Brennkammer für Gasturbinen

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammer für Gasturbinen nach dem ersten Teil des Anspruchs 1. Sie betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkammer.

[0002] Brennkammern mit einer Anzahl von über den Umfang eines im wesentlichen kreisringzylindrischen Brennraumes verteilten Brennerelementen sind unter der Bezeichnung «Ringbrennkammern» bekannt.

[0003] Gegenüber Einzelbrennkammern haben Ringbrennkammern den Vorteil, eine kompaktere Gesamtbauweise der Gasturbine zu ermöglichen. Durch die kleinren Abmessungen ergeben sich allgemeine Kostenvorteile in der Herstellung. Die kleinere Oberfläche einer Ringbrennkammer führt auch dazu, dass die Kühlungsprobleme besser zu beherrschen sind. Die wesentlichen Nachteile dieser konventionellen Bauart ergeben sich durch die Notwendigkeit der Aufteilung der Leistung auf einzelne Brennerelemente, insbesondere wenn Ölzerstäubung und Ölzufuhr problematisch sind. Nachteilig ist dann auch die von den Brennern ausgehende Schwierigkeit, innerhalb einer kurzen Lauflänge eine möglichst gleichmässige Temperaturverteilung zu erzielen.

[0004] Aus der CH_-A-585373 ist eine Ringbrennkammer bekannt, welche an ihrem luftzuströmungsseitigen und stirnseitigen Ende mit einer Anzahl zentralsymmetrisch angeordneter Drallkörper versehen ist. Diese sind jeweils paarweise disponiert und es ist dort ersichtlich, dass die Drallkörper Drallströmungen mit entgegengesetztem Drehsinn zu erzeugen vermögen. Aus dieser Druckschrift geht des weiteren das Zusammenwirken der Brennerelemente mit den Drallkörpern hervor, wobei Brennerelement und Drallkörper in ein Vormischrohr integriert sein können. Indessen sind die Drallkörper so angeordnet, dass die einzelnen Drallstrahlen bzw. Drallströmungen sich gegenseitig nur schwach zu beeinflussen vermögen.

[0005] Durch die hier vorgeschlagene Technik ist abzusehen, dass innerhalb der Brennkammerlänge die angestrebte wirbelfreie Strömung mit gleichförmigem Gesamtdruck nicht zu entstehen vermag: Eine gleichförmige Temperaturverteilung am Turbineneintritt ist somit nicht gewährleistet. Zwar könnte diesem Nachteil durch eine entsprechende Erstreckung der Brennkammerlänge entgegengewirkt werden. Durch diese Massnahme müssten indessen anderen Nachteile im Kauf genommen werden. So die durch die Erstreckung der Brennkammerlänge bedingten bautechnischen Nachteile. Schwerer wiegt aber hier die Unmöglichkeit, die vom Gesetzgeber tolerierte NO_x-Emission einzuhalten. Der Grund hierfür liegt darin, dass niedrige NoX Emissionswerte - abgesehen vom Einfluss einer zu hohen Temperatur- nur einzuhalten sind, wenn die Aufenthaltszeit der Gasteilchen in heissen sauerstoffreien Zonen möglichst kurz ist, nämlich nicht mehr als einige Millisekunden.

[0006] Andererseits, damit niedrige CO-Emissionswerte erreicht werden können, darf im Reaktionsbereich eine gewisse Grenztemperatur nicht unterschritten werden. Diese Forderung setzt eine Grenze zu kleinen Baugrössen hin.

