CH707846A2 - Luftdiffusor für eine Brennkammer. - Google Patents

Abstract

Ein System enthält eine Mehrrohr-Brennstoffdüse einer Turbinenbrennkammer (14). Zu der Mehrrohr-Brennstoffdüse gehören: eine Halterungskonstruktion (74), die ein inneres Volumen (84) definiert, das dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom (101) aufzunehmen; mehrere Mischrohre (18), die in dem inneren Volumen (84) angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Mischrohre (18) einen entsprechenden Brennstoffinjektor aufweist; und eine äussere Ringwand (82), die dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom von einem Ringraum (104) zwischen einem Flammrohr (106) und einer Strömungshülse (108) der Turbinenbrennkammer (14) zumindest teilweise radial nach innen in das innere Volumen durch einen Lufteinlass (102) hindurch und in Richtung der mehreren Mischrohre (18) zu lenken, wobei die äussere Ringwand (82) zumindest teilweise einen Luftströmungskanal (86) bildet, der sich von dem Ringraum (104) zu dem inneren Volumen (84) erstreckt.

Description

Hintergrund zu der Erfindung

[0001] Die hier beschriebene Erfindung betrifft allgemein Turbinenbrennkammern und speziell einen Luftdiffusor für die Turbinenbrennkammern.

[0002] Eine Gasturbine verbrennt ein Gemisch von Brennstoff und Luft, um heisse Verbrennungsgase zu erzeugen, die ihrerseits eine oder mehrere Turbinenstufen antreiben. Speziell versetzen die heissen Verbrennungsgase Turbinenschaufeln in Drehung, wodurch eine Welle angetrieben wird, um eine oder mehrere Lasten, z.B. einen elektrischen Generator, drehend anzutreiben. Die Gasturbine umfasst eine Brennstoffdüsenanordnung, die z.B. mehrere Brennstoffdüsen enthält, um Kraftstoff und Luft in eine Brennkammer einzuspritzen. Der Entwurf und die Konstruktion der Brennstoffdüsenanordnung können die Vermischung und Verbrennung von Brennstoff und Luft wesentlich beeinflussen, was sich wiederum auf Abgasemissionen (z.B. Stickstoffoxide, Kohlenmonoxid und dergleichen) und auf die Leistungsabgabe der Gasturbine auswirken kann. Ausserdem können der Entwurf und die Konstruktion der Brennstoffdüsenanordnung Zeit, Kosten und Komplexität von Einbau, Ausbau, Instandhaltung und allgemeiner Wartung bedeutend beeinflussen. Folglich besteht ein Bedarf, den Entwurf und die Konstruktion der Brennstoffdüsenanordnung zu verbessern.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0003] Im Folgenden sind spezielle Ausführungsbeispiele gemäss dem Gegenstand der ursprünglich vorliegenden Erfindung zusammenfassend beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken; vielmehr sollen diese Ausführungsbeispiele lediglich eine Kurzbeschreibung möglicher Ausprägungen der Erfindung geben. In der Tat kann die Erfindung vielfältige Ausprägungen abdecken, die den nachstehend dargelegten Ausführungsbeispielen ähneln oder sich von diesen unterscheiden können.

[0004] In einem ersten Ausführungsbeispiel enthält ein System eine Mehrrohr-Brennstoffdüse einer Turbinenbrennkammer. Die Mehrrohr-Brennstoffdüse enthält eine Halterungskonstruktion, die ein inneres Volumen definiert, das dazu eingerichtet ist, einen Luftström aufzunehmen, und mehrere Mischrohre, die in dem inneren Volumen angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Mischrohre einen entsprechenden Brennstoffinjektor enthält. Die Mehrrohr-Brennstoffdüse weist zudem eine äussere Ringwand auf, die dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom von einem Ringraum zwischen einem Flammrohr und einer Strömungshülse der Turbinenbrennkammer zumindest teilweise radial nach innen in das innere Volumen durch einen Lufteinlass und in Richtung der mehreren Mischrohre zu lenken. Die äussere Ringwand bildet zumindest teilweise einen Luftströmungskanal, der sich von dem Ringraum zu dem inneren Volumen erstreckt.

[0005] Das System kann eine innere Ringwand aufweisen, die zumindest teilweise den Luftströmungskanal bildet.

[0006] Die äussere Ringwand jedes der oben erwähnten Systeme kann ein gekrümmtes Profil aufweisen, das sich von der Strömungshülse zu der Halterungskonstruktion erstreckt, und die innere Ringwand verläuft im Wesentlichen parallel zu dem Flammrohr.

[0007] Die äussere Ringwand jedes der oben erwähnten Systeme kann ein erstes gekrümmtes Profil mit einem ersten Krümmungsradius aufweisen, wobei die innere Ringwand ein zweites gekrümmtes Profil mit einem zweiten Krümmungsradius aufweist.

[0008] Der erste Krümmungsradius und der zweite Krümmungsradius können in jedem oben erwähnten System im Wesentlichen gleich sein.

[0009] Alternativ kann der erste Krümmungsradius grösser sein als der zweite Krümmungsradius.

[0010] Die äussere Ringwand und die innere Ringwand jedes der oben erwähnten Systeme können sich alle dem inneren Volumen unter einem im Wesentlichen konstanten Winkel annähern.

[0011] Der Lufteinlass jedes der oben erwähnten Systeme kann stromabwärts des entsprechenden Brennstoffinjektors jedes der mehreren Mischrohre angeordnet sein.

[0012] Die Seitenwand jedes der mehreren Mischrohre jedes der oben erwähnten Systeme kann mit mehreren Löcher ausgebildet sein, die dazu eingerichtet sind, den Luftstrom von dem inneren Volumen aufzunehmen.

[0013] Die mehreren Löcher jedes der mehreren Mischrohre jedes der oben erwähnten Systeme können sich relativ zu einer Strömungsrichtung durch die mehreren Mischrohre stromaufwärts des Lufteinlasses befinden.

[0014] In einem zweiten Ausführungsbeispiel gehört zu einem System eine Mehrrohr-Brennstoffdüsenanordnung einer Brennkammer. Die Mehrrohr-Brennstoffdüsenanordnung enthält eine Halterungskonstruktion, die ein inneres Volumen definiert, und das innere Volumen ist dazu eingerichtet, einen Luftstrom aufzunehmen. Zu der Mehrrohr-Brennstoffdüsenanordnung gehören ferner: ein Luft-diffusor an einer Seitenwand der Halterungskonstruktion; mehrere Mischrohre in dem inneren Volumen, wobei jedes der mehreren Mischrohre dazu eingerichtet ist, den Luftstrom aus dem inneren Volumen aufzunehmen; und mehrere Brennstoffinjektoren. Jeder der Brennstoffinjektoren ist wenigstens teilweise in einem entsprechenden einzelnen der mehreren Mischrohre angeordnet und dazu eingerichtet, einen Brennstoffzustrom in das entsprechende der Mischrohre zu injizieren.

