EP0751351B1 - Combustion chamber - Google Patents

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammer gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a combustion chamber according to Preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Bei Gasturbinen der neueren Generation wird ein Teil der Verdichterluft zu Kühlzwecken abgezweigt. Bestimmungsgemäss wird diese Verdichterluft zur Kühlung der thermisch hochbelasteten Aggregate eingesetzt, anschliessend dann als Verbrennungsluft in den Kreislauf der Gasturbine eingeführt. Da die Einleitung dieser Kühlluft in den Kreislauf an geeigneter Stelle stattfinden muss, besteht dort die immanente Gefahr, dass die Druckverluste bei dieser Ueberleitung zu hoch ausfallen, was zwangsläufig eine Verminderung des Wirkungsgrades der Anlage zur Folge hat. Die genannte Verdichterluft muss darüber hinaus beispielsweise nach Kühlung der Brennkammer vor der Verbrennungszone wieder in den Kreislauf rückgeführt werden, soll die spezifische Leistung der Anlage keine Einbrüche erleiden. Gerade bei letztgenannter Operation, im Zusammenhang mit dem Einsatz eines Vormischbrenners in der Brennkammer, treten, soweit aus dem Stand der Technik ersichtlich ist, Druckverluste auf, welche regelmässig infolge der Querschnittserweiterung zwischen Kühlluft-Zuführung und Plenum zu hohen Wirkungsgradverluste führen. zwar ist es richtig, dass sich diese Wirkungsgradverluste durch einen Diffusor vermeiden liessen, indessen würde eine solche Vorkehrung, insbesondere bei den heute üblichen Ringbrennkammern, die Länge der Gasturbine stark anwachsen lassen, mit allen sich daraus ergebenden Nachteilen, die dem Fachmann bestens geläufig sind. Diese Nachteile würden sich sodann akzentuieren, wenn die Gasturbine auf eine sequentielle Verbrennung ausgelegt ist, d.h., wenn die Gasturbine aus je zwei nachgeschalteten Brennkammern und Turbinen besteht. Die bekanntgewordenen Konfigurationen, welche eine Reduzierung der Gesamtlänge der Gasturbine aufgrund einer zu langen Brennkammer durch eine Ueberlagerung der Brennkammer gegenüber den beiden in Wirkverbindung stehenden Strömungsmaschinen anstreben, weisen auch Nachteile auf, denn hier muss die Strömungsrichtung der Arbeitsmedien jeweils zwei Mal umgelenkt werden, was für den Wirkungsgrad und für die Güte der Mischung der Verbrennungsluft nicht förderlich ist.With gas turbines of the newer generation, part of the compressor air branched off for cooling purposes. As intended this compressor air for cooling the thermally highly stressed Units used, then as combustion air introduced into the circuit of the gas turbine. Since the introduction this cooling air in the circuit take place at a suitable place there is an inherent risk that the Pressure losses in this transfer are too high, which inevitably a reduction in the efficiency of the system has the consequence. The compressor air mentioned must also go for example after cooling the combustion chamber in front of the combustion zone be returned to the cycle, the specific performance of the system should not suffer any drops. Especially in connection with the latter operation with the use of a premix burner in the combustion chamber, occur as far as can be seen from the state of the art, Pressure losses, which regularly due to the cross-sectional expansion between the cooling air supply and plenum lead to high efficiency losses. it is true that avoid this loss of efficiency through a diffuser such a precaution, in particular with the ring combustion chambers common today, the length of the Allow the gas turbine to grow strongly, with all resulting from it Disadvantages that are well known to the expert. These disadvantages would then be accentuated if the Gas turbine is designed for sequential combustion, i.e. if the gas turbine consists of two downstream combustion chambers and turbines. The configurations that became known, which is a reduction in the overall length of the gas turbine due to a too long combustion chamber due to an overlay the combustion chamber in operative connection with the two Aiming for stationary turbomachines also have disadvantages on, because here the direction of flow of the working media be redirected twice, which is for the efficiency and not conducive to the quality of the mixture of the combustion air is.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkammer der eingangs genannten Art die Einführung der Kühlluft in den Verbrennungsluftstrom mit minimierten Druckverlusten bei optimaler Vermischung der beiden Luftströme zu gestalten.The invention seeks to remedy this. The invention how it is characterized in the claims, the task lies based on a combustion chamber of the type mentioned the introduction of the cooling air into the combustion air flow minimized pressure losses with optimal mixing of the two To shape air flows.

Die Druckverluste bei der Implementierung der Kühlluft in den Verbrennungsluftstrom werden minimiert, indem durch mindestens ein Injektorsystem am Uebergang zum Plenum an sich ein körperloser Diffusor gebildet wird.The pressure drops when implementing the cooling air in the Combustion airflow is minimized by at least an injector system at the transition to the plenum itself disembodied diffuser is formed.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass es sich hier um eine kompakte Konfiguration handelt, welche die Einströmung der Kühlluft in den anderen Luftstrom im selben Rahmen wie beim Einsatz eines verhältnismässig langen, strömungsoptimal ausgelegten Uebergangsdiffusors gewährleistet. Daraus ergibt sich, dass die Brennkammer kompakter ausgelegt werden kann, und dass die Zumischung der Kühlluft strömungstechnisch optimal abläuft, dergestalt, dass auf die Flammentemperatur eingewirkt werden kann, in dem Sinne, dass daraus eine Minimierung der Schadstoff-Emissionen, insbesondere was die NOx-Emissionen betrifft, resultiert.The main advantage of the invention is that that this is a compact configuration, which is the inflow of cooling air into the other airflow within the same framework as when using a relatively long, flow-optimized transition diffuser guaranteed. As a result, the combustion chamber is more compact can be interpreted and that the admixture of the cooling air fluidic runs optimally, in such a way that on the Flame temperature can be applied in the sense that minimizing pollutant emissions, in particular as far as NOx emissions are concerned.

Darüber hinaus werden durch die Erfindung nicht nur die Druckverluste minimiert, sondern es wird in positiver Weise auch auf die Unterdrückung von Pulsationen eingewirkt.In addition, not only the Pressure loss is minimized but it is done in a positive way also acted on the suppression of pulsations.

Die Erfindung entfaltet insbesondere bei Gasturbinen mit Ringbrennkammern grosse Vorteile, denn die vorgeschlagene Zumischung der Kühlluft bedingt keine Verlängerung des Plenums, womit als augenfällige Folge eine kürzere Rotorwelle-der Anlage daraus resultiert.The invention develops in particular in gas turbines Annular combustion chambers have great advantages because of the proposed addition the cooling air does not require an extension of the plenum, with an obvious consequence of a shorter rotor shaft of the system this results.

Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous and expedient developments of the inventive Task solutions are characterized in the other claims.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind weggelassen worden. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.In the following, exemplary embodiments are described with reference to the drawings illustrated and explained in more detail. All for that immediate understanding of the invention is not required Elements have been left out. Same elements are in the different figures with the same reference numerals. The direction of flow of the media is indicated by arrows.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigt:

Fig. 1

eine Ringbrennkammer im Bereich der Implementierung der Kühlluft in den Verbrennungsluftstrom,

Fig. 2

eine Ansicht der Ringbrennkammer entlang der Schnittebene II.-II. aus Fig. 1,

Fig. 3

einen Vormischbrenner in perspektivischer Darstellung, entsprechend aufgeschnitten,

Fig. 4-6

Ansichten durch verschiedene Schnittebenen des Brenners gemäss Fig. 3,

Fig. 7

einen weiteren Brenner,

Fig. 8

einen Drallerzeuger als Bestandteil des Brenners gemäss Fig. 7, in perspektivischer Darstellung, entsprechend aufgeschnitten,

Fig. 9

eine Schnittebene durch den als zweischalig ausgebildeten Drallerzeuger gemäss Fig. 8,

Fig. 10

eine Schnittebene durch einen vierschaligen Drallerzeuger,

Fig. 11

eine Schnittebene durch einen Drallerzeuger, dessen Schalen schaufelförmig profiliert sind und

Fig. 12

eine Darstellung der Form der Uebergangsgeometrie zwischen Drallerzeuger und nachgeschaltetem Mischrohr.

It shows:

Fig. 1

an annular combustion chamber in the area of the implementation of the cooling air in the combustion air flow,

Fig. 2

a view of the annular combustion chamber along the section plane II.-II. from Fig. 1,

Fig. 3

a premix burner in perspective, cut open accordingly,

Fig. 4-6

Views through different sectional planes of the burner according to FIG. 3,

Fig. 7

another burner,

Fig. 8

7, a swirl generator as part of the burner according to FIG. 7, in a perspective view, correspondingly cut open,

Fig. 9

8 shows a sectional plane through the swirl generator designed as a double-shell according to FIG. 8,

Fig. 10

a cutting plane through a four-shell swirl generator,

Fig. 11

a sectional plane through a swirl generator, the shells of which are profiled in a shovel shape and

Fig. 12

a representation of the shape of the transition geometry between the swirl generator and the downstream mixing tube.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION, INDUSTRIAL APPLICABILITY

Fig. 1 zeigt, wie aus der eingezeichneten Wellenachse 10 hervorgeht, dass es sich bei vorliegender Brennkammer um eine Ringbrennkammer 1 handelt, welche im wesentlichen die Form eines zusammenhängenden annularen oder quasi-annularen Zylinders einnimmt. Darüber hinaus kann eine solche Brennkammer auch aus einer Anzahl axial, quasi-axial oder schraubenförmig angeordneter und einzeln in sich abgeschlossener Brennräume bestehen. An sich kann eine solche Brennkammer auch aus einem einzigen Rohr bestehen. Des weiteren kann diese Brennkammer die einzige Verbrennungsstufe einer Gasturbine oder eine Verbrennungsstufe einer sequentiell befeuerten Anlage bildet. Die Ringbrennkammer 1 besteht kopfseitig aus einem Plenum 7, dass endseitig in Strömungsrichtung mit einer Konfiguration von Brennern 100 abschliesst. Ueber die Verteilung sowie Ausgestaltung der Brenner 100 wird in den nachfolgenden Figuren näher eingegangen. Stromab dieser Brenner 100 schliesst sich der eigentliche Brennraum 122 der Brennkammer 1 an. Die in diesem Raum erzeugten Heissgase 11 beaufschlagen dann in der Regel eine nachgeschaltete Turbine. Der Brennraum 122 ist mit einem doppelten ringförmigen Kanal 2, 3 ummantelt, durch welche eine Kühlluft 4 in Gegenstromrichtung fliesst. Etwa in der Ebene zwischen Ende Brenner 100 und Anfang Brennraum 122, also in der Ebene der Frontwand 110, steht diese Kühlluft 4 in Wirkverbindung mit einer von aussen kommenden Luftmenge 5 höheren Potentials, im folgenden Beschleunigungsluft genannt, wobei das Zusammenwirken dieser beiden Luftströme 4, 5 über Injektorsysteme 8, 9 stattfindet, welche in Umfangsrichtung gegenüber Innen- und Aussenwand der Ringbrennkammer 1 angeordnet sind. Auf die Ausgestaltung dieser Injektorsysteme wird unter Fig. 2 näher eingegangen. Innerhalb dieser Injektorsysteme 8, 9 erhält die Kühlluft 4 durch die Wirkung der Beschleunigungsluft 5 innerhalb eine sehr kurzen Strecke ein räumlich kompaktes, optimales Geschwindigkeitsprofil, das typischerweise demjenigen eines relativ langen Diffusors entspricht. Dieses Geschwindigkeitsprofil weist keine Strömungsablösungen entlang der Wände des entsprechenden Injektorsystems auf, so dass die Druckverluste, die insbesondere virulent bei jeder Querschnittserweiterung auftreten, bei der nachfolgenden Implementierung dieses Luftstromes 6 in die weitere Verdichterluft innerhalb des Plenums 7 minimiert werden. Daraus ergibt sich auch, dass aus der Vermischung der beiden letztgenannten Hauptluftströmungen eine gleichförmige Verbrennungsluft 115 bereitgestellt wird, dergestalt, dass die Brenner 100 mit einer optimalen Verbrennungsluft 115 geladen werden, wodurch die nachfolgende Vermischung mit einem Brennstoff zu einem zündfähiges Gemisch unter bestmöglichen Verhältnissen stattfinden kann. Die anschliessende Verbrennung zeichnet sich dann folgerichtig durch einen minimierten Ausstoss an Schadstoff-Emissionen aus. Vorzugsweise sind die hier zum Einsatz kommenden Brenner nach einem Vormischtechnik aufgebaut, wobei für bestimmte Anwendungen auch Diffusionsbrenner in Frage kommen können.1 shows, as can be seen from the shown shaft axis 10, that this is a combustion chamber Annular combustion chamber 1 acts, which is essentially the shape of a coherent annular or quasi-annular cylinder occupies. In addition, such a combustion chamber also from a number of axially, quasi-axially or helically arranged and individually closed combustion chambers consist. In itself, such a combustion chamber can also consist of one single pipe exist. Furthermore, this combustion chamber the only combustion stage of a gas turbine or a combustion stage a sequentially fired plant. The annular combustion chamber 1 consists of a plenum 7 on the head side, that ends up in the flow direction with a configuration of burners 100. About the distribution and organization burner 100 is shown in the following figures discussed in more detail. Downstream of this burner 100 closes the actual combustion chamber 122 of the combustion chamber 1. In the hot gases generated in this room then act in the Usually a downstream turbine. The combustion chamber 122 is included a double annular channel 2, 3 encased, through which a cooling air 4 flows in the counterflow direction. About in the level between the end of burner 100 and the beginning of combustion chamber 122, that is, in the plane of the front wall 110, this cooling air 4 in operative connection with an air quantity coming from outside 5 higher potential, hereinafter called accelerating air, the interaction of these two air flows 4, 5 over Injector systems 8, 9 takes place, which in the circumferential direction arranged opposite the inner and outer wall of the annular combustion chamber 1 are. On the design of these injector systems is discussed in more detail in Fig. 2. Within these injector systems 8, 9 receives the cooling air 4 through the action of Accelerating air 5 within a very short distance spatially compact, optimal speed profile that typically corresponds to that of a relatively long diffuser. This speed profile shows no flow separation along the walls of the corresponding injector system on, so the pressure drops, which are particularly virulent occur with every cross-sectional expansion in which subsequent implementation of this airflow 6 in the further compressor air within the plenum 7 can be minimized. It also follows that the mixing of the the latter two main air flows are uniform Combustion air 115 is provided such that the burners 100 are loaded with optimal combustion air 115 be, whereby the subsequent mixing with a Fuel to an ignitable mixture under the best possible Conditions can take place. The subsequent combustion is consequently characterized by a minimized Emissions of pollutant emissions. Preferably, the Burners used here according to a premixing technique built up, with diffusion burners for certain applications can come into question.

