WO2024156685A1 - Combustion chamber for a gas turbine, and gas turbine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to : a combustion chamber with the features of independent patent claim 1, a combustion chamber with the features of independent patent claim 14, a gas turbine with the features of independent patent claim 16, a gas turbine with the features of independent patent claim 17, a vehicle with the features of independent patent claim 18, a method with the features of independent patent claim 19, a method with the features of independent patent claim 22, and a method with the features of independent patent claim 25.
- gas turbines The general operating principle of gas turbines is known from the state of the art.
- the fuel and air are usually mixed predominantly at the end of the combustion chamber at which the fuel is introduced into the combustion chamber.
- a direct introduction of a fuel-air mixture into the combustion chamber and/or a successive supply of fuel along the axial extension of the combustion chamber does not take place, which means that the fuel-air ratio in the combustion chamber of the combustion chamber can only be adjusted locally to a limited extent and the emission behavior of the combustion chamber during operation can only be influenced to a limited extent.
- the object of the invention is to provide a combustion chamber for a gas turbine in order to achieve efficient and/or stable and/or low-emission combustion of fuels, in particular different fuels in the combustion chamber and preferably to enable or support stable and/or energy-efficient and/or low-emission operation of a gas turbine.
- Patent claim 16 a gas turbine with the features of the independent
- Patent claim 17 a vehicle with the features of the independent
- Patent claim 18 a method having the features of the independent
- Patent claim 19 a method having the features of the independent
- Patent claim 22 as well as a method having the features of the independent
- Patent claim 25 Further features and details of the invention •will become apparent from the
- a combustion chamber for a gas turbine comprising a pressure housing, a flame tube, and a fuel supply unit, wherein the flame tube is arranged, at least in sections, in particular completely, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube, wherein the fuel supply unit comprises at least one, in particular one or exactly one, premixing chamber for premixing a fuel with air, in particular to form a fuel-air mixture, and wherein the fuel supply unit comprises at least one outflow channel for introducing the fuel-air mixture from the premixing chamber into a combustion chamber of the combustion chamber.
- the invention provides that a combustion chamber, a pressure housing, a flame tube and a fuel supply unit.
- the flame tube is arranged, at least in sections, in particular completely, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube.
- the fuel supply unit comprises at least one, in particular one or exactly one, premixing chamber for premixing a fuel with air. A fuel-air mixture intended for combustion in a combustion chamber of the combustion chamber can thus be premixed in the premixing chamber.
- the fuel supply unit also comprises at least one outflow channel through which the fuel-air mixture generated in the premixing chamber can be discharged into the combustion chamber of the combustion chamber to be burned there.
- a combustion chamber according to the invention has the advantage that the fuel-air mixture intended for combustion in the combustion chamber is not first formed in the combustion chamber of the combustion chamber and then ignited, but is already formed in advance in the premixing chamber of the fuel supply unit and then introduced into the combustion chamber.
- a particularly homogeneous fuel-air mixture with a predefined fuel-air ratio can be generated in a front area of the combustion chamber in relation to a flow through the combustion chamber along a main flow direction, and this enables homogeneous and even as well as low-emission combustion of the fuel-air mixture to be achieved right from the start.
- the fuel supply unit comprises a plurality of outflow channels for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber.
- the fuel supply unit comprises at least ten, in particular at least twenty, preferably at least thirty, particularly preferably at least forty or at least fifty outflow channels for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber.
- the components of the combustion chamber that form or delimit the combustion chamber are subjected to a comparatively homogeneous thermal load with respect to their circumference.
- at least two, in particular all, outlet channels for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber are arranged on at least one circular path and/or at equidistant intervals.
- the outlet channels are arranged on several, preferably concentrically arranged, circular paths of different radii. It is conceivable that the outlet channels are arranged at equidistant intervals on at least two circular paths, in particular on all circular paths.
- At least two circular paths in particular all circular paths, have an equal radius difference or an equal, in particular absolute, difference in relation to their radii.
- At least one circular path, in particular all circular paths can be arranged coaxially with the central axis or axis of rotation of the fuel supply unit in relation to its central axis or axis of rotation.
- At least one outflow channel, in particular all outflow channels, for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber are in fluid communication with the combustion chamber and the premixing chamber in such a way that the fuel-air mixture from the premixing chamber can be introduced into the combustion chamber through the outflow channel.
- outer wall and inner wall should be understood in the context of the present invention to mean that an outer wall has an offset in the radial outward direction compared to an inner wall.
- the outer wall runs on a larger radius or on a larger radius range than the inner wall.
- the inner wall is arranged closer to the rotation or central axis of the combustion chamber than the outer wall.
- inside and outside whereby, for example, a wall (inner wall or outer wall) of a part or component can each comprise an inside and an outside.
- the combustion chamber of the combustion chamber is to be understood here as a space in the combustion chamber in which the combustion of a fuel takes place and in which the resulting combustion gases are guided.
- the flow through the combustion chamber during operation of the combustion chamber takes place, starting from a fuel supply facing side of the combustion chamber, in the direction of a side of the combustion chamber facing away from the fuel supply.
- the main flow direction in the combustion chamber is directed from a fuel supply unit arranged adjacent to the combustion chamber into the combustion chamber and/or in the direction of a guide vane arranged adjacent to the combustion chamber.
- the flame tube and the pressure housing are designed as a common, preferably monolithic, component.
- the flame tube and the pressure housing are made of the same material, preferably as a common cast part. This results in a particularly simple and cost-effective manufacture of the flame tube or the pressure housing. Furthermore, unwanted leakage flows between the flame tube and the pressure housing can be avoided from the outset by such a design, since no subsequent connection between the flame tube and the pressure housing has to be created and weak points resulting from this in relation to a seal between the various components can be avoided.
- the flame tube and the pressure housing are designed as separate components.
- the flame tube and the pressure housing can be inserted into one another along an axial extension of the flame tube or the pressure housing or along a central axis and/or rotation axis of the flame tube or the pressure housing. It can be provided that the flame tube can be arranged at least partially, in particular completely, in the pressure housing.
- a separate design of the pressure housing and flame tube results in the advantage that the flame tube, as a wearing part, can be replaced particularly easily and cost-effectively without having to replace the pressure housing at the same time.
- a gas turbine is a micro gas turbine.
- the gas turbine is a gas turbine with an output of up to 1 MW, preferably with an output of up to 600 kW.
- it is a gas turbine with an output of at least 200 kW or 200 kW, in particular at least 250 kW or 250 kW, preferably at least 400 kW or 400 kW, particularly preferably at least 600 kW or 600 kW.
- the gas turbine is a shaft power turbine. In other words, it can be provided that the gas turbine is designed to drive at least one, in particular exactly one, shaft.
- the (mechanical) rotational energy of the shaft can then be converted into electrical energy by a generator.
- the generator can be included in the gas turbine, so that the gas turbine first at least partially converts chemical energy bound in a fuel into (mechanical) rotational energy of at least one, in particular exactly one, shaft and then at least partially converts the (mechanical) rotational energy of at least one, in particular exactly one, shaft into electrical energy.
- the gas turbine or combustion chamber is a gas turbine or combustion chamber that can be operated with hydrogen.
- the operation of the gas turbine or combustion chamber with alternative types of fuel is also conceivable.
- This can preferably be natural gas, kerosene or other types of fuel.
- the operation of a gas turbine or combustion chamber according to the invention with hydrogen is to be regarded as particularly preferred due to the low emissions compared to operation with fossil or synthetic fuels.
- Synthetic or fossil fuels can preferably be fuels based on hydrocarbons.
- the fuel is hydrogen.
- the fuel can be natural gas, kerosene or other types of fuel, with hydrogen being regarded as particularly preferred as a fuel due to its comparatively high environmental compatibility.
- main flow direction is to be understood here as an axially aligned flow direction along which the flow in the combustion chamber, preferably in the combustion chamber of the combustion chamber, is directed, at least partially, during operation of the combustion chamber.
- the presence of an axial main flow direction does not exclude the flow from having further directional components, such as a circumferential component.
- An axial alignment is understood here to mean a parallel or substantially parallel alignment to the central axis, in particular the axis of rotation, of the combustion chamber or the flame tube and/or pressure housing and/or flow body and/or the Fuel supply unit is understood.
- the main flow direction points from an area in which the fuel is supplied to the combustion chamber of the combustion chamber in the direction of an outlet opening of the combustion chamber, from which the combustion gas guided in the combustion chamber can exit and can preferably be supplied to a turbine or turbine section arranged downstream.
- axial extension is to be understood here as the extension of the corresponding body (e.g. the flame tube and/or pressure housing and/or flow body) along its central axis or axis of rotation and/or along an axial direction. It can be provided that the central axis simultaneously forms the axis of rotation.
- the flame tube delimits the combustion chamber of the combustion chamber at least in sections.
- the flame tube forms at least one outer wall of the combustion chamber.
- the fuel supply unit is arranged adjacent to an end of the combustion chamber that is upstream in relation to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
- the pressure housing and/or the flame tube and/or the flow body and/or the fuel supply unit is/are rotationally symmetrical, at least in sections. Additionally or alternatively, it is conceivable that at least two, in particular all, components from the group of pressure housing, flame tube, fuel supply unit and flow body can be or are arranged coaxially with respect to their central axis and/or axis of rotation.
- the pressure housing and the flame tube form a flow space, wherein an outer wall of the flow space is formed, at least in sections, in particular completely, by the pressure housing and an inner wall of the flow space is formed, at least in sections, in particular completely, by the flame tube, wherein the premixing chamber and the flow space are in fluid communication, so that air from the flow space can be introduced into the premixing chamber.
- the Combustion chamber comprises a flow space, wherein the flow space is delimited by the pressure housing and the flame tube.
- the flame tube forms an inner wall of the flow space and the pressure housing an outer wall of the flow space.
- the flow space serves to supply fresh air, in particular compressor air, into the combustion chamber or combustion chamber so that combustion can take place in the combustion chamber. So that a fuel-air mixture can be generated in the premixing chamber, the flow space and the premixing chamber of the fuel supply unit are in fluid communication so that air from the flow space can be introduced into the premixing chamber.
- the flow space encloses the combustion chamber of the combustion chamber at least in sections, in particular completely, and/or that the combustion chamber and the flow space have a radial offset, with the flow space extending over larger radii than the combustion chamber. Additionally or alternatively, it can be provided that the flow space and the combustion chamber are separated by the flame tube and/or that the flame tube forms an inner wall of the flow space and an outer wall of the combustion chamber.
- At least one air supply channel is included for introducing air into the flow space formed by the pressure housing and the flame tube, wherein the air supply channel is preferably designed to be spiral-shaped, at least in sections, so that the air introduced into the flow space through the air supply channel has a swirl, in particular around a central axis or axis of rotation of the flame tube.
- the air required for the combustion of a fuel in the combustion chamber can be introduced into the combustion chamber through the air supply channel.
- the air is first introduced into the flow space formed by the flame tube and pressure housing through the air supply channel.
- the air supply channel can be designed to be spiral-shaped, at least in sections, or can be wrapped around the flame tube, at least in sections. wind.
- a swirl can be imposed on the air guided through the air supply duct.
- the swirl can be directed around a central axis or axis of rotation of the flame tube.
- the air supplied does not flow through the air supply duct purely axially, but also has a circumferential component, so that the air supplied through the air supply duct flows around the flame tube in a swirling manner and air can be introduced into the combustion chamber via this.
- the axis of rotation of the spiral is arranged coaxially with the central axis or axis of rotation of the flame tube and/or the pressure housing.
- the air supply channel has an air inlet opening for introducing an air flow into the air supply channel, wherein the air inlet opening is preferably arranged at a downstream end of the combustion chamber with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
- Compressor air for example, from a compressor upstream in the gas path of the combustion chamber, can be introduced into the combustion chamber through the air inlet opening.
- the air inlet opening is oriented such that the introduction of the air into the air supply channel takes place orthogonally to a central axis or axis of rotation of the flame tube and/or pressure housing.
- At least one sensor for detecting a measured variable is arranged in the air supply duct.
- At least one sensor can be designed as a flow sensor, in particular as an air mass sensor, and/or as a temperature sensor and/or as a pressure sensor.
- an air mass flow and/or a temperature and/or a pressure in the air supply duct can be measured by at least one sensor.
- at least one sensor is arranged upstream of a spiral section of the air supply duct, with respect to a flow through the air supply duct from the air inlet opening in the direction of the flow space.
- At least one sensor is positioned in such a way that air which flows through the Air supply channel flows in the direction of the flow space formed by the flame tube and pressure housing, first passes the sensor and only then enters the spiral section of the air supply channel.
- At least one sensor for detecting a pressure and/or a temperature is arranged in the air supply channel and/or in the flow space and/or in the combustion chamber and/or in the premixing chamber.
- at least one sensor element is arranged in the air supply channel and/or in the flow space and/or in the combustion chamber and/or in the premixing chamber, wherein the sensor element is designed to detect a temperature and/or a pressure.
- one sensor for detecting a temperature and one sensor for detecting a pressure are provided in each case. Combined detection of pressure and temperature via a sensor is also conceivable in the present case.
- the flame tube has at least one opening, in particular a bore, for introducing air from the flow space into the combustion chamber.
- at least one opening is provided in the flame tube, which penetrates the flame tube, so that air can be introduced from the flow space into the combustion chamber through the opening.
- At least one opening in the flame tube for introducing air from the flow space into the combustion chamber is designed in such a way that the air can be introduced into the combustion chamber with a swirl.
- a central axis of at least one opening in the flame tube for Introduction of air from the flow space into the combustion chamber is inclined compared to a radial orientation in a plane aligned orthogonal to the central axis or axis of rotation of the flame tube.
- the inclination of the central axis of at least one opening can preferably be aligned such that the opening faces a flow washing around the flame tube. Such an inclination is preferable with regard to an inflow of air from the flow space into the combustion chamber with as little loss as possible. However, it is also conceivable that the inclination of at least one opening is aligned such that the opening faces away from a flow washing around the flame tube.
- At least one, in particular one or exactly one, air duct is formed in the flame tube for introducing air from the flow space into the premixing chamber, wherein air from the flow space can be guided through the air duct from an outside of the flame tube to an inside of the flame tube.
- At least one air duct can penetrate the flame tube completely.
- the flame tube comprises at least one air duct, wherein the air duct penetrates the flame tube, so that air from the flow space or an outside of the flame tube can be guided through the air duct in the flame tube to an inside of the flame tube, so that the air can then be introduced into the premixing chamber of the fuel supply unit.
- At least one, in particular one or exactly one, air duct of the flame tube comprises at least one distribution section and at least one connecting section, wherein the distribution section is designed as an annular channel which runs around the inside of the flame tube, at least in sections, in particular completely, and wherein the connecting section penetrates the flame tube in such a way that air from the flow space can be introduced into the distribution section via the connecting section.
- at least one distribution section can be brought into or lies in overlap with the fuel supply unit, at least in sections, so that air can preferably be distributed via the distribution channel, at least in sections, over the circumference of the Fuel supply unit, in particular along an outer wall of the fuel supply unit or the premixing chamber.
- At least one, in particular one or exactly one, air duct is formed in the flame tube for introducing air from the flow space into the premixing chamber, wherein the air duct comprises at least one distribution section and at least one connecting section.
- the distribution section can be arranged on an inner side of the flame tube and/or formed as an annular duct that runs around the entire circumference, at least in sections.
- the distribution section can be arranged, at least in sections, to overlap with the fuel supply unit, so that air can be distributed via the distribution section, at least in sections, over the circumference of the fuel supply unit, in particular along an outer wall of the fuel supply unit.
- At least one connecting section penetrates the flame tube, in particular completely, so that fluid communication between the flow space formed by the pressure housing and the flame tube and at least one distribution section of the air channel can be or is established via the connecting section.
- the proposed structure results in a particularly simple and at the same time robust air guide for supplying air to the premixing chamber of the fuel supply unit.
- At least one distribution section can be designed as a, preferably semicircular, groove. This results in a particularly low-loss flow guide in the distribution section.
- At least one connecting section in particular all connecting sections, is oriented with respect to its central axis in such a way that a swirling flow, in particular air flow, can be generated in the distribution section, wherein preferably the swirl or the axis of rotation of the swirl is directed around a central axis of the fuel supply unit.
- at least one connecting section is inclined with respect to its central axis in relation to a radial orientation in such a way that a swirling flow can be generated in the distribution section by the air introduced from the connecting section into the distribution section. This allows a low-loss inflow into the distribution section to be realized.
- a central axis of at least one connecting section is inclined with respect to a radial orientation in a orthogonal to the central axis or axis of rotation of the flame tube, wherein the angle of inclination between a radial orientation and the central axis of the connecting section is preferably at least 45°, in particular at least 60°, particularly preferably at least 70° (all figures in degrees).
- the air flow emerging from the connecting section can be applied to the fuel supply unit, at least partially, and a swirling air flow can thus be generated in the distribution section, wherein the axis of rotation of the swirl is preferably aligned coaxially or essentially coaxially with the central axis or axis of rotation of the fuel supply unit.
- one or exactly one air channel is formed in the flame tube for introducing air from the flow space into the premixing chamber, wherein the air channel comprises at least one, in particular one or exactly one, distribution section and at least two connecting sections, in particular at least four, preferably at least six, particularly preferably at least eight or exactly eight connecting sections, wherein the distribution section is formed as an annular channel which runs around the inside of the flame tube, at least in sections, preferably completely, and the connecting sections penetrate the flame tube in such a way that air from the flow space can be introduced into the distribution section via the connecting sections.
- the connecting sections are distributed over the circumference of the flame tube, in particular in equidistant sections.
- At least one inlet opening is formed for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber, wherein preferably at least one inlet opening, in particular all inlet openings, at least in sections, can be brought into fluid communication with at least one air channel of the flame tube, so that air from the air channel can be introduced into the premixing chamber through the inlet opening.
- the fuel supply unit has at least one inlet opening for introducing air, in particular air from the flow space, into the premixing chamber.
- At least one opening can preferably be arranged in a wall of the premixing chamber or penetrate a wall of the premixing chamber in such a way that air can be guided from an outside of the premixing chamber to an inside of the premixing chamber or can be introduced into the premixing chamber.
- at least one inlet opening, in particular all inlet openings, of the fuel supply unit for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber can be brought into fluid communication with at least one, in particular one or exactly one, air duct, so that air from the air duct can flow into the premixing chamber through the inlet opening or inlet openings.
- the premixing chamber comprises several inlet openings, in particular at least four, preferably at least six, particularly preferably at least eight or exactly eight inlet openings.
- a spatially homogeneous introduction of air into the premixing chamber can be achieved.
- At least two, in particular at least three or all, inlet openings can be distributed, preferably at equidistant intervals, over the circumference of the fuel supply unit.
- At least two inlet openings, in particular all inlet openings can be arranged in an identical or substantially identical position with respect to an axial direction and/or an axial extension of the fuel supply unit.
- the central axis of at least one inlet opening, in particular of all inlet openings, for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber is oriented in such a way that the air can be introduced into the premixing chamber with a swirl or a swirl can be generated in the premixing chamber, wherein the axis of rotation of the swirl is preferably aligned coaxially or substantially coaxially with the central axis or axis of rotation of the fuel supply unit.
- a central axis of at least one inlet opening for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber is inclined with respect to a radial orientation in a plane aligned orthogonally to the central axis or axis of rotation of the flame tube, wherein the angle of inclination between a radial Orientation and the central axis of the opening is at least 45°, in particular at least 60°, particularly preferably at least 70° (all figures in angular degrees).
- the air flow emerging from the inlet opening can be applied, at least partially, to the inner wall of the premixing chamber, thus generating a swirling air flow in the premixing chamber, wherein the axis of rotation of the swirl is preferably aligned coaxially or essentially coaxially with the central axis or axis of rotation of the fuel supply unit.
- a swirling flow in the premixing chamber By generating a swirling flow in the premixing chamber, a homogeneous mixing of fuel and air in the premixing chamber can be supported.
- the swirl generated in the premixing chamber can be designed in parallel with a swirl generated in at least one connecting section. As a result, a particularly low-loss air transport into the premixing chamber can be achieved.
- the fuel supply unit comprises at least one, in particular one or exactly one, fuel supply channel for introducing a fuel into the premixing chamber.
- At least one fuel supply channel can comprise at least one outlet opening for introducing a fuel into the premixing chamber and/or at least one inlet opening for introducing a fuel into the fuel supply channel.
- at least one outlet opening of the fuel supply channel preferably all outlet openings of the fuel supply channel for introducing a fuel into the premixing chamber, is arranged upstream of at least one inlet opening, in particular all inlet openings, for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
- the central axis of at least one outlet opening for introducing a fuel into the premixing chamber is inclined to at least one central axis of an inlet opening for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber. This can generate stronger mixing vortices for mixing air and fuel in the premixing chamber and thus contribute to generating a fuel-air mixture that is as homogeneous as possible.
- At least one, in particular one or exactly one, fuel supply channel is designed as a fuel nozzle, wherein the fuel nozzle comprises a hemispherical end section, wherein the end section is arranged, at least in sections, in the premixing chamber and wherein a plurality of outlet openings for introducing a fuel into the premixing chamber are formed in the end section, wherein the center axes of the outlet openings preferably intersect in the center of the end section and/or the outlet openings are distributed at equidistant intervals over the end section.
- At least one fuel supply channel is designed as a fuel nozzle, wherein in particular the fuel nozzle extends, at least in sections, into the premixing chamber of the fuel supply unit.
- a hemispherical end section can be provided on the fuel nozzle, wherein a plurality of outlet openings, in particular at least four, preferably at least eight, preferably at least ten, particularly preferably at least twenty outlet openings, are formed in the end section for introducing a fuel into the premixing chamber.
- the central axes of the outlet openings intersect in the center, in particular the sphere center, of the end section and/or the outlet openings are distributed at equidistant intervals over the end section.
- Such a structure can support or realize a homogeneous fuel distribution in the premixing chamber.
- At least one fuel supply channel of the fuel supply unit can comprise, preferably at one end, in particular at an end opposite at least one outlet opening of the fuel supply channel, at least one inlet opening for introducing a fuel into the fuel supply channel.
- at least one fuel supply channel of the fuel supply unit can comprise, preferably at one end, in particular at an end opposite at least one outlet opening of the fuel supply channel, at least one, in particular one or exactly one, connection interface for the preferably positive and/or force-fitting connection of the fuel supply channel to a fuel line. In this way, fuel from the fuel line can be introduced into the fuel supply channel in a targeted manner and without unwanted leaks.
- At least one connection interface can For example, it can be designed as a thread so that the connection between the fuel line and the fuel supply channel can be made or designed as a screw connection.
- an external thread is formed on the fuel supply channel so that the fuel line can be connected or can be connected to the fuel supply channel using a union nut, preferably provided on the fuel line.
- At least one outflow channel for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber is designed in such a way that the fuel-air mixture can be introduced into the combustion chamber with a swirl. It is conceivable that a rotation axis of the swirl is aligned coaxially or essentially coaxially with the central axis or rotation axis of the fuel supply unit and/or the flame tube and/or the flow body. In this context, it can be provided that the direction of the swirl imposed by the outflow channel corresponds to the direction of a swirl generated in the premixing chamber.
- At least one outflow channel is designed to be spiral-shaped, at least in sections, to generate a swirl, the rotation axis of the spiral preferably being aligned coaxially or substantially coaxially with the central axis or rotation axis of the fuel supply unit and/or the flame tube and/or the flow body.
- the swirl of the fuel-air mixture introduced into the combustion chamber by the fuel supply unit is opposite to a swirl of the air introduced into the combustion chamber, in particular from the flow chamber.
- the swirl of the fuel-air mixture introduced into the combustion chamber by the fuel supply unit is designed to be parallel to a swirl of the air introduced into the combustion chamber, in particular from the flow chamber. This makes it possible to achieve a particularly low-loss flow in the combustion chamber.
- the fuel supply unit has at least one, in particular one or exactly one, Receiving section for at least partially receiving a flow body, wherein a central axis of the fuel supply unit is preferably arranged coaxially with a central axis of the receiving section.
- the fuel supply unit comprises at least one outflow channel for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into a flow body, wherein in particular the outflow channel is arranged in a receiving section for at least partially receiving a flow body.
- the fuel supply unit comprises at least one outflow channel through which a fluid connection can be established between the flow body and the premixing chamber.
- the outflow channel is arranged in the receiving section of the fuel supply unit, so that a fuel-air mixture from the premixing chamber can be introduced through the outflow channel in the receiving section, at least in sections, in the flow body that can be arranged or is arranged in the receiving section.
- At least one, in particular one or exactly one flow body is enclosed by the combustion chamber.
- the flame tube and the flow body form a combustion chamber, wherein an outer wall of the combustion chamber is formed, at least in sections, in particular completely, by the flame tube and an inner wall of the combustion chamber is formed, at least in sections, in particular completely, by the flow body.
- At least one flow body comprises a fuel channel through which a fuel or a fuel-air mixture in the combustion chamber, wherein in particular the fuel channel has at least one inlet opening for introducing a fuel or the fuel-air mixture into the fuel channel and at least one outlet opening for discharging the fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber.
- at least one channel-shaped cavity can be provided in the flow body, through which a fuel or a fuel-air mixture can be guided, at least in sections, through the flow body and introduced into the combustion chamber.
- the fuel channel has at least one inlet opening through which the fuel or the fuel-air mixture can be introduced into the fuel channel and/or that the fuel channel has at least one outlet opening for introducing the fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber.
- a fuel can not only be introduced into the combustion chamber locally at one end of the combustion chamber, but can also be distributed via the flow body along the axial extent of the combustion chamber or continuously introduced into the combustion chamber. This makes it possible to locally control the fuel-air ratio in the combustion chamber and thus achieve stable and low-emission combustion in the combustion chamber.
- At least one outlet opening is designed as a nozzle (fuel nozzle) so that the flow rate of the fuel or the fuel-air mixture is locally increased as it exits the outlet opening into the combustion chamber. This can ensure that ignition of the fuel or the fuel-air mixture in the combustion chamber does not result in a flashback into the fuel channel.
- at least one inlet opening, in particular all inlet openings is arranged upstream of at least one outlet opening, in particular all outlet openings, with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
- the flow body at least in sections, can be arranged or is arranged in a receiving section of the fuel supply unit in such a way that at least one inlet opening of a fuel channel of the flow body, at least in sections, can be brought or is in fluid communication with at least one outflow channel for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the flow body, so that a fuel or a fuel-air mixture from the premixing chamber of the fuel supply unit into the flow body, preferably into the fuel channel of the flow body.
- the fuel supply unit comprises at least one auxiliary premixing chamber for premixing a fuel with air, and wherein the fuel supply unit includes at least one outflow channel for introducing the fuel-air mixture from the auxiliary premixing chamber into the combustion chamber of the combustion chamber.
- the fuel supply unit includes at least one outflow channel for introducing the fuel-air mixture from the auxiliary premixing chamber into the combustion chamber of the combustion chamber.
- at least one outflow channel preferably in all outflow channels, at least one, preferably one or exactly one, ignition cartridge is arranged for catalytic ignition of the fuel-air mixture guided through the outflow channel into the combustion chamber for introducing the fuel-air mixture from the auxiliary premixing chamber.
- the fuel supply unit comprises at least one auxiliary premixing chamber in addition to the premixing chamber, wherein the auxiliary premixing chamber is designed for premixing a fuel with air.
- at least one secondary premixing chamber in particular all secondary premixing chambers, are designed separately from the premixing chamber and/or are fluidically separated from the premixing chamber, so that preferably no, in particular direct, fluid communication can take place from the secondary premixing chamber to the premixing chamber or vice versa. Due to the proposed structure, a fuel-air mixture can be generated at least temporarily in a secondary premixing chamber during operation of the combustion chamber and can be fed into the combustion chamber of the combustion chamber via the outflow channel.
- the ignition cartridge arranged in the outflow channel catalytically ignites the fuel-air mixture.
- This can start and/or support continuous combustion of the remaining fuel or fuel-air mixture introduced into the combustion chamber via the fuel supply unit.
- a fuel-air mixture can be formed and catalytically ignited in the secondary premixing chamber(s) only in a start phase of combustion.
- continuous combustion in the combustion chamber can be maintained by a continuous supply of a fuel-air mixture into the combustion chamber solely through the outlet channels of the premixing chamber and the fuel supply unit. This protects the ignition cartridges in terms of wear.
- the use of ignition cartridges allows reliable ignition of the fuel-air mixture. mixture and the number of mechanical ignition devices such as spark plugs can be reduced or their use can be avoided entirely.
- At least two, preferably all, secondary premixing chambers and/or outflow channels for introducing a fuel-air mixture from a secondary premixing chamber into the combustion chamber and/or ignition cartridges are arranged on a circular path, the rotation axis of the circular path being aligned coaxially with the rotation axis of the fuel supply unit.
- at least two, preferably all, secondary premixing chambers and/or outflow channels for introducing a fuel-air mixture from a secondary premixing chamber into the combustion chamber and/or ignition cartridges are distributed, preferably at equidistant intervals, over the circumference of the fuel supply unit. This enables homogeneous ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber by the ignition cartridges.
- At least one ignition cartridge comprises at least one wire, preferably a wire mesh or wire braid, wherein the wire, in particular the wire mesh or wire braid, can be brought into contact, at least in sections, with a fuel-air mixture that can be passed through or is passed through the ignition cartridge.
- at least one wire, preferably the wire mesh or wire braid can be made at least partially or completely from platinum, in particular from an alloy of platinum and rhodium. By using platinum or a platinum-rhodium alloy, a catalytic ignition of the fuel-air mixture passed through the ignition cartridge can be achieved. A coarse-meshed design of the wire mesh is recommended to avoid pressure losses.
- the fuel supply unit comprises several, in particular at least two, preferably at least four or exactly four, particularly preferably at least six or exactly six, secondary premixing chambers.
- each secondary premixing chamber is in fluid communication with at least one, in particular one or exactly one, outflow channel for introducing a fuel-air mixture from the secondary premixing chamber into the combustion chamber of the combustion chamber.
- at least one secondary premixing chamber is in fluid communication with several, in particular at least two or at least four, outflow channels for introducing a fuel-air mixture from the secondary premixing chamber into the combustion chamber of the combustion chamber.
- At least one secondary premixing chamber preferably all secondary premixing chambers
- at least one secondary premixing chamber can be brought into or is in fluid communication with at least one air channel of the flame tube, so that air can be introduced into the secondary premixing chamber through the air channel.
- at least one secondary premixing chamber can comprise at least one inlet opening for introducing air into the secondary premixing chamber, wherein the inlet opening can preferably be brought into or is in fluid communication, at least in sections, with at least one air channel of the flame tube.
- at least one secondary premixing chamber preferably all secondary premixing chambers, is in fluid communication with at least one, in particular one or exactly one, distribution section of at least one air channel.
- the proposed structure enables a structurally simple and at the same time reliable air supply to the secondary premixing chamber or the secondary premixing chambers.
- At least one secondary premixing chamber in particular all secondary premixing chambers, comprises at least one, in particular one or exactly one, fuel supply channel for introducing a fuel into the secondary premixing chamber.
- At least one fuel supply channel can comprise at least one outlet opening for introducing a fuel into the premixing chamber and/or at least one inlet opening for introducing a fuel into the fuel supply channel.
- At least one outlet opening of the fuel supply channel preferably all outlet openings of the fuel supply channel, for introducing a fuel into a secondary premixing chamber, with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction, upstream of at least one inlet opening, in particular all inlet openings, for introducing air, in particular from the flow space, into the secondary premixing chamber. is arranged. This allows a more homogeneous mixing of air and fuel in the secondary premixing chamber to be achieved.
- the central axis of at least one outlet opening for introducing a fuel into the secondary premixing chamber is inclined to at least one central axis of an inlet opening for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber. This allows stronger mixing vortices to be generated for mixing air and fuel in the secondary premixing chamber and thus contributes to generating the most homogeneous fuel-air mixture possible.
- a guide device is included for directing a flow emerging from the combustion chamber.
- the guide device comprises at least one, in particular one or exactly one, receiving section for at least partially receiving the flow body, wherein in particular the guide device extends, at least in sections, into the flame tube and, at least in sections, forms an inner wall of the combustion chamber.
- the guide device is designed to be rotationally symmetrical, at least in sections, and in particular a rotation axis or central axis of the guide device is arranged coaxially with a rotation axis of the flame tube and/or a rotation axis or central axis of the guide device intersects the receiving section in the middle.
- the flow emerging from the combustion chamber is directed through the guide vane to a turbine rotor arranged downstream of the guide vane with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
- the guide vane comprises at least one guide vane.
- the guide vane can preferably comprise a plurality of guide vanes, the guide vanes forming a guide grid or guide wheel.
- the guide vane is arranged adjacent to an end of the combustion chamber which is downstream with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
- At least one receiving section in particular one or exactly one, receiving section of the Pre-guide apparatus and/or a receiving section of the fuel supply unit can be connected to the flow body in a form-fitting and/or force-fitting manner, at least in sections.