[0015] Der Luftdiffusor jedes der oben erwähnten Systeme kann dazu eingerichtet sein, den Luftstrom zumindest teilweise aus einer axialen Strömungsrichtung in eine radiale Strömungsrichtung zu lenken.

[0016] Der Luftdiffusor jedes der oben erwähnten Systeme kann eine innere Wand und eine äussere Wand aufweisen, wobei die innere Wand und die äussere Wand einen Luftströmungskanal bilden, der sich von einem Ringraum zwischen einem Flammrohr und einer Strömungshülse der Brennkammer zu dem inneren Volumen erstreckt.

[0017] Die Grösse des Querschnitts des Luftströmungskanals jedes der oben erwähnten Systeme kann ausgehend von dem Ringraum zu dem inneren Volumen zunehmen.

[0018] Jedes der mehreren Mischrohre jedes der oben erwähnten Systeme kann mit mehreren Öffnungen ausgebildet sein, die bezüglich einer Strömungsrichtung durch die mehreren Mischrohre stromaufwärts des Luftdiffusors angeordnet sind.

[0019] Jedes der oben erwähnten Systeme kann die Brennkammer oder eine Gasturbine aufweisen, das die Mehrrohr-Brennstoffdüsenanordnung enthält.

[0020] In einem dritten Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Verfahren die Schritte: Lenken eines Luftstroms mittels eines Luftdiffusors aus einer axialen Strömungsrichtung in eine radiale Strömungsrichtung und in ein inneres Volumen, das mehrere Mischrohre enthält, hinein, wobei jedes der mehreren Mischrohre eine Mischkammer aufweist; Injizieren von Brennstoff von mehreren Brennstoffinjektoren in die mehreren Mischrohre, wobei jedes der mehreren Brennstoffinjektoren in einem der mehreren Mischrohre angeordnet ist; Mischen des Luftstroms und des Brennstoffs in der Mischkammer jedes Mischrohrs der mehreren Mischrohre, um ein Brennstoff/Luft-Gemisch zu erzeugen; und Ausgeben des Brennstoff/Luft-Gemisches aus jeder Mischkammer in einen Brennraum einer Turbinenbrennkammer.

[0021] Jedes der mehreren Mischrohre kann den Luftstrom durch mehrere Öffnungen entlang einer Seitenwand jedes der mehreren Mischrohre aufnehmen und kann relativ zu einer Strömungsrichtung durch die mehreren Mischrohre stromaufwärts des Luftdiffusors angeordnet sein.

[0022] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann ermöglichen, dass der Luftdiffusor integral mit einer Halterungskonstruktion ausgebildet ist, die das innere Volumen definiert.

[0023] Jedes der oben erwähnten Verfahren kann vorsehen, dass der Luftdiffusor an einer radialen Seitenwand einer Halterungskonstruktion angeordnet ist, die die mehreren Mischrohre und die mehreren Brennstoffinjektoren umgibt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0024] Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, worin: <tb>Fig. 1<SEP>zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel eines Turbinensystems mit einer Mehrrohr-Brennstoffdüse; <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts einer Turbinenbrennkammer von Fig. 1 mit einem integralen Luftdiffusor; <tb>Fig. 3<SEP>zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts der Turbinenbrennkammer von Fig. 2 , die den integralen Luftdiffusor von Fig. 2 aufweist; <tb>Fig. 4<SEP>zeigt ein Ausführungsbeispiel eines integralen Luftdiffusors; <tb>Fig. 5<SEP>zeigt ein Ausführungsbeispiel eines integralen Luftdiffusors; <tb>Fig. 6<SEP>zeigt ein Ausführungsbeispiel eines integralen Luftdiffusors; und <tb>Fig. 7<SEP>zeigt ein Ausführungsbeispiel eines integralen Luftdiffusors.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0025] Nachfolgend werden ein oder mehrere spezielle Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem Bemühen, eine kurzgefasste Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele vorzulegen, sind möglicherweise nicht sämtliche Merkmale einer tatsächlichen Verwirklichung in der Beschreibung aufgeführt. Es sollte erkannt werden, dass bei der Entwicklung einer jeden solchen Verwirklichung, wie in jedem technischen oder konstruktiven Projekt, zahlreiche anwendungsspezifische Entscheidungen zu treffen sind, um spezielle Ziele der Entwickler zu erreichen, z.B. Konformität mit systembezogenen und unternehmensbezogenen Beschränkungen, die von einer Verwirklichung zur anderen unterschiedlich sein können. Darüber hinaus sollte es verständlich sein, dass eine solche Entwicklungsbemühung komplex und zeitraubend sein könnte, jedoch nichtsdestoweniger für den Fachmann, der über den Vorteil dieser Beschreibung verfügt, eine Routinemassnahme der Entwicklung, Fertigung und Herstellung sein würde.

[0026] Wenn Elemente vielfältiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die unbestimmten und bestimmten Artikel «ein», «eine» bzw. «der, die, das» und dergleichen das Vorhandensein von mehr als einem Element einschliessen. Die Begriffe «umfassen», «enthalten» und «aufweisen» sind als einschliessend zu verstehen und bedeuten, dass möglicherweise zusätzliche Elemente vorhanden sind, die sich von den aufgeführten Elementen unterscheiden.

[0027] Gasturbinen können Bauteile zum Vormischen von Brennstoff und Luft vor der Verbrennung in einem Brennraum enthalten. Die offenbarten Ausführungsbeispiele betreffen ein Brennstoff/ Luft-Vormischsystem mit einem Luftdiffusor, wobei der Luft-diffusor dazu eingerichtet ist, Luft auf mehreren Mischrohren (z.B. Luft-Brennstoff-Mischrohren) zu verteilen. In manchen Ausführungsbeispielen kann der Luftdiffusor an einer Seitenwand der Brennkammer angeordnet sein und kann einem Luftstrom eine radial nach innen gerichtete Richtungsänderung aufprägen, um eine gleichmässigere Luftverteilung von Rohr zu Rohr bereitzustellen, während die axiale Geschwindigkeit aufrechterhalten und ein Strömungsabriss verringert wird. Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele können ausserdem beispielsweise geringere Herstellungskosten, gleichmässigere Luftverteilung, längere Nutzungsdauer der Ausrüstung und/oder geringere Emissionen ermöglichen.

