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DE102011055241A1 - Einrichtung und Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung - Google Patents

Einrichtung und Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung Download PDF

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DE102011055241A1
DE102011055241A1 DE102011055241A DE102011055241A DE102011055241A1 DE 102011055241 A1 DE102011055241 A1 DE 102011055241A1 DE 102011055241 A DE102011055241 A DE 102011055241A DE 102011055241 A DE102011055241 A DE 102011055241A DE 102011055241 A1 DE102011055241 A1 DE 102011055241A1
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DE
Germany
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central body
jet
combustion chamber
fuel
nozzle
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DE102011055241A
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English (en)
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DE102011055241B4 (de
Inventor
Anthony Wayne Krull
Geoffrey David Myers
James Harold Westmoreland III
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GE Vernova GmbH
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Abstract

Eine Düse (30) enthält einen zentralen Grundkörper (32), der eine axiale Mittellinie (38) definiert. Ein Mantel (34) umgibt wenigstens einen Abschnitt des zentralen Grundkörpers (32), um zwischen dem zentralen Grundkörper (32) und dem Mantel (34) einen ringförmigen Durchlasskanal (40) zu bilden. Ein Sammelraum (44, 46) ist im Inneren des zentralen Grundkörpers (32) und im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie (38) angeordnet, und eine Zündvorrichtung (52) ist im Inneren des zentralen Grundkörpers (32) und im Wesentlichen benachbart zu dem Sammelraum (44, 46) angeordnet. Ein Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung (10) beinhaltet die Schritte: Leiten eines Brennstoffs durch einen zentralen Grundkörper (32), der axial fluchtend in einer Düse (30) ausgerichtet ist; und Leiten eines Arbeitsfluids durch einen ringförmigen Durchlasskanal (40), wobei der ringförmige Durchlasskanal (40) im Wesentlichen parallel zu und radial außerhalb des zentralen Grundkörpers (32) angeordnet ist. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt: Projizieren wenigstens eines Strahls, eines Funkens und/oder einer Flamme aus einer Zündvorrichtung (52), die im Inneren des zentralen Grundkörpers (32) angeordnet ist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Einrichtung und ein Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung. In speziellen Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung eine Düse oder eine Brennkammeranordnung beinhalten, die eine Zündvorrichtung aufweist, die mit einer axialen Mittellinie der Düse fluchtend ausgerichtet ist.
  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Gasturbinen, Flugzeugtriebwerke und zahlreiche sonstige auf Verbrennung basierende Systeme enthalten eine oder mehrere Brennkammeranordnungen, die ein Arbeitsfluid, beispielsweise Luft, mit Brennstoff mischen und das Brennstoff/Luft-Gemisch entzünden, um hohe Temperatur und hohen Druck aufweisende Verbrennungsgase hervorzubringen. 1 zeigt einen vereinfachten Querschnitt einer Brennkammer 10, die beispielsweise in einer Gasturbine verwendet werden könnte. Ein Arbeitsfluid 12 kann zwischen einer Strömungshülse 14 und einer Brennkammerwand 16 strömen, bevor es die Richtung umkehrt und durch eine oder mehrere Düsen 18 in eine Brennkammer 20 strömt. Die Düsen 18 mischen den Brennstoff mit dem Arbeitsfluid 12, und ein Zündsystem 22 zündet das Brennstoff/Luft-Gemisch in der Brennkammer 20.
  • Das Zündsystem 22 kann beispielsweise eine Zündkerze oder einen Laser aufweisen, die bzw. der einen Funken bzw. Strahl in die Brennkammer 20 projiziert. In einer Abwandlung oder darüber hinaus kann das Zündsystem 22 ein Querzündrohr 24 aufweisen, das der Brennkammer 20 eine Flamme bereitstellt, die beispielsweise von einer benachbarten Brennkammeranordnung stammt. In beiden Fällen ist das Zündsystem 22 häufig entlang einer Seite der Brennkammer 20 angeordnet, so dass das Zündsystem 22 den Funken, den Strahl oder die Flamme im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Brennstoff/Luft-Gemisch in die Brennkammer 20 projizieren kann, um die Zuverlässigkeit des Zündsystems 22 zu erhöhen.