[0007] Diese Anforderungen werden, ohne das Vorhandensein einer intensiven gegenseitigen Vermischung verschiedener Drallströmungen, nicht erfüllt, denn hier besteht die immanente Gefahr, dass die Gasteilchen zu lange im Bereich heisser sauerstoffreier Zonen verharren oder nachträglich wieder dorthin gewirbelt werden, was sich negativ auf die NOx-Emissionswerte auswirkt. Die andere Gefahr besteht darin, dass in gewissen Bereichen die für die CO-Emissionswerte verantwortliche Grenztemperatur unterschritten werden könnte. Ausserdem ist es bekannt, dass die Vermeidung von NO_x mit Brennkammerkonzepten mit gestufter Verbrennung erzielbar ist. Diese Stufung kann bedeuten, entweder eine unterstöchiometrische Primärverbrennungszone mit anschliessender Nachverbrennung bei tiefen Temperaturen oder das stufenweise Zuschalten überstöchiometrischer betriebener Brennerelemente, z. B. Vormischbrenner mit steigender Last. In jedem Falle erfordert die Stufung auch einen kraftvollen Mischmechanismus, um die obenerwähnten Probleme zu vermeiden. So stellt z. B. die Zufuhr verdrallter Freistrahlen in einer Brennkammer - wie bei der Nachverbrennung aus obiger CH-Patentschrift der Fall ist - noch keine ausreichende Mischung auf kurzem Wege.

[0008] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

[0009] Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkammer der eingangs genannten Art die CO- und NO_x-Emissionen zu minimieren. Die Brennkammer soll sich durch eine kompakte Bauweise bei geringem Druckverlust auszeichnen. Trotz der beschränkten Brennkammerlänge ist es Aufgabe der Erfindung, am Turbineneintritt dennoch eine gleichförmige Temperaturverteilung in der Gasströmung bereitzustellen.

[0010] Die Ziele der Erfindung werden allein dadurch erreicht, dass stark verdrallte Strömungen mit entgegengesetztem Drehsinn in einer spiegelsymmetrischen Anordnung auf kleinem Raum zur Kollision gebracht werden, dergestalt, dass sich die beiden Drallströmungen hinsichtlich ihres Dralls gegenseitig neutralisieren und dass es nach der Kollisionskammer nur noch einer verhältnismässig kurzen Mischkammer - mit einer Länge, die etwa dem hydraulischen Durchmesser oder der lichten Weite der Mischkammer entspricht - bedarf, damit sich die angestrebte homogene Temperaturverteilung in der Gasströmung vor Turbineneintritt einstellen kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der zulässige Luftzahlbereich der Einzelbrenner durch gestufte Fahrweise der einzelnen Brennerpaare eingehalten werden kann. Diese Regelung kann des weiteren durch unterschiedliche Massenstrom-Beaufschlagung der einzelnen spiegelsymmetrisch angeordneten Brennerelemente unterstützt werden. Bei Verselbständigung dieser letztgenannten Möglichkeit lässt sich der ganze Betriebsbereich der Brennkammer durch wenige Schaltungsstufen erfassen.

[0011] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

[0012] Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Brennkammer, deren Brennraum kreisringzylindrisch ist;

Fig. 2 eine ähnliche Brennkammer, wie unter Fig. 1;

Fig. 3 eine dreidimensionale vereinfachte Darstellung der Brennkammer nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine endseitige Ansicht über die Verteilung der Brennerelemente;

Fig. 5 eine Brennkammer mit reduziertem Kollisionswinkel a und

Fig. 6 eine Brennkammer mit geneigter Mischkammer.

[0013] Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung des Arbeitsmediums ist mit Pfeilen bezeichnet. In den verschiedenen Figuren sind jeweils gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[0014] Fig. 1 zeigt eine Brennkammer für Gasturbinen, die im GT-Ringgehäuse 1 untergebracht ist. Ist die ganze Brennkammer in ein GT-Ringgehäuses 1 eingebettet, so ist sie mit Verdichteraustritt 16 und Turbineneintritt 17 verbunden. Die GT-Ringgehäusewand trägt in diesem Fall die Differenz zwischen Verdichterenddruck und Umgebungsdruck. Die geometrische Form des Brennraumes ist, wie der axiale Schnitt 18 versinnbildlichen will, kreisringzylindrisch und besteht aus zwei endseitig, gegenüber der Zentralachse der Kollisionskammer 12 symmetrisch angeordneten Reaktionskammern 8 und der dazwischen plazierten Kollisionskammer 12. Die Reaktionskammern 8 selbst sind an ihren beiden stirnseitigen Enden mit einer von der Leistung der Brennkammer abhängigen Anzahl axialparallel angeordneter Brennerelemente A, B bestückt. Die beiden Brennerelemente A, B, welche bezüglich der Zentralachse der Kollisionskammer 12 jeweils spiegelsymmetrisch zueinander stehen, sind bis auf den Drallkörper gleich aufgebaut. So ist der Drallkörper 6 im Brennerelement A gegenüber dem spiegelsymmetrisch angeordneten Drallkörper 11 im Brennerelement B drehsinnentgegengesetzt orientiert, wie die Andeutung der Drallströmungen 13 und 14 versinnbildlichen will.

