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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung umfasst allgemein eine Brennkammerdüse.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Brennkammern sind in der Technik zur Zündung von Brennstoff mit Luft, um Verbrennungsgase mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck zu erzeugen, bekannt. Zum Beispiel enthalten Gasturbinensysteme, Flugtriebwerke und zahlreiche weitere verbrennungsbasierte Systeme eine oder mehrere Brennkammern, die ein Arbeitfluid, wie beispielsweise Luft, mit Brennstoff vermischen und das Gemisch zünden, um Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgase zu erzeugen. Jede Brennkammer enthält im Allgemeinen eine oder mehrere Düsen, die das Arbeitsfluid mit dem Brennstoff vor einer Verbrennung vermischen. Falls der Brennstoff und die Luft vor der Verbrennung nicht gleichmäßig miteinander vermischt werden, können sich lokale heiße Stellen in der Brennkammer ausbilden. Die lokalen heißen Stellen können die Erzeugung unerwünschter NOx-Emissionen steigern und können die Wahrscheinlichkeit dafür erhöhen, dass die Flamme in der Brennkammer in die Düsen zurückschlägt und/oder innerhalb der Düsen festgehalten wird, was die Düsen beschädigen kann. Obwohl ein Flammenrückschlag und ein Flammenhalten bei jedem Brennstoff auftreten können, treten sie leichter bei hochreaktiven Brennstoffen, wie beispielsweise Wasserstoff, auf, die eine höhere Brenngeschwindigkeit und einen weiteren Zündbereich aufweisen.
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Es ist weit bekannt, dass der thermodynamische Wirkungsgrad eines verbrennungsbasierten Systems allgemein zunimmt, wenn die Betriebstemperatur, nämlich die Verbrennungsgastemperatur, steigt. Es existieren vielfältige Methoden, die höhere Betriebstemperaturen bei gleichzeitiger Minimierung von NOx-Emissionen, des Flammenrückschlags und des Flammenhaltens ermöglichen. Viele dieser Methoden versuchen, lokale heiße Stellen zu reduzieren, um die Erzeugung von NOx zu reduzieren und/oder Zonen mit geringer Strömung zu reduzieren, um das Auftreten eines Flammenrückschlags oder Flammenhaltens zu reduzieren und/oder zu verhindern. Zum Beispiel führen ständige Verbesserungen der Düsenkonstruktionen zu gleichmäßigerer Vermischung des Brennstoffs mit Luft vor einer Verbrennung, um die Ausbildung lokaler heißer Stellen in der Brennkammer zu reduzieren oder zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich werden Düsen konstruiert, um eine minimale Durchflussrate von Brennstoff und/oder Luft durch die Düse sicherzustellen, um die Düsenoberflächen zu kühlen und/oder die Verbrennungsflamme an einem Rückschlag in die Düse zu hindern.
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Verbesserte Düsenkonstruktionen können jedoch erhöhte Herstellungs-, Instandhaltungs- und Reparaturkosten zur Folge haben. Zum Beispiel erhöhen verbesserte Düsenkonstruktionen, die mehrere Brennstoffkanäle, Verwirbler und Brennstoffinjektoren aufnehmen, gewöhnlich die Anzahl von Hartlöt- und/oder Schweißverbindungen in der Düse. Diese Verbindungen sind relativ teuer herzustellen und erfordern verstärkte Inspektionen und Reparaturen. Folglich würde eine verbesserte Düsenkonstruktion, die Hartlötverbindungen in der Düse reduziert oder eliminiert, nützlich sein.
