DE8207038U1

DE8207038U1 - Gas turbine combustor

Info

Publication number: DE8207038U1
Application number: DE19828207038
Authority: DE
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1986-06-12

Description

KRAFWEBK UlTION AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenKRAFWEBK UlTION AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

Mülheim a_s d. Ruhr VPA 82 P 6255Mülheim a _s d. Ruhr VPA 82 P 6255

GasturbinenbrennkammerGas turbine combustor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenbrennkammer gemäß dem Oberbegriff des -Mnspruchs "·.The invention relates to a gas turbine combustor according to the preamble of the claim "·.

Eine derartige Gasturbinenbrennkammer ist aus der DE-OS 2P? 60 709 bekannt. Bei dieser bekannten Gasturbinenbrennkammer sind die Zuströmquerschnitte für die Primärluft durch einen den Primärluftöffnungen zugeordneten ersten Stellring und die Zuströmquerschnitte für die Sekundärluft durch einen den Sekundärluftöffnungen zugeordneten zweiten Stellring veränderbar. Die beiden in axialem Abstand zueinander das Flammrohr umschließenden Stellringe sind durch Stangen zu einer gemeinsamen Verstelleinrichtung verbunden, wobei sich die Stangen über den Umfang des Flammrohres verteilt in axialer Richtung erstrecken. Durch axiales Verschieben dieser gemeinsamen Verstelleinrichtung kann dann das Verhältnis von Primärluftmenge zu Sekundärluftmenge lastabhängig gesteuert werden. Somit kann bei jeder Laständerung die Aufteilung der Gesamtluftmenge in Primärluftmenge und Sekundärluftmenge an die zur Reduzierung der Emissionen erforderlichen Bedingungen angepaßt werden. Andererseits ist jedoch bei der bekannten Gasturbinenbrennkammer die zur Steuerung der Luftmengenverteilung erforderliche Verstelleinrichtung mit einem erheblichen baulichen Aufwand verbunden. Außerdem ergibt sich durch die große Anzahl der beweglichen Teile eine gewisse Störanfälligkeit der Verstelleinri chtung.Such a gas turbine combustion chamber is from DE-OS 2P? 60 709 known. In this known gas turbine combustion chamber, the inflow cross sections for the primary air can be changed by a first adjusting ring assigned to the primary air openings and the inflow cross sections for the secondary air can be changed by a second adjusting ring assigned to the secondary air openings. The two adjusting rings which surround the flame tube at an axial distance from one another are connected by rods to form a common adjusting device, the rods extending over the circumference of the flame tube in the axial direction, distributed over the circumference of the flame tube. By axially displacing this common adjusting device, the ratio of the primary air volume to the secondary air volume can then be controlled as a function of the load. Thus, with every change in load, the division of the total air volume into primary air volume and secondary air volume can be adapted to the conditions required to reduce emissions. On the other hand, however, in the known gas turbine combustion chamber, the adjustment device required to control the air volume distribution is associated with considerable structural complexity. In addition, the large number of moving parts results in a certain susceptibility to failure of the adjustment device.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Gasturbinenbrennkammer der eingangs genannten Art die Ver-The invention is therefore based on the object in a gas turbine combustion chamber of the type mentioned above to

KIk 2 Fl/1O.O3.1982KIk 2 bottles / 1O.O3.1982

1 » I III»1 »I III»

} - 2 - VPA 82 P 6255 DE} - 2 - VPA 82 P 6255 DE

Stelleinrichtung so auszubilden, daß mit geringem baulichen Aufwand eine gegen Störungen unempfindliche Steuerung der J-Uftmengenverteilung ermöglicht wird.To train adjusting device so that with little structural Effort a control of the J-Uft quantity distribution that is insensitive to disturbances is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des -jmspruohs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features listed in the characterizing part of -jmspruohs 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Gasturbinenbrennkammer besteht Ί0 die Verstelleinrichtung aiSü jclüx· xxüch aus emeis einzigenIn the gas turbine combustion chamber according to the invention, there is Ί0 the adjusting device aiSü jclüx · xxüch made of only one