[0028] Mit Bezug auf die Zeichnungen veranschaulicht Fig. 1 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel eines Gasturbinensystems 10. Wie nachfolgend im Einzelnen erläutert, kann das offenbarte Turbinensystem 10 einen integral ausgebildeten Luftdiffusor verwenden. Wie gezeigt, enthält das System 10 zudem einen Verdichter 12, eine Turbinenbrennkammer 14 und eine Turbine 16. Die Turbinenbrennkammer 14 kann ein oder mehrere Mischrohre 18 (z.B. 10 bis 1000 Mischrohre) z.B. in einer oder mehreren Mehrrohr-Brennstoffdüsen, enthalten. Die Mischrohre 18 können dazu eingerichtet sein, sowohl Brennstoff 20 als auch ein verdichtetes Oxidationsmittel 22 aufzunehmen, z.B. Luft, Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherte Luft, Sauerstoffreduzierte Luft, oder eine beliebige Kombination davon. Obwohl die folgende Erörterung als Oxidationsmittel Luft 22 erwähnt, kann ein beliebiges geeignetes Oxidationsmittel in Verbindung mit den offenbarten Ausführungsbeispielen verwendet werden. Die Mischrohre 18 können als Mikromischrohre beschrieben sein, die Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 bis 2, 0,75 bis 1,75 oder 1 bis 1,5 Zentimeter aufweisen können. Die Mischrohre 18 können in Form eines oder mehrerer Bündel eng beabstandeter Rohre angeordnet sein, die relativ zueinander allgemein parallel verlaufen. In dieser Konstruktion ist jedes Mischrohr 18 dazu eingerichtet, das Mischen (z.B. Mikromischen) in verhältnismässig kleinem Umfang in jedem Mischrohr 18 durchzuführen, das anschliessend ein Brennstoff/Luft-Gemisch in die Brennkammer ausgibt. In speziellen Ausführungsbeispielen kann das System 10 einen Flüssigbrennstoff und/oder einen gasförmigen Brennstoff 20 nutzen, z.B. Erdgas oder synthetisches Gas. Ausserdem kann die Brennkammer 14 den oben erwähnten und in Fig. 2 näher erläuterten Luftdiffusor enthalten, der dazu eingerichtet sein kann, einen Luftstrom zu mehreren Mischrohren 18 zu lenken. Der Luftdiffusor kann den Strom der verdichteten Luft 22 konditionieren, um die Gleichmässigkeit der Verteilung auf die Mischrohre 18 zu verbessern, und kann zudem mit der Brennkammer integral ausgebildet sein. Ausserdem kann der Luftdiffusor dem Luftstrom eine radial nach innen gerichtete Richtungsänderung aufprägen, die zu einer erwünschten Geschwindigkeitsverteilung der Luft über die Mischrohre 18 hinweg beitragen kann.

[0029] Verdichterlaufschaufeln sind als Bauteile des Verdichters 12 enthalten. Die Laufschaufeln in dem Verdichter 12 sind mit einer Welle 24 verbunden und drehen sich, während die Welle 24 durch die Turbine 16 in Drehung versetzt wird, wie es im Folgenden beschrieben ist. Die Rotation der Laufschaufeln in dem Verdichter 12 verdichtet Luft 32 von einer Luftansaugöffnung 30 zu unter Druck stehender Luft 22. Die Druckluft 22 wird anschliessend in die Mischrohre 18 der Turbinenbrennkammern 14 eingespeist. Die Druckluft 22 und der Brennstoff 20 werden in den Mischrohren 18 gemischt, um ein geeignetes Brennstoff-Luft-Mischungsverhältnis zur Verbrennung hervorzubringen (z.B. für eine Verbrennung, die den Brennstoff vollständiger verbrennt), so dass kein Brennstoff 20 verschwendet wird oder keine übermässigen Emissionen entstehen.

[0030] Die Turbinenbrennkammern 14 entzünden und verbrennen das Brennstoff/Luft-Gemisch und leiten anschliessend heisse unter Druck stehende Verbrennungsgase 34 (z.B. Abgas) in die Turbine 16. Turbinenlaufschaufeln sind mit der Welle 24 verbunden, die ausserdem über das gesamte Turbinensystem 10 hinweg mit mehreren anderen Bauteilen verbunden ist. Während die Verbrennungsgase 34 in der Turbine 16 gegen und zwischen die Turbinenschaufeln strömen, wird die Turbine 16 in Drehung versetzt, mit der Folge, dass sich die Welle 24 dreht. Schliesslich verlassen die Verbrennungsgase 34 das Turbinensystem 10 über einen Abgasauslass 26. Weiter kann die Welle 24 mit einer Last 28 verbunden sein, die durch die Rotation der Welle 24 angetrieben wird. Die Last 28 kann beispielsweise eine beliebige geeignete Vorrichtung sein, die in der Lage ist, über die Drehmomentausgabe des Turbinensystems 10 Leistung hervorzubringen, z.B. ein elektrischer Generator, ein Propeller eines Flugzeugs, und so fort. In der folgenden Erörterung kann auf eine axiale Achse oder Richtung 36, eine radiale Achse oder Richtung 38 und/oder eine in Umfangsrichtung angeordnete Achse oder Richtung 40 des Turbinensystems 10 Bezug genommen werden. In der weiter unten beschrieben Weise kann der Luftdiffusor für die Brennkammer 14 einen verbesserten Luftstrom zu den Mischrohren 18 ermöglichen und kann zu einem robusteren, zuverlässigen und einfacher herstellbaren Mikromischsystem beitragen.

[0031] Fig. 2 veranschaulicht einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Brennkammeranordnung 14 von Fig. 1 mit einem Luftdiffusor 60, der verdichtete Luft 22 auf die mehreren Mischrohre 18 verteilen kann. Wie gezeigt, enthält die Brennkammer 14 zudem eine Endabdeckung 62, einen Brennstoffsammelraum 64 und einen Brennraum 107. Die mehreren Mischrohre 18 sind in einem Kopfende 68 der Brennkammer 14 positioniert. Die Mischrohre 18 können sich allgemein zwischen einer Kappenstirnfläche 70 und der Endabdeckung 62 erstrecken und können sich in der axialen Richtung 36 erstrecken. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Mischrohre 18 in dem Kopfende 68 aufgehängt, so dass auf eine Befestigung der Mischrohre 18 an der Endabdeckung 62 oder an der Kappenstirnfläche 70 verzichtet werden kann. In einer Abwandlung können die Mischrohre 18 jedoch mindestens mit der Kappenstirnfläche 70 und/oder der Endabdeckung 62 verbunden sein. Darüber hinaus können die Mischrohre 18 durch eine Luftverteilerplatte 72 hindurchtreten, die den Mischrohren 18 strukturellen Halt und dämpfende Unterstützung verleihen kann. Die Verteilerplatte 72 kann mit Öffnungen ausgebildet sein, die Mischrohren 18 entsprechen, so dass sich die Mischrohre 18 durch die Öffnungen erstrecken. Die Verteilerplatte 72 kann abnehmbar an einer Halterungskonstruktion 74 angebracht sein, die eine tonnenförmige Konstruktion sein kann, die sich in Umfangsrichtung 40 um die Mischrohre 18, die Luftverteilerplatte 72 und sonstige Komponenten der Brennkammer 14 erstreckt.

