DE3835415A1 - Brennstoffinjektor fuer eine brennkammer eines gasturbinentriebwerks - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Techniken zum Herstellen eines Brennstoff-Luft-Gemisches zur Verbrennung in einem Motor bzw. Triebwerk.

Es wird gegenwärtig in der Gasturbinentriebwerkstechnologie versucht, kleinere Emissionen von Stickstoff(NOX)- und Koh­ lenwasserstoffverbindungen zu erhalten. Bekannte Techniken zur Erzielung verminderter Emissionen haben nahezu unausweich­ lich einen kleineren thermodynamischen Wirkungsgrad oder we­ sentlich erhöhte Kapitalkosten zur Folge.

NOX-Verbindungen werden durch Reaktion des Stickstoffes in der Luft bei erhöhten Temperaturen erzeugt, die üblicherweise in den Brennkammern eines Gasturbinentriebwerkes herrschen. Die Bildung von NOX kann dadurch vermindert werden, daß die maxi­ male Flammentemperatur in der Brennkammer gesenkt wird. Die Injektion von Dampf in die Brennkammer senkt die maximale Flammentemperatur in der Brennkammer auf Kosten des thermody­ namischen Wirkungsgrades. Nachteile entstehen auch durch Was­ serverbrauch und Kapital- und Betriebskosten für die Wasser­ behandlung. Die Größe der Dampfinjektion und die damit ent­ stehenden Kosten steigen mit der Größe der gewünschten NOX- Verminderung. Einige Staaten und Länder haben Ziele zur NOX- Senkung angekündigt, die so große Dampfmengen beinhalten, daß diese Lösung für zukünftige Systeme weniger wünschenswert er­ scheint.

NOX-Verbindungen können dadurch aus dem Abgas stromabwärts von einem Gasturbinentriebwerk beseitigt werden, daß ein Rea­ gens, wie beispielsweise Ammoniak, mit der Abgasströmung ge­ mischt wird, und das entstehende Gemisch durch einen Kataly­ sator geleitet wird, bevor sie in die Atmosphäre abgegeben wird. Der Katalysator regt die Reaktion der NOX-Verbindungen mit dem Reagens an, um harmlose Komponenten zu erzeugen. Die­ se Technik ist zwar bei der Reduzierung von NOX-Verbindungen auf Zielwerte erfolgreich, erfordert aber wesentliche zusätz­ liche Kosten für das Katalysatorbett, ein größeres Abgassy­ stem, um Raum für das große Katalysatorbett zu schaffen, und Sprühstäbe, um das Reagens in die Abgasströmung einzuführen. Die entstehenden Kosten für die großen Mengen des Reagens müssen ebenfalls getragen werden.

Die maximale Flammentemperatur kann ohne Dampfinjektion ge­ senkt werden, indem katalytisch unterstützte Verbrennungs­ techniken verwendet werden. Ein Brennstoff-Luft-Gemisch wird durch einen porösen Katalysator innerhalb der Brennkammer ge­ leitet. Der Katalysator gestattet, daß eine vollständige Ver­ brennung bei genügend niedrigen Temperaturen erfolgt, um eine NOX-Bildung zu verhindern. Beispielsweise beschreiben die NOX- Patentschriften 45 34 165 und 40 47 877 Brennkammern mit kata­ lytisch unterstützter Verbrennung.

Die Reduzierung oder Eliminierung von Kohlenwasserstoff-Emis­ sionen kann dadurch erreicht werden, daß eine vollständige Ver­ brennung des Brennstoffes in der Brennkammer sichergestellt wird. Eine vollständige Verbrennung erfordert ein mageres Brenn­ stoff-Luft-Gemisch. Wenn das Brennstoff-Luft-Gemisch magerer gemacht wird, wird ein Punkt erreicht, an dem eine Verbrennung nicht länger aufrechterhalten wird. Das Vorhandensein eines Katalysators gestattet auch eine Verbrennung von mageren Brennstoff-Luft-Gemischen als es ohne den Katalysator möglich ist. Auf diese Weise hilft eine katalytisch unterstützte Ver­ brennung dabei, beide Arten der Umweltverschmutzung zu vermin­ dern.