[0015] Das Brennerelement A oder B besteht also aus einem Vormischrohr 4, einer Brennstoffdüse 5 - hier einer Dualdüse - und den soeben genannten Drallkörpern 6 oder 11. Eine Brennstoffzufuhrleitung 19, die mit einer Brennstoffringleitung 2 verbunden ist, speist die Dualdüse 5 mit Gas und/ oder Öl. Eine solche Dualdüse 5 ist in der EP-A-0095788 eingehend beschrieben worden. Für die hiesige Beschreibung genügt es zu wissen, dass die Dualdüse 5 aus einer Anzahl konzentrisch angeordneter Ringzylinder besteht: Die Verdichterluft 16 wird im Vormischrohr 4 mit Gas aus der Dualdüse 5 für die Vormischung 3 angereichert. Ebenfalls mit Gas wird die Pilotdüse 7 betrieben. Innenseitig folgt dann die Sekundärluftdüse 9, welche die zentrale, in eine Zerstäuberdüse mündende Ölleitung umgibt.

[0016] Von der Kollisionskammer 12 aus geht eine radial nach innen gerichtete kreisringförmige Mischkammer 15 ab, die dann durch eine Krümmung in den Turbineneintritt 17 übergeht. Die Kollisionskammer 12 weist gegenüber der Mischkammer 15 eine Ausbuchtung 10 auf, welche verhindert, dass im Bereich des Eintritts in die Kollisionskammer 12 einseitige Strömungsablösungen stattfinden können.

