CH698007A2

CH698007A2 - Gestufte Mehrringdüse mit radialem Einlauf für mageres Vorgemisch und Zweistoff-Ringrohr-Brennkammer.

Info

Publication number: CH698007A2
Application number: CH01686/08A
Authority: CH
Inventors: Gregory Allen Boardman; Thomas Edward Johnson; Johnie Franklin Mcconnaughhay; Anuradha Sanyal
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2008-10-27
Publication date: 2009-04-30
Also published as: DE102008037480A1; JP2009109180A; US20090111063A1; CN101424407A

Abstract

Bereitgestellt wird eine mager vorgemischte gestufte Mehrringdüse mit radialem Einlauf (120) zur Erzeugung dreier unabhängiger Verbrennungszonen innerhalb einer Zweistoff-Ringrohr-Gasturbinenbrennkammer (100). Die Düse (120) beinhaltet eine Zündzone Z1, die durch eine Gaszünddüse (150) und einen Mitteleinsatz beschickt wird; eine Flammhalterzone Z2, die durch einen Innenhauptgasbrennstoff beschickt wird; eine Hauptflammenzone Z3, die durch einen Aussenhauptgasbrennstoff beschickt wird; einen Hauptradialverwirbler (140) zum Mischen eines Teils der einströmenden Luft zur Düse (120) mit der Innenhauptgasbrennstoffzufuhr und der Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr und eine Enddeckelbaugruppe; mit externen Mitteln zum Steuern des Verhältnisses eines zugeführten Innenhauptgasbrennstoffs und eines zugeführten Aussenhauptgasbrennstoffs .

Description

Allgemeiner Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Gasturbinen-Brennkammern und im Besonderen eine mager vorgemischte, gestufte Mehrringdüse mit radialem Einlauf für eine Zweistoff-Ringrohr-Brennkammer, welche die Verbrennungsdynamik drastisch verringert oder beseitigt.

[0002] Fig. 1 stellt eine Brennkammer nach dem Stand der Technik für eine Hochleistungs-Industrie-Gasturbine 10 dar, die einen (teilweise gezeigten) Verdichter 12, mehrere Brennkammern 14 (der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber eine gezeigt), und eine (durch eine einzelne Schaufel repräsentierte) Turbine 16 beinhaltet. Obgleich nicht eigens gezeigt, ist die Turbine 16 mit dem Verdichter 12 entlang einer gemeinsamen Achse in antreibender Weise verbunden.

Der Verdichter 12 setzt Einlassluft unter Druck, welche dann umgekehrt zur Brennkammer 14 geleitet wird, wo sie verwendet wird, um die Brennkammer 14 zu kühlen und um Luft für den Verbrennungsprozess bereitzustellen. Obgleich nur eine Brennkammer 14 gezeigt ist, beinhaltet die Gasturbine 10 mehrere Brennkammern 14, die sich um den Umfang derselben befinden. Ein Überleitkanal 18 verbindet das Auslassende jeder Brennkammer 14 mit dem Einlassende der Turbine 16, um die heissen Verbrennungsprodukte zur Turbine 16 zu liefern.

[0003] Jede Brennkammer 14 beinhaltet ein im Wesentlichen zylindrisches Brennkammergehäuse 24, das an einem offenen vorderen Ende mittels Schrauben 28 an einem Turbinengehäuse 26 befestigt ist.

Das hintere Ende des Brennkammergehäuses 24 ist durch eine Enddeckelbaugruppe 30 verschlossen, die herkömmliche Zuführleitungen, Sammelleitungen und zugeordnete Ventile usw. zum Zuführen von Gas, Flüssigbrennstoff und Luft (sowie, falls gewünscht, Wasser) zur Brennkammer 14 beinhalten kann. Die Enddeckelbaugruppe 30 nimmt mehrere (beispielsweise fünf) Brennstoffdüsenbaugruppen 32 auf (der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber nur eine gezeigt), die in kreisförmiger Anordnung um eine Längsachse der Brennkammer 14 angeordnet sind.

Jede Brennstoffdüsenbaugruppe 32 ist ein im Wesentlichen zylindrischer Körper, der einen hinteren Zuführabschnitt 52, der Einlasse zum Empfangen von Gasbrennstoff, Flüssigbrennstoff und Luft (sowie, falls gewünscht, Wasser) aufweist, und einen vorderen Abgabeabschnitt 54 aufweist.

[0004] Innerhalb des Brennkammergehäuses 24 ist in im Wesentlichen konzentrischer Relation dazu eine im Wesentlichen zylindrische Strömungshülse 34 angebracht, die an ihrem vorderen Ende mit der Aussenwand 36 des Überleitkanals 18 verbunden ist.

Die Strömungshülse 34 ist an ihrem hinteren Ende mittels eines radialen Flansches 35 mit dem Brennkammergehäuse 24 an einer Stumpfverbindung 37 verbunden, wo vordere und hintere Abschnitte des Brennkammergehäuses 24 zusammengefügt sind.

[0005] Innerhalb der Strömungshülse 34 ist ein konzentrisch angeordnetes Flammrohr 38 vorhanden, das an seinem vorderen Ende mit der Innenwand 40 des Überleitkanals 18 verbunden ist. Das hintere Ende des Flammrohres 38 ist durch eine Flammrohrdeckelbaugruppe 42 gehalten, die wiederum innerhalb des Brennkammergehäuses 24 durch mehrere Streben 39 gehalten ist.

Man wird verstehen, dass die Aussenwand 36 des Überleitkanals 18 sowie jener Abschnitt von Strömungshülse 34, der sich von der Stelle, an der das Brennkammergehäuse 24 (durch Schrauben 28) an das Turbinengehäuse 26 geschraubt ist, nach vorn erstreckt, mit einer Anordnung von Öffnungen 44 über ihren jeweiligen Umfangsoberflächen gebildet ist, um zu gestatten, dass Luft umgekehrt vom Verdichter 12 durch die Öffnungen 44 hindurch in den ringförmigen Raum zwischen der Strömungshülse 34 und dem Flammrohr 38 auf das stromaufwärts liegende oder hintere Ende der Brennkammer 14 zu strömt (wie durch die in Fig. 1 gezeigten Strömungspfeile angezeigt).

[0006] Die Flammrohrdeckelbaugruppe 42 hält mehrere Vormischrohre 46, eines für jede Brennstoffdüsenbaugruppe 32.

Insbesondere ist jedes Vormischrohr 46 innerhalb der Flammrohrdeckelbaugruppe 42 an seinen vorderen und hinteren Enden durch vordere bzw. hintere Platten 47, 49 gehalten, die jeweils mit Öffnungen versehen sind, die an den Vormischrohren 46 mit offenen Enden ausgerichtet sind. Die Vormischrohre 46 sind so gehalten, dass die vorderen Abgabeabschnitte 54 der jeweiligen Brennstoffdüsenbaugruppen 32 konzentrisch darin angeordnet sind.

[0007] Die hintere Platte 49 befestigt mehrere sich nach hinten erstreckende Schwimmbuchsen 48 (eine für jedes Vormischrohr 46), die in wesentlicher Ausrichtung an den Öffnungen in der hinteren Platte 49 angeordnet sind. Jede Schwimmbuchse 48 hält einen ringförmigen Luftverwirbler 50 in zur jeweiligen Brennstoffdüsenbaugruppe 32 umgebender Relation.

Stromab des Verwirblers 50 sind radiale Brennstoffeinspritzdüsen 66 zum Ausstossen von Gasbrennstoff in eine Vormischzone 69 bereitgestellt, die sich innerhalb des Vormischrohres 46 befindet. Die Anordnung ist derart, dass Luft, die im ringförmigen Raum zwischen dem Flammrohr 38 und der Strömungshülse 34 strömt, gezwungen wird, im hinteren Ende der Brennkammer 14 (zwischen der Enddeckelbaugruppe 30 und der Hülsendeckelbaugruppe 42) wieder die Richtung umzukehren und durch die Verwirbler 50 und Vormischrohre 46 zu strömen, bevor sie in die Brennzone oder Brennkammer 70 innerhalb des Flammrohres 38 stromab der Vormischrohre 46 eintritt.

Die Zündung wird in den mehreren Brennkammern 14 mittels einer Zündkerze 20 in Verbindung mit Querflammrohren 22 (eines gezeigt) in üblicher Weise erreicht.

[0008] Bei der Kraftwerkskonzeption ist das Verringern der Emissionen schädlicher Gase wie z.B. von Stickoxiden (NOx) in die Atmosphäre von primärem Interesse. Um dieses Problem anzugehen, sind Low-NOx-Brennkammern entwickelt worden, die mager vorgemischte Verbrennung mit mehreren Brennern einsetzen, die an einer einzelnen Brennkammer angebracht sind, wie z.B. in Fig. 1 beschrieben. Jeder Brenner beinhaltet ein Strömungsrohr mit einer mittig angeordneten Brennstoffdüse, die eine zylindrische Nabe umfasst, die Brennstoffeinspritzdüsen und einen Luftverwirbler hält und an ihrem stromab gerichteten Ende eine ebene Stirnfläche aufweist.

Zusätzlich zu einer Vormischeinspritzstufe für NOx-armen Betrieb kann jede Brennstoffdüse eine Diffusionseinspritzstufe für das Hochfahren und den Notbetrieb und eine Flüssigbrennstoffeinspritzstufe für den Flüssigbrennstoffbetrieb beinhalten.

[0009] Diffusionsgasbrennstoff und Flüssigbrennstoff werden typischerweise über Öffnungen eingespritzt, die sich auf der ebenen Endfläche der Brennstoffdüse befinden. Bei NOX-armem (Vormisch-) Betrieb wird Brennstoff durch die Brennstoffeinspritzdüsen eingespritzt und vermischt sich mit der Wirbelluft im Strömungsrohr. Die Diffusions- und Flüssigbrennstoffkreise werden typischerweise während des Vormischbetriebs mit Luft gespült, um Flammgase aus den Durchtritten herauszuhalten.

Die Verbrennungsflamme wird durch Bluff-Body-Rezirkulation hinter der Brennstoffdüse und Wirbelstörung, wenn Verwirbelung vorhanden ist, stabilisiert. Bei Vormischsystemen werden als Folge von Verbrennungsinstabilitäten typischerweise starke Druckschwingungen erzeugt. Man nimmt an, dass die Verbrennungsinstabilitäten mit dem Ablösen quer zur Strömungsrichtung verlaufender Wirbel vom steilen Ende der Brennstoffdüse im Zusammenhang steht. Diese Druckschwingungen können den Betrieb des Aggregats stark einschränken und können in einigen Fällen sogar physikalische Beschädigungen an den Brennkammerkomponenten verursachen. Ausserdem wird der Strom an Spülluft durch die Diffusions- und Flüssigbrennstoffkreise direkt in die Rezirkulationszone eingeblasen.

Diese direkte Einblasung senkt die örtliche Temperatur und die Stärke der Rezirkulation, wobei eine nachteilige Wirkung auf die Flammenstabilität erzeugt wird. Dementsprechend besteht Bedarf an einer Low-NOx-Brennkammer, die Druckschwingungen verringert und die nachteiligen Wirkungen des Einblasens von Spülluft direkt in die Rezirkulationszone vermeidet.

[0010] Wie vorher beschrieben, wird in diesen heutigen Dry-Low-NOx- (DLN-)-Ringrohrbrennkammern von Hochleistungs-Industrie-Gasturbinen typischerweise eine Vielzahl (oder Gruppe) von Vormischdüsen eingesetzt, die unter Verwendung einer ebenen oder winkligen Deckel-Dom-Baugruppe mit einem rohrförmigen Flammrohr verbunden sind. Für die Mischung und die Stufung des Brennstoffs sind mehrere Düsen erforderlich, um Durchsatz und Leistung im gesamten vorgesehenen Betriebs- und Auslegungsbereich zu erreichen.

Dieser Ansatz erzeugt jedoch eine komplizierte und teure Baugruppe.

[0011] Auch ist das gleichmässige Verteilen von Luft und Brennstoff an die Gruppe vormischender Brennstoffdüsen am Kopfende schwierig und resultiert im Allgemeinen in weniger idealem gleichmässigem Luftstrom zu allen Düsen oder einem nennenswerten Betrag an schädlichem Druckabfall bzw. -verlust. Verglichen mit herkömmlicher, diffusionsartiger Verbrennung neigt verwirbelungsstabilisierte, mager vorgemischte (lean premixed, LP-) Verbrennung dazu, in hohem Masse anfällig für verbrennungsbedingte Schwingungen (dynamische Instabilität) zu sein.

