DE102010016547A1

DE102010016547A1 - Injektor mit integriertem Resonator

Info

Publication number: DE102010016547A1
Application number: DE102010016547A
Authority: DE
Inventors: Thomas Edward Johnson; Willy Steve Ziminsky; William David York; Christian Stevenson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: GE Vernova GmbH
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2030-04-21
Also published as: DE102010016547B4; JP5709401B2; CH701455A2; US20110179795A1; JP2011017523A; CN101949541B; CN101949541A; CH701455B1; US8789372B2

Abstract

Das System kann eine Turbinenmaschine (10) enthalten. Die Turbinenmaschine (10) kann eine Brennstoffdüse (12) enthalten. Die Brennstoffdüse (12) kann einen Luftpfad (94) enthalten. Die Brennstoffdüse (12) kann ferner einen Brennstoffpfad (74) enthalten, so dass die Brennstoffdüse (12) mit einer Verbrennungszone (38) der Turbinenmaschine (10) in Strömungsverbindung steht. Außerdem kann die Brennstoffdüse (12) einen Resonator (68) enthalten. Der Resonator (58) kann in der Brennstoffdüse (12) unmittelbar angrenzend an die Verbrennungszone (38) angeordnet sein.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft eine Vorrichtung, die akustische Schwingungen in einer Brennstoffdüse dämpfen kann.
Eine Gasturbinenmaschine bzw. ein Gasturbinentriebwerk verbrennt ein Gemisch aus Brennstoff und Luft, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, die wiederum eine oder mehrere Turbinen antreiben. Insbesondere treiben die heißen Verbrennungsgase Turbinenlaufschaufeln an umzulaufen, wodurch eine Welle angetrieben wird, um eine oder mehrere Lasten, z. B. einen elektrischen Generator, in Drehung zu versetzen. Bestimmte Parameter können Druckschwankungen in dem Verbrennungsprozess hervorrufen oder vergrößern, wodurch die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Gasturbinenmaschine reduziert oder eine Beschädigung an Maschinenkomponenten herbeigeführt werden kann. Zum Beispiel können die Druckschwankungen wenigstens zum Teil Schwankungen des in eine Brennkammer gerichteten Brennstoffdrucks oder Luftdrucks zugerechnet werden. Diese Schwankungen können Brennkammerdruckschwankungen bei verschiedenen Frequenzen hervorrufen. Wenn eines der Frequenzbänder einer Eigenfrequenz eines Teils oder Untersystems innerhalb der Gasturbinenmaschine entspricht, können die resultierenden Brennkammerdruckschwankungen für die Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Gasturbinenmaschine besonders schädlich sein. Das Auftreten hochfrequenter Druckschwankungen wird allgemein als „Kreischen” oder „Heulen” in der Brennkammer bezeichnet, und dieser Zustand kann für die Lebensdauer der Verbrennungssystemkomponenten besonders schädlich sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bestimmte Ausführungsformen entsprechend der ursprünglich beanspruchten Erfindung sind nachstehend kurz zusammengefasst. Diese Ausführungsformen sind nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der beanspruchten Erfindung zu beschränken, sondern sollen lediglich eine kurze Zusammenfassung möglicher Formen der Erfindung liefern. In der Tat kann die Erfindung vielfältige Formen einnehmen, die mit den nachstehend angegebenen Ausführungsformen ähnlich sein oder sich von diesen unterscheiden können.
In einer ersten Ausführungsform enthält ein System eine Turbinenmaschine, die eine Brennstoffdüse mit einem Luftpfad und einem Brennstoffpfad, wobei die Brennstoffdüse mit einer Verbrennungszone der Turbinenmaschine in Verbindung steht, und einen Resonator aufweist, der in der Brennstoffdüse unmittelbar benachbart zu der Verbrennungszone angeordnet ist.
In einer zweiten Ausführungsform enthält ein System eine Brennstoffdüse, die einen Brennstoffpfad, der konfiguriert ist, um Brennstoff zu liefern, einen Luftpfad, der konfiguriert ist, um Luft zu liefern, und einen Resonator aufweist, der entlang des Luftpfads angeordnet ist, wobei der Resonator eine Resonatorkammer aufweist, die einen Lufteinlass und einen Luftauslass aufweist, und wobei sich der Luftauslass durch eine Außenwand der Brennstoffdüse erstreckt, die der Verbrennungskammer zugewandt ist.