Aus Fig. 2 ist der Aufbau der einzelnen Injektorsysteme 8, 9 ersichtlich. Des weiteren geht aus dieser Fig. 2 die Anordnung der Brenner 100 innerhalb der Frontwand 110 zum anschliessenden Brennraum hervor. Diese Anordnung kann von Fall zu Fall verschieden sein, wobei auch die Anzahl der Brenner varieren kann. Ferner findet innerhalb des Brennerverbundes vorzugsweise eine Aufteilung in Pilotbrenner und Hauptbrenner statt, wodurch mit dieser Vorkehrung die transienten Lastbereiche optimal angefahren werden können. In beiden Umfangsrichtungen beidseits der Brenner 100 wird die Kühlluft 4 durch einzelne in sich abgeschlossene Injektorsysteme 8, 9 geleitet, welche die Form rechteckiger Kanäle haben. In Umfangsrichtung jedes Kanals wird die Beschleunigungsluft 5 über dort in regelmässigem Abstand vorhandene Bohrungen 5a eingebracht und bewirkt, dass die Kühlluft 4 innerhalb der sehr kurzen Länge der Kanäle ein optimales Geschwindigkeitsprofil erhält, bevor sie in das Plenum einströmt. Selbstverständlich ist die geometrische Querschnittsform der Kanäle nicht auf die dargestellte rechteckige Form beschränkt. Auch der Durchflussquerschnitt und schlussendlich die Zahl dieser Kanäle in Umfangsrichtung ist von Fall zu Fall zu bestimmen, wobei das Ziel bei jeder Auslegung die Optimierung des Geschwindigkeitsprofils der Kühlluft 4 innerhalb einer kürzesten Strecke sein muss.2 shows the structure of the individual injector systems 8, 9 seen. Furthermore, the arrangement goes from this FIG. 2 the burner 100 within the front wall 110 for subsequent connection Combustion chamber. This arrangement may apply case to be different, including the number of burners can vary. It also takes place within the burner network preferably a division into pilot burner and main burner instead, with this provision the transient load ranges can be approached optimally. In both circumferential directions The cooling air 4 becomes on both sides of the burner 100 through individual self-contained injector systems 8, 9 directed, which have the shape of rectangular channels. In the circumferential direction the acceleration air of each channel 5 through holes 5a there at regular intervals introduced and causes the cooling air 4 within the very short length of the channels an optimal speed profile received before it flows into the plenary. Of course, the geometric cross-sectional shape is Channels are not limited to the rectangular shape shown. Also the flow cross section and finally the number of these channels in the circumferential direction depends on the case Determine case, with the goal of optimizing each design the speed profile of the cooling air 4 within must be the shortest route.

Nachfolgend kommen zwei Vormischbrennertypen zur Darstellung und näheren Erläuterung: Zum einen handelt es sich um den Vormischbrenner 100, gemäss Fig. 3-6, der in den Fig. 1 und 2 bereits schematisch dargestellt ist, zum anderen um einen weiteren Vormischbrenner, der in den Fig. 7-12 näher gezeigt und erläutert wird.Two types of premix burner are shown below and further explanation: On the one hand it is the Premix burner 100, according to FIGS. 3-6, that in FIGS. 1 and 2 is already shown schematically, on the other by one another premix burner, which is shown in more detail in FIGS. 7-12 and is explained.

Um den Aufbau des Brenners 100 besser zu verstehen, ist es von Vorteil, wenn gleichzeitig zu Fig. 3 die einzelnen Schnitte nach den Figuren 4-6 herangezogen werden. Des weiteren, um Fig. 3 nicht unnötig unübersichtlich zu gestalten, sind in ihr die nach den Figuren 4-6 schematisch gezeigten Leitbleche 121a, 121b nur andeutungsweise aufgenommen worden. Im folgenden wird bei der Beschreibung von Fig. 3 nach Bedarf auf die restlichen Figuren 4-6 hingewiesen.To better understand the structure of burner 100, it is of advantage if the individual at the same time as FIG. 3 Cuts according to Figures 4-6 can be used. Furthermore, in order not to make Fig. 3 unnecessarily confusing, are those shown schematically in FIGS. 4-6 Baffles 121a, 121b have only been hinted at. The following is the description of FIG. 3 as needed referred to the remaining figures 4-6.