  • Die Anordnung des Zündsystems 22 längs der Seite der Brennkammer 20 weist mehrere Nachteile auf. Beispielsweise erfordern sämtliche in 1 dargestellten Zündsysteme 22 eine Durchdringung der Brennkammerwand 16 der Brennkammer 10, was zu Leckstromquellen und/oder turbulenten Strömungen durch oder um die Durchdringung führen kann. Darüber hinaus beeinträchtigen entlang der Seite der Brennkammer 10 angeordnete Zündsysteme 22 unvermeidlich den Arbeitsfluidstrom 12 zwischen der Brennkammerwand 16 und der Strömungshülse 14, so dass dadurch der Differenzdruck des Arbeitsfluids 12 über die Brennkammeranordnung 10 gesteigert wird, was den Gesamtwirkungsgrad der Gasturbine vermindert. Diese, sowie weitere Nachteile in Zusammenhang mit seitlich angebrachten Zündsystemen 22 reduzieren die Menge und/oder Strömungsrate von Arbeitsfluid, das für die Vermischung mit dem Brennstoff in den Düsen 18 verfügbar ist. Die Menge des für eine Vorvermischung mit Brennstoff verfügbaren Arbeitsfluids wirkt sich unmittelbar auf die Spitzenwerte von Flammentemperaturen und NOx-Emissionen aus.
  • In neuerer Zeit wurde versucht, Zündsysteme in das Verschlussende der Brennkammer 10 zu integrieren, um jede Störung der Strömung des Arbeitsfluids 12 zu vermindern oder zu eliminieren. Allerdings begrenzt die Größe und Zahl von in dem Verschlussende der Brennkammer angeordneten Düsen 18 unvermeidlich die für die Zündsysteme verfügbare Oberflächengröße. Daher wäre ein verbessertes System bzw. Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung 10 von Vorteil, das Durchdringungen der Seite der Brennkammer 10 und/oder Beeinträchtigungen des Arbeitsfluids 12 reduziert oder eliminiert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind nachstehend in der folgenden Beschreibung unterbreitet, können sich offensichtlich aus der Beschreibung ergeben oder können durch die Praxis der Erfindung erfahren werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung basiert auf einer Düse, die einen zentralen Grundkörper aufweist, die eine axiale Mittellinie definiert. Ein Mantel umgibt wenigstens einen Abschnitt des zentralen Grundkörpers, um zwischen dem zentralen Grundkörper und dem Mantel einen ringförmigen Durchlasskanal zu bilden. Ein Sammelraum ist im Inneren des zentralen Grundkörpers und im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie angeordnet, und eine Zündvorrichtung ist im Inneren des zentralen Grundkörpers und im Wesentlichen benachbart zu dem Sammelraum angeordnet.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft eine Brennkammeranordnung, die eine Endabdeckung und mehrere Düsen aufweist, die radial in der Endabdeckung angeordnet sind. Jede der mehreren Düsen enthält einen zentralen Grundkörper, der eine axiale Mittellinie definiert. Ein Mantel umgibt wenigstens einen Abschnitt des zentralen Grundkörpers, um zwischen dem zentralen Grundkörper und dem Mantel einen ringförmigen Durchlasskanal zu bilden. Ein Sammelraum ist im Inneren des zentralen Grundkörpers und im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie angeordnet, und eine Zündvorrichtung ist im Inneren des zentralen Grundkörpers mindestens einer der mehreren Düsen angeordnet.
  • Weiter können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung beinhalten. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Leiten eines Brennstoffs durch einen zentralen Grundkörper, der axial fluchtend in einer Düse ausgerichtet ist; und Leiten eines Arbeitsfluids durch einen ringförmigen Durchlasskanal, wobei der ringförmige Durchlasskanal im Wesentlichen parallel zu und radial außerhalb des zentralen Grundkörpers angeordnet ist. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt Projizieren wenigstens eines Strahls, eines Funkens und/oder einer Flamme aus einer Zündvorrichtung, die im Inneren des zentralen Grundkörpers angeordnet ist.