[0017] Aus der dargestellten Figur geht hervor, dass stark verdrallte Strömungen mit entgegengesetztem Drehsinn 13, 14 in einer spiegelsymmetrischen Anordnung der Brennerelemente A, B auf kleinem Raum zur Kollision gebracht werden. Bei geeigneter Wahl der Querschnittsverhältnisse heben sich die Verdrallung der beiden Drallströmungen 13, 14 nach einer Länge, die etwa der lichten Weite b der Mischkammer 15 entspricht, vollständig auf. Als Folge davon sind die Strömungen nach dieser Länge völlig vermischt, was eine homogene Temperaturverteilung am Turbineneintritt 17 möglich macht. Der dargestellte Drallkörper 6 im Brennerelement A ist nicht nur gegenüber dem spiegelsymmetrisch angeordneten Drallkörper 11 im Brennerelement B drehsinnentgegengesetzt orientiert, sondern ebenso gegenüber den beiden stirnseitig benachbarten Drallkörpern. Das gleiche gilt auch für die Benachbarten des Drallkörpers 11 auf dem anderen stirnseitigen Ende des kreisringzylindrischen Brennraumes. Fig. 2 zeigt weitgehend die gleiche Brennkammer, wie sie bereits in Fig. 1 zur Erläuterung kam. Ein ausreichend rascher Ausbrand in den Reaktionskammern 8, deren Länge 1 nicht mehr als ein- bis zweimal die lichte Weite a betragen sollte, wird durch mehrere Massnahmen stromabwärts der Drallkörper 6, 11 erreicht. Durch eine geeignet starke Verdrallung, die sich durch einen Abströmwinkel der Drallkörper 6, 11 von ca. 45° - gepaart mit einer düsenartigen Verengung des Vormischrohres 4 nach den Drallkörpern 6, 11 - erzielen lässt, wird eine stabile Rückströmzone (Vortex Breakdown) in der Reaktionskammer B erzeugt, die erst leicht abgesetzt von der Brennerebene 21 beginnt und die die Hauptreaktion des vorgemischten Luft/Brennstoff-Gemisches einleitet. Eine Initialzündung, die den gesamten Zündvorgang angemessen stabilisiert und die Grenzen der Rückzündung und des Abhebens erweitert, geht von der Pilotdüse 7 aus, die im Falle eines Vormischbrenners ca. 10% des Brennstoffes konsumiert und als Diffusionsbrenner wirkt. Das Verhältnis von Dualdüsendurchmesser d zu Vormischrohr-Düsenende D sollte vorzugsweise im Intervall 1/2<d/D<1/3 liegen. Das Verhältnis von Querschnittfläche der Reaktionskammer 8 zu freier Strömungsquerschnittfläche-zwischen Dualdüse 5 und Vormischrohr-Düsenende D - der dort einmündenden Brennerelemente A, B sollte vorzugsweise wenigstens 3, aber nicht mehr als 8 betragen. Das Verhältnis von Mischkammer-Querschnittsfläche zur Summe der Querschnittsfläche der Reaktionskammern,8 sollte wenigstens 1, aber nicht mehr als 3 betragen. Die Länge L der Mischkammer 15 sollte ein- bis zweimal die lichte Weite b betragen. Das Wandteil beim Übergang von einer Reaktionskammer 8 zur Mischkammer 15 sollte vorzugsweise einen Krümmungsradius R aufweisen, der etwa ein Drittel der lichten Weite a der Reaktionskammer 8 beträgt. Wie bereits unter Fig. 1 angetönt, wird, um einseitige Ablösung im Bereich des Eintritts in die Kollisionskammer 12 zu vermeiden, auf der Gegenseite der Mischkammer 15 eine Wandumlenkung mit dem gleichen Krümmungsradius R vorgesehen, was zu einer aussenumfangsseitigen Ausbuchtung 10 der Kollisionskammer 12 führt. Diese geometrische Fixierung der Brennkammerverfolgt den Zweck, die Wirkungen aus der Kollision der beiden Drallströmungen 13,14 zu unterstützen.

[0018] Um zu vermeiden, dass die zulässigen Temperaturgrenzen in den Reaktionszonen nach oben oder unten durchstossen werden und um die Lastregelung mit hohen Gesamtluftzahlen zu ermöglichen, wird die Brennkammer vorzugsweise in gestufter Fahrweise betrieben. Bei zunehmender Brennkammerleistung wird die Stufungsreihenfolge (fuel staging) bei Anwendung von Vormischbrennern wie folgt gewählt:

[0019] 

[0020] Der Mischmechanismus, der durch die Frontalkollision der Drallströmungen 13, 14 ausgelöst wird, ist derart stark, dass heisse und kalte Strömungen (z. B. Stufe 2) problemlos gemischt werden können. Bei der beschriebenen Stufung wird angestrebt, die gesamte vom Verdichter 16 gelieferte Luftmenge durch die Brennerelemente A; B zu führen. Bei überschüssiger Luft, die nicht zur gezielten Filmkühlung der Brennkammerwände verwendet wird, kann sie durch Düsen 20 in die Kollisionskammer 12 eingeführt werden. Auf diese Weise wird die überschüssige Luft optimal eingemischt. Die Mischkammer 15 ist hier in der Achse der Mischkammer 15 nach unten offen.

[0021] Fig. 3 ist eine dreidimensionale vereinfachte Abbildung der Brennkammer nach Fig. 1. Hier ist besonders gut ersichtlich, wie der trennungsfreie kreiszylindrische Brennraum, bestehend aus Reaktionskammern 8 und Kollisionskammern 12, in eine ebenfalls trennungsfreie kreisringförmige Mischkammer 15 übergeht. Grundsätzlich wäre es denkbar, die hier dargestellte trennungsfreie Ausführung durch eine Anzahl modulartiger Brennraumeinheiten zu ersetzen. Diese Einheiten würden dann zwischen Verdichter und Turbine in regelmässigen Abständen um die GT-Achse herum angeordnet, wobei das aus der Anordnung der Brennerelemente A, B und der Betriebsart der Drallkörper 6, 11 hervorgehende Kollisionsprinzip für jeden Modul beizubehalten wäre. Wird die Modulgrösse auf die Grösse eines Brennerelementes A, B reduziert, so geht der kreisringzylindrische Brennraum in einen zylindrischen über, wobei die oben aufgeführten Querschnittsverhältnisse beizubehalten sind. Die einzelnen Mischkammern 15 müssten dann selbstverständlich vor Turbineneintritt 17 in eine ringförmige Sammelkammer einmünden.