Der Brenner 100 nach Fig. 3 ist ein Vormischbrenner und besteht aus zwei hohlen kegelförmigen Teilkörpern 101, 102, die versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind. Die Versetzung der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachsen 101b, 102b der kegeligen Teilkörper 101, 102 zueinander schafft auf beiden Seiten, in spiegelbildlicher Anordnung, jeweils einen tangentialen Lufteintrittsschlitz oder Kanal 119, 120 frei (Vgl. Fig. 4-6), durch welche die Verbrennungsluft 115 in Innenraum des Brenners 100, d.h. in den Kegelhohlraum 114 strömt. Die Kegelform der gezeigten Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung weist einen bestimmten festen Winkel auf. Selbstverständlich, je nach Betriebseinsatz, können die Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung eine zunehmende oder abnehmende Kegelneigung aufweisen, ähnlich einer Trompete oder Tulpe resp. Diffusor oder Konfusor. Die beiden letztgenannten Formen sind zeichnerisch nicht erfasst, da sie für den Fachmann ohne weiteres nachempfindbar sind. Die beiden kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen je einen zylindrischen Anfangsteil 101a, 102a, die ebenfalls, analog den kegeligen Teilkörpern 101, 102, versetzt zueinander verlaufen, so dass die tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 über die ganze Länge des Brenners 100 vorhanden sind. Im Bereich des zylindrischen Anfangsteils ist eine Düse 103 untergebracht, deren Brennstoff-Eindüsung 104 in etwa mit dem engsten Querschnitt des durch die kegeligen Teilkörper 101, 102 gebildeten Kegelhohlraums 114 zusammenfällt. Die Eindüsungskapazität und die Art dieser Düse 103 richtet sich nach den vorgegebenen Parametern des jeweiligen Brenners 100. Selbstverständlich kann der Brenner rein kegelig, also ohne zylindrische Anfangsteile 101a, 102a, aus einem einzigen Teilkörper mit einem einzigen tangentialen Lufteintrittsschlitz, oder aus mehr als zwei Teilkörpern ausgeführt sein. Die kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen des weiteren je eine Brennstoffleitung 108, 109 auf, welche entlang der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 angeordnet und mit Eindüsungsöffnungen 117 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff 113 in die dort durchströmende verbrennungsluft 115 eingedüst wird, wie dies die Pfeile 116 versinnbildlichen wollen. Diese Brennstoffleitungen 108, 109 sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Einströmung, vor Eintritt in den Kegelhohlraum 114, plaziert, dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu erhalten. Brennraumseitig 122 geht die Ausgangsöffnung des Brenners 100 in eine Frontwand 110 über, in welcher eine Anzahl Bohrungen 110a vorhanden sind. Die letztgenannten Bohrungen 110a treten bei Bedarf in Funktion, und sorgen dafür, dass Verdünnungsluft oder Kühlluft 110b dem vorderen Teil des Brennraumes 122 zugeführt wird. Darüber hinaus sorgt diese Luftzuführung für eine Flammenstabilisierung am Ausgang des Brenners 100. Diese Flammenstabilisierung wird dann wichtig, wenn es darum geht, die Kompaktheit der Flamme infolge einer radialen Verflachung zu stützen. Bei dem durch die Düse 103 herangeführten Brennstoff handelt es sich um einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff 112, der allenfalls mit einem rückgeführten Abgas angereichert sein kann. Dieser Brennstoff 112 wird, insbesondere wenn es sich um einen flüssigen handelt, unter einem spitzen Winkel in den Kegelhohlraum 114 eingedüst. Aus der Düse 103 bildet sich sonach ein kegeliges Brennstoffprofil 105, das von der tangential einströmenden rotierenden Verbrennungsluft 115 umschlossen wird. In axialer Richtung wird die Konzentration des Brennstoffes 112 fortlaufend durch die einströmenden Verbrennungsluft 115 zu einer optimalen Vermischung abgebaut. Wird der Brenner 100 mit einem gasförmigen Brennstoff 113 betrieben, so geschieht dies vorzugsweise über Oeffnungsdüsen 117, wobei die Bildung dieses Brennstoff/Luft-Gemisches direkt am Uebergang der Lufteintrittsschlitze 119, 120 zum Kegelhohlraum 114 hin zustande kommt. Die Eindüsung des Brennstoffes 112 über die Düse 103 erfüllt die Funktion einer Kopfstufe; sie kommt normalerweise bei Inbetriebsetzung und bei Teillastbetrieb zum Zuge. Selbstverständlich ist über diese Kopfstufe auch ein Grundlastbetrieb mit einem flüssigen Brennstoff möglich. Am Ende des Brenners 100 stellt sich einerseits die optimale, homogene Brennstoffkonzentration über den Querschnitt, andererseits die kritische Drallzahl ein; letztgenannte führt dann im Zusammenwirken mit der dort disponierten Querschnittserweiterung zu einem Wirbelaufplatzen, gleichzeitig auch zur dortigen Bildung einer Rückströmzone 106. Die Zündung erfolgt an der Spitze dieser Rückströmzone 106. Erst an dieser Stelle kann eine stabile Flammenfront 107 entstehen. Ein Rückschlag der Flamme ins Innere des Brenners 100, wie dies bei bekannten Vormischstrecken latent der Fall ist, wogegen dort mit komplizierten Flammenhaltern Abhilfe gesucht wird, ist hier nicht zu befürchten. Ist die Verbrennungsluft 115 zusätzlich vorgeheizt oder mit einem rückgeführten Abgas angereichert, so unterstützt dies die Verdampfung des allenfalls eingesetzten flüssigen Brennstoffes 112 nachhaltig, bevor die Verbrennungszone erreicht wird. Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn über die Leitungen 108, 109 statt gasförmige flüssige Brennstoffe zugeführt werden. Bei der Gestaltung der kegeligen Teilkörper 101, 102 hinsichtlich Kegelwinkels und Breite der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 sind enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Verbrennungsluft 115 mit der Rückströmzone 106 am Ausgang des Brenners einstellen kann. Allgemein ist zu sagen, dass eine Verkleinerung der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 die Rückströmzone 106 weiter stromaufwärts verschiebt, wodurch dann allerdings das Gemisch früher zur Zündung kommt. Immerhin ist festzustellen, dass die einmal fixierte Rückströmzone 106 an sich positionsstabil ist, denn die Drallzahl nimmt in Strömungsrichtung im Bereich der Kegelform des Brenners 100 zu. Die Axialgeschwindigkeit innerhalb des Brenners 100 lässt sich durch eine entsprechende nicht gezeigte Zuführung eines axialen Verbrennungsluftstromes verändern. Die Konstruktion des Brenners 100 eignet sich des-weiteren vorzüglich, die Grösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 zu verändern, womit ohne Veränderung der Baulänge des Brenners 100 eine relativ grosse betriebliche Bandbreite erfasst werden kann. Es ist auch ohne weiteres möglich, die kegeligen Teilkörper 101, 102 spriralförmig ineinander zu verschachteln.The burner 100 of FIG. 3 is a premix burner and exists of two hollow conical part-bodies 101, 102 which are nested staggered. The dislocation the respective central axis or longitudinal symmetry axes 101b, 102b of the tapered partial bodies 101, 102 to one another creates on both sides, in a mirror image arrangement, each have a tangential air inlet slot or duct 119, 120 free (see Fig. 4-6), through which the combustion air 115 inside the burner 100, i.e. in the cone cavity 114 flows. The cone shape of the partial body shown 101, 102 in the flow direction has a certain fixed Angle on. Of course, depending on the operational use, you can the partial bodies 101, 102 are increasing in the direction of flow or have a decreasing taper, similar to one Trumpet or tulip resp. Diffuser or confuser. The two the latter forms are not included in the drawing as they are readily understandable for the person skilled in the art. The two tapered partial bodies 101, 102 each have a cylindrical Initial part 101a, 102a, which also, analogous to the tapered Partial bodies 101, 102, offset from one another, see above that the tangential air inlet slots 119, 120 over the entire length of the burner 100 are present. In the area of cylindrical initial part, a nozzle 103 is accommodated, whose fuel injection 104 is approximately the narrowest cross section that formed by the tapered body 101, 102 Cone cavity 114 coincides. The injection capacity and the type of this nozzle 103 depends on the given Parameters of the respective burner 100. Of course the burner can be purely conical, i.e. without a cylindrical one Initial parts 101a, 102a, with a single part body a single tangential air inlet slot, or out be executed more than two partial bodies. The conical Sub-bodies 101, 102 also each have a fuel line 108, 109 on which along the tangential air inlet slots 119, 120 arranged and with injection openings 117 are provided, through which preferably a gaseous Fuel 113 in the combustion air flowing through there 115 is injected, as shown by the arrows 116 want. These fuel lines 108, 109 are preferably at the latest at the end of the tangential inflow, before entering the cone cavity 114, placed, this to get an optimal air / fuel mixture. The exit opening of the burner 100 is on the combustion chamber side 122 into a front wall 110 in which a number of holes 110a are present. The latter bores 110a occur in function when needed, and ensure that dilution air or cooling air 110b the front part of the combustion chamber 122 is fed. In addition, this air supply ensures flame stabilization at the output of burner 100. This Flame stabilization becomes important when it comes to the compactness of the flame due to a radial flattening to support. With the fuel supplied through the nozzle 103 it is a liquid or gaseous Fuel 112, which at most with a recirculated exhaust gas can be enriched. This fuel 112 will, in particular if it is a liquid, under a acute angle injected into the cone cavity 114. From the Nozzle 103 thus forms a conical fuel profile 105, the rotating combustion air flowing in tangentially 115 is enclosed. In the axial direction the concentration of fuel 112 continuously through the incoming combustion air 115 for optimal mixing reduced. If the burner 100 with a gaseous Operated fuel 113, this is preferably done via Opening nozzles 117, the formation of this fuel / air mixture directly at the crossing of air inlet slots 119, 120 to the cone cavity 114 occurs. The injection of fuel 112 through nozzle 103 performs the function a head stage; it usually comes at commissioning and for part-load operation. Of course, is about this head stage also a base load operation with a liquid Fuel possible. On the one hand, at the end of the burner 100 the optimal, homogeneous fuel concentration the cross section, on the other hand the critical swirl number; the latter then leads in cooperation with the one scheduled there Cross-sectional expansion to a vortex run, at the same time for the formation of a backflow zone there 106. Ignition occurs at the top of this backflow zone 106. Only at this point can a stable flame front 107 arise. A flashback of the flame inside the burner 100, as is latently the case with known premixing sections is a remedy there with complicated flame holders is not to be feared here. Is the combustion air 115 additionally preheated or with a recirculated Exhaust gas enriched, this supports the evaporation any liquid fuel 112 used sustainable before the combustion zone is reached. The The same considerations also apply when using the lines 108, 109 are supplied instead of gaseous liquid fuels. When designing the tapered partial bodies 101, 102 with respect to the cone angle and width of the tangential air inlet slots 119, 120 have to be kept within narrow limits the desired flow field of the combustion air Set 115 with the backflow zone 106 at the burner outlet can. Generally speaking, a downsizing the tangential air inlet slots 119, 120 the backflow zone 106 moves further upstream, which then causes however, the mixture comes to ignition earlier. After all, is determine that the once-fixed backflow zone 106 is on is stable in position because the swirl number increases in the direction of flow in the area of the cone shape of the burner 100. The axial speed within the burner 100 leaves by a corresponding supply, not shown change the axial combustion air flow. The construction of the burner 100 is furthermore particularly suitable for the Size of the tangential air inlet slots 119, 120 to change, without changing the length of the burner 100 a relatively large operational bandwidth can be recorded can. It is also easily possible to use the tapered Partial bodies 101, 102 to be nested in a spiral shape.