Ein kritisches Problem, das durch die vorgenannten Patentschriften nicht vollständig gelöst ist, besteht darin, ein gleichförmiges Strömungsfeld des Brennstoff-Luft-Gemisches über die gesamte Fläche eines Katalysatorbettes zu erreichen; d. h. das Brenn­ stoff-Luft-Gemisch und die Gasgeschwindigkeit variieren über der Fläche des Katalysatorbettes, wodurch eine ungleichförmige Verbrennung über dem Katalysator entsteht. Dies verkleinert den Wirkungsgrad der Brennkammer und kann gestatten, daß unver­ brannte Kohlenwasserstoffe aus der Abgasdüse austreten.

In der vorgenannten US-PS 40 47 877 werden beispielsweise flüs­ siger Brennstoff und Luft in eine Kammer stromaufwärts von dem Katalysatorbett eingespritzt. Das Brennstoff-Luft-Gemisch strömt dann durch das Katalysatorbett, wobei der Brennstoff und die Luft reagieren. Wie in der genannten Patentschrift hervorgehoben ist, kann unverbrannter Brennstoff aus dem Kata­ lysator austreten. Es wird dann ein Gas-Brennstoff-Brenner stromabwärts von dem Katalysator verwendet, um diesen unver­ brannten flüssigen Brennstoff zu verbrennen.

Gemäß der US-PS 45 34 165 wird das katalytische Bett in kon­ zentrische Zonen aufgeteilt, die jeweils ihre eigene Flüssig­ brennstoff- und Luftversorgung haben. Obwohl die vorgenannte Patentschrift vorschlägt, daß der Vorteil des Aufspaltens des katalytischen Bettes und der Brennstoff-Luft-Versorgung in Zo­ nen darin besteht, den Brennstoff zu den einzelnen Zonen ab­ stufen zu können, könnte angenommen werden, daß die entstehen­ de kleinere Fläche des katalytischen Bettes, das von jeder Brennstoff-Luft-Versorgungsvorrichtung versorgt wird, die Un­ gleichförmigkeit des Brennstoff-Luft-Gemisches verbessern kann, die eine befähigte Zone des katalytischen Bettes erreicht.

Von einer weiteren Verbesserung der Strömungsfeld-Ungleichför­ migkeit wird in einem Artikel mit dem Titel "Performance of Multiple-Venturi Fuel-Air Preparation system" von Robert Tacina berichtet, veröffentlicht in NASA Conference Publication Nr. 207, abgehalten am 9. und 10. Januar 1979, "Pre-Mixed, Pre-Vaporized Combustion Technology Forum". Dieser Artikel beschreibt mehrere parallele Venturi-Röhren, die über der Strömungsbahn der Luft angeordnet sind, die zu einem kataly­ tischen Bett führt. Ein verdampfter flüssiger Brennstoff wird in den Einlaß von jedem Venturi-Rohr injiziert. Bei ihrer Strömung durch ein Venturi-Rohr werden die Luft und der Brenn­ stoff innig gemischt. Die aus allen Venturi-Rohren austreten­ den Gemische werden weiter miteinander gemischt stromabwärts von den Venturi-Rohren, um ein Strömungsfeld zu erzeugen, das im wesentlichen gleichförmig ist in bezug auf Geschwindigkeit und Brennstoff-Luft-Gemisch über der stromabwärtigen Gasströ­ mung.