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US 6 993 916 B2 beschreibt eine Brennkammerdüse mit einem einstückigen Verwirbler und einer Ummantelung, wobei die Brennkammerdüse die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Brennkammerdüse zu schaffen, die wenigstens einige der vorstehend erwähnten Unzulänglichkeiten im Stand der Technik eliminiert oder reduziert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Brennkammerdüse geschaffen, die die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkammerdüse geschaffen, die einen einstückigen Verwirbler enthält. Der einstückige Verwirbler enthält einen Mittelkörper, der sich axial entlang des einstückigen Verwirblers erstreckt, einen ersten Brennstoffkanal im Inneren des Mittelkörpers und mehrere Leitschaufeln, die sich von dem Mittelkörper aus radial erstrecken. Die Brennkammerdüse enthält ferner eine Ummantelung, die wenigstens einen Abschnitt des einstückigen Verwirblers längs des Umfangs umgibt, und einen kontinuierlichen Durchgang, der durch die Ummantelung und die mehreren Leitschaufeln hindurch in den Mittelkörper hinein führt.
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Fachleute auf dem Gebiet werden die Merkmale und Aspekte derartiger Ausführungsformen und weiterer bei einer Durchsicht der Beschreibung besser erkennen.
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Figurenliste
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Eine umfassende und befähigende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich deren bester Ausführungsart, für Fachleute auf dem Gebiet ist in größeren Einzelheiten in der restlichen Beschreibung gegeben, die eine Bezugnahme auf die beigefügten Figuren enthält, in denen zeigen:
- 1 eine vereinfachte Querschnittsansicht einer Brennkammer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine weggeschnittene Perspektivansicht einer Düse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 eine ebene Ansicht der in 2 veranschaulichten Düse;
- 4 eine weggeschnittene Perspektivansicht des in den 2 und 3 veranschaulichten einstückigen Verwirblers;
- 5 eine ebene Ansicht einer Düse gemäß einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 6 eine weggeschnittene Perspektivansicht des in 5 veranschaulichten einstückigen Verwirblers.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wird nun im Einzelnen auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet Zeichnungen durch Ziffern und Buchstaben, um auf Merkmale in den Zeichnungen Bezug zu nehmen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen werden in den Zeichnungen und der Beschreibung verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung Bezug zu nehmen.
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Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen. In der Tat wird es für Fachleute auf dem Gebiet offenkundig sein, dass Modifikationen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass von deren Umfang oder Wesen abgewichen wird. Zum Beispiel können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit besteht die Absicht, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen umfassen soll, wie sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
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1 zeigt einen vereinfachten Querschnitt einer Brennkammer 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie veranschaulicht, kann die Brennkammer 10 eine oder mehrere Düsen 12 enthalten, die in einer oberen Kappe 14 radial angeordnet sind. Ein Gehäuse 16 kann die Brennkammer 10 umgeben, um die Luft oder das verdichtete Arbeitsfluid zu enthalten, die bzw. das aus dem (nicht veranschaulichten) Verdichter austritt. Eine Endkappe 18 und eine Auskleidung 20 umgeben im Wesentlichen einen Brennraum 22 stromabwärts von den Düsen 12. Eine Strömungshülse 24 mit Durchflusslöchern 26 kann die Auskleidung 20 umgeben, um einen ringförmigen Kanal 28 zwischen der Strömungshülse 24 und der Auskleidung 20 zu bilden. Wie hierin verwendet, sollen die Ausdrücke „Löcher“, „Öffnungen“, „Kanäle“ und „Durchgänge“ hinsichtlich der Bedeutung im Wesentlichen gleich sein, und sie können als Synonyme füreinander verwendet werden. Das verdichtete Arbeitsfluid kann durch die Durchflusslöcher 26 in der Strömungshülse 24 hindurchtreten, um entlang der Außenseite der Auskleidung 20 zu strömen, um eine Film- oder Konvektionskühlung an der Auskleidung 20 zu erzielen. Das verdichtete Arbeitsfluid kehrt anschließend seine Richtung um, um durch eine oder mehrere Düsen 12 zu strömen, wo es sich mit Brennstoff vermischt, bevor es in der Brennkammer 22 gezündet wird, um Verbrennungsgase zu erzeugen, die eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweisen.