Aus Fig. 4-6 geht nunmehr die geometrische Konfiguration der Leitbleche 121a, 121b hervor. Sie haben Strömungseinleitungsfunktion, wobei diese, entsprechend ihrer Länge, das jeweilige Ende der kegeligen Teilkörper 101, 102 in Anströmungsrichtung gegenüber der Verbrennungsluft 115 verlängern. Die Kanalisierung der Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum 114 kann durch Oeffnen bzw. Schliessen der Leitbleche 121a, 121b um einen im Bereich des Eintritts dieses Kanals in den Kegelhohlraum 114 plazierten Drehpunkt 123 optimiert werden, insbesondere ist dies vonnöten, wenn die ursprüngliche Spaltgrösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 verändert wird. Selbstverständlich können diese dynamische Vorkehrungen auch statisch vorgesehen werden, indem bedarfsmässige Leitbleche einen festen Bestandteil mit den kegeligen Teilkörpern 101, 102 bilden. Ebenfalls kann der Brenner 100 auch ohne Leitbleche betrieben werden, oder es können andere Hilfsmittel hierfür vogesehen werden.4-6 the geometric configuration of the Baffles 121a, 121b. They have a flow initiation function these, according to their length, the respective End of the tapered partial body 101, 102 in the direction of flow extend towards the combustion air 115. The Channeling the combustion air 115 into the cone cavity 114 can by opening or closing the guide plates 121a, 121b by one in the area of the entry of this channel into the Cone cavity 114 placed pivot point 123 can be optimized, this is particularly necessary if the original gap size the tangential air inlet slots 119, 120 changed becomes. Of course, these can be dynamic arrangements can also be provided statically, as required Baffles are an integral part with the tapered partial bodies 101, 102 form. The burner 100 can also can be operated without baffles, or others can Aids for this are provided.