  • Dem Fachmann werden die Merkmale und Aspekte solcher und weiterer Ausführungsbeispiele nach dem Lesen der Beschreibung verständlicher.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine vollständige und in die Praxis umsetzbare Beschreibung der vorliegenden Erfindung, die den für den Fachmann besten Modus der Erfindung beinhaltet, ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren spezieller beschrieben:
  • 1 zeigt in einer vereinfachten seitlichen Schnittansicht eine exemplarische Brennkammeranordnung;
  • 2 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht eine Düse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht einen Abschnitt der in 2 dargestellten Düse;
  • 4 zeigt in einer vereinfachten seitlichen Schnittansicht eine Brennkammeranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 zeigt eine vereinfachte axiale Schnittansicht der in 4 dargestellten Brennkammer gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 6 zeigt eine vereinfachte axiale Schnittansicht der in 4 dargestellten Brennkammer gemäß einem veränderten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es wird nun im Einzelnen auf vorliegende Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen, wobei ein oder mehrere der Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet alphanumerische Bezeichnungen, um auf Einzelheiten in den Figuren Bezug zu nehmen. In den Figuren und in der Beschreibung wurden übereinstimmende oder ähnliche Bezeichnungen verwendet, um auf übereinstimmende oder ähnliche Elemente der Erfindung Bezug zu nehmen.
  • Sämtliche Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken. Der Fachmann wird ohne weiteres erkennen, dass Modifikationen und Änderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom dem Schutzumfang oder Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Merkmale, die als Teil eines Ausführungsbeispiels veranschaulicht oder beschrieben sind, auf ein anderes Ausführungsbeispiel angewendet werden, um noch ein weiteres Ausführungsbeispiel hervorzubringen. Die vorliegende Erfindung soll daher solche Modifikationen und Abweichungen abdecken, soweit diese in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren äquivalenten Formen fallen.
  • Vielfältige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beinhalten eine Einrichtung zum Zünden einer Brennkammeranordnung, wobei die Einrichtung ein zuverlässiges Verfahren zum Zünden der Brennkammeranordnung bereitstellt. Beispielsweise können einige Ausführungsbeispiele eine Düse mit einem im Innern der Düse angeordneten Zündsystem enthalten, das im Wesentlichen fluchtend mit einer axialen Mittellinie der Düse ausgerichtet ist. Abgewandelte Ausführungsbeispiele können mehrere in die Brennkammer weisende Düsen verwenden, wobei das Zündsystem bei einer oder mehreren Düsen im Innern der Düse(n) angeordnet ist. In dieser Weise schaffen die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein zuverlässiges System und Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung, bei dem auf zusätzliche Durchdringungen der Seite der Brennkammer verzichtet werden kann, die den um oder durch die Brennkammer strömenden Fluidstrom beeinträchtigen kannten.