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2 zeigt eine weggeschnittene Perspektivansicht, und 3 zeigt eine seitliche Längsschnittansicht der Düse 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in den 2 und 3 veranschaulicht, kann die Düse 12 einen Flansch 30, einen Einlassströmungskonditionierer 32, einen einstückigen Verwirbler 34, ein Brennerrohr 36 und eine Diffusionsdüse 38 aufweisen. Der Flansch 30 kann an einem Ende an der Endkappe 18 angeschraubt oder in sonstiger Weise befestigt sein und an dem anderen Ende stromaufwärts von dem einstückigen Verwirbler 34 angeschweißt, angeschraubt oder in sonstiger Weise angeschlossen sein. Innere Durchgänge 40 innerhalb des Flansches 30 schaffen eine Strömungsverbindung zwischen der Endkappe 18 und dem einstückigen Verwirbler 34. Der Flansch 30 kann aus Stahl oder aus Stahllegierungen aufgebaut sein, die in der Lage sind, den erwarteten Temperaturen standzuhalten, und kann kreisringförmig oder konisch gestaltet sein, um den Strömungswiderstand zu verringern, wenn das verdichtete Arbeitsfluid um den Flansch 30 und in den Einlassströmungskonditionierer 32 hinein strömt.
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Der Einlassströmungskonditionierer 32 kann wenigstens einen Abschnitt des Flansches 30 und/oder des einstückigen Verwirblers 34 längs des Umfangs umgeben, um die Geschwindigkeitsverteilung des verdichteten Arbeitsfluids zu verbessern, während dieses durch oder über den einstückigen Verwirbler 34 strömt. Der Einlassströmungskonditionierer 32 kann ein Lochgitter und/oder eine oder mehrere Strömungsführungen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Einlassströmungskonditionierer 32, wie in den 2 und 3 veranschaulicht, eine kreisringförmige Hülse 32 mit einer schalltrichterförmigen Öffnung 42 aufweisen, und die ringförmige Hülse 32 kann einen Strömungskanal 44 zwischen dem Flansch 30 und/oder dem einstückigen Verwirbler 34 und der ringförmigen Hülse 32 bilden.
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4 zeigt eine weggeschnittene Perspektive des in den 2 und 3 veranschaulichten einstückigen Verwirblers 34. Wie veranschaulicht, ist der einstückige Verwirbler 34 eine unitäre oder einteilige Komponente, die aus Stahl oder Stahllegierungen, der/die den erwarteten Temperaturen standhalten kann/können, geschmiedet oder gegossen sein kann. Der einstückige Verwirbler 34 weist im Wesentlichen einen Mittelkörper 46, mehrere Leitschaufeln 48 und eine Ummantelung 50 auf. Der Mittelkörper 46 weist im Wesentlichen ein Plenum- oder Ringrohr 46 auf, das mit einer axialen Mittellinie 52 der Düse 12 ausgerichtet ist und sich entlang dieser erstreckt, um eine Strömungsverbindung durch den einstückigen Verwirbler 34 hindurch zu schaffen. Wie in den 2-4 veranschaulicht, kann der einstückige Verwirbler 34 ferner ein Rohr 54 innerhalb wenigstens eines Abschnitts des Mittelkörpers 46 und wenigstens eine (in den 4 nicht veranschaulichte) Stütze 56 enthalten, die sich radial zwischen dem Rohr 54 und dem Mittelkörper 46 erstreckt. Auf diese Weise definiert das Rohr 54 einen ringförmigen Raum 58 zwischen dem Rohr 54 und dem Mittelkörper 46, um einem Fluid, wie beispielsweise Brennstoff, einem Verdünnungsmittel oder dem verdichteten Arbeitsfluid, zu ermöglichen, leicht durch den einstückigen Verwirbler 34 hindurch zu strömen.