[0032] Die Endabdeckung 62 kann zudem den Brennstoffsammelraum 64 aufweisen, der dazu dient, den Mischrohren 18 Brennstoff 20 zuzuführen. Der Brennstoffsammelraum 64 verzweigt Brennstoff zu den Mischrohren 18 in der axialen Richtung 36, wohingegen die Mischrohre 18 Luft in der Radialrichtung 38 aufnehmen. Die Kappenstirnfläche 70 kann (z.B. mittels einer radialen Feder oder durch Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben) abnehmbar an dem Kopfende 68 der Brennkammeranordnung 14 angebracht sein, so dass sie von der Halterungskonstruktion 74 entfernt werden kann. Ausserdem kann eine Halteplatte 76 stromaufwärts der Kappenstirnfläche 70 mit der Halterungskonstruktion 74 verbunden sein. Die Halteplatte 76 kann wie die Kappenstirnfläche 70 mit der Halterungskonstruktion 74 lösbar verbunden (z.B. verschraubt/verbolzt und dergleichen) sein, so dass sie entfernt werden kann, um eine Untersuchung, Wartung und/oder Entfernung der Mischrohre 18 und anderer Komponenten des Kopfendes 68 zu ermöglichen. Die Halteplatte 76 kann zusätzlichen Halt für ein stromabwärtiges Ende 78 der Mischrohre 18 bieten.

[0033] Der integrale Luftdiffusor 60 (z.B. ein Strömungsverteiler, ein Leitblech, ein Kanal oder eine Umlenkschaufel) kann die Verteilung der Druckluft 22 in dem Kopfende 68 der Brennkammeranordnung 14 verbessern. Der Diffusor 60 kann ein ringförmiger Strömungskonditionierungsdiffusor 60 sein, der dazu eingerichtet ist, die Druckluft 22 nach vorne (z.B. in eine stromaufwärts verlaufende Richtung), radial 38 nach innen und/oder aussen über die mehreren Mischrohre 18 zu verteilen. Beispielsweise kann der Diffusor 60 eine sich verjüngende Ringwand 82 aufweisen, die allmählich (z.B. unter einem Winkel oder einer Krümmung) nach innen in der Radialrichtung 38 gegen einen Lufthohlraums 84 (z.B. eine Öffnung) und gegen Mischrohre 18 konvergiert. Der Diffusor 60 kann zudem einen ringförmigen Innenkanal 86 aufweisen, dessen Querschnitt allgemein divergiert oder wächst, während er sich dem Hohlraum 84 und den Mischrohren 18 nähert. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Diffusor 60 die Druckluft 22 ausbreiten, so dass die Druckluft 22 im Wesentlichen gleich-massig auf jedes Mischrohr 18 verteilt wird.

[0034] Der Luftdiffusor 60 kann an einer Seitenwand 88 der Halterungskonstruktion 74 angeordnet sein, die sich in Umfangsrichtung um die Mischrohre 18, die Halteplatte 76, die Luftverteilerplatte 72 und sonstige Komponenten der Brennkammer 14 erstrecken kann. Beispielsweise kann der Luftdiffusor 60 an der Seitenwand 88 an einer Stelle zwischen der Endabdeckung 62 und der Kappenstirnfläche 70 angeordnet sein. Die sich verjüngende Ringwand 82 kann sich mit der Seitenwand 88 unter einem Winkel (von beispielsweise 5, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 75 oder 90° oder in beliebigen Bereichen dazwischen) vereinigen, der es der sich axial 36 nähernden Druckluft 22 ermöglichen kann, in Richtung der Mischrohre 18 zu strömen, wobei ein axialer Impuls (z.B. entlang der Axialrichtung 36) aufrechterhalten bleibt, während die Luft radial 38 nach innen umgelenkt wird. Durch das Umlenken der Luft radial 38 nach innen, kann der Luftdiffusor 60 eine gleichmässigere Verteilung des Strom der Druckluft 22 von Rohr 18 zu Rohr 18 ermöglichen, während ein Strömungsabriss (z.B. von den Wänden des Diffusors 60) vermieden und der Druckabfall verringert wird. In speziellen Ausführungsbeispielen kann die Brennkammer 14 eine oder mehrere Luftdiffusoren 60 aufweisen. Beispielsweise können für jeden Brennstoffsammelraum 64 ein, zwei, drei oder mehr Luftdiffusoren 60 vorhanden sein. Dementsprechend können sich mehrere Luftdiffusoren 60 in Umfangsrichtung 40 um die Brennkammer 14 erstrecken.

[0035] Wie oben beschrieben, nimmt der Verdichter 12 Luft 32 von der Luftansaugöffnung 30 auf, verdichtet die Luft 32 und erzeugt den Strom unter Druck stehender Luft 22 zur Verwendung in dem Verbrennungsprozess. Wie durch Pfeil 100 gezeigt, wird die unter Druck stehende Luft 22 dem Kopfende 68 der Brennkammer 14 durch einen Lufteinlass 102 (z.B. einen ringförmigen Lufteinlass oder mehrere in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete Lufteinlässe) zugeführt, der sich stromabwärts des entsprechenden Brennstoffinjektors 66 jedes der mehreren Mischrohre 18 befinden kann. Der Lufteinlass 102 lenkt die Luft 22 seitlich oder radial 38 nach innen gegen Seitenwände der Mischrohre 18. Spezieller strömt die unter Druck stehende Luft 22 in der mit Pfeil 100 bezeichneten Richtung von dem Verdichter 12 durch einen Ringraum 104 zwischen einem Flammrohr 106 und einer Strömungshülse 108 der Brennkammer 14, um das Kopfende 68 zu erreichen. Das Flammrohr 106 ist in Umfangsrichtung 40 um den Brennraum 107 angeordnet, der Ringraum 104 ist in Umfangsrichtung 40 um das Flammrohr 106 angeordnet, und die Strömungshülse 108 ist in Umfangsrichtung 40 um den Ringraum 104 angeordnet. Wenn die Luft 22 das Kopfende 68 erreicht, dreht sie, wie durch Pfeile 101 angedeutet, zumindest teilweise von der Axialrichtung 36 in die Radialrichtung 38 durch den Einlass 102 in Richtung der Mischrohre 18.

[0036] Die unter Druck stehende Luft 22 durchströmt mehrere Öffnungen in der Verteilerplatte 72 (z.B. Öffnungen, die die Rohre 18 tragen, und/oder zwischen den Rohren 18), tritt durch eine oder mehrere seitliche Öffnungen in jedes der Mischrohre 18 ein und wird in den mehreren Mischrohren 18 mit dem Brennstoff 20 vermischt. Es wird erkannt, dass die Luftverteilerplatte 72 (beispielsweise über die Öffnungen) die Gleichmässigkeit steigern kann, mit der die Luft 22 in jedes der Mischrohre 18 strömt. Jedes Mischrohr 18 nimmt den Brennstoff 20 durch einen axialen Endbereich des Mischrohrs 18 in der axialen Richtung 36 auf, während es durch mehrere seitliche Öffnungen in dem Mischrohr 18 ausserdem die Luft 22 aufnimmt. Folglich vermischen sich der Brennstoff 20 und die Luft 22 im Inneren jedes einzelnen Mischrohrs 18. Wie durch Pfeile 110 gezeigt, strömt das Brennstoff/Luft-Gemisch in den Mischrohren 18 stromabwärts in den Brennraum 107, wo das Brennstoff-Luft/Gemisch gezündet und verbrannt wird, um die Verbrennungsgase 34 (z.B. Abgas) zu bilden. Die Verbrennungsgase 34 strömen in einer Richtung 112 zu einem Übergangsstücks 114 der Turbinenbrennkammer 14. Die Verbrennungsgase 34 strömen durch das Übergangsstück 114, wie durch Pfeil 116 gezeigt, in Richtung der Turbine 16, wo die Verbrennungsgase 34 die Laufschaufeln in der Turbine 16 in Drehung versetzen.