  • 2 veranschaulicht in einer perspektivischen Ansicht eine Düse 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 3 zeigt in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht einen Abschnitt der in 2 dargestellten Düse 30. Wie in 2 und 3 gezeigt, weist die Düse 30 allgemein einen zentralen Grundkörper 32, einen Mantel 34 und mehrere Leitflügel 36 auf. Der zentrale Grundkörper 32 ist in der Düse 30 zentrisch angeordnet und erstreckt sich im Wesentlichen über die Länge der Düse 30, um eine axiale Mittellinie 38 der Düse 30 zu definieren. Der Mantel 34 umgibt, wie in 2 gezeigt, den größten Teil oder wenigstens einen Abschnitt des Umfangs des zentralen Grundkörpers 32, so dass zwischen dem zentralen Grundkörper 32 und dem Mantel 34 ein ringförmiger Durchlasskanal 40 gebildet ist. Der ringförmige Durchlasskanal 40 kann, wie beispielsweise in 2 und 3 gezeigt, im Wesentlichen parallel zu dem zentralen Grundkörper 32 angeordnet sein. Die Leitflügel 36 erstrecken sich im Wesentlichen radial in dem ringförmigen Durchlasskanal 40 zwischen dem zentralen Grundkörper 32 und dem Mantel 34, und Brennstoff kann ausgehend von dem Grundkörper 32 und/oder dem Mantel 34 durch Brennstoffzufuhröffnungen 42 in den Leitflügeln 36 zugeführt werden. In speziellen Ausführungsbeispielen können die Leitflügel 36, wie in 2 und 3 gezeigt, in Relation zu der axialen Mittellinie 38 gekrümmt oder abgewinkelt sein, um dem Arbeitsfluid und/oder dem über die Leitflügel 36 strömenden Brennstoff eine Tangentialgeschwindigkeit zu verleihen, um die Vermischung des Arbeitsfluids und des Brennstoffs in dem ringförmigen Durchlasskanal 40 vor der Verbrennung zu verbessern.
  • Ein oder mehr Sammelräume können sich axial im Inneren des zentralen Grundkörpers 32 erstrecken, um eine strömungsmäßige Verbindung zu dem zentralen Grundkörper 32 und/oder durch diesen hindurch bereitzustellen. Beispielsweise können ein Brennstoffsammelraum 44 und Verdünnungsmittelsammelräume 46, wie in 2 und 3 gezeigt, sich über die gesamte Länge und/oder durch den zentralen Grundkörper 32 hindurch erstrecken. Der Brennstoff kann auf einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff basieren, und das Verdünnungsmittel kann ein Arbeitsfluid, Wasser, Dampf, ein Inertgas, oder ein sonstiges Fluid sein, das dazu geeignet ist, den Brennstoff zu Verdünnen und/oder Wärme von dem Grundkörper 32 abzuführen. Die Brennstoff- und Verdünnungsmittelsammelräume 44, 46 können an einer Öffnung 48 an einer stromabwärts gelegenen Oberfläche 50 der Düse 30 enden, um auf diese Weise ein Fluidströmungsverbindung für einen gasförmigen Brennstoff, einen Flüssigbrennstoff oder ein Verdünnungsmittel zu bilden, so dass diese in den zentralen Grundkörper 32 hinein und durch diesen hindurch strömen können. In einer Abwandlung oder darüber hinaus kann der Verdünnungsmittelsammelraum 46 in der Nähe der stromabwärts gelegenen Oberfläche 50 des zentralen Grundkörpers 32 enden, so dass eine Fluidströmungsverbindung für das Verdünnungsmittel bereitgestellt ist, um in den zentralen Grundkörper 32 hineinzuströmen und der stromabwärts gelegenen Oberfläche 50 des zentralen Grundkörpers 32 Aufprallkühlung zu liefern. Die Brennstoff- und Verdünnungsmittelsammelräume 44, 46 können mit der axialen Mittellinie 38 der Düse 30 konzentrisch sein, oder die Brennstoff- und Verdünnungsmittelsammelräume 44, 46 können, wie in 2 und 3 gezeigt, mit der axialen Mittellinie 38 fluchtend ausgerichtet und gegenüber dieser radial versetzt sein.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt, kann die Düse 30 außerdem eine Zündvorrichtung 52 aufweisen, die im Inneren und/oder innerhalb eines Umfangs des zentralen Grundkörpers 32 angeordnet ist und sich axial durch den zentralen Grundkörper 32 erstreckt. Wie im Falle der Brennstoff- und Verdünnungsmittelsammelräume 44, 46 kann die Zündvorrichtung 52 zu der axialen Mittellinie 38 konzentrisch oder gegenüber dieser radial versetzt sein. Weiter kann die Zündvorrichtung 52 in der Nähe der in der stromabwärts gelegenen Oberfläche 50 des zentralen Grundkörpers 32 ausgebildeten Öffnung 48 enden, so dass sich die Zündvorrichtung 52 in der Nähe des Brennstoffsammelraums 44 an der stromabwärts gelegenen Oberfläche 50 des zentralen Grundkörpers 32 befindet. Die Zündvorrichtung 52 kann auf einer beliebigen geeigneten, dem Fachmann bekannten Einrichtung zur Bereitstellung einer Zündquelle basieren.