Die zahlreiche Venturi-Rohre aufweisende Vorrichtung, die an der NASA-Konferenz veröffentlicht wurde, hat mehrere Nachteile, die sie für Anwendungsfälle ungeeignet macht, auf die die vor­ liegende Erfindung gerichtet ist. Erstens werden die zahlreichen Venturi-Rohre aus einem einzigen Metallstück hergestellt. Dies ist ein teurer Weg, um eine derartige Struktur zu bilden, und hat zugespitzte oder federartige Ränder an den Ausgängen zur Folge, die den har­ ten Betriebsbedingungen in einem Gasturbinen-Verbrennungssystem nicht standhalten können. Ferner wird jedem Venturi-Rohr flüs­ siger Brennstoff durch ein einzelnes Rohr mit kleinem Durch­ messer zugeführt. Es läßt sich voraussehen, daß diese kleinen Rohre verstopft werden können, wodurch die betroffenen Venturi- Rohre nicht mehr funktionieren können. In einer großen Vorrich­ tung stellt die große Anzahl derartiger Rohre ein Sicherheits­ problem dar.

Zusätzlich zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile der bekann­ ten Vorrichtung mit einer Vielzahl von Venturi-Rohren ist es wünschenswert flüssigen Brennstoff durch gasförmigen Brennstoff zu ersetzen. Bei dem Anlaufverfah­ ren eines katalytischen Reaktors ist externe Wärme erforderlich, bis der katalytische Reaktor eine Betriebstemperatur erreicht. Eine Möglichkeit zur Lieferung der externen Wärme stellt ein Vorbrenner dar, der stromaufwärts von der zahlreiche Rohre auf­ weisenden Venturi-Anordnung angeordnet ist. Es wird jedoch an­ genommen, daß das Injizieren von Brennstoffgas in den Einlaß der Venturi-Rohre zu einer Rückzündung zu dem Vorbrenner oder ein Flammenanhaften an den Einlässen der Venturi-Rohre führen könnte. Keine dieser Wirkungen ist wünschenswert.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine zahlreiche Venturi-Rohre aufweisen­ de Vormischeinrichtung zu schaffen, die die Nachteile beim Stand der Technik vermeidet. Weiterhin soll ein zahlreiche Ven­ turi-Rohre aufweisender Brennstoffinjektor geschaffen werden, der Mittel aufweist, um eine Rückzündung in Richtung auf einen stromaufwärtigen Brenner zu verhindern. Dabei soll der Brenn­ stoffinjektor einen Brennstoff-Gas-Brennstoff-Verteiler auf­ weisen, der integral mit dem Venturi-Rohren ausgebildet ist. Ferner sollen Mittel vorgesehen sein zum Injizieren eines gas­ förmigen Brennstoffes in den Hals von jedem Venturi-Rohr, wo­ bei die große Gasgeschwindigkeit, die an dieser Stelle besteht, eine Rückzündung verhindern soll.

Kurz gesagt wird erfindungsgemäß ein Injektor für gasförmigen Brennstoff für ein Gasturbinentriebwerk geschaffen, der mehrere eng beabstandete, parallele Venturi-Rohre verwendet, die in zwei im Abstand angeordneten Kopfplatten angeordnet sind. Die Venturi-Rohre werden durch Hartlöten mit den Kopfplatten ver­ bunden, und die Umfänge der Kopfplatten werden abgedichtet, um eine Kammer zu bilden, in die unter Druck stehender gasför­ miger Brennstoff eingeführt wird. Öffnungen führen von der Kammer zu den Hälsen der Venturi-Rohre, wodurch der gasförmi­ ge Brennstoff unter rechten Winkeln in die eine hohe Geschwin­ digkeit aufweisende Luftströmung injiziert wird, die an den Hälsen der Venturi-Rohre vorhanden ist. Es wird eine große Scherkraft auf den injizierten Brennstoff ausgeübt, um eine vollständige Mischung mit der Luft herbeizuführen. Die große Luftgeschwindigkeit in den Hälsen der Venturi-Rohre verhindert eine Rückzündung und ein Flammenanhaften. Die vereinigte Strö­ mung aus den zahlreichen Venturi-Rohren mischt sich stromab­ wärts davon, um eine gleichförmige Geschwindigkeit und eine gleichförmige Brennstoff-Luft-Mischung über dem Strömungsfeld zu liefern. Dieses Strömungsfeld ist geeignet für eine Verwendung in einem katalytischen Bett, das stromabwärts von den Venturi-Rohren angeordnet sein kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Brenn­ stoff-Injektor für eine Brennkammer eines Gasturbinentrieb­ werks geschaffen, der enthält: Mehrere Venturi-Rohre, die in der Brennkammer angeordnet sind, wobei die mehreren Venturi- Rohre eine Struktur aufweisen, die im wesentlichen die gesamte stromaufwärtige Gasströmung zwingt, durch die mehreren Venturi- Rohre zu strömen, wobei jedes Venturirohr einen konvergenten Einlaßabschnitt, einen Hals, der einen engsten Abschnitt bil­ det, und einen divergenten Diffusorabschnitt aufweist, wobei die Venturi-Rohre wenigstens eine Öffnung in dem Hals und Mittel aufweisen zum Zuführen eines Brennstoffgases zu der wenigstens einen Öffnung, wodurch das Brennstoffgas in die Gasströmung an den Hals injiziert wird.