[0037] Der Luftdiffusor 60 kann dazu eingerichtet sein, die unter Druck stehende Luft 22 zu den mehreren Mischrohren 18 zu lenken. Spezieller kann der Luftdiffusor 60 die unter Druck stehende Luft 22 von einer axialen 36 Richtung in eine radiale 38, nach innen weisende Richtung umlenken, was eine Blockade in Umfangsrichtung 40 gegenüber der radialen 38 Strömung des Luft-stroms minimieren, Strömungsabriss vermeiden und Druckabfall reduzieren kann, während die Luft 22 gleichmässig auf die mehreren Mischrohre 18 verteilt wird.

[0038] Fig. 3 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Abschnitts der mehreren Mischrohre 18 und des Luftdiffusors 60 in der Brennkammer 14. Der Luftdiffusor 60 enthält einen ringförmigen Innenkanal 86 mit einer Aussenseite 92 (z.B. einer äusseren Ringwand) und einer Innenseite 94 (z.B. einer inneren Ringwand), die sich der Seitenwand 88 der Halterungskonstruktion 74 in der axialen Richtung 36 nähert. Die Aussenseite 92 kann ein gekrümmtes Profil aufweisen, das sich von der Strömungshülse 108 zu der Halterungskonstruktion 72 erstreckt. Die Innenseite 94 kann zu dem Flammrohr 106 parallel verlaufen und kann zudem zumindest teilweise den ringförmigen Innenkanal 86 (z.B. den Luftströmungskanal) bilden. Darüber hinaus kann die Aussenseite 92 einen ersten Krümmungsradius aufweisen, und die Innenseite 94 kann eine zweite Krümmung aufweisen. Der erste Krümmungsradius und der zweite Krümmungsradius können im Wesentlichen übereinstimmen, oder der erste Krümmungsradius kann grösser sein als der zweite Krümmungsradius.

[0039] Die Brennkammer 14 kann ferner die Mischrohre 18, die Endabdeckung 62, die Brennstoffsammelräume 64 und mehrere Brennstoffinjektoren 66 aufweisen. Wie gezeigt, hat jedes Mischrohr 18 einen Durchlasskanal oder eine Kammer 134, die sich zwischen einem ersten Ende 136 (z.B. einer axialen Endöffnung) und dem stromabwärtigen Ende 78 (z.B. einer axialen Endöffnung) des Mischrohrs 18 erstreckt. In einigen Ausführungsbeispielen kann sich das stromabwärtige Ende 78 des Mischrohrs 18 durch die Kappenstirnfläche 70 erstrecken, so dass das Brennstoff/Luft-Gemisch von dem Mischrohr 18 durch eine axiale Endöffnung, die allgemein an dem stromabwärts gelegenen Ende 78 des Mischrohrs 18 angeordnet ist, in den Brennraum 107 ausgegeben werden kann.

[0040] In einigen Ausführungsbeispielen kann die Endabdeckung 62 stromaufwärts und in der Nähe des ersten Endes 136 des Mischrohrs 18 angeordnet sein. Die Endabdeckung 62 kann eine oder mehrere Brennstoffeinlasse 140 aufweisen, durch die der Brennstoff 20 an einen oder mehrere (z.B. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr) Brennstoffsammelräume 64 in der Endabdeckung 62 ausgegeben wird. Weiter kann jeder Brennstoffsammelraum 64 strömungsmässig mit einem oder mehreren (z.B. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr) Brennstoffinjektoren 66 verbunden sein. Wie zu sehen, enthält jedes Mischrohr 18 einen entsprechenden Brennstoffinjektor 66, der den Brennstoff 20, wie durch Pfeile 142 gezeigt, in der axialen Richtung 36 aufnimmt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Endabdeckung 62 für sämtliche Mischrohre 18 und zugeordnete Brennstoffinjektoren 66 einen einzigen gemeinsamen Brennstoffsammelraum 64 (z.B. eine Brennstoffzuführkammer) aufweisen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann das System 10 eine, zwei, drei oder mehr Brennstoffsammelräume 64 aufweisen, die jeweils zu einer Untergruppe von Brennstoffinjektoren 66 und zuletzt zu dem Mischrohr 18, das jedem Brennstoff-injektor 66 zugeordnet ist, Brennstoff 20 liefern. Beispielsweise kann ein Brennstoffsammelraum 64 ungefähr 5, 10, 50, 100, 500, 1000 oder mehr Brennstoffinjektoren 66 Brennstoff zuführen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Brennkammeranordnung 14, die Untergruppen von Brennstoffinjektoren 66 aufweist, die durch verschiedene Brennstoffsammelräume 64 beliefert werden, gestatten, dass eine oder mehrere Untergruppen von Brennstoffinjektoren 66 und entsprechende Mischrohre 18 fetter oder magerer betrieben werden als andere, was wiederum beispielsweise eine verbesserte Steuerung des Verbrennungsprozesses ermöglichen kann. Darüber hinaus können mehrere Brennstoffsammelräume 64 den (z.B. gleichzeitigen) Einsatz mehrerer Arten von Brennstoff 20 in Verbindung mit der Brennkammeranordnung 14 ermöglichen.

[0041] Die Halterungskonstruktion 74 kann das Kopfende 68 der Brennkammer 14 umgeben, und die Halterungskonstruktion 74 kann die Mischrohre 18 und sonstige Strukturen in dem Kopfende 68, z.B. die Halteplatte 76 und die verteilerplatte 72, allgemein schützen und/oder stützen. Wie oben beschrieben, kann unter Druck stehende Luft 22 in einigen Ausführungsbeispielen durch den Lufteinlass 102 in das Kopfende 68 eintreten. Spezieller kann unter Druck stehende Luft 22 durch den Lufteinlass 102 (z.B. im Wesentlichen in radialer Richtung 38, wie durch Pfeil 101 gezeigt) seitlich in den Lufthohlraum 84 in dem Kopfende 68 strömen. Der Lufthohlraum 84 beinhaltet das Volumen des zwischen den mehreren Mischrohren 18 vorhandenen und von der Halterungs-konstruktion 74 (z.B. von der äusseren Wand) umgebenen Raums. Die unter Druck stehende Luft 22 breitet sich in dem gesamten Lufthohlraum 84 aus, während die unter Druck stehende Luft 22 zu jedem der mehreren Mischrohre 18 strömt.

