Gehäusestruktur einer Strömungsmaschine
EP2347100A1 (de) Gasturbine mit kühleinsatz
EP3004741B1 (de) Rohrbrennkammer mit einem flammrohr-endbereich und gasturbine
EP2270397A1 (de) Gasturbinenbrennkammer und Gasturbine
DE112020000262T5 (de) Brenner, damit ausgestattete brennkammer und gasturbine
EP3029268A1 (de) Turbinenlaufschaufel
EP3039244B1 (de) Turbinenschaufel
DE102012110272A1 (de) System zum Verbinden eines Segmentes mit einem Rotor einer Turbomaschine
WO2015055422A1 (de) Turbinenschaufel, ringsegment, zugehörige turbinenschaufelanordnung, stator, rotor, turbine und kraftwerksanlage

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16745436

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16745436

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1