Brennkammer für eine Gasturbine mit luftunterstützten Brennstoffzerstäuberdüsen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Brennkammer für eine Gasturbine, wobei ein Verdichter (1) Luft komprimiert und die komprimierte Luft über Leiträder (2) in eine Brennkammer (3) fördert, in der Brennstoff über Brennstoffzerstäuberdüsen (4) zerstäubt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammer mit luftunterstützten Brennstoffzerstäuberdüsen für eine Gasturbine zu schaffen, mit der im gesamten Betriebsbereich eine genügende Brennstoffzerstäubung gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Zerstäuberdüsen (4) unmittelbar hinter dem Leitradaustritt (5) des Verdichters (1) angeordnet sind (Fig.1).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkammer nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

[0002] Kleingasturbinen werden häufig mit einem Radialverdichter gebaut, in dem Luft komprimiert wird um anschließend einer Brennkammer zugeführt zu werden. In der Brennkammer wird die Luft aufgrund der Brennstoffverbrennung aufgeheizt. Das entstehende Verbrennungsgas expandiert in einer hinter der Brennkammer angeordneten Turbine.

[0003] Es ist bekannt, in der Brennkammer, bzw. in einem Luftsammelraum vor der Brennkammer, luftunterstützte Brennstoffzerstäuberdüsen anzuordnen, bei denen der Brennstoff mit Hilfe strömender Luft über einen Brennstoffilm an einer Abreißkante zerstäubt wird. Die Energie der strömenden Luft wird dabei aus der Druckdifferenz des Staudrucks hinter dem Verdichter-Leitradaustritt, bzw. dem Düseneintritt in die Brennkammer und dem Brennkammerinnendruck gebildet. Beim Triebwerksstart ist der Luftdurchsatz und damit die Druckdifferenz noch nicht hinreichend groß, so daß der Brennstoff in den Brennstoffzerstäuberdüsen nur unzureichend zerstäubt wird. Dadurch wird der Triebwerksstart verzögert oder sogar ganz verhindert, wodurch zusätzliche Startdüsen erforderlich werden.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkammer mit luftunterstützten Brennstoffzerstäuberdüsen für eine Gasturbine zu schaffen, mit der im gesamten Betriebsbereich eine genügende Brennstoffzerstäubung gewährleistet ist.

[0005] Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß die Zerstäuberdüsen unmittelbar hinter dem Leitradaustritt des Verdichters angeordnet sind. Durch diese Maßnahme ist im gesamten Betriebsbereich der Gasturbine eine genügende Brennstoffzerstäubung und damit eine gute Brennstoffaufbereitung gewährleistet, die zu besseren Abgasemissionswerten führt.

[0006] Wesentliche Vorteile der Erfidung sind, daß Startzerstäuberdüsen nicht mehr nötig sind, wodurch eine Gewicht- und Raumeinsparung erzielt wird. Dies ist besonders bei Kleingasturbinen von großem Vorteil.

[0007] Der Wegfall von Zünd- und Startbrennstoffdüsen bewirkt, daß mit einem geringen Brennstoffdruck, wie er für luftunterstützte Brennstoffzerstäuberdüsen üblich ist, auch für den Start des Triebwerks ausgekommen werden kann. Dadurch werden einfache und billige Brennstoffpumpen anwendbar, die wenig Raum beanspruchen.

[0008] Vorteilhafterweise weisen die Zerstäuberdüsen einen Honlraum auf, der sich in Strömungsrichtung verjüngt und in dem ein Zerstäuberglied angeordnet ist. Mit diesen Zerstäuberdüsen ist eine gute Zerstäubung des Brennstoffs zu erreichen.

[0009] Das zerstäuberglied weist vorteilhafterweise eine Brennstoffzuführleitung, einen Brennstoffkanal sowie eine Abreißkante auf, wobei der Brennstoffkanal in die Abreikßkante übergeht. Ferner weist das dem Leitrad zugewandte Ende des Zerstäubergliedes eine abgerundete Form auf.

[0010] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, die im folgenden näher beschrieben sind.

[0011] Es zeigen:

Fig. 1:

einen Schnitt durch eine Gasturbine mit einer erfindungsgemäßen Brennkammer,

Fig. 2:

einen Schnitt durch eine Zerstäuberdüse.

[0012] In der Fig.1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Radial-Verdichter bezeichnet, der Verbrennungsluft über Leiträder 2 in eine Brennkammer 3 fördert. In Strömungsrichtung ninter der Brennkammer 3 ist eine Turbine 12 angeordnet. Der Brennstoff wird bei dieser Gasturbine über Zerstäuberdüsen 4 zerstäubt. Erfindungsgemäß sind die Zerstäuberdüsen 4 unmittelbar hinter dem Leitradaustritt 5 des Verdichters 1 angeordnet.

[0013] Die Form der Zerstäuberdüsen 4 ist aus der Fig.2 zu ersehen. Die Zerstäuberdüsen 4 weisen einen Hohlraum 6 auf, der sich in Strömungsrichtung verjüngt und in dem ein Zerstäuberglied 7 angeordnet ist. Dieses Zerstäuberglied 7 beinhaltet eine Brennstoffzuführleitung 8, einen Brennstoffkanal 9, sowie eine Abreißkante 10, wobei der Brennstoffkanal 9 von der Brennstoffzuführleitung 8 ausgent und in die Abreißkante 10 übergeht.

[0014] Herausgestellt sei, daß die Zerstäuberdüsen 4 direkt hinter dem Leitradaustritt 5 des Verdichters 1 angeordnet sind. Hierdurch ist auch beim Start der Gasturbine genügend Strömungsenergie zur Brennstoffzerstäubung vorhanden.

Ansprüche

1. Brennkammer für eine Gasturbine, wobei ein Verdichter (1) Luft komprimiert und die komprimierte Luft über Leiträder (2) in eine Brennkammer (3) fördert, in der Brennstoff über Brennstoffzerstäuberdüsen (4) zerstäubt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüsen (4) unmittelbar hinter dem Leitradaustritt (5) des Verdichters (1) angeordnet sind.

2. Brennkammer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüsen (4) einen Hohlraum (6) aufweisen, der sich in Strömungsrichtung verjüngt und in dem ein Zerstäuberglied (7) angeordnet ist.

3. Brennkammer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäuberglied (7) eine Brennstoffzuführleitung (8), einen Brennstoffkanal (9), sowie eine Abreißkante (10) aufweist und der Brennstoffkanal (9) in die Abreißkante (10) übergeht.

4. Brennkammer nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das dem Leitrad (2) zugewandte Ende des Zerstäubergliedes (7) eine abgerundete Form (11) aufweist.

Zeichnung