In einer dritten Ausführungsform enthält eine Brennstoffdüse einen Brennstoffpfad, wobei die Brennstoffdüse in dem Brennstoffpfad angeordnet ist, Mischröhre, die um den Brennstoffpfad herum konzentrisch angeordnet und konfiguriert sind, um Luft von einem ersten Luftpfad mit Brennstoff von dem Brennstoffpfad zu vermischen, einen Luftraum in einem stromabwärtigen Abschnitt der Brennstoffdüse, wobei der Luftraum am Umfang von den Mischrohren umgeben ist, einen zweiten Luftpfad, der konfiguriert ist, um Luft zu dem Luftraum zu liefern, und einen Resonator, der in dem Luftraum angeordnet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den Zeichnungen gleiche Teile bezeichnen und worin zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Turbinensystems mit einer Brennstoffdüse, die mit einer Brennkammer gekoppelt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technik;
2 eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform des Turbinensystems, wie es in 1 veranschaulicht ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technik;
3 eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht einer Ausführungsform der Brennkammer, die eine oder mehrere Brennstoffdüsen aufweist, wie in 2 veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technik;
4 eine Vorderansicht einer Brennkammerkappenanordnung, wie in 3 veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technik;
5 eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht einer Brennstoffdüse, wie in 3 veranschaulicht, mit einem Resonator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technik;
6 eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht des Resonators, wie innerhalb der Bogenlinie 6-6 nach 5 veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Technik;
7 eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht des Resonators, wie innerhalb der Bogenlinie 6-6 nach 5 veranschaulicht, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Technik;
8 eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht des Resonators, wie innerhalb der Bogenlinie 6-6 nach 5 veranschaulicht, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend sind eine oder mehrere spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In dem Bestreben, eine knappe und präzise Beschreibung dieser Ausführungsformen zu liefern, können gegebenenfalls nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Umsetzung in der Beschreibung erläutert sein. Es sollte verständlich sein, dass bei der Entwicklung irgendeiner derartigen tatsächlichen Umsetzung, wie in jedem beliebigen Entwicklungs- oder Konstruktionsprojekt, zahlreiche umsetzungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um spezielle Ziele der Entwickler, wie beispielsweise die Erfüllung systembezogener oder unternehmensbezogener Randbedingungen, zu erreichen, die von einer Umsetzung zur anderen variieren können. Außerdem sollte es verständlich sein, dass ein derartiger Entwicklungsaufwand zwar komplex und zeitaufwendig sein kann, jedoch für Fachleute auf dem Gebiet, die den Nutzen dieser Offenbarung haben, dennoch ein routinemäßiges Unterfangen zur Konstruktion, Fertigung und Herstellung darstellen würde.
Wenn Elemente verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingeführt werden, sollen die Artikel „ein”, „eine”, „der”, „die” und „das” bedeuten, dass es ein oder mehrere der Elemente gibt. Die Ausdrücke „aufweisen”, „enthalten” und „haben” sollen im Sinne von „inklusive” verstanden werden und bedeuten, dass es außer den gelisteten Elementen weitere Elemente geben kann.
Ausführungsformen der offenbarten Erfindung enthalten eine Resonatorvorrichtung unmittelbar in einer Brennstoffdüse. Die Brennstoffdüse kann z. B. in einer Turbinenmaschine bzw. einem Turbinentriebwerk angeordnet sein. Die Brennstoffdüse kann mehrere Mischrohre verwenden, um eine optimale Vermischung zu erzielen, was zu einer Neigung, eine hochfrequente Verbrennungsdynamik, die als Heulen bzw. Kreischen bezeichnet wird, anzuregen, führen kann. Der Resonator kann wirken, um die durch Verbrennung erzeugten akustischen Schwingungen zu dämpfen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Resonator in enger Nähe zu den Schwingungen angeordnet sein, um den Dämpfungseffekt zu maximieren. Zum Beispiel kann der Resonator unmittelbar in dem Körper der Brennstoffdüse, z. B. in der Mitte und/oder an der Mündung der Brennstoffdüse, platziert sein.