[0012] Historisch ist in der Gasturbinenantriebs-Industrie die Flammentemperatur (oder PrimärZonentemperatur) in LP-Systemen verringert worden, um die NOx-Emissionen zu verringern.

Da (hauptsächlich durch neue behördliche Vorschriften veranlasst) das Niveau akzeptabler NOx-Ausstossemissionen auf einstellige Parts-per-Million- (ppm-) Werte herabgesetzt worden ist, ist die Flammentemperatur zumindest bei Brennstoffen mit hohem Methangehalt sehr nahe an die Magerverlöschgrenze (Lean-Blowout, LBO) gebracht worden. Bei derart mageren Gemischen resultieren geringfügige, periodische Veränderungen im lokalen Brennstoff-Luft-Mischverhältnis in relativ grossen periodischen Veränderungen in der örtlichen Wärmefreisetzung und den Wärmefreisetzungsraten, sogar einschliesslich lokalem, periodischem Erlöschens der Flamme.

Die Amplitude diskreter Schwingungsfrequenzen (oder der Töne) kann zunehmen, wenn die Wärmefreisetzungsschwankungen konstruktiv phasengleich mit den Schalldruckschwankungen sind, die innerhalb der Brennkammer angetroffen werden.

[0013] Da gegenwärtige LP-Brennkammern magerer und räumlich gleichförmiger werden, um zunehmend geringere NOx-Emissionen zu erreichen, und es von ihnen in zunehmendem Masse verlangt wird, jene Emissionsziele beim Betreiben mit einer breiter werdenden Palette von Brennstoffen einzuhalten, steigt bei einem gegebenen System die Gefahr des Antreffens inakzeptabel hoher Niveaus von Verbrennungsdynamik.

[0014] Zwar sind zuvor grosse Einzeldüsen-DLN- und Low-NOx-Ringrohr-Gasturbinen-Verbrennungssysteme erprobt worden, doch haben die meisten aufgrund von Betriebs-, Haltbarkeits- und Emissionsproblemen versagt.

Der Mangel an intelligenten, abstimmbaren Betriebsparametern und ein Mangel an mehreren unabhängigen Verbrennungsstufungszonen haben dazu geführt, dass die Industrie modulare Mehrdüsen-(Gruppen-) -Konfigurationen bereitwillig annahm. Mehrdüsenkonstruktionen erlauben das Stufen oder Versetzen der Brennstoffverteilung auf Untergruppen von Düsen, um nicht nur Anspringen und Durchsatz zu erleichtern, sondern einen abstimmbaren Betriebsparameter bereitzustellen, um Dynamik (oder Schwingungen) zu umgehen, die beim Betrieb im Auslegungsbetriebsbereich angetroffen werden.

[0015] Die Kehrseite des Versetzens der Brennstoffverteilung in der Brennkammer ist, dass wärmere Temperaturzonen geschaffen werden, welche die NOx-Produktion fördern.

Somit könnte es, wenn zu viel Versetzen erforderlich ist, um Dynamik oder Instabilität zu unterdrücken, zum Überschreiten der vorgeschriebenen NOx-Emissionsgrenzwerte kommen, womit möglicherweise die Einheit ausser Betrieb gesetzt würde. Die LP-Verbrennungsdynamik in Industrie-Gasturbinen wird typischerweise passiv auf mehreren Wegen üblicherweise durch einen Ausprobierprozess vermindert, der aufwendig und ungewiss sein kann. Einige der Verfahren sind nachstehend aufgeführt:
<tb>1)<sep>Verschieben der Brennstoffeinspritzpunkte, um die Brennstofftransportzeit vom Punkt der Einspritzung zur Flammenfront zu ändern,

<tb>2)<sep>Ändern der Brennstoffeinspritzöffnungsgrössen, um den Druckabfall und die akustische Impedanz über den Bohrungen zu ändern, und

<tb>3)<sep>modifizieren der Kammer- oder Düsengeometrien (z.B. Durchmesser, Winkel, Längen), um Wirbelablösungen, Frequenzen und Amplituden oder die Flammenkontur in der Kammer zu beeinflussen.

[0016] Diese Verfahren versuchen zu erzwingen, dass jedwede Störungen in der Wärmefreisetzung zu Druck- oder Schallstörungen in der Brennkammer phasenverschoben (oder destruktiv phasengleich) sind. Die Brennkammerdynamik ist ausserdem durch Hinzufügen akustischer Dämpfung (z.B. Helmholtz-Resonatoren oder Viertelwellenrohre) zum Verbrennungssystem verringert oder beseitigt worden.

In der Vergangenheit sind die obigen Verfahren tendenziell nach der Entdeckung hoher Brennkammerdynamik in Betracht gezogen und ausgeführt worden, statt während der Anfangskonstruktionsphase im Programm aktiv darauf hin zu konstruieren.

[0017] Dementsprechend besteht Bedarf an der Bereitstellung einer einfacheren, skalierbaren, weniger aufwendigen LP-Brennkammer, bei der es im statistischen und im absoluten Sinne grundsätzlich viel weniger wahrscheinlich ist, dass sie diskrete Verbrennungsschwingungen bei irgendeiner Last innerhalb des Auslegungs-/Betriebsbereiches anregt oder fördert, während sie eine überdurchschnittliche Toleranz in der Brennstoffgemischqualität aufweist.

Unter der Annahme, dass die obige Lösung gefunden worden wäre und dass infolgedessen die Gefahr, dass jemals diskrete Dynamik im gegebenen Auslegungsbetriebsbereich auftritt, deutlich verringert worden wäre, dann würde der Wirkungsgrad und die Wahrscheinlichkeit des Abstimmens auf minimale Emissionen bei einem gegebenen System deutlich erhöht werden.

Im Wesentlichen wäre die Dynamik kein derartig signifikanter und heikler Teil des gesamten Brennkammerkonstruktions-Verfahrens mehr.

Kurzbeschreibung der Erfindung

[0018] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, welche(s) drei unabhängige Verbrennungszonen in einer Gasturbinenbrennkammer mit einer mager vorgemischten, gestuften Mehrringdüse mit radialem Einlauf erzeugt, wodurch stabile Verbrennung mit niedrigen Stickoxid-(NOX-)-Emissionen bereitgestellt wird.

[0019] Kurz gesagt wird gemäss einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine mager vorgemischte, gestufte Mehrringdüse mit radialem Einlauf zur Erzeugung dreier unabhängiger Verbrennungszonen innerhalb einer Zweistoff-Ringrohr-Gasturbinenbrennkammer bereitgestellt.

Die mager vorgemischte, gestufte Mehrringdüse mit radialem Einlauf (nachstehend als grosse Radialeinzeldüse bezeichnet) beinhaltet eine Zündzone, die durch einen Mitteleinsatz beschickt wird; eine Flammhalterzone, die durch einen Innenhauptgasbrennstoff beschickt wird; eine Hauptflammenzone, die durch einen Aussenhauptgasbrennstoff beschickt wird; einen Hauptradialverwirbler zum Mischen eines Teils der einströmenden Luft zur Düse mit der Innenhauptgasbrennstoffzufuhr und der Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr; einen Enddeckel und Mittel zum Steuern des Verhältnisses von zugeführtem Zündgasbrennstoff, zugeführtem Innenhauptgasbrennstoff und einem zugeführten Aussenhauptgasbrennstoff.

[0020] Gemäss einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Zweistoff-Ringrohr-Brennkammer für einen Gasturbinenmotor bereitgestellt.

Die Brennkammer beinhaltet eine mager vorgemischte, gestufte Mehrringdüse mit radialem Einlauf (nachstehend als grosse Radialeinzeldüse bezeichnet), die ein äusseres Brennerrohr und einen Hauptradialverwirbler einbezieht, angebracht auf einem Enddeckel für ein Brennkammergehäuse. Eine Hauptverbrennungszone ist stromab vom äusseren Brennerrohr der einzelnen grossen Radialdüse bereitgestellt. Eine Quelle für verdichtete Luft von einer Verdichterquelle ist bereitgestellt. Eine Lufteinlasssammelkammer umgibt die grosse Radialeinzeldüse radial und ist durch eine Aussenwand der Brennkammer radial eingefasst. Ein Diffusor für die verdichtete Luft empfängt die verdichtete Luft in einem Umkehrströmungspfad vom Verdichter und gibt die verdichtete Luft mit einem wiederhergestellten Druck an die Einlasssammelkammer ab.

Eine Verkleidung, die oben auf dem Hauptradialverwirbler angebracht ist und einen Abschnitt des äusseren Brennerrohres umgibt, ist zum Glätten des Luftstroms vom Diffusor zur Lufteinlasssammelkammer bereitgestellt.

[0021] Gemäss einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Nutzen einer mager vorgemischten, gestuften Mehrringdüse mit radialem Einlauf (nachstehend als grosse Radialeinzeldüse bezeichnet) mit unabhängigen Verbrennungszonen bereitgestellt, wobei die grosse Radialeinzeldüse eine Zündzone, eine Flammhalterzone und eine Hauptzone innerhalb einer Gasturbinenbrennkammer beinhaltet, um stabile Verbrennung mit niedrigen Stickoxid-(NOX-) -Emissionen bereitzustellen.

Das Verfahren beinhaltet Bereitstellen einer grossen Luftzufuhr zur Düse; düseninterne Stufung; Entflichten der Wärmefreisetzung in eine Vielzahl diskreter Zonen im Raum; Verteilen der Wärmefreisetzung über die Zeit und Belüften einer stromab gelegenen zentralen Rezirkulationszone.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0022] Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, wobei bei sämtlichen Zeichnungen ähnliche Zeichen ähnliche Teile repräsentieren, wobei:
<tb>Fig. 1<sep>eine Brennkammer nach Stand der Technik mit mehreren Düsen darstellt;

<tb>Fig. 2<sep>eine Ausführungsform einer erfinderischen Brennkammer darstellt, die eine Brennkammer mit einer erfinderischen grossen Radialeinzeldüse beinhaltet;

<tb>Fig. 3A<sep>einen isometrischen Schnitt darstellt, der eine innere Struktur für eine Ausführungsform der Struktur der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse zeigt;

<tb>Fig. 3B<sep>einen axialen Schnitt darstellt, der eine innere Struktur für eine Ausführungsform der Struktur der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse zeigt;

<tb>Fig. 4<sep>eine Ansicht vom Zufuhrende der Enddeckelplatte für eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt;

<tb>Fig. 5<sep>Brennstoffverteilungen und Brennstoffdurchtritte im Enddeckel und in der Rückplatte einer Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt;

<tb>Fig. 6A<sep>eine isometrische Ansicht eines Hauptradialverwirblers einer Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt;

<tb>Fig. 6B<sep>Einzelheiten von Hauptverwirblerschaufeln am Hauptradialverwirbler einer Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt ;

<tb>Fig. 6C<sep>eine Ansicht von oben des Hauptradialverwirblers für eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt;

<tb>Fig. 6D<sep>einen Schnitt durch die Hauptverwirblerschaufeln und die mittige Nabe des Hauptradialverwirblers für eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt;

<tb>Fig. 6E<sep>einen Schnitt durch die Rückplatte und die mittige Nabe des Hauptradialverwirblers einer Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt;

<tb>Fig. 7<sep>einen Schnitt des Kopfendes der erfinderischen Brennkammer darstellt, wobei Luftstrom und unabhängige Verbrennungszonen einer Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse abgebildet sind;

<tb>Fig. 8<sep>den mittigen Flammhalter, die Gaszündringkammer und den Mitteleinsatz einer Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt;

<tb>Fig. 9A und 9B<sep>den Düsenkörper der Gaszünddüse für eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt;

<tb>Fig. 10<sep>eine Axialschnittansicht eines Zweistoff-Mitteleinsatzes einer Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse darstellt und

<tb>Fig. 11<sep>eine alternative Ausführungsform der Flammhalterschale für die erfinderische grosse Radialeinzeldüse darstellt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

[0023] Die folgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Vorteile einschliesslich mehrerer innovativer und einzigartiger Merkmale aufweisen:
<tb>(1)<sep>Ermöglichen, dass mehrere (z.B. sechs) Vormischdüsen (pro Rohr) und ein Brennkammerdeckel durch nur eine grosse Radialdüse und eine Flammrohrmodifikation ersetzt werden, wodurch eine wesentliche Verringerung der Teileanzahl, Kosteneinsparungen und eine drastische Vereinfachung des Kopfendes der Brennkammer erreicht wird;

<tb>(2)<sep>Verwenden einer Dom-Diffusorkonstruktion zur konvektiven Rückseitenkühlung des Flammrohrdoms bei gleichzeitigem Wiederherstellen des statischen Drucks vor dem Vormischen von Brennstoff und Luft in der grossen Radialdüse, wodurch weniger schädlicher Druckverlust bewirkt und mehr Luft zum Vormischen verfügbar gemacht wird;

<tb>(3)<sep>Bereitstellen der Kapazität zum schnellen (z.B. < 3 ms) und gründlichen Verdampfen und Mischen grosser Mengen an Brennstoff (¯ 2 lbm/s) und Luft (¯ 60 lbm/s) bei relativ geringem Druckabfall (zum Beispiel < 4 %) und

<tb>(4)<sep>Verwenden entweder von Gasbrennstoff oder Flüssigbrennstoff, dies ist dynamisch robuster und weniger anfällig für verbrennungsbedingte Schwingungen als heutige mager vorgemischte (LP-) Gasturbinen-Verbrennungssysteme, indem sowohl die Wärmefreisetzung (zeitlich und räumlich) als auch die Brennstofftransportzeit in der Kammer strategisch verteilt oder verwischt werden, während weiterhin die notwendige Systemdurchsatzleistung und niedrige Abgasemissionen geliefert werden.