- the cross section of at least one receiving section, in particular a receiving section of the pre-guide apparatus and/or a receiving section of the fuel supply unit, and the cross section of the flow body, in particular the cross section of at least one end of the flow body are designed to be complementary to one another, at least in sections, so that the flow body can be inserted into the receiving section, at least in sections.
- the cross section of at least one receiving section is circular. This results in the advantage of a particularly simple arrangement of the flow body in the receiving section.
- the cross section of the receiving section in particular a receiving section of the guide vane and/or a receiving section of the fuel supply unit, is oval, triangular, rectangular, square or otherwise polygonal. This results in the advantage that when the flow body is received, at least in sections, in the receiving section, the flow body is secured against rotation about a central axis or axis of rotation of the flow body.
- At least two, in particular all components from the group of flame tube, pressure housing, fuel supply unit and flow body are designed as separate components. This results in the advantage that individual components of the combustion chamber can be replaced independently of other components, for example in the event of increased wear, which enables time- and cost-efficient maintenance of the combustion chamber.
- the pressure housing and the flame tube can be inserted into one another, at least in sections, along an axial extension of the flame tube and/or the pressure housing or along a central axis and/or rotation axis of the flame tube and/or the pressure housing.
- the flame tube can be inserted into the pressure housing, at least in sections, in particular completely, along a central axis of the flame tube or the pressure housing.
- a separate design of the flame tube and pressure housing results in the advantage that the Flame tube and fuel supply unit can be replaced independently of one another.
- the flame tube and the fuel supply unit can be inserted into one another, at least in sections, along an axial extension of the flame tube and/or the fuel supply unit or along a central axis and/or rotation axis of the flame tube and/or the fuel supply unit.
- the fuel supply unit can be inserted into the flame tube, at least in sections, in particular completely, along a central axis of the flame tube or the fuel supply unit.
- a separate design of the flame tube and fuel supply unit results in the advantage that the flame tube and the fuel supply unit can be replaced independently of one another.
- the surface of at least one flow body in particular at least the part of the surface which forms an inner wall of the combustion chamber, is designed as a closed surface.
- the surface, in particular at least the part of the surface which forms an inner wall of the combustion chamber has no openings, i.e. is designed to be free of openings.
- a combustion chamber for a gas turbine comprising a pressure housing, a flame tube, a fuel supply unit and at least one, in particular one or exactly one, flow body
- the flame tube is arranged, at least in sections, in particular completely, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube and the flow body is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube and, at least in sections, in the fuel supply unit
- the fuel supply unit comprises at least one, in particular one or exactly one, fuel supply channel for introducing a fuel or a fuel-air mixture into the flow body
- the flow body comprises at least one fuel channel for introducing a fuel or a fuel-air mixture into a combustion chamber of the combustion chamber, wherein at least one fuel supply channel of the fuel supply unit is in fluid communication with at least one fuel channel of the flow body, so that a fuel or a fuel-air mixture can flow through the Fuel supply channel of the fuel supply unit can be introduced
- a combustion chamber comprises a pressure housing, a flame tube, a fuel supply unit and at least one, in particular one or exactly one, flow body.
- the flame tube is arranged, at least in sections, in particular completely, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube and the flow body is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube and, at least in sections, in the fuel supply unit.
- the fuel supply unit further comprises at least one fuel supply channel for introducing a fuel or a fuel-air mixture into the flow body.
- the flow body further comprises at least one fuel channel for introducing the fuel and/or the fuel-air mixture into a combustion chamber of the combustion chamber. At least one fuel channel of the flow body is in fluid communication with at least one fuel supply channel of the fuel supply unit such that a fuel or a fuel-air mixture can be introduced into the fuel channel of the flow body through the fuel supply channel of the fuel supply unit.
- a combustion chamber according to the invention has the advantage that a fuel can not only be introduced into the combustion chamber locally at one end of the combustion chamber, but can also be distributed via the flow body along the axial extent of the combustion chamber or continuously introduced into the combustion chamber. This makes it possible to control the fuel-air ratio in the combustion chamber locally and thus achieve stable and low-emission combustion in the combustion chamber.
- At least one fuel channel of the flow body has at least one inlet opening through which the fuel or the fuel-air mixture can be introduced into the fuel channel and/or that the fuel channel has at least one outlet opening for introducing the fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber.
- at least one outlet opening is designed as a nozzle (fuel nozzle) so that the flow rate of the fuel or the fuel-air mixture when exiting the Outlet opening into the combustion chamber is locally increased. This can ensure that ignition of the fuel or fuel-air mixture in the combustion chamber does not result in a flashback into the fuel channel.
- at least one inlet opening, in particular all inlet openings are arranged upstream of at least one outlet opening, in particular all outlet openings, with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
- At least one recess is provided on the flame tube for at least partially accommodating at least one, in particular one or exactly one, spark plug.
- several, in particular at least two, at least four, at least six, preferably at least eight or at least ten, recesses are provided on the flame tube for at least partially accommodating at least one, in particular one or exactly one, spark plug.
- the recesses on the flame tube can preferably be distributed over the circumference of the flame tube, in particular at equidistant intervals.
- At least one recess for partially accommodating a spark plug on the flame tube can be dimensioned such that a spark plug can be guided through the recess, preferably lengthwise, at least in sections. The proposed structure enables the spark plugs to be easily replaced without the combustion chamber having to be completely or partially dismantled.
- At least two, in particular all, recesses for at least partially accommodating a spark plug in the flame tube have an identical or substantially identical distance to the central axis of the flame tube with respect to their central axis and/or are distributed at equidistant intervals over the circumference of the flame tube.
- the recesses for at least partially accommodating a spark plug in the flame tube are arranged on a circular path, the center of the circular path being formed or intersected by the central axis of the flame tube.
- the central axis of at least one recess for partially accommodating a spark plug on the flame tube is oriented axially or substantially axially, so that the spark plug can preferably be introduced into the recess along an axial direction, at least in sections.
- At least one Recess for accommodating a spark plug in sections in the flame tube can comprise a threaded section, in particular an internal threaded section, wherein a spark plug can be screwed into the threaded section. This makes it possible to create a force-fitting or positive connection between the spark plug and the flame tube and to fix the spark plug in its position during operation of the combustion chamber.
- the combustion chamber comprises at least one spark plug for igniting a fuel-air mixture in the combustion chamber of the combustion chamber.
- At least one spark plug can comprise a threaded section, in particular an external threaded section, wherein the spark plug can be screwed via the threaded section into a recess, in particular into a threaded section of the recess, for at least partially accommodating a spark plug in the flame tube.
- a flow body comprises at least one fuel channel, wherein the fuel channel comprises at least one inlet opening for introducing a fuel or fuel-air mixture into the fuel channel and a plurality of outlet openings for introducing the fuel or fuel-air mixture into the combustion chamber. It is also conceivable that the outlet openings are distributed along the axial extent of the flow body, wherein the axial distance of the outlet openings at an end of the flow body that is downstream in the combustion chamber with respect to the main flow direction is greater than the axial distance of the outlet openings at an end of the flow body that is upstream in the combustion chamber with respect to the main flow direction.
- a rich combustion of a fuel and a subsequently increasingly lean combustion along the main flow direction and low-emission operation of the combustion chamber can be achieved in the front region of the combustion chamber with respect to the main flow direction. It can further be provided that at at least one axial position at which an outlet opening is arranged, a plurality of outlet openings are distributed over the circumference of the flow body, in particular at equidistant intervals.
- a gas turbine comprising at least one combustion chamber, the combustion chamber comprising a pressure housing, a flame tube, and a fuel supply unit, wherein the flame tube is arranged, at least in sections, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in the flame tube, wherein the fuel supply unit comprises at least one premixing chamber for premixing a fuel with air and wherein the fuel supply unit comprises at least one outflow channel for introducing the fuel-air mixture from the premixing chamber into a combustion chamber of the combustion chamber.
- At least one combustion chamber of the gas turbine is designed as a combustion chamber according to the invention, preferably as a combustion chamber according to one of claims 1 to 13 or 15.
- a central axis or rotation axis of the combustion chamber is arranged coaxially with the rotation axis of at least one shaft of the gas turbine. This results in particularly easy access to the combustion chamber, so that adjustments to the combustion chamber or any maintenance work can be carried out particularly easily and in a time-efficient manner.
- a gas turbine comprising at least one combustion chamber, the combustion chamber comprising a pressure housing, a flame tube, a fuel supply unit and a flow body, wherein the flame tube is arranged, at least in sections, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in the flame tube and the flow body is arranged, at least in sections, in the flame tube and, at least in sections, in the fuel supply unit, wherein the fuel supply unit comprises at least one fuel supply channel for introducing a fuel into the flow body, wherein the flow body comprises at least one fuel channel for introducing a fuel into a combustion chamber of the combustion chamber, wherein at least one fuel supply channel of the fuel supply unit is in fluid communication with at least one fuel channel of the flow body, so that a fuel can be fed through the fuel supply channel of the fuel supply unit into the The fuel channel of the flow body can be introduced.
- the gas turbine the same advantages arise as have been described with regard to the combustion chamber.
- At least one combustion chamber of the gas turbine is designed as a combustion chamber according to the invention, preferably as a combustion chamber according to one of claims 14 to 15.
- a central axis or rotation axis of the combustion chamber is arranged coaxially with the rotation axis of at least one shaft of the gas turbine. This results in particularly easy access to the combustion chamber, so that adjustments to the combustion chamber or any maintenance work can be carried out particularly easily and in a time-efficient manner.
- a vehicle according to the invention comprising at least one gas turbine according to the invention, in particular at least one gas turbine according to claim 16 and/or at least one gas turbine according to claim 17.
- the vehicle is designed as a car, a truck, a train or a ship, in particular a motor-driven ship.
- the same advantages arise as have already been described with regard to a combustion chamber according to the invention or a gas turbine according to the invention.
- electrical energy for driving the vehicle can be generated by at least one or the gas turbine.
- the energy contained in a fuel can be converted, at least partially, into electrical energy by the gas turbine, wherein the electrical energy is used or can be used, at least partially, to drive the vehicle.
- the gas turbine comprises at least one generator which is designed to convert mechanical energy generated by the gas turbine into electrical energy.
- the vehicle is designed as an aircraft, in particular a commercial aircraft.
- the gas turbine is designed as an APU (Auxiliary Power Unit). in the aircraft, at least to provide electrical energy (e.g. to at least partially operate the on-board electronics).
- APU Advanced Power Unit
- a gas turbine according to the invention in particular a gas turbine according to claim 20, is used as part of a combined heat and power plant, preferably for the combined generation of electricity and heat.
- a combined heat and power plant comprising at least one gas turbine according to the invention, preferably at least one gas turbine according to claim 16 and/or at least one gas turbine according to claim 17.
- the combustion chamber is a combustion chamber according to the invention.
- it can be a combustion chamber according to one of claims 1 to 13 or 15.
- the combustion chamber is a combustion chamber according to the invention.
- it can be a combustion chamber according to one of claims 14 or 15.
- the fuel-air mixture in the combustion chamber is ignited by a plurality of spark plugs, with the ignition of at least two spark plugs occurring at different times.
- the ignition of two adjacent spark plugs always occurs one after the other, so that an ignition spark that rotates with respect to the spark plugs is realized.
- the rotation direction of the ignition spark is designed to be opposite to a swirl of a fuel or fuel-air mixture introduced into the combustion chamber by the fuel supply unit. This makes it possible to achieve uniform ignition or combustion of the fuel-air mixture introduced into the combustion chamber.
- Fig. 1 is a schematic sectional view of a combustion chamber
- Fig. 2 is a schematic view of a fuel supply unit
- Fig. 3 is a schematic view of a fuel supply unit
- Fig. 4 is a schematic sectional view of a fuel supply unit and a flow body
- Fig. 5 is a schematic sectional view of a fuel supply unit in a flame tube
- Fig. 6 is a schematic view of an air supply duct
- Fig. 7 is a schematic sectional view of a flame tube
- Fig. 8 is a schematic sectional view of a combustion chamber
- Fig. 9 is a schematic view of a fuel supply unit
- Fig. 10 is a schematic sectional view of a combustion chamber
- Fig. 11 is a schematic sectional view of a flow body
- Fig. 12 is a schematic view of a gas turbine
- Fig. 13 is a schematic view of a vehicle
- Fig. 14 is a schematic view of a process
- Fig. 15 is a schematic view of a method
- Fig. 16 is a schematic view of a process.
- Fig. 1 shows a schematic sectional view of a combustion chamber 10 for a gas turbine 100.
- the combustion chamber 10 comprises a pressure housing 11, a flame tube 12 and a fuel supply unit 13.
- the flame tube 12 is arranged, at least in sections, in the pressure housing 11 and the fuel supply unit 13 is arranged, at least in sections, in the flame tube 12.
- the fuel supply unit 13 comprises at least one premixing chamber 14 for premixing a fuel with air.
- the fuel supply unit 13 also comprises at least one outflow channel 15 for introducing the fuel-air mixture from the premixing chamber 14 into a combustion chamber 16 of the combustion chamber 10.
- a combustion chamber 10 according to the invention has the advantage that the fuel-air mixture intended for combustion in the combustion chamber 16 is not first formed in the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10 and then ignited, but is already formed in advance in the premixing chamber 14 of the fuel supply unit 13 and then introduced into the combustion chamber 16.
- a particularly homogeneous fuel-air mixture with a predefined fuel-air ratio can be generated in a front area of the combustion chamber 16 with respect to a flow through the combustion chamber 16 along a main flow direction H, thus realizing a homogeneous and uniform as well as low-emission combustion of the fuel-air mixture.
- the fuel supply unit 13 comprises several outflow channels 15 for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber 14 into the combustion chamber 16.
- Fig. 2 shows a schematic view of a fuel supply unit 13, the viewing direction with respect to Fig. 1 being directed from the combustion chamber 16 against the main flow direction H axially towards the fuel supply unit 13.
- the outlet channels 15 are arranged on several or, in this case, three concentrically arranged circular paths of different radii, the outlet channels 15 being distributed on each circular path at equidistant intervals over the circumference of the circular path or the circumference of the fuel supply unit 13.
- the circular paths are also arranged coaxially with the rotation axis R of the fuel supply unit 13 with respect to their rotation axis R.
- By arranging the Outflow channels 15 can be used to realize a spatially homogeneous distribution of the fuel-air mixture from the premixing chamber 14 into the combustion chamber 16.
- the outlet channels 15 are oriented axially or linearly, so that the fuel-air mixture flows out of the premixing chamber 14 through the outlet channels 15 along the axial direction x.
- the outlet channels 15 run in a spiral shape, starting from the premixing chamber 14 in the direction of the combustion chamber 16, so that the fuel-air mixture can be introduced into the combustion chamber 16 from the premixing chamber 14 with a swirl.
- the axis of rotation R of the spiral can be aligned coaxially with the axis of rotation R of the fuel supply unit 13.
- Fig. 3 shows a schematic view of a fuel supply unit 13, the viewing direction with respect to Fig.
- outlet channels 15 are shown as examples, which are spiral-shaped at least in sections. The dashed lines indicate that the channel runs spirally from the visible surface of the fuel supply unit 13 through the material of the fuel supply unit 13 in the direction of the premixing chamber 14. It is understood that several such outlet channels 15 can be provided, for example according to the arrangement pattern shown in Fig. 2.
- Fig. 1 also shows that the pressure housing 11 and the flame tube 12 form a flow space 17, with an outer wall of the flow space 17 being formed, at least in sections, by the pressure housing 11 and an inner wall of the flow space 17 being formed, at least in sections, by the flame tube 12.
- the flow space 17 envelops the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10 or has a radial offset with respect to the combustion chamber 16, with the flow space 17 extending over larger radii than the combustion chamber 16.
- the flow space 17 and the combustion chamber 16 are separated by the flame tube 12, with the flame tube 12 forming an inner wall of the flow space 17 and an outer wall of the combustion chamber 16.
- the flow space 17 and the premixing chamber 14 are in fluid communication such that air can be introduced from the flow space 17 into the premixing chamber 14.
- an air channel 18 is provided in the flame tube 12. provided. Through the air duct 18, air from the flow chamber 17 can be guided from an outer side 12.1 of the flame tube 12 to an inner side 12.2 of the flame tube 12, so that the air guided through the air duct 18 can then be introduced into the premixing chamber 14 of the fuel supply unit 13.
- the air duct 18 comprises a distribution section 18.1 and several connecting sections 18.2.
- the distribution section 18.1 is designed as an annular duct that runs completely around the inside 12.2 of the flame tube 12.
- the connecting sections 18.2 are distributed in equidistant sections over the circumference of the flame tube 12 and penetrate the flame tube 12 in such a way that air from the flow space 17 can be guided into the distribution section 18.1 via the connecting sections 18.2.
- the distribution section 18.1 of the air duct 18 is further arranged, at least in sections, to overlap with the fuel supply unit 13, so that, via the distribution section 18.1 of the air duct 18, air can be distributed over the circumference of the fuel supply unit 13 along the outer wall of the premixing chamber 14.
- the air duct 18 in the flame tube 12 comprises a distribution section 18.1 running around the circumference of the flame tube 12 as well as a total of eight connecting sections which are distributed at equidistant intervals around the circumference of the flame tube 12.
- the fuel supply unit 13 is provided with a plurality of inlet openings 19 for introducing air from the flow space 17 into the premixing chamber 14.
- the inlet openings 19 are formed in an outer wall of the premixing chamber 14 and positioned such that the inlet openings 19 are at least partially overlapping with the air duct 18 or the distribution section 18.1 of the air duct 18, so that air from the distribution section 18.1 can be introduced into the premixing chamber 14 through the inlet openings 19.
- a total of eight inlet openings 19 are provided, which are distributed at equidistant intervals over the circumference of the fuel supply unit 13.
- the inlet openings 19 are arranged at an identical position with respect to the axial extension x of the fuel supply unit 13.
- the fuel supply unit 13 comprises at least one fuel supply channel 31 for introducing a fuel into the premixing chamber 14.
- the fuel supply channel 31 has at least one outlet opening 21 for introducing the fuel from the fuel supply channel 31 into the premixing chamber 14.
- the fuel supply channel 31 has at least one inlet opening 36 for introducing the fuel into the fuel supply channel 31.
- the outlet opening 21 of the fuel supply channel 31 is arranged upstream of at least the inlet openings 36 for introducing air into the premixing chamber 14 with respect to a flow through the combustion chamber 16 along the main flow direction H. This enables a more homogeneous mixing of air and fuel in the premixing chamber 14 to be achieved.
- the flame tube 12 delimits the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10 or forms an outer wall of the combustion chamber 16. Furthermore, the fuel supply unit 13 is arranged adjacent to an end of the combustion chamber 16 that is upstream with respect to a flow through the combustion chamber 16 along the main flow direction H.
- the pressure housing 11 and the flame tube 12 and the fuel supply unit 13 and the flow body 24 are rotationally symmetrical, at least in sections, wherein the pressure housing 11, the flame tube 12, the fuel supply unit 13 and the flow body 24 are arranged coaxially with respect to their axis of rotation R.
- the central axis M of the pressure housing 11 also simultaneously forms the axis of rotation R of the pressure housing 11. The same applies to the flame tube 12, the flow body 24 and the fuel supply unit 13.
- the main flow direction H is aligned along or parallel to the axial direction x and points from one of the Fuel supply unit 13 facing end of the combustion chamber 16 in the direction of an end of the combustion chamber 16 facing away from the fuel supply unit 13.
- Fig. 4 shows a schematic sectional view of a fuel supply unit 13 and a flow body.
- the remaining structure of the combustion chamber 10 can be provided, for example, in accordance with Fig. 1.
- the fuel supply unit 13 comprises at least one fuel supply channel 31, the fuel supply channel 31 in the present case being designed as a fuel nozzle 20.
- the fuel nozzle 20 has a hemispherical end section 22, the end section 22 being arranged in the premixing chamber 14.
- a plurality of outlet openings 21 are provided in the end section 22 for introducing fuel from the fuel nozzle 20 into the premixing chamber 14, the central axes M of the outlet openings 21 intersecting at the sphere center of the end section 22.
- the outlet openings 21 are distributed at equidistant intervals over the hemispherical end section 22.
- the fuel nozzle 20 shown in Fig. 4 also has at least one inlet opening 36 for introducing a fuel into the fuel nozzle 20.
- the fuel nozzle 20 also has a connection interface (not shown in detail) for the, at least partially, positive and/or non-positive connection of the fuel nozzle 20 to a fuel line.
- the combustion chamber 10 comprises a flow body 24.
- the fuel supply unit 13 comprises a receiving section 23 for receiving a flow body 24, at least in sections, wherein a central axis M or rotation axis R of the fuel supply unit 13 is arranged coaxially with a central axis M or rotation axis R of the receiving section 23.
- the flow body 24 is received, at least in sections, in the receiving section 23 of the fuel supply unit 13. This results in a structurally simple suspension of the flow body 24 in the flame tube 12, which is advantageous in terms of easy maintenance of the combustion chamber 10. It is also apparent from Fig.
- the fuel supply unit 13 comprises at least one outflow channel 25 for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber 14 into the flow body 24, wherein in particular the outflow channel 25 is arranged in the receiving section 23 or penetrates it, at least in sections, so that a fluid connection can be established between the flow body 24 and the premixing chamber 14.
- the flow body 24 further comprises at least one fuel channel 28 through which a fuel or a fuel-air mixture can be introduced into the combustion chamber 16.
- the fuel channel 28 has at least one inlet opening 37 for introducing the fuel or fuel-air mixture into the fuel channel 28 and at least one outlet opening 40 for discharging the fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber 16.
- Fig. 5 shows a simplified sectional view of a fuel supply unit 13 in a flame tube 12, the viewing direction being along the rotation axis R of the flame tube 12 or the fuel supply unit 13.
- at least one connecting section 18.2 is oriented with respect to its central axis M in such a way that a swirling flow can be generated in the distribution section 18.1, the swirl of the flow, which is shown in Fig. 4 by means of arrows, being directed around the rotation axis R of the fuel supply unit 13.
- Fig. 4 shows a simplified sectional view of a fuel supply unit 13 in a flame tube 12, the viewing direction being along the rotation axis R of the flame tube 12 or the fuel supply unit 13.
- the center axis M of at least one inlet opening 19 for introducing air into the premixing chamber 14 is oriented such that the air can be introduced into the premixing chamber 14 with a swirl, the rotation axis R of the swirl being aligned coaxially with the rotation axis R of the fuel supply unit 13.
- the swirl generated in the premixing chamber 14 is formed in the same direction as the swirl generated in the distribution section 18.1.
- the combustion chambers 10 shown in Fig. 1, 8 and 10 further comprise an air supply channel 32 for introducing air into the flow space 17 formed by the pressure housing 11 and the flame tube 12.
- the air supply channel 32 is, at least in sections, spiral-shaped or winds, at least in sections, around the flame tube 12, so that the air introduced into the flow space 17 through the air supply channel 32 introduced air has a swirl around the rotation axis R of the flame tube 12. Accordingly, the air introduced into the flow space 17 via the air supply channel 32 does not flow through the flow space 17 exclusively along the axial direction x, but also has a speed component directed in the circumferential direction, so that the flame tube 12 is washed around by the air with swirl.
- the use of such an air supply channel 32 results in a compact design of the combustion chamber 10 and an efficient air supply into the combustion chamber 10 or the combustion chamber 16.
- Fig. 6 shows a schematic view of an air supply channel 32, the viewing direction being along the axial direction x.
- the intended flow direction in the air supply channel 32 is indicated by arrows.
- These schematically indicate, on the one hand, the spiral-shaped flow through the air supply channel 24 and, on the other hand, the continuous outflow of the air guided in the air supply channel 24 from the air supply channel in the direction of the flow space 17 along the flow path, the outflow taking place through the outlet opening formed by a guide rib 42.
- the air supply channel 32 serves to introduce air into the flow space 17 formed by the pressure housing 11 and the flame tube 12 and is, at least in sections, spiral-shaped, so that the air introduced into the flow space 17 through the air supply channel 32 has a swirl around the central axis M or rotation axis R of the flame tube 12.
- the rotation axis R of the spiral is aligned coaxially with the central axis M of the pressure housing 11.
- the air supply channel 32 has an air inlet opening 33 through which air, in particular compressor air from an upstream compressor, can be introduced into the air supply channel 32.
- the air inlet opening 33 is oriented such that the introduction of the air into the air supply channel 32 takes place orthogonally to the center axis M of the pressure housing 11 or the flame tube 12.
- a sensor 34 shown only schematically, is arranged in the air supply channel 32 for detecting the air mass flow guided in the air supply channel 32.
- the sensor 34 is designed as an air mass sensor.
- the sensor 34 is connected to the spiral-shaped Section of the air supply duct 32 with respect to a flow through the air supply duct 32 from the air inlet opening 33 in the direction of the flow space 17.
- Fig. 7 shows a schematic sectional view of a flame tube 12 of a combustion chamber 10.
- the sectional plane is aligned orthogonal to the axis of rotation R of the flame tube 12 and is positioned with respect to Fig. 1 at a position along the axial extent of the flame tube 12 such that it runs through one of the openings 35.
- Fig. 7 at least one position along an axial extent of the flame tube 12, a plurality of openings 35 for introducing air from the flow space 17 into the combustion chamber 16 are distributed at equidistant intervals over the circumference of the flame tube 12. This enables a homogeneous introduction of air over the circumference of the flame tube 12 into the combustion chamber 16 to be realized. It is also apparent from Fig.
- the central axis M of the openings 35 in the flame tube 12 is inclined relative to a radial direction r or radial orientation in a plane aligned orthogonally to the axis of rotation R of the flame tube 12 (the sectional plane of Fig. 7), so that air from the flow space 17 can be introduced into the combustion chamber 16 with swirl.
- the inclination of the central axis M is aligned such that the openings 35 face an air flow (indicated by the arrow in Fig. 1) flowing around the flame tube 12 in the flow space 17.
- This has the advantage that an air flow flowing around the flame tube 12 can be guided through the openings 35 into the combustion chamber 16 with less loss.
- the swirl contained in the air flow surrounding the flame tube 12 can be transported, at least partially, into the combustion chamber 16.
- Fig. 8 shows a schematic sectional view of a combustion chamber 10 for a gas turbine 100.
- the fuel supply unit 13 comprises at least one secondary premixing chamber 29 for premixing a fuel with air.
- the secondary premixing chamber 29 is formed separately from the premixing chamber 14.
- the fuel supply unit 13 comprises at least one outflow channel 15 for introducing the fuel-air mixture from the secondary premixing chamber 29 into the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10.
- An ignition cartridge 30 for catalytic ignition of the fuel-air mixture is arranged in the outflow channel 15 for introducing the fuel-air mixture from the secondary premixing chamber 29 into the combustion chamber 16.
- two secondary premixing chambers 29 are shown.
- FIG. 9 shows a schematic view of a fuel supply unit 13, the viewing direction with respect to Fig. 8 being directed from the combustion chamber 16 against the main flow direction H axially towards the fuel supply unit 13. It can be seen from Fig. 9 that the outlet channels 15, which are connected to the secondary premixing chambers 29 and in which ignition cartridges 30 are arranged, are arranged on a circular path, the outlet channels 15 of the circular path being distributed at equidistant intervals over the circumference of the circular path or the circumference of the fuel supply unit 13.
- the circular path is further arranged coaxially with the rotation axis R of the fuel supply unit 13 with respect to its rotation axis R.
- the secondary premixing chambers 29 are in fluid communication with the air duct 18 formed in the flame tube 12.
- the air duct 18 is formed in the manner already described with reference to Fig. 1. Air can thus be introduced into the secondary premixing chambers 29 in a simple manner through the air duct 18.
- the secondary premixing chambers 29 have an inlet opening 19 for introducing air into the secondary premixing chambers 29, wherein each of the inlet openings 19 can be brought into fluid communication with the air duct 18 or with the distribution section 18.1 of the air duct 18.
- the proposed structure enables a structurally simple and at the same time reliable air supply to the secondary premixing chambers 29 to be realized.
- the secondary premixing chambers 29 each comprise a fuel supply channel 31 for introducing a fuel into the secondary premixing chambers.
- the fuel supply channels 31 each comprise an inlet opening 36 for introducing the fuel into the fuel supply channel 31 and an outlet opening 21 for introducing the fuel from the fuel supply channel 31 into the secondary premixing chamber 29.
- Fig. 10 also shows a schematic sectional view of a combustion chamber 10 for a gas turbine 100.
- the combustion chamber 10 comprises a pressure housing 11, a flame tube 12, a fuel supply unit 13 and a flow body 24.
- the flame tube 12 is arranged, at least in sections, in the pressure housing 12 and the fuel supply unit 13 is arranged, at least in sections, in the flame tube 11.
- the flow body 24 is arranged, at least in sections, in the flame tube 12 and, at least in sections, in the fuel supply unit 13.
- the fuel supply unit 13 comprises at least one fuel supply channel 31 for introducing a fuel into the flow body 24 and the flow body 24 comprises at least one fuel channel 28 for introducing a fuel into the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10, wherein the fuel supply channel 31 of the fuel supply unit 13 is in fluid communication with the fuel channel 28 of the flow body 24, so that a fuel can be introduced through the fuel supply channel 31 of the fuel supply unit 13 into the fuel channel 28 of the flow body 24.
- a combustion chamber 10 according to the invention has the advantage that a fuel can not only be introduced into the combustion chamber 10 locally at one end of the combustion chamber 16, but can be distributed via the flow body 24 along the axial extent of the combustion chamber 16 or can be introduced continuously into the combustion chamber 16. This makes it possible to locally control the fuel-air ratio in the combustion chamber 16 and thus to realize stable and low-emission combustion in the combustion chamber 16.
- the fuel supply channel 31 has an inlet opening 36 for introducing a fuel into the fuel supply channel 31 and an outlet opening 21.
- the fuel channel 28 of the flow body 24 also has at least one inlet opening 37 for introducing a fuel into the flow body 24 and at least one outlet opening 40 for introducing the fuel into the combustion chamber 16.
- Fig. 11 also shows a schematic sectional view of a flow body 24.
- the flow body 24 comprises at least one fuel channel 28.
- the fuel channel 28 comprises an inlet opening 37 for introducing a fuel or fuel-air mixture into the fuel channel 28 and a plurality of outlet openings 40 for introducing the fuel or fuel-air mixture from the flow body 24 into the combustion chamber 16.
- the outlet openings 40 are distributed along the axial extent x of the flow body 24, wherein the axial distance of the outlet openings 40 at an end of the flow body 24 that is downstream in the combustion chamber 16 with respect to the main flow direction H is greater than the axial distance of the outlet openings 40 at an end of the flow body 24 that is upstream in the combustion chamber 16 with respect to the main flow direction H.
- a rich combustion of a fuel and a subsequently increasingly lean combustion along the main flow direction H and a low-emission operation of the combustion chamber 10 can be realized in the front region of the combustion chamber 16 with respect to the main flow direction H.
- a flow body 24 is preferably conceivable at least with respect to the combustion chambers 16 shown in Figs. 8 and 10. It can further be provided that at at least one axial position, at which in the present case an outlet opening is shown, a plurality of outlet openings, in particular at equidistant intervals, are distributed over the circumference of the flow body 24.
- the flow body shown in Fig. 11 can be used both with the fuel supply unit 13 of Fig. 1 and with the fuel supply units 13 of Figures 8 or 10. With reference to Figures 1 and 8, an additional outflow channel in the fuel supply unit 13 for introducing fuel into the flow body 24 would be conceivable in this case. Alternatively, however, it can also be provided that the flow body is designed in terms of its outer contour according to the flow body 24 of Fig. 11, but has no outlet openings 40 and/or no fuel channel 28.
- the flame tube 12 is provided with at least one recess 26 for at least partially accommodating a spark plug 27.
- a spark plug 27 For the sake of simplicity, only one spark plug 27 is shown. In the present case, however, several recesses 26 or spark plugs 27 are provided.
- the recesses 26 are distributed at equidistant intervals over the circumference of the flame tube 12 and are oriented axially with respect to their longitudinal extent. This results in particularly good accessibility of the spark plugs 27 and a correspondingly simple replacement in the event of maintenance or repair.
- the recesses 26 for accommodating a spark plug 27 in the flame tube 12 in sections comprise a threaded section 41, so that a spark plug 27 can be inserted into the Threaded section 41 can be screwed in.
- spark plugs 27 or recesses 26 for spark plugs 27 can be provided in an analogous or modified manner for the combustion chambers 10 shown in Fig. 8 or 10.
- the combustion chamber 10 comprises a guide vane 38 for directing a flow emerging from the combustion chamber 16.
- the guide vane 38 comprises a plurality of guide blades 39 which form a guide wheel or guide grid.