[0042] Wie in Fig. 2 beschrieben und in Fig. 3 näher dargestellt, kann der Luftdiffusor 60 die Verteilung der unter Druck stehenden Luft 22 in dem Kopfende 68 verbessern. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Diffusor 60 mit der Halterungskonstruktion 74 der Brennkammeranordnung 14 integral (beispielsweise einstückig) ausgebildet sein und kann zwischen der Endabdeckung 62 und der Kappenstirnfläche 70 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Luftdiffusor 60 (z.B. in Bezug auf den Brennstoffzustrom 20) stromabwärts einer Anzahl von Öffnungen 90 der Seitenwände jedes der Mischrohre 18 angeordnet sein, die dazu eingerichtet sein können, die unter Druck stehende Luft 22 aufzunehmen. Der Luftdiffusor 60 kann dazu eingerichtet sein, die unter Druck stehende Luft 22 nach vorne, radial 38 nach innen und/oder nach aussen über die mehreren Mischrohre 18 zu verteilen. Beispielsweise kann der Diffusor 60 die sich verjüngende Ringwand 82 aufweisen, die allmählich (z.B. unter einem Winkel oder unter einer Krümmung) nach innen in Richtung des Hohlraums 84 und der Mischrohre 18 in der Radialrichtung 38 konvergiert. Die sich verjüngende Ringwand 82 kann sich mit der Halterungskonstruktion 74 unter einem Winkel vereinigen, der es der axial sich nähernden unter Druck stehenden Luft 22 ermöglichen kann, in Richtung von Öffnungen 90 der Mischrohre 18 zu strömen, während ein axialer Impuls (z.B. entlang der Axialrichtung 36), während der radialen 38 Umlenkung nach innen aufrechterhalten wird. Der Diffusor 60 kann zudem den ringförmigen Innenkanal 86 aufweisen, dessen Querschnitt in Richtung des Hohlraums 84 und der Mischrohre 18 allgemein divergiert oder zunimmt. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Diffusor 60 die unter Druck stehende Luft 22 ausbreiten, so dass die unter Druck stehende Luft 22 im Wesentlichen gleichmässig auf jedes Mischrohr 18 verteilt wird.

[0043] In manchen Ausführungsbeispielen kann der ringförmige Innenkanal 86 die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 aufweisen. Der ringförmige Innenkanal 86 kann unter einem Winkel in Richtung der Seitenwand 88 verlaufen, oder kann sich allmählich in Richtung der Seitenwand 88 krümmen. In einigen Ausführungs-beispielen können die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 zueinander im Wesentlichen parallel verlaufen (z.B. nähern sich die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 der Seitenwand 88 unter einem im Wesentlichen konstanten und/oder gleichen Winkel), oder sie können divergieren (z.B. sich erweitern), während sie sich der Seitenwand 88 nähern, so dass die Abmessungen einer Mündung 96 des ringförmigen Durchlasskanals 86 grösser sind als die Abmessungen des Durchlasskanals 86. D.h., die Querschnittsfläche des Durchlasskanals 86 kann zunehmen, während dieser sich der Mündung 96 nähert. Beispielsweise kann sich die Innenseite 94 der Seitenwand 88 unter einem Winkel gegenüber der Axialrichtung 38 nähern, während sich die Aussenseite 92 der Seitenwand 88 unter einem grösseren Winkel (beispielsweise um 5, 10, 15, 20, 30 oder 45° grösser) relativ zu der Axialrichtung 38 nähern kann. Durch die Aufweitung an der Mündung 96 des Durchlasskanals 86 kann der Luftdiffusor 60 ermöglichen, dass die unter Druck stehende Luft 22 ihre axiale 36 Geschwindigkeit während der radialen 38 Umlenkung zu den Öffnungen 90 in den Mischrohren 18 beibehält.

[0044] Die Luftverteilerplatte 72 kann in dem Hohlraum 84 des Kopfendes 68 vorgesehen sein und kann allgemein zwischen der Endabdeckung 62 und der Kappenstirnfläche 70 angeordnet sein. Perforationen in der Luftverteilerplatte 72 können allgemein eine zusätzliche Verbreitung und Verteilung der unter Druck stehenden Luft 22 erzielen, um die Verteilung der unter Druck stehenden Luft 22 auf die Mischrohre 18 zu verbessern. Beispielsweise kann die unter Druck stehende Luft 22 nach dem Eintreten in das Kopfende 68 durch den Lufteinlass 102 über die Mischrohre 18 strömen, während sie sich durch den Lufthohlraum 84 hindurch verteilt. Während die Luft 22 die Mischrohre 18 überquert, können die Mischrohre 18 ihrerseits eine Querströmungsblockade bereitstellen, was die Verteilung der Luft 22 auf die Mischrohre 18 zusätzlich fördern kann. Die Luftverteilerplatte 72 kann anschliessend die Luft (z.B. über Perforationen) auf die Öffnungen 90 in jedem Mischrohr 18 verteilen. Die unter Druck stehende Luft 22 kann dann durch die Öffnungen 90 in den Mischrohren 18 in jedes Mischrohr 18 eintreten.

[0045] Die Öffnungen 90 können die Verteilung und Vermischung der Luft 22 mit dem Brennstoff 20 in der Mischkammer 134 jedes Mischrohrs 18 fördern. Die Öffnungen 90 können mit beliebigen Formen, Abmessungen und Anordnungen gestaltet sein. Beispielsweise können die Öffnungen 90 einen im Wesentlichen kreisförmigen, elliptischen, oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Weiter können die Öffnungen 90 mit einem Durchmesser oder einer Abmessung im Bereich von etwa 0,001 Zentimeter bis etwa 1,5 oder mehr Zentimeter bemessen sein. Die Öffnungen 90 können auch einen Durchmesser oder eine Abmessung im Bereich von etwa 0,01 bis 1,0, 0,05 bis 0,5 oder 0,1 bis 0,25 Zentimeter aufweisen. In einigen Ausführungsbeispielen können eine oder mehrere Reihen von Öffnungen 90 (z.B. gleichmässig) beabstandet um den Umfang jedes der Mischrohre 18 angeordnet sein. Die Öffnungen 90, die in den Mischrohren 18 ausgebildet sind, können weitgehend ähnliche Formen, Grössen und/oder Winkel aufweisen, während die Öffnungen 90 in anderen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Formen, Grössen und/oder Winkel aufweisen können. Allgemein können die Öffnungen 90 an einer beliebigen Stelle entlang des Mischrohrs 18 angeordnet sein. Allerdings können die Öffnungen 90 in speziellen Ausführungsbeispielen stromaufwärts der Stelle, an der der Brennstoff 20 durch den Brennstoffinjektor 66 in das Mischrohr 18 eintritt, angeordnet sein. Die Öffnungen 90 können sich relativ zu einer Strömungsrichtung durch die mehreren Mischrohre 18 stromaufwärts des Lufteinlasses 102 befinden. Ausserdem können die Öffnungen 90 in Umfangsrichtung 40 beabstandet um den Brennstoffinjektor 66 angeordnet sein, so dass die Luft dadurch radial 38 nach innen in Richtung des Brennstoffinjektors 66 gelenkt wird. Somit können die Öffnungen 90 die Vermischung der Luft 22 mit dem Brennstoff 20, z.B. mittels Querströmen, fördern.