[0024] Effekt der Konstruktion ist vielfältig
<tb>(1)<sep>drastische Verringerung von Kosten und Teileanzahl durch Ersatz von fünf oder mehr Düsen pro Rohr durch eine;

<tb>(2)<sep>drastische Verringerung oder sogar völlige Beseitigung von Verbrennungsdynamik/-schwingungen bei diskreten Frequenzen in Brennkammern von Industrie-Gasturbinen bei gleichzeitiger Beibehaltung geforderter Emissionsniveaus;

<tb>(3)<sep>Flexibilität hinsichtlich Gas- und Flüssigbrennstoffen, die mit dem Erfolg der Verbesserung der Verbrenndynamik verbunden ist;

<tb>(4)<sep>DLN mit Flüssigbrennstoffen wie Dieselöl Nr. 2 bei Wegfall der Notwendigkeit von Wassereinspritzung und Hochdruck-Zerstäuberluft und

<tb>(5)<sep>Gesundheitsschädliche Emissionen im niedrigen einstelligen ppmv-Bereich

[0025] Der erfolgreiche Übergang von einer Mehrdüsen-Anordnung auf eine grosse Einzeldüse erfordert düseninterne Stufung. Eine in dieser Konstruktion verwendete Zone angewinkelter V-Gutter-Flammhalter stellt eine Region für Brennstoffstufung innerhalb der Hauptvormischdüse bereit. Beispielsweise kann es solches Voreinstellen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses, dass es nahe der Nabe (oder des Mittelkörpers) im Vormischer reicher ist, ermöglichen, dass eine mittige Flammhalterzone relativ zur Bypassströmung mit einem höheren Äquivalenzverhältnis brennt, was für die Zündung, die Maschinenbeschleunigung, den Niedriglastbetrieb oder das Bewältigen plötzlicher Lastverlagerungen vorteilhaft (oder sogar notwendig) sein kann.

Das Voreinstellen des Brennstoff-Luft-Verhältnisses ermöglicht es in Verbindung mit anderen Stufungsmerkmalen (wie einer vorgemischten Zündverbrennung), dass in Gasturbinen-Verbrennungssystemen eine grosse Radialeinzeldüse mehrere Düsen (z.B. sechs) pro Rohr ersetzt - was auf eine wesentliche Verringerung der Teileanzahl und Kosteneinsparungen für das Verbrennungssystem und den Motor als Ganzes hinausläuft.

Die Verringerung der Verbrennungsdynamik würde unter Beibehaltung oder sogar Verringerung gesundheitsschädlicher Abgasemissionen (z.B. unverbrannte Kohlenwasserstoffe (UHC), NOX und Kohlenmonoxid (CO)) relativ zu den Brenntemperaturen erreicht werden, die im Auslegungsbereich auftreten.

[0026] Bei der mager vorgemischten, gestuften Mehrringdüse mit radialem Einlauf (nachstehend als grosse Radialeinzeldüse bezeichnet) ist es konstruktionsbedingt weniger wahrscheinlich, dass verbrennungsbedingte, diskrete Schwingungsfrequenzen angeregt werden, wenn der festgelegte Bruchteil (z.B. etwa 33% der Düsenreaktanten) wohlgemischter Reaktanten umgeleitet wird, um als winklige Anordnung diskreter V-Gutter-Zonen stromauf der Hauptkammer zu verbrennen.

Die Anordnung axialer Düsenstrahlen, die durch die konische V-Gutter-Paketstruktur hindurchtreten, vermindert diskrete Dynamik und verbessert Emissionen auf mehrere Weise.

[0027] Erstens entflicht die Anordnung die Wärmefreisetzung in eine Vielzahl diskreter Reaktionszonen im Raum, wobei jede in räumlichen Massstäben reagiert, die viel kleiner als jene der gesamten Brennkammer sind. Dies begrenzt wirksam den Betrag der Energiefreisetzung, der sich in aufbauender Weise bei einer bestimmten akustischen Resonanzfrequenz innerhalb der Kammer koppeln kann.

[0028] Zweitens schaffen die angewinkelten V-Gutter eine Vielzahl von Brennstofftransportzeiten, was die Wärmefreisetzung über die Zeit verteilt (oder verwischt).

Das heisst, dass jeder Punkt entlang der V-Gutter-Länge seine eigene zugeordnete Transportzeit aufweist: die Zeit zwischen dem/den Punkt(en) der Brennstoffeinspritzung und dem/den Punkt(en) der Verbrennung. Dies begrenzt ebenfalls wirksam den Betrag der Wärmefreisetzungsenergie, der sich in aufbauender Weise bei einer bestimmten akustischen Resonanzfrequenz der Kammer koppeln kann.

[0029] Drittens ist die Funktion des Entwirblerpakets die "Ventilation" der stromab gelegenen zentralen Rezirkulationszone (CRZ), resultierend aus Wirbelablösung. Vom mittigen Konus aus übt die expandierende Anordnung von Düsenstrahlen nicht verwirbelnden, axialen Impuls direkt in die CRZ aus, was die Grösse und die Hauptverweildauer der CRZ verringert.

Dies wiederum verringert die Stickoxid- (NOx-) -Produktion durch Verringern der mittleren Zeit, welche die Verbrennungsprodukt-Moleküle bei Primärzonen- (Flamm-) -Temperatur in der Brennkammer verbringen. Das Konzept der "Zeit bei Temperatur" für die NOx-Produktion wird zunehmend signifikant bei Flammentemperaturen oberhalb von 2900 F, bei denen der Thermische NOx-Mechanismus (oder Zeldovich-Mechanismus) sich zu beschleunigen beginnt und sein Beitrag zu den NOx-Niveaus des Gesamtsystems signifikant zuzunehmen beginnt.

[0030] Für den Betrieb mit Diesel-Flüssigbrennstoff stellt die Düse ferner eine Verkokung verhindernde Konstruktion bereit, wobei kein Wasser und keine Zerstäuberluft erforderlich sind. Aspekte der Konstruktion verhindern die Verkokung der Brennstoffverteilung durch eine isolierte BrennstoffVerteilungswandung für hohe Zuverlässigkeit.

Der Flüssigbrennstoff wird schnell zerstäubt und gründlich in die Vormischer-Luftströmung verteilt, wobei er von heissen Vormischer-Oberflächen ferngehalten wird, um ihn zu verdampfen und schnell mit der Luft zu vermischen. Das Flüssigkeits-Einspritzverfahren beeinflusst den Gasbetrieb nicht nachteilig.

Das Entfallen der Notwendigkeit von Wassereinspritzung und Hochdruck-Zerstäuberluft bietet ferner Kosteneinsparungen.

[0031] Die vollständige Brennstoff-Luft-Gemischbildung erfolgt schnell (näherungsweise 2 ms), gründlich (mehr als 97%) und erfordert einen geringen Vormischer-Differenzdruck (¯2 %), wodurch die erforderliche Vormischerverweildauer verringert wird, um eine kürzere, kompaktere Konstruktion zu schaffen und bei "anspruchsvolleren" Gasturbinen-Zuständen unterhalb der Selbstzündzeit von Diesel zu bleiben .

[0032] Mehrere weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden in der Beschreibung deutlich. Die Durchsatzfähigkeit wird über Brennstoffstufung erhöht (3 pseudo-unabhängige Verbrennungszonen).

Die Verwendung eines rückseitengekühlten Doms beseitigt die Notwendigkeit von Flammrohrkühlluft in der Flammenzone.

[0033] Auch setzt die axialsymmetrische, radiale Verbrennungsstufung das Flammrohr keiner asymmetrischen Belastung aus, wodurch verbesserte Haltbarkeit des Flammrohrs bereitgestellt wird.

[0034] Ferner verbesserte innere Vormischer-Flammhaltebeständigkeit /-toleranz: Strömung wird in der gesamten Vormischerdüse beschleunigt; Hauptgeschwindigkeit wird oberhalb von etwa 300 ft/s gehalten.

[0035] Ein V-Gutter-Neigungswinkel (radial-axiale Ebene) und das Entwirblerschaufelprofil wurden als die zwei zu optimierenden Parameter gewählt.

Der V-Gutter-Neigungswinkel wurde zwischen 30 und 60 Grad variiert, um den Neigungswinkel zu maximieren, während dennoch ein wohldefinierter, stetiger V-Gutter-Nachlauf erzeugt wird, um eine unabhängige Verbrennungszone zu unterstützen. Bei reaktionsfreier CFD war die 40-Grad-Konfiguration der grösste Winkel, der bei konstant gehaltenen anderen Düsenmerkmalen noch einen stetigen V-Gutter-Nachlauf erzeugte. Das Entwirblerschaufelprofil wurde durch Ausrichten des Einlassschaufelwinkels an der eintretenden verwirbelten Strömung und Verwenden der Schaufelgittergeometrie zum Beschleunigen der Strömung durch das Paket erfolgreich eingestellt/optimiert; womit jedwedes Abreissen der Strömung im Paket verhindert wird.

[0036] Fig. 2 stellt eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse dar, die in einer erfinderischen Brennkammer eingesetzt wird.

Die Brennkammer mit grosser Radialeinzeldüse 100 beinhaltet ein im Wesentlichen zylindrisches Brennkammergehäuse 105, das an einem offenen vorderen Ende zur Verbindung mit einer Turbine durch Einstecken eines Flammrohres in das Übergangsstück an einem Übergangsstück befestigt sein kann (nicht gezeigt).

[0037] Das Übergangsstück kann dann in der üblichen Art und Weise an einem offenen vorderen Ende durch Schrauben an einem Turbinengehäuse befestigt sein. Das hintere Ende des Brennkammergehäuses ist durch eine Enddeckelbaugruppe 130 verschlossen, die an herkömmliche Pakete für Zuführleitungen, Sammelleitungen, Ventile und Anschlussstücke für Gasbrennstoff, Flüssigbrennstoff, Luft und Strom (nicht gezeigt) anpassbar ist.

Die Enddeckelbaugruppe 130 ist Teil einer grossen Radialdüsenbaugruppe 120 und befestigt sie am Brennkammergehäuse 105.

[0038] Innerhalb des Brennkammergehäuses 105 ist in im Wesentlichen konzentrischer Relation dazu eine Strömungshülse 106 angebracht. Innerhalb der Strömungshülse 106 ist ein konzentrisch angeordnetes Flammrohr 110 vorhanden, das an seinem vorderen Ende 112 mit der Innenwand des (nicht gezeigten) Überleitrohres verbunden ist, in das es eingesteckt ist.