  • Beispielsweise kann die Zündvorrichtung 52 eine Zündkerze beinhalten, die einen Funken im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie 38 der Düse 30 projiziert. In ähnlicher Weise kann die Zündvorrichtung 52 eine Plasmazündvorrichtung, Brennereinrichtung oder Flammenquelle beinhalten, der ein Zündbrennstoff zugeführt wird. Wenn gewünscht, kann die Zündvorrichtung 52 angesteuert werden, um den Zündbrennstoff zu entzünden, so dass dadurch eine Flamme projiziert wird, die im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie 38 der Düse 30 verläuft. Wie in 2 und 3 gezeigt, kann die Zündvorrichtung 52 einen Laser 56 beinhalten, der über einen im Inneren des zentralen Grundkörpers 32 angeordneten optischen Leiter 58 einen Strahl hervorbringt. Wie in 3 dargestellt, kann der Strahl einen stromabwärts des zentralen Grundkörpers 32 gelegenen Brennpunkt 60 aufweisen, so dass der Laser 56 den Strahl im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie 38 der Düse 30 projiziert, um Brennstoff zu entzünden, der ausgehend von dem Brennstoffsammelraum 44 aus dem zentralen Grundkörper 32 heraus strömt.
  • 4 zeigt in einer vereinfachten seitlichen Schnittansicht eine Brennkammeranordnung 70, die die in 2 und 3 gezeigte Düse 30 verwendet, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Brennkammeranordnung 70 weist allgemein eine Endabdeckung 72 und eine Brennkammerwand 74 auf, die eine Brennkammer 76 definieren. Ein Arbeitsfluid 78 strömt im Wesentliche entlang der Außenseite der Brennkammer 76 zwischen der Brennkammerwand 74 und einer Strömungshülse 80, bis es die Düsen 30 erreicht, wo das Arbeitsfluid 78 die Richtung umkehrt, um durch den ringförmigen Durchlasskanal 40 und/oder durch den in den Düsen 30 angeordneten zentralen Grundkörper 32 und in die Brennkammer 76 zu strömen.
  • 5 und 6 zeigen eine axiale Ansicht der Brennkammeranordnung 70 gemäß vielfältigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, können die Düsen 30 in der Endabdeckung 72 radial angeordnet sein oder vielfältige Geometrien, Formen und Großen aufweisen. Beispielsweise können mehrere Düsen 30 eine einzelne Düse 30 umgeben, und die Düsen 30 können in Abhängigkeit von dem speziellen Ausführungsbeispiel unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Weiter veranschaulichen 5 und 6, dass die Anzahl und gegenseitige Anordnung der Zündvorrichtungen 52 in Bezug auf den Brennstoffsammelraum 44 in Abhängigkeit von speziellen Ausführungsbeispielen variieren können. Beispielsweise kann die Brennkammeranordnung 70, wie in 5 und 6 gezeigt, Zündvorrichtungen 52 in zwei oder mehreren Düsen 30 enthalten, um für den Fall eines Ausfalls eine der Zündvorrichtungen 52 eine redundante oder Hilfszündquelle bereitzustellen. Darüber hinaus können die Düsen 30 in verschiedene Teilsätze gruppiert sein, um unterschiedliche Betriebsmodi zuzulassen, und die Zündvorrichtungen 52 können in Düsen 30 unterschiedlicher Teilsätze enthalten sein, so dass jeder Teilsatz von Düsen 30 eine eigene Zündvorrichtung 52 aufweisen kann. Darüber hinaus kann jede Zündvorrichtung 52, wie in 5 gezeigt, gegenüber dem Brennstoffsammelraum 44 radial außen, oder, wie in 6 gezeigt, gegenüber dem Brennstoffsammelraum 44 radial innen angeordnet sein. In noch weiteren Ausführungsbeispielen können eine oder mehrere Zündvorrichtungen 52 in der Endabdeckung 72 außerhalb der Düsen 30 angeordnet sein. Der spezielle radiale Ort der Zündvorrichtungen 52 in Bezug auf den Brennstoffsammelraum 44 wird von vielfältigen konstruktiven Erwägungen abhängen, beispielsweise