[0046] Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Brennkammer 14 in einigen Ausführungsbeispielen zudem die Halteplatte 76 und eine Prallplatte 146 auf. Die Halteplatte 76 und die Prallplatte 146 können stromabwärts der Brennstoffinjektoren 66 und allgemein in der Nähe der Kappenstirnfläche 70 angeordnet sein. Die Kappenstirnfläche 70, die Halteplatte 64 und/oder die Prallplatte 146 können beispielsweise von der Halterungskonstruktion 74 abnehmbar oder trennbar sein. Die Halteplatte 76 kann eine Stütze für die Mischrohre 18 bereitstellen, da sie dazu eingerichtet sein kann, mit dem stromabwärtigen Ende (z.B. dem stromabwärtigen Ende 78) jedes Mischrohrs 18 verbunden zu werden. Die Prallplatte 146 kann im Wesentlichen benachbart zu der Kappenstirnfläche 70 angeordnet sein, und in einigen Ausführungsbeispielen kann die Prallplatte 146 zwischen der Halteplatte 76 und der Kappenstirnfläche 70 angeordnet sein. Die Prallplatte 146 kann die Mischrohre 18 stützen und kann für die Kappenstirnfläche 70 in der Brennkammer 14 zusätzlich oder alternativ Kühlung erzielen. Beispielsweise kann die Prallplatte 146 mit mehreren Prallkühllöchern ausgebildet sein, die dazu eingerichtet sind, zur Aufprallkühlung Luftstrahlen gegen eine Rückseite der Kappenstirnfläche 70 aufprallen zu lassen.

[0047] Wie oben erörtert und wie in Fig. 3 gezeigt, ist für jedes Mischrohr 18 der Brennkammeranordnung 14 ein Brennstoffinjektor 66 vorgesehen. D.h., in einem Abschnitt jedes Mischrohrs 18 ist ein Brennstoffinjektor 66 angeordnet, um Brennstoff 20 in das entsprechende Mischrohr 18 zu liefern. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Brennstoffinjektor 66 in jedem Mischrohr 18 im Wesentlichen koaxial angeordnet werden, indem der Brennstoffinjektor 66 axial 36 durch das erste Ende 136 jedes Mischrohrs 18 hindurch eingesetzt wird. In manchen Ausführungsbeispielen können die Mischrohre 18 eine geeignete Grösse, Gestalt und Anordnung aufweisen, um jedem Mischrohr 18 die Aufnahme des entsprechenden Brennstoffinjektors 66 zu ermöglichen.

[0048] Der integrale Luftdiffusor 60 kann zu einem langlebigen, zuverlässigen und einfacher herzustellenden Mikromischsystem beitragen, indem er die Gleichmässigkeit der Verteilung von Luft 22 über die mehreren Mischrohre 18 in dem Kopfende 68 der Brennkammer 14 verbessert. Als solcher kann der Luftdiffusor 60 die Robustheit des Gasturbinensystems 10 steigern und die Kosten des Systems 10 über dessen Lebensdauer reduzieren.

[0049] Fig. 4 – 7 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Luftdiffusors 60. Jedes Ausführungsbeispiel weist die sich verjüngende Ringwand 82, den Lufthohlraum 84, den ringförmigen Innenkanal 86, die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 auf. Wie in den Fig. 2 und 3 ist der Luftdiffusor 60 an der Seitenwand 88 der Halterungskonstruktion 74 (z.B. bezogen auf den Brennstoff-zustrom 20 in den Mischrohren 18) stromabwärts der Öffnungen 90 in den Mischrohren 18 angeordnet. In dem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 nähert sich die Aussenseite 92 unter einem Winkel der Halterungskonstruktion 74, während die Innenseite 94 im Wesentlichen parallel zu der äusseren Wand 88 (beispielsweise mit dieser fluchtend ausgerichtet) verläuft. Darüber hinaus nähert sich die Aussenseite 92 der Halterungskonstruktion 74 unter einem sich allmählich ändernden (z.B. allmählich zunehmenden) Winkel. D.h. die Aussenseite 92 krümmt sich, während sie sich der Halterungskonstruktion 74 nähert. Da die Innenseite 94 zu der äusseren Wand 88 im Wesentlichen parallel verläuft, kann die Luft 22, die den Luftdiffusor 60 durchströmt, bei ihrem Eintritt in den Lufthohlraum 84 eine höhere axiale 36 Geschwindigkeit und eine geringere radiale 38 Geschwindigkeit aufweisen, was es ermöglicht, den Diffusor 60 (z.B. in Bezug auf den Brennstoffzustrom 20 in den Mischrohren 18) weiter stromabwärts der Öffnungen 90 in den Mischrohren 18 anzuordnen. Zusätzlich können mehrere radiale Streben 148 dem ringförmigen Innenkanal 86 strukturellen Halt verleihen oder können zur Sicherung des Diffusors 60 an der Halterungskonstruktion 74 dienen. In Fig. 4 ist im Inneren des Luftdiffusors 60 eine radiale Strebe 148 als Beispiel gezeigt, jedoch können sich innerhalb oder ausserhalb des ringförmigen Durchlasskanals 86 mehrere Streben 148 erstrecken. Falls sich die Streben 148 innerhalb des inneren ringförmigen Durchlasskanals 86 erstrecken, können sie die Strömung der Luft 22 weiter konditionieren und deren radiale 38 Um-lenkung unterstützen, während diese durch den Diffusor 60 hindurchtritt.

[0050] Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel des Diffusors 60, bei dem die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 zueinander im Wesentlichen parallel sind und mit ihrer Annäherung an die Seitenwand 88 stromabwärts gekrümmt sind. D.h., der Winkel der Aussenseite 92 und der Winkel der Innenseite 94 ändern sich allmählich, während sie sich der Halterungskonstruktion 74 nähern (gehen z.B. allmählich von einem stromaufwärts gerichteten Winkel in einen stromabwärts gerichteten Winkel über). Die Geschwindigkeit der Luft 22, die durch diesen Diffusor 60 strömt, kann in radialer 38 Richtung grösser sein als in axialer 36 Richtung. Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Diffusors 60, der die Mündung 96 aufweist, die erweitert ist, was die Ausbreitung oder Diffusion der Luft 22 steigern kann, während sie den Diffusor 60 verlässt. In diesem Ausführungsbei-spiel krümmen sich die Aussenseite 92 und die Innenseite 94, während sie sich der Halterungskonstruktion 74 nähern, und die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 sind allgemein zueinander nicht parallel (z.B. nicht miteinander fluchtend ausgerichtet). Da die Mündung 96 des ringförmigen Innenkanals 86 erweitert ist, kann Luft 22, die den Diffusor 60 von Fig. 6 verlässt, sich über einen breiteren axialen 36 Bereich ausbreiten, während sie in den Lufthohlraum 84 eintritt. Darüber hinaus können die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 gekrümmt sein, so dass die Luft 22 (z.B. in Bezug auf den Brennstoffzustrom 20 in den Mischrohren 18) stromabwärts gelenkt wird, was es ermöglichen kann, den Diffusor 60 näher an den Öffnungen 90 in den Mischrohren 18 anzuordnen. Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Diffusors 60, bei dem die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 im Wesentlichen geradlinig und parallel zueinander verlaufen. D.h., die Aussenseite 92 und die Innenseite 94 nähern sich der Halterungskonstruktion 74 unter im Wesentlichen konstanten und ähnlichen Winkeln. Dieser Diffusor 60 kann bewirken, dass der Strom der Luft 22 einen allgemein geradlinigeren Pfad aufweist als im Falle des Diffusors 60 mit dem gekrümmten ringförmigen Innenkanal 84.