- the guide vane 38 comprises at least one receiving section 23 for at least partially receiving the flow body 24 and is arranged adjacent to an end of the combustion chamber 16 which is downstream with respect to a flow through the combustion chamber 16 along the main flow direction H. This results in a suspension of the flow body 24 in the flame tube 12 which is structurally simple and advantageous with respect to easy maintenance of the combustion chamber 10.
- Fig. 12 also shows a schematic view of a gas turbine 100, wherein the gas turbine 100 comprises a combustion chamber 10 according to the invention. It is clear from Fig. 10 that the rotation axis R of the combustion chamber 100 is arranged coaxially with the rotation axis R of at least one shaft of the gas turbine 100. This results in particularly easy accessibility of the combustion chamber 10, so that adjustments to the combustion chamber 10 or any maintenance work can be carried out particularly easily and in a time-efficient manner.
- the combustion chamber 10 is connected via an annular flange of the combustion chamber 10 to an annular flange of a flow housing of a turbine section of the gas turbine 100.
- Fig. 13 shows a schematic view of a vehicle 200, the vehicle 200 comprising at least one gas turbine 100.
- the vehicle 200 is designed as a truck, wherein electrical energy for driving the vehicle 200 can be generated by the gas turbine 100.
- Fig. 14 shows a schematic view of a method 300 for operating a combustion chamber 10, in particular a combustion chamber 10 according to one of claims 1 to 13 or 15, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the order specified:
- Fig. 15 shows a schematic view of a method 400 for operating a combustion chamber 10, in particular according to one of claims 14 to 15, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the order given:
- Fig. 16 shows a schematic view of a method 500 for operating a vehicle 200, in particular according to claim 18, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the order given:
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Abstract
Description
Brennkammer für eine Gasturbine und Gasturbine Combustion chamber for a gas turbine and gas turbine
B e s c h r e i b u n g Description
Die Erfindung betrifl :t eine Brennkammer n lit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 , i sine Brennkammer mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 14, eine Gasturbine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 16, eine Gasturbine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 17 , ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 18, ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 19, ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 22, sowie ein Verfahren rr lit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 25. The invention relates to : a combustion chamber with the features of independent patent claim 1, a combustion chamber with the features of independent patent claim 14, a gas turbine with the features of independent patent claim 16, a gas turbine with the features of independent patent claim 17, a vehicle with the features of independent patent claim 18, a method with the features of independent patent claim 19, a method with the features of independent patent claim 22, and a method with the features of independent patent claim 25.
Das allgemeine Funktionsprinzip von Gasturbinen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Brennkammern von Gasturbinen erfolgt die Mischung von Kraftstoff und Luft üblicherweise überwiegend an demjenigen Ende des Brennraums, an dem der Kraftstoff in dem Brennraum eingeleitet wird. Eine unmittelbare Einleitung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennraum und/oder eine sukzessive Zuführung von Kraftstoff entlang der axialen Erstreckung des Brennraums erfolgt nicht, wodurch das Brennstoff-Luft-Verhältnis im Brennraum der Brennkammer nur begrenzt lokal einstellbar ist und das Emissionsverhalten der Brennkammer im Betrieb nur bedingt beeinflusst werden kann. The general operating principle of gas turbines is known from the state of the art. In gas turbine combustion chambers, the fuel and air are usually mixed predominantly at the end of the combustion chamber at which the fuel is introduced into the combustion chamber. A direct introduction of a fuel-air mixture into the combustion chamber and/or a successive supply of fuel along the axial extension of the combustion chamber does not take place, which means that the fuel-air ratio in the combustion chamber of the combustion chamber can only be adjusted locally to a limited extent and the emission behavior of the combustion chamber during operation can only be influenced to a limited extent.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Brennkammer für eine Gasturbine bereitzustellen, um eine effiziente und/oder stabile und/oder emissionsarme Verbrennung von Kraftstoffen, insbesondere von unterschiedlichen Kraftstoffen, in der Brennkammer zu ermöglichen sowie vorzugsweise einen stabilen und/oder energieeffizienten und/oder emissionsarmen Betrieb einer Gasturbine zu ermöglichen bzw. zu unterstützen. It is therefore an object of the present invention to at least partially overcome at least one of the disadvantages described above. In particular, the object of the invention is to provide a combustion chamber for a gas turbine in order to achieve efficient and/or stable and/or low-emission combustion of fuels, in particular different fuels in the combustion chamber and preferably to enable or support stable and/or energy-efficient and/or low-emission operation of a gas turbine.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Brennkammer mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 , eine Brennkammer mit den Merkmalen des unabhängigen Patents ispruchs 14, eine Gastui ine mit den Merkm sn des unabhängigenThe above object is achieved by a combustion chamber with the features of independent patent claim 1, a combustion chamber with the features of independent patent claim 14, a gas tube with the features of independent
Patentanspruchs 16, eine Gasturbine mit den Merkmalen des unabhängigenPatent claim 16, a gas turbine with the features of the independent
Patentanspruchs 17 ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigenPatent claim 17 a vehicle with the features of the independent
Patentanspruchs 18, ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigenPatent claim 18, a method having the features of the independent
Patentanspruchs 19, ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigenPatent claim 19, a method having the features of the independent
Patentanspruchs 22, sowie ein Verfahren lit den Merkmale des unabhängigenPatent claim 22, as well as a method having the features of the independent
Patentanspruchs 25. Weitere Merkmale und D tails der Erfindung •geben sich aus denPatent claim 25. Further features and details of the invention •will become apparent from the
Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Brennkammern beschrieben sind wechselseitig, sowie selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Gasturbinen und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und/oder im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Subclaims, the description and the drawings. Features and details described in connection with the combustion chambers according to the invention apply mutually, and of course also in connection with the gas turbines according to the invention and/or in connection with the vehicle according to the invention and/or in connection with the methods according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always made or can be made mutually.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine Brennkammer für eine Gasturbine, umfassend ein Druckgehäuse, ein Flammrohr, sowie eine Kraftstoffversorgungseinheit, wobei das Flammrohr, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Druckgehäuse angeordnet ist und die Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Flammrohr angeordnet ist, wobei die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens eine, insbesondere eine oder genau eine, Vormischkammer zur Vormischung eines Kraftstoffs mit Luft, insbesondere zu einem Kraftstoff-Luft-Gemisch, umfasst und wobei die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen Ausströmkanal zur Einbringung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in einen Brennraum der Brennkammer umfasst. According to the invention, a combustion chamber for a gas turbine is provided, comprising a pressure housing, a flame tube, and a fuel supply unit, wherein the flame tube is arranged, at least in sections, in particular completely, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube, wherein the fuel supply unit comprises at least one, in particular one or exactly one, premixing chamber for premixing a fuel with air, in particular to form a fuel-air mixture, and wherein the fuel supply unit comprises at least one outflow channel for introducing the fuel-air mixture from the premixing chamber into a combustion chamber of the combustion chamber.
In anderen Worten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Brennkammer, ein Druckgehäuse, ein Flammrohr, sowie eine Kraftstoffversorgungseinheit umfasst. Das Flammrohr ist, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Druckgehäuse angeordnet und die Kraftstoffversorgungseinheit ist, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Flammrohr angeordnet. Die Kraftstoffversorgungseinheit umfasst wenigstens eine, insbesondere eine oder genau eine, Vormischkammer zur Vormischung eines Kraftstoffs mit Luft. Somit kann in der Vormischkammer einer zur Verbrennung in einem Brennraum der Brennkammer bestimmtes Kraftstoff-Luft-Gemisch vorgemischt werden. Ferner umfasst die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen Ausströmkanal, durch welchen das in der Vormischkammer generierte Kraftstoff-Luft- Gemisch in den Brennraum der Brennkammer ausgebracht werden kann, um dort verbrannt zu werden. In other words, the invention provides that a combustion chamber, a pressure housing, a flame tube and a fuel supply unit. The The flame tube is arranged, at least in sections, in particular completely, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube. The fuel supply unit comprises at least one, in particular one or exactly one, premixing chamber for premixing a fuel with air. A fuel-air mixture intended for combustion in a combustion chamber of the combustion chamber can thus be premixed in the premixing chamber. The fuel supply unit also comprises at least one outflow channel through which the fuel-air mixture generated in the premixing chamber can be discharged into the combustion chamber of the combustion chamber to be burned there.
Durch eine erfindungsgemäße Brennkammer ergibt sich der Vorteil, dass das zur Verbrennung im Brennraum bestimmte Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht erst in dem Brennraum der Brennkammer gebildet und dann gezündet, sondern bereits vorab in der Vormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit gebildet und dann in den Brennraum eingeleitet wird. Hierdurch kann bereits in einem, in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung, vorderen Bereich des Brennraums, ein besonders homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem vordefinierten Kraftstoff- Luft- Verhältnis generiert und hierdurch von Beginn an eine homogene und gleichmäßige sowie emissionsarme Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs realisiert werden. A combustion chamber according to the invention has the advantage that the fuel-air mixture intended for combustion in the combustion chamber is not first formed in the combustion chamber of the combustion chamber and then ignited, but is already formed in advance in the premixing chamber of the fuel supply unit and then introduced into the combustion chamber. As a result, a particularly homogeneous fuel-air mixture with a predefined fuel-air ratio can be generated in a front area of the combustion chamber in relation to a flow through the combustion chamber along a main flow direction, and this enables homogeneous and even as well as low-emission combustion of the fuel-air mixture to be achieved right from the start.
Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Kraftstoffversorgungseinheit mehrere Ausströmkanäle zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in den Brennraum umfasst. Insbesondere ist es denkbar, dass die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens zehn, insbesondere wenigstens zwanzig, vorzugsweise wenigstens dreißig, besonders bevorzugt wenigstens vierzig oder wenigstens fünfzig Ausströmkanäle zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in den Brennraum umfasst. Durch die Verwendung mehrerer, insbesondere versetzt angeordneter, Ausströmkanäle kann eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Brennraum und somit eine entsprechend homogene Verbrennung realisiert werden. Entsprechend werden die den Brennraum bildenden bzw. begrenzenden Komponenten der Brennkammer, wie bspw. das Flammrohr oder ein in dem Flammrohr angeordneter Strömungskörper, in Bezug auf ihren Umfang vergleichsweise homogen thermisch belastet. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei, insbesondere alle, Auslasskanäle zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in den Brennraum auf wenigstens einer Kreisbahn und/oder in äquidistanten Abständen angeordnet sind. Auch kann es vorgesehen sein, dass die Auslasskanäle auf mehreren, vorzugsweise konzentrisch angeordneten, Kreisbahnen unterschiedlicher Radien angeordnet sind. Dabei ist es denkbar, dass auf wenigstens zwei Kreisbahnen, insbesondere auf allen Kreisbahnen, die Auslasskanäle in äquidistanten Abständen angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Kreisbahnen, insbesondere alle Kreisbahnen, eine gleiche Radiendifferenz bzw. einen gleichen, insbesondere betragsmäßigen, Unterschied in Bezug auf ihre Radien aufweisen. Wenigstens eine Kreisbahn, insbesondere alle Kreisbahnen, können in Bezug auf ihre Mittelachse bzw. Rotationsachse koaxial mit der Mittelachse bzw. Rotationsachse der Kraftstoffversorgungseinheit angeordnet sein. Durch eine beschriebene Anordnung der Ausströmkanäle kann eine räumlich homogen verteilte Einbringung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in den Brennraum realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Ausströmkanal, insbesondere alle Ausströmkanäle, zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft- Gemischs aus der Vormischkammer in den Brennraum mit dem Brennraum und der Vormischkammer derart in Fluidverbindung stehen, dass das Kraftstoffluftgemisch aus der Vormischkammer durch den Ausströmkanal in den Brennraum einbringbar ist. Within the scope of the invention, it is conceivable that the fuel supply unit comprises a plurality of outflow channels for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber. In particular, it is conceivable that the fuel supply unit comprises at least ten, in particular at least twenty, preferably at least thirty, particularly preferably at least forty or at least fifty outflow channels for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber. By using a plurality of outflow channels, in particular offset ones, the fuel-air mixture can be distributed as evenly as possible in the combustion chamber and thus a correspondingly homogeneous combustion can be achieved. Accordingly, the components of the combustion chamber that form or delimit the combustion chamber, such as the flame tube or a flow body arranged in the flame tube, are subjected to a comparatively homogeneous thermal load with respect to their circumference. It can be provided that at least two, in particular all, outlet channels for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber are arranged on at least one circular path and/or at equidistant intervals. It can also be provided that the outlet channels are arranged on several, preferably concentrically arranged, circular paths of different radii. It is conceivable that the outlet channels are arranged at equidistant intervals on at least two circular paths, in particular on all circular paths. Additionally or alternatively, it can be provided that at least two circular paths, in particular all circular paths, have an equal radius difference or an equal, in particular absolute, difference in relation to their radii. At least one circular path, in particular all circular paths, can be arranged coaxially with the central axis or axis of rotation of the fuel supply unit in relation to its central axis or axis of rotation. By means of a described arrangement of the outflow channels, a spatially homogeneous introduction of the fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber can be achieved. Alternatively or additionally, it can be provided that at least one outflow channel, in particular all outflow channels, for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber are in fluid communication with the combustion chamber and the premixing chamber in such a way that the fuel-air mixture from the premixing chamber can be introduced into the combustion chamber through the outflow channel.
Die Begriffe Außenwand und Innenwand sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung dahingehend verstanden werden, dass eine Außenwand gegenüber einer Innenwand einen in radialer Richtung nach außen gerichteten Versatz aufweist. In anderen Worten verläuft die Außenwand auf einem größeren Radius oder auf einem größeren Radienbereich als die Innenwand. Alternativ oder zusätzlich ist die Innenwand näher an der Rotations- bzw. Mittelachse der Brennkammer angeordnet als die Außenwand. Selbiges gilt analog für die Begriffe Innenseite und Außenseite, wobei bspw. eine Wand (Innenwand oder Außenwand) eines Bauteils bzw. einer Komponente jeweils eine Innenseite und eine Außenseite umfassen kann. The terms outer wall and inner wall should be understood in the context of the present invention to mean that an outer wall has an offset in the radial outward direction compared to an inner wall. In other words, the outer wall runs on a larger radius or on a larger radius range than the inner wall. Alternatively or additionally, the inner wall is arranged closer to the rotation or central axis of the combustion chamber than the outer wall. The same applies analogously to the terms inside and outside, whereby, for example, a wall (inner wall or outer wall) of a part or component can each comprise an inside and an outside.
Der Brennraum der Brennkammer soll vorliegend als ein Raum in der Brennkammer verstanden werden, in welchem die Verbrennung eines Kraftstoffes erfolgt und in dem die dabei entstehenden Verbrennungsgase geführt werden. Die Durchströmung des Brennraums im Betrieb der Brennkammer erfolgt, ausgehend von einer der Kraftstoffzufuhr zugewandten Seite des Brennraums, in Richtung einer der Kraftstoffzufuhr abgewandten Seite des Brennraums. Insbesondere ist es denkbar, dass die Hauptströmungsrichtung in dem Brennraum von einer zu dem Brennraum benachbart angeordneten Kraftstoffversorgungseinheit in den Brennraum hinein und/oder in Richtung eines zu dem Brennraum benachbart angeordneten Vorleitapparats gerichtet ist. The combustion chamber of the combustion chamber is to be understood here as a space in the combustion chamber in which the combustion of a fuel takes place and in which the resulting combustion gases are guided. The flow through the combustion chamber during operation of the combustion chamber takes place, starting from a fuel supply facing side of the combustion chamber, in the direction of a side of the combustion chamber facing away from the fuel supply. In particular, it is conceivable that the main flow direction in the combustion chamber is directed from a fuel supply unit arranged adjacent to the combustion chamber into the combustion chamber and/or in the direction of a guide vane arranged adjacent to the combustion chamber.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Flammrohr und das Druckgehäuse als ein gemeinsames, vorzugsweise monolithisches, Bauteil ausgebildet sind. Insbesondere ist es denkbar, dass das Flammrohr und das Druckgehäuse materialeinheitlich, vorzugsweise als ein gemeinsames Gussteil, ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Flammrohrs bzw. des Druckgehäuses. Ferner können ungewollte Leckageströme zwischen Flammrohr und Druckgehäuse durch eine solche Ausführung von vorneherein vermieden werden, da keine nachträgliche Verbindung zwischen Flammrohr und Druckgehäuse geschaffen werden muss und hierdurch entstehende Schwachstellen in Bezug auf eine Abdichtung zwischen den verschiedenen Bauteilen vermieden werden können. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass das Flammrohr und das Druckgehäuse als separate Bauteile ausgebildet sind. Insbesondere ist es denkbar, dass das Flammrohr und das Druckgehäuse entlang einer axialen Erstreckung des Flammrohrs bzw. des Druckgehäuses bzw. entlang einer Mittelachse und/oder Rotationsachse des Flammrohrs bzw. des Druckgehäuses ineinander gesteckt werden können. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Flammrohr zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Druckgehäuse anordbar ist. Durch eine separate Ausführung von Druckgehäuse und Flammrohr ergibt sich der Vorteil, dass das Flammrohr als Verschleißteil besonders einfach und kostensparend ausgetauscht werden kann, ohne gleichzeitig einen Austausch des Druckgehäuses vornehmen zu müssen. Within the scope of the invention, it can be provided that the flame tube and the pressure housing are designed as a common, preferably monolithic, component. In particular, it is conceivable that the flame tube and the pressure housing are made of the same material, preferably as a common cast part. This results in a particularly simple and cost-effective manufacture of the flame tube or the pressure housing. Furthermore, unwanted leakage flows between the flame tube and the pressure housing can be avoided from the outset by such a design, since no subsequent connection between the flame tube and the pressure housing has to be created and weak points resulting from this in relation to a seal between the various components can be avoided. Alternatively, it can be provided that the flame tube and the pressure housing are designed as separate components. In particular, it is conceivable that the flame tube and the pressure housing can be inserted into one another along an axial extension of the flame tube or the pressure housing or along a central axis and/or rotation axis of the flame tube or the pressure housing. It can be provided that the flame tube can be arranged at least partially, in particular completely, in the pressure housing. A separate design of the pressure housing and flame tube results in the advantage that the flame tube, as a wearing part, can be replaced particularly easily and cost-effectively without having to replace the pressure housing at the same time.
Es kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass es sich bei einer Gasturbine um eine Mikrogasturbine handelt. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass es sich bei der Gasturbine um eine Gasturbine mit einer Leistung von bis zu 1 MW, vorzugsweise mit einer Leistung von bis zu 600 kW, handelt. Insbesondere ist es denkbar, dass es sich um eine Gasturbine mit einer Leistung von wenigstens 200 kW oder 200 kW, insbesondere wenigstens 250 kW oder 250 kW, bevorzugt wenigstens 400 kW oder 400 kW, besonders bevorzugt wenigstens 600 kW oder 600 kW handelt. Ferner kann es vorgesehen sein, dass es sich bei der Gasturbine um eine Wellenleistungsturbine handelt. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Gasturbine zum Antrieb wenigstens einer, insbesondere genau einer, Welle ausgebildet ist. Die (mechanische) Rotationsenergie der Welle kann sodann durch einen Generator in elektrische Energie gewandelt werden. Der Generator kann durch die Gasturbine umfasst sein, sodass durch die Gasturbine zunächst eine, zumindest teilweise, Umwandlung von chemischer, in einem Kraftstoff gebundener, Energie in (mechanische) Rotationsenergie wenigstens einer, insbesondere genau einer, Welle erfolgt und anschließend eine, zumindest teilweise, Umwandlung der (mechanischen) Rotationsenergie wenigstens einer, insbesondere genau einer, Welle in elektrische Energie erfolgt. Within the scope of the present invention, it can be provided that a gas turbine is a micro gas turbine. In particular, it can be provided that the gas turbine is a gas turbine with an output of up to 1 MW, preferably with an output of up to 600 kW. In particular, it is conceivable that it is a gas turbine with an output of at least 200 kW or 200 kW, in particular at least 250 kW or 250 kW, preferably at least 400 kW or 400 kW, particularly preferably at least 600 kW or 600 kW. Furthermore, it can be provided that the gas turbine is a shaft power turbine. In other words, it can be provided that the gas turbine is designed to drive at least one, in particular exactly one, shaft. The (mechanical) rotational energy of the shaft can then be converted into electrical energy by a generator. The generator can be included in the gas turbine, so that the gas turbine first at least partially converts chemical energy bound in a fuel into (mechanical) rotational energy of at least one, in particular exactly one, shaft and then at least partially converts the (mechanical) rotational energy of at least one, in particular exactly one, shaft into electrical energy.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass es sich bei der Gasturbine bzw. bei der Brennkammer um eine mit Wasserstoff betreibbare Gasturbine bzw. Brennkammer handelt. Der Betrieb der Gasturbine bzw. Brennkammer mit alternativen Kraftstoffarten ist ebenfalls denkbar. Hierbei kann es sich vorzugsweise um Erdgas, Kerosin oder weitere Kraftstoffarten handeln. Der Betrieb einer erfindungsgemäßen Gasturbine bzw. Brennkammer mit Wasserstoff ist, aufgrund der im Vergleich zu einem Betrieb mit fossilen oder synthetischen Brennstoffen geringen Emissionen, als besonders bevorzugt anzusehen. Synthetische oder fossile Brennstoffe können bevorzugt Brennstoffe auf Basis von Kohlenwasserstoffen sein. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass es sich bei dem Kraftstoff um Wasserstoff handelt. Alternativ kann es sich bei dem Kraftstoff um Erdgas, Kerosin oder weitere Kraftstoffarten handeln, wobei Wasserstoff als Kraftstoff aufgrund seiner vergleichsweise hohen Umweltverträglichkeit als besonders bevorzugt betrachtet wird. Within the scope of the invention, it can be provided that the gas turbine or combustion chamber is a gas turbine or combustion chamber that can be operated with hydrogen. The operation of the gas turbine or combustion chamber with alternative types of fuel is also conceivable. This can preferably be natural gas, kerosene or other types of fuel. The operation of a gas turbine or combustion chamber according to the invention with hydrogen is to be regarded as particularly preferred due to the low emissions compared to operation with fossil or synthetic fuels. Synthetic or fossil fuels can preferably be fuels based on hydrocarbons. In other words, it can be provided that the fuel is hydrogen. Alternatively, the fuel can be natural gas, kerosene or other types of fuel, with hydrogen being regarded as particularly preferred as a fuel due to its comparatively high environmental compatibility.
Der Begriff Hauptströmungsrichtung soll vorliegend als eine axial ausgerichtete Strömungsrichtung verstanden werden, entlang derer die Strömung in der Brennkammer, vorzugsweise in dem Brennraum der Brennkammer, während eines Betriebs der Brennkammer, zumindest teilweise, gerichtet ist. Das Vorliegen einer axialen Hauptströmungsrichtung schließt nicht aus, dass die Strömung weitere Richtungskomponenten, wie beispielsweise eine Umfangskomponente, aufweist. Unter einer axialen Ausrichtung wird vorliegend eine parallele oder im Wesentlichen parallele Ausrichtung zur Mittelachse, insbesondere Rotationsachse, der Brennkammer bzw. des Flammrohrs und/oder Druckgehäuses und/oder Strömungskörpers und/oder der Kraftstoffversorgungseinheit verstanden. Die Hauptströmungsrichtung weist vorliegend von einem Bereich in dem die Kraftstoffzuführung in den Brennraum der Brennkammer erfolgt in Richtung einer Austrittsöffnung des Brennraums, aus welcher das in dem Brennraum geführte Verbrennungsgas austreten kann und vorzugsweise einer nachfolgend angeordneten Turbine bzw. Turbinensektion zugeführt werden kann. The term main flow direction is to be understood here as an axially aligned flow direction along which the flow in the combustion chamber, preferably in the combustion chamber of the combustion chamber, is directed, at least partially, during operation of the combustion chamber. The presence of an axial main flow direction does not exclude the flow from having further directional components, such as a circumferential component. An axial alignment is understood here to mean a parallel or substantially parallel alignment to the central axis, in particular the axis of rotation, of the combustion chamber or the flame tube and/or pressure housing and/or flow body and/or the Fuel supply unit is understood. In the present case, the main flow direction points from an area in which the fuel is supplied to the combustion chamber of the combustion chamber in the direction of an outlet opening of the combustion chamber, from which the combustion gas guided in the combustion chamber can exit and can preferably be supplied to a turbine or turbine section arranged downstream.
Der Begriff axiale Erstreckung soll vorliegend als die Erstreckung des entsprechenden Körpers (bspw. des Flammrohrs und/oder Druckgehäuses und/oder Strömungskörpers) entlang seiner Mittelachse bzw. Rotationsachse und/oder entlang einer axialen Richtung, verstanden werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Mittelachse gleichzeitig die Rotationsachse bildet. The term axial extension is to be understood here as the extension of the corresponding body (e.g. the flame tube and/or pressure housing and/or flow body) along its central axis or axis of rotation and/or along an axial direction. It can be provided that the central axis simultaneously forms the axis of rotation.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Flammrohr zumindest abschnittsweise den Brennraum der Brennkammer begrenzt. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Flammrohr wenigstens eine Außenwand des Brennraums ausbildet. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Kraftstoffversorgungseinheit benachbart zu einem in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung stromauf liegenden Ende des Brennraums angeordnet ist. Within the scope of the invention, it can be provided that the flame tube delimits the combustion chamber of the combustion chamber at least in sections. In particular, it can be provided that the flame tube forms at least one outer wall of the combustion chamber. Additionally or alternatively, it can be provided that the fuel supply unit is arranged adjacent to an end of the combustion chamber that is upstream in relation to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass das Druckgehäuse und/oder das Flammrohr und/oder der Strömungskörper und/oder die Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest abschnittsweise, rotationssymmetrisch ausgebildet ist bzw. sind. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass wenigstens zwei, insbesondere alle, Komponenten aus der Gruppe Druckgehäuse, Flammrohr, Kraftstoffversorgungseinheit und Strömungskörper in Bezug auf ihre Mittelachse und/oder Rotationsachse koaxial anordbar bzw. angeordnet sind. Within the scope of the invention, it can be advantageous that the pressure housing and/or the flame tube and/or the flow body and/or the fuel supply unit is/are rotationally symmetrical, at least in sections. Additionally or alternatively, it is conceivable that at least two, in particular all, components from the group of pressure housing, flame tube, fuel supply unit and flow body can be or are arranged coaxially with respect to their central axis and/or axis of rotation.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass das Druckgehäuse und das Flammrohr einen Strömungsraum ausbilden, wobei eine Außenwand des Strömungsraums, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, durch das Druckgehäuse ausgebildet ist und eine Innenwand des Strömungsraums, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, durch das Flammrohr ausgebildet ist, wobei die Vormischkammer und der Strömungsraum in Fluidverbindung stehen, sodass Luft aus dem Strömungsraum in die Vormischkammer einbringbar ist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Brennkammer einen Strömungsraum umfasst, wobei der Strömungsraum durch das Druckgehäuse und das Flammrohr begrenzt wird. Dabei bildet das Flammrohr eine Innenwand des Strömungsraums und das Druckgehäuse eine Außenwand des Strömungsraums. Der Strömungsraum dient der Zuführung von Frischluft, insbesondere Verdichterluft, in die Brennkammer bzw. den Brennraum, damit eine Verbrennung im Brennraum erfolgen kann. Damit in der Vormischkammer ein Kraftstoff-Luft-Gemisch generiert werden kann, stehen der Strömungsraum und die Vormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit in Fluidverbindung, sodass Luft aus dem Strömungsraum in die Vormischkammer eingebracht werden kann. Hierdurch wird eine konstruktiv vorteilhafte Versorgung der Vormischkammer mit Luft aus dem Strömungsraum realisiert, sodass die Notwendigkeit einer separaten Luftzuführung in die Vormischkammer entfällt. Es ergibt sich ein entsprechend kompakter und einfacher Aufbau der Brennkammer sowie eine gegen etwaige Fehlfunktionen robuste Luftführung und sichergestellte Versorgung der Vormischkammer mit Frischluft. Within the scope of the invention, it can be advantageous that the pressure housing and the flame tube form a flow space, wherein an outer wall of the flow space is formed, at least in sections, in particular completely, by the pressure housing and an inner wall of the flow space is formed, at least in sections, in particular completely, by the flame tube, wherein the premixing chamber and the flow space are in fluid communication, so that air from the flow space can be introduced into the premixing chamber. In other words, it can be provided that the Combustion chamber comprises a flow space, wherein the flow space is delimited by the pressure housing and the flame tube. The flame tube forms an inner wall of the flow space and the pressure housing an outer wall of the flow space. The flow space serves to supply fresh air, in particular compressor air, into the combustion chamber or combustion chamber so that combustion can take place in the combustion chamber. So that a fuel-air mixture can be generated in the premixing chamber, the flow space and the premixing chamber of the fuel supply unit are in fluid communication so that air from the flow space can be introduced into the premixing chamber. This results in a structurally advantageous supply of air from the flow space to the premixing chamber, so that there is no need for a separate air supply to the premixing chamber. This results in a correspondingly compact and simple design of the combustion chamber as well as an air flow that is robust against any malfunctions and a guaranteed supply of fresh air to the premixing chamber.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Strömungsraum den Brennraum der Brennkammer zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig einhüllt und/oder dass der Brennraum und der Strömungsraum einen radialen Versatz aufweisen, wobei der Strömungsraum sich über größere Radien erstreckt als der Brennraum. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Strömungsraum und der Brennraum durch das Flammrohr separiert werden und/oder dass das Flammrohr eine Innenwand des Strömungsraums und eine Außenwand des Brennraums ausbildet. It can also be provided that the flow space encloses the combustion chamber of the combustion chamber at least in sections, in particular completely, and/or that the combustion chamber and the flow space have a radial offset, with the flow space extending over larger radii than the combustion chamber. Additionally or alternatively, it can be provided that the flow space and the combustion chamber are separated by the flame tube and/or that the flame tube forms an inner wall of the flow space and an outer wall of the combustion chamber.
In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass wenigstens ein Luftzufuhrkanal zur Einbringung von Luft in den durch das Druckgehäuse und das Flammrohr ausgebildeten Strömungsraum umfasst ist, wobei vorzugsweise der Luftzufuhrkanal, zumindest abschnittsweise, spiralförmig ausgebildet ist, sodass die durch den Luftzufuhrkanal in den Strömungsraum eingebrachte Luft einen Drall, insbesondere um eine Mittelachse bzw. Rotationsachse des Flammrohrs, aufweist. In anderen Worten kann durch den Luftzufuhrkanal die zur Verbrennung eines Kraftstoffs in der Brennkammer erforderliche Luft in die Brennkammer eingebracht werden. Dabei wird die Luft durch den Luftzufuhrkanal zunächst in den durch Flammrohr und Druckgehäuse gebildeten Strömungsraum eingebracht. Der Luftzufuhrkanal kann, zumindest abschnittsweise, spiralförmig ausgebildet sein bzw. sich, zumindest abschnittsweise, um das Flammrohr winden. So kann der durch den Luftzufuhrkanal geführten Luft ein Drall aufgeprägt werden. Der Drall kann dabei um eine Mittelachse bzw. Rotationsachse des Flammrohrs gerichtet sein. Hierdurch wird der Luftzufuhrkanal nicht rein axial von der eingebrachten Luft durchströmt, sondern weist ebenfalls eine Umfangskomponente auf, sodass das Flammrohr von der durch den Luftzufuhrkanal eingebrachten Luft drallbehaftet umspült wird und hierüber Luft in den Brennraum eingebracht werden kann. In Bezug auf die, zumindest abschnittsweise, spiralförmige Ausgestaltung des Luftzufuhrkanals kann es vorgesehen sein, dass die Rotationsachse der Spirale koaxial mit der Mittelachse bzw. Rotationsachse des Flammrohrs und/oder des Druckgehäuses angeordnet ist. Durch die Verwendung eines solchen Luftzufuhrkanals ergibt sich eine kompakte Bauweise der Brennkammer sowie eine effiziente Luftzuführung in die Brennkammer bzw. den Brennraum. Durch eine drallbehaftete Umströmung des Flammrohrs kann ein vorteilhafter Lufteintrag in den Brennraum realisiert werden, wodurch eine homogene Vermischung zwischen Kraftstoff und Luft in dem Brennraum erreicht und eine stabile und emissionsarme Verbrennung realisiert werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Luftzufuhrkanal eine Lufteintrittsöffnung zur Einbringung eines Luftstroms in den Luftzufuhrkanal aufweist, wobei vorzugsweise die Lufteintrittsöffnung in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung an einem stromab liegenden Ende der Brennkammer angeordnet ist. Durch die Lufteintrittsöffnung kann bspw. Verdichterluft, insbesondere aus einem im Gaspfad der Brennkammer vorgelagerten Verdichters, in die Brennkammer eingebracht werden. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Lufteintrittsöffnung derart orientiert ist, dass die Einbringung der Luft in den Luftzufuhrkanal orthogonal zu einer Mittelachse bzw. Rotationsachse des Flammrohrs und/oder Druckgehäuses erfolgt. With regard to the present invention, it is conceivable that at least one air supply channel is included for introducing air into the flow space formed by the pressure housing and the flame tube, wherein the air supply channel is preferably designed to be spiral-shaped, at least in sections, so that the air introduced into the flow space through the air supply channel has a swirl, in particular around a central axis or axis of rotation of the flame tube. In other words, the air required for the combustion of a fuel in the combustion chamber can be introduced into the combustion chamber through the air supply channel. The air is first introduced into the flow space formed by the flame tube and pressure housing through the air supply channel. The air supply channel can be designed to be spiral-shaped, at least in sections, or can be wrapped around the flame tube, at least in sections. wind. In this way, a swirl can be imposed on the air guided through the air supply duct. The swirl can be directed around a central axis or axis of rotation of the flame tube. As a result, the air supplied does not flow through the air supply duct purely axially, but also has a circumferential component, so that the air supplied through the air supply duct flows around the flame tube in a swirling manner and air can be introduced into the combustion chamber via this. With regard to the spiral design of the air supply duct, at least in sections, it can be provided that the axis of rotation of the spiral is arranged coaxially with the central axis or axis of rotation of the flame tube and/or the pressure housing. The use of such an air supply duct results in a compact design of the combustion chamber and efficient air supply to the combustion chamber or combustion chamber. By means of a swirling flow around the flame tube, an advantageous introduction of air into the combustion chamber can be achieved, whereby a homogeneous mixing between fuel and air in the combustion chamber is achieved and stable and low-emission combustion can be achieved. It can be provided that the air supply channel has an air inlet opening for introducing an air flow into the air supply channel, wherein the air inlet opening is preferably arranged at a downstream end of the combustion chamber with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction. Compressor air, for example, from a compressor upstream in the gas path of the combustion chamber, can be introduced into the combustion chamber through the air inlet opening. It can also be provided that the air inlet opening is oriented such that the introduction of the air into the air supply channel takes place orthogonally to a central axis or axis of rotation of the flame tube and/or pressure housing.
Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass in dem Luftzufuhrkanal wenigstens ein Sensor zur Erfassung einer Messgröße in dem Luftzufuhrkanal angeordnet ist. Wenigstens ein Sensor kann als ein Durchflusssensor, insbesondere als ein Luftmassensensor, und/oder als ein Temperatursensor und/oder als ein Drucksensor ausgebildet sein. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass durch wenigstens einen Sensor ein Luftmassenstrom und/oder eine Temperatur und/oder ein Druck in dem Luftzufuhrkanal messbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Sensor einem spiralförmigen Abschnitt des Luftzufuhrkanals, in Bezug auf eine Durchströmung des Luftzufuhrkanals von der Lufteintrittsöffnung in Richtung des Strömungsraums, vorgelagert ist. In anderen Worten ist es denkbar, dass wenigstens ein Sensor derart positioniert ist, dass Luft, die durch den Luftzufuhrkanal in Richtung des von Flammrohr und Druckgehäuse gebildeten Strömungsraums strömt, zunächst den Sensor passiert und erst dann in den spiralförmigen Abschnitt des Luftzufuhrkanals eintritt. Dies hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Erfassung, des in dem Luftzufuhrkanal geführten Luftmassenstroms, realisierbar ist. It is conceivable within the scope of the invention that at least one sensor for detecting a measured variable is arranged in the air supply duct. At least one sensor can be designed as a flow sensor, in particular as an air mass sensor, and/or as a temperature sensor and/or as a pressure sensor. In other words, it can be provided that an air mass flow and/or a temperature and/or a pressure in the air supply duct can be measured by at least one sensor. It can be provided that at least one sensor is arranged upstream of a spiral section of the air supply duct, with respect to a flow through the air supply duct from the air inlet opening in the direction of the flow space. In other words, it is conceivable that at least one sensor is positioned in such a way that air which flows through the Air supply channel flows in the direction of the flow space formed by the flame tube and pressure housing, first passes the sensor and only then enters the spiral section of the air supply channel. This has the advantage that a reliable detection of the air mass flow guided in the air supply channel can be achieved.
Auch ist es in Bezug auf die vorliegende Erfindung denkbar, dass in dem Luftzufuhrkanal und/oder in dem Strömungsraum und/oder in dem Brennraum und/oder in der Vormischkammer wenigstens ein Sensor zur Erfassung eines Drucks und/oder einer Temperatur angeordnet ist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass in dem Luftzufuhrkanal und/oder in dem Strömungsraum und/oder in dem Brennraum und/oder in der Vormischkammer wenigstens ein Sensorelement angeordnet ist, wobei das Sensorelement zur Erfassung einer Temperatur und/oder eines Drucks ausgebildet ist. Es kann vorgesehen sein, dass jeweils ein Sensor zur Erfassung einer Temperatur und ein Sensor zur Erfassung eines Drucks vorgesehen sind. Auch eine kombinierte Erfassung von Druck und Temperatur über einen Sensor ist vorliegend denkbar. Durch die Überwachung von Druck und Temperatur im Luftzufuhrkanal und/oder Strömungsraum und/oder Brennraum und/oder in der Vormischkammer können Rückschlüsse auf die in dem Brennraum und/oder Strömungsraum und/oder in der Vormischkammer vorliegende Luftmenge bzw. das in dem Brennraum und/oder der Vormischkammer vorliegende Kraftstoff-Luft-Verhältnis gezogen werden. Entsprechend kann auf Grundlage der erfassten Sensordaten eine verbesserte Regelung des Verbrennungsprozesses in der Brennkammer realisiert werden bzw. die Einstellung eines möglichst konstanten Brennstoff-Luft- Verhältnisses in der Brennkammer bzw. im Brennraum realisiert werden. It is also conceivable with regard to the present invention that at least one sensor for detecting a pressure and/or a temperature is arranged in the air supply channel and/or in the flow space and/or in the combustion chamber and/or in the premixing chamber. In other words, it can be provided that at least one sensor element is arranged in the air supply channel and/or in the flow space and/or in the combustion chamber and/or in the premixing chamber, wherein the sensor element is designed to detect a temperature and/or a pressure. It can be provided that one sensor for detecting a temperature and one sensor for detecting a pressure are provided in each case. Combined detection of pressure and temperature via a sensor is also conceivable in the present case. By monitoring the pressure and temperature in the air supply channel and/or flow space and/or combustion chamber and/or in the premixing chamber, conclusions can be drawn about the amount of air present in the combustion chamber and/or flow space and/or in the premixing chamber or the fuel-air ratio present in the combustion chamber and/or the premixing chamber. Accordingly, on the basis of the recorded sensor data, an improved control of the combustion process in the combustion chamber can be realized or the setting of a fuel-air ratio in the combustion chamber or in the combustion space that is as constant as possible can be realized.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass das Flammrohr wenigstens eine Öffnung, insbesondere Bohrung, zur Einbringung von Luft aus dem Strömungsraum in den Brennraum aufweist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass in dem Flammrohr wenigstens eine Öffnung vorgesehen ist, welche das Flammrohr durchdringt, sodass durch die Öffnung Luft aus dem Strömungsraum in den Brennraum eingebracht werden kann. Within the scope of the invention, it is conceivable that the flame tube has at least one opening, in particular a bore, for introducing air from the flow space into the combustion chamber. In other words, it can be provided that at least one opening is provided in the flame tube, which penetrates the flame tube, so that air can be introduced from the flow space into the combustion chamber through the opening.
Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens eine Öffnung in dem Flammrohr zur Einbringung von Luft aus dem Strömungsraum in den Brennraum derart ausgebildet ist, dass die Luft drallbehaftet in den Brennraum einbringbar ist. Vorzugsweise kann es hierzu vorgesehen sein, dass eine Mittelachse wenigstens einer Öffnung in dem Flammrohr zur Einbringung von Luft aus dem Strömungsraum in den Brennraum, gegenüber einer radialen Orientierung in einer orthogonal zur Mittelachse bzw. Rotationsachse des Flammrohrs ausgerichteten Ebene geneigt ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine in dem Strömungsraum das Flammrohr umspülende Luftströmung verlustärmer durch die Öffnungen in den Brennraum geführt werden kann und der in der das Flammrohr umspülenden Strömung enthaltene Drall, zumindest teilweise, in den Brennraum transportiert werden kann. Die Neigung der Mittelachse wenigstens einer Öffnung kann bevorzugt derart ausgerichtet sein, dass die Öffnung einer das Flammrohr umspülenden Strömung zugewandt ist. Eine solche Neigung ist in Bezug auf eine möglichst verlustarme Einströmung von Luft aus dem Strömungsraum in den Brennraum zu bevorzugen. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Neigung wenigstens einer Öffnung derart ausgerichtet ist, dass die Öffnung einer das Flammrohr umspülenden Strömung abgewandt ist. It is conceivable within the scope of the invention that at least one opening in the flame tube for introducing air from the flow space into the combustion chamber is designed in such a way that the air can be introduced into the combustion chamber with a swirl. Preferably, it can be provided for this purpose that a central axis of at least one opening in the flame tube for Introduction of air from the flow space into the combustion chamber is inclined compared to a radial orientation in a plane aligned orthogonal to the central axis or axis of rotation of the flame tube. This has the advantage that an air flow washing around the flame tube in the flow space can be guided through the openings into the combustion chamber with less loss and the swirl contained in the flow washing around the flame tube can be transported, at least partially, into the combustion chamber. The inclination of the central axis of at least one opening can preferably be aligned such that the opening faces a flow washing around the flame tube. Such an inclination is preferable with regard to an inflow of air from the flow space into the combustion chamber with as little loss as possible. However, it is also conceivable that the inclination of at least one opening is aligned such that the opening faces away from a flow washing around the flame tube.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass in dem Flammrohr wenigstens ein, insbesondere ein oder genau ein, Luftkanal zur Einbringung von Luft aus dem Strömungsraum in die Vormischkammer ausgebildet ist, wobei durch den Luftkanal Luft aus dem Strömungsraum von einer Außenseite des Flammrohrs auf eine Innenseite des Flammrohrs leitbar ist. Wenigstens ein Luftkanal kann das Flammrohr vollständig durchdringen. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass das Flammrohr wenigstens einen Luftkanal umfasst, wobei der Luftkanal das Flammrohr durchdringt, sodass Luft aus dem Strömungsraum bzw. einer Außenseite des Flammrohrs durch den Luftkanal in dem Flammrohr auf eine Innenseite des Flammrohrs geführt werden kann, sodass die Luft anschließend in die Vormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit einbringbar ist. Within the scope of the invention, it is conceivable that at least one, in particular one or exactly one, air duct is formed in the flame tube for introducing air from the flow space into the premixing chamber, wherein air from the flow space can be guided through the air duct from an outside of the flame tube to an inside of the flame tube. At least one air duct can penetrate the flame tube completely. In other words, it can be provided that the flame tube comprises at least one air duct, wherein the air duct penetrates the flame tube, so that air from the flow space or an outside of the flame tube can be guided through the air duct in the flame tube to an inside of the flame tube, so that the air can then be introduced into the premixing chamber of the fuel supply unit.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein, insbesondere ein oder genau ein, Luftkanal des Flammrohrs wenigstens einen Verteilungsabschnitt sowie wenigstens einen Verbindungsabschnitt umfasst, wobei der Verteilungsabschnitt als ein, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollumfänglich, an der Innenseite des Flammrohrs umlaufender Ringkanal ausgebildet ist und wobei der Verbindungsabschnitt das Flammrohr derart durchdringt, dass Luft aus dem Strömungsraum über den Verbindungsabschnitt in den Verteilungsabschnitt einbringbar ist. Es kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass wenigstens ein Verteilungsabschnitt, zumindest abschnittsweise, mit der Kraftstoffversorgungseinheit in Überdeckung bringbar ist bzw. liegt, sodass vorzugsweise über den Verteilungskanal Luft, zumindest abschnittsweise, über den Umfang der Kraftstoffversorgungseinheit, insbesondere entlang einer Außenwand der Kraftstoffversorgungseinheit bzw. der Vormischkammer, verteilbar ist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass in dem Flammrohr wenigstens ein, insbesondere ein oder genau ein, Luftkanal zur Einbringung von Luft aus dem Strömungsraum in die Vormischkammer ausgebildet ist, wobei der Luftkanal wenigstens einen Verteilungsabschnitt und wenigstens einen Verbindungsabschnitt umfasst. Der Verteilungsabschnitt kann dabei auf einer Innenseite des Flammrohrs angeordnet und/oder als ein, zumindest abschnittsweise, umlaufender Ringkanal ausgebildet sein. Ferner kann der Verteilungsabschnitt, zumindest abschnittsweise, in Überdeckung mit der Kraftstoffversorgungseinheit anordbar sein, sodass über den Verteilungsabschnitt Luft, zumindest abschnittsweise, über den Umfang der Kraftstoffversorgungseinheit, insbesondere entlang einer Außenwand der Kraftstoffversorgungseinheit, verteilbar ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Verbindungsabschnitt das Flammrohr, insbesondere vollständig, durchdringt, sodass über den Verbindungsabschnitt eine Fluidkommunikation zwischen dem durch das Druckgehäuse und das Flammrohr gebildeten Strömungsraum und wenigstens einem Verteilungsabschnitt des Luftkanals herstellbar ist bzw. hergestellt wird. Durch den vorgeschlagenen Aufbau ergibt sich eine besonders einfache und zugleich robuste Luftführung zur Luftversorgung der Vormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit. Wenigstens ein Verteilungsabschnitt kann als eine, vorzugsweise halbkreisförmige, Nut ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich eine besonders verlustarme Strömungsführung in dem Verteilungsabschnitt. It can be provided within the scope of the invention that at least one, in particular one or exactly one, air duct of the flame tube comprises at least one distribution section and at least one connecting section, wherein the distribution section is designed as an annular channel which runs around the inside of the flame tube, at least in sections, in particular completely, and wherein the connecting section penetrates the flame tube in such a way that air from the flow space can be introduced into the distribution section via the connecting section. In this context, it can be provided that at least one distribution section can be brought into or lies in overlap with the fuel supply unit, at least in sections, so that air can preferably be distributed via the distribution channel, at least in sections, over the circumference of the Fuel supply unit, in particular along an outer wall of the fuel supply unit or the premixing chamber. In other words, it can be provided that at least one, in particular one or exactly one, air duct is formed in the flame tube for introducing air from the flow space into the premixing chamber, wherein the air duct comprises at least one distribution section and at least one connecting section. The distribution section can be arranged on an inner side of the flame tube and/or formed as an annular duct that runs around the entire circumference, at least in sections. Furthermore, the distribution section can be arranged, at least in sections, to overlap with the fuel supply unit, so that air can be distributed via the distribution section, at least in sections, over the circumference of the fuel supply unit, in particular along an outer wall of the fuel supply unit. Furthermore, it can be provided that at least one connecting section penetrates the flame tube, in particular completely, so that fluid communication between the flow space formed by the pressure housing and the flame tube and at least one distribution section of the air channel can be or is established via the connecting section. The proposed structure results in a particularly simple and at the same time robust air guide for supplying air to the premixing chamber of the fuel supply unit. At least one distribution section can be designed as a, preferably semicircular, groove. This results in a particularly low-loss flow guide in the distribution section.
Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Verbindungsabschnitt, insbesondere alle Verbindungsabschnitte, in Bezug auf seine Mittelachse derart orientiert ist, dass in dem Verteilungsabschnitt eine drallbehaftete Strömung, insbesondere Luftströmung, erzeugbar ist, wobei vorzugsweise der Drall bzw. die Rotationsachse des Dralls um eine Mittelachse der Kraftstoffversorgungseinheit gerichtet ist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Verbindungsabschnitt in Bezug auf seine Mittelachse gegenüber einer radialen Orientierung derart geneigt ist, dass durch die aus dem Verbindungsabschnitt in den Verteilungsabschnitt eingebrachte Luft eine drallbehaftete Strömung in dem Verteilungsabschnitt erzeugbar ist. Hierdurch kann eine verlustarme Einströmung in dem Verteilungsabschnitt realisiert werden. Zur Erzeugung einer drallbehafteten Luftströmung in dem Verteilungsabschnitt kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Mittelachse wenigstens eines Verbindungsabschnitts gegenüber einer radialen Orientierung in einer orthogonal zur Mittelachse bzw. Rotationsachse des Flammrohrs ausgerichteten Ebene geneigt ist, wobei vorzugsweise der Neigungswinkel zwischen einer radialen Orientierung und der Mittelachse des Verbindungsabschnitts wenigstens 45°, insbesondere wenigstens 60°, besonders bevorzugt wenigstens 70° beträgt (alle Angaben in Winkelgrad). Hierdurch kann die aus dem Verbindungsabschnitt austretende Luftströmung an die Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest teilweise, angelegt und so eine drallbehaftete Luftströmung in dem Verteilungsabschnitt erzeugt werden, wobei vorzugsweise die Rotationsachse des Dralls koaxial oder im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse bzw. Rotationsachse der Kraftstoffversorgungseinheit ausgerichtet ist. Durch die Erzeugung einer drallbehafteten Strömung in dem Verteilungsabschnitt kann ein verlustarmer Lufttransport in die Vormischkammer realisiert werden. It can be provided that at least one connecting section, in particular all connecting sections, is oriented with respect to its central axis in such a way that a swirling flow, in particular air flow, can be generated in the distribution section, wherein preferably the swirl or the axis of rotation of the swirl is directed around a central axis of the fuel supply unit. In other words, it can be provided that at least one connecting section is inclined with respect to its central axis in relation to a radial orientation in such a way that a swirling flow can be generated in the distribution section by the air introduced from the connecting section into the distribution section. This allows a low-loss inflow into the distribution section to be realized. In order to generate a swirling air flow in the distribution section, it can preferably be provided that a central axis of at least one connecting section is inclined with respect to a radial orientation in a orthogonal to the central axis or axis of rotation of the flame tube, wherein the angle of inclination between a radial orientation and the central axis of the connecting section is preferably at least 45°, in particular at least 60°, particularly preferably at least 70° (all figures in degrees). As a result, the air flow emerging from the connecting section can be applied to the fuel supply unit, at least partially, and a swirling air flow can thus be generated in the distribution section, wherein the axis of rotation of the swirl is preferably aligned coaxially or essentially coaxially with the central axis or axis of rotation of the fuel supply unit. By generating a swirling flow in the distribution section, a low-loss air transport into the premixing chamber can be achieved.
Insbesondere ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass in dem Flammrohr ein bzw. genau ein Luftkanal zur Einbringung von Luft aus dem Strömungsraum in die Vormischkammer ausgebildet ist, wobei der Luftkanal wenigstens einen, insbesondere einen oder genau einen, Verteilungsabschnitt sowie wenigstens zwei Verbindungsabschnitte, insbesondere wenigstens vier, bevorzugt wenigstens sechs, besonders bevorzugt wenigstens acht oder genau acht Verbindungsabschnitte, umfasst, wobei der Verteilungsabschnitt als ein, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollumfänglich, an der Innenseite des Flammrohrs umlaufender Ringkanal ausgebildet ist und die Verbindungsabschnitte das Flammrohr derart durchdringen, dass Luft aus dem Strömungsraum über die Verbindungsabschnitte in den Verteilungsabschnitt einbringbar sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsabschnitte, insbesondere in äquidistanten Abschnitten, über den Umfang des Flammrohrs verteilt sind. In particular, it is conceivable within the scope of the invention that one or exactly one air channel is formed in the flame tube for introducing air from the flow space into the premixing chamber, wherein the air channel comprises at least one, in particular one or exactly one, distribution section and at least two connecting sections, in particular at least four, preferably at least six, particularly preferably at least eight or exactly eight connecting sections, wherein the distribution section is formed as an annular channel which runs around the inside of the flame tube, at least in sections, preferably completely, and the connecting sections penetrate the flame tube in such a way that air from the flow space can be introduced into the distribution section via the connecting sections. It can be provided that the connecting sections are distributed over the circumference of the flame tube, in particular in equidistant sections.
Es ist ferner denkbar, dass in der Kraftstoffversorgungseinheit, insbesondere in einer Außenwand der Vormischkammer, wenigstens eine Einlassöffnung zur Einbringung von Luft, insbesondere aus dem Strömungsraum, in die Vormischkammer ausgebildet ist, wobei vorzugsweise wenigstens eine Einlassöffnung, insbesondere alle Einlassöffnungen, zumindest abschnittsweise, mit wenigstens einem Luftkanal des Flammrohrs in Fluidverbindung bringbar ist bzw. steht, sodass Luft aus dem Luftkanal durch die Einlassöffnung in die Vormischkammer einbringbar ist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens eine Einlassöffnung zur Einbringung von Luft, insbesondere Luft aus dem Strömungsraum, in die Vormischkammer umfasst. Dabei kann wenigstens eine Öffnung vorzugsweise in einer Wand der Vormischkammer angeordnet sein bzw. eine Wand der Vormischkammer derart durchdringen, sodass Luft von einer Außenseite der Vormischkammer auf eine Innenseite der Vormischkammer leitbar bzw. in die Vormischkammer einbringbar ist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens eine Einlassöffnung, insbesondere alle Einlassöffnungen, der Kraftstoffversorgungseinheit zur Einbringung von Luft, insbesondere aus dem Strömungsraum, in die Vormischkammer mit wenigstens einem, insbesondere einem oder genau einem, Luftkanal in Fluidverbindung bringbar ist bzw. steht, sodass Luft aus dem Luftkanal durch die Einlassöffnung bzw. Einlassöffnungen in die Vormischkammer einströmen kann bzw. einbringbar ist. Durch den vorgeschlagenen Aufbau ergibt sich eine besonders einfache und zugleich robuste Luftführung zur Luftversorgung der Vormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit. Es kann vorgesehen sein, dass die Vormischkammer mehrere Einlassöffnungen, insbesondere wenigstens vier, bevorzugt wenigstens sechs, besonders bevorzugt wenigstens acht oder genau acht Einlassöffnungen umfasst. Durch die Verwendung von mehreren Einlassöffnungen kann eine räumlich homogene Einbringung von Luft in die Vormischkammer realisiert werden. Wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei oder alle, Einlassöffnungen können, vorzugsweise in äquidistanten Abständen, über den Umfang der Kraftstoffversorgungseinheit verteilt sein. Wenigstens zwei Einlassöffnungen, insbesondere alle Einlassöffnungen, können in Bezug auf eine axiale Richtung und/oder eine axiale Erstreckung der Kraftstoffversorgungseinheit an einer identischen oder im Wesentlichen identischen Position angeordnet sein. It is also conceivable that in the fuel supply unit, in particular in an outer wall of the premixing chamber, at least one inlet opening is formed for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber, wherein preferably at least one inlet opening, in particular all inlet openings, at least in sections, can be brought into fluid communication with at least one air channel of the flame tube, so that air from the air channel can be introduced into the premixing chamber through the inlet opening. In other words, it can be provided that the fuel supply unit has at least one inlet opening for introducing air, in particular air from the flow space, into the premixing chamber. In this case, at least one opening can preferably be arranged in a wall of the premixing chamber or penetrate a wall of the premixing chamber in such a way that air can be guided from an outside of the premixing chamber to an inside of the premixing chamber or can be introduced into the premixing chamber. It can also be provided that at least one inlet opening, in particular all inlet openings, of the fuel supply unit for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber can be brought into fluid communication with at least one, in particular one or exactly one, air duct, so that air from the air duct can flow into the premixing chamber through the inlet opening or inlet openings. The proposed structure results in a particularly simple and at the same time robust air duct for supplying air to the premixing chamber of the fuel supply unit. It can be provided that the premixing chamber comprises several inlet openings, in particular at least four, preferably at least six, particularly preferably at least eight or exactly eight inlet openings. By using a plurality of inlet openings, a spatially homogeneous introduction of air into the premixing chamber can be achieved. At least two, in particular at least three or all, inlet openings can be distributed, preferably at equidistant intervals, over the circumference of the fuel supply unit. At least two inlet openings, in particular all inlet openings, can be arranged in an identical or substantially identical position with respect to an axial direction and/or an axial extension of the fuel supply unit.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Mittelachse wenigstens einer Einlassöffnung, insbesondere aller Einlassöffnungen, zur Einbringung von Luft, insbesondere aus dem Strömungsraum, in die Vormischkammer derart orientiert ist, dass die Luft drallbehaftet in die Vormischkammer einbringbar ist bzw. ein Drall in der Vormischkammer erzeugbar ist, wobei vorzugsweise die Rotationsachse des Dralls koaxial oder im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse bzw. Rotationsachse der Kraftstoffversorgungseinheit ausgerichtet ist. Zur Erzeugung einer drallbehafteten Luftströmung in der Vormischkammer kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Mittelachse wenigstens einer Einlassöffnung zur Einbringung von Luft, insbesondere aus dem Strömungsraum, in die Vormischkammer, gegenüber einer radialen Orientierung in einer orthogonal zur Mittelachse bzw. Rotationsachse des Flammrohrs ausgerichteten Ebene geneigt ist, wobei vorzugsweise der Neigungswinkel zwischen einer radialen Orientierung und der Mittelachse der Öffnung wenigstens 45°, insbesondere wenigstens 60°, besonders bevorzugt wenigstens 70° beträgt (alle Angaben in Winkelgrad). Hierdurch kann die aus der Einlassöffnung austretende Luftströmung an die Innenwand der Vormischkammer, zumindest teilweise, angelegt und so eine drallbehaftete Luftströmung in der Vormischkammer erzeugt werden, wobei vorzugsweise die Rotationsachse des Dralls koaxial oder im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse bzw. Rotationsachse der Kraftstoffversorgungseinheit ausgerichtet ist. Durch die Erzeugung einer drallbehafteten Strömung in der Vormischkammer kann eine homogene Vermischung von Kraftstoff und Luft in der Vormischkammer unterstützt werden. Der in der Vormischkammer erzeugte Drall kann gleichläufig mit einem in wenigstens einem Verbindungsabschnitt erzeugten Drall ausgebildet sein. Hierdurch kann ein besonders verlustarmer Lufttransport in die Vormischkammer realisiert werden. Within the scope of the invention, it can be provided that the central axis of at least one inlet opening, in particular of all inlet openings, for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber is oriented in such a way that the air can be introduced into the premixing chamber with a swirl or a swirl can be generated in the premixing chamber, wherein the axis of rotation of the swirl is preferably aligned coaxially or substantially coaxially with the central axis or axis of rotation of the fuel supply unit. In order to generate a swirl-laden air flow in the premixing chamber, it can preferably be provided that a central axis of at least one inlet opening for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber, is inclined with respect to a radial orientation in a plane aligned orthogonally to the central axis or axis of rotation of the flame tube, wherein the angle of inclination between a radial Orientation and the central axis of the opening is at least 45°, in particular at least 60°, particularly preferably at least 70° (all figures in angular degrees). As a result, the air flow emerging from the inlet opening can be applied, at least partially, to the inner wall of the premixing chamber, thus generating a swirling air flow in the premixing chamber, wherein the axis of rotation of the swirl is preferably aligned coaxially or essentially coaxially with the central axis or axis of rotation of the fuel supply unit. By generating a swirling flow in the premixing chamber, a homogeneous mixing of fuel and air in the premixing chamber can be supported. The swirl generated in the premixing chamber can be designed in parallel with a swirl generated in at least one connecting section. As a result, a particularly low-loss air transport into the premixing chamber can be achieved.
Auch ist es denkbar, dass die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen, insbesondere einen oder genau einen, Kraftstoffzufuhrkanal zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Vormischkammer umfasst. Wenigstens ein Kraftstoffzufuhrkanal kann wenigstens eine Auslassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Vormischkammer umfassen und/oder wenigstens eine Einlassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Kraftstoffzufuhrkanal umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Auslassöffnung des Kraftstoffzufuhrkanals, vorzugsweise alle Auslassöffnungen des Kraftstoffzufuhrkanals zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Vormischkammer in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung stromauf wenigstens einer Einlassöffnung, insbesondere aller Einlassöffnungen, zur Einbringung von Luft, insbesondere aus dem Strömungsraum, in die Vormischkammer angeordnet ist. Hierdurch kann eine homogenere Vermischung von Luft und Kraftstoff in der Vormischkammer realisiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Mittelachse wenigstens einer Auslassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Vormischkammer zu wenigstens einer Mittelachse einer Einlassöffnung zur Einbringung von Luft, insbesondere aus dem Strömungsraum, in die Vormischkammer geneigt ist. Hierdurch können stärkere Mischungswirbel zur Vermischung von Luft und Kraftstoff in der Vormischkammer erzeugt und so zur Generierung eines möglichst homogenen Kraftstoff- Luft-Gemischs beitragen. Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass wenigstens ein, insbesondere ein oder genau ein, Kraftstoffzufuhrkanal als ein Kraftstoffstutzen ausgebildet ist, wobei der Kraftstoffstutzen einen halbkugelförmigen Endabschnitt umfasst, wobei der Endabschnitt, zumindest abschnittsweise, in der Vormischkammer angeordnet ist und wobei in dem Endabschnitt eine Mehrzahl von Auslassöffnungen zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Vormischkammer ausgebildet sind, wobei vorzugsweise sich die Mittelachsen der Auslassöffnungen in dem Mittelpunkt des Endabschnitts schneiden und/oder die Auslassöffnungen in äquidistanten Abständen über den Endabschnitt verteilt sind. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Kraftstoffzufuhrkanal als ein Kraftstoffstutzen ausgebildet ist, wobei insbesondere sich der Kraftstoffstutzen, zumindest abschnittsweise, in die Vormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit erstreckt. An einem Ende des Kraftstoffstutzens, insbesondere an einem, zumindest abschnittsweise, in der Vormischkammer angeordneten Ende, kann ein halbkugelförmiger Endabschnitt an dem Kraftstoffstutzen vorgesehen sein, wobei in dem Endabschnitt eine Mehrzahl von Auslassöffnungen, insbesondere wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens acht, bevorzugt wenigstens zehn, besonders bevorzugt wenigstens zwanzig Auslassöffnungen, zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Vormischkammer ausgebildet sind. Es kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass sich die Mittelachsen der Auslassöffnungen in dem Mittelpunkt, insbesondere Kugelmittelpunkt, des Endabschnitts schneiden und/oder die Auslassöffnungen in äquidistanten Abständen über den Endabschnitt verteilt sind. Durch einen solchen Aufbau kann eine homogene Kraftstoffverteilung in der Vormischkammer unterstützt bzw. realisiert werden. It is also conceivable that the fuel supply unit comprises at least one, in particular one or exactly one, fuel supply channel for introducing a fuel into the premixing chamber. At least one fuel supply channel can comprise at least one outlet opening for introducing a fuel into the premixing chamber and/or at least one inlet opening for introducing a fuel into the fuel supply channel. It can be provided that at least one outlet opening of the fuel supply channel, preferably all outlet openings of the fuel supply channel for introducing a fuel into the premixing chamber, is arranged upstream of at least one inlet opening, in particular all inlet openings, for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction. This allows a more homogeneous mixing of air and fuel in the premixing chamber to be achieved. Additionally or alternatively, it can be provided that the central axis of at least one outlet opening for introducing a fuel into the premixing chamber is inclined to at least one central axis of an inlet opening for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber. This can generate stronger mixing vortices for mixing air and fuel in the premixing chamber and thus contribute to generating a fuel-air mixture that is as homogeneous as possible. Within the scope of the invention, it is optionally possible for at least one, in particular one or exactly one, fuel supply channel to be designed as a fuel nozzle, wherein the fuel nozzle comprises a hemispherical end section, wherein the end section is arranged, at least in sections, in the premixing chamber and wherein a plurality of outlet openings for introducing a fuel into the premixing chamber are formed in the end section, wherein the center axes of the outlet openings preferably intersect in the center of the end section and/or the outlet openings are distributed at equidistant intervals over the end section. In other words, it can be provided that at least one fuel supply channel is designed as a fuel nozzle, wherein in particular the fuel nozzle extends, at least in sections, into the premixing chamber of the fuel supply unit. At one end of the fuel nozzle, in particular at an end arranged, at least in part, in the premixing chamber, a hemispherical end section can be provided on the fuel nozzle, wherein a plurality of outlet openings, in particular at least four, preferably at least eight, preferably at least ten, particularly preferably at least twenty outlet openings, are formed in the end section for introducing a fuel into the premixing chamber. In this context, it can be provided that the central axes of the outlet openings intersect in the center, in particular the sphere center, of the end section and/or the outlet openings are distributed at equidistant intervals over the end section. Such a structure can support or realize a homogeneous fuel distribution in the premixing chamber.