Fig. 7 zeigt den Gesamtaufbau eines weiteren Brenners 300. Anfänglich ist ein Drallerzeuger 100a wirksam, dessen Ausgestaltung weitgehend derjenigen des Brenners 100 gemäss Fig. 3 entspricht. Es handelt sich bei diesem Drallerzeuger 100a auch um ein kegelförmiges Gebilde, das tangential mehrfach von dem tangential einströmenden Verbrennungsluftstromes 115 beaufschlagt wird. Die sich hierein bildende Strömung wird anhand einer stromab des Drallerzeugers 100a vorgesehenen Uebergangsgeometrie nahtlos in ein Uebergangsstück 200 übergeleitet, dergestalt, dass dort keine Ablösungsgebiete auftreten können. Die Konfiguration dieser Uebergangsgeometrie wird unter Fig. 12 näher beschrieben. Dieses Uebergangsstück 200 ist abströmungsseitig der Uebergangsgeometrie durch ein Rohr 20 verlängert, wobei beide Teile das eigentliche Mischrohr 220 des Brenners 300 bilden. Selbstverständlich kann das Mischrohr 220 aus einem einzigen Stück bestehen, d.h. dann, dass das Uebergangsstück 200 und Rohr 20 zu einem einzigen zusammenhängenden Gebilde verschmolzen sind, wobei die Charakteristiken eines jeden Teils erhalten bleiben. Werden Uebergangsstück 200 und Rohr 20 aus zwei Teilen erstellt, so sind diese durch einen Buchsenring 50 verbunden, wobei der gleiche Buchsenring 50 kopfseitig als Verankerungsfläche für den Drallerzeuger 100a dient. Ein solcher Buchsenring 50 hat darüber hinaus den Vorteil, dass verschiedene Mischrohre eingesetzt werden können. Abströmungsseitig des Rohres 20 befindet sich der eigentliche Brennraum 122, der im wesentlich demjenigen aus Fig. 1 entspricht und der hier lediglich durch ein Flammrohr 30 versinnbildlicht ist. Das Mischrohr 220 erfüllt die Bedingung, dass stromab des Drallerzeugers 100a eine definierte Mischstrecke bereitgestellt wird, in welcher eine perfekte Vormischung von Brennstoffen verschiedener Art erzielt wird. Diese Mischstrecke, also das Mischrohr 220, ermöglicht des weiteren eine verlustfreie Strömungsführung, so dass sich auch in Wirkverbindung mit der Uebergangsgeometrie zunächst keine Rückströmzone bilden kann, womit über die Länge des Mischrohres 220 auf die Mischungsgüte für alle Brennstoffarten Einfluss ausgeübt werden kann. Dieses Mischrohres 220 hat aber noch eine andere Eigenschaft, welche darin besteht, dass im Mischrohr 220 selbst das Axialgeschwindigkeits-Profil ein ausgeprägtes Maximum auf der Achse besitzt, so dass eine Rückzündung der Flamme aus der Brennkammer nicht möglich ist. Allerdings ist es richtig, dass bei einer solchen Konfiguration diese Axialgeschwindigkeit zur Wand hin abfällt. Um Rückzündung auch in diesem Bereich zu unterbinden, wird das Mischrohr 220 in Strömungs- und Umfangsrichtung mit einer Anzahl von regelmässig oder unregelmässig verteilten Bohrungen 21 verschiedenster Querschnitte und Richtungen versehen, durch welche eine Luftmenge in das Innere des Mischrohres 220 strömt, und entlang der Wand eine Erhöhung der Geschwindigkeit induziert. Eine andere Möglichkeit die gleiche Wirkung zu erzielen, besteht darin, dass der Durchflussquerschnitt des Mischrohres 220 abströmungsseitig der Uebergangskanäle 201, welche die bereits genannten Uebergangsgeometrie bilden, eine Verengung erfährt, wodurch das gesamte Geschwindigkeitsniveau innerhalb des Mischrohres 220 angehoben wird. In der Figur entspricht der Auslauf der Uebergangskanäle 201 dem engsten Durchflussquerschnitt des Mischrohres 220. Die genannten Uebergangskanäle 201 überbrücken demnach den jeweiligen Querschnittsunterschied, ohne dabei die gebildete Strömung negativ zu beeinflussen. Wenn die gewählte Vorkehrung bei der Führung der Rohrströmung 40 entlang des Mischrohres 220 einen nicht tolerierbaren Druckverlust auslöst, so kann hiergegen Abhilfe geschaffen werden, indem am Ende des Mischrohres 220 ein in der Figur nicht gezeigter Diffusor vorgesehen wird. Am Ende des Mischrohres 220 schliesst sich das Flammrohr 30 des Brennraumes 122 an, wobei zwischen den beiden Durchflussquerschnitten ein Querschnittssprung vorhanden ist. Erst hier bildet sich eine zentrale Rückströmzone 106, welche die Eigenschaften eines Flammenhalters aufweist. Bildet sich innerhalb dieses Querschnittssprunges während des Betriebes eine strömungsmässige Randzone, in welcher durch den dort vorherrschenden Unterdruck Wirbelablösungen entstehen, so führt dies zu einer verstärkten Ringstabilisation der Rückströmzone 106. Stirnseitig, also in der Frontwand 110, sind mehrere Oeffnungen 31 vorgesehen, durch welche eine Luftmenge direkt in den Querschnittssprung strömt, und dort unteren anderen dazu beiträgt, dass die Ringstabilisation der Rückströmzone 106 gestärkt wird. Danebst darf nicht unerwähnt bleiben, dass die Erzeugung einer stabilen Rückströmzone 106 auch eine ausreichend hohe Drallzahl in einem Rohr erfordert. Ist eine solche zunächst unerwünscht, so können stabile Rückströmzonen durch die Zufuhr kleiner stark verdrallter Luftströmungen am Rohrende, beispielsweise durch tangentiale Oeffnungen, erzeugt werden. Dabei geht man hier davon aus, dass die hierzu benötigte Luftmenge in etwa 5-20% der Gesamtluftmenge beträgt.7 shows the overall structure of a further burner 300. Initially, a swirl generator 100a is effective, the design of which largely that of the burner 100 according to FIG. 3 equivalent. This swirl generator 100a also around a conical structure that is tangentially multiple from the tangentially flowing combustion air flow 115 is applied. The current that forms here becomes based on a transition geometry provided downstream of the swirl generator 100a transitioned seamlessly into a transition piece 200, in such a way that no detachment areas occur there can. The configuration of this transition geometry is described in more detail in FIG. 12. This transition piece 200 is the outflow side of the transition geometry through a pipe 20 extended, both parts of the actual mixing tube 220 of the burner 300 form. Of course it can Mixing tube 220 consist of a single piece, i.e. then, that the transition piece 200 and tube 20 into one contiguous structures are fused, the characteristics of each part are preserved. Become Transition piece 200 and tube 20 created from two parts, see above are connected by a sleeve ring 50, the same socket ring 50 on the head side as anchoring surface for serves the swirl generator 100a. Such a sleeve ring 50 has furthermore the advantage that different mixing tubes are used can be. Downstream of the tube 20 is located the actual combustion chamber 122, which is essentially corresponds to that of Fig. 1 and here only by a flame tube 30 is symbolized. The mixing tube 220 met the condition that downstream of the swirl generator 100a a defined mixing section is provided, in which a perfect premix of different types of fuel is achieved. This mixing section, ie the mixing tube 220, enables furthermore a lossless flow guidance, so that is also in operative connection with the transition geometry cannot initially form a backflow zone, with which the Length of the mixing tube 220 to the mix quality for everyone Fuel types influence can be exerted. This mixing tube 220 has yet another property, which is that in the mixing tube 220 itself the axial speed profile a pronounced maximum on the axis possesses, so that the flame reignites from the combustion chamber not possible. However, it is true that at such a configuration this axial speed Wall falls down. To reignite in this area too prevent the mixing tube 220 in the flow and circumferential direction with a number of regular or irregular distributed holes 21 of different cross-sections and directions through which an amount of air flows into the interior of the mixing tube 220, and along the Wall induced an increase in speed. Another Possibility to achieve the same effect is that the flow cross section of the mixing tube 220 on the outflow side of the transition channels 201, which the already mentioned Form transition geometry, experience a narrowing, whereby the overall speed level within the Mixing tube 220 is raised. In the figure it corresponds to Outlet of the transition channels 201 the narrowest flow cross section of the mixing tube 220. The transition channels mentioned 201 accordingly bridge the respective cross-sectional difference, without negatively influencing the flow formed. If the chosen precaution when managing the Pipe flow 40 along the mixing tube 220 an intolerable If pressure loss triggers, this can be remedied be by a at the end of the mixing tube 220 in the Figure not shown diffuser is provided. At the end of Mixing tube 220 closes the flame tube 30 of the combustion chamber 122, with between the two flow cross-sections a cross-sectional jump is present. Only here does it form a central backflow zone 106, which has the properties of a Has flame holder. Forms within this Cross-sectional jump during operation a flow Edge zone, in which by the prevailing negative pressure Vortex detachments arise, so this leads to a reinforced ring stabilization of the backflow zone 106. that is, in the front wall 110, there are several openings 31 provided by which an amount of air directly into the cross-sectional jump streams, and helps lower others there that the ring stabilization of the backflow zone 106 is strengthened becomes. In addition, it should not go unmentioned that the Creating a stable backflow zone 106 is also sufficient requires a high number of twists in a tube. Is one Initially undesirable, stable backflow zones can occur the supply of small, strongly twisted air flows at the end of the pipe, generated, for example, by tangential openings become. It is assumed here that the required Air volume is approximately 5-20% of the total air volume.