Das hintere Ende von Flammrohr 110 bildet einen kegelstumpfförmigen Dom 111 auf einer Hauptbrennkammer 114, wobei der kegelstumpfförmige Dom 111 an seiner Mitte für den Brennstoff- und Verbrennungsprodukte-Strom von der grossen Radialdüse 120 offen ist und ferner mit dem äusseren Brennerrohr 113 der grossen Radialdüse 120 ineinandergreift.

[0039] Luft für den Verbrennungsprozess kann vom Luftverdichter in das Übergangsstück (wie vorher in Bezug auf Fig. 1 beschrieben) und von dort durch den ringförmigen Raum 115 zwischen der Strömungshülse und der Aussenwand des Flammrohres gesaugt werden. Am hinteren Ende des ringförmigen Raums expandiert ein konzentrisch angebrachter Diffusor 116 die Luft in die Einlasssammelkammer 117 für die grosse Radialdüse 120.

Der Dom 111 dient als innere konzentrische Wand des Diffusors 116, wodurch Rückseitenkühlung des Doms 111 durch die Luft gestattet wird, die durch den Diffusor 116 strömt. Gleichzeitig stellt der Diffusor 116 den statischen Druck für die Luft vor dem Vormischen von Brennstoff und Luft in der grossen Radialdüse 120 wieder her, was in weniger schädlichem Druckverlust und darin resultiert, dass mehr Luft zum Vormischen verfügbar ist. Eine Verkleidung 118 um die Mitte der grossen Radialdüse 120 glättet den Lufteintritt in die Einlasssammelkammer 117, wobei der schädliche Druckverlust weiter verringert wird.

[0040] Die grosse Radialdüse 120 beinhaltet ferner einen Hauptradialverwirbler 140, eine Gaszünddüse 150, einen mittigen Flammhalter mit einem V-Gutter-Flammhalter 160 und einen äusseren Flammhalter 170.

Der mittige Flammhalter 160 und der äussere Flammhalter 170 öffnen sich an ihrem vorderen Ende in die Hauptbrennkammer 114.

[0041] Der Enddeckel 130 kann ein im Allgemeinen zylindrisch geformter Flansch sein, der so konstruiert ist, dass er mit einem Brennkammergehäuse 105 ineinandergreift und die Radialdüsenbaugruppe 120 innerhalb der Brennkammer 100 hält. Die hintere Oberfläche 135 des Enddeckels 130 stellt Durchtritte für den Zweistoffbetrieb (Gas- und Flüssigbrennstoff) sowie für die Gaszünddüse 150 bereit. Eine Aussenhauptgaszuführung 190, eine Innenhauptgaszuführung 190 und einer von mehreren Flüssiggasanschlüssen 195 sind in Fig. 3A gezeigt.

Die Anordnung der Durchtritte für Brennstoff und Luft gestattet den Anschluss an vorhandene Brennkammerkonfigurationen von Brennstoff-, Luft- und Stromleitungen (nicht gezeigt).

[0042] Fig. 3A stellt einen isometrischen Schnitt dar, der eine innere Struktur für eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse zeigt. Fig. 3B stellt einen axialen Schnitt dar, der eine innere Struktur für eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse zeigt. Die Düse ist axialsymmetrisch entlang einer Mittelachse 200.

[0043] Die Enddeckelbaugruppe 130 beinhaltet eine Enddeckelplatte 205 mit einem hinteren Abschnitt 201, einem vorderen Abschnitt 202 und einem mittigen Hohlraum 203. Ein Hauptradialverwirbler 140 beinhaltet eine Rückplatte 240, mehrere Wirbelschaufeln 250 und eine mittige Nabe 260 mit einem mittigen Hohlraum 265 darin.

Die Rückplatte 240 ist an der Befestigungsoberfläche 241 mit der Enddeckelplatte 205 verschraubt.

[0044] Ein mittiger Flammhalter 160 ist oben auf der mittigen Nabe 260 angebracht. Eine mittige Nabe 285 des mittigen Flammhalters 160 greift mit der mittigen Nabe 260 des Hauptradialverwirblers 140 ineinander, um den mittigen Flammhalter 160 radial und axial zu halten. Radialschaufeln 360 halten das innere Brennerrohr 300 von der mittigen Nabe 285 aus. Mehrere V-Gutter 290 erstrecken sich zwischen dem inneren Brennerrohr 300 und der mittigen Nabe 285. Innerhalb der mittigen Nabe 285 ist ein mittiger Hohlraum 278 gebildet.

Oben auf den Wirbelschaufeln 250 des Hauptradialverwirblers 140 ist ein äusserer Flammhalter 170 mit zylindrischem äusserem Brennerrohr 175 mit einem Basisabschnitt 180 angebracht, der sich radial auswärts aufweitet und mit Schrauben 183 mit der Oberseite der Wirbelschaufeln 250 verschraubt ist. Das stromab gelegene Ende 178 des äusseren Brennerrohres 175 weitet sich ebenfalls auswärts auf und ist verstärkt, um Halt für den konischen Dom 111 (Fig. 2) der Brennkammer zu geben. Haltesteg 179 greift mit dem konischen Brennkammerdom 111 ineinander. Ein Brennstoff-Luft-Gemisch tritt vom Hauptradialverwirbler 140 durch 402 zu einer Flammhalterzone und durch 405 zu einer Hauptzone hindurch (Fig. 7).

Die mittigen Hohlräume 203, 265 und 278 ermöglichen das Einsetzen einer Gaszünddüse 150 einschliesslich einer Gaszündeinrichtung und eines Mitteleinsatzes einschliesslich einer Flüssigkeitszündeinrichtung und eines Zünders.

[0045] Fig. 4 stellt eine Rückansicht der Enddeckelplatte einer Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse in Bezug auf eine Brennkammer dar, in der diese eingebaut sein kann. Die Enddeckelplatte 205 beinhaltet den einstückigen zylindrisch geformten hinteren Abschnitt und einen zylindrisch geformten vorderen Abschnitt (Fig. 3A) kleineren Durchmessers, wobei beide Schichten um die Mittelachse 200 der Düse zentriert sind.

Die radiale Grösse des hinteren Abschnitts 201 ist so, dass sie mit einer hinteren Sitzoberfläche der Brennkammer (nicht gezeigt) zusammenpasst und mehrere Schraubenbohrungen 206 einbezieht, die zum Anbringen an der Sitzoberfläche der Brennkammer axial und nahe der äusseren Umfangsoberfläche 207 des äusseren Abschnitts 201 gebildet sind. Der hintere Abschnitt 201 kann ausserdem mehrere (in gleicher Weise ausgerichtete) Führungslöcher 208 zum Positionieren des hinteren Abschnitts 201 in Bezug auf die Sitzoberfläche der Brennkammer als Vorbereitung auf die Verschraubung beinhalten.

Die vordere Sitzoberfläche 205 des vorderen Abschnitts 202 kann ebenfalls mehrere Schraubenbohrungen 209 in einer kreisförmigen Konfiguration beinhalten, die konzentrisch zur Mittelachse 200 und ausgelegt ist, Schrauben von der Befestigungsoberfläche 241 der Rückplatte 240 für den Hauptradialverwirbler 250 aufzunehmen (Fig. 3A).

[0046] An die Enddeckelplatte 205 können zwei unabhängige Gasbrennstoffzuführungen angeschlossen werden. Der hintere Abschnitt 201 beinhaltet einen Aussenhauptgasdurchtritt 215, der an einem Aussenhauptgaszuführungs-Einlassrohr 216 mit einem Aussenhauptgaseinlassflansch 217 zum Anschluss an die Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr (nicht gezeigt) angebracht ist. Der hintere Abschnitt 201 beinhaltet ausserdem einen Innenhauptgasdurchtritt 220 mit einem Anschlussstück 219 zum Anschluss an eine Innenhauptgaszuführung (nicht gezeigt).

Die Enddeckelplatte 205 kann ausserdem mehrere Flüssigbrennstoffzuführungs-Durchtritte 243 beinhalten, die konzentrisch zur Mittelachse 200 der Düse angeordnet sind.

[0047] Fig. 4 stellt ausserdem das hintere Ende von Gaszünddüse 150 dar. Der mittige Hohlraum 203 ist innerhalb der Enddeckelplatte 205 definiert und erstreckt sich radial von der Mittelachse 200 und erstreckt sich durch den hinteren Abschnitt 201 und den vorderen Abschnitt 202 zum Einsetzen einer Gaszünddüse. Der mittige Hohlraum 203 beinhaltet eine Gaszünddüsen-Sitzoberfläche 210 (Fig. 3B) mit Gewindeverbindungen zum Ineinandergreifen mit einem hinteren Gaszünddüsenflansch 212 zum Anbringen der Gaszünddüse 150.

[0048] Fig. 5 stellt Brennstoffverteilungen im Enddeckel und in der Rückplatte einer Ausführungsform der erfinderischen Düse dar.

Der Aussenhauptgasdurchtritt 215 (Fig. 4) ist mit einer Aussenhauptgasverteilung 310 in der Enddeckelplatte 205 verbunden. Die Aussenhauptgasverteilung 310 definiert eine ringförmig Kammer, die zur Mittelachse 200 der Düse konzentrisch ist. Die Innenwand 311 und die Aussenwand 312 der Aussenhauptgasverteilung 310 können radial in Bezug auf die Mittelachse 200 der Düse angeordnet sein, sodass das offene obere Ende 315 der Aussenhauptgasverteilung 310 mit mehreren entsprechenden Aussenhauptgaskanälen 665 (Fig. 3B) innerhalb der Hauptverwirblerrückplatte 240 in Verbindung steht.

[0049] Der Innenhauptgasdurchtritt 220 ist mit einer Innenhauptgasverteilung 330 in der Enddeckelplatte 205 verbunden. Die Innenhauptgasverteilung 330 definiert eine ringförmige Kammer, die zur Mittelachse 200 der Düse konzentrisch ist.

Die Innenwand 317 und die Aussenwand 318 der Innenhauptgasverteilung 330 können konzentrisch zur Mittelachse 200 der Düse sein. Die Innenhauptgasverteilung 330 ist radial zwischen dem Aussenhauptgaskanal 310 und dem mittigen Hohlraum 203 angeordnet. Die Innenwand 317 und die Aussenwand 318 der Innenhauptgasverteilung sind radial angeordnet, sodass das offene obere Ende 319 der Innenhauptgasverteilung 330 mit entsprechenden Innenhauptgaskanälen 680 (Fig. 7) innerhalb der Hauptverwirblerrückplatte 240 in Verbindung steht, um Innenhauptgas an Innenhauptgaseinspritzpunkte 695 auf der Basisoberfläche 242 zwischen den Wirbelschaufeln 250 zuzuführen.

[0050] Flüssigbrennstoffzuführungs-Durchtritte 243 erstrecken sich axial durch den hinteren Abschnitt 201 des Enddeckels 205 und stehen mit einer Hauptflüssigbrennstoffverteilung 244 in Verbindung.

Die Hauptflüssigbrennstoffverteilung 244 definiert eine ringförmige Kammer, die zur Mittelachse 200 der Düse konzentrisch und abgedichtet ist, Flüssigbrennstoffzuführungs-Durchtritte 243 und Flüssigbrennstoffabgabe-Durchtritte 246 ausgenommen. Die Hauptflüssigbrennstoffverteilung 244 ist radial angeordnet, um an den Flüssigbrennstoffzuführungs-Durchtritten hinten 243 und den Flüssigbrennstoffabgabe-Durchtritten 246 vorn auf der Enddeckelplatte 205 ausgerichtet zu sein. Die Flüssigbrennstoffabgabe-Durchtritte 246 erstrecken sich durch den vorderen Abschnitt 202 des Enddeckels 205, um mit entsprechenden Flüssigbrennstoffabgabe-Durchtritten 247 in der Hauptradialverwirbler-Rückplatte 240 zusammenzupassen, die zu Zerstäubern 248 für den Flüssigbrennstoff in der Hauptverwirblerrückplatte 240 führen.