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Die mehreren Leitschaufeln 48 können sich von dem Mittelkörper 46 aus in Radialrichtung erstrecken und können gekrümmte oder gewinkelte Schaufeln aufweisen, die dem Brennstoff und/oder dem verdichteten Arbeitsfluid, das über die Leitschaufeln 48 strömt, eine tangentiale Geschwindigkeit verleihen. Wie ferner in den 2-4 veranschaulicht, können durch den Mittelkörper 46 und die Leitschaufeln 48 hindurchführende Brennstoffkanäle eine Strömungsverbindung schaffen, damit Brennstoff durch Dosieröffnungen 62 in den Leitschaufeln 48 hindurch verteilt werden kann. Die Dosieröffnungen 62 können auf einer oder auf beiden Seiten der Leitschaufeln 48 und/oder an der Spitze der Leitschaufeln 48 vorgesehen sein. Brennstoff kann somit durch die inneren Kanäle 40 in dem Flansch 30, durch den Ringraum 58 in dem Mittelkörper 46, durch die Brennstoffkanäle 60 und aus den Dosieröffnungen 62 in den Leitschaufeln 48 nach außen geliefert werden. Auf diese Weise kann das verdichtete Arbeitsfluid durch den Strömungskanal 44 strömen und sich mit einem Brennstoff vermischen, der in den Strömungskanal 44 hinein von den Dosieröffnungen 62 in den Leitschaufeln 48 eingespritzt wird.
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Die Ummantelung 50 umgibt wenigstens einen Abschnitt des Mittelkörpers 46 und/oder der Leitschaufeln 48 längs des Umfangs, so dass sich der Strömungskanal 44 axial durch den einstückigen Verwirbler 34 hindurch erstrecken kann. Infolgedessen kann die Ummantelung 50 das Gemisch aus Brennstoff und verdichtetem Arbeitsfluid enthalten, das durch den Strömungskanal 44 und über die Leitschaufeln 48 strömt.
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Wie in den 2 und 3 veranschaulicht, umgibt das Brennerrohr 36 wenigstens einen Abschnitt der Diffusionsdüse 38 und/oder des einstückigen Verwirblers 34 längs des Umfangs, um das Gemisch aus Brennstoff und verdichtetem Arbeitsfluid, das durch die Düse 12 strömt, zu enthalten und zu führen. Das Brennerrohr 36 kann an dem einstückigen Verwirbler 34 angeschweißt, angeschraubt oder in sonstiger Weise angeschlossen sein und kann sich in Axialrichtung stromabwärts von dem einstückigen Verwirbler 34 erstrecken.
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Die Diffusionsdüse 38 schafft eine Strömungsverbindung, damit Brennstoff und/oder verdichtetes Arbeitsfluid von dem einstückigen Verwirbler 34 durch die Düse 12 strömen kann. Wie in den 2 und 3 veranschaulicht, kann die Diffusionsdüse 38 ein Plenum- oder Ringrohr 38 mit Brennstofföffnungen 64 an dem stromabwärtigen Ende aufweisen. Die Diffusionsdüse 38 kann innerhalb des Brennerrohrs 36 zentral angeordnet sein und kann mit dem einstückigen Verwirbler 34 verbunden sein und sich stromabwärts von diesem erstrecken. Insbesondere kann die Diffusionsdüse 38 an dem Rohr 54 und/oder dem Mittelkörper 46 angeschweißt, angeschraubt oder in sonstiger Weise angeschlossen sein, wie in den 2 und 3 veranschaulicht. Ein Brennstoff kann somit durch den Flansch 30, durch das Rohr 54 im Inneren des Mittelkörpers 46 und durch die Brennstofföffnungen 64 in der Diffusionsdüse 38 strömen. Außerdem ermöglicht ein kontinuierlicher Durchgang 66 durch die Ummantelung 50, die Leitschaufeln 48 und den Mittelkörper 46 dem verdichteten Arbeitsfluid, durch den einstückigen Verwirbler 34 hindurch zu strömen, um durch das Rohr 54 in dem Mittelkörper 46 strömenden Brennstoff zu verdünnen, bevor dieser aus der Diffusionsdüse 38 herausströmt.