Der Drallerzeuger 100a gemäss Fig. 8 entspricht von der körperlichen Ausgestaltung her, wie bereits erwähnt, weitgehend dem Brenner 100 gemäss Fig. 3, wobei dieser Drallerzeuger 100a nunmehr keine Frontwand mehr aufweist. Betreffend die hier auszumachende Unterschiede wird auf die Ausführungen unter Fig. 7 verwiesen.The swirl generator 100a according to FIG. 8 corresponds to the physical one Design forth, as already mentioned, largely the burner 100 according to FIG. 3, this swirl generator 100a no longer has a front wall. Regarding the Differences that can be identified here are explained below Fig. 7 referenced.

Betreffend Fig. 9 wird auf die Ausführungen unter den Fig. 4-6 verwiesen.9 relates to the explanations under FIGS. 4-6 directed.

Fig. 10 zeigt gegenüber Fig. 9, dass der Drallerzeuger 100a nunmehr aus vier Teilkörpern 130, 131, 132, 133 aufgebaut ist. Die dazugehörigen Längssymmetrieachsen zu jedem Teilkörper sind mit der Buchstabe a gekennzeichnet. Zu dieser Konfiguration ist zu sagen, dass sie sich aufgrund der damit erzeugten, geringeren Drallstärke und im Zusammenwirken mit einer entsprechend vergrösserten Schlitzbreite bestens eignet, das Aufplatzen der Wirbelströmung abströmungsseitig des Drallerzeugers 110a im Mischrohr 220 zu verhindern, womit das Mischrohr die ihm zugedachte Rolle bestens erfüllen kann.10 shows that the swirl generator 100a now made up of four partial bodies 130, 131, 132, 133 is. The associated longitudinal symmetry axes for each partial body are marked with the letter a. About this configuration can be said that because of the generated lower twist strength and in cooperation with one suitably suitably enlarged slot width, the bursting of the vortex flow on the downstream side of the To prevent swirl generator 110a in the mixing tube 220, which the Mixing tube can best fulfill the role intended for it.

Fig. 11 unterscheidet sich gegenüber Fig. 10 insoweit, als hier die Teilkörper 140, 141, 142, 143 eine Schaufelprofilform haben, welche zur Bereitstellung einer gewissen Strömung vorgesehen wird. Ansonsten ist die Betreibungsart des Drallerzeugers die gleiche geblieben. Die Zumischung des Brennstoffes 116 in den Verbrennungsluftstromes 115 geschieht aus dem Innern der Schaufelprofile heraus, d.h. die Brennstoffleitung 108 ist nunmehr in die einzelnen Schaufeln integriert. Auch hier sind die Längssymmetrieachsen zu den einzelnen Teilkörpern mit der Buchstabe a gekennzeichnet.Fig. 11 differs from Fig. 10 in that here the partial body 140, 141, 142, 143 a blade profile shape have which to provide a certain flow is provided. Otherwise, the mode of operation of the swirl generator stayed the same. The admixture of fuel 116 occurs in the combustion air flow 115 the inside of the blade profiles, i.e. the fuel line 108 is now integrated in the individual blades. Here, too, are the longitudinal axes of symmetry to the individual Partial bodies marked with the letter a.

Fig. 12 zeigt das Uebergangsstück 200 in dreidimensionaler Ansicht. Die Uebergangsgeometrie ist für einen Drallerzeuger 100a mit vier Teilkörpern, entsprechend der Fig. 10 oder 11, aufgebaut. Dementsprechend weist die Uebergangsgeometrie als natürliche Verlängerung der stromauf wirkenden Teilkörper vier Uebergangskanäle 201 auf, wodurch die Kegelviertelflächen der genannten Teilkörper verlängert wird, bis sie die Wand des Rohres 20 resp. des Mischrohres 220 schneiden. Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn der Drallerzeuger aus einem anderen Prinzip, als den unter Fig. 8 beschriebenen, aufgebaut ist. Die nach unten in Strömungsrichtung verlaufende Fläche der einzelnen Uebergangskanäle 201 weist eine in Strömungsrichtung spiralförmig verlaufende Form auf, welche einen sichelförmigen Verlauf beschreibt, entsprechend der Tatsache, dass sich vorliegend der Durchflussquerschnitt des Uebergangsstückes 200 in Strömungsrichtung konisch erweitert. Der Drallwinkel der Uebergangskanäle 201 in Strömungsrichtung ist so gewählt, dass der Rohrströmung 40 anschliessend bis zum Querschnittssprung am Brennkammereintritt noch eine genügend grosse Strecke verbleibt, um eine perfekte Vormischung mit dem eingedüsten Brennstoff zu bewerkstelligen. Ferner erhöht sich durch die oben genannten Massnahmen auch die Axialgeschwindigkeit an der Mischrohrwand stromab des Drallerzeugers. Die Uebergangsgeometrie und die Massnahmen im Bereich des Mischrohres 220 bewirken eine deutliche Steigerung des Axialgeschwindigkeitsprofils zum Mittelpunkt dieses Mischrohres hin, so dass der Gefahr einer Frühzündung entscheidend entgegengewirkt wird.12 shows the transition piece 200 in three dimensions View. The transition geometry is for a swirl generator 100a with four partial bodies, corresponding to FIG. 10 or 11, built up. Accordingly, the transition geometry points as natural extension of the upstream parts four transition channels 201, creating the conical quarter surfaces the partial body mentioned is extended until it Wall of the tube 20 respectively. of the mixing tube 220 cut. The The same considerations also apply when the swirl generator from a different principle than that described under Fig. 8, is constructed. The one running downward in the direction of flow The area of the individual transition channels 201 has a in the direction of flow in a spiral shape, which describes a crescent shape, corresponding to the The fact that the flow cross section of the Transition piece 200 flared in the direction of flow. The swirl angle of the transition channels 201 in the flow direction is selected so that the pipe flow 40 to enough for the cross-sectional jump at the combustion chamber inlet large distance remains to make a perfect premix with the injected fuel. Further increases the axial speed is also affected by the above-mentioned measures on the mixing tube wall downstream of the swirl generator. The transition geometry and the measures in the area of the mixing tube 220 cause a significant increase in Axial velocity profile to the center of this mixing tube down, so the risk of early ignition is crucial is counteracted.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Ringbrennkammerannular combustion chamber

2, 32, 3

Ringförmiger KühlluftkanalAnnular cooling air duct

44

Kühlluftcooling air

55

Beschleunigungsluftacceleration air

5a5a

Bohrungendrilling

66

Luftstrom aus Kühlluft und BeschleunigungsluftAir flow from cooling air and acceleration air