Wenigstens ein Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit kann, vorzugsweise an einem Ende, insbesondere an einem wenigstens einer Auslassöffnung des Kraftstoffzufuhrkanals gegenüberliegendem Ende, wenigstens einer Einlassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Kraftstoffzufuhrkanal umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit, vorzugsweise an einem Ende, insbesondere an einem wenigstens einer Auslassöffnung des Kraftstoffzufuhrkanal gegenüberliegenden Ende, wenigstens eine, insbesondere eine oder genau eine, Anschlussschnittstelle zur, vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung des Kraftstoffzufuhrkanals mit einer Kraftstoffleitung aufweisen. So kann Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung zielgerichtet und ohne ungewollte Leckagen in den Kraftstoffzufuhrkanal eingebracht werden. Wenigstens eine Anschlussschnittstelle kann bspw. als ein Gewinde ausgebildet sein, sodass die Verbindung zwischen der Kraftstoffleitung und dem Kraftstoffzufuhrkanal als eine Schraubverbindung herstellbar bzw. ausgebildet ist. So ist es bspw. denkbar, dass an dem Kraftstoffzufuhrkanal ein Außengewinde ausgebildet ist, sodass die Kraftstoffleitung unter Verwendung einer, vorzugsweise an der Kraftstoffleitung vorgesehenen, Überwurfmutter mit dem Kraftstoffzufuhrkanal verbunden werden kann bzw. verbindbar ist. At least one fuel supply channel of the fuel supply unit can comprise, preferably at one end, in particular at an end opposite at least one outlet opening of the fuel supply channel, at least one inlet opening for introducing a fuel into the fuel supply channel. Alternatively or additionally, at least one fuel supply channel of the fuel supply unit can comprise, preferably at one end, in particular at an end opposite at least one outlet opening of the fuel supply channel, at least one, in particular one or exactly one, connection interface for the preferably positive and/or force-fitting connection of the fuel supply channel to a fuel line. In this way, fuel from the fuel line can be introduced into the fuel supply channel in a targeted manner and without unwanted leaks. At least one connection interface can For example, it can be designed as a thread so that the connection between the fuel line and the fuel supply channel can be made or designed as a screw connection. For example, it is conceivable that an external thread is formed on the fuel supply channel so that the fuel line can be connected or can be connected to the fuel supply channel using a union nut, preferably provided on the fuel line.
Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Ausströmkanal zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in den Brennraum derart ausgebildet ist, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch drallbehaftet in den Brennraum einbringbar ist. Dabei ist es denkbar, dass eine Rotationsachse des Dralls koaxial oder im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse bzw. Rotationsachse der Kraftstoffversorgungseinheit und/oder des Flammrohrs und/oder des Strömungskörpers ausgerichtet ist. Es kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Richtung des durch den Ausströmkanal aufgeprägten Dralls der Richtung eines in der Vormischkammer erzeugten Dralls entspricht. Hierdurch ergibt sich eine verlustarme Einströmung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in den Ausströmkanal bzw. die Ausströmkanäle und/oder den Brennraum. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Ausströmkanal zur Erzeugung eines Dralls, zumindest abschnittsweise, spiralförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Rotationsachse der Spirale koaxial oder im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse bzw. Rotationsachse der Kraftstoffversorgungseinheit und/oder des Flammrohrs und/oder des Strömungskörpers ausgerichtet ist. Es ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass der Drall des durch die Kraftstoffversorgungseinheit in den Brennraum eingebrachten Kraftstoff-Luft-Gemischs einem Drall der in den Brennraum, insbesondere aus dem Strömungsraum, eingebrachten Luft entgegengesetzt ist. Hierdurch kann eine besonders homogene Mischung des Kraftstoff- Luft-Gemischs mit der in den Brennraum eingeleiteten Luft erzielt werden. Alternativ ist es denkbar, dass der Drall, des durch die Kraftstoffversorgungseinheit in den Brennraum eingebrachten Kraftstoff-Luft-Gemischs, mit einem Drall der in den Brennraum, insbesondere aus dem Strömungsraum, eingebrachten Luft gleichläufig ausgebildet ist. Hierdurch kann eine besonders verlustarme Strömung in dem Brennraum realisiert werden. Furthermore, within the scope of the invention, it can be provided that at least one outflow channel for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the combustion chamber is designed in such a way that the fuel-air mixture can be introduced into the combustion chamber with a swirl. It is conceivable that a rotation axis of the swirl is aligned coaxially or essentially coaxially with the central axis or rotation axis of the fuel supply unit and/or the flame tube and/or the flow body. In this context, it can be provided that the direction of the swirl imposed by the outflow channel corresponds to the direction of a swirl generated in the premixing chamber. This results in a low-loss inflow of the fuel-air mixture from the premixing chamber into the outflow channel(s) and/or the combustion chamber. Additionally or alternatively, it can be provided that at least one outflow channel is designed to be spiral-shaped, at least in sections, to generate a swirl, the rotation axis of the spiral preferably being aligned coaxially or substantially coaxially with the central axis or rotation axis of the fuel supply unit and/or the flame tube and/or the flow body. In this context, it is conceivable that the swirl of the fuel-air mixture introduced into the combustion chamber by the fuel supply unit is opposite to a swirl of the air introduced into the combustion chamber, in particular from the flow chamber. This makes it possible to achieve a particularly homogeneous mixture of the fuel-air mixture with the air introduced into the combustion chamber. Alternatively, it is conceivable that the swirl of the fuel-air mixture introduced into the combustion chamber by the fuel supply unit is designed to be parallel to a swirl of the air introduced into the combustion chamber, in particular from the flow chamber. This makes it possible to achieve a particularly low-loss flow in the combustion chamber.
In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen, insbesondere einen oder genau einen, Aufnahmeabschnitt zur zumindest teilweisen Aufnahme eines Strömungskörpers umfasst, wobei vorzugsweise eine Mittelachse der Kraftstoffversorgungseinheit koaxial mit einer Mittelachse des Aufnahmeabschnitts angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine konstruktiv einfache und in Bezug auf eine einfache Wartung der Brennkammer vorteilhafte Aufhängung eines Strömungskörpers in dem Flammrohr. With regard to the present invention, it is conceivable that the fuel supply unit has at least one, in particular one or exactly one, Receiving section for at least partially receiving a flow body, wherein a central axis of the fuel supply unit is preferably arranged coaxially with a central axis of the receiving section. This results in a structurally simple suspension of a flow body in the flame tube that is advantageous with regard to easy maintenance of the combustion chamber.
Ferner ist es vorstellbar, dass die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen Ausströmkanal zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in einen Strömungskörper umfasst, wobei insbesondere der Ausströmkanal in einem Aufnahmeabschnitt zur, zumindest teilweisen, Aufnahme eines Strömungskörpers angeordnet ist. In anderen Worten ist es denkbar, dass die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen Ausströmkanal umfasst, durch den eine Fluidverbindung zwischen dem Strömungskörper und der Vormischkammer herstellbar ist. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass der Ausströmkanal in dem Aufnahmeabschnitt der Kraftstoffversorgungseinheit angeordnet ist, sodass ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Vormischkammer durch den Ausströmkanal in dem Aufnahmeabschnitt, zumindest abschnittsweise, in dem Aufnahmeabschnitt anordbaren bzw. angeordneten Strömungskörper einleitbar ist. Durch die Einbringung eines Kraftstoffs und/oder Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Strömungskörper kann eine entlang der axialen Erstreckung der Brennkammer bzw. des Brennraums kontinuierliche Einbringung von Kraftstoff bzw. des Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennraum realisiert werden. Hierdurch kann das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in dem Brennraum lokal reguliert und eine emissionsarme und stabile Verbrennung in dem Brennraum unterstützt bzw. sichergestellt werden. It is also conceivable that the fuel supply unit comprises at least one outflow channel for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into a flow body, wherein in particular the outflow channel is arranged in a receiving section for at least partially receiving a flow body. In other words, it is conceivable that the fuel supply unit comprises at least one outflow channel through which a fluid connection can be established between the flow body and the premixing chamber. For this purpose, it can be provided that the outflow channel is arranged in the receiving section of the fuel supply unit, so that a fuel-air mixture from the premixing chamber can be introduced through the outflow channel in the receiving section, at least in sections, in the flow body that can be arranged or is arranged in the receiving section. By introducing a fuel and/or fuel-air mixture into the flow body, a continuous introduction of fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber along the axial extent of the combustion chamber or the combustion chamber can be realized. This allows the fuel-air ratio in the combustion chamber to be regulated locally and low-emission and stable combustion in the combustion chamber to be supported or ensured.
Es kann im Rahmen der Erfindung ferner vorgesehen sein, dass wenigstens ein, insbesondere ein oder genau ein Strömungskörper, durch die Brennkammer umfasst ist. Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Flammrohr und der Strömungskörper einen Brennraum ausbilden, wobei eine Außenwand des Brennraums, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, durch das Flammrohr ausgebildet ist und eine Innenwand des Brennraums, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, durch den Strömungskörper ausgebildet ist. It can also be provided within the scope of the invention that at least one, in particular one or exactly one flow body is enclosed by the combustion chamber. It can be provided within the scope of the invention that the flame tube and the flow body form a combustion chamber, wherein an outer wall of the combustion chamber is formed, at least in sections, in particular completely, by the flame tube and an inner wall of the combustion chamber is formed, at least in sections, in particular completely, by the flow body.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Strömungskörper einen Kraftstoffkanal umfasst, durch den ein Kraftstoff oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum einbringbar ist, wobei insbesondere der Kraftstoffkanal wenigstens eine Einlassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffes oder des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Kraftstoffkanal und wenigstens eine Auslassöffnung zur Ausbringung des Kraftstoffes oder des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Brennraum aufweist. In anderen Worten kann in dem Strömungskörper zumindest ein kanalförmig ausgebildeter Hohlraum (Kraftstoffkanal) vorgesehen sein, durch den ein Kraftstoff oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, zumindest abschnittsweise, durch den Strömungskörper geleitet und in den Brennraum eingebracht werden kann. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass der Kraftstoffkanal wenigstens eine Einlassöffnung aufweist, durch die der Kraftstoff oder das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Kraftstoffkanal eingebracht werden kann und/oder dass der Kraftstoffkanal wenigstens eine Auslassöffnung zur Einbringung des Kraftstoffes oder des Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennraum aufweist. Durch einen solchen Aufbau ergibt sich der Vorteil, dass ein Kraftstoff nicht nur lokal an einem Ende des Brennraums in die Brennkammer einbringbar ist, sondern über den Strömungskörper entlang der axialen Erstreckung des Brennraums verteilt bzw. kontinuierlich in den Brennraum eingebracht werden kann. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in dem Brennraum lokal zu steuern und somit eine stabile und emissionsarme Verbrennung in dem Brennraum zu realisieren. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Auslassöffnung als eine Düse (Kraftstoffdüse) ausgestaltet ist, sodass die Fließgeschwindigkeit des Kraftstoffs oder des Kraftstoff-Luft- Gemischs beim Austritt aus der Austrittsöffnung in den Brennraum lokal erhöht wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine Entzündung des Kraftstoffs bzw. des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum keinen Flammenrückschlag in den Kraftstoffkanal nach sich zieht. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass wenigstens eine Eintrittsöffnung, insbesondere alle Eintrittsöffnungen, in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung stromauf wenigstens einer Austrittsöffnung, insbesondere aller Austrittsöffnungen, angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Strömungskörper, zumindest abschnittsweise, derart in einem Aufnahmeabschnitt der Kraftstoffversorgungseinheit anordbar bzw. angeordnet ist, dass wenigstens eine Einlassöffnung eines Kraftstoffkanals des Strömungskörpers, zumindest abschnittsweise, in Fluidverbindung mit wenigstens einem Ausströmkanal zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in den Strömungskörper in Fluidverbindung bringbar ist bzw. steht, sodass ein Kraftstoff oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Vormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit in den Strömungskörper, vorzugsweise in den Kraftstoffkanal des Strömungskörpers, einbringbar ist. It can be provided within the scope of the invention that at least one flow body comprises a fuel channel through which a fuel or a fuel-air mixture in the combustion chamber, wherein in particular the fuel channel has at least one inlet opening for introducing a fuel or the fuel-air mixture into the fuel channel and at least one outlet opening for discharging the fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber. In other words, at least one channel-shaped cavity (fuel channel) can be provided in the flow body, through which a fuel or a fuel-air mixture can be guided, at least in sections, through the flow body and introduced into the combustion chamber. For this purpose, it can be provided that the fuel channel has at least one inlet opening through which the fuel or the fuel-air mixture can be introduced into the fuel channel and/or that the fuel channel has at least one outlet opening for introducing the fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber. Such a structure has the advantage that a fuel can not only be introduced into the combustion chamber locally at one end of the combustion chamber, but can also be distributed via the flow body along the axial extent of the combustion chamber or continuously introduced into the combustion chamber. This makes it possible to locally control the fuel-air ratio in the combustion chamber and thus achieve stable and low-emission combustion in the combustion chamber. It can be provided that at least one outlet opening is designed as a nozzle (fuel nozzle) so that the flow rate of the fuel or the fuel-air mixture is locally increased as it exits the outlet opening into the combustion chamber. This can ensure that ignition of the fuel or the fuel-air mixture in the combustion chamber does not result in a flashback into the fuel channel. Alternatively or additionally, it is conceivable that at least one inlet opening, in particular all inlet openings, is arranged upstream of at least one outlet opening, in particular all outlet openings, with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction. Alternatively or additionally, it can be provided that the flow body, at least in sections, can be arranged or is arranged in a receiving section of the fuel supply unit in such a way that at least one inlet opening of a fuel channel of the flow body, at least in sections, can be brought or is in fluid communication with at least one outflow channel for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber into the flow body, so that a fuel or a fuel-air mixture from the premixing chamber of the fuel supply unit into the flow body, preferably into the fuel channel of the flow body.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens eine Nebenvormischkammer zur Vormischung eines Kraftstoffs mit Luft umfasst und wobei die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen Ausströmkanal zur Einbringung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Nebenvormischkammer in den Brennraum der Brennkammer beinhaltet. Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, dass in wenigstens einem Ausströmkanal, vorzugsweise in allen Ausströmkanälen, zur Einbringung des Kraftstoff-Luft- Gemischs aus der Nebenvormischkammer in den Brennraum wenigstens eine, vorzugsweise eine oder genau eine, Zündpatrone zur katalytischen Zündung des, durch den Ausströmkanal in den Brennraum geführten Kraftstoff-Luft-Gemischs angeordnet ist. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Kraftstoffversorgungseinheit zusätzlich zu der Vormischkammer wenigstens eine Nebenvormischkammer umfasst, wobei die Nebenvormischkammer zur Vormischung eines Kraftstoffs mit Luft ausgebildet ist. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Nebenvormischkammer, insbesondere alle Nebenvormischkammern, separat zur Vormischkammer ausgebildet sind und/oder fluidisch von der Vormischkammer getrennt sind, sodass vorzugsweise keine, insbesondere unmittelbare, Fluidkommunikation von der Nebenvormischkammer zur Vormischkammer oder umgekehrt erfolgen kann. Durch den vorgeschlagenen Aufbau kann im Betrieb der Brennkammer zumindest temporär ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in einer Nebenvormischkammer erzeugt und über den Ausströmkanal in den Brennraum der Brennkammer geleitet werden. Durch die in dem Ausströmkanal angeordnete Zündpatrone erfolgt eine katalytische Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs. Hierdurch kann eine kontinuierliche Verbrennung des übrigen über die Kraftstoffversorgungseinheit in den Brennraum eingeleiteten Kraftstoffs bzw. Kraftstoff-Luft-Gemischs gestartet und/oder unterstützt werden. In anderen Worten kann bspw. nur in einer Startphase der Verbrennung ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in der bzw. den Nebenvormischkammern gebildet und katalytisch gezündet werden. Im Anschluss kann eine kontinuierliche Verbrennung in dem Brennraum durch eine kontinuierliche Zufuhr eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennraum allein durch Auslasskanäle der Vormischkammer die Kraftstoffversorgungseinheit aufrechterhalten werden. So werden die Zündpatronen in Bezug auf deren Verschleiß geschont. Ferner erlaubt die Verwendung von Zündpatronen eine zuverlässige Zündung des Kraftstoff-Luft- Gemischs und die Anzahl mechanischer Zündvorrichtungen wie Zündkerzen kann reduziert bzw. deren Verwendung gänzlich vermieden werden. Within the scope of the invention, it can be advantageous that the fuel supply unit comprises at least one auxiliary premixing chamber for premixing a fuel with air, and wherein the fuel supply unit includes at least one outflow channel for introducing the fuel-air mixture from the auxiliary premixing chamber into the combustion chamber of the combustion chamber. Preferably, it can be provided that in at least one outflow channel, preferably in all outflow channels, at least one, preferably one or exactly one, ignition cartridge is arranged for catalytic ignition of the fuel-air mixture guided through the outflow channel into the combustion chamber for introducing the fuel-air mixture from the auxiliary premixing chamber. In other words, it can be provided that the fuel supply unit comprises at least one auxiliary premixing chamber in addition to the premixing chamber, wherein the auxiliary premixing chamber is designed for premixing a fuel with air. It can be provided that at least one secondary premixing chamber, in particular all secondary premixing chambers, are designed separately from the premixing chamber and/or are fluidically separated from the premixing chamber, so that preferably no, in particular direct, fluid communication can take place from the secondary premixing chamber to the premixing chamber or vice versa. Due to the proposed structure, a fuel-air mixture can be generated at least temporarily in a secondary premixing chamber during operation of the combustion chamber and can be fed into the combustion chamber of the combustion chamber via the outflow channel. The ignition cartridge arranged in the outflow channel catalytically ignites the fuel-air mixture. This can start and/or support continuous combustion of the remaining fuel or fuel-air mixture introduced into the combustion chamber via the fuel supply unit. In other words, for example, a fuel-air mixture can be formed and catalytically ignited in the secondary premixing chamber(s) only in a start phase of combustion. Subsequently, continuous combustion in the combustion chamber can be maintained by a continuous supply of a fuel-air mixture into the combustion chamber solely through the outlet channels of the premixing chamber and the fuel supply unit. This protects the ignition cartridges in terms of wear. Furthermore, the use of ignition cartridges allows reliable ignition of the fuel-air mixture. mixture and the number of mechanical ignition devices such as spark plugs can be reduced or their use can be avoided entirely.
Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens zwei, vorzugsweise alle, Nebenvormischkammern und/oder Ausströmkanäle zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft- Gemischs aus einer Nebenvormischkammer in den Brennraum und/oder Zündpatronen auf einer Kreisbahn angeordnet sind, wobei die Rotationsachse der Kreisbahn koaxial mit der Rotationsachse der Kraftstoffversorgungseinheit ausgerichtet ist. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass wenigstens zwei, vorzugsweise alle, Nebenvormischkammern und/oder Ausströmkanäle zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus einer Nebenvormischkammer in den Brennraum und/oder Zündpatronen, vorzugsweise in äquidistanten Abständen, über den Umfang der Kraftstoffversorgungseinheit verteilt sind. Hierdurch kann eine homogene Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Brennraum durch die Zündpatronen realisiert werden. Within the scope of the invention, it is conceivable that at least two, preferably all, secondary premixing chambers and/or outflow channels for introducing a fuel-air mixture from a secondary premixing chamber into the combustion chamber and/or ignition cartridges are arranged on a circular path, the rotation axis of the circular path being aligned coaxially with the rotation axis of the fuel supply unit. Additionally or alternatively, it is conceivable that at least two, preferably all, secondary premixing chambers and/or outflow channels for introducing a fuel-air mixture from a secondary premixing chamber into the combustion chamber and/or ignition cartridges are distributed, preferably at equidistant intervals, over the circumference of the fuel supply unit. This enables homogeneous ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber by the ignition cartridges.
Es kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine Zündpatrone wenigstens einen Draht, vorzugsweise ein Drahtnetz oder Drahtgeflecht, umfasst, wobei der Draht, insbesondere das Drahtnetz oder Drahtgeflecht, zumindest abschnittsweise, mit einem durch die Zündpatrone hindurchführbaren bzw. hindurchgeführten Kraftstoff-Luft-Gemisch in Kontakt bringbar ist. Insbesondere kann wenigstens ein Draht, vorzugsweise das Drahtnetz oder Drahtgeflecht, zumindest teilweise oder vollständig, aus Platin, insbesondere aus einer Legierung aus Platin und Rhodium ausgebildet sein. Durch die Verwendung von Platin bzw. einer Platin-Rhodium Legierung kann eine katalytische Zündung, des durch die Zündpatrone geführten Kraftstoff-Luft- Gemischs, realisiert werden. Eine grobmaschige Gestaltung des Drahtnetzes bietet sich zur Vermeidung von Druckverlusten an. Within the scope of the present invention, it can be provided that at least one ignition cartridge comprises at least one wire, preferably a wire mesh or wire braid, wherein the wire, in particular the wire mesh or wire braid, can be brought into contact, at least in sections, with a fuel-air mixture that can be passed through or is passed through the ignition cartridge. In particular, at least one wire, preferably the wire mesh or wire braid, can be made at least partially or completely from platinum, in particular from an alloy of platinum and rhodium. By using platinum or a platinum-rhodium alloy, a catalytic ignition of the fuel-air mixture passed through the ignition cartridge can be achieved. A coarse-meshed design of the wire mesh is recommended to avoid pressure losses.
Es ist im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass die Kraftstoffversorgungseinheit mehrere, insbesondere wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens vier oder genau vier, besonders bevorzugt wenigstens sechs oder genau sechs, Nebenvormischkammern umfasst. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass jede Nebenvormischkammer in Fluidverbindung mit wenigstens einem, insbesondere einem oder genau einem, Ausströmkanal zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Nebenvormischkammer in den Brennraum der Brennkammer in Fluidverbindung steht. Auch ist es denkbar, dass wenigstens eine Nebenvormischkammer mit mehreren, insbesondere wenigstens zwei oder wenigstens vier, Ausströmkanälen zur Einbringung eines Kraftstoff- Luft-Gemischs aus der Nebenvormischkammer in den Brennraum der Brennkammer in Fluidverbindung steht. Durch die Versorgung mehrerer Ausströmkanäle aus nur einer Nebenvormischkammer kann eine vereinfachte Kraftstoffversorgung der Brennkammer realisiert werden. Die Zuordnung jeder Vormischkammer zu lediglich einem Ausströmkanal ergibt sich ein konstruktiv einfacherer Aufbau der Kraftstoffversorgungseinheit. It is conceivable within the scope of the invention that the fuel supply unit comprises several, in particular at least two, preferably at least four or exactly four, particularly preferably at least six or exactly six, secondary premixing chambers. Additionally or alternatively, it can be provided that each secondary premixing chamber is in fluid communication with at least one, in particular one or exactly one, outflow channel for introducing a fuel-air mixture from the secondary premixing chamber into the combustion chamber of the combustion chamber. Also it is conceivable that at least one secondary premixing chamber is in fluid communication with several, in particular at least two or at least four, outflow channels for introducing a fuel-air mixture from the secondary premixing chamber into the combustion chamber of the combustion chamber. By supplying several outflow channels from just one secondary premixing chamber, a simplified fuel supply to the combustion chamber can be achieved. The assignment of each premixing chamber to just one outflow channel results in a structurally simpler design of the fuel supply unit.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass wenigstens eine Nebenvormischkammer, vorzugsweise alle Nebenvormischkammern, in Fluidverbindung mit wenigstens einem Luftkanal des Flammrohrs bringbar ist bzw. steht, sodass Luft durch den Luftkanal in die Nebenvormischkammer einbringbar ist. Insbesondere kann wenigstens eine Nebenvormischkammer wenigstens eine Einlassöffnung zur Einbringung von Luft in die Nebenvormischkammer umfassen, wobei vorzugsweise die Einlassöffnung, zumindest abschnittsweise, in Fluidkommunikation mit wenigstens einem Luftkanal des Flammrohrs bringbar ist bzw. steht. Es ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass wenigstens eine Nebenvormischkammer, vorzugsweise alle Nebenvormischkammern, mit wenigstens einem, insbesondere einem oder genau einem, Verteilungsabschnitt wenigstens eines Luftkanals in Fluidverbindung steht. Durch den vorgeschlagenen Aufbau kann eine konstruktiv einfache und gleichzeitig zuverlässige Luftversorgung der Nebenvormischkammer bzw. der Nebenvormischkammern realisiert werden. Within the scope of the invention, it is conceivable that at least one secondary premixing chamber, preferably all secondary premixing chambers, can be brought into or is in fluid communication with at least one air channel of the flame tube, so that air can be introduced into the secondary premixing chamber through the air channel. In particular, at least one secondary premixing chamber can comprise at least one inlet opening for introducing air into the secondary premixing chamber, wherein the inlet opening can preferably be brought into or is in fluid communication, at least in sections, with at least one air channel of the flame tube. In this context, it is conceivable that at least one secondary premixing chamber, preferably all secondary premixing chambers, is in fluid communication with at least one, in particular one or exactly one, distribution section of at least one air channel. The proposed structure enables a structurally simple and at the same time reliable air supply to the secondary premixing chamber or the secondary premixing chambers.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine Nebenvormischkammer, insbesondere alle Nebenvormischkammern, wenigstens einen, insbesondere einen oder genau einen, Kraftstoffzufuhrkanal zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Nebenvormischkammer umfasst. Wenigstens ein Kraftstoffzufuhrkanal kann wenigstens eine Auslassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Vormischkammer umfassen und/oder wenigstens eine Einlassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Kraftstoffzufuhrkanal umfassen. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Auslassöffnung des Kraftstoffzufuhrkanals, vorzugsweise alle Auslassöffnungen des Kraftstoffzufuhrkanals, zur Einbringung eines Kraftstoffs in eine Nebenvormischkammer, in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung, stromauf wenigstens einer Einlassöffnung, insbesondere aller Einlassöffnungen, zur Einbringung von Luft, insbesondere aus dem Strömungsraum, in die Nebenvormischkammer angeordnet ist. Hierdurch kann eine homogenere Vermischung von Luft und Kraftstoff in der Nebenvormischkammer realisiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Mittelachse wenigstens einer Auslassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Nebenvormischkammer zu wenigstens einer Mittelachse einer Einlassöffnung zur Einbringung von Luft, insbesondere aus dem Strömungsraum, in die Vormischkammer geneigt ist. Hierdurch können stärkere Mischungswirbel zur Vermischung von Luft und Kraftstoff in der Nebenvormischkammer erzeugt und so zur Generierung eines möglichst homogenen Kraftstoff-Luft-Gemischs beigetragen werden. It can be provided within the scope of the invention that at least one secondary premixing chamber, in particular all secondary premixing chambers, comprises at least one, in particular one or exactly one, fuel supply channel for introducing a fuel into the secondary premixing chamber. At least one fuel supply channel can comprise at least one outlet opening for introducing a fuel into the premixing chamber and/or at least one inlet opening for introducing a fuel into the fuel supply channel. It can be provided that at least one outlet opening of the fuel supply channel, preferably all outlet openings of the fuel supply channel, for introducing a fuel into a secondary premixing chamber, with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction, upstream of at least one inlet opening, in particular all inlet openings, for introducing air, in particular from the flow space, into the secondary premixing chamber. is arranged. This allows a more homogeneous mixing of air and fuel in the secondary premixing chamber to be achieved. Additionally or alternatively, it can be provided that the central axis of at least one outlet opening for introducing a fuel into the secondary premixing chamber is inclined to at least one central axis of an inlet opening for introducing air, in particular from the flow space, into the premixing chamber. This allows stronger mixing vortices to be generated for mixing air and fuel in the secondary premixing chamber and thus contributes to generating the most homogeneous fuel-air mixture possible.
Auch ist es denkbar, dass ein Vorleitapparat zur Ausrichtung einer aus dem Brennraum austretenden Strömung umfasst ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Vorleitapparat wenigstens einen, insbesondere einen oder genau einen, Aufnahmeabschnitt zur zumindest teilweisen Aufnahme des Strömungskörpers umfasst, wobei insbesondere sich der Vorleitapparat, zumindest abschnittsweise, in das Flammrohr erstreckt und, zumindest abschnittsweise, eine Innenwand des Brennraums ausbildet. Hierdurch ergibt sich eine konstruktiv einfache und in Bezug auf eine einfache Wartung der Brennkammer vorteilhafte Aufhängung des Strömungskörpers in dem Flammrohr. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Vorleitapparat, zumindest abschnittsweise, rotationssymmetrisch ausgebildet ist und insbesondere eine Rotationsachse bzw. Mittelachse des Vorleitapparats koaxial mit einer Rotationsachse des Flammrohrs angeordnet ist und/oder eine Rotationsachse bzw. Mittelachse des Vorleitapparats den Aufnahmeabschnitt mittig schneidet. It is also conceivable that a guide device is included for directing a flow emerging from the combustion chamber. It can be provided that the guide device comprises at least one, in particular one or exactly one, receiving section for at least partially receiving the flow body, wherein in particular the guide device extends, at least in sections, into the flame tube and, at least in sections, forms an inner wall of the combustion chamber. This results in a structurally simple suspension of the flow body in the flame tube that is advantageous in terms of easy maintenance of the combustion chamber. It can also be provided that the guide device is designed to be rotationally symmetrical, at least in sections, and in particular a rotation axis or central axis of the guide device is arranged coaxially with a rotation axis of the flame tube and/or a rotation axis or central axis of the guide device intersects the receiving section in the middle.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass durch den Vorleitapparat die aus dem Brennraum austretende Strömung auf ein in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung stromab des Vorleitapparats angeordneten Turbinenrotors dient. Es ist denkbar, dass der Vorleitapparat wenigstens eine Leitschaufel umfasst. Vorzugsweise kann der Vorleitapparat eine Vielzahl von Leitschaufeln umfassen, wobei die Leitschaufeln ein Leitgitter bzw. Leitrad ausbilden. Alternativ oder zusätzlich kann ferner vorgesehen sein, dass der Vorleitapparat benachbart zu einem in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung stromab liegenden Ende des Brennraums angeordnet ist. Within the scope of the invention, it can be provided that the flow emerging from the combustion chamber is directed through the guide vane to a turbine rotor arranged downstream of the guide vane with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction. It is conceivable that the guide vane comprises at least one guide vane. The guide vane can preferably comprise a plurality of guide vanes, the guide vanes forming a guide grid or guide wheel. Alternatively or additionally, it can also be provided that the guide vane is arranged adjacent to an end of the combustion chamber which is downstream with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Aufnahmeabschnitt, insbesondere ein oder genau ein, Aufnahmeabschnitt des Vorleitapparats und/oder ein Aufnahmeabschnitt der Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest abschnittsweise, formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Strömungskörper verbindbar sind. Es kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt wenigstens eines Aufnahmeabschnitts, insbesondere eines Aufnahmeabschnitts des Vorleitapparats und/oder eines Aufnahmeabschnitts der Kraftstoffversorgungseinheit, und der Querschnitt des Strömungskörpers, insbesondere der Querschnitt wenigstens eines Endes des Strömungskörpers, zumindest abschnittsweise, komplementär zueinander ausgebildet sind, sodass der Strömungskörper, zumindest abschnittsweise, in den Aufnahmeabschnitt einführbar ist. Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der Querschnitt wenigstens eines Aufnahmeabschnitts, insbesondere eines Aufnahmeabschnitts des Vorleitapparats und/oder eines Aufnahmeabschnitts der Kraftstoffversorgungseinheit, kreisförmig ausgestaltet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders einfachen Anordnung des Strömungskörpers in dem Aufnahmeabschnitt. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Querschnitt des Aufnahmeabschnitts, insbesondere eines Aufnahmeabschnitts des Vorleitapparats und/oder eines Aufnahmeabschnitts der Kraftstoffversorgungseinheit, oval, dreieckig, rechteckig, quadratisch oder anderweitig vieleckig ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass, wenn der Strömungskörper, zumindest abschnittsweise, in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen ist, der Strömungskörper gegen eine Rotation um eine Mittelachse bzw. Rotationsachse des Strömungskörpers gesichert ist. It can be provided within the scope of the invention that at least one receiving section, in particular one or exactly one, receiving section of the Pre-guide apparatus and/or a receiving section of the fuel supply unit can be connected to the flow body in a form-fitting and/or force-fitting manner, at least in sections. It can be provided that the cross section of at least one receiving section, in particular a receiving section of the pre-guide apparatus and/or a receiving section of the fuel supply unit, and the cross section of the flow body, in particular the cross section of at least one end of the flow body, are designed to be complementary to one another, at least in sections, so that the flow body can be inserted into the receiving section, at least in sections. It can be provided within the scope of the invention that the cross section of at least one receiving section, in particular a receiving section of the pre-guide apparatus and/or a receiving section of the fuel supply unit, is circular. This results in the advantage of a particularly simple arrangement of the flow body in the receiving section. It can also be provided that the cross section of the receiving section, in particular a receiving section of the guide vane and/or a receiving section of the fuel supply unit, is oval, triangular, rectangular, square or otherwise polygonal. This results in the advantage that when the flow body is received, at least in sections, in the receiving section, the flow body is secured against rotation about a central axis or axis of rotation of the flow body.
Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass wenigstens zwei, insbesondere alle Komponenten aus der Gruppe Flammrohr, Druckgehäuse, Kraftstoffversorgungseinheit und Strömungskörper als separate Bauteile ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass einzelne Komponenten der Brennkammer unabhängig von anderen Komponenten, bspw. bei erhöhtem Verschleiß, ausgewechselt werden können, wodurch eine zeit- und kosteneffiziente Wartung der Brennkammer ermöglicht wird. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Druckgehäuse und das Flammrohr entlang einer axialen Erstreckung des Flammrohrs und/oder des Druckgehäuses bzw. entlang einer Mittelachse und/oder Rotationsachse des Flammrohrs und/oder des Druckgehäuses, zumindest abschnittsweise, ineinander gesteckt werden können. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass das Flammrohr, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, entlang einer Mittelachse des Flammrohrs bzw. des Druckgehäuses in das Druckgehäuse einführbar ist. Durch eine separate Ausführung von Flammrohr und Druckgehäuse ergibt sich der Vorteil, dass das Flammrohr und Kraftstoffversorgungseinheit unabhängig voneinander ausgetauscht werden können. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Flammrohr und die Kraftstoffversorgungseinheit entlang einer axialen Erstreckung des Flammrohrs und/oder der Kraftstoffversorgungseinheit bzw. entlang einer Mittelachse und/oder Rotationsachse des Flammrohrs und/oder der Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest abschnittsweise, ineinander gesteckt werden können. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, entlang einer Mittelachse des Flammrohrs bzw. der Kraftstoffversorgungseinheit in das Flammrohr einführbar ist. Durch eine separate Ausführung von Flammrohr und Kraftstoffversorgungseinheit ergibt sich der Vorteil, dass das Flammrohr und die Kraftstoffversorgungseinheit unabhängig voneinander ausgetauscht werden können. It is conceivable within the scope of the invention that at least two, in particular all components from the group of flame tube, pressure housing, fuel supply unit and flow body are designed as separate components. This results in the advantage that individual components of the combustion chamber can be replaced independently of other components, for example in the event of increased wear, which enables time- and cost-efficient maintenance of the combustion chamber. Alternatively or additionally, it is conceivable that the pressure housing and the flame tube can be inserted into one another, at least in sections, along an axial extension of the flame tube and/or the pressure housing or along a central axis and/or rotation axis of the flame tube and/or the pressure housing. In other words, it can be provided that the flame tube can be inserted into the pressure housing, at least in sections, in particular completely, along a central axis of the flame tube or the pressure housing. A separate design of the flame tube and pressure housing results in the advantage that the Flame tube and fuel supply unit can be replaced independently of one another. Alternatively or additionally, it is conceivable that the flame tube and the fuel supply unit can be inserted into one another, at least in sections, along an axial extension of the flame tube and/or the fuel supply unit or along a central axis and/or rotation axis of the flame tube and/or the fuel supply unit. In other words, it can be provided that the fuel supply unit can be inserted into the flame tube, at least in sections, in particular completely, along a central axis of the flame tube or the fuel supply unit. A separate design of the flame tube and fuel supply unit results in the advantage that the flame tube and the fuel supply unit can be replaced independently of one another.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Oberfläche wenigstens eines Strömungskörpers, insbesondere zumindest der Teil der Oberfläche, welche eine Innenwand des Brennraums bildet, als eine geschlossene Oberfläche ausgebildet ist. In anderen Worten ist es denkbar, dass die Oberfläche, insbesondere zumindest der Teil der Oberfläche, welche eine Innenwand des Brennraums bildet, keine Öffnungen aufweist, also öffnungsfrei ausgebildet ist. Within the scope of the invention, it can be provided that the surface of at least one flow body, in particular at least the part of the surface which forms an inner wall of the combustion chamber, is designed as a closed surface. In other words, it is conceivable that the surface, in particular at least the part of the surface which forms an inner wall of the combustion chamber, has no openings, i.e. is designed to be free of openings.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Brennkammer für eine Gasturbine, umfassend ein Druckgehäuse, ein Flammrohr, eine Kraftstoffversorgungseinheit sowie wenigstens einen, insbesondere einen oder genau einen, Strömungskörper, wobei das Flammrohr, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Druckgehäuse angeordnet ist und die Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Flammrohr angeordnet ist und der Strömungskörper, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Flammrohr und, zumindest abschnittsweise, in der Kraftstoffversorgungseinheit angeordnet ist, wobei die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen, insbesondere einen oder genau einen, Kraftstoffzufuhrkanal zur Einbringung eines Kraftstoffs oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Strömungskörper umfasst, wobei der Strömungskörper wenigstens einen Kraftstoffkanal zur Einbringung eines Kraftstoffs oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in einen Brennraum der Brennkammer umfasst, wobei wenigstens ein Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit mit wenigstens einem Kraftstoffkanal des Strömungskörpers in Fluidverbindung steht, sodass ein Kraftstoff oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch durch den Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit in den Kraftstoffkanal des Strömungskörpers einbringbar ist. The above object is further achieved by a combustion chamber for a gas turbine, comprising a pressure housing, a flame tube, a fuel supply unit and at least one, in particular one or exactly one, flow body, wherein the flame tube is arranged, at least in sections, in particular completely, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube and the flow body is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube and, at least in sections, in the fuel supply unit, wherein the fuel supply unit comprises at least one, in particular one or exactly one, fuel supply channel for introducing a fuel or a fuel-air mixture into the flow body, wherein the flow body comprises at least one fuel channel for introducing a fuel or a fuel-air mixture into a combustion chamber of the combustion chamber, wherein at least one fuel supply channel of the fuel supply unit is in fluid communication with at least one fuel channel of the flow body, so that a fuel or a fuel-air mixture can flow through the Fuel supply channel of the fuel supply unit can be introduced into the fuel channel of the flow body.
In anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Brennkammer ein Druckgehäuse, ein Flammrohr, eine Kraftstoffversorgungseinheit sowie wenigstens einen, insbesondere einen oder genau einen, Strömungskörper umfasst. Das Flammrohr ist, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Druckgehäuse angeordnet und die Kraftstoffversorgungseinheit ist, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Flammrohr angeordnet und der Strömungskörper ist, zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, in dem Flammrohr und, zumindest abschnittsweise, in der Kraftstoffversorgungseinheit angeordnet. Die Kraftstoffversorgungseinheit umfasst ferner wenigstens einen Kraftstoffzufuhrkanal zur Einbringung eines Kraftstoffs oder eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Strömungskörper. Ferner umfasst der Strömungskörper wenigstens einen Kraftstoffkanal zur Einbringung des Kraftstoffs und/oder des Kraftstoff-Luft- Gemischs in einen Brennraum der Brennkammer. Dabei steht wenigstens ein Kraftstoffkanal des Strömungskörpers mit wenigstens einem Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit derart in Fluidverbindung, dass ein Kraftstoff oder ein Kraftstoff- Luft-Gemisch durch den Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit in den Kraftstoffkanal des Strömungskörpers einbringbar ist. In other words, according to the invention, a combustion chamber comprises a pressure housing, a flame tube, a fuel supply unit and at least one, in particular one or exactly one, flow body. The flame tube is arranged, at least in sections, in particular completely, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube and the flow body is arranged, at least in sections, in particular completely, in the flame tube and, at least in sections, in the fuel supply unit. The fuel supply unit further comprises at least one fuel supply channel for introducing a fuel or a fuel-air mixture into the flow body. The flow body further comprises at least one fuel channel for introducing the fuel and/or the fuel-air mixture into a combustion chamber of the combustion chamber. At least one fuel channel of the flow body is in fluid communication with at least one fuel supply channel of the fuel supply unit such that a fuel or a fuel-air mixture can be introduced into the fuel channel of the flow body through the fuel supply channel of the fuel supply unit.
Durch eine erfindungsgemäße Brennkammer ergibt sich der Vorteil, dass ein Kraftstoff nicht nur lokal an einem Ende des Brennraums in die Brennkammer einbringbar ist, sondern über den Strömungskörper entlang der axialen Erstreckung des Brennraums verteilt bzw. kontinuierlich in den Brennraum eingebracht werden kann. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in dem Brennraum lokal zu steuern und somit eine stabile und emissionsarme Verbrennung in dem Brennraum zu realisieren. A combustion chamber according to the invention has the advantage that a fuel can not only be introduced into the combustion chamber locally at one end of the combustion chamber, but can also be distributed via the flow body along the axial extent of the combustion chamber or continuously introduced into the combustion chamber. This makes it possible to control the fuel-air ratio in the combustion chamber locally and thus achieve stable and low-emission combustion in the combustion chamber.
Es ist vorliegend denkbar, dass wenigstens ein Kraftstoffkanal des Strömungskörpers wenigstens eine Einlassöffnung aufweist, durch die der Kraftstoff oder das Kraftstoff-Luft- Gemisch in den Kraftstoffkanal eingebracht werden kann und/oder dass der Kraftstoffkanal wenigstens eine Auslassöffnung zur Einbringung des Kraftstoffs oder des Kraftstoff-Luft- Gemischs in den Brennraum aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Auslassöffnung als eine Düse (Kraftstoffdüse) ausgestaltet ist, sodass die Fließgeschwindigkeit des Kraftstoffs oder des Kraftstoff-Luft-Gemischs beim Austritt aus der Austrittsöffnung in den Brennraum lokal erhöht wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine Entzündung des Kraftstoffs bzw. Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum keinen Flammenrückschlag in den Kraftstoffkanal nach sich zieht. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass wenigstens eine Eintrittsöffnung, insbesondere alle Eintrittsöffnungen, in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums entlang einer Hauptströmungsrichtung stromauf, wenigstens einer Austrittsöffnung, insbesondere aller Austrittsöffnungen, angeordnet ist. It is conceivable in the present case that at least one fuel channel of the flow body has at least one inlet opening through which the fuel or the fuel-air mixture can be introduced into the fuel channel and/or that the fuel channel has at least one outlet opening for introducing the fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber. It can be provided that at least one outlet opening is designed as a nozzle (fuel nozzle) so that the flow rate of the fuel or the fuel-air mixture when exiting the Outlet opening into the combustion chamber is locally increased. This can ensure that ignition of the fuel or fuel-air mixture in the combustion chamber does not result in a flashback into the fuel channel. Alternatively or additionally, it is conceivable that at least one inlet opening, in particular all inlet openings, are arranged upstream of at least one outlet opening, in particular all outlet openings, with respect to a flow through the combustion chamber along a main flow direction.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass an dem Flammrohr wenigstens eine Aussparung zur, zumindest abschnittsweisen, Aufnahme wenigstens einer, insbesondere einer oder genau einer, Zündkerze vorgesehen ist. Insbesondere ist es denkbar, dass an dem Flammrohr mehrere, insbesondere wenigstens zwei, wenigstens vier, wenigstens sechs, bevorzugt wenigstens acht oder wenigstens zehn, Aussparungen zur, zumindest abschnittsweisen, Aufnahme wenigstens einer, insbesondere einer oder genau einer Zündkerze vorgesehen sind. Bevorzugt können die Aussparungen an dem Flammrohr, insbesondere in äquidistanten Abständen, über den Umfang des Flammrohrs verteilt sein. Wenigstens eine Aussparung zur abschnittsweisen Aufnahme einer Zündkerze an dem Flammrohr kann derart dimensioniert sein, dass eine Zündkerze, vorzugsweise der Länge nach, zumindest abschnittsweise, durch die Aussparung hindurchführbar ist. Durch den vorgeschlagenen Aufbau wird ein einfacher Austausch der Zündkerzen ermöglicht, ohne dass die Brennkammer vollständig oder teilweise demontiert werden muss. Within the scope of the invention, it is conceivable that at least one recess is provided on the flame tube for at least partially accommodating at least one, in particular one or exactly one, spark plug. In particular, it is conceivable that several, in particular at least two, at least four, at least six, preferably at least eight or at least ten, recesses are provided on the flame tube for at least partially accommodating at least one, in particular one or exactly one, spark plug. The recesses on the flame tube can preferably be distributed over the circumference of the flame tube, in particular at equidistant intervals. At least one recess for partially accommodating a spark plug on the flame tube can be dimensioned such that a spark plug can be guided through the recess, preferably lengthwise, at least in sections. The proposed structure enables the spark plugs to be easily replaced without the combustion chamber having to be completely or partially dismantled.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens zwei, insbesondere alle, Aussparungen zur, zumindest abschnittsweisen, Aufnahme einer Zündkerze in dem Flammrohr in Bezug auf ihre Mittelachse einen identischen oder im Wesentlichen identischen Abstand zur Mittelachse des Flammrohrs aufweisen und/oder in äquidistanten Abständen über den Umfang des Flammrohrs verteilt sind. In anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Aussparungen zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme einer Zündkerze in dem Flammrohr auf einer Kreisbahn angeordnet sind, wobei der Mittelpunkt der Kreisbahn von der Mittelachse des Flammrohrs gebildet bzw. geschnitten wird. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass die Mittelachse wenigstens einer Aussparung zur abschnittsweisen Aufnahme einer Zündkerze an dem Flammrohr axial oder im Wesentlichen axial orientiert ist, sodass vorzugsweise die Zündkerze entlang einer axialen Richtung, zumindest abschnittsweise, in die Aussparung einbringbar ist. Wenigstens eine Aussparung zur abschnittsweisen Aufnahme einer Zündkerze in dem Flammrohr kann einen Gewindeabschnitt, insbesondere Innengewindeabschnitt, umfassen, wobei eine Zündkerze in den Gewindeabschnitt einschraubbar ist. Hierdurch kann eine kraft- bzw. formschlüssige Verbindung zwischen Zündkerze und Flammrohr hergestellt und die Zündkerze in ihrer Position während des Betriebs der Brennkammer fixiert werden. Within the scope of the invention, it can be provided that at least two, in particular all, recesses for at least partially accommodating a spark plug in the flame tube have an identical or substantially identical distance to the central axis of the flame tube with respect to their central axis and/or are distributed at equidistant intervals over the circumference of the flame tube. In other words, it can be provided that the recesses for at least partially accommodating a spark plug in the flame tube are arranged on a circular path, the center of the circular path being formed or intersected by the central axis of the flame tube. Additionally or alternatively, it is conceivable that the central axis of at least one recess for partially accommodating a spark plug on the flame tube is oriented axially or substantially axially, so that the spark plug can preferably be introduced into the recess along an axial direction, at least in sections. At least one Recess for accommodating a spark plug in sections in the flame tube can comprise a threaded section, in particular an internal threaded section, wherein a spark plug can be screwed into the threaded section. This makes it possible to create a force-fitting or positive connection between the spark plug and the flame tube and to fix the spark plug in its position during operation of the combustion chamber.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Brennkammer wenigstens eine Zündkerze zur Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Brennraum der Brennkammer umfasst. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mehrere, vorzugsweise wenigstens zwei, wenigstens vier oder wenigstens sechs, bevorzugt wenigstens acht oder wenigstens zehn, Zündkerzen umfasst sind. Wenigstens eine Zündkerze kann einen Gewindeabschnitt, insbesondere Außengewindeabschnitt, umfassen, wobei die Zündkerze über den Gewindeabschnitt in eine Aussparung, insbesondere in einen Gewindeabschnitt der Aussparung, zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme einer Zündkerze in dem Flammrohr einschraubbar ist. Within the scope of the invention, it can be provided that the combustion chamber comprises at least one spark plug for igniting a fuel-air mixture in the combustion chamber of the combustion chamber. In particular, it can be provided that several, preferably at least two, at least four or at least six, preferably at least eight or at least ten, spark plugs are included. At least one spark plug can comprise a threaded section, in particular an external threaded section, wherein the spark plug can be screwed via the threaded section into a recess, in particular into a threaded section of the recess, for at least partially accommodating a spark plug in the flame tube.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass ein Strömungskörper wenigstens einen Kraftstoffkanal umfasst, wobei der Kraftstoffkanal wenigstens eine Einlassöffnung zur Einbringung eines Kraftstoffs oder Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Kraftstoffkanal und eine Mehrzahl von Auslassöffnungen zur Einbringung des Kraftstoffs oder Kraftstoff-Luft- Gemischs in den Brennraum umfasst. Ferner ist es denkbar, dass die Auslassöffnungen entlang der axialen Erstreckung des Strömungskörpers verteilt sind, wobei der axiale Abstand der Auslassöffnungen an einem, in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung, in dem Brennraum stromab liegenden Ende des Strömungskörpers größer ist als der axiale Abstand der Auslassöffnungen an einem, in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung, in dem Brennraum stromauf liegenden Ende des Strömungskörpers. Hierdurch kann in dem, in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung, vorderen Bereich des Brennraums eine fette sowie eine entlang der Hauptströmungsrichtung nachfolgend zunehmend magere Verbrennung eines Kraftstoffs und ein emissionsarmer Betrieb der Brennkammer realisiert werden. Es kann ferner vorgesehen sein, dass an wenigstens einer axialen Position, an welcher eine Auslassöffnung angeordnet ist, mehrere Auslassöffnungen, insbesondere in äquidistanten Abständen, über den Umfang des Strömungskörpers verteilt sind. Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Gasturbine, umfassend wenigstens eine Brennkammer, die Brennkammer umfassend ein Druckgehäuse, ein Flammrohr, sowie eine Kraftstoffversorgungseinheit, wobei das Flammrohr, zumindest abschnittsweise, in dem Druckgehäuse angeordnet ist und die Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest abschnittsweise, in dem Flammrohr angeordnet ist, wobei die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens eine Vormischkammer zur Vormischung eines Kraftstoffs mit Luft umfasst und wobei die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen Ausströmkanal zur Einbringung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer in einen Brennraum der Brennkammer umfasst. In Bezug auf die Gasturbine ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie in Bezug auf die Brennkammer beschrieben worden sind. Within the scope of the invention, it can be provided that a flow body comprises at least one fuel channel, wherein the fuel channel comprises at least one inlet opening for introducing a fuel or fuel-air mixture into the fuel channel and a plurality of outlet openings for introducing the fuel or fuel-air mixture into the combustion chamber. It is also conceivable that the outlet openings are distributed along the axial extent of the flow body, wherein the axial distance of the outlet openings at an end of the flow body that is downstream in the combustion chamber with respect to the main flow direction is greater than the axial distance of the outlet openings at an end of the flow body that is upstream in the combustion chamber with respect to the main flow direction. As a result, a rich combustion of a fuel and a subsequently increasingly lean combustion along the main flow direction and low-emission operation of the combustion chamber can be achieved in the front region of the combustion chamber with respect to the main flow direction. It can further be provided that at at least one axial position at which an outlet opening is arranged, a plurality of outlet openings are distributed over the circumference of the flow body, in particular at equidistant intervals. The above object is further achieved by a gas turbine according to the invention, comprising at least one combustion chamber, the combustion chamber comprising a pressure housing, a flame tube, and a fuel supply unit, wherein the flame tube is arranged, at least in sections, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in the flame tube, wherein the fuel supply unit comprises at least one premixing chamber for premixing a fuel with air and wherein the fuel supply unit comprises at least one outflow channel for introducing the fuel-air mixture from the premixing chamber into a combustion chamber of the combustion chamber. The same advantages arise with regard to the gas turbine as have been described with regard to the combustion chamber.
Insbesondere kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine Brennkammer der Gasturbine als eine erfindungsgemäße Brennkammer, vorzugsweise als eine Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder 15, ausgestaltet ist. In particular, it can be provided within the scope of the invention that at least one combustion chamber of the gas turbine is designed as a combustion chamber according to the invention, preferably as a combustion chamber according to one of claims 1 to 13 or 15.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass eine Mittelachse bzw. Rotationsachse der Brennkammer koaxial mit der Rotationsachse wenigstens einer Welle der Gasturbine angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Zugänglichkeit der Brennkammer, sodass Anpassungen der Brennkammer oder etwaige Wartungsarbeiten besonders einfach und zeiteffizient durchführbar sind. Furthermore, within the scope of the invention, it is conceivable that a central axis or rotation axis of the combustion chamber is arranged coaxially with the rotation axis of at least one shaft of the gas turbine. This results in particularly easy access to the combustion chamber, so that adjustments to the combustion chamber or any maintenance work can be carried out particularly easily and in a time-efficient manner.
Ferner wird die obenstehende Aufgabe gelöst durch eine Gasturbine umfassend wenigstens eine Brennkammer, die Brennkammer umfassend ein Druckgehäuse, ein Flammrohr, eine Kraftstoffversorgungseinheit sowie einen Strömungskörper, wobei das Flammrohr, zumindest abschnittsweise, in dem Druckgehäuse angeordnet ist und die Kraftstoffversorgungseinheit, zumindest abschnittsweise, in dem Flammrohr angeordnet ist und der Strömungskörper, zumindest abschnittsweise, in dem Flammrohr und, zumindest abschnittsweise, in der Kraftstoffversorgungseinheit angeordnet ist, wobei die Kraftstoffversorgungseinheit wenigstens einen Kraftstoffzufuhrkanal zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Strömungskörper umfasst, wobei der Strömungskörper wenigstens einen Kraftstoffkanal zur Einbringung eines Kraftstoffs in einen Brennraum der Brennkammer umfasst, wobei wenigstens ein Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit mit wenigstens einem Kraftstoffkanal des Strömungskörpers in Fluidverbindung steht, sodass ein Kraftstoff durch den Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit in den Kraftstoffkanal des Strömungskörpers einbringbar ist. In Bezug auf die Gasturbine ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie in Bezug auf die Brennkammer beschrieben worden sind. Furthermore, the above object is achieved by a gas turbine comprising at least one combustion chamber, the combustion chamber comprising a pressure housing, a flame tube, a fuel supply unit and a flow body, wherein the flame tube is arranged, at least in sections, in the pressure housing and the fuel supply unit is arranged, at least in sections, in the flame tube and the flow body is arranged, at least in sections, in the flame tube and, at least in sections, in the fuel supply unit, wherein the fuel supply unit comprises at least one fuel supply channel for introducing a fuel into the flow body, wherein the flow body comprises at least one fuel channel for introducing a fuel into a combustion chamber of the combustion chamber, wherein at least one fuel supply channel of the fuel supply unit is in fluid communication with at least one fuel channel of the flow body, so that a fuel can be fed through the fuel supply channel of the fuel supply unit into the The fuel channel of the flow body can be introduced. With regard to the gas turbine, the same advantages arise as have been described with regard to the combustion chamber.
Insbesondere kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens eine Brennkammer der Gasturbine als eine erfindungsgemäße Brennkammer, vorzugsweise als eine Brennkammer nach einem der Ansprüche 14 bis 15, ausgestaltet ist. In particular, it can be provided within the scope of the invention that at least one combustion chamber of the gas turbine is designed as a combustion chamber according to the invention, preferably as a combustion chamber according to one of claims 14 to 15.
Ferner ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass eine Mittelachse bzw. Rotationsachse der Brennkammer koaxial mit der Rotationsachse wenigstens einer Welle der Gasturbine angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Zugänglichkeit der Brennkammer, sodass Anpassungen der Brennkammer oder etwaige Wartungsarbeiten besonders einfach und zeiteffizient durchführbar sind. Furthermore, within the scope of the invention, it is conceivable that a central axis or rotation axis of the combustion chamber is arranged coaxially with the rotation axis of at least one shaft of the gas turbine. This results in particularly easy access to the combustion chamber, so that adjustments to the combustion chamber or any maintenance work can be carried out particularly easily and in a time-efficient manner.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, umfassend wenigstens eine erfindungsgemäße Gasturbine, insbesondere wenigstens eine Gasturbine nach Anspruch 16 und/oder wenigstens eine Gasturbine nach Anspruch 17. Es kann im Rahmen der Erfindung bevorzugt vorgesehen sein, dass das Fahrzeug als ein PKW, ein LKW, ein Zug oder ein, insbesondere motorbetriebenes, Schiff ausgebildet ist. In Bezug auf ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie bereits in Bezug auf eine erfindungsgemäße Brennkammer bzw. eine erfindungsgemäße Gasturbine geschildert wurden. The above object is further achieved by a vehicle according to the invention, comprising at least one gas turbine according to the invention, in particular at least one gas turbine according to claim 16 and/or at least one gas turbine according to claim 17. Within the scope of the invention, it can preferably be provided that the vehicle is designed as a car, a truck, a train or a ship, in particular a motor-driven ship. With regard to a vehicle according to the invention, the same advantages arise as have already been described with regard to a combustion chamber according to the invention or a gas turbine according to the invention.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass durch wenigstens eine bzw. die Gasturbine elektrische Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs generierbar ist. In anderen Worten ist es denkbar, dass durch die Gasturbine die in einem Brennstoff enthaltene Energie, zumindest teilweise, in elektrische Energie umwandelbar ist, wobei die elektrische Energie, zumindest teilweise, zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt wird bzw. nutzbar ist. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Gasturbine wenigstens einen Generator umfasst, welcher zur Umwandlung von durch die Gasturbine erzeugter mechanischer Energie in elektrische Energie ausgebildet ist. Within the scope of the invention, it can be provided that electrical energy for driving the vehicle can be generated by at least one or the gas turbine. In other words, it is conceivable that the energy contained in a fuel can be converted, at least partially, into electrical energy by the gas turbine, wherein the electrical energy is used or can be used, at least partially, to drive the vehicle. For this purpose, it can be provided that the gas turbine comprises at least one generator which is designed to convert mechanical energy generated by the gas turbine into electrical energy.
Auch kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Fahrzeug als ein Flugzeug, insbesondere Verkehrsflugzeug, ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, dass die Gasturbine als eine APU (Auxiliary Power Unit, Hilfstriebwerk) in dem Flugzeug, wenigstens zur Bereitstellung elektrischer Energie (bspw. zum zumindest teilweisen Betrieb der Boardelektronik), genutzt wird. It can also be provided within the scope of the invention that the vehicle is designed as an aircraft, in particular a commercial aircraft. In this context, it can be provided that the gas turbine is designed as an APU (Auxiliary Power Unit). in the aircraft, at least to provide electrical energy (e.g. to at least partially operate the on-board electronics).
Auch kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine erfindungsgemäße Gasturbine, insbesondere eine Gasturbine nach Anspruch 20, als Teil eines Blockheizkraftwerks, vorzugsweise zur kombinierten Erzeugung von Strom und Wärme, verwendet wird. Insofern ist festzustellen, dass die obenstehende Aufgabe ferner durch ein Blockheizkraftwerk gelöst wird, das Blockheizkraftwerk umfassend wenigstens eine erfindungsgemäße Gasturbine, vorzugsweise wenigstens eine Gasturbine nach Anspruch 16 und/oder wenigstens eine Gasturbine nach Anspruch 17. It can also be provided within the scope of the invention that a gas turbine according to the invention, in particular a gas turbine according to claim 20, is used as part of a combined heat and power plant, preferably for the combined generation of electricity and heat. In this respect, it should be noted that the above object is also achieved by a combined heat and power plant, the combined heat and power plant comprising at least one gas turbine according to the invention, preferably at least one gas turbine according to claim 16 and/or at least one gas turbine according to claim 17.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Brennkammer, wobei zumindest die nachfolgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, durchgeführt werden: The above object is further achieved by a method according to the invention for operating a combustion chamber, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the order given:
- Einbringen von Kraftstoff in eine Vormischkammer einer Kraftstoffversorgungseinheit,- Introducing fuel into a premixing chamber of a fuel supply unit,
- Einbringen von Luft in die Vormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit,- Introducing air into the premixing chamber of the fuel supply unit,
- Mischen des Kraftstoffs und der Luft in der Vormischkammer zu einem Kraftstoff-Luft- Gemisch, - Mixing the fuel and air in the premixing chamber to form a fuel-air mixture,
- Einbringen des Kraftstoff-Luft-Gemischs in einen Brennraum der Brennkammer und/oder Einbringen des Kraftstoff-Luft-Gemischs in einen, zumindest abschnittsweise, in einem Brennraum und/oder der Kraftstoffversorgungseinheit angeordneten Strömungskörper. - Introducing the fuel-air mixture into a combustion chamber of the combustion chamber and/or introducing the fuel-air mixture into a flow body arranged, at least in sections, in a combustion chamber and/or the fuel supply unit.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass es sich bei der Brennkammer um eine erfindungsgemäße Brennkammer handelt. Insbesondere kann es sich um eine Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 oder 15 handeln. Within the scope of the invention, it can be provided that the combustion chamber is a combustion chamber according to the invention. In particular, it can be a combustion chamber according to one of claims 1 to 13 or 15.
Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass zusätzlich wenigstens einer der folgenden Schritte durchgeführt wird: Furthermore, within the scope of the invention, it can be provided that at least one of the following steps is additionally carried out:
- Einbringen des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus dem Strömungskörper in den Brennraum, - Introduction of the fuel-air mixture from the flow body into the combustion chamber,
- Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Brennraum durch wenigstens eine Zündkerze. In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass zusätzlich wenigstens einer der folgenden Schritte durchgeführt wird: - Ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber by at least one spark plug. With regard to the present invention, it is conceivable that at least one of the following steps is additionally carried out:
- Einbringen von Kraftstoff in wenigstens eine Nebenvormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit, - introducing fuel into at least one secondary premixing chamber of the fuel supply unit,
- Einbringen von Luft in wenigstens eine Nebenvormischkammer der Kraftstoffversorgungseinheit, - introducing air into at least one secondary premixing chamber of the fuel supply unit,
- Mischen des Kraftstoffs und der Luft in der Nebenvormischkammer zu einem Kraftstoff-Luft-Gemisch, - Mixing the fuel and air in the secondary premixing chamber to form a fuel-air mixture,
- Einbringen des Kraftstoff-Luft-Gemischs in einen Ausströmkanal, insbesondere zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Nebenvormischkammer in den Brennraum, und katalytisches Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Ausströmkanal durch wenigstens eine in dem Ausströmkanal, zumindest abschnittsweise, angeordneten Zündpatrone. - Introducing the fuel-air mixture into an outflow channel, in particular for introducing a fuel-air mixture from the secondary premixing chamber into the combustion chamber, and catalytically igniting the fuel-air mixture in the outflow channel by means of at least one ignition cartridge arranged in the outflow channel, at least in sections.
Ferner wird die obenstehende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkammer, wobei zumindest die nachfolgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, durchgeführt werden: Furthermore, the above object is achieved by a method for operating a combustion chamber, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the specified order:
- Einbringen von Kraftstoff in den Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit, - Introducing fuel into the fuel supply channel of the fuel supply unit,
- Einbringen des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffzufuhrkanal der Kraftstoffversorgungseinheit in den Kraftstoffkanal des Strömungskörpers, - introducing the fuel from the fuel supply channel of the fuel supply unit into the fuel channel of the flow body,
- Einbringen des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffkanal des Strömungskörpers in den Brennraum, - Introducing the fuel from the fuel channel of the flow body into the combustion chamber,
- Mischen des Kraftstoffs mit in dem Brennraum geführter Luft zu einem Kraftstoff-Luft- Gemisch. - Mixing the fuel with air in the combustion chamber to form a fuel-air mixture.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass es sich bei der Brennkammer um eine erfindungsgemäße Brennkammer handelt. Insbesondere kann es sich um eine Brennkammer gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15 handeln. Within the scope of the invention, it can be provided that the combustion chamber is a combustion chamber according to the invention. In particular, it can be a combustion chamber according to one of claims 14 or 15.
Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass zusätzlich wenigstens der folgende Schritt durchgeführt wird: Within the scope of the invention, it may be advantageous that at least the following step is additionally carried out:
- Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Brennraum durch wenigstens eine Zündkerze. Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass das Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Brennraum durch eine Mehrzahl von Zündkerzen erfolgt, wobei die Zündung, wenigstens zweier Zündkerzen zeitlich versetzt erfolgt. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass stets die Zündung zweier benachbart angeordneter Zündkerzen nacheinander erfolgt, sodass ein in Bezug auf die Zündkerzen umlaufender Zündfunke realisiert wird. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Umlaufrichtung des Zündfunkens zu einem Drall eines durch die Kraftstoffversorgungseinheit in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffs oder Kraftstoff-Luft-Gemischs gegenläufig ausgebildet ist. Hierdurch kann eine gleichmäßige Zündung bzw. Verbrennung des in den Brennraum eingeleiteten Kraftstoff-Luft-Gemischs realisiert werden. - Ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber by at least one spark plug. Within the scope of the invention, it is conceivable that the fuel-air mixture in the combustion chamber is ignited by a plurality of spark plugs, with the ignition of at least two spark plugs occurring at different times. In particular, it can be provided that the ignition of two adjacent spark plugs always occurs one after the other, so that an ignition spark that rotates with respect to the spark plugs is realized. It can also be provided that the rotation direction of the ignition spark is designed to be opposite to a swirl of a fuel or fuel-air mixture introduced into the combustion chamber by the fuel supply unit. This makes it possible to achieve uniform ignition or combustion of the fuel-air mixture introduced into the combustion chamber.