Die Wände der Hauptflüssigbrennstoffverteilung 244 und des Flüssigbrennstoffzuführungs-Durchtritts und des Flüssigbrennstoffabgabe-Durchtritts 246 im Enddeckel 205 und der Brennstoffabgabedurchtritte 247 in der Rückplatte 240 können mit einer isolierten Auskleidung 249 versehen sein, um die Wandtemperaturen unter 290 Grad F zu halten, wo das Verkoken von Diesel-Flüssigbrennstoff beginnt. Anschlussstücke 218 sind ausserhalb der Flüssigbrennstoffzuführungs-Durchtritte zum Anschluss an die Flüssigbrennstoff zufuhr bereitgestellt.

[0051] Weil die Enddeckelplatte 205 und die Hauptverwirblerrückplatte 240 in einer Metall-auf-Metall-Sitzoberfläche 241 ineinandergreifen, werden Vorkehrungen getroffen, um potenzielle Leckage von den Brennstoffhohlräumen entlang den Sitzoberflächen 204, 241 zu isolieren.

Drei ringförmige Vertiefungen (Fig. 5), die zur Düsenmittelachse 200 konzentrisch sind, können auf der oberen Sitzoberfläche 204 der Enddeckelplatte 205 bereitgestellt sein. Die erste Vertiefung 381 ist ausserhalb der Aussenhauptgas-Verteilung 310 bereitgestellt. Die zweite Vertiefung 382 ist zwischen der Aussenhauptgasverteilung 310 und der Innenhauptgasverteilung 330 bereitgestellt. Die dritte Vertiefung 383 ist innerhalb der Innenhauptgasverteilung 330 bereitgestellt. Die Vertiefungen können mit C-Ringen oder anderem geeigneten Dichtungsmaterial versehen sein, um Strömung entlang der Sitzoberfläche zu verhindern.

[0052] Fig. 6A bis 6E stellen Ansichten eines Hauptradialverwirblers für eine Ausführungsform der erfinderischen Düse dar. Fig. 6A stellt eine isometrische Ansicht eines Hauptradialverwirblers einer Ausführungsform der erfinderischen Düse dar.

Fig. 6B stellt Einzelheiten von Hauptverwirblerschaufeln am Hauptradialverwirbler einer Ausführungsform der erfinderischen Düse dar. Fig. 6C stellt eine Ansicht von oben des Hauptradialverwirblers für eine Ausführungsform der erfinderischen Düse dar. Fig. 6D stellt einen Schnitt durch die Hauptverwirblerschaufeln und die mittige Nabe des Hauptradialverwirblers für eine Ausführungsform der erfinderischen Düse dar.

Fig. 6E stellt einen Schnitt durch die Rückplatte und die mittige Nabe des Hauptradialverwirblers einer Ausführungsform der erfinderischen Düse dar.

[0053] Der Hauptradialverwirbler 140 beinhaltet eine Rückplatte 240 mit einer einstückigen mittigen Nabe 260, mehrere Hauptverwirblerschaufeln 250, die auf der Rückplatte 240 angebracht sind und orthogonal zur Rückplatte 240 (stromabwärts auf die Verbrennungszonen zu) hervorragen, einen mittigen Hohlraum 265 zum aufnehmen der Gaszünddüse 150 und eine Reihe innerer Durchtritte innerhalb der Rückplatte und Hauptverwirblerschaufeln 250, um eine Strömung von Brennstoff und Luft zuzuführen.

[0054] Die Rückplatte 240 umfasst einen zylindrisch geformten Flansch, der auf der Mittelachse 200 der Düse zentriert ist.

Die radiale Grösse einer Basisoberfläche 241 der Rückplatte 240 ist so, dass sie mit der vorderen Oberfläche 204 der Enddeckelplatte 205 zusammenpasst. Die Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte weist mehrere Vertiefungen 371 auf, um die Schraubenbohrungen 372 um den Umfang der Rückplatte 240 aufnehmen. Die Schraubenbohrungen 372 erstrecken sich zur Basisoberfläche 241 der Rückplatte 240 hindurch und sind an den Schraubenbohrungen 209 auf der vorderen 204 Oberfläche der Enddeckelplatte 205 ausgerichtet.

Die Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte 240 berücksichtigt das Anbringen mehrerer Hauptverwirblerschaufeln 250 und das Unterbringen von Einspritzpunkten für Brennstoff in einen Luftstromdampf innerhalb des Hauptradialverwirblers 140.

[0055] Die mehreren Hauptverwirblerschaufeln 250, die jede ein Massivmetallflügelprofil 610 beinhalten, können orthogonal zur Rückplatte 240 angebracht sein und axial auf die Verbrennungszonen ausgerichtet sein. Die Hauptverwirbler-schaufeln 250 können radial innerhalb der Umfangs-Schraubenbohrungsvertiefungen 371 und radial ausserhalb der mittigen Nabe 260 angebracht sein. Eine Vorderkante 615 jedes Flügelprofils ragt im Allgemeinen radial auswärts hervor, und eine Hinterkante 620 ragt im Allgemeinen radial einwärts hervor.

Die Achse 625 jedes Flügelprofils kann einen vorbestimmten spitzen Winkel a (näherungsweise 15D) 630 mit einem Radius 635 von der Mittelachse 200 der Düse bilden. Während die Vorderkante 615 des Flügelprofils 610 eine gekrümmte Oberfläche bildet, können die Seitenoberflächen 640, 641 des Flügelprofils 610 eine gerade Verjüngung zur gemeinsamen geradlinigen Hinterkante 620 bilden. Die untere Oberfläche 645 und die obere Oberfläche 650 des Flügelprofils 610 bilden ebene Oberflächen.

Die untere Oberfläche 645 kann durch Schweissen oder einen anderen geeigneten Prozess an der Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte 240 angebracht sein.

[0056] Mehrere Einspritzpunkte 655 für Aussenhauptgasbrennstoff sind entlang einem Radius, der konzentrisch zur Mittelachse 200 der Düse ist, auf einer Seitenoberfläche 640 des Flügelprofils 610 gerade innerhalb der gekrümmten Vorderkante 615 bereitgestellt. Die Einspritzung von Aussenhauptgasbrennstoff ist näherungsweise normal zum Luftstrom 660 bereitgestellt, der zwischen den benachbarten Wirbelschaufeln hindurchtritt. Jedoch können Einspritzpunkte 655 auch auf beiden Seitenoberflächen des Flügelprofils und an anderen Stellen bereitgestellt sein, als in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet sind.

Die Einspritzpunkte können näherungsweise in gleichmässigem Abstand axial entlang der Seitenoberfläche 640 des Flügelprofils 610 angeordnet sein, um gleichmässige Verteilung des Aussenhauptgasbrennstoffs in den Luftstrom 660 zwischen den Flügelprofilen 610 in einem umlaufenden Vormischraum 605 zu gestatten. Die Flügelprofile 610 beinhalten ferner einen inneren Brennstoffhohlraum 665, der die Einspritzbohrungen 657 versorgt. Der Brennstoffhohlraum 665 kann eine im Allgemeinen zylindrisch geformte Bohrung sein, die von der Basisoberfläche 241 axial in das Flügelprofil 610 aufsteigt und sich nahe zu den Einspritzbohrungen 657 und mit diesen in Verbindung stehend ausdehnt. Der Brennstoffhohlraum 665 leitet Aussenhauptgasbrennstoff vom Brennstoffhohlraum 310 in die Endplatte 205.

Die Einspritzbohrungen 657 innerhalb jedes Flügelprofils 610 erstrecken sich in radialer Richtung in Bezug auf den zylindrischen Brennstoffhohlraum 665, um Brennstoff zu den Einspritzpunkten 655 zuzuführen. Die obere Oberfläche 650 jedes Flügelprofils 610 kann ferner eine Gewindebohrung 670 zum Befestigen des äusseren Brennerrohres 175 an den Hauptverwirblerschaufeln 250 beinhalten.

[0057] Innenhauptgasdurchtritte 680 (Fig. 7) in der Rückplatte 240 erstrecken sich axial von der Innenhauptgasverteilung 330 in der Enddeckelplatte 205 auf die Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte 240 zu. In jedem der Innenhauptgasdurchtritte 680 kann eine Öffnung 685 bereitgestellt sein, um die Gasfreisetzung zu steuern.

Auf der Befestigungsoberfläche 242 sind Einspritzpunkte 690 näherungsweise äquidistant von den Seitenoberflächen 640, 642 benachbarter Flügelprofile 610 und an einem Punkt näherungsweise auf halbem Weg entlang den Seitenoberflächen 640, 642 der benachbarten Flügelprofile 610 bereitgestellt. Bei beispielhaften 24 Flügelprofilen 610 sind 24 Einspritzpunkte 690 bereitgestellt.

Eine Einspritzspitze 695 an jedem Einspritzpunkt 690, die sich geringfügig über die Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte 240 erstreckt, bewirkt, dass das Gas oberhalb der laminaren Luftströmung auf der Befestigungsoberfläche eingespritzt wird.

[0058] Bei Gasbetrieb, wie oben beschrieben, wird Gasbrennstoff von einer Vielzahl von Einspritzpunkten 655 aus, die axial entlang den Seitenwänden 640 der Flügelprofile 610 angeordnet sind, und von Einspritzpunkten 695 auf der Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte 240 aus in den Luftstrom des Hauptradialverwirblers 140 eingespritzt. Der Hauptgasbrennstoff wird von zwei unabhängigen Beschickungsquellen zugeführt, wie in Fig. 4 gezeigt, um das radiale Profil des Brennstoff-Luft-Gemischs in einem ringförmigen Wirbelvolumen (Vormischerringkammer) 255 zu beeinflussen.

Das heisst, dass das Gemisch nahe der mittigen Nabe 260, das letztendlich durch die mittige Flammhaltereinrichtung hindurchtritt, verglichen mit dem Gemisch nahe den Wirbelschaufeln 250 (das den mittigen Flammhalter umgeht) durch Verändern des Verhältnisses der Brennstoffzufuhr aus den zwei Quellen reicher oder magerer gemacht werden kann. Externe Mittel können bereitgestellt werden, um dieses Verhältnis zugeführten Innenhauptgasbrennstoffs und zugeführten Aussenhauptgasbrennstoffs zu steuern. Dies kann Steuern der Drosselung, Drucksteuerung oder andere auf dem Fachgebiet bekannte Mittel beinhalten, die ausserhalb der Düse angewandt werden können.

[0059] Für den Betrieb mit Flüssigbrennstoff sind ebenfalls auf der Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte 240 mehrere Flüssigbrennstoff-Einspritzpunkte 245 bereitgestellt.

Diese Flüssigbrennstoff-Einspritzpunkte 245 sind oben auf den Flüssigbrennstoff-Abgabekanälen 24 6 in der Rückplatte 240 positioniert. Die Flüssigbrennstoffkanäle 246 in der Rückplatte 240 können eine thermisch isolierende Schicht 249 beinhalten. Die Flüssigbrennstoff-Einspritzpunkte 245 sind zur Mittelachse 200 konzentrisch und können so positioniert sein, dass sie Flüssigbrennstoff näherungsweise am geometrischen Ort der Hinterkanten 620 der Flügelprofile 610 in das ringförmige Wirbelvolumen 255 einspritzen. In einer beispielhaften Anordnung sind sechs Flüssigbrennstoff-Einspritzpunkte 245 umlaufend äquidistant um die Befestigungsoberfläche 242 herum bereitgestellt.

Jeder Flüssigbrennstoff-Einspritzpunkt 245 ist mit einer Spitze 252 versehen, die einen Zerstäuber 248 konischer Gestalt beinhaltet, der in Gewinde 253 für den Flüssigbrennstoff-Abgabekanal 247 geschraubt ist. Der Zerstäuber 248 sprüht Flüssigbrennstoff in axialer Richtung normal zur Befestigungsoberfläche 242 in den Luftstrom.

[0060] Fig. 7 stellt einen Schnitt des Kopfendes der erfinderischen Brennkammer dar, wobei Luftstrom und Brennstoff-Luft-Strom abgebildet sind, welche die unabhängigen Verbrennungszonen einer Ausführungsform der erfinderischen Düse festlegen. Wie weiter vorn beschrieben und Bezug nehmend auf Fig. 5 bis 7, stellt die erfinderische Brennkammer, welche die grosse Radialeinzeldüse einbezieht, drei unabhängige Verbrennungszonen bereit. Die Zündgasdüse 150 erzeugt Zündverbrennungszone Z1.