[0022] Fig. 4 zeigt, wie die einzelnen Brennerelemente A, B stirnseitig auf die ringförmigen Reaktionskammern aufgesetzt und regelmässig über den Umfang verteilt sind. Damit die einzelnen gegenüberliegenden Brennerelementenpaare A, B, welche ja drehsinnentgegengesetzte Drallströmungen erzeugen, sich bei bestimmten Brennkammergrössen gegenseitig nicht wesentlich stören, können die Drallkörper 6, 11 in den einzelnen Brennerelementen A, B in Umfangsrichtung alternierenden Drehsinn aufweisen.

[0023] Fig. 5 zeigt, dass die Zentralachse durch die Brennerelemente A, B nicht notwendigerweise in einer Ebene liegen muss. Allerdings ist hier zu sagen, dass der Mischmechanismus auch bei optimaler Auslegung solcher modifizierter Varianten mehr oder weniger beeinträchtigt ist. Der Kollisionswinkel a kann unter bestimmten Voraussetzungen bis auf etwa 120° reduziert werden, bevor eine deutliche Verschlechterung der Brennkammer in bezug auf die Mischung eintritt. Abweichungen von der Zentralachsensymmetrie sind auch denkbar.

[0024] Fig. 6 zeigt die zu treffenden Vorkehrungen, wenn der Massenstrom durch das Brennerelement B beispielsweise grösser als der Massenstrom durch das gegenüberliegende Brennerelement A ist. Unterschiedliche Massenströme kommen dann in Betracht, wenn durch wenige Schaltungsstufen der ganze Betriebsbereich der Brennkammer erfasst werden soll. Allerdings handelt man sich damit eine wesentliche Verschlechterung der Vermischung der Drallströmungen 13,14 ein. Dies kann vermieden werden, indem die Symmetrieachse der Mischkammer 15 um einen geeigneten Winkel β von der ursprünglichen Symmetrieebene abweicht. Bei spiegelsymmetrischen Brennerelementen A, B mit Kollisionswinkel a = 180° und doppeltem Massenstrom durch Brennerelement B gegenüber Brennerelement A beträgt die optimale Neigung des Winkels β gegen das letztgenannte ca. 30°.

Ansprüche

1. Brennkammer für Gasturbinen, im wesentlichen durch einen kreisringzylindrischen Brennraum gebildet, der an der Luftzuströmungsseite in Umfangsrichtung in regelmässiger Verteilung Brennerelemente (A, B), die einzeln aus Brennstoffdüse (5), Vormischrohr (4) und Drallkörper (6, 11) bestehen, aufweist, wobei je zwei benachbarte Brennerelemente mit drehsinnentgegengesetzten Drallkörpern (6, 11) bestückt sind und wobei die einzelnen Brennstoffzufuhrleitungen (19) zu den Brennerelementen mit einer Brennstoffringleitung (2) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisringzylindrische Brennraum der Brennkammer aus zwei endseitig angeordneten Reak- 'tionskammern (8) und einer dazwischen plazierten Kollisionskammer (12) besteht, wobei die Reaktionskammern (8) an ihren stirnseitigen Enden mit einer Anzahl axialparallel angeordneter Brennerelemente (A, B) bestückt sind, die bezüglich der Zentralachse der Kollisionskammer (12), von der aus eine kreisringförmige Mischkammer (15) abgeht, jeweils spiegelsymmetrisch zueinander stehen, wobei jedes Brennerelement (A, B) mi einem Drallkörper (6, 11) versehen ist, der jeweils gegenüber dem spiegelsymmetrisch angeordneten Drallkörper drehsinnentgegengesetzt orientiert ist.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (1) der Reaktionskammer (8) vorzugsweise 1-2 mal deren lichte Weite (a) ist.

3. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmungswinkel der Drallkörper (6, 11) vorzugsweise 45° beträgt.

4. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormischrohre (4) nach den Drallkörpern (6, 11) eine düsenartige Verengung beschreiben.

5. Brennkammer nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Brennstoffdüsendurchmesser (d) zu Vormischrohr-Düsenende (D) vorzugsweise im Intervall Y2<d/D<1/3 liegt.

6. Brennkammer nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Querschnittsfläche der Reaktionskammer (8) zu den freien Strömungsquerschnittsflächen - zwischen Brennstoffdüsendurchmesser (d) und Vormischrohr-Düsenende (D) - der dort einmündenden Brennerelemente (A, B) vorzugsweise min. 3 und max. 8 beträgt.

7. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Querschnittsfläche der Mischkammer (15) zur Summe der Querschnittsflächen der Reaktionskammern (8) vorzugsweise min. 1 und max. 3 beträgt.

8. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Mischkammer (15) vorzugsweise ein- bis zweimal deren Durchmesser (b) ist.

9. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (R) am Übergang zwischen Reaktionskammer (8) und Mischkammer (15) vorzugsweise Y3 der lichten Weite (a) der Reaktionskammer (8) ist.

10. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (15) gegenüber der Symmetrieachse der Kollisionskammer (12) mittig angeordnet ist.

11. Verfahren zum Betreiben der Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenstrom durch die Brennerelemente (B) doppelt so gross wie durch die spiegelsymmetrisch angeordneten Brennerelemente (A) ist.

12. Brennkammer nach Anspruch 1 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachse der Mischkammer (15) vorzugsweise um 30° gegen den Brenner (A) geneigt ist.

Claims

1. Combustion chamber for gas turbines, formed substantially by an annular-cylindrical combustion space, which has burner elements (A, B) in regular distribution in circumferential direction on the air inflow side, which burner elements consist individually of fuel nozzle (5), premixing pipe (4) and twist member (6, 11), two neighbouring burner elements in each case being fitted with twist members (6, 11) in opposed sense of rotation and the individual fuel supply lines (19) to the burner elements being connected to a fuel ring line (2), characterized in that the annular-cylindrical combustion space of the combustion chamber consists of two reaction chambers (8) arranged at the ends and a collision chamber (12) placed therebetween, the reaction chambers (8) being fitted at their face-sided ends with a number of burner elements (A, B) arranged axially parallel, which are in each case mirror-symmetrical to each other in relation to the central axis of the collision chamber (12), from which an annular mixing chamber (15) goes off, each burner element (A, B) being provided with a twist member (6, 11), which in each case is orientated in opposed sense of rotation compared with the mirror-symmetrically arranged twist member.

2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the length (1) of the reaction chamber (8) is preferably 1-2 times its clear width (a).

3. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the flow-off angle of the twist member (6, 11) is preferably 45°.

4. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the premixing pipes (47 describe a nozzle-like constriction downstream of the twist members (6, 11).

5. Combustion chamber according to claims 1 and 4, characterized in that the ratio of fuel nozzle diameter (d) to premixing pipe nozzle end (D) preferably lies in the interval

6. Combustion chamber according to claims 2 and 5, characterized in that the ratio of cross-sectional area of the reaction chamber (8) to the free flow cross-sectional areas - between fuel nozzle diameter (d) and premixing pipe nozzle end (D) - of the burner elements (A, B) opening out there is preferably min. 3 and max. 8.

7. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the ratio of cross-sectional area of the mixing chamber (15) to the sum of the cross-sectional areas of the reaction chambers (8) is preferably min. 1 and max. 3.

8. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the length (L) of the mixing chamber (15) is preferably 1-2 times its diameter (b).

9. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the radius of curvature (R) at the transition between reaction chamber (8) and mixing chamber (15) is preferabIy½ of the clear width (a) of the reaction chamber (8).

10. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the mixing chamber (15) is arranged centrally in relation to the axis of symmetry of the collision chamber (12).

11. Process for operating the combustion chamber according to claim 1, characterized in that the mass stream through the burner elements (B) is twice as great as through the mirror-symmetrically arranged burner elements (A).

12. Combustion chamber according to claim 1, for implementation of the process according to claim 11, characterized in that the axis of symmetry of the mixing chamber (15) is preferably inclined by 30° to the burner (A).

Revendications

1. Chambre de combustion pour turbines à gaz, formée essentiellement par un espace de combustion cylindro-annulaire, qui, du côté d'admission de l'air, comporte des éléments de brûleurs (A, B) régulièrement répartis dans le sens circonférentiel et constitués chacun d'un ajutage de combustible (5), d'un tube de prémélange (4) et d'ouïes de vrillage (6 ou 11), deux éléments de brûleurs voisins étant chacun pourvus d'ouïes de vrillage (6, 11) s'enroulant en sens opposés, et les conduites d'alimentation de combustible individuelles (19) étant raccordées aux éléments de brûleurs par une conduite annulaire de combustible (2), caractérisée en ce que l'espace de combustion cylindro-annulaire de la chambre de combustion est formé de deux chambres de réaction d'about (8) et d'une chambre de collision intermédiaire (12), les chambres de réaction (8) étant pourvues, à leurs extrémités d'about, d'un certain nombre d'éléments de brûleurs (A, B) disposés parallèlement dans le sens axial, qui, par rapport à l'axe central de la chambre de collision (12), de laquelle part une chambre de mélange annulaire (15), sont respectivement disposés de manière énantiomorphe, chaque élément de brûleur (A, B) étant pourvu d'une ouïe de vrillage (6, 11) qui, par rapport à l'ouïe de vrillage énantiomorphe de contrepartie, présente une orientation à sens d'enroulement opposé.

2. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur (1) de la chambre de réaction (8) vaut de préférence 1 à 2 fois sa largeur intérieure (a).

3. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle de sortie des ouïes de vrillage (6, 11) est de préférence de 45°.

4. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les tubes de prémélange (4) présentent un rétrécissement en forme d'ajutage en aval des ouïes de vrillage (6, 11).

5. Chambre de combustion suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 4, caractérisée en ce que le rapport entre le diamètre (d) de l'ajutage de combustible et l'extrémité d'ajutage (D) du tube de prémélange est de préférence situé dans l'intervalle ½<dl/D<½.

6. Chambre de combustion suivant l'une ou l'autre des revendications 2 et 5, caractérisée en ce que le rapport de l'aire de la section de la chambre de réaction (8) aux aires de sections d'écoulement libre, entre le diamètre (d) de l'ajutage de combustible et l'extrémité d'ajutage (D) du tube de prémélange, des éléments de brûleurs (A, B) qui y débouchent est de préférence au minimum de trois et au maximum de huit.

7. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de l'aire de la sectionde la chambre de mélange (15) à la somme des aires des sections des chambres de réaction (8) est de préférence au minimum de 1 et au maximum de 3.

8. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur (L) de la chambre de mélange (15) vaut de préférence 1 à 2 fois son diamètre (d).

9. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le rayon de courbure (R) à la transition entre la chambre de réaction (8) et la chambre de mélange (15) vaut, de préférence, % de la largeur intérieure (a) de la chambre de réaction (8).

10. Chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre de mélange (15) est centrée part rapport à l'axe de symétrie de la chambre de collision (12).

11. Procédé de conduite de la chambre de combustion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le flux massique passant par les éléments de brûleur (B) vaut le double de celui passant par les éléments de brûleur (A) énantiomorphes.

12. Chambre de combustion suivant la revendication 1, pour la réalisation du procédé suivant la revendication 11, caractérisée en ce que l'axe de symétrie de la chambre de mélange (15) est de préférence incliné de 30° vers le brûleur (A).

Zeichnung