Die obenstehende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs nach Anspruch 18, wobei zumindest die nachfolgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, durchgeführt werden: The above object is further achieved by a method according to the invention for operating a vehicle according to the invention, in particular a vehicle according to claim 18, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the order given:
- Erzeugen von elektrischer Energie durch die Gasturbine, insbesondere durch eine Verbrennung von Wasserstoff, - Generation of electrical energy by the gas turbine, in particular by combustion of hydrogen,
- Nutzen der elektrischen Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs. - Use of electrical energy to power the vehicle.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass einzelne Schritte wenigstens eines erfindungsgemäßen Verfahrens, zumindest teilweise, simultan und/oder, zumindest zeitweise, kontinuierlich ausgeführt werden. In Bezug auf die erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich die gleichen Vorteile wie sie bereits in Bezug auf die erfindungsgemäßen Brennkammern bzw. die erfindungsgemäßen Gasturbinen oder ein erfindungsgemäßes Fahrzeug geschildert wurden. Within the scope of the invention, it can be provided that individual steps of at least one method according to the invention are carried out at least partially, simultaneously and/or, at least temporarily, continuously. With regard to the methods according to the invention, the same advantages arise as have already been described with regard to the combustion chambers according to the invention or the gas turbines according to the invention or a vehicle according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei zeigt: Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which several embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. In this case:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Brennkammer, Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit, Fig. 1 is a schematic sectional view of a combustion chamber, Fig. 2 is a schematic view of a fuel supply unit,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit, Fig. 3 is a schematic view of a fuel supply unit,
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit und eines Strömungskörpers, Fig. 4 is a schematic sectional view of a fuel supply unit and a flow body,
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit in einem Flammrohr, Fig. 5 is a schematic sectional view of a fuel supply unit in a flame tube,
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Luftzufuhrkanals, Fig. 6 is a schematic view of an air supply duct,
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht eines Flammrohrs, Fig. 7 is a schematic sectional view of a flame tube,
Fig. 8 eine schematische Schnittansicht einer Brennkammer, Fig. 8 is a schematic sectional view of a combustion chamber,
Fig. 9 eine schematische Ansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit, Fig. 9 is a schematic view of a fuel supply unit,
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht einer Brennkammer, Fig. 10 is a schematic sectional view of a combustion chamber,
Fig. 11 eine schematische Schnittansicht eines Strömungskörpers, Fig. 11 is a schematic sectional view of a flow body,
Fig. 12 eine schematische Ansicht einer Gasturbine, Fig. 12 is a schematic view of a gas turbine,
Fig. 13 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, Fig. 13 is a schematic view of a vehicle,
Fig. 14 eine schematische Ansicht eines Verfahrens, Fig. 14 is a schematic view of a process,
Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Verfahrens und Fig. 15 is a schematic view of a method and
Fig. 16 eine schematische Ansicht eines Verfahrens. Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Brennkammer 10 für eine Gasturbine 100. Die Brennkammer 10 umfasst ein Druckgehäuse 11, ein Flammrohr 12 sowie eine Kraftstoffversorgungseinheit 13. Das Flammrohr 12 ist, zumindest abschnittsweise, in dem Druckgehäuse 11 angeordnet und die Kraftstoffversorgungseinheit 13 ist, zumindest abschnittsweise, in dem Flammrohr 12 angeordnet. Die Kraftstoffversorgungseinheit 13 umfasst wenigstens eine Vormischkammer 14 zur Vormischung eines Kraftstoffs mit Luft. Ferner umfasst die Kraftstoffversorgungseinheit 13 wenigstens einen Ausströmkanal 15 zur Einbringung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer 14 in einen Brennraum 16 der Brennkammer 10. Fig. 16 is a schematic view of a process. Fig. 1 shows a schematic sectional view of a combustion chamber 10 for a gas turbine 100. The combustion chamber 10 comprises a pressure housing 11, a flame tube 12 and a fuel supply unit 13. The flame tube 12 is arranged, at least in sections, in the pressure housing 11 and the fuel supply unit 13 is arranged, at least in sections, in the flame tube 12. The fuel supply unit 13 comprises at least one premixing chamber 14 for premixing a fuel with air. The fuel supply unit 13 also comprises at least one outflow channel 15 for introducing the fuel-air mixture from the premixing chamber 14 into a combustion chamber 16 of the combustion chamber 10.
Durch eine erfindungsgemäße Brennkammer 10 ergibt sich der Vorteil, dass das zur Verbrennung im Brennraum 16 bestimmte Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht erst in dem Brennraum 16 der Brennkammer 10 gebildet und dann gezündet, sondern bereits vorab in der Vormischkammer 14 der Kraftstoffversorgungseinheit 13 gebildet und dann in den Brennraum 16 eingeleitet wird. Hierdurch kann bereits in einem, in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums 16 entlang einer Hauptströmungsrichtung H, vorderen Bereich des Brennraums 16 ein besonders homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem vordefinierten Kraftstoff-Luft-Verhältnis generiert werden und so eine homogene und gleichmäßige sowie emissionsarme Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs realisiert werden. A combustion chamber 10 according to the invention has the advantage that the fuel-air mixture intended for combustion in the combustion chamber 16 is not first formed in the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10 and then ignited, but is already formed in advance in the premixing chamber 14 of the fuel supply unit 13 and then introduced into the combustion chamber 16. As a result, a particularly homogeneous fuel-air mixture with a predefined fuel-air ratio can be generated in a front area of the combustion chamber 16 with respect to a flow through the combustion chamber 16 along a main flow direction H, thus realizing a homogeneous and uniform as well as low-emission combustion of the fuel-air mixture.
Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, umfasst die Kraftstoffversorgungseinheit 13 mehrere Ausströmkanäle 15 zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer 14 in den Brennraum 16. Hierzu zeigt Fig. 2 ergänzend eine schematische Ansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit 13, wobei die Blickrichtung in Bezug auf Fig. 1 aus dem Brennraum 16 entgegen der Hauptströmungsrichtung H axial auf die Kraftstoffversorgungseinheit 13 gerichtet ist. Es wird aus Fig. 2 ersichtlich, dass die Auslasskanäle 15 auf mehreren bzw. vorliegend drei konzentrisch angeordneten Kreisbahnen unterschiedlicher Radien angeordnet sind, wobei die Auslasskanäle 15 auf jeder Kreisbahn in äquidistanten Abständen über den Umfang der Kreisbahn bzw. den Umfang der Kraftstoffversorgungseinheit 13 verteilt sind. Die Kreisbahnen sind in Bezug auf ihre Rotationsachse R ferner koaxial mit der Rotationsachse R der Kraftstoffversorgungseinheit 13 angeordnet. Durch eine solche Anordnung der Ausströmkanäle 15 kann eine räumlich homogen verteilte Einbringung des Kraftstoff-Luft- Gemischs aus der Vormischkammer 14 in den Brennraum 16 realisiert werden. As can be seen from Fig. 1, the fuel supply unit 13 comprises several outflow channels 15 for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber 14 into the combustion chamber 16. In addition, Fig. 2 shows a schematic view of a fuel supply unit 13, the viewing direction with respect to Fig. 1 being directed from the combustion chamber 16 against the main flow direction H axially towards the fuel supply unit 13. It can be seen from Fig. 2 that the outlet channels 15 are arranged on several or, in this case, three concentrically arranged circular paths of different radii, the outlet channels 15 being distributed on each circular path at equidistant intervals over the circumference of the circular path or the circumference of the fuel supply unit 13. The circular paths are also arranged coaxially with the rotation axis R of the fuel supply unit 13 with respect to their rotation axis R. By arranging the Outflow channels 15 can be used to realize a spatially homogeneous distribution of the fuel-air mixture from the premixing chamber 14 into the combustion chamber 16.
Mit Bezug auf Fig. 1 ist festzustellen, dass die Auslasskanäle 15 axial bzw. linear orientiert sind, sodass eine Ausströmung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer 14 durch die Auslasskanäle 15 entlang der axialen Richtung x erfolgt. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Auslasskanäle 15, ausgehend von der Vormischkammer 14 in Richtung des Brennraums 16, spiralförmig verlaufen, sodass das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Vormischkammer 14 drallbehaftet in den Brennraum 16 einbringbar ist. Dabei kann die Rotationsachse R der Spirale koaxial mit der Rotationsachse R der Kraftstoffversorgungseinheit 13 ausgerichtet sein. Hierzu zeigt Fig. 3 ergänzend eine schematische Ansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit 13, wobei die Blickrichtung in Bezug auf Fig. 1 aus dem Brennraum 16 entgegen der Hauptströmungsrichtung H axial auf die Kraftstoffversorgungseinheit 13 gerichtet ist. In Fig. 3 sind exemplarisch zwei, zumindest abschnittsweise, spiralförmig ausgebildete Auslasskanäle 15 dargestellt. Durch die gestrichelten Linien ist vorliegend angedeutet, dass der Kanal von der sichtbaren Oberfläche der Kraftstoffversorgungseinheit 13 durch das Material der Kraftstoffversorgungseinheit 13 spiralförmig in Richtung der Vormischkammer 14 verläuft. Es versteht sich, dass mehrere solcher Auslasskanäle 15, bspw. gemäß des in Fig. 2 dargestellten Anordnungsmusters, vorgesehen sein können. With reference to Fig. 1, it can be seen that the outlet channels 15 are oriented axially or linearly, so that the fuel-air mixture flows out of the premixing chamber 14 through the outlet channels 15 along the axial direction x. Alternatively, however, it can also be provided that the outlet channels 15 run in a spiral shape, starting from the premixing chamber 14 in the direction of the combustion chamber 16, so that the fuel-air mixture can be introduced into the combustion chamber 16 from the premixing chamber 14 with a swirl. The axis of rotation R of the spiral can be aligned coaxially with the axis of rotation R of the fuel supply unit 13. In addition, Fig. 3 shows a schematic view of a fuel supply unit 13, the viewing direction with respect to Fig. 1 being directed axially from the combustion chamber 16 against the main flow direction H towards the fuel supply unit 13. In Fig. 3, two outlet channels 15 are shown as examples, which are spiral-shaped at least in sections. The dashed lines indicate that the channel runs spirally from the visible surface of the fuel supply unit 13 through the material of the fuel supply unit 13 in the direction of the premixing chamber 14. It is understood that several such outlet channels 15 can be provided, for example according to the arrangement pattern shown in Fig. 2.
Fig. 1 ist ferner zu entnehmen, dass das Druckgehäuse 11 und das Flammrohr 12 einen Strömungsraum 17 ausbildet, wobei eine Außenwand des Strömungsraums 17, zumindest abschnittsweise, durch das Druckgehäuse 11 und eine Innenwand des Strömungsraums 17, zumindest abschnittsweise, durch das Flammrohr 12 ausgebildet wird. Der Strömungsraum 17 hüllt den Brennraum 16 der Brennkammer 10 ein bzw. weist einen radialen Versatz gegenüber dem Brennraum 16 auf, wobei sich der Strömungsraum 17 über größere Radien erstreckt als der Brennraum 16. Ferner werden der Strömungsraum 17 und der Brennraum 16 durch das Flammrohr 12 separiert, wobei das Flammrohr 12 eine Innenwand des Strömungsraums 17 und eine Außenwand des Brennraums 16 ausbildet. Fig. 1 also shows that the pressure housing 11 and the flame tube 12 form a flow space 17, with an outer wall of the flow space 17 being formed, at least in sections, by the pressure housing 11 and an inner wall of the flow space 17 being formed, at least in sections, by the flame tube 12. The flow space 17 envelops the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10 or has a radial offset with respect to the combustion chamber 16, with the flow space 17 extending over larger radii than the combustion chamber 16. Furthermore, the flow space 17 and the combustion chamber 16 are separated by the flame tube 12, with the flame tube 12 forming an inner wall of the flow space 17 and an outer wall of the combustion chamber 16.
Es wird ferner aus Fig. 1 ersichtlich, dass der Strömungsraum 17 und die Vormischkammer 14 derart in Fluidverbindung stehen, sodass Luft aus dem Strömungsraum 17 in die Vormischkammer 14 einbringbar ist. Hierzu ist in dem Flammrohr 12 ein Luftkanal 18 vorgesehen. Durch den Luftkanal 18 ist Luft aus dem Strömungsraum 17 von einer Außenseite 12.1 des Flammrohrs 12 auf eine Innenseite 12.2 des Flammrohrs 12 leitbar, sodass anschließend die durch den Luftkanal 18 geführte Luft in die Vormischkammer 14 der Kraftstoffversorgungseinheit 13 einbringbar ist. It is also apparent from Fig. 1 that the flow space 17 and the premixing chamber 14 are in fluid communication such that air can be introduced from the flow space 17 into the premixing chamber 14. For this purpose, an air channel 18 is provided in the flame tube 12. provided. Through the air duct 18, air from the flow chamber 17 can be guided from an outer side 12.1 of the flame tube 12 to an inner side 12.2 of the flame tube 12, so that the air guided through the air duct 18 can then be introduced into the premixing chamber 14 of the fuel supply unit 13.
Der Luftkanal 18 umfasst einen Verteilungsabschnitt 18.1 sowie mehrere Verbindungsabschnitte 18.2. Dabei ist der Verteilungsabschnitt 18.1 als ein vollumfänglich an der Innenseite 12.2 des Flammrohrs 12 umlaufender Ringkanal ausgebildet. Die Verbindungsabschnitte 18.2 sind in äquidistanten Abschnitten über den Umfang des Flammrohrs 12 verteilt und durchdringen das Flammrohr 12 derart, dass Luft aus dem Strömungsraum 17 über die Verbindungsabschnitte 18.2 in den Verteilungsabschnitt 18.1 leitbar ist. The air duct 18 comprises a distribution section 18.1 and several connecting sections 18.2. The distribution section 18.1 is designed as an annular duct that runs completely around the inside 12.2 of the flame tube 12. The connecting sections 18.2 are distributed in equidistant sections over the circumference of the flame tube 12 and penetrate the flame tube 12 in such a way that air from the flow space 17 can be guided into the distribution section 18.1 via the connecting sections 18.2.
Der Verteilungsabschnitt 18.1 des Luftkanals 18 ist ferner, zumindest abschnittsweise, in Überdeckung mit der Kraftstoffversorgungseinheit 13 angeordnet, sodass, über den Verteilungsabschnitt 18.1 des Luftkanals 18, Luft über den Umfang der Kraftstoffversorgungseinheit 13 entlang der Außenwand der Vormischkammer 14 verteilbar ist. The distribution section 18.1 of the air duct 18 is further arranged, at least in sections, to overlap with the fuel supply unit 13, so that, via the distribution section 18.1 of the air duct 18, air can be distributed over the circumference of the fuel supply unit 13 along the outer wall of the premixing chamber 14.
Vorliegend umfasst der Luftkanal 18 in dem Flammrohr 12 einen über den Umfang des Flammrohrs 12 umlaufenden Verteilungsabschnitt 18.1 sowie insgesamt acht Verbindungsabschnitte, welche in äquidistanten Abständen über den Umfang des Flammrohrs 12 verteilt sind. In the present case, the air duct 18 in the flame tube 12 comprises a distribution section 18.1 running around the circumference of the flame tube 12 as well as a total of eight connecting sections which are distributed at equidistant intervals around the circumference of the flame tube 12.
Auch wird aus Fig. 1 ersichtlich, dass in der Kraftstoffversorgungseinheit 13 mehrere Einlassöffnungen 19 zur Einbringung von Luft aus dem Strömungsraum 17 in die Vormischkammer 14 ausgebildet ist. Die Einlassöffnungen 19 sind hierzu in einer Außenwand der Vormischkammer 14 ausgebildet und derart positioniert, dass die Einlassöffnungen 19 zumindest abschnittsweise, mit dem Luftkanal 18 bzw. dem Verteilungsabschnitt 18.1 des Luftkanals 18 in Überdeckung liegen, sodass Luft aus dem Verteilungsabschnitt 18.1 durch die Einlassöffnungen 19 in die Vormischkammer 14 einbringbar ist. Vorliegend sind insgesamt acht Einlassöffnungen 19 vorgesehen, welche in äquidistanten Abständen über den Umfang der Kraftstoffversorgungseinheit 13 verteilt sind. Ferner sind die Einlassöffnungen 19 in Bezug auf die axiale Erstreckung x der Kraftstoffversorgungseinheit 13 an einer identischen Position angeordnet. It is also apparent from Fig. 1 that the fuel supply unit 13 is provided with a plurality of inlet openings 19 for introducing air from the flow space 17 into the premixing chamber 14. For this purpose, the inlet openings 19 are formed in an outer wall of the premixing chamber 14 and positioned such that the inlet openings 19 are at least partially overlapping with the air duct 18 or the distribution section 18.1 of the air duct 18, so that air from the distribution section 18.1 can be introduced into the premixing chamber 14 through the inlet openings 19. In the present case, a total of eight inlet openings 19 are provided, which are distributed at equidistant intervals over the circumference of the fuel supply unit 13. Furthermore, the inlet openings 19 are arranged at an identical position with respect to the axial extension x of the fuel supply unit 13.
Ferner wird aus Fig. 1 ersichtlich, dass die Kraftstoffversorgungseinheit 13 wenigstens einen Kraftstoffzufuhrkanal 31 zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Vormischkammer 14 umfasst. Der Kraftstoffzufuhrkanal 31 weist wenigstens eine Auslassöffnung 21 zur Einbringung des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffzufuhrkanal 31 in die Vormischkammer 14 auf. Ferner weist der Kraftstoffzufuhrkanal 31 wenigstens eine Einlassöffnung 36 zur Einbringung des Kraftstoffs in den Kraftstoffzufuhrkanal 31 auf. Die Auslassöffnung 21 des Kraftstoffzufuhrkanals 31, ist in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums 16 entlang der Hauptströmungsrichtung H stromauf, wenigstens der Einlassöffnungen 36 zur Einbringung von Luft in die Vormischkammer 14, angeordnet. Hierdurch kann eine homogenere Vermischung von Luft und Kraftstoff in der Vormischkammer 14 realisiert werden. Furthermore, it can be seen from Fig. 1 that the fuel supply unit 13 comprises at least one fuel supply channel 31 for introducing a fuel into the premixing chamber 14. The fuel supply channel 31 has at least one outlet opening 21 for introducing the fuel from the fuel supply channel 31 into the premixing chamber 14. Furthermore, the fuel supply channel 31 has at least one inlet opening 36 for introducing the fuel into the fuel supply channel 31. The outlet opening 21 of the fuel supply channel 31 is arranged upstream of at least the inlet openings 36 for introducing air into the premixing chamber 14 with respect to a flow through the combustion chamber 16 along the main flow direction H. This enables a more homogeneous mixing of air and fuel in the premixing chamber 14 to be achieved.
Es wird aus Fig. 1 ferner ersichtlich, dass das Flammrohr 12, zumindest abschnittsweise, den Brennraum 16 der Brennkammer 10 begrenzt bzw. eine Außenwand des Brennraums 16 ausbildet. Ferner ist die Kraftstoffversorgungseinheit 13 benachbart zu einem in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums 16 entlang der Hauptströmungsrichtung H stromauf liegenden Ende des Brennraums 16 angeordnet. It is also apparent from Fig. 1 that the flame tube 12, at least in sections, delimits the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10 or forms an outer wall of the combustion chamber 16. Furthermore, the fuel supply unit 13 is arranged adjacent to an end of the combustion chamber 16 that is upstream with respect to a flow through the combustion chamber 16 along the main flow direction H.
Auch wird aus Fig. 1 ersichtlich, das das Druckgehäuse 11 und das Flammrohr 12 und die Kraftstoffversorgungseinheit 13 und der Strömungskörper 24, zumindest abschnittsweise, rotationssymmetrisch ausgebildet sind, wobei das Druckgehäuse 11 , das Flammrohr 12, die Kraftstoffversorgungseinheit 13 sowie der Strömungskörper 24 in Bezug auf ihre Rotationsachse R koaxial angeordnet sind. Es ergibt sich vorliegend, dass die Mittelachse M des Druckgehäuses 11 auch gleichzeitig die Rotationsachse R des Druckgehäuses 11 ausbildet. Selbiges gilt für das Flammrohr 12, den Strömungskörper 24 sowie die Kraftstoffversorgungseinheit 13. It is also clear from Fig. 1 that the pressure housing 11 and the flame tube 12 and the fuel supply unit 13 and the flow body 24 are rotationally symmetrical, at least in sections, wherein the pressure housing 11, the flame tube 12, the fuel supply unit 13 and the flow body 24 are arranged coaxially with respect to their axis of rotation R. In the present case, it is clear that the central axis M of the pressure housing 11 also simultaneously forms the axis of rotation R of the pressure housing 11. The same applies to the flame tube 12, the flow body 24 and the fuel supply unit 13.
Ferner ist in Fig. 1 die axiale Richtung x sowie die zur axialen Richtung x orthogonal orientierte radiale Richtung r dargestellt. Die Hauptströmungsrichtung H ist entlang bzw. parallel zu der axialen Richtung x ausgerichtet und weist von einem der Kraftstoffversorgungseinheit 13 zugewandten Ende des Brennraums 16 in Richtung eines der Kraftstoffversorgungseinheit 13 abgewandten Endes des Brennraums 16. Furthermore, the axial direction x and the radial direction r oriented orthogonally to the axial direction x are shown in Fig. 1. The main flow direction H is aligned along or parallel to the axial direction x and points from one of the Fuel supply unit 13 facing end of the combustion chamber 16 in the direction of an end of the combustion chamber 16 facing away from the fuel supply unit 13.
Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit 13 sowie eines Strömungskörpers. Der übrige Aufbau der Brennkammer 10 kann bspw. entsprechend der Fig. 1 vorgesehen sein. Es wird aus Fig. 4 ersichtlich, dass die Kraftstoffversorgungseinheit 13 wenigstens einen Kraftstoffzufuhrkanal 31 umfasst, wobei der Kraftstoffzufuhrkanal 31 vorliegend als Kraftstoffstutzen 20 ausgebildet ist. Der Kraftstoffstutzen 20 weist einen halbkugelförmigen Endabschnitt 22 auf, wobei der Endabschnitt 22 in der Vormischkammer 14 angeordnet ist. Ferner sind in dem Endabschnitt 22 mehrere Auslassöffnungen 21 zur Einbringung eines Kraftstoffs aus dem Kraftstoffstutzen 20 in die Vormischkammer 14 vorgesehen, wobei sich die Mittelachsen M der Auslassöffnungen 21 in dem Kugelmittelpunkt des Endabschnitts 22 schneiden. Ferner sind die Auslassöffnungen 21 in äquidistanten Abständen über den halbkugelförmigen Endabschnitt 22 verteilt. Fig. 4 shows a schematic sectional view of a fuel supply unit 13 and a flow body. The remaining structure of the combustion chamber 10 can be provided, for example, in accordance with Fig. 1. It is clear from Fig. 4 that the fuel supply unit 13 comprises at least one fuel supply channel 31, the fuel supply channel 31 in the present case being designed as a fuel nozzle 20. The fuel nozzle 20 has a hemispherical end section 22, the end section 22 being arranged in the premixing chamber 14. Furthermore, a plurality of outlet openings 21 are provided in the end section 22 for introducing fuel from the fuel nozzle 20 into the premixing chamber 14, the central axes M of the outlet openings 21 intersecting at the sphere center of the end section 22. Furthermore, the outlet openings 21 are distributed at equidistant intervals over the hemispherical end section 22.
Der in Fig. 4 dargestellte Kraftstoffstutzen 20 weist ferner wenigstens eine Einlassöffnung 36 zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Kraftstoffstutzen 20 auf. Im Bereich der Einlassöffnung 36 weist der Kraftstoffstutzen 20 ferner eine nicht näher dargestellte Anschlussschnittstelle zur, zumindest abschnittsweisen, formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung des Kraftstoffstutzens 20 mit einer Kraftstoffleitung auf. The fuel nozzle 20 shown in Fig. 4 also has at least one inlet opening 36 for introducing a fuel into the fuel nozzle 20. In the area of the inlet opening 36, the fuel nozzle 20 also has a connection interface (not shown in detail) for the, at least partially, positive and/or non-positive connection of the fuel nozzle 20 to a fuel line.
Aus Fig. 1 , 4, 8 oder 10 wird ferner ersichtlich, dass die Brennkammer 10 einen Strömungskörper 24 umfasst. Ferner wird ersichtlich, dass die Kraftstoffversorgungseinheit 13 einen Aufnahmeabschnitt 23 zur, zumindest abschnittsweisen, Aufnahme eines Strömungskörpers 24 umfasst, wobei eine Mittelachse M bzw. Rotationsachse R der Kraftstoffversorgungseinheit 13 koaxial mit einer Mittelachse M bzw. Rotationsachse R des Aufnahmeabschnitts 23 angeordnet ist. Der Strömungskörper 24 ist, zumindest abschnittsweise, in dem Aufnahmeabschnitt 23 der Kraftstoffversorgungseinheit 13 aufgenommen. Hierdurch ergibt sich eine konstruktiv einfache und in Bezug auf eine einfache Wartung der Brennkammer 10 vorteilhafte Aufhängung des Strömungskörpers 24 in dem Flammrohr 12. Auch wird aus Fig. 4 ersichtlich, dass die Kraftstoffversorgungseinheit 13 wenigstens einen Ausströmkanal 25 zur Einbringung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Vormischkammer 14 in den Strömungskörper 24 umfasst, wobei insbesondere der Ausströmkanal 25 in dem Aufnahmeabschnitt 23 angeordnet ist bzw. diesen, zumindest abschnittsweise, durchdringt, sodass eine Fluidverbindung zwischen dem Strömungskörper 24 und der Vormischkammer 14 herstellbar ist. From Fig. 1, 4, 8 or 10 it is also clear that the combustion chamber 10 comprises a flow body 24. It is also clear that the fuel supply unit 13 comprises a receiving section 23 for receiving a flow body 24, at least in sections, wherein a central axis M or rotation axis R of the fuel supply unit 13 is arranged coaxially with a central axis M or rotation axis R of the receiving section 23. The flow body 24 is received, at least in sections, in the receiving section 23 of the fuel supply unit 13. This results in a structurally simple suspension of the flow body 24 in the flame tube 12, which is advantageous in terms of easy maintenance of the combustion chamber 10. It is also apparent from Fig. 4 that the fuel supply unit 13 comprises at least one outflow channel 25 for introducing a fuel-air mixture from the premixing chamber 14 into the flow body 24, wherein in particular the outflow channel 25 is arranged in the receiving section 23 or penetrates it, at least in sections, so that a fluid connection can be established between the flow body 24 and the premixing chamber 14.
Der Strömungskörper 24 umfasst ferner wenigstens einen Kraftstoffkanal 28, durch den ein Kraftstoff oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum 16 einbringbar ist. Hierzu weist der Kraftstoffkanal 28 wenigstens eine Einlassöffnung 37 zur Einbringung des Kraftstoffs bzw. Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Kraftstoffkanal 28 und wenigstens eine Auslassöffnung 40 zur Ausbringung des Kraftstoffs bzw. des Kraftstoff-Luft-Gemischs in den Brennraum 16 auf. The flow body 24 further comprises at least one fuel channel 28 through which a fuel or a fuel-air mixture can be introduced into the combustion chamber 16. For this purpose, the fuel channel 28 has at least one inlet opening 37 for introducing the fuel or fuel-air mixture into the fuel channel 28 and at least one outlet opening 40 for discharging the fuel or the fuel-air mixture into the combustion chamber 16.
Fig. 5 zeigt eine vereinfache Schnittansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit 13 in einem Flammrohr 12, wobei die Blickrichtung entlang der Rotationsachse R des Flammrohrs 12 bzw. der Kraftstoffversorgungseinheit 13 gerichtet ist. Es wird aus Fig. 4 ersichtlich, dass wenigstens ein Verbindungsabschnitt 18.2 in Bezug auf seine Mittelachse M derart orientiert ist, dass in dem Verteilungsabschnitt 18.1 eine drallbehaftete Strömung erzeugbar ist, wobei der Drall der Strömung, welcher in Fig. 4 mittels Pfeilen dargestellt ist, um die Rotationsachse R der Kraftstoffversorgungseinheit 13 gerichtet ist. Hierdurch kann eine verlustarme Einströmung in dem Verteilungsabschnitt 18.1 realisiert werden. Ferner wird aus Fig. 5 ersichtlich, dass auch die Mittelachse M wenigstens einer Einlassöffnung 19 zur Einbringung von Luft in die Vormischkammer 14 derart orientiert ist, dass die Luft drallbehaftet in die Vormischkammer 14 einbringbar ist, wobei die Rotationsachse R des Dralls koaxial mit der Rotationsachse R der Kraftstoffversorgungseinheit 13 ausgerichtet ist. Der in der Vormischkammer 14 erzeugte Drall ist gleichläufig mit dem in dem Verteilungsabschnitt 18.1 erzeugten Drall ausgebildet. Fig. 5 shows a simplified sectional view of a fuel supply unit 13 in a flame tube 12, the viewing direction being along the rotation axis R of the flame tube 12 or the fuel supply unit 13. It is clear from Fig. 4 that at least one connecting section 18.2 is oriented with respect to its central axis M in such a way that a swirling flow can be generated in the distribution section 18.1, the swirl of the flow, which is shown in Fig. 4 by means of arrows, being directed around the rotation axis R of the fuel supply unit 13. This makes it possible to achieve a low-loss inflow in the distribution section 18.1. Furthermore, it is apparent from Fig. 5 that the center axis M of at least one inlet opening 19 for introducing air into the premixing chamber 14 is oriented such that the air can be introduced into the premixing chamber 14 with a swirl, the rotation axis R of the swirl being aligned coaxially with the rotation axis R of the fuel supply unit 13. The swirl generated in the premixing chamber 14 is formed in the same direction as the swirl generated in the distribution section 18.1.
Die in Fig. 1 , 8 und 10 dargestellten Brennkammern 10 umfassen ferner einen Luftzufuhrkanal 32 zur Einbringung von Luft in den durch das Druckgehäuse 11 und das Flammrohr 12 ausgebildeten Strömungsraum 17. Der Luftzufuhrkanal 32 ist, zumindest abschnittsweise, spiralförmig ausgebildet bzw. windet sich, zumindest abschnittsweise, um das Flammrohr 12, sodass die durch den Luftzufuhrkanal 32 in den Strömungsraum 17 eingebrachte Luft einen Drall um die Rotationsachse R des Flammrohrs 12 aufweist. Entsprechend wird der Strömungsraum 17 von der über den Luftzufuhrkanal 32 in den Strömungsraum 17 eingebrachten Luft nicht ausschließlich entlang der axialen Richtung x durchströmt, sondern weist darüber hinaus eine in Umfangsrichtung gerichtete Geschwindigkeitskomponente auf, sodass das Flammrohr 12 von der Luft drallbehaftet umspült wird. Durch die Verwendung eines solchen Luftzufuhrkanals 32 ergibt sich eine kompakte Bauweise der Brennkammer 10 sowie eine effiziente Luftzuführung in die Brennkammer 10 bzw. den Brennraum 16. The combustion chambers 10 shown in Fig. 1, 8 and 10 further comprise an air supply channel 32 for introducing air into the flow space 17 formed by the pressure housing 11 and the flame tube 12. The air supply channel 32 is, at least in sections, spiral-shaped or winds, at least in sections, around the flame tube 12, so that the air introduced into the flow space 17 through the air supply channel 32 introduced air has a swirl around the rotation axis R of the flame tube 12. Accordingly, the air introduced into the flow space 17 via the air supply channel 32 does not flow through the flow space 17 exclusively along the axial direction x, but also has a speed component directed in the circumferential direction, so that the flame tube 12 is washed around by the air with swirl. The use of such an air supply channel 32 results in a compact design of the combustion chamber 10 and an efficient air supply into the combustion chamber 10 or the combustion chamber 16.
Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Luftzufuhrkanals 32, wobei die Blickrichtung entlang der axialen Richtung x gerichtet ist. Die vorgesehene Strömungsrichtung in dem Luftzufuhrkanal 32 ist durch Pfeile gekennzeichnet. Diese kennzeichnen einerseits schematisch die spiralförmige Durchströmung des Luftzufuhrkanals 24 und andererseits das entlang des Strömungsweges kontinuierliche Ausströmen der in dem Luftzufuhrkanal 24 geführten Luft aus dem Luftzufuhrkanal in Richtung des Strömungsraums 17, wobei das Ausströmen durch die durch eine durch eine Leitrippe 42 gebildete Austrittsöffnung erfolgt. Fig. 6 shows a schematic view of an air supply channel 32, the viewing direction being along the axial direction x. The intended flow direction in the air supply channel 32 is indicated by arrows. These schematically indicate, on the one hand, the spiral-shaped flow through the air supply channel 24 and, on the other hand, the continuous outflow of the air guided in the air supply channel 24 from the air supply channel in the direction of the flow space 17 along the flow path, the outflow taking place through the outlet opening formed by a guide rib 42.