das Flammrohr umschließenden Stellring, welcher sowohl die _λ den Primärluftöffnungen zugeordneten Primärluft-Steuerflächen als auch die den SekundärluftÖffnungen zugeordneten Sekundärluft-Steuerflächen trägt. Diese einfache und "Tp. gegen Störungen unempfindliche Ausgestaltung der Verstelleinrichtung wird hierbei dadurch ermöglicht, daß der axiale Abstand zwischen den Primärluftöffnungen und/oder den Sekundäröffnungen durch axial am Flammrohr verlaufende Primärluftkanäle und/oder Sekundärluftkanäle überbrückt wird.the flame tube enclosing the adjusting ring, which both the _λ the primary air openings associated primary air control surfaces and also carries the secondary air ports associated secondary air control surfaces. This simple design of the adjustment device, which is insensitive to interference, is made possible by the fact that the axial distance between the primary air openings and / or the secondary openings is bridged by primary air channels and / or secondary air channels running axially on the flame tube.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gasturbinenbrennkammer sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.Further advantageous configurations of the gas turbine combustion chamber according to the invention are given in claims 2 to 10 specified.

; ₂5; ₂ 5

Tin folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Gasturbinenbrennkammer mit einem im Bereich der SekundärluftÖffnungen angeordneten Stellring und am Flammrohr angeordneten Primärluftkanälen in stark vereinfachter schematischer Darstellung, 1 shows a first embodiment of a gas turbine combustion chamber with one arranged in the area of the secondary air openings Adjusting ring and primary air channels arranged on the flame tube in a greatly simplified schematic representation,

3535

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 11-11 der Fig. 1,FIG. 2 shows a section along the line 11-11 of FIG. 1,

- 3 - VPA 82 P 6255 DE- 3 - VPA 82 P 6255 DE

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Gasturbinenbrennkammer mit einem im Bereich zwischen den Primärluft öffnungen und den Sekundärluftöffnungen angeordneten Stellring sowie am Flammrohr angeordneten Primärluftkanälen und Sekundärluftkanälen in stark vereinfachter schematischer Darstellung,5 shows a second embodiment of a gas turbine combustion chamber with one in the area between the primary air openings and the adjusting ring arranged on the secondary air openings and the primary air ducts arranged on the flame tube and secondary air ducts in a greatly simplified schematic representation,

!Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Gasturbinenbrennkammer mit einem im Bereich der Primärluftöffnungen in angeordneten Stellring vnö. am F] ammrohr angeordneten Se-Vundärluftkanälen ebenfalls in stark vereinfachter schematischer Darstellung und! Fig. 4 shows a third embodiment of a gas turbine combustion chamber with an adjusting ring vnö arranged in the area of the primary air openings. Secondary air ducts arranged on the F] ammrohr also in a greatly simplified schematic representation and

. 5 die konstruktive Ausbildung eines im Bereich der Sekundärluftöffnungen angeordneten Stellringes und der zugehörigen "Primärluftkanäle.. 5 the constructive training of one in the field of Secondary air openings arranged adjusting ring and the associated "primary air channels.

Die Fig. 1, 3 und 4 zeigen jeweils eine Gasturbinenbrennkammer mit einem zylindrischen Brennkammergehäuse 1, welches an seinem äußeren stirnseitigen Ende mit einerFigures 1, 3 and 4 each show a gas turbine combustor with a cylindrical combustion chamber housing 1, which at its outer end with a

Abschlußhaube 2 versehen ist und an seinem inneren stirnseitigen Ende über einen Flansch 3 an das Gehäuse einer in der Zeichnung nicht dargestellten Gasturbine angeflanscht werden kann. Koaxial innerhalb des Brermframmer- ) 25 gehäuses 1 ist ein Flammrohr 4 angeordnet, in dessen äußeren stimseitigen Bereich mindestens ein Brenner 5 einmündet und in dessen Mantel im Bereich der Yerbrennungszone Primärluftöffnungen 6 und im Bereich der Vermischungszone Sekundärluftöffnungen 7 eingebracht sind.End hood 2 is provided and can be flanged at its inner front end via a flange 3 to the housing of a gas turbine, not shown in the drawing. A flame tube 4 is arranged coaxially inside the Brermframmer- ) 25 housing 1, at least one burner 5 opens into the outer, frontal area and primary air openings 6 in the area of the combustion zone and secondary air openings 7 in the area of the mixing zone.