Weiterhin wird ein Brennstoffinjektor für eine Brennkammer eines Gasturbinentriebwerks geschaffen, der enthält: Eine stromaufwärtige Kopfplatte, die sich über eine Gasströmung in der Brennkammer erstreckt, eine stromabwärtige Kopfplatte, die im Abstand stromabwärts von der stromaufwärtigen Kopfplat­ te angeordnet ist, mehrere Venturi-Rohre, die durch die strom­ aufwärtigen und stromabwärtigen Kopfplatten hindurch führen, erste Mittel zum Abdichten der mehreren Venturi-Rohre mit der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kopfplatten, wobei die Gasströmung gezwungen wird, durch die mehreren Venturi-Rohre zu strömen, zweite Mittel zum Abdichten der Umfänge der strom­ aufwärtigen und stromabwärtigen Kopfplatten miteinander, wo­ bei dazwischen eine Kammer gebildet wird, die Abschnitte der mehreren Venturi-Rohre umgibt, Mittel zum Zuführen eines Brenn­ stoffgases in die Kammer, wobei jedes Venturi-Rohr wenigstens eine Öffnung zwischen der Kammer und einem hindurchführenden Mittelkanal aufweist, wodurch das Brennstoffgas durch die we­ nigstens eine Öffnung in die Gasströmung injizierbar ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Brenn­ kammer für ein Gasturbinentriebwerk geschaffen, die aufweist: Einen Vorbrenner, Mittel zum Zuführen von Brennstoff und Luft zu dem Vorbrenner, einen Injektor für gasförmigen Brennstoff stromabwärts von dem Vorbrenner, wobei der Injektor für gas­ förmigen Brennstoff mehrere parallele Venturi-Rohre und Mit­ tel aufweist, damit zwangsläufig im wesentlichen die gesamte Gasströmung von dem Vorbrenner durch die Venturi-Rohre strömt, Mittel zum Zuführen von gasförmigem Brennstoff zu jeder der mehreren Venturi-Rohre, ein Katalysatorbett stromabwärts von dem Brennstoffinjektor, wobei ein Brennstoffgas-Luftgemisch aus dem Brennstoffinjektor durch das Katalysatorbett strömt und unter Verbrennung reagiert, während es durch das Katalysa­ torbett hindurch strömt, wodurch hochenergetische Gase strom­ abwärts von dem Katalsysatorbett austreten.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht von einem Teil eines Gasturbinentriebwerkes und zeigt eine Brennkammer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung.

Fig. 2 ist eine Endansicht von einem zahlreiche Venturi-Rohre aufweisenden Injektor für gasförmigen Brennstoff ge­ mäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht durch die Mitte von einem der Venturi-Rohre gemäß Fig. 3.