von der Brennstoffart, dem Wirkungsgrad der Verbrennung, der Nähe der Düsen 30 oder des Brennstoffsammelraums 44 zu der Brennkammerwand 74, und von sonstigen Betriebserfahrungen. Einem Fachmann wird ohne weiteres einleuchten, dass die in 26 gezeigten Ausführungsbeispiele auf diese Weise eine zuverlässige Einrichtung zum Zünden der Brennkammeranordnung 70 schaffen, wobei auf Durchdringungen durch die Brennkammerwand 74 und/oder durch die Strömungshülse 80 verzichtet werden kann. Im Ergebnis werden die im Zusammenhang mit Durchdringungen der Brennkammerwand 74 und/oder der Strömungshülse 80 vorhandenen üblichen Nachteile, wie Leckstrom, Verschleiß, vermehrter Wartungsaufwand und Strömungswiderstand, verringert oder vollständig vermieden.
  • Die anhand von 26 gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele können außerdem ein Verfahren zum Zünden der Brennkammeranordnung 70 schaffen. Zu dem Verfahren können die Schritte gehören: Leiten eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs durch den axial fluchtend in der Düse 30 ausgerichteten zentralen Grundkörper 32; und Leiten von Arbeitsfluid 78 durch den ringförmigen Durchlasskanal 40. Das Verfahren kann außerdem den Schritt beinhalten, wenigstens den Strahl, den Funken, und/oder die Flamme aus der in dem Grundkörper 32 angeordneten Zündvorrichtung 52 zu projizieren. In speziellen Ausführungsbeispielen kann der Strahl, der Funke und/oder die Flamme im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie 38 der Düse 30 und/oder gegenüber dem den zentralen Grundkörper 32 durchströmenden Brennstoff radial außen projiziert sein.
  • Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich des besten Modus zu beschreiben, und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche und andere Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente enthalten, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche enthalten.
  • Eine Düse 30 enthält einen zentralen Grundkörper 32, der eine axiale Mittellinie 38 definiert. Ein Mantel 34 umgibt wenigstens einen Abschnitt des zentralen Grundkörpers 32, um zwischen dem zentralen Grundkörper 32 und dem Mantel 34 einen ringförmigen Durchlasskanal 40 zu bilden. Ein Sammelraum 44, 46 ist im Inneren des zentralen Grundkörpers 32 und im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie 38 angeordnet, und eine Zündvorrichtung 52 ist im Inneren des zentralen Grundkörpers 32 und im Wesentlichen benachbart zu dem Sammelraum 44, 46 angeordnet. Ein Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung 10 beinhaltet die Schritte: Leiten eines Brennstoffs durch einen zentralen Grundkörper 32, der axial fluchtend in einer Düse 30 ausgerichtet ist; und Leiten eines Arbeitsfluids durch einen ringförmigen Durchlasskanal 40, wobei der ringförmige Durchlasskanal 40 im Wesentlichen parallel zu und radial außerhalb des zentralen Grundkörpers 32 angeordnet ist. Das Verfahren beinhaltet ferner den Schritt: Projizieren wenigstens eines Strahls, eines Funkens und/oder einer Flamme aus einer Zündvorrichtung 52, die im Inneren des zentralen Grundkörpers 32 angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Brennkammeranordnung
    12
    Arbeitsfluid
    14
    Strömungshülse
    16
    Brennkammerwand
    18
    Düsen
    20
    Brennkammer
    22
    Zündsystem
    24
    Querzündrohr
    26
    28
    30
    Düse
    32
    Grundkörper
    34
    Mantel
    36
    Leitflügel
    38
    Axiale Mittellinie
    40
    Ringförmiger Durchlasskanal
    42
    Brennstoffanschlusskanäle
    44
    Brennstoffsammelraum