Flammhalterverbrennungszone Z2 wird durch die axiale Strömung vom Entwirbler 280 erzeugt, die über die V-Gutter 290 im mittigen Flammhalter 160 läuft. Hauptverbrennungszone Z3 wird dadurch erzeugt, dass Brennstoff-Luft-Gemisch zwischen dem inneren Brennerrohr 300 des mittigen Flammhalters 160 und dem äusseren Brennerrohr 175 des äusseren Flammhalter 17 0 in die Hauptbrennkammer 114 strömt.

[0061] Von Diffusor 116 strömt ein Luftstrom in Einlasssammelkammer 117. Die Hauptverwirblerschaufeln 250 legen einen Strömungspfad 660 für von der Einlasssammelkammer 117 ankommende Luft für die Brennkammer fest. Etwa 95 % der in die Düse eintretenden Luft strömt zwischen den Hauptverwirblerschaufeln 250.

Die ankommende Luft, in die Aussenhauptgas von den Flügelprofilen 610 aus eingespritzt worden ist und Innenhauptgas von den Einspritzpunkten 690 auf der Befestigungsoberfläche 242 eingespritzt worden ist und/oder Flüssigbrennstoff von den Zerstäubern 248 eingespritzt worden ist, wird durch die Flügelprofile 610 so geleitet, dass sie (vom Verbrennungsende aus betrachtet) in Gegenuhrzeigerrichtung durch das ringförmige Wirbelvolumen 255 (das Volumen zwischen den Wirbelschaufeln und der mittigen Nabe) wirbelt.

Innerhalb des ringförmigen Wirbelvolumens 255 mischt das fortgesetzte Verwirbeln den Brennstoff mit der Luft weiter.

[0062] Die mittige Nabe 260 umfasst eine äussere zylindrischkegelstumpfförmige Oberfläche, die auf der Mittelachse 200 der Düse zentriert ist, um den Strömungswiderstand auf ein umlaufend strömendes Brennstoff-Luft-Gemisch von den Hauptverwirblerschaufeln zu minimieren, wenn dieses in den mittigen Flammhalter 160 aufsteigt. Die mittige Nabe 260 bildet eine glatte Oberfläche, die von der Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte 240 ansteigt und sich konkav einwärts neigt, um einen radialen und axialen Halt für den mittigen Flammhalter 160 zu bilden. Insbesondere an ihrem stumpfförmigen oberen Abschnitt stellt die mittige Nabe 260 einen äusseren ringförmigen Haltesteg 273 für den mittigen Flammhalter 160 bereit.

Die Innenfläche 263 der mittigen Nabe 260 definiert einen Hohlraum 2 65, der eine Gaszünddüse 150 aufnimmt und einen inneren Strömungspfad für Luft zur Gaszünddüse 150 beinhaltet. Die innere Oberfläche 263 der mittigen Nabe beinhaltet ferner einen inneren ringförmigen Befestigungssteg 274 für den mittigen Flammhalter 160.

[0063] Die Reihe innerer Durchtritte innerhalb der Rückplatte beinhaltet Durchtritte für Aussenhauptgas von der Aussenhauptgasverteilung im Enddeckel zu den Wirbelschaufeln; für die Innenhauptgasverteilung im Enddeckel zu Gaseinspritzdüsen auf der Befestigungsoberfläche der Rückplatte;

für Flüssigbrennstoff von den Flüssigbrennstoffabgabe-Durchtritten im Enddeckel zu Zerstäubern auf der Befestigungsoberfläche der Rückplatte und Luftdurchtritte vom umlaufenden Aussenrand der Rückplatte zum mittigen Hohlraum für Kühl- und Zündvormischluft zur Radialdüsenmitte/zum -kern.

[0064] Der innere Durchtritt 680 für Innenhauptgas zu den Innenhauptgas-Einspritzdüsenspitzen 695 auf der Befestigungsoberfläche 242 der Rückplatte 240 kann in jedem Durchtritt Öffnungen 685 zum Steuern der Gasdurchflussraten zu den Gaseinspritzdüsenspitzen 695 beinhalten. Die äussere Umfangsoberflache 257 der Rückplatte 240 beinhaltet mehrere radiale Zuführbohrungen 275, die einwärts zum mittigen Hohlraum 265 gerichtet sind, zum Zuführen eines Stroms von Kühlluft und Zündvormischluft zum mittigen Hohlraum 265.

Die axialen Durchtritte innerhalb der Rückplatte für Aussenhauptgas 270, Innenhauptgas 680 und Flüssigbrennstoff 247 sind an umlaufenden Stellen zwischen den verschiedenen radialen Zuführbohrungen 275 gelegen.

[0065] Der mittige Flammhalter 160 kann eine mittige Nabe 285, einen mittigen Hohlraum 278, einen Entwirbler 280 und mehrere V-Gutter 290, ein inneres Brennerrohr 300 und einen Halteturm 295 beinhalten.

[0066] Wenn der Luftstrom von zwischen den Hauptverwirblerschaufeln 250 in eine Rotationsströmung innerhalb des ringförmigen Wirbelvolumens 255 gezwungen wird, liegt der einzige Austrittspfad stromabwärts. Etwa 30 % des im Hauptradialverwirbler 240 verwirbelten Brennstoff-Luft-Gemischs tritt in den mittigen Flammhalter 160 ein. Der mittige Flammhalter 160 beinhaltet den Halteturm 350, der oben auf der mittigen Nabe 260 des Hauptradialverwirblers 240 sitzt.

Der Halteturm 350 greift mit dem äusseren Haltesteg 273 und dem inneren Haltesteg 274 der zylindrischen Haltenabe der mittigen Nabe 260 ineinander, um axialen und radialen Halt für den mittigen Flammhalter 160 bereitzustellen. Haltearm 355 des Halteturms 300 ruht auf dem äusseren Haltesteg 273 und dem inneren Haltesteg 274. Ein mittiger Hohlraum 280 innerhalb des Halteturms 295 und der mittigen Nabe 285 kann die Gaszünddüse 150 aufnehmen.

[0067] Bezug nehmend auf Fig. 8, sitzt oben auf dem Halteturm 295 der Entwirbler 280 und das konzentrische, an der Nabe angebrachte, konische V-Gutter-Flammhalter-Paket. Der Entwirbler 280 beinhaltet zwischen der mittigen Nabe 285 und dem inneren Brennerrohr 295 mehrere Teilringkammern 345. Die Teilringkammern 345 sind am stromaufseitigen Eintritt 347 und stromabseitigen Austritt 348 für das Brennstoff-Luft-Gemisch offen.

Eine Radialschaufel 360 ist zwischen jeder einzelnen Teilringkammer 345 bereitgestellt, wobei sich die Radialschaufel von der mittigen Nabe 285 zum inneren Brennerrohr 295 erstreckt. Jede Radialschaufel 360 krümmt sich von einer einigermassen flachen Neigung am stromaufseitigen Eintritt 347 zu einer steilen Neigung am stromabseitigen Austritt 348 der Teilringkammer 345. Die flache axiale Neigung am stromaufseitigen Eintritt trägt dem Entgegennehmen des verwirbelten umlaufenden Stroms des Brennstoff-Luft-Gemischs von den Hauptverwirblerschaufeln 250 des Hauptradialverwirblers 140 Rechnung. Etwa 30% des Brennstoff-Luft-Gemischs vom ringförmigen Wirbelvolumen 255 des Hauptradialverwirblers 140 strömt in die Teilringkammern 345 des Entwirblers 280.

Die sich ändernde Neigung der Radialschaufeln 360 lenkt die umlaufende Strömung zu einer axial ausgerichteten Strömung um, die aus jeder einzelnen Teilringkammer 360 austritt. Die umgelenkte axiale Strömung stellt Belüftung für die mittige Rezirkulationszone (Central Recirculation Zone, CRZ) bereit, wie weiter vorn beschrieben.

[0068] Bezug nehmend auf Fig. 3B und Fig. 8, definiert eine ringförmige Spitze 380 der mittigen Nabe 285 eine ebene Oberfläche I. Eine ringförmige Spitze des inneren Brennerrohr 295 definiert eine ebene Oberfläche II. Die ebene Oberfläche I liegt stromabwärts der ebenen Oberfläche II.

Die Radialschaufeln 360 des Entwirblers 280 bilden an ihren stromab gelegenen Ende eine geneigte Kante zwischen der ringförmigen Spitze 380 der mittigen Nabe 285 und der Spitze 385 des inneren Brennerrohres 300, die mit einer Neigung von etwa 30 % ansteigt.

[0069] Am stromab gelegenen Ende jeder Radialschaufel 360 ist ein V-Gutter 290 bereitgestellt. Das V-Gutter 290 umfasst ein v-förmiges Element 375, wobei das offene Ende 376 stromabwärts gewandt ist.

Ein Scheitel 377 des v-förmigen Elements 376 ist an der ringförmigen Spitze 380 der mittigen Nabe angebracht und erstreckt sich durch diese hindurch entlang dem stromab gelegenen Rand der radialen Wand 360 und durch die Spitze 385 des inneren Brennerrohres 300.

[0070] Ein äusserer Flammhalter 170 umfasst ein im Allgemeinen zylindrisches äusseres Brennerrohr 175, das sich an einem stromauf gelegene Ende aufweitet, um eine ringförmige Sitzoberfläche zum Aneinanderpassen mit dem Hauptverwirbler zu bilden. Das zylindrische Rohr umgibt die Brennkammer über den mittigen Flammhalter 160 hinaus radial und erstreckt sich auf diese zu. Das stromab gelegene Ende 190 des äusseren Brennerrohres 175 ist verstärkt. Steg 195 stellt eine Sitzoberfläche zum Eingriff mit dem konischen Dom 111 (Fig. 2) der Brennkammer bereit.

Eine ringförmige Sitzoberfläche 180 des äusseren Brennerrohres 175 weitet sich an seinem stromauf gelegenen Ende radial auswärts auf. Die Sitzoberfläche 180 bildet ein Dach über den Hauptverwirblern 250 des Hauptradialverwirblers 140, wodurch der Austrittspfad für das Brennstoff-Luft-Gemisch vom Hauptradialverwirbler 140 zu stromab gelegenen Strömungspfaden 402 und 405 begrenzt wird. Die Sitzoberfläche 180 kann an der Oberseite jedes Flügelprofils für die Hauptverwirblerschaufeln mit mehreren Schrauben angebracht sein, eine Schraube für jede Gewindebohrung oben auf dem Flügelprofil.

Der ringförmige Raum ist zwischen dem inneren Brennerrohr 295 des mittigen Flammhalters 160 und dem äusseren Brennerrohr 175 des äusseren Flammhalters 170 für die Strömung 405 der übrigen 70% des Brennstoff-Luft-Gemischs vom Hauptradialverwirbler 140 zum Brennraum gebildet.

[0071] Fig. 8 stellt den mittigen Flammhalter, die Gaszündringkammer und den Mitteleinsatz für eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse dar.

Ein Luftströmungspfad für die übrigen 5% ankommender Luft von der Einlassluftsammelkammer führt vom Umfangsrand 257 der Rückplatte 240 durch mehrere radiale Durchtritte 275 (in der Ausführungsform 12) hindurch zum mittigen Hohlraum 260 der Düse 140 zu.

[0072] Als Mittel zum Erreichen des Anspringens, des Brennkammerdurchsatzes und der Verbesserung der Stabilität befindet sich eine mittige Gaszünddüse 150 innerhalb des konischen Flammhaltervolumens am stromauf gelegenen Ende mit dem kleinsten Durchmesser. Die Gaszünddüse 150 stellt einen Mitteleinsatz 155 bereit, der einen Zünder/Flammendetektor und eine Flüssiggaszündeinrichtung beinhalten kann.

[0073] Die grob 5% Luftstrom zur Radialdüse, die durch radiale Strömungsbohrungen 275 in die Umfangsoberfläche 257 der Rückplatte 240 für den Hauptradialverwirbler 140 eintreten, werden innen geteilt.

Etwa 80% dieser Luft strömt vorwärts durch eine Luftzuführungsringkammer zwischen der Innenwand des mittige Hohlraums 2 65 der mittigen Nabe und einer Aussenfläche 812 einer ringförmige Hülle 810 der Gaszünddüse 150 zu einem ringförmigen Axial-Wirbelgas-Zündvormischer 855. Der Rest der Luft tritt durch mehrere radiale Zuführbohrungen 875 in der ringförmigen Hülle 810 in den Mitteleinsatz hindurch, um zur Flüssigkeits-Zündzerstäubung sowie zum Kühlen und Spülen der Mitteleinheitsspitze verwendet zu werden.