[0051] Wie oben beschrieben, enthalten die offenbarten Ausführungsbeispiele den Luftdiffusor 60, der an der Seitenwand 88 der Turbinenbrennkammer 14 angeordnet sein kann. Vorteilhafterweise kann der integrale Luftdiffusor 60 dem Strom der Einlassluft 22 eine Richtungsänderung radial 38 nach innen verleihen und ihn in sonstiger Weise konditionieren, um die Qualität des Vormischens in den mehreren Mischrohren 18 zu verbessern. Das hier beschriebene System kann beispielsweise geringere Herstellungskosten, einfachere Reparaturen, längere Nutzungsdauer der Ausrüstung und/oder geringere Emissionen ermöglichen.

[0052] Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung einschliesslich des besten Modus zu beschreiben, und um ausserdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, beispielsweise beliebige Vorrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente enthalten, die nur unwesentlich von dem Wortsinn der Ansprüche abweichen.

[0053] Ein System enthält eine Mehrrohr-Brennstoffdüse einer Turbinenbrennkammer. Zu der Mehrrohr-Brennstoffdüse gehören: eine Halterungskonstruktion, die ein inneres Volumen definiert, das dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom aufzunehmen; mehrere Mischrohre, die in dem inneren Volumen angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Mischrohre einen entsprechenden Brennstoffinjektor aufweist; und eine äussere Ringwand, die dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom von einem Ringraum zwischen einem Flammrohr und einer Strömungshülse der Turbinenbrennkammer zumindest teilweise radial nach innen in das innere Volumen durch einen Lufteinlass hindurch und in Richtung der mehreren Mischrohre zu lenken, wobei die äussere Ringwand zumindest teilweise einen Luftströmungskanal bildet, der sich von dem Ringraum zu dem inneren Volumen erstreckt.

Claims (10)

1. System, das aufweist: eine Mehrrohr-Brennstoffdüse einer Turbinenbrennkammer, zu der gehören: eine Halterungskonstruktion, die ein inneres Volumen definiert, das dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom auf zunehmen; mehrere Mischrohre, die in dem inneren Volumen angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Mischrohre einen entsprechenden Brennstoffinjektor aufweist; und eine äussere Ringwand, die dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom von einem Ringraum zwischen einem Flammrohr und einer Strömungshülse der Turbinenbrennkammer zumindest teilweise radial nach innen in das innere Volumen durch einen Lufteinlass und in Richtung der mehreren Mischrohre zu lenken, wobei die äussere Ringwand zumindest teilweise einen Luftströmungskanal bildet, der sich von dem Ringraum zu dem inneren Volumen erstreckt.

2. System nach Anspruch 1, das eine innere Ringwand aufweist, die zumindest teilweise den Luftströmungskanal bildet.

3. System nach Anspruch 2, wobei die äussere Ringwand ein gekrümmtes Profil aufweist, das sich von der Strömungshülse zu der Halterungskonstruktion erstreckt, und wobei die innere Ringwand zu der Brennkammerwand im Wesentlichen parallel verläuft; und/oder wobei die äussere Ringwand ein erstes gekrümmtes Profil mit einem ersten Krümmungsradius aufweist, wobei die innere Ringwand ein zweites gekrümmtes Profil mit einem zweiten Krümmungsradius aufweist.

4. System nach Anspruch 3, wobei der erste Krümmungsradius und der zweite Krümmungsradius im Wesentlichen gleich sind oder wobei der erste Krümmungsradius grösser ist als der zweite Krümmungsradius.

5. System nach Anspruch 2, wobei die äussere Ringwand und die innere Ringwand sich dem inneren Volumen unter einem im Wesentlichen konstanten Winkel nähern.

6. System nach Anspruch 1, wobei der Lufteinlass stromabwärts des entsprechenden Brennstoffinjektors jedes der mehreren Mischrohre angeordnet ist.

7. System nach Anspruch 1, wobei eine Seitenwand jedes der mehreren Mischrohre mehrere Löcher aufweist, die dazu eingerichtet sind, den Luftstrom von dem inneren Volumen aufzunehmen.

8. System nach Anspruch 7, wobei sich die mehreren Löcher jedes der mehreren Mischrohre in Bezug auf eine Strömungsrichtung durch die mehreren Mischrohre stromaufwärts des Lufteinlasses befinden.

9. System, das aufweist: eine Mehrrohr-Brennstoffdüsenanordnung einer Brennkammeranordnung, zu der gehören: eine Halterungskonstruktion, die ein inneres Volumen definiert, wobei das innere Volumen dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom aufzunehmen; ein Luftdiffusor, der an einer Seitenwand der Halterungskonstruktion angeordnet ist; mehrere Mischrohre, die in dem inneren Volumen angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Mischrohre dazu eingerichtet ist, den Luftstrom von dem inneren Volumen aufzunehmen; und mehrere Brennstoffinjektoren, wobei jeder der mehreren Brennstoffinjektoren wenigstens teilweise in einem entsprechenden einzelnen der mehreren Mischrohre angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, einen Brennstoff Zustrom in das entsprechende eine der mehreren Mischrohre zu injizieren.

10. Verfahren, das aufweist: Lenken eines Luftstroms mittels eines Luftdiffusors von einer axialen Strömungsrichtung in eine radiale Strömungsrichtung und in ein inneres Volumen, das mehrere Mischrohre enthält, wobei jedes der mehreren Mischrohre eine Mischkammer aufweist; Injizieren von Brennstoff aus mehreren Brennstoffinjektoren in die mehreren Mischrohre, wobei jeder der mehreren Brennstoffinjektoren in einem der mehreren Mischrohre angeordnet ist; Mischen des Luftstroms und des Brennstoffs in der Mischkammer jedes Mischrohrs der mehreren Mischrohre, um ein Brennstoff/Luft-Gemisch zu erzeugen; und Ausgeben des Brennstoff/Luft-Gemisches aus jeder Mischkammer in einen Brennraum einer Turbinenbrennkammer.