Der Luftzufuhrkanal 32 dient zur Einbringung von Luft in den durch das Druckgehäuse 11 und das Flammrohr 12 ausgebildeten Strömungsraum 17 und ist, zumindest abschnittsweise, spiralförmig ausgebildet, sodass die durch den Luftzufuhrkanal 32 in den Strömungsraum 17 eingebrachte Luft einen Drall um die Mittelachse M bzw. Rotationsachse R des Flammrohrs 12 aufweist. Die Rotationsachse R der Spirale ist koaxial mit der Mittelachse M des Druckgehäuses 11 ausgerichtet. The air supply channel 32 serves to introduce air into the flow space 17 formed by the pressure housing 11 and the flame tube 12 and is, at least in sections, spiral-shaped, so that the air introduced into the flow space 17 through the air supply channel 32 has a swirl around the central axis M or rotation axis R of the flame tube 12. The rotation axis R of the spiral is aligned coaxially with the central axis M of the pressure housing 11.
Der Luftzufuhrkanal 32 weist eine Lufteintrittsöffnung 33 auf, durch welche Luft, insbesondere Verdichterluft aus einem vorgelagerten Verdichter, in den Luftzufuhrkanal 32 einbringbar ist. Die Lufteintrittsöffnung 33 ist derart orientiert, dass die Einbringung der Luft in den Luftzufuhrkanal 32 orthogonal zu der Mittelachse M des Druckgehäuses 11 bzw. des Flammrohrs 12 erfolgt. The air supply channel 32 has an air inlet opening 33 through which air, in particular compressor air from an upstream compressor, can be introduced into the air supply channel 32. The air inlet opening 33 is oriented such that the introduction of the air into the air supply channel 32 takes place orthogonally to the center axis M of the pressure housing 11 or the flame tube 12.
In dem Luftzufuhrkanal 32 ist ferner ein lediglich schematisch dargestellter Sensor 34 zur Erfassung des in dem Luftzufuhrkanal 32 geführten Luftmassenstroms angeordnet. Der Sensor 34 ist als Luftmassensensor ausgebildet. Der Sensor 34 ist dem spiralförmigen Abschnitt des Luftzufuhrkanals 32 in Bezug auf eine Durchströmung des Luftzufuhrkanals 32 von der Lufteintrittsöffnung 33 in Richtung des Strömungsraums 17 vorgelagert. Furthermore, a sensor 34, shown only schematically, is arranged in the air supply channel 32 for detecting the air mass flow guided in the air supply channel 32. The sensor 34 is designed as an air mass sensor. The sensor 34 is connected to the spiral-shaped Section of the air supply duct 32 with respect to a flow through the air supply duct 32 from the air inlet opening 33 in the direction of the flow space 17.
Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Flammrohrs 12 einer Brennkammer 10. Die Schnittebene ist dabei orthogonal zur Rotationsachse R des Flammrohrs 12 ausgerichtet und in Bezug auf Fig. 1 an einer Position entlang der axialen Erstreckung des Flammrohrs 12 derart positioniert, dass sie durch eine der Öffnungen 35 hindurch verläuft. Es wird aus Fig. 7 ersichtlich, dass an wenigstens einer Position entlang einer axialen Erstreckung des Flammrohrs 12 eine Vielzahl von Öffnungen 35 zur Einbringung von Luft aus dem Strömungsraum 17 in den Brennraum 16 in äquidistanten Abständen über den Umfang des Flammrohrs 12 verteilt sind. Hierdurch kann eine homogene Einbringung von Luft über den Umfang des Flammrohrs 12 in den Brennraum 16 realisiert werden. Aus Fig. 7 wird ferner ersichtlich, dass die Mittelachse M der Öffnungen 35 in dem Flammrohr 12 gegenüber einer radialen Richtung r bzw. radialen Orientierung in einer orthogonal zur Rotationsachse R des Flammrohrs 12 ausgerichteten Ebene (der Schnittebene der Fig. 7) geneigt ist, sodass Luft aus dem Strömungsraum 17 drallbehaftet in den Brennraum 16 einbringbar ist. Dabei ist die Neigung der Mittelachse M derart ausgerichtet, dass die Öffnungen 35, einer das Flammrohr 12 in dem Strömungsraum 17 umspülenden Luftströmung (durch den Pfeil in Fig. 1 gekennzeichnet), zugewandt sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine das Flammrohr 12 umspülende Luftströmung verlustärmer durch die Öffnungen 35 in den Brennraum 16 geführt werden kann. Ferner kann durch die Neigung der Öffnungen 35 der in der das Flammrohr 12 umspülenden Luftströmung enthaltene Drall, zumindest teilweise, in den Brennraum 16 transportiert werden. Fig. 7 shows a schematic sectional view of a flame tube 12 of a combustion chamber 10. The sectional plane is aligned orthogonal to the axis of rotation R of the flame tube 12 and is positioned with respect to Fig. 1 at a position along the axial extent of the flame tube 12 such that it runs through one of the openings 35. It is clear from Fig. 7 that at least one position along an axial extent of the flame tube 12, a plurality of openings 35 for introducing air from the flow space 17 into the combustion chamber 16 are distributed at equidistant intervals over the circumference of the flame tube 12. This enables a homogeneous introduction of air over the circumference of the flame tube 12 into the combustion chamber 16 to be realized. It is also apparent from Fig. 7 that the central axis M of the openings 35 in the flame tube 12 is inclined relative to a radial direction r or radial orientation in a plane aligned orthogonally to the axis of rotation R of the flame tube 12 (the sectional plane of Fig. 7), so that air from the flow space 17 can be introduced into the combustion chamber 16 with swirl. The inclination of the central axis M is aligned such that the openings 35 face an air flow (indicated by the arrow in Fig. 1) flowing around the flame tube 12 in the flow space 17. This has the advantage that an air flow flowing around the flame tube 12 can be guided through the openings 35 into the combustion chamber 16 with less loss. Furthermore, due to the inclination of the openings 35, the swirl contained in the air flow surrounding the flame tube 12 can be transported, at least partially, into the combustion chamber 16.
Fig. 8 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Brennkammer 10 für eine Gasturbine 100. Es wird aus Fig. 8 ersichtlich, dass die Kraftstoffversorgungseinheit 13 wenigstens eine Nebenvormischkammer 29 zur Vormischung eines Kraftstoffs mit Luft umfasst. Die Nebenvormischkammer 29 ist von der Vormischkammer 14 separat ausgebildet. Ferner umfasst die Kraftstoffversorgungseinheit 13 wenigstens einen Ausströmkanal 15 zur Einbringung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Nebenvormischkammer 29 in den Brennraum 16 der Brennkammer 10. In dem Ausströmkanal 15 zur Einbringung des Kraftstoff-Luft-Gemischs aus der Nebenvormischkammer 29 in den Brennraum 16 ist eine Zündpatrone 30 zur katalytischen Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs angeordnet. In der Schnittansicht in Fig. 8 sind zwei Nebenvormischkammern 29 abgebildet. Jeder der Nebenvormischkammern 29 ist jeweils ein Ausströmkanal 15 zugeordnet. Insgesamt sind jedoch vier Nebenvormischkammern 29 vorgesehen, wobei jeder Nebenvormischkammer 29 je ein Ausströmkanal 15 zugeordnet ist. Hierzu zeigt Fig. 9 ergänzend eine schematische Ansicht einer Kraftstoffversorgungseinheit 13, wobei die Blickrichtung in Bezug auf Fig. 8 aus dem Brennraum 16 entgegen der Hauptströmungsrichtung H axial auf die Kraftstoffversorgungseinheit 13 gerichtet ist. Es wird aus Fig. 9 ersichtlich, dass die Auslasskanäle 15, welche mit den Nebenvormischkammern 29 verbunden sind und in denen Zündpatronen 30 angeordnet sind, auf einer Kreisbahn angeordnet sind, wobei die Auslasskanäle 15 der Kreisbahn in äquidistanten Abständen über den Umfang der Kreisbahn bzw. den Umfang der Kraftstoffversorgungseinheit 13 verteilt sind. Die Kreisbahn ist in Bezug auf ihre Rotationsachse R ferner koaxial mit der Rotationsachse R der Kraftstoffversorgungseinheit 13 angeordnet. Durch eine solche Anordnung der Ausströmkanäle 15 bzw. der Zündpatronen 30 kann eine homogene Zündung des Kraftstoff- Luft-Gemischs in dem Brennraum 16 realisiert werden. Fig. 8 shows a schematic sectional view of a combustion chamber 10 for a gas turbine 100. It is clear from Fig. 8 that the fuel supply unit 13 comprises at least one secondary premixing chamber 29 for premixing a fuel with air. The secondary premixing chamber 29 is formed separately from the premixing chamber 14. Furthermore, the fuel supply unit 13 comprises at least one outflow channel 15 for introducing the fuel-air mixture from the secondary premixing chamber 29 into the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10. An ignition cartridge 30 for catalytic ignition of the fuel-air mixture is arranged in the outflow channel 15 for introducing the fuel-air mixture from the secondary premixing chamber 29 into the combustion chamber 16. In the sectional view in Fig. 8, two secondary premixing chambers 29 are shown. Each of the secondary premixing chambers 29 is assigned an outflow channel 15. In total, however, four secondary premixing chambers 29 are provided, with each secondary premixing chamber 29 being assigned an outflow channel 15. In addition, Fig. 9 shows a schematic view of a fuel supply unit 13, the viewing direction with respect to Fig. 8 being directed from the combustion chamber 16 against the main flow direction H axially towards the fuel supply unit 13. It can be seen from Fig. 9 that the outlet channels 15, which are connected to the secondary premixing chambers 29 and in which ignition cartridges 30 are arranged, are arranged on a circular path, the outlet channels 15 of the circular path being distributed at equidistant intervals over the circumference of the circular path or the circumference of the fuel supply unit 13. The circular path is further arranged coaxially with the rotation axis R of the fuel supply unit 13 with respect to its rotation axis R. By arranging the outflow channels 15 or the ignition cartridges 30 in this way, a homogeneous ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber 16 can be achieved.
Es wird ferner aus Fig. 8 ersichtlich, dass die Nebenvormischkammern 29 in Fluidverbindung mit dem in dem Flammrohr 12 ausgebildeten Luftkanal 18 stehen. Der Luftkanal 18 ist gemäß der bereits in Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Art und Weise ausgebildet. So kann Luft durch den Luftkanal 18 auf einfache Weise in die Nebenvormischkammern 29 eingebracht werden. Hierzu weisen die Nebenvormischkammern 29 eine Einlassöffnung 19 zur Einbringung von Luft in die Nebenvormischkammern 29 auf, wobei jede der Einlassöffnungen 19 in Fluidkommunikation mit dem Luftkanal 18 bzw. mit dem Verteilungsabschnitt 18.1 des Luftkanals 18 bringbar ist. Durch den vorgeschlagenen Aufbau kann eine konstruktiv einfache und gleichzeitig zuverlässige Luftversorgung der Nebenvormischkammern 29 realisiert werden. It is also apparent from Fig. 8 that the secondary premixing chambers 29 are in fluid communication with the air duct 18 formed in the flame tube 12. The air duct 18 is formed in the manner already described with reference to Fig. 1. Air can thus be introduced into the secondary premixing chambers 29 in a simple manner through the air duct 18. For this purpose, the secondary premixing chambers 29 have an inlet opening 19 for introducing air into the secondary premixing chambers 29, wherein each of the inlet openings 19 can be brought into fluid communication with the air duct 18 or with the distribution section 18.1 of the air duct 18. The proposed structure enables a structurally simple and at the same time reliable air supply to the secondary premixing chambers 29 to be realized.
Ferner umfassen die Nebenvormischkammern 29 jeweils einen Kraftstoffzufuhrkanal 31 zur Einbringung eines Kraftstoffs in die Nebenvormischkammern. Die Kraftstoffzufuhrkanäle 31 umfassen jeweils eine Einlassöffnung 36 zur Einbringung des Kraftstoffs in den Kraftstoffzufuhrkanal 31 sowie eine Auslassöffnung 21 zur Einbringung des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffzufuhrkanal 31 in die Nebenvormischkammer 29. Fig. 10 zeigt ferner eine schematische Schnittansicht einer Brennkammer 10 für eine Gasturbine 100. Die Brennkammer 10 umfasst ein Druckgehäuse 11, ein Flammrohr 12, eine Kraftstoffversorgungseinheit 13 sowie einen Strömungskörper 24. Das Flammrohr 12 ist, zumindest abschnittsweise, in dem Druckgehäuse 12 angeordnet und die Kraftstoffversorgungseinheit 13 ist, zumindest abschnittsweise, in dem Flammrohr 11 angeordnet. Ferner ist der Strömungskörper 24, zumindest abschnittsweise, in dem Flammrohr 12 und, zumindest abschnittsweise, in der Kraftstoffversorgungseinheit 13 angeordnet. Die Kraftstoffversorgungseinheit 13 umfasst wenigstens einen Kraftstoffzufuhrkanal 31 zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Strömungskörper 24 und der Strömungskörper 24 umfasst wenigstens einen Kraftstoffkanal 28 zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Brennraum 16 der Brennkammer 10, wobei der Kraftstoffzufuhrkanal 31 der Kraftstoffversorgungseinheit 13 mit dem Kraftstoffkanal 28 des Strömungskörpers 24 in Fluidverbindung steht, sodass ein Kraftstoff durch den Kraftstoffzufuhrkanal 31 der Kraftstoffversorgungseinheit 13 in den Kraftstoffkanal 28 des Strömungskörpers 24 einbringbar ist. Durch eine erfindungsgemäße Brennkammer 10 ergibt sich der Vorteil, dass ein Kraftstoff nicht nur lokal an einem Ende des Brennraums 16 in die Brennkammer 10 einbringbar ist, sondern über den Strömungskörper 24 entlang der axialen Erstreckung des Brennraums 16 verteilt bzw. kontinuierlich in den Brennraum 16 eingebracht werden kann. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in dem Brennraum 16 lokal zu steuern und somit eine stabile und emissionsarme Verbrennung in dem Brennraum 16 zu realisieren. Furthermore, the secondary premixing chambers 29 each comprise a fuel supply channel 31 for introducing a fuel into the secondary premixing chambers. The fuel supply channels 31 each comprise an inlet opening 36 for introducing the fuel into the fuel supply channel 31 and an outlet opening 21 for introducing the fuel from the fuel supply channel 31 into the secondary premixing chamber 29. Fig. 10 also shows a schematic sectional view of a combustion chamber 10 for a gas turbine 100. The combustion chamber 10 comprises a pressure housing 11, a flame tube 12, a fuel supply unit 13 and a flow body 24. The flame tube 12 is arranged, at least in sections, in the pressure housing 12 and the fuel supply unit 13 is arranged, at least in sections, in the flame tube 11. Furthermore, the flow body 24 is arranged, at least in sections, in the flame tube 12 and, at least in sections, in the fuel supply unit 13. The fuel supply unit 13 comprises at least one fuel supply channel 31 for introducing a fuel into the flow body 24 and the flow body 24 comprises at least one fuel channel 28 for introducing a fuel into the combustion chamber 16 of the combustion chamber 10, wherein the fuel supply channel 31 of the fuel supply unit 13 is in fluid communication with the fuel channel 28 of the flow body 24, so that a fuel can be introduced through the fuel supply channel 31 of the fuel supply unit 13 into the fuel channel 28 of the flow body 24. A combustion chamber 10 according to the invention has the advantage that a fuel can not only be introduced into the combustion chamber 10 locally at one end of the combustion chamber 16, but can be distributed via the flow body 24 along the axial extent of the combustion chamber 16 or can be introduced continuously into the combustion chamber 16. This makes it possible to locally control the fuel-air ratio in the combustion chamber 16 and thus to realize stable and low-emission combustion in the combustion chamber 16.
Der Kraftstoffzufuhrkanal 31 weist eine Einlassöffnung 36 zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Kraftstoffzufuhrkanal 31 und eine Auslassöffnung 21 auf. Auch der Kraftstoffkanal 28 des Strömungskörpers 24 weist wenigstens eine Einlassöffnung 37 zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Strömungskörper 24 sowie wenigstens eine Auslassöffnung 40 zur Einbringung des Kraftstoffs in den Brennraum 16 auf. The fuel supply channel 31 has an inlet opening 36 for introducing a fuel into the fuel supply channel 31 and an outlet opening 21. The fuel channel 28 of the flow body 24 also has at least one inlet opening 37 for introducing a fuel into the flow body 24 and at least one outlet opening 40 for introducing the fuel into the combustion chamber 16.
Fig. 11 zeigt ferner eine schematische Schnittansicht eines Strömungskörpers 24. Der Strömungskörper 24 umfasst wenigstens einen Kraftstoffkanal 28. Der Kraftstoffkanal 28 umfasst eine Einlassöffnung 37 zur Einbringung eines Kraftstoffs oder Kraftstoff-Luft- Gemischs in den Kraftstoffkanal 28 sowie eine Mehrzahl von Auslassöffnungen 40 zur Einbringung des Kraftstoffs oder Kraftstoff-Luft-Gemischs aus dem Strömungskörper 24 in den Brennraum 16. Die Auslassöffnungen 40 sind entlang der axialen Erstreckung x des Strömungskörpers 24 verteilt, wobei der axiale Abstand der Auslassöffnungen 40 an einem, in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung H, in dem Brennraum 16 stromab liegenden Ende des Strömungskörpers 24 größer ist, als der axiale Abstand der Auslassöffnungen 40 an einem, in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung H, in dem Brennraum 16 stromauf liegenden Ende des Strömungskörpers 24. Hierdurch kann in dem, in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung H, vorderen Bereich des Brennraums 16 eine fette sowie eine entlang der Hauptströmungsrichtung H nachfolgend zunehmend magere Verbrennung eines Kraftstoffs und ein emissionsarmer Betrieb der Brennkammer 10 realisiert werden. Eine solche Gestaltung eines Strömungskörpers 24 ist vorzugsweise zumindest in Bezug auf die in Fig. 8 und 10 gezeigten Brennkammern 16 denkbar. Es kann ferner vorgesehen sein, dass an wenigstens einer axialen Position, an welcher vorliegend eine Auslassöffnung dargestellt ist, mehrere Auslassöffnungen, insbesondere in äquidistanten Abständen, über den Umfang des Strömungskörpers 24 verteilt sind. Fig. 11 also shows a schematic sectional view of a flow body 24. The flow body 24 comprises at least one fuel channel 28. The fuel channel 28 comprises an inlet opening 37 for introducing a fuel or fuel-air mixture into the fuel channel 28 and a plurality of outlet openings 40 for introducing the fuel or fuel-air mixture from the flow body 24 into the combustion chamber 16. The outlet openings 40 are distributed along the axial extent x of the flow body 24, wherein the axial distance of the outlet openings 40 at an end of the flow body 24 that is downstream in the combustion chamber 16 with respect to the main flow direction H is greater than the axial distance of the outlet openings 40 at an end of the flow body 24 that is upstream in the combustion chamber 16 with respect to the main flow direction H. As a result, a rich combustion of a fuel and a subsequently increasingly lean combustion along the main flow direction H and a low-emission operation of the combustion chamber 10 can be realized in the front region of the combustion chamber 16 with respect to the main flow direction H. Such a design of a flow body 24 is preferably conceivable at least with respect to the combustion chambers 16 shown in Figs. 8 and 10. It can further be provided that at at least one axial position, at which in the present case an outlet opening is shown, a plurality of outlet openings, in particular at equidistant intervals, are distributed over the circumference of the flow body 24.
Der in Fig. 11 gezeigte Strömungskörper kann sowohl mit der Kraftstoffversorgungseinheit 13 der Fig. 1 als auch mit den Kraftstoffversorgungseinheiten 13 der Figuren 8 oder 10 verwendet werden. In Bezug auf die Figuren 1 und 8 wäre in diesem Falle noch ein zusätzlicher Ausströmkanal in der Kraftstoffversorgungseinheit 13 zur Einbringung eines Kraftstoffs in den Strömungskörper 24 denkbar. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der ein Strömungskörper in Bezug auf seine äußere Kontur gemäß des Strömungskörpers 24 der Fig. 11 ausgestaltet ist, jedoch keine Auslassöffnungen 40 und/oder keinen Kraftstoffkanal 28 aufweist. The flow body shown in Fig. 11 can be used both with the fuel supply unit 13 of Fig. 1 and with the fuel supply units 13 of Figures 8 or 10. With reference to Figures 1 and 8, an additional outflow channel in the fuel supply unit 13 for introducing fuel into the flow body 24 would be conceivable in this case. Alternatively, however, it can also be provided that the flow body is designed in terms of its outer contour according to the flow body 24 of Fig. 11, but has no outlet openings 40 and/or no fuel channel 28.
Ferner wird aus Fig. 1 ersichtlich, dass das Flammrohr 12 wenigstens eine Aussparung 26 zur, zumindest abschnittsweisen, Aufnahme einer Zündkerze 27 vorgesehen ist. Aus Gründen der Vereinfachung ist lediglich eine Zündkerze 27 gezeigt. Vorliegend sind jedoch mehrere Aussparungen 26 bzw. Zündkerzen 27 vorgesehen. Die Aussparungen 26 sind in äquidistanten Abständen über den Umfang des Flammrohrs 12 verteilt und in Bezug auf ihre Längserstreckung axial orientiert. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute Zugänglichkeit der Zündkerzen 27 und ein entsprechend einfacher Austausch im Falle einer Wartung oder Reparatur. Die Aussparungen 26 zur abschnittsweisen Aufnahme einer Zündkerze 27 in dem Flammrohr 12 umfassen einen Gewindeabschnitt 41 , sodass eine Zündkerze 27 in den Gewindeabschnitt 41 einschraubbar ist. Hierdurch kann eine kraft- bzw. formschlüssige Verbindung zwischen Zündkerze 27 und Flammrohr 12 hergestellt und die Zündkerze 27 in ihrer Position während des Betriebs der Brennkammer 10 fixiert werden. Eine solche beschriebene Anordnung von Zündkerzen 27 bzw. Aussparungen 26 für Zündkerzen 27 kann analog oder in abgewandelter Weise für die in Fig. 8 oder 10 gezeigten Brennkammern 10 vorgesehen sein. Furthermore, it is apparent from Fig. 1 that the flame tube 12 is provided with at least one recess 26 for at least partially accommodating a spark plug 27. For the sake of simplicity, only one spark plug 27 is shown. In the present case, however, several recesses 26 or spark plugs 27 are provided. The recesses 26 are distributed at equidistant intervals over the circumference of the flame tube 12 and are oriented axially with respect to their longitudinal extent. This results in particularly good accessibility of the spark plugs 27 and a correspondingly simple replacement in the event of maintenance or repair. The recesses 26 for accommodating a spark plug 27 in the flame tube 12 in sections comprise a threaded section 41, so that a spark plug 27 can be inserted into the Threaded section 41 can be screwed in. This makes it possible to produce a force-fitting or form-fitting connection between the spark plug 27 and the flame tube 12 and to fix the spark plug 27 in its position during operation of the combustion chamber 10. Such a described arrangement of spark plugs 27 or recesses 26 for spark plugs 27 can be provided in an analogous or modified manner for the combustion chambers 10 shown in Fig. 8 or 10.
Aus Fig. 1 , 8 und 10 wird ferner ersichtlich, dass die Brennkammer 10 einen Vorleitapparat 38 zur Ausrichtung einer aus dem Brennraum 16 austretenden Strömung umfasst. Hierzu umfasst der Vorleitapparat 38 eine Vielzahl von Leitschaufeln 39, welche ein Leitrad bzw. Leitgitter ausbilden. Der Vorleitapparat 38 umfasst wenigstens einen Aufnahmeabschnitt 23 zur, zumindest teilweisen, Aufnahme des Strömungskörpers 24 und ist benachbart zu einem in Bezug auf eine Durchströmung des Brennraums 16 entlang der Hauptströmungsrichtung H stromab liegenden Ende des Brennraums 16 angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine konstruktiv einfache und in Bezug auf eine einfache Wartung der Brennkammer 10 vorteilhafte Aufhängung des Strömungskörpers 24 in dem Flammrohr 12. From Fig. 1, 8 and 10 it is also apparent that the combustion chamber 10 comprises a guide vane 38 for directing a flow emerging from the combustion chamber 16. For this purpose, the guide vane 38 comprises a plurality of guide blades 39 which form a guide wheel or guide grid. The guide vane 38 comprises at least one receiving section 23 for at least partially receiving the flow body 24 and is arranged adjacent to an end of the combustion chamber 16 which is downstream with respect to a flow through the combustion chamber 16 along the main flow direction H. This results in a suspension of the flow body 24 in the flame tube 12 which is structurally simple and advantageous with respect to easy maintenance of the combustion chamber 10.
Fig. 12 zeigt ferner eine schematische Ansicht einer Gasturbine 100, wobei die Gasturbine 100 eine erfindungsgemäße Brennkammer 10 umfasst. Es wird aus Fig. 10 ersichtlich, dass die Rotationsachse R der Brennkammer 100 koaxial mit der Rotationsachse R wenigstens einer Welle der Gasturbine 100 angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Zugänglichkeit der Brennkammer 10, sodass Anpassungen der Brennkammer 10 oder etwaige Wartungsarbeiten besonders einfach und zeiteffizient durchführbar sind. Die Brennkammer 10 ist über einen Ringflansch der Brennkammer 10 mit einem Ringflansch eines Strömungsgehäuses einer Turbinensektion der Gasturbine 100 verbunden. Fig. 12 also shows a schematic view of a gas turbine 100, wherein the gas turbine 100 comprises a combustion chamber 10 according to the invention. It is clear from Fig. 10 that the rotation axis R of the combustion chamber 100 is arranged coaxially with the rotation axis R of at least one shaft of the gas turbine 100. This results in particularly easy accessibility of the combustion chamber 10, so that adjustments to the combustion chamber 10 or any maintenance work can be carried out particularly easily and in a time-efficient manner. The combustion chamber 10 is connected via an annular flange of the combustion chamber 10 to an annular flange of a flow housing of a turbine section of the gas turbine 100.
Fig. 13 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 200, das Fahrzeug 200 umfassend wenigstens eine Gasturbine 100. Das Fahrzeug 200 ist vorliegend als LKW ausgebildet, wobei durch die Gasturbine 100 elektrische Energie für den Antrieb des Fahrzeugs 200 generierbar ist. Fig. 13 shows a schematic view of a vehicle 200, the vehicle 200 comprising at least one gas turbine 100. The vehicle 200 is designed as a truck, wherein electrical energy for driving the vehicle 200 can be generated by the gas turbine 100.
Fig. 14 zeigt eine schematische Ansicht eines Verfahrens 300 zum Betrieb einer Brennkammer 10, insbesondere einer Brennkammer 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder 15, wobei zumindest die nachfolgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, durchgeführt werden: Fig. 14 shows a schematic view of a method 300 for operating a combustion chamber 10, in particular a combustion chamber 10 according to one of claims 1 to 13 or 15, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the order specified:
- Einbringen 310 von Kraftstoff in eine Vormischkammer 15 einer Kraftstoffversorgungseinheit 13, - introducing 310 fuel into a premixing chamber 15 of a fuel supply unit 13,
- Einbringen 320 von Luft in die Vormischkammer 14 der Kraftstoffversorgungseinheit 13, - Introducing 320 air into the premixing chamber 14 of the fuel supply unit 13,
- Mischen 330 des Kraftstoffs und der Luft in der Vormischkammer 14 zu einem Kraftstoff-Luft-Gemisch, - Mixing 330 the fuel and the air in the premixing chamber 14 to form a fuel-air mixture,
- Einbringen 340 des Kraftstoff-Luft-Gemischs in einen Brennraum 16 der Brennkammer 10 und/oder einen, zumindest abschnittsweise, in einem Brennraum 16 und der Kraftstoffversorgungseinheit 13 angeordneten Strömungskörper 24. - Introducing 340 the fuel-air mixture into a combustion chamber 16 of the combustion chamber 10 and/or a flow body 24 arranged, at least in sections, in a combustion chamber 16 and the fuel supply unit 13.
Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht eines Verfahrens 400 zum Betrieb einer Brennkammer 10, insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei zumindest die nachfolgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, durchgeführt werden: Fig. 15 shows a schematic view of a method 400 for operating a combustion chamber 10, in particular according to one of claims 14 to 15, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the order given:
- Einbringen 410 von Kraftstoff in einen Kraftstoffzufuhrkanal 31 der- Introducing 410 fuel into a fuel supply channel 31 of the
Kraftstoffversorgungseinheit 13, Fuel supply unit 13,
- Einbringen 420 des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffzufuhrkanal 31 der- Introduction 420 of the fuel from the fuel supply channel 31 of the
Kraftstoffversorgungseinheit 13 in einen Kraftstoffkanal 28 des Strömungskörpers 24,Fuel supply unit 13 into a fuel channel 28 of the flow body 24,
- Einbringen 430 des Kraftstoffs aus dem Kraftstoffkanal 28 des Strömungskörpers 24 in einen Brennraum 16 der Brennkammer 10, - introducing 430 the fuel from the fuel channel 28 of the flow body 24 into a combustion chamber 16 of the combustion chamber 10,
- Mischen 440 des Kraftstoffs mit in dem Brennraum 16 geführter Luft zu einem Kraftstoff-Luft-Gemisch. - Mixing 440 the fuel with air supplied into the combustion chamber 16 to form a fuel-air mixture.
Fig. 16 zeigt eine schematische Ansicht eines Verfahrens 500 zum Betrieb eines Fahrzeugs 200, insbesondere nach Anspruch 18, wobei zumindest die nachfolgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, durchgeführt werden: Fig. 16 shows a schematic view of a method 500 for operating a vehicle 200, in particular according to claim 18, wherein at least the following steps are carried out, in particular in the order given:
- Erzeugen 510 von elektrischer Energie durch die Gasturbine 100, insbesondere durch eine Verbrennung von Wasserstoff, - generating 510 electrical energy by the gas turbine 100, in particular by combustion of hydrogen,
- Nutzen 520 der elektrischen Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs 200. Bezugszei chen l i ste - Use 520 of the electrical energy to drive the vehicle 200. Reference list
10 Brennkammer 10 Combustion chamber
11 Druckgehäuse 11 Pressure housing
12 Flammrohr 12 Flame tube
12.1 Außenseite 12.1 Outside
12.2 Innenseite 12.2 Inside
13 Kraftstoffversorgungseinheit 13 Fuel supply unit
14 Vormischkammer 14 Premixing chamber
15 Ausströmkanal 15 Outlet channel
16 Brennraum 16 Combustion chamber
17 Strömungsraum 17 Flow space
18 Luftkanal 18 Air duct
18.1 Verteilungsabschnitt 18.1 Distribution section
18.2 Verbindungsabschnitt 18.2 Connection section
19 Einlassöffnung 19 Inlet opening
20 Kraftstoffstutzen 20 fuel nozzles
21 Auslassöffnung 21 Outlet opening
22 Endabschnitt 22 End section
23 Aufnahmeabschnitt 23 Recording section
24 Strömungskörper 24 flow bodies
25 Ausströmkanal 25 Outlet channel
26 Aussparung 26 Recess
27 Zündkerze 27 Spark plug
28 Kraftstoffkanal 28 Fuel channel
29 Nebenvormischkammer 29 Secondary premixing chamber
30 Zündpatrone 30 ignition cartridge
31 Kraftstoffzufuhrkanal 31 Fuel supply channel
32 Luftzufuhrkanal 32 Air supply duct
33 Lufteintrittsöffnung 33 Air inlet opening
34 Sensor 34 Sensor
35 Öffnung 35 Opening
36 Einlassöffnung 36 Inlet opening
37 Einlassöffnung 38 Vorleitapparat 37 Inlet opening 38 Guide vane
39 Leitschaufel 39 Guide vane
40 Auslassöffnung 40 Outlet opening
41 Gewindeabschnitt 41 Thread section
42 Leitrippe 42 Guide rib
100 Gasturbine 100 gas turbine
200 Fahrzeug 200 vehicle
300 Verfahren 300 procedures
310 Einbringen 310 Introduction
320 Einbringen 320 Insert
330 Mischen 330 Mix
340 Einbringen 340 Insert
400 Verfahren 400 procedures
410 Einbringen 410 Introduction
420 Einbringen 420 Insert
430 Einbringen 430 Insert
440 Mischen 440 Mix
500 Verfahren 500 procedures
510 Erzeugen 510 Create
520 Nutzen 520 Benefits
H Hauptströmungsrichtung H Main flow direction
M Mittelachse M center axis
R Rotationsachse r radiale Richtung x axiale Richtung / axiale Erstreckung R rotation axis r radial direction x axial direction / axial extension
Claims
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