Die Primärluftöffnungen 6 und die Sekundärluftöffnungen 7 bilden dabei in axialem Abstand zueinander in cmfangsrichtung des Flammrohres 4 verlaufende Lochreihen. Der zwischen dem Brennkammergehäiise 1 und dem Flammrohr 4 gebildete Ringraum wird vom Verdichter der Gasturbine mit einer Gesamtluftmenge beaufschlagt, welche in eine in die Verbrennungszone des Flammrohres 4 einzuleitende Prxmäriuftmenge und eine in dxe Vermischungszone des Flamm-The primary air openings 6 and the secondary air openings 7 are axially spaced from one another in the circumferential direction of the flame tube 4 running rows of holes. The one formed between the combustion chamber housing 1 and the flame tube 4 Annular space is acted upon by the compressor of the gas turbine with a total amount of air, which in a into the Combustion zone of the flame tube 4 amount of primary air to be introduced and one in the dxe mixing zone of the flame

' - IL - VPA 82 ? 6255 SE'- IL - VPA 82? 6255 SE

rolires 4 einzuleitende Sekundärluftmenge aufgeteilt wird. Die Primärluft gelangt dabei durch, eine Dralleinrichtung δ des Brenners 5 und durch die Primärluftöffnungen 6 in die Yerbrenrungszone, während die Sekundärluft durch d±e Sekundärluftöffnugnen 7 in die Yermischungszone geführt wird.rolires 4 to be introduced secondary air volume is divided. The primary air passes through a swirl device δ of the burner 5 and through the primary air openings 6 in the combustion zone, while the secondary air passes through d ± e Secondary air openings 7 led into the mixing zone will.

Beil? Betrieb der Gasturbine muß zur Verringerung der Stiekoxydemission der Luftüberschuß in der Verbrennungs-Ax? Operation of the gas turbine must reduce the Stiekoxydemission the excess air in the combustion

Ί0 zone gesteigert vierden. Bei gleicher Luftmengenverteilung wurde dies aber bei Teillast oder beim Leerlauf mil; einer C entsprechend reduzierten Brennstoffzufuhr zum Ansteigen der SOp- und CO-Saission und zu Flammeninstabilitäten führen. Aus diesem Grunde muß im Teillastgebiet oder imΊ0 zone increased four. With the same air volume distribution, however, this was mil at partial load or idling; carry a C correspondingly reduced fuel supply to the increase of the SOP and CO Saission and flame instability. For this reason, in the partial load area or in the

IJ Leerlauf auch die Luffcnengenvert eilung derart geändert werden, daß sich die Primärluftmenge verringert und die Sekundärluftmenge erhöht. Für diese bei jeder Laständerung vorzunehmende Änderung der Luftmengenverteilung sind bei den in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellten Gasturbinenbrennkammern jeweils verschieden aufgebaute Verstelleinrichtungen vorgesehen.When idling, the air flow distribution was also changed in this way be that the amount of primary air is reduced and the amount of secondary air increases. For this with every load change Changes to the air volume distribution to be made are in the gas turbine combustion chambers shown in FIGS. 1, 3 and 4 adjusting devices with different designs intended.

Bei der Gasturbinenbrennkammer gemäß Fig. 1 besteht die / Verstelleinrichtung zur lastabhängigen Steuerung des Verhältnisses von Primärluftmenge zu Sekundärluftmenge aus einem das Flammrohr 4 im Bereich der Sekundärluftöffnungen 7 umschließenden Stellring S1, v/elcher den Sekundärluftöffnungen 7 zugeordnete Öffnungen 9 aufweist und auf seiner den Primärluftöffnungen 6 zugewandten Seite queraxial zum Flammrohr 4 ausgerichtete Primärluft-Steuerflächen PSI trägt. Jede dieser Primärluft-Steuerflächen :?S1 kann durch Drehung des Stellringes S1 ganz oder teilweise vor die Öffnung eines Primärluftkanales Pk 1 geschwenkt werden, welcher am Außenumfang des Flammrohres 4 befestigt ist und in axialer Pachtung zu der zugeordneten Primärluftöffnung 6 führt. Die zwischen den Öffnungen 9 liegenden Bereiche am Innenumfang des Stellringes S1 wirkenIn the gas turbine combustion chamber according to FIG. 1, there is the / Adjustment device for load-dependent control of the ratio from the amount of primary air to the amount of secondary air from a flame tube 4 in the area of the secondary air openings 7 surrounding adjusting ring S1, v / elcher the secondary air openings 7 has associated openings 9 and on its side facing the primary air openings 6 transversely axially Primary air control surfaces aligned with the flame tube 4 PSI carries. Each of these primary air control surfaces:? S1 can be swiveled completely or partially in front of the opening of a primary air duct Pk 1 by rotating the adjusting ring S1 which is attached to the outer circumference of the flame tube 4 and leads axially to the associated primary air opening 6. The lying between the openings 9 Areas on the inner circumference of the adjusting ring S1 act