77

Plenumplenum

88th

Injektorsystem, KanalInjector system, channel

99

Injektorsystem, KanalInjector system, channel

1010

Wellenachseshaft axis

1111

Heissgasehot gases

2020

Rohrpipe

2121

Bohrungen, LuftdurchlassöffnungenHoles, air vents

3030

Flammrohrflame tube

4040

Strömung, Rohrströmung im MischrohrFlow, pipe flow in the mixing pipe

5050

Buchsenringjack ring

100100

Vormischbrennerpremix

100a100a

Drallerzeugerswirl generator

101, 102101, 102

Teilkörper von Brenner 100 und Brenner 300Partial body of burner 100 and burner 300

101a, 102a101a, 102a

Zylindrische AngangsteileCylindrical starting parts

101b, 102b101b, 102b

LängssymmetrieachsenLongitudinal axes of symmetry

103103

Brennstoffdüsefuel nozzle

104104

Brennstoffeindüsung fuel injection

105105

BrennstoffeindüsungsprofilBrennstoffeindüsungsprofil

106106

Rückströmzone (Vortex Breakdown)Reverse flow zone (vortex breakdown)

107107

Flammenfrontflame front

108, 109108, 109

Brennstoffleitungenfuel lines

110110

Frontwandfront wall

110a110a

Luftbohrungenair holes

110b110b

Kühlluftcooling air

112112

Flüssiger BrennstoffLiquid fuel

113113

Gasförmiger BrennstoffGaseous fuel

114114

Kegelhohlraumconical cavity

115115

Verbrennungsluftcombustion air

116116

Brennstoff-EindüsungFuel injection

117117

Brennstoffdüsenfuel nozzles

119, 120119, 120

Tangentiale LufteintrittsschlitzeTangential air inlet slots

121a, 121b121a, 121b

Leitblechebaffles

122122

Brennraumcombustion chamber

123123

Drehpunkt der LeitblechePivot point of the guide plates

130, 131, 132, 133130, 131, 132, 133

Teilkörperpartial body

130a, 131a, 132a, 133a130a, 131a, 132a, 133a

LängssymmetrieachsenLongitudinal axes of symmetry

140, 141, 142, 143140, 141, 142, 143

Schaufelprofilförmige TeilkörperVane-shaped partial body

140a, 141a, 142a, 143a140a, 141a, 142a, 143a

LängssymmetrieachsenLongitudinal axes of symmetry

200200

UebergangssstückUebergangssstück

201201

UebergangskanäleTransition passages

220220

Mischrohrmixing tube

300300

Brennerburner

Claims (19)

1. Combustion chamber (1), essentially comprising a plenum (7) for receiving at least one compressor air flow, at least one burner (100) placed inside the plenum (7), a combustion space (122) arranged downstream of the plenum, and a cooling-air-carrying duct (2,3) encasing the combustion space and leading into the plenum, characterized in that injector systems (8, 9) are arranged in the region where the cooling-air-carrying duct (2, 3) leads into the plenum (7), which injector systems (8, 9) in each case consist of a flow duct as a continuation of the cooling-air-carrying duct (2, 3) and of a number of openings (5a) arranged in the peripheral direction of the flow duct, and in that acceleration air (5) can be admitted to the openings (5a).
2. Combustion chamber according to Claim 1, characterized in that the combustion chamber (1) is an annular combustion chamber.
3. Combustion chamber according to Claims 1 and 2, characterized in that the injector systems (8, 9) are arranged in an annular manner around the walls of the combustion space (122).
4. Combustion chamber according to Claim 1, characterized in that the injector systems (8, 9) project into the plenum (7).
5. Combustion chamber according to Claim 1, characterized in that the burner (100) consists of at least two hollow, conical sectional bodies (101, 102) which are nested one inside the other in the direction of flow and whose respective longitudinal symmetry axes (101b, 102b) run offset from one another, in that the adjacent walls of the sectional bodies (101, 102) form ducts (119, 120), tangential in their longitudinal extent, for a combustion-air flow (115), and in that there is at least one fuel nozzle (103) in the conical hollow space (114) formed by the sectional bodies (101, 102).
6. Combustion chamber according to Claim 5, characterized in that further fuel nozzles (117) are arranged in the region of the tangential ducts (119, 120) in their longitudinal extent.
7. Combustion chamber according to Claim 5, characterized in that the sectional bodies (101, 102) widen conically at a fixed angle in the direction of flow or have increasing conicity or decreasing conicity in the direction of flow.
8. Combustion chamber according to Claim 1, characterized in that the burner (300) consists of a swirl generator (100a) and a mixing section (220) arranged downstream of the swirl generator, and in that the mixing section (220) downstream of the swirl generator (100a) has transition passages (201), running inside a first part (200) of the section in the direction of flow, for passing a flow (40) formed in the swirl generator (100a) into the cross-section (20) of flow, arranged downstream of the transition passages (201), of the mixing section (220).
9. Combustion chamber according to Claim 8, characterized in that the swirl generator (100a) consists of at least two hollow, conical sectional bodies (101, 102; 130, 131, 132, 133; 140, 141, 142, 143) nested one inside the other in the direction of flow, in that the respective longitudinal symmetry axes (101b, 102b; 131a, 132a, 133a, 134a; 140a, 141a, 142a, 143a) of the sectional bodies run offset from one another in such a way that the adjacent walls of the sectional bodies form ducts (119, 120), tangential in their longitudinal extent, for a combustion-air flow (115), and in that at least one fuel nozzle (103) is arranged in the conical hollow space (114) formed by the sectional bodies.
10. Combustion chamber according to Claim 9, characterized in that further fuel nozzles (117) are arranged in the region of the tangential ducts (119, 120) in their longitudinal extent.
11. Combustion chamber according to Claim 9, characterized in that the sectional bodies (140, 141, 142, 143) have a blade-shaped profile in cross-section.
12. Combustion chamber according to Claim 8, characterized in that the mixing section (220) is designed as a tubular mixing element.
13. Combustion chamber according to Claims 8 and 9, characterized in that the number of transition passages (201) in the mixing section (220) corresponds to the number of sectional bodies (101, 102; 131, 132, 133, 134; 140, 141, 142, 143) of the swirl generator (100a).
14. Combustion chamber according to Claim 8, characterized in that the mixing section (220) downstream of the transition passages (201) is provided in the direction of flow and in the peripheral direction with openings as prefilming bores (21) for injecting an air flow.
15. Combustion chamber according to Claim 8, characterized in that the mixing section (220) downstream of the transition passages (201) is provided with tangential openings for injecting an air flow.
16. Combustion chamber according to Claim 8, characterized in that the cross-section (20) of flow of the mixing section (220) downstream of the transition passages (201) is less than, equal to or greater than the cross-section of the flow (40) formed in the swirl generator (100a).
17. Combustion chamber according to Claim 8, characterized in that the transition passages (201) cover sectors of the end face of the mixing section (220) and run helically in the direction of flow.
18. Combustion chamber according to Claim 8, characterized in that there is a diffuser at the end of the mixing section (220).
19. Combustion chamber according to either of Claims 5 or 8, characterized in that a combustion space (122) is arranged downstream of the burner (100, 300), in that there is a jump in cross-section between the burner (100, 300) and the combustion space (122), and in that there is a backflow zone (106) in the region of this jump in cross-section.

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