Ein typisches Gasturbinentriebwerk verwendet mehrere parallele Brennkammern, die in einem Kreis m einer Achse angeordnet sind. Ein Brennstoff-Luft-Gemisch wird in jeder Brennkammer verbrannt, um eine heiße, hoch-energetische Gasströmung zu erzeugen. Das Gas aus jeder Brennkammer strömt durch ein Übergangsstück, wobei die Gasströmung von einem im allgemeinen kreisförmigen Feld in ein Feld geändert wird, das einem Bogen eines Kreises angenähert ist. Die Ausläße aus allen Übergangsstücken sind so angeordnet, daß sie einen vollen Kreis bilden, der zu den Turbinenschaufeln der Maschine führt. Der vorstehende Aufbau ist üblich und erfordert keine weitere Erläuterung für den Fachmann. Weiterhin wird zwar eine einzelne Brennkammer be­ schrieben, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß alle Brenn­ kammern in einem Gasturbinentriebwerk im wesentlichen den gleichen, vorstehend beschriebenen Aufbau besitzen. Nur die zusätzlichen Abschnitte eines Gasturbinentriebwerks, die für ein Verständnis der Umgebung erforderlich sind, in der die Brennkammer arbeitet, sind gezeigt und beschrieben.

In Fig. 1 ist allgemein ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einer Brennkammeranordnung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Ein Vorbrennerabschnitt 14 empfängt Verbrennungs- und Verdünnungsluft durch eine Vorbrenneraus­ kleidung 16, wie es durch mehrere gebogene Pfeile 18 angedeu­ tet ist. Während des Anlaufes empfängt eine Vorbrenner-Brenn­ stoffdüse 20 eine Brennstoffströmung einer Brennstoffleitung 22 zur Verbrennung in dem Vorbrennerabschnitt 14. Bei Vollast angenäherten Betriebsbedingungen des Gasturbinen­ triebwerkes 10 kann die Brennstoffzufuhr zu der Vorbrenner- Brennstoffdüse 20 abgeschaltet werden.

Die Luft und Verbrennungsprodukte in dem Vorbrennerabschnitt 14 strömen durch einen zahlreiche Venturi-Rohre aufweisenden Injektor 24 für gasförmigen Brennstoff, wobei dem Strömungs­ feld zusätzlicher Brennstoff zugeführt wird, bevor das Strö­ mungsfeld in einen Mischabschnitt 26 eintritt. Wie noch näher ausgeführt wird, weist der Brennstoffinjektor 24 mehrere pa­ rallele Venturi-Rohre auf, um eine heftige Mischung der Luft und des zugeführten Brennstoffes zu verbessern. Die in den Mischabschnitt 26 aus den Venturi-Rohren eintretende Mischung wird weiter vermischt, wenn sie sich entlang des Strömungs­ austausch-Mischabschnittes 26 bewegt, bis sie ein Katalysa­ torbett 28 erreicht. Wenn das Brennstoff-Luft-Gemisch durch das Katalysatorbett 28 hindurchtritt, erfolgt eine Verbren­ nungsreaktion, die durch das Katalysatormaterial in dem Ka­ talysatorbett 28 katalysiert wird. Die dabei entstehenden heißen energiereichen Gase, die aus dem Katalysatorbett 28 austreten, strömen durch eine Reaktionszone 30, bevor sie in einem Übergangsstück 32 gedreht und geformt werden für eine Zufuhr zu einer nicht gezeigten Turbine.

Die Länge und Form des Vorbrennerabschnittes 14 hängt von der Art des für die Vorbrenneraufheizung zu verwendenden Brenn­ stoffes ab. Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist zur Verwen­ dung mit Natur- oder Erdgas in einer Vorbrenner-Brennstoffdüse 20 geeignet. Dies heißt jedoch nicht, daß die Verwendung von anderen gas­ förmigen Brennstoffen oder flüssigen Brennstoff in dem Vor­ brenner-Abschnitt 14 ausgeschlossen ist. Falls solche anderen Brennstoffe in dem Vorbrenner-Abschnitt 14 verwendet werden, kann der Fachmann für geeignete Abwandlungen, beispielsweise hinsichtlich Form und Abmessungen, sorgen, um für eine Anpas­ sung an andere Betriebsbedingungen zu sorgen. Derartige Ab­ wandlungen sind jedoch üblich und brauchen an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden.