- 5 - V2^ 82 P 6255 DE- 5 - V2 ^ 82 P6255 DE

als Sekundärluft-Steuerflächen SS1, durch welche "bei einer entsprechenden Drehung des Stellringes S1 die Se-Tnmdärluftöi'ficungen 7 ganz oder teilweise -verschließbar sind. Durch Drehung des Stellringes S1 kann also über eine Veränderung der Zuströmquerschnitte für die Primärluft "und für die Sekundärluft eine Steuerung des Verhältnisses von Primärluft zu Sekundärluft bewirkt werden. Zur Verdeutlichung dieser Steuerung sind die Zuströmquerschnitte für die Primärluft und die Sekundärluft im oberen 5?eil des Schnittbildes der Fig. 1 geöffnet und im unteren Seil geschlossen dargestellt, während in dem teilweisen Querschnitt der Pig. 2 eine Stellung dargestellt ist, in welcher eine Primärluft-Steuerfläche PS1 die Öffnung eines Primärluftkanales Pk1 teilweise verschließt.as secondary air control surfaces SS1, through which "at a corresponding rotation of the adjusting ring S1 the Se-Tnmdärluftöi'ficungen 7 are fully or partially lockable. By turning the adjusting ring S1, a Change of the inflow cross-sections for the primary air "and a control of the ratio for the secondary air from primary air to secondary air. For clarification of this control are the inflow cross-sections for the primary air and the secondary air in the upper part of the sectional view of Fig. 1 open and in the lower rope Shown closed, while in the partial cross-section the pig. 2 shows a position in which a primary air control surface PS1 opens a Primary air duct Pk1 partially closed.

Bei der Gasturbinenbrennkammer gemäß Fig. 3 besteht die Verstelleinrichtung zur lastabhängigen Steuerung des Verhältnisses von Primärluftmenge zu Sekundärluftmenge aus einem das Flammrohr 4 umschließenden Stellring S2, weleher den Primärluftöffnungen 6 zugeordnete Primärluft-Steuerflächen PS2 sowie den Sekundärluftöffnungen 7 zugeordnete Sekundärluft-Steuerflächen SS2 trägt. Der Stellring S2 ist dabei in einem zwischen den Primärluftöffnungen 6 und den Sekundärluftöffnungen 7 liegenden Bereich angeordnet. Der axiale Abstand zwischen den Primärluftöffnungen 6 und den zugeordneten Primärluft-Steuerflächen PS2 ist durch axial am Flammrohr 4 verlaufende Primärruftkanäle Pk2 überbrückt, während der axiale Abstand zw±sehen den Sekundärluftöffnungen 7 uiid den zugeordneten Sekundärluft-Steuerflächen SS2 durch axial am Flammrohr 4 verlaufende Sekundärluftkanäle Sk2 überbrückt ist. Zur Verdeutlichung der Steuerung der Luftmengenverteilung durch den Stellring S2 sind die Zuströmquerschnitte für die Primärluft und die Sekundärluft im oberen Teil des Schnittbildes der Fig. 3 geöffnet und im unteren Teil geschlossen dargestellt.In the gas turbine combustion chamber according to FIG. 3, there is an adjusting device for load-dependent control of the ratio from the amount of primary air to the amount of secondary air from an adjusting ring S2 surrounding the flame tube 4, weleher the primary air control surfaces PS2 assigned to the primary air openings 6 and assigned to the secondary air openings 7 Secondary air control surfaces SS2 carries. The adjusting ring S2 is in one between the primary air openings 6 and the secondary air openings 7 located area. The axial distance between the primary air openings 6 and the associated primary air control surfaces PS2 is through primary call channels running axially on the flame tube 4 Pk2 bridged while the axial distance between the secondary air openings 7 and the associated secondary air control surfaces SS2 is bridged by secondary air channels Sk2 running axially on the flame tube 4. For clarification the control of the air volume distribution by the adjusting ring S2 are the inflow cross-sections for the Primary air and the secondary air are open in the upper part of the sectional view of FIG. 3 and in the lower part shown closed.