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5 zeigt eine seitliche Längsschnittansicht einer Düse 70 gemäß einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser speziellen Ausführungsform weist die Düse 70 im Wesentlichen einen Flansch 72, einen einstückigen Verwirbler 74, eine Ummantelung 76 und eine Diffusionsdüse 78 auf. Der Flansch 72 kann an einem Ende an der Endkappe 18 angeschraubt oder in sonstiger Weise befestigt sein und an dem anderen Ende stromaufwärts von dem einstückigen Verwirbler 74 angeschweißt, angeschraubt oder in sonstiger Weise angeschlossen sein. Innere Durchgänge 80 im Inneren des Flansches 72 schaffen wiederum eine Strömungsverbindung zwischen der Endkappe 18 und dem einstückigen Verwirbler 74. Der Flansch 72 kann aus Stahl oder Stahllegierungen aufgebaut sein, der/die in der Lage ist/sind, den erwarteten Temperaturen standzuhalten, und kann kreisringförmig oder konisch gestaltet sein, um den Strömungswiderstand zu reduzieren, wenn das verdichtete Arbeitsfluid um den Flansch 72 und in die Ummantelung 76 einströmt.
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6 zeigt eine weggeschnittene Perspektive des in 5 veranschaulichten einstückigen Verwirblers 74. Wie veranschaulicht, ist der einstückige Verwirbler 74 wiederum eine unitäre oder einteilige Komponente, die aus Stahl oder Stahllegierungen geschmiedet oder gegossen sein kann, der/die in der Lage ist/sind, den erwarteten Temperaturen standzuhalten. In dieser speziellen Ausführungsform weist der einstückige Verwirbler 74 im Wesentlichen einen Mittelkörper 82 und mehrere Leitschaufeln 84 auf, wie zuvor in Bezug auf die in den 4 veranschaulichte Ausführungsform beschrieben. Insbesondere weist der Mittelkörper 82 im Wesentlichen ein Plenum- oder Ringrohr 82 auf, das mit einer axialen Mittellinie 86 der Düse 70 ausgerichtet ist und sich längs dieser erstreckt, um eine Fluidströmungsverbindung durch den einstückigen Verwirbler 74 zu schaffen. Wie in den 5 und 6 veranschaulicht, kann der einstückige Verwirbler 74 ferner ein Rohr 88 innerhalb wenigstens eines Abschnitts des Mittelkörpers 82 und wenigstens eine (in 6 nicht veranschaulichte) Stütze 90 enthalten, die sich zwischen dem Rohr 88 und dem Mittelkörper 82 radial erstreckt. Auf diese Weise bildet das Rohr 88 einen Ringraum 92 zwischen dem Rohr 88 und dem Mittelkörper 82, der einem Fluid, wie beispielsweise einem Brennstoff, einem Verdünnungsmittel oder dem verdichteten Arbeitsfluid ermöglicht, leicht durch den einstückigen Verwirbler 74 hindurch zu strömen.
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Die mehreren Leitschaufeln 84 können sich von dem Mittelkörper 82 aus radial erstrecken und können gekrümmte oder gewinkelte Schaufeln aufweisen, die dem Brennstoff und/oder verdichteten Arbeitsfluid, der bzw. das über den Leitschaufeln 84 strömt, eine tangentiale Geschwindigkeit verleihen. Wie ferner in den 5 und 6 veranschaulicht, können Brennstoffkanäle 94 durch den Mittelkörper 82 und die Leitschaufeln 84 eine Strömungsverbindung schaffen, damit Brennstoff durch Dosieröffnungen 96 in den Leitschaufeln 84 hindurch verteilt werden kann. Die Dosieröffnungen 96 können auf einer oder auf beiden Seiten der Leitschaufeln 84 und/oder an der Spitze der Leitschaufeln 84 vorgesehen sein. Ein Brennstoff kann somit durch die inneren Kanäle 80 in dem Flansch 72, durch den Ringraum 92 in dem Mittelkörper 82, durch die Brennstoffkanäle 94 und aus den Dosieröffnungen 96 in den Leitschaufeln 84 nach außen geliefert werden.