Gemäß den Fig. 2 und 3 enthält der Brennstoffinjektor 24 mehrere Venturi-Rohre 34, die unter Ausbildung einer Abdich­ tung in einer stromaufwärtigen Kopfplatte 36 befestigt sind, was durch entsprechende Mittel, wie beispielsweise Hartlöten, geschehen kann. Eine stromabwärtige Kopfplatte 38 (s. Fig. 3) ist im Abstand stromabwärts von der stromaufwärtigen Kopfplatte 36 angeordnet und ebenfalls abgedichtet an Venturi-Rohren 36 befestigt, was vorzugsweise ebenfalls durch Hartlöten geschieht. Ein Dichtungsring 40, der um die Umfänge der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kopfplatten 36 und 38 angelötet ist, bildet eine abgedichtete Brennstoffgaskammer 42 (s. Fig. 3) zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kopfplatten 36 und 38 um die Umfänge aller Venturi-Rohre 34 herum. Der gasförmige Brennstoff wird unter Druck der Brennstoffgaskammer 42 durch eine Brennstoffgas-Versorgungsleitung 44 in die Brennstoff­ gaskammer 42 zugeführt.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, enthält jedes Venturi-Rohr 34 einen Einlaßabschnitt 46 mit sich verkleinerndem Querschnitt, einen Hals 48, der den kleinsten Querschnitt bildet, und einen De­ fusorabschnitt 50 mit graduell zunehmendem Querschnitt, der zu einem Ausgang 52 führt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausgänge 52 von benachbarten Venturi-Rohren 34 so eng wie mög­ lich aneinander angeordnet sind. Mehrere Öffnungen 54, ge­ eigneterweise vier Stück, stellen eine Verbindung zwischen der Brennstoffgaskammer 42 und dem Hals 48 von jedem Venturi- Rohr 34 her.

Im Betrieb strömt eine Luftströmung, gelegentlich begleitet von Verbrennungsprodukten aus dem Vorbrennerabschnitt 14, von links nach rechts in Fig. 4, wobei sie in den Einlaßab­ schnitt 46 eintritt und aus dem Auslaß 52 austritt. Bekannt­ lich wird ein durch ein Venturi-Rohr strömendes Gas am Hals 48 auf eine maximale Geschwindigkeit beschleunigt und verlangsamt dann während ihres Durchtrittes durch den Diffusorabschnitt 50. Ein gasförmiger Brennstoff, der durch die Öffnungen 54 in den Hals 48 im rechten Winkel in die dort eine hohe Geschwindigkeit aufweisende Luftströmung injiziert wird, wird den starken Scherkräften und Turbulenz ausgesetzt, die eine vollständige Mischung des Brennstoffgases und der Luft erzeugen, wenn diese aus dem Diffusorabschnitt 50 austreten.

Das Gemisch tritt aus benachbarten Auslässen 52 mit wesentli­ cher kinetischer Energie und Turbulenz aus. Dies ermöglicht eine Vermischung der Gasströme aus benachbarten Venturi-Rohren 34, so daß, nach einer Strömung zum Ende des Strömungsmittel­ austausch-Mischabschnittes 26 (siehe Fig. 1), eine im wesent­ lichen gleichförmige Geschwindigkeit und Brennstoff-Luft-Mi­ schung über dem gesamten Strömungsfeld erhalten werden, wenn die­ se in das Katalysatorbett 28 eintreten. Wie einleitend bereits beschrieben wurde, ist eine Gaseintrittsströmung mit gleich­ förmiger Geschwindigkeit und Brennstoff-Luft-Mischung, wie sie durch die vorliegende Erfindung erhalten wird, für einen effi­ zienten Betrieb des Katalysatorbettes 28 erforderlich.