[0074] Fig. 9A und 9B stellen den Düsenkörper der Gaszünddüse für eine Ausführungsform der erfinderischen grossen Radialeinzeldüse dar.

[0075] Die Gaszünddüse 150 umfasst einen Körper 805 mit ringförmiger Hülle 810, der von hinten durch die Enddeckelplatte 205 in den mittigen Hohlraum 203 der Düse 140 geladen werden kann.

Die ringförmige Hülle 810 beinhaltet an ihrem hinteren Ende einen hinteren Flansch 815 mit mehreren Schraubenbohrungen 816 zum Anbringen seiner vorderen Oberfläche 817 am Sitzsteg 210 innerhalb des mittigen Hohlraums 203 des Enddeckels 205. Der hintere Flansch 815 ist ausserdem mit einer mittigen Bohrung 818 zum Einsetzen des Mitteleinsatzes 155 versehen und beinhaltet eine erhöhte Oberfläche 819 auf der hinteren Oberfläche 820 um den mittigen Hohlraum herum, in die Gewindebohrungen 821 zum Verschrauben des Mitteleinsatzes 155 mit dem hinteren Gaszündeinrichtungsflansch 815 einbezogen sind.

Der hintere Flansch 815 ist ausserdem mit einem Durchtritt 230 zur Verbindung mit einer Zündgasbrennstoffzufuhr für den Gaszündbetrieb versehen.

[0076] Der Gaszünddüsenkörper 805 erstreckt sich durch die mittigen Hohlräume 203, 265, 278 der Düse 120 hindurch und in die zylindrische Nabe 370 des mittigen Flammhalters 160. Die ringförmige Gaszündeinrichtungshülle 810 verjüngt sich in Schritten vom hinteren Ende zum vorderen Ende. Die ringförmige Hülle 810 beinhaltet eine untere Hülle 835, eine sich verjüngende Hülle 840, eine mittlere Hülle 845 und einen sich verjüngenden Kopf 850.

[0077] Auch ist ein ringförmiger Gaszündluftströmungsraum 864 zwischen der Innenwand 368 der zylindrischen Nabe 370 und der Innenwand 296 von Halteturm 295 sowie den Aussenflächen 842, 847 der sich verjüngenden Hülle 840 und der mittleren Hülle 845 definiert.

Luft von inneren radialen Enden 277 der mittigen radialen Zuführbohrungen 275 in der Rückplatte 240 tritt in den Gaszündluftströmungsraum 864 ein und strömt axial vorwärts zum Axial-Wirbelgas-Zündvormischer 855.

[0078] Der Durchtritt 230 im hinteren Flansch 815 für Zündgasbrennstoff versorgt innere Zündgasbrennstoff-Hohlräume 862 in der ringförmigen Hülle 810. Die inneren Zündgasbrennstoff-Hohlräume 842 innerhalb der unteren Hülle 835 führen Zündgasbrennstoff zum ringförmigen Zündgasraum 866 zwischen der Innenwand der ringförmigen Hülle 810 und Aussenfläche 872 des Mitteleinsatzes 155 zu.

Der sich verjüngende Kopf 850 erstreckt sich in unmittelbarer Nähe zur zylindrischen Nabe 370, wodurch zwischen der Aussenfläche 830 des sich verjüngenden ringförmigen Kopfes 850 und der Innenfläche 368 der zylindrischen Nabe 370 eine Gaszündringkammer 825 gebildet wird. Mehrere Zündgasbrennstoff-Bohrungen 860 erstrecken sich am stromaufseitigen Eintritt zwischen benachbarten Axialmischschaufeln 857 radial durch die ringförmige Hülle hindurch, womit Zündgasbrennstoff-Einspritzpunkte bereitgestellt sind.

Der vordere Abschnitt der mittleren Hülle 845 nimmt auf der Aussenfläche 847 mehrere Axialmischschaufeln 857 in der allgemeinen Form von Flügelprofilen zum Mischen von Gaszündbrennstoff und Luft auf, die sich im Luftströmungsraum 864 stromabwärts bewegt, wodurch der ringförmige Axial-Wirbelgas-Zündvormischer 855 gebildet ist.

[0079] Der Mitteleinsatz 155 beinhaltet den zylindrischen Körper 405, der auf einem hinteren Flansch 224 angebracht ist. Der Mitteleinsatz 155 ist in den mittigen Hohlraum 203 des Gaszünddüsenkörpers 805 eingesetzt und durch den hinteren Flansch 224 hindurch auf die erhabene hintere Oberfläche 820 geschraubt.

Der hintere Flansch 224 stellt einen axialen Durchtritt für Verbindungen zu einem Zünder und Flammendetektor 236 und auf seiner Umfangsoberfläche einen radialen Durchtritt 232 für Flüssigzündbrennstoff und einen radialen Durchtritt 234 für Luft bereit. Der Mitteleinsatz 155 ist an der Mittelachse 200 der Düse ausgerichtet.

[0080] Fig. 10 stellt einen axialen Schnitt durch das Spitzenende des Mitteleinsatzes 155 für eine Ausführungsform der erfinderischen Düse dar. Der Mitteleinsatz 155 ist radial innerhalb einer Einsatzwand 872 und am stromab gelegenen Ende durch eine Endspitze 885 eingefasst. Der Zünder 875 erstreckt sich in axialer Richtung vom Mitteleinsatzflansch 224 zur Endspitze 885. Die Flüssigbrennstoff-Zündeinrichtung 880 erstreckt sich vom Mitteleinsatzflansch 224 zur Endspitze 885.

Lufthohlraum 873 empfängt Luft zur Verwendung innerhalb des Mitteleinsatzes. Luft für den Mitteleinsatz tritt von den radialen Zuführbohrungen 275 in der Rückplatte 240 ein und tritt durch Bohrungen 277 in den Raum 864 zwischen der Zünddüse 150 und der Innenfläche 368 des Halteturms 270 aus. Ein Teil der Luft, die in den Raum 864 eintritt, tritt durch die Einsatzzuführbohrungen 870 in den Mitteleinsatz 155 ein, füllt den Lufthohlraum um den Zünder 875 und die Flüssigbrennstoff-Zündeinrichtung 880 und erstreckt sich vorwärts zu einem Spitzenprallschild 865. Der Spitzenprallschild 865 dichtet das obere Ende des Hohlraums ab und beinhaltet mehrere Spitzenbohrungen 867 (in der vorliegenden Ausführungsform 18 Bohrungen).

Luft vom Spitzenprallschild 865 wird zu einem ringförmigen Luftkanal 876 am stromab gelegenen Ende des Zünders 875 gelenkt, um die Zündung zu unterstützen. Luft vom Spitzenprallschild 865 wird ausserdem der konischen Ringkammer 881 um einen Hitzeschild 882 auf der Flüssigbrennstoff-Zündeinrichtung 880 herum zugeführt. Durch Luftstrahlzerstäuberkragen 884 sind mehrere versetzte Strahllöcher 883 bereitgestellt. Der Flüssigzündbrennstoff ist durch einen zylindrischen Hohlraum 890 in Flüssigzündeinrichtungskörper 891 bereitgestellt. Einkegelstumpfförmiger Ring einer Drallkammerwand 892 an der Spitze definiert darin eine Drallkammer 893 für den Flüssigbrennstoff. Um den Flüssigzündeinrichtungskörper891 herum ist ein ringförmiger Luftspalt 894 zur thermischen Isolierung bereitgestellt.

Rund um den ringförmigen Luftspalt 894 ist ein Hilfsluftring 895 bereitgestellt, der mit der Hilfsluftzuführung im Flansch 224 des Mitteleinsatzes 155 verbunden ist. Innerhalb des Hilfsluftrings 895 befindet sich ein Hilfsluftverwirbler 896 (Ausführungsform beinhaltet 8 Wirbelschaufeln 897). Die Wirbelschaufeln 897 verleihen der Hilfsluft, die zur Drallkammer 893 eingeführt wird, eine Wirbelbewegung.

[0081] Fig. 11 stellt eine alternative Ausführungsform des mittigen Flammhalters für die grosse Radialeinzeldüse 900 dar. Hier besteht der Flammhalter 905 aus einer perforierten Schale 910.

Die perforierte Schale 910 besteht aus mehreren Löchern 920 um die Mittelachse 915, durch die (circa) 30 % des Luft-Brennstoff-Gemischs 950, das von der Ringkammerregion kommt, hindurchtritt, es mischt sich teilweise mit dem Zünd-Luft-Brennstoff-Gemisch 955, das von der Zünddüse 960 kommt, und verbrennt teilweise am Austritt dieser Löcher 920. Die Löcher 920 sind mit Ausrundungen 930 versehen, um die Ablösung an den Ecken zu minimieren. Um die Schale 910 herum ist ein Kragen 940 bereitgestellt, um die Strömung in die Schale zu lenken. Das untere konvexe Ende 945 der Schale 920 ist offen und in Form gebracht, das Zünd-Luft-Brennstoff-Gemisch 955 von der Gaszünddüse 960 entgegenzunehmen. Somit findet die Wärmefreisetzung in diesem Fall in 3 Stufen statt. Die erste Stufe ist die Zündzone.

Die zweite Stufe ist das Luft-Brennstoff-Gemisch, das am Austritt dieser Löcher 920 verbrennt, und die dritte Stufe ist die Strömung, die die perforierte Schale 920 umgeht.

[0082] Das Vorstehende hat eine grosse Radialeinzeldüse für eine Gasturbinen-Brennkammer beschrieben, die wesentliche Verbesserungen im Betrieb gegenüber Mehrdüsen-Konstruktionen bereitstellt. Erstens ist die düseninterne Verbrennungsstufung, die durch die Düsenvormischer-Konstruktion, insbesondere den konischen, entwirbelten V-Gutter-Flammhalter in Verbindung mit steuerbaren Aussenhauptgasbrennstoff-Einspritzpfaden und Innenhauptgasbrennstoff-Einspritzpfaden bereitgestellt ist, ein einzigartiger Aspekt dieser Konstruktion. Dieser Aspekt ermöglicht, dass mehrere Düsen (pro Brennkammer) durch eine ersetzt werden, was in wesentlichen Einsparungen an Kosten und Teileanzahl resultiert.

Zweitens wird Verminderung von Verbrennungsdynamik/Schwingungen durch das Verwischen von Brennstofftransportzeiten und Wärmefreisetzung in der Kammer in neuartiger Art und Weise erreicht. Diese einzigartige Eigenschaft kann ausserdem eine breitere Palette an zu verbrennenden Brennstoffen ermöglichen, ohne dass Komponenten modifiziert oder ersetzt werden müssen.

Abschliessend stellt die Konstruktion des Brennkammer-Kopfendes und die Weise, in der die Düse in den Brennkammerdom integriert ist, wobei ein ringförmiger Domdiffusors geschaffen wird, der den Druck bei gleichzeitigem konvektivem Kühlen der Rückseite des Flammrohrdoms ohne Notwendigkeit des Einführens einer separaten Kühlluftquelle wiederherstellt, grössere Einfachheit mit Funktionalität bereit.

[0083] Gegenwärtig ist die erfinderische Düse für den Schwerlast-Industriemotor GE 9FB dimensioniert worden;

jedoch kann ihre Grösse nach oben oder unten skaliert werden, um mit nahezu jeder ringförmigen Brennkammer-Konstruktion zu arbeiten (z.B. 7H, 9H, 7FB, 7FA, 9FA, 6C usw.) Die Konstruktion könnte an einem vorhandenen Paket nachgerüstet werden, oder es könnte als ein neues Produktangebot eingeführt werden.

[0084] Während nur gewisse Merkmale der Erfindung hierin beschrieben und dargestellt worden sind, werden dem Fachmann zahlreiche Modifikationen und Änderungen in den Sinn kommen. Es versteht sich daher, dass die angehängten Ansprüche dafür vorgesehen sind, alle derartigen Modifikationen und Änderungen abzudecken, sofern sie dem wahren Geist der Erfindung entsprechen.