\ ) - 6 - VPA 82 P 6255 DE \) - 6 - VPA 82 P 6255 DE

Bei der Gasturbinenbrennkammer gemäß I¹Xg. 4 besteht die YeI¹S^-Celleinrichtung zur lastabhängigen Steuerung des Verhältnisses von Primärluftmenge zu Sekundärluftmenge aus einem das Flammrohr 4 im Bereich, der Primärluftöffnungen ί 5 6 umschließenden Stellring SJ, welcher den Primärluftöff- \ nungen 6 zugeordnete Öffnungen 10 aufweist und auf seinerIn the gas turbine combustion chamber ^{according to I 1 Xg.} 4, the Yei ¹ S ^- Cell means for load-dependent control of the ratio of primary air to secondary air quantity of a flame tube 4 in the area of the primary air openings ί 5 6 enclosing collar SJ which the Primärluftöff- \ calculations 6 associated openings 10 and having on its

den Sekundärluftöffnugnen 7 zugewandten Seite queraxial ZXGa Flammrohr 4 ausgerichtete Sekundärluft-Steuerflächen SS3 trägt. Die zwischen den Öffnungen 10 liegenden Be- ! 10 reiche am lnaenumfang des Stellringes S3 wirken als PrimärluTt-Steuerflachen PS3, durch welche bei einer ent-the side facing the secondary air openings 7, secondary air control surfaces aligned transversely axially ZXGa flame tube 4 SS3 wears. The lying between the openings 10 loading! 10 areas on the inner circumference of the adjusting ring S3 act as primary air control surfaces PS3, through which

\ (~ \ sprechenden Drehung des Stellringes S3 die Primärluftöffnungen 6 ganz oder teilweise verschließbar sind» Die Sekundärluft-Steuerflachen SS3 können durch Drehung des Srellringes S 3 ganz oder teilweise vor die Öffnungen von Sekundärluftkanälen Sk3 geschwenkt werden, welche am Außenumf^ng des ilammrohres M- befestigt sind und in axialer Eichtung zu den zugeordneten Sekundärluftöffnungen 7 führen. Zur Verdeutlichung der Steuerung der Luftmengenverteilung durch den Stellring S3 sind die Zuströmquerschnitte für die Primärluft und die Sekundärluft im oberen Teil des Schnittbildes der 3?ig. 4 geöffnet und im unseren Teil geschlossen dargestellt, \ (~ \ Speaking rotation of the adjusting ring S3, the primary air openings 6 are completely or partially closed "The secondary air control surfaces SS3 of Srellringes S 3 can be pivoted wholly or partly in front of the openings of secondary air channels Sk3 which ng on Außenumf ^ of ilammrohres M by rotation - Are attached and lead in the axial direction to the associated secondary air openings 7. To clarify the control of the air volume distribution by the adjusting ring S3, the inflow cross-sections for the primary air and the secondary air in the upper part of the cross-section of Fig. 3 are open and closed in our part shown,

Die in Fig. 4 dargestellte Ausbildung der Verstelleinrichtung ist dann besonders günstig, wenn die vom Verdichter zugeführte Gesamtluftmenge auf der Seite des Brenners 5 in den zwischen dem Brennergehäuse 1 und dem Flammrohr 4 gebildeten Ringraum eingeleitet wird und die Öffnungen der Sekundärluftkanäle Sk3 ohne Umlenkung des Luftstromes beaufschlagbar sind. In diesem Fall wird die in Fig. 4 strichpunktiert dargestellte Abschlußhaube 2 durch ein diffusorartiges Einlaßteil 20 ersetzt, wobei die Zufuhr der Gesamtluftmenge durch einen Pfeil L angedeutet ist.The design of the adjusting device shown in Fig. 4 is particularly favorable when the total amount of air supplied by the compressor is introduced on the side of the burner 5 into the annular space formed between the burner housing 1 and the flame tube 4 and the openings of the secondary air ducts Sk3 without deflecting the air flow can be acted upon. In this case, the in Fig. 4 dashed unk benefits shown end hood 2 is replaced by a diffuser-like inlet part 20, the supply of the total amount of air is indicated by an arrow L.

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Die in Fig. 1 dargestellte Ausbildung der Verstellein-) ."richtung' ist dann besonders günstig, werüx - wie im darge-The embodiment of the adjustment shown in Fig. 1) . "direction 'is then particularly favorable, werüx - as shown in the

1 » * ISIS1 »* ISIS

). - 7 - VPA 82 P 6255 BE). - 7 - VPA 82 P 6255 BE

stellten Fall - die vom Verdichter"zugeführte Gesamtluftmenge auf der dem Brenner 5 gegenüberliegenden Seite der Brennkammer zugeführt wird und die Öffnungen der Primärluftkanäle Pk1 ohne Umlenkung des Luftstromes beaufsehlag "bar sind. Diese Voraussetzungen sollen in entsprechender Weise auch "bei der in 5¹Xg. 5 dargestellten Ausbildung einer Verstelleinrichtung vorliegen.presented case - the total amount of air supplied by the compressor "is supplied to the side of the combustion chamber opposite the burner 5 and the openings of the primary air ducts Pk1 without deflecting the air flow" are bar. These prerequisites should also be present in a corresponding manner "in the embodiment of an adjusting device shown in FIG. 5 ^{1 Xg. 5.}