Die Injektion des Brennstoffgases unter rechten Winkeln in die Gasströmung im Hals 48 ordnet den Injektionspunkt des gasförmi­ gen Brennstoffes an dem die größte Geschwindigkeit aufweisenden Punkt in dem System stromaufwärts von dem Katalysatorbett 28 an. Die hohe Luftgeschwindigkeit im Hals 48 verhindert ein Rückzünden stromaufwärts in Richtung auf die Vorbrenner-Brenn­ stoffdüse 20 und vermeidet auch ein Flammenanhaften an dem zahlreiche Venturi-Rohre aufweisenden Brennstoff-Injektor 24. Es ist somit möglich, ein Brennstoffgas in die Luftströmung zu injizieren, selbst wenn die Luftströmung erwärmt ist durch einen Betrieb der Vorbrenner-Brennstoffdüse 20 in dem Vorbren­ nerabschnitt 14 während des Startvorganges, unabhängig von einer möglichen Rückzündung. Es ist wahrscheinlich, daß die kleinere Luftgeschwindigkeit am Einlaßabschnitt 46 nicht hoch genug ist, um für eine ausreichende Sicherheitsgrenze gegen ein Rückzünden während aller Betriebsbedingungen zu sorgen.

Die Technologie, die zur Fertigung des zahlreiche Venturi-Rohre aufweisenden Brennstoff-Injektors 24 angewendet wird, ist sehr ähnlich der üblichen Technologie, die zum Verschweißen von Boiler-Röhren in ein Rohrblech verwendet wird. Somit stehen dem Fachmann genügend Fertigungstechniken zur Verfügung.

Es wird noch einmal auf Fig. 2 Bezug genommen. Dort kann die Brennstoffversorgungsleitung 44 als Teil einer Halterungsstruk­ tur zur Halterung des mehrere Venturi-Rohre aufweisenden Brennstoff-Injektors 24 dienen. Drei zusätzliche Halterungen 56, 58 und 60, die in gestrichelten Linien angedeutet sind, können für eine zusätzliche Halterung des Injektors 24 für gasförmigen Brennstoff sorgen. Es wird zwar angenommen, daß eine einzelne Brennstoffversorgungsleitung 44 für eine gleich­ förmige Strömung von Brennstoffgas zu allen Venturi-Rohren 34 in dem Injektor 24 sorgen kann, aber ein oder mehrere Halte­ rungen 56, 58 und 60 können neben einer zusätzlichen Halterung auch als zusätzliche Mittel zum Zuführen von Brennstoffgas zu dem mehrere Venturi-Rohre aufweisenden Brennstoff-Injektor 24 verwendet werden.

Claims (11)

1. Brennstoffinjektor für eine Brennkammer eines Gastur­ binenmotors,
gekennzeichnet durch mehrere Venturi-Rohre (34), die in der Brennkammer (12) angeordnet sind,
wobei die mehreren Venturi-Rohre (34) Mittel (42) auf­ weisen, durch die im wesentlichen die gesamte stromauf­ wärtige Gasströmung zwangsläufig durch die mehreren Venturi-Rohre (34) strömt,
wobei jedes Venturi-Rohr (34) einen konvergenten Ein­ laßabschnitt (46), einen Hals (48), der einen engsten Abschnitt bildet, und einen divergenten Diffusorab­ schnitt (50) aufweist,
wobei jedes Venturi-Rohr (34) wenigstens eine Öffnung (54) in dem Hals (48) aufweist, und
Mittel (44) zum Zuführen eines Brennstoffgases zu der wenigstens einen Öffnung (54) derart, daß das Brenn­ stoffgas in die Gasströmung an dem Hals (48) injizier­ bar ist.

2. Brennstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Öffnung (54) in einem Winkel von etwa 90 Grad zu der Gasströmung durch den Hals (48) angeordnet ist derart, daß die Gasströmung in Winkeln von 90 Grad in die Gasströmung injizierbar ist.

3. Brennstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine stromaufwärtige Kopfplatte (36) sich quer zur Richtung einer Gasströmung in der Brennkammer (12) erstreckt,
eine stromabwärtige Kopfplatte (38) im Abstand strom­ abwärts von der stromaufwärtigen Kopfplatte (36) ange­ ordnet ist,
die Venturi-Rohre (34) durch die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kopfplatten (36,38) hindurchführen,
erste Mittel, die die Venturi-Rohre (34) mit den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Kopfplatten (36, 38) abdichten derart, daß die Gasströmung zwangsläufig durch die Venturi-Rohre strömt,
zweite Mittel (40), die die Umfänge der stromaufwärti­ gen und stromabwärtigen Kopfplatten (36, 38) dichtend miteinander verbinden derart, daß dazwischen eine Kam­ mer (42) gebildet ist, die Abschnitte der Venturi-Rohre (34) umgibt,
Mittel (44) zum Zuführen eines Brennstoffgases in die Kammer (42) und
jedes Venturi-Rohr (34) wenigstens eine Öffnung (54) zwischen der Kammer (42) und einem hindurchführenden Mittelkanal aufweist derart, daß das Brennstoffgas durch die wenigstens eine Öffnung (54) in die Gasströ­ mung injizierbar ist.

4. Brennstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Öffnungen (54) im Abstand um einen Umfang von jedem der Venturi-Rohre (34) angeordnet sind.

5. Brennstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Venturi-Rohr (34) einen konvergenten Einlaß­ abschnitt (46), einen Hals (48), der einen engsten Abschnitt bildet, und einen divergenten Diffusorab­ schnitt (50) bildet und
die wenigstens eine Öffnung (54) in dem Hals (48) an­ geordnet ist.

6. Brennstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel zum Abdichten durch Hartlöten ausgebildet sind.

7. Brennstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel (40) zum Abdichten einen Dich­ tungsring um die Umfänge herum aufweisen.

8. Brennstoffinjektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hartlötung zwischen der stromaufwärtigen Kopf­ platte (36) und dem Dichtungsring (40) und zwischen der stromabwärtigen Kopfplatte (38) und dem Dichtungs­ ring (40) ausgebildet ist.

9. Brennkammer für einen Gasturbinenmotor, gekennzeichnet durch:
einen Vorbrenner (14),
Mittel (16, 22) zum Zuführen von Brennstoff und Luft zu dem Vorbrenner (14),
einen Gasbrennstoff-Injektor (24) stromabwärts von dem Vorbrenner (14),
wobei der Gasbrennstoff-Injektor (24) mehrere parallele Venturi-Rohre (34) und Mittel (42) aufweist, durch die im wesentlichen die gesamte Gasströmung zwangsläufig von dem Vorbrenner (14) durch die Venturi-Rohre (34) strömt,
Mittel (54) zum Zuführen eines gasförmigen Brennstof­ fes zu jedem der mehreren Venturi-Rohre (34),
ein Katalysatorbett (28) stromabwärts von dem Gas­ brennstoff-Injektor (24) und
wobei ein Brennstoffgas- und Luft-Gemisch aus dem Gas­ brennstoff-Injektor (24) durch das Katalysatorbett (28) strömt und unter Verbrennung reagiert, während es hindurchströmt, wodurch energiereiche Gase stromab­ wärts von dem Katalysatorbett (28) austreten.

10. Brennkammer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (42), durch die im wesentlichen die ge­ samte Gasströmung zwangsläufig von dem Vorbrenner durch die Venturi-Rohre (34) strömt, eine Kammer auf­ weisen, die abdichtend an den mehreren Venturi-Rohren (34) befestigt sind, und die Mittel zum Zuführen eines gasförmigen Brennstoffes wenigstens eine Öff­ nung (54) in jedem der mehreren Venturi-Rohre (34) aufweisen, wobei die wenigstens eine Öffnung (54) eine Verbindung zwischen der Kammer (42) und dem Innenraum des Venturi-Rohrs herstellt.

11. Brennkammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Venturi-Rohr (34) einen konvergenten Einlaß­ abschnitt (46), einen Hals (48), der einen engsten Ab­ schnitt bildet, und einen divergenten Diffusorab­ schnitt (50) aufweist, wobei die wenigstens eine Öff­ nung (54) in dem Hals (48) angeordnet ist.