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In der in den 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsform ist die Ummantelung 76 eine von dem einstückigen Verwirbler 74 gesonderte Komponente, und die Ummantelung 76 erfüllt die Funktionen, die durch den Einlassströmungskanal 32, die Ummantelung 50 und das Brennerrohr 36 erzielt werden, wie sie zuvor in Bezug auf die in den 2-4 veranschaulichte Ausführungsform beschrieben sind. Insbesondere kann die Ummantelung 76 an dem einstückigen Verwirbler 74 angeschweißt, angeschraubt oder in sonstiger Weise angeschlossen sein und kann sich stromaufwärts und/oder stromabwärts von dem einstückigen Verwirbler 74 erstrecken. Stromaufwärts von dem einstückigen Verwirbler 74 kann die Ummantelung 76 eine ringförmige Hülse mit einer schalltrichterförmigen Öffnung 98 aufweisen, die wenigstens einen Abschnitt des Flansches 72 und/oder des einstückigen Verwirblers 74 längs des Umfangs umgibt, um die Geschwindigkeitsverteilung des verdichteten Arbeitsfluids zu verbessern, während dieses durch und über dem einstückigen Verwirbler 74 strömt. Die ringförmige Hülse 76 kann einen Strömungskanal 100 zwischen dem Flansch 72 und/oder dem einstückigen Verwirbler 74 und der ringförmigen Hülse 76 bilden, und das verdichtete Arbeitsfluid kann durch den Strömungskanal 100 strömen und sich mit Brennstoff vermischen, der von den Dosieröffnungen 96 in den Leitschaufeln 84 aus in den Strömungskanal 100 eingespritzt wird.
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Entlang der axialen Längserstreckung des einstückigen Verwirblers 74 kann die Ummantelung 76 wenigstens einen Abschnitt des Mittelkörpers 82 und/oder der Leitschaufeln 84 längs des Umfangs umgeben, so dass sich der Strömungskanal 100 axial durch den einstückigen Verwirbler 74 erstrecken kann. Im Ergebnis kann die Ummantelung 76 das Gemisch aus Brennstoff und verdichtetem Arbeitsfluid aufnehmen und führen, das durch den Strömungskanal 100 und über die Leitschaufeln 84 strömt. Stromabwärts von dem einstückigen Verwirbler 74 kann die Ummantelung 76 wenigstens einen Abschnitt der Diffusionsdüse 78 und/oder des einstückigen Verwirblers 74 längs des Umfangs umgeben, um das Gemisch aus Brennstoff und verdichtetem Arbeitsfluid, das durch die Düse 70 strömt, aufzunehmen und zu führen.
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Die Diffusionsdüse 78 schafft eine Strömungsverbindung, damit Brennstoff und/oder verdichtetes Arbeitsfluid von dem einstückigen Verwirbler 74 durch die Düse 70 strömen kann. Wie in 5 veranschaulicht, kann die Diffusionsdüse 78 ein Plenum- oder Ringrohr 78 mit Brennstofföffnungen 102 an dem stromabwärtigen Ende aufweisen. Die Diffusionsdüse 78 kann innerhalb der Ummantelung 76 zentral angeordnet sein und kann mit dem einstückigen Verwirbler 74 verbunden sein und sich stromabwärts von diesem erstrecken. Insbesondere kann die Diffusionsdüse 78 an dem Rohr 88 und/oder dem Mittelkörper 82 angeschweißt, angeschraubt oder in sonstiger Weise angeschlossen sein, wie dies in 5 veranschaulicht ist. Ein Brennstoff kann auf diese Weise durch den Flansch 72, durch das Rohr 88 im Inneren des Mittelkörpers 82 und durch die Brennstofföffnungen 102 in der Diffusionsdüse 78 strömen. Außerdem ermöglicht ein kontinuierlicher Durchgang 104 durch die Ummantelung 76, die Leitschaufeln 84 und den Mittelkörper 82 dem verdichteten Arbeitsfluid, durch den einstückigen Verwirbler 74 zu strömen, um die Brennstoffströmung durch die Düse 70 zu verdünnen, bevor diese durch die Brennstofföffnungen 102 aus der Diffusionsdüse 78 austritt.