5 zeigt ein im Längsschnitt nur teilweise dargestelltes !Flammrohr 40, mit einer hochtemperaturbeständigen Innenauskleidung 41, mit in die Verbrennung;', zone einmündenden Primärlaftöffnungen 60 und mit in axialem Abstand dazu in die Vermischungszone einmündenden Sekundärluftöffnungen 70. Dabei ist die Verbrennungszone durch die Kontur einer Brennerflamme P angedeutet, während die durch die Primärluftöffnungen 60 zugeführte Primär}uft durch einen Pfeil P, die heißen Verbrennungsgase durch einen Pfeil V und die durch die Sekundärluftöffnungen 70 zugeführte Sekundärluft durch einen Pfeil S angedeutet sind.5 shows an only partially shown in longitudinal section ! Flame tube 40, with a high-temperature-resistant inner lining 41, with in the combustion; ', zone opening primary air openings 60 and with secondary air openings opening into the mixing zone at an axial distance therefrom 70. The combustion zone is through the contour of a burner flame P indicated, while the Primary air supplied through the primary air openings 60 by an arrow P, the hot combustion gases by an arrow V and those through the secondary air openings 70 secondary air supplied is indicated by an arrow S. are.

Die Verstelleinrichtung zur lastabhängigen Steuerung des Verhältnisses von Primärluftm-jige zu Sekundärluftmenge besteht aus einem das Flammrohr 40 im Bereich der Sekundärluftöffnungen 70 mit Abstand umschließenden Stellring SiO, welcher den Primärluftöffnungen 60 zugeordnete Primärluft-Steuerflächen PS10 und den Sekundärluftöffnungen 70 zugeordnete Sekundärluft-Steuerflächen SS10 trägt. Die queraxial zum Flammrohr 40 ausgerichteten und am Innenumfang des Stellringes Sin befestigten Primärluft-Steuerflächen PS10 können durch Drehung des Stellringes SIO ganz oder teilweise vor die Öffnung eines Primärluftkanals PkiO geschwenkt werden, welcher am Außenumfang des Flammrohres 40 befestigt ist und in axialer Richtung zu der zugeordneten Primarluftoffnung 60 führt. Die sich in ümfangsrichtung des Flammrohres 40 erstreckenden undThe adjustment device for load-dependent control of the ratio of primary air volume to secondary air volume consists of an adjusting ring SiO which surrounds the flame tube 40 at a distance in the area of the secondary air openings 70 and which carries primary air control surfaces PS10 assigned to the primary air openings 60 and secondary air control surfaces SS10 assigned to the secondary air openings 70. The primary air control surfaces PS10, which are aligned transversely to the flame tube 40 and attached to the inner circumference of the adjusting ring Sin, can be pivoted completely or partially in front of the opening of a primary air duct PkiO by rotating the adjusting ring SIO, which is attached to the outer circumference of the flame tube 40 and in the axial direction to the associated one Primary air opening 60 leads. The extending in the circumferential direction of the flame tube 40 and

- 8 - VPA 82 P 6255 DE- 8 - VPA 82 P 6255 DE

am Innenumfang des Stellringes S1O über Distanzrohre 11 befestigten Sekundärluft-Steuerflächen SS1O könnea durch Drehung des Stellringes S1O ganz oder teilweise vor die zugeordneten Sekundärluftöffnungen 70 geschwenkt werden.on the inner circumference of the adjusting ring S1O via spacer tubes 11 attached secondary air control surfaces SS1O can a Rotation of the adjusting ring S1O can be wholly or partially pivoted in front of the associated secondary air openings 70.

Die Zuströmquerschnitte für die Primärluft P und die Zuströmquerschnitte für die Sekundärluft S können auch durch axiale Verschiebung des Stellringes S10 oder durch eine Kombination von Drehung und axialer Verschiebung verändert werden.The inflow cross-sections for the primary air P and the inflow cross-sections for the secondary air S can also be achieved by axial displacement of the adjusting ring S10 or by a Combination of rotation and axial displacement can be changed.