    46
    Verdünnungsmittelsammelraum
    48
    Öffnung
    50
    Stromabwärts gelegene Oberfläche
    52
    Zündvorrichtung
    54
    56
    Laser
    58
    Optischer Leiter
    60
    Brennpunkt
    62
    64
    66
    68
    70
    Brennkammeranordnung
    72
    Endabdeckung
    74
    Brennkammerwand
    76
    Brennkammer
    78
    Arbeitsfluid
    80
    Strömungshülse

Claims (12)

  1. Düse (30), zu der gehören: a) ein zentraler Grundkörper (32), wobei der zentrale Grundkörper (32) eine axiale Mittellinie (38) definiert; b) ein Mantel (34), der wenigstens einen Abschnitt des zentralen Grundkörpers (32) umgibt, um zwischen dem zentralen Grundkörper (32) und dem Mantel (34) einen ringförmigen Durchlasskanal (40) zu bilden; c) ein Sammelraum (44, 46), der im Inneren des zentralen Grundkörpers (32) und im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie (38) angeordnet ist; und d) eine Zündvorrichtung (52), die im Inneren des zentralen Grundkörpers (32) und im Wesentlichen benachbart zu dem Sammelraum (44, 46) angeordnet ist.
  2. Düse (30) nach Anspruch 1, wobei der ringförmige Durchlasskanal (40) im Wesentlichen parallel zu dem zentralen Grundkörper (32) angeordnet ist.
  3. Düse (30) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Sammelraum (44) eine strömungsmäßige Verbindung durch den zentralen Grundkörper (32) bildet.
  4. Düse (30) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei der Sammelraum (46) eine strömungsmäßige Verbindung für ein Verdünnungsmittel durch den zentralen Grundkörper (32) bildet.
  5. Düse (30) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Zündvorrichtung (52) wenigstens eine Zündkerze, einen Laser (56) und/oder eine Flammenquelle enthält.
  6. Düse (30) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Zündvorrichtung (52) wenigstens einen Strahl, einen Funken und/oder eine Flamme im Wesentlichen parallel zu der axialen Mittellinie (38) projiziert.
  7. Düse (30) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Zündvorrichtung (52) gegenüber dem Sammelraum (44, 46) radial außen angeordnet ist.
  8. Düse (30) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, zu der außerdem mehrere Leitflügel (36) gehören, die in dem ringförmigen Durchlasskanal (40) zwischen dem Mantel (34) und dem zentralen Grundkörper (32) angeordnet sind.
  9. Verfahren zum Zünden einer Brennkammeranordnung (10), mit den Schritten: a) Leiten eines Brennstoffs durch einen zentralen Grundkörper (32), der axial fluchtend in einer Düse (30) ausgerichtet ist; b) Leiten eines Arbeitsfluids durch einen ringförmigen Durchlasskanal (40), wobei der ringförmige Durchlasskanal (40) im Wesentlichen parallel zu dem zentralen Grundkörper (32) und diesem gegenüber radial außen angeordnet ist; und c) Projizieren wenigstens eines Strahls, eines Funkens und/oder einer Flamme aus einer Zündvorrichtung (52), die im Inneren des zentralen Grundkörpers (32) angeordnet ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit dem Schritt des Leitens eines Flüssigbrennstoffs durch den zentralen Grundkörper (32).
  11. Verfahren nach Anspruch 9–10, ferner mit dem Schritt des Projizierens wenigstens des Strahls, des Funkens und/oder der Flamme im Wesentlichen parallel zu einer axialen Mittellinie (38) der Düse (30)
  12. Verfahren nach Anspruch 9–11, ferner mit dem Schritt, wenigstens den Strahl, den Funken und/oder die Flamme gegenüber dem Brennstoff, der den zentralen Grundkörper (32) durchströmt, radial außen zu projizieren.
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