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Die vorstehend beschriebenen und in den 2-6 veranschaulichten Ausführungsformen können ein (als solches nicht beanspruchtes) Verfahren zum Herstellen einer Brennkammerdüse 12, 70 ergeben. Insbesondere kann das Verfahren ein Gießen des einstückigen Verwirblers 34, 74 mit dem Mittelkörper 46, 82 und den mehreren Leitschaufeln 48, 84, die sich von dem Mittelkörper 46, 82 aus in Radialrichtung erstrecken, aufweisen. In bestimmten Ausführungsformen kann der einstückige Verwirbler 48 ferner die Ummantelung 50, wie in 4 veranschaulicht, enthalten. Das Verfahren kann ferner ein Verbinden des ringförmigen Flansches 30, 72 mit dem einstückigen Verwirbler 34, 74 stromaufwärts von dem Mittelkörper 46, 82 und/oder Anschließen der Ummantelung 76 und/oder des Brennerrohrs 36 längs des Umfangs um wenigstens einen Abschnitt der mehreren Leitschaufeln 48, 84 enthalten. Auf diese Weise beseitigt das Verfahren Hartlötverbindungen aus dem einstückigen Verwirbler 34, 74, wodurch die Haltbarkeit verbessert und die Komplexität der Konstruktion der Brennkammerdüse 12, 70 reduziert wird.
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Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente enthalten, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
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Eine Brennkammerdüse 12 enthält einen einstückigen Verwirbler 34. Der einstückige Verwirbler 34 enthält einen Mittelkörper 46, der sich entlang des einstückigen Verwirblers 34 in Axialrichtung erstreckt, einen ersten Brennstoffkanal 46 im Inneren des Mittelkörpers 46 und mehrere Leitschaufeln 48, die sich von dem Mittelkörper 46 aus in Radialrichtung erstrecken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Brennkammer
- 12
- Düsen
- 14
- Obere Kappe
- 16
- Gehäuse
- 18
- Endkappe
- 20
- Auskleidung
- 22
- Brennraum
- 24
- Strömungshülse
- 26
- Durchflusslöcher
- 28
- Ringförmiger Kanal
- 30
- Flansch
- 32
- Einlassströmungskonditionierer, Ringförmige Hülse
- 34
- Einstückiger Verwirbler
- 36
- Brennerrohr
- 38
- Diffusionsdüse
- 40
- Innere Durchgänge im Flansch
- 42
- Schalltrichterförmige Öffnung
- 44
- Strömungskanal
- 46
- Mittelkörper
- 48
- Leitschaufeln
- 50
- Ummantelung
- 52
- Axiale Mittellinie der Düse
- 54
- Rohr
- 56
- Stütze
- 58
- Ringraum
- 60
- Brennstoffkanal
- 62
- Dosieröffnungen
- 64
- Brennstofföffnungen
- 66
- Kontinuierlicher Durchgang
- 70
- Düse
- 72
- Flansch
- 74
- Einstückiger Verwirbler
- 76
- Ummantelung
- 78
- Diffusionsdüse
- 80
- Innere Durchgänge im Flansch
- 82
- Mittelkörper
- 84
- Leitschaufeln
- 86
- Axiale Mittellinie der Düse
- 88
- Rohr
- 90
- Stütze
- 92
- Ringraum
- 94
- Brennstoffkanal
- 96
- Dosieröffnungen
- 98
- Schalltrichterförmige Öffnung
- 100
- Strömungskanal
- 102
- Brennstofföffnungen
- 104
- Kontinuierlicher Durchgang