Claims

1. Gestuften Mehrringdüse (120) für mageres Vorgemisch mit radialem Einlauf zur Erzeugung dreier unabhängiger Verbrennungszonen innerhalb einer Zweistoff-Ringrohr-Gasturbinenbrennkammer (100), wobei die Düse umfasst: eine Zündzone Z1, die durch einen Mitteleinsatz (223) bei Flüssigkeitsbetrieb und eine mittige Gaszünddüse (150) bei Gasbetrieb beschickt wird; eine mittige Flammhalterzone Z2, die durch eine Innenhauptgasbrennstoffzufuhr beschickt wird; eine Hauptflammenzone Z3, die durch eine Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr beschickt wird; einen Hauptradialverwirbler (140) zum Mischen eines Teils der einströmenden Luft zur Düse (120) mit der Innenhauptgasbrennstoffzufuhr und der Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr; beinhaltend eine Rückplatte (240), die mechanisch in axialer Ausrichtung an einem Enddeckel (130) befestigt ist;

mehrere Wirbelschaufeln (250), die in näherungsweise äquidistantem Abstand in einer kreisförmigen Anordnung um eine Mittelachse der Düse herum angeordnet sind; ein Vormischvolumen (205) in einem umlaufenden Raum zwischen einzelnen Wirbelschaufeln (250); eine mittige Nabe (260), die in sich einen mittigen Hohlraum (278) beinhaltet; und ein ringförmiges Wirbelvolumen (255) zwischen den mehreren Wirbelschaufeln (250) und der mittigen Nabe (260); Mittel zum Steuern des Verhältnisses einer Innenhauptgasbrennstoffzufuhr (220) und einer Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr (215) und einen Enddeckel (130).

2. Düse (120) nach Anspruch 1, wobei der Hauptradialverwirbler (140) umfasst: eine zylindrische Rückplatte (240); eine mittige Nabe (260) , die axial stromabwärts von einer stromab gelegenen Oberfläche (242) der Rückplatte (240) hervorragt, wobei die mittige Nabe (260) eine glatte konische Oberfläche (270) beinhaltet, die am stromab gelegene Ende stumpfförmig ist; einen Hohlraum (665), der eine Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr vom Enddeckel (205) mit den mehreren Wirbelschaufeln (250) verbindet; mehrere Einspritzdüsen (690), die auf der stromab gelegenen Oberfläche (242) der Rückplatte (240) angebracht sind; einen Hohlraum (680), der eine Innenhauptgasbrennstoffzufuhr vom Enddeckel (205) mit den mehreren Einspritzdüsen (690) verbindet; mehrere Flüssigbrennstoffzerstäuber (248), die auf der stromab gelegenen Oberfläche (242) der Rückplatte (240) angebracht sind;

einen Hohlraum (247), der eine Flüssigbrennstoffzufuhr vom Enddeckel (205) mit den mehreren Flüssigbrennstoffzerstäubern verbindet; und einen mittigen Hohlraum (278) entlang der Mittelachse (200) der Düse (120) und mehrere radial ausgerichtete Hohlräume (250), die eine äussere Umfangsoberfläche (275) der Rückplatte mit dem mittigen Hohlraum (278) zum Zuführen von Luft zum Mitteleinsatz (223) und zur Gaszünddüse (150) verbinden.

3. Düse (120) nach Anspruch 2, wobei jede der mehreren Wirbelschaufeln (250) umfasst: ein Flügelprofil (610), das axial stromabwärts von einer stromab gelegenen Oberfläche (242) der Rückplatte (240 auf ein Verbrennungsende der Düse (120) zu hervorragt, wobei eine Mittellinie (225) des Flügelprofils (610) einen vorbestimmten Winkel (630) mit einem Radius (635) von der Mittelachse (200) der Düse (120) bildet, wodurch der umlaufende Vormischraum (605) für Luftstrom von ausserhalb des Hauptverwirblers (250) zu einem ringförmigen Wirbelvolumen (255) zwischen den Hauptverwirblerschaufeln (250) und der mittigen Nabe (270) gebildet ist; einen inneren Hohlraum (665) innerhalb jedes Flügelprofils (610) für die Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr innerhalb der Rückplatte;

mehrere Gasbrennstoff-Einspritzbohrungen (657) zum Verteilen der Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr zum Vormischraum (605) vom inneren Hohlraum (665).

4. Düse (120) nach Anspruch 1, wobei der Enddeckel umfasst: eine zylindrische Platte (205) , beinhaltend eine äussere radiale Befestigungsoberfläche (207) zur mechanischen Anbringung an einer Brennkammer (100) und eine innere radiale Befestigungsoberfläche (204) zur Anbringung an der Rückplatte (240); einen Hohlraum, der eine Aussenhauptgasbrennstoffzufuhr (185) mit der Rückplatte (240) verbindet; einen Hohlraum, der eine Innenhauptgasbrennstoffzufuhr (190) mit der Rückplatte (240) verbindet; mehrere Hohlräume (246), die eine Flüssigbrennstoffzufuhr (195) mit der Rückplatte (240) verbinden; und einen mittigen Hohlraum (203), der einen Befestigungsflansch (210) zum Aufnehmen und Anbringen einer Gaszünddüse (150) beinhaltet.

5. Düse (120) nach Anspruch 1, wobei die mittige Flammhalterzone Z2 umfasst: eine mittige Nabe (285); eine innere Brennerrohrwand (365); einen Entwirbler (280) zum Umwandeln einer umlaufenden Strömung eines Brennstoff-Luft-Gemischs im ringförmigen Wirbelvolumen (255) des Hauptradialverwirblers (250) und Umlenken des Luftstroms in eine axiale Stromabwärtsrichtung, beinhaltend mehrere segmentierte radiale Teilkammern (345), wobei jede Teilkammer als ringförmiges Segment gebildet ist, das an einem äusseren Radius durch die innere Brennerrohrwand (365) und an einem inneren Radius durch eine Aussenwand der mittigen Nabe (385) begrenzt ist, wobei benachbarte Teilkammern (345) durch Radialschaufeln (360) aus umlaufend geneigten radialen Wänden getrennt sind, wobei die Neigung progressiv von einem stromaufseitigen Eintritt (347) in die Teilkammer (345)

zu einem stromabseitigen Austritt (348) aus der Teilkammer (345) zunimmt, zum Entwirbeln eines Teils des Brennstoff-Luft-Gemischs im ringförmigen Wirbelvolumen (255); und ein V-Gutter-Flammhalter-Paket (290), beinhaltend mehrere radial ausgerichtete Arme (360), die in einem näherungsweise äquidistanten Abstand umlaufend um die innere Brennerrohrwand (365) herum angeordnet sind, wobei die Arme (360) an einem stromab gelegenen Ende der mittigen Nabe (285) angebracht sind und sich von dort zu einem stromab gelegenen axialen Ende des inneren Brennerrohres (300) erstrecken, wobei sich ein Anbringungsort an der inneren Brennerwand (365) stromabwärts von einem Anbringungsort an einer Nabenerweiterung befindet, wodurch ein vorbestimmter radial-axialer Winkel (630) für die radial ausgerichteten Arme (360) gebildet ist,

und eine konvex geformte Vertiefung in den radial ausgerichteten Armen (360), wobei ein Scheitel (377) der konvex geformten Vertiefung (375) stromaufwärts zeigt.

6. Düse nach Anspruch 5, wobei die mittige Nabe (285) umfasst: ein zylindrisches Rohr (295) mit einem mittigen Hohlraum (278), der eine unregelmässige Form einer Innenfläche (296) des zylindrischen Rohres (296) bildet, um die mittige Gaszünddüse (150) aufzunehmen, und an einem stromauf gelegene Ende ausgelegt ist, mit der mittigen Nabe (260) des Hauptradialverwirblers (140) ineinanderzugreifen, ferner beinhaltend eine Nabenerweiterung (380) an einem stromab gelegenen axialen Ende des zylindrischen Rohres (295), wobei die Nabenerweiterung (380) durch V-Gutter (290) an äquidistanten Intervallen rundherum unterbrochen ist.

7. Düse (120) nach Anspruch 1, wobei die mittige Gaszünddüse (150) umfasst: einen im Allgemeinen zylindrisch geformten Körper (805) mit einem mittigen Hohlraum und einem radial erstreckten Schraubflansch (815) an einem stromauf gelegenen Ende; wobei der Düsenkörper (805) ausgelegt ist, in einen mittigen Hohlraum (203, 270, 278) des Enddeckels (205), der Rückplatte (240) und einer mittigen Nabe (285) der Flammhalterzone zu passen; mehrere radiale Luftzufuhrbohrungen (870), die axial auf dem Körper (805) ausgerichtet sind, um Luftstrom von der Rückplatte (240) entgegenzunehmen; einen Mitteleinsatz (155) innerhalb des mittigen Hohlraums (203, 270, 278); eine Ringkammer (864), die für das Zuführen von Zündgasbrennstoff zur Gaszündverbrennung von einer Gaszünddüse (150) am stromab gelegenen Ende des Mitteleinsatzes (155) ausgelegt ist;

mehrere Zündmischschaufeln (857), die für das Mischen von Luft mit Zündgasbrennstoff ausgelegt sind; mehrere sich radial erstreckende Bohrungen (860) durch eine Wand (872) des Mitteleinsatzes (155) stromaufwärts zwischen benachbarten Zündmischschaufeln (857) und eine Ringkammer (825) , die sich stromabwärts der Zündmischschaufeln (857) befindet und für das Zuführen eines gemischten Zünd-Gas-Luft-Gemischs zur Zündzone Z1 ausgelegt ist.

8. Düse nach Anspruch 7, wobei der Mitteleinsatz umfasst: eine Flüssigbrennstoff-Zündeinrichtung (880); eine Hilfsluftzuführung (873) für die Flüssigbrennstoff-Zündeinrichtung (880) und einen Zünder (875).

9. Düse (120) nach Anspruch 1, wobei die Hauptflammenzone Z3 ferner umfasst: eine zylindrische innere Brennerrohrwand (365), die auf einer Mittelachse (200) der Düse (120) zentriert ist; ein zylindrisches äusseres Brennerrohr (175), das auf der Mittelachse (200) der Düse (120) zentriert ist; wobei das äussere Brennerrohr (175) axial stromabwärts vom Hauptradialverwirbler (140) hervorragt und einen grösseren Durchmesser als die innere Brennerrohrwand (365) beinhaltet; einen Basisabschnitt (180) des äusseren Brennerrohres (175) an ihrem stromauf gelegenen Ende, sich radial auswärts erstreckend, der eine Umfangsoberfläche ist und ein Dach über den mehreren Hauptverwirblerschaufeln (250) bildet und den Brennstoff und die Luft in die ringförmige Mischzone kanalisiert.

10. Zweistoff-Ringrohr-Brennkammer (100) für einen Gasturbinenmotor, umfassend: Gestufte Mehrringdüse (120) für mageres Vorgemisch mit radialem Einlauf, beinhaltend ein inneres Brennerrohr (300), ein äusseres Brennerrohr (113) und einen Hauptradialverwirbler (240), angebracht an einem Enddeckel (130) für ein Brennkammergehäuse (105); eine Hauptverbrennungszone ZI stromab vom äusseren Brennerrohr (113) der Düse; eine Quelle für verdichtete Luft von einem Verdichter; eine Lufteinlasssammelkammer, welche die Düse (120) radial umgibt und durch eine Gehäusewand (105) der Brennkammer radial eingefasst ist;

einen Diffusor (116) für die verdichtete Luft, wobei der Diffusor (116) die verdichtete Luft in einem Umkehrströmungspfad vom Verdichter empfängt und die verdichtete Luft mit einem wiederhergestellten Druck an die Einlasssammelkammer (117) abgibt, wobei der Diffusor (116) eine Innenwand beinhaltet, die mit der Rückseite für einen Dom (111) auf der Hauptverbrennungszone zusammenfällt, wodurch Rückseitenkühlung für den Dom (111) von der verdichteten Luft bereitgestellt ist, die durch den Diffusor (116) hindurchtritt; und eine Verkleidung (118), die oben auf dem Hauptradialverwirbler (240) angebracht ist und einen Abschnitt des äusseren Brennerrohres (113) umgibt, zum Glätten des Luftstroms vom Diffusor (116) zur Lufteinlasssammelkammer (117).