( Um eine Überhitzung der Sekundärluft-Steuerflächen SS10 zu vermeiden, sind sie mit einer Vielzahl von Kühlluftbohrungen 12 versehen, durch welche aber nur eine geringe Luftmenge in das Flammrohr 40 gelangt. Der im Querschnitt polygonal ausgebildete Stellring S1O ist am Flammrohr 40 rollend gelagert, was zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung nicht ersichtlich ist. Die Steuerung der Luftmengenverteilung durch Drehung des Stellringes S10 ist durch einen Doppelpfeil D angedeutet. Aus der Zeichnung ist ferner ersichtlich, daß durch den polygonalen Querschnitt des Stellringes S10 der zwischen seinem Innenumfang und dem Außenumfang des Flammrohres 40 für die Zufuhr der Primärluft P bzw. der Sekundärluft S zur Verfugung stehende Raum vergrößert wird. ( In order to avoid overheating of the secondary air control surfaces SS10, they are provided with a large number of cooling air bores 12, through which only a small amount of air gets into the flame tube 40 The control of the air volume distribution by rotating the adjusting ring S10 is indicated by a double arrow D. The drawing also shows that the polygonal cross section of the adjusting ring S10 between its inner circumference and the outer circumference of the flame tube 40 for the supply of the primary air P or the secondary air S available space is enlarged.

Die Primärluftsteuerflächen PS10 und die Sekundärluftsteuerflächen SS10 sind an dem Stellring S1O derart angeordnet, daß bei einer Steigerung der Sirbinenlast und einer entsprechenden Verdrehung des Stellringes S10 zunächst die Zuströmquerschnitte für die Sekundärluft S teilweise verschlossen werden, bevor die Öffnung der Zuströmquerschnitte für die Primärluft P beginnt. Durch diese Maßnahme kann bei einer Steigerung der Turbinenlast zunächst der durch die Dralleinrichtung des Brenners zugeführte Primärluft anteil erhöht xverden.The primary air control surfaces PS10 and the secondary air control surfaces SS10 are arranged on the adjusting ring S1O in such a way that with an increase in the sirbine load and a corresponding rotation of the adjusting ring S10, the inflow cross-sections for the secondary air S first be partially closed before the opening of the inflow cross-sections for the primary air P begins. By this measure can be used in the event of an increase in the turbine load First of all, the proportion of primary air supplied by the burner's swirl device is increased.

- 9 - VPA 82 P 6355 DE- 9 - VPA 82 P 6355 DE

Die Drehung des Stellringes S10 kann mittels eines motorischen, pneumatischen oder hydraulischen Antriebes erfolgen, welcher außerhalb des Brennkammergehäuses angeordnet und über ein entsprechendes Gestsinge an einer Stel le des Stellringes S10 angelenkt ist.The rotation of the adjusting ring S10 can be controlled by means of a motorized, pneumatic or hydraulic drive, which is arranged outside of the combustion chamber housing and is articulated on a Stel le of the adjusting ring S10 via a corresponding Gestsinge.

10 nsprüehe
5 figuren10 nspray
5 figures

- 13 - ?PA 82 P 6255 DE Zusammenfassung - 13 -? PA 82 P 6255 EN Summary

Das Flammrohr (40) weist in die Verbrennungszone einmündsnde PrimärluftÖffnungen (60) und in die Vermischungszone einmündende Sekundärluftöffnungen (70) auf, wobei die Zuströmquerschnitte der Primärluftöffnungen (60) und Äer Sekundärluftöffnungen (70) jeweils durch zugeordnete Primärluft-Steuerflächen (PS10) bzw. Sekundärluft-Steuerflächen (SS10) veränderbar sind. Zur lastabhängigen Steuerung des Verhältnisses von Primärluftmenge zu Sekundärluftmenge ist ein einziger, das Flammrohr (40) um-•chließender Stellring (S10) vorgesehen, welcher sowohl die Primärluft-Steuerflächen (PS10) als auch die Sekundärluft-Steuerflächen (SS10) trägt. Der axiale Abstand »wischen den Primärluftöffnungen (60) und/oder den Sekundärluftöffnungen (70) und den zugehörigen Steuerflächen (PS10) ist dabei durch axial am Flammrohr (40) verlaufende Primärluftkanäle (PkiO) und/oder Sekundärluftkanäle überbrückt. Es wird mit geringem Aufwand eine gegen Störungen unempfindliche lastabhängige Steuerung des Verhältnisses von Primärluftmenge zu Sekundärluftmenge und damit eine Reduzierung der Emissionen ermöglicht.The flame tube (40) opens into the combustion zone Primary air openings (60) and secondary air openings (70) opening into the mixing zone, wherein the inflow cross-sections of the primary air openings (60) and Äer secondary air openings (70) each through assigned primary air control surfaces (PS10) or secondary air control surfaces (SS10) are changeable. For load-dependent Control of the ratio of primary air volume to secondary air volume is a single one, enclosing the flame tube (40) • Adjustment ring (S10) provided, which both the primary air control surfaces (PS10) and the secondary air control surfaces (SS10) wears. The axial distance between the primary air openings (60) and / or the secondary air openings (70) and the associated control surfaces (PS10) is thereby axially extending on the flame tube (40) Primary air ducts (PkiO) and / or secondary air ducts bridged. It becomes one with little effort Load-dependent control of the ratio of primary air volume to secondary air volume, which is insensitive to disturbances and thus enables a reduction in emissions.