Außerdem kann der Resonator abgestimmt sein, um Schwingungen einer bestimmten Frequenz zu dämpfen. Diese Abstimmung kann bewerkstelligt werden, indem Abmessungen von Lufteinlasskanälen und Luftauslasskanälen des Resonators variiert werden, die Anzahl der Lufteinlasskanäle und Luftauslasskanäle in dem Resonator variiert wird und/oder das Volumen des Hohlraums in dem Resonator variiert wird. Das Volumen des Hohlraums kann durch Veränderung der Länge einer stromaufwärtigen Platte des Resonators und/oder der Seitenplatten des Resonators angepasst werden. Außerdem können mehr als ein einzelner Hohlraum in Verbindung mit dem Resonator verwendet werden, so dass mehr als eine einzelne Frequenz gedämpft werden können.
Indem nun auf die Zeichnungen verwiesen und zunächst auf 1 Bezug genommen wird, kann eine Ausführungsform eines Turbinensystems 10 eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12 enthalten. Obwohl akustische Schwingungen während der Verbrennung von Brennstoff von den Brennstoffdüsen erzeugt werden können, enthalten die offenbarten Ausführungsformen der Brennstoffdüsen 12 integrale Resonatoren, um diese Schwingungen zu dämpfen. Das Turbinensystem (z. B. Gasturbinenmaschine bzw. -triebwerk) 10 kann einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, wie beispielsweise Erdgas und/oder ein wasserstoffreiches Synthesegas, verwenden, um das System zu betreiben. Wie dargestellt, nehmen mehrere Brennstoffdüsen 12 einen Brennstoffstrom 14 auf, sie vermischen den Brennstoff mit Luft und verteilen das Luft-Brennstoff-Gemisch in eine Brennkammer 16. Das Luft-Brennstoff-Gemisch verbrennt in einer Kammer innerhalb der Brennkammer 16, wodurch unter Druck stehende heiße Abgase erzeugt werden. Die Brennkammer 16 leitet die Abgase durch eine Turbine 18 zu einem Abgasauslass 20 hin. Wenn die Abgase die Turbine 18 durchströmen, zwingen die Gase eine oder mehrere Turbinenlaufschaufeln, eine Welle 22 entlang einer Achse des Systems 20 in Drehung zu versetzen. Wie veranschaulicht, kann die Welle 22 mit verschiedenen Komponenten des Turbinensystems 10, einschließlich eines Verdichters 24 verbunden sein. Der Verdichter 24 enthält ebenfalls Laufschaufeln, die mit der Welle 22 gekoppelt sein können. Wenn die Welle 22 rotiert, rotieren auch die Laufschaufeln innerhalb des Verdichters 24, wodurch Luft von einem Lufteinlass 26 durch den Verdichter 24 komprimiert und in die Brennstoffdüsen 12 und/oder die Brennkammer 16 gedrückt wird. Die Welle 22 kann ferner mit einer Last 28 verbunden sein, die ein Fahrzeug oder eine stationäre Last, wie beispielsweise ein elektrischer Generator in einer Energieerzeugungsanlage oder ein Propeller an einem Flugzeug, sein kann. Wie verstanden wird, kann die Last 28 jede beliebige geeignete Vorrichtung enthalten, die in der Lage ist, durch die Drehabgabe des Turbinensystems 10 angetrieben zu werden.
2 veranschaulicht eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform des Turbinensystems 10, wie es schematisiert in 1 dargestellt ist. Das Turbinensystem 10 enthält eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12, die im Inneren einer oder mehrerer Brennkammern 16 angeordnet sind. Wie in größeren Einzelheiten nachstehend erläutert, kann jede veranschaulichte Brennstoffdüse 12 wiederum mehrere Brennstoffdüsen, die in einer Gruppe zusammen integriert sind, und/oder eine eigenständige, allein operierende Brennstoffdüse enthalten, wobei jede veranschaulichte Brennstoffdüse 12 eine akustische Dämpfungseinrichtung, wie beispielsweise einen Resonator, zur Reduktion dynamischer Schwingungen in der Brennkammer 16 enthalten kann. Im Betrieb tritt Luft in das Turbinensystem 10 durch den Lufteinlass 26 ein, und sie kann in dem Verdichter 24 unter Druck gesetzt werden. Die komprimierte Luft kann anschließend zur Verbrennung innerhalb der Brennkammer 16 mit einem Gas vermischt werden. Zum Beispiel können die Brennstoffdüsen 12 ein Brennstoff/Luft-Gemisch in die Brennkammer 16 in einem für optimale Verbrennung, Emissionen, optimalen Brennstoffverbrauch und optimale Leistungsabgabe geeigneten Verhältnis injizieren. Die Verbrennung erzeugt heiße unter Druck stehende Abgase, die dann eine oder mehrere Laufschaufeln 30 innerhalb der Turbine 18 antreiben, um die Welle 22 und auf diese Weise den Verdichter 24 und die Last 28 in Drehung zu versetzen. Die Drehung der Turbinenlaufschaufeln 30 verursacht eine Drehung der Welle 22, wodurch die Laufschaufeln 32 innerhalb des Verdichters 22 veranlasst werden, die durch den Einlass 26 empfangene Luft einzuziehen und unter