Claims

• a \

) - 10 - "VPA 82 P 6255 DE

. Π-ffβϊπίτΉϊ-nftnTypp TTnir a-mmfiT with the following features:

a) the flame tube points into the combustion zone Primary air openings and secondary air openings opening into the mixing zone at an axial distance therefrom on,

d) di ^ inflow cross sections for the primary air are through The primary air control surfaces assigned to the primary air openings changeable,

c) the inflow cuts for the secondary air are through Secondary air control surfaces assigned to the secondary air openings changeable,

d) the ratio of the amount of primary air to the amount of secondary air is through a common adjustment device of the primary air control surfaces and the secondary air control surfaces can be controlled depending on the load,

characterized in that

e) the adjusting device consists of a single adjusting ring (S1 ', S2; S3' _? S1O) which surrounds the flame tube (4, 40) and which both the primary air control surfaces (PS1; PS2; PS3; PS1O) and the secondary air Control surfaces (SS1; SS2; SS ^; SS10) carries,

30th

f) the axial distance between the primary air openings (6; 60) and / or the secondary air openings (7; 70) and the associated control surfaces (SS1; SS2; SS3; SSIO; PSi; PS2; PSJ; PS10) through axially on the dam tube (A-; 40) running primary air ducts (Pk1; Pk2; PkIO) and / or Secondary air ducts (Sk2; Sk3) is bridged.

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2. Gas turbine combustion chamber nacii claim 1, characterized gekennz ei chnet that the adjusting ring (S1; S2; S3; SIO) to control the ratio of the primary air volume to the amount of secondary air around the flame tube (4; 40) is rotatable and / or axially displaceable.

3. Gas turbine combustion chamber according to claim 2, characterized in that the primary air control surfaces (PSI; PS2; PS3; PS10) and the secondary air control surfaces (SS1; SS2; SS3; SS10) on the adjusting ring

(S1; S2; S3; S10) are arranged that when moving: ^ des "Λ adjusting ring (S1; S2; S3; S10) in one direction the Inflow cross-sections for the primary air (P) gradually increased and the inflow cross-sections for the secondary air (S) are progressively decreased and vice versa.

4 »Gas turbine combustion chamber according to claim 3» thereby marked that the primary air control surfaces (PS10) and the secondary air control surfaces (SSIO) are arranged on the adjusting ring (S10) in such a way that initially when the adjusting ring (S1O) is moved in one direction The inflow cross-sections for the secondary air are partially closed before the inflow cross-sections are opened for the primary air begins.

25th

5. Gas turbine combustion chamber according to one of the preceding

Claims, characterized in that the primary air channels (PS1; PS2; PS3; PSIO) and / or Secondary air ducts (SS1; SS2; SS3; SSIO) on the outer circumference of the flame tube (4, 40) are attached.

6. Gas turbine combustion chamber according to one of the preceding claims, characterized in that that the adjusting ring (S1O) encloses the flame tube (40) at a distance and that the primary air control surfaces (PSIO) and the secondary air control surfaces (SSIO) are attached to the inner circumference of the adjusting ring (SIO) *

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7. gas turbine combustion chamber according to claim 6 ,. through this gekennz ei chnet that the adjusting ring (S1O) is polygonal in cross section.

8. Gas turbine combustion chamber according to claim 6 or 7 ₅ as characterized in that the primary air control surfaces (PS10) are arranged transversely axially to the flame tube (40).

9 ^ gas turbine combustion chamber according to one of claims 6 to

8, characterized in that the the secondary air control surfaces (SSiO) directly assigned to the secondary air openings (70) extend in the circumferential direction of the flame tube (40) extend.

10. Gas turbine combustion chamber according to claim 9 _5, characterized in that a plurality of Eühlluftbohrungen (12) is introduced into the secondary air t control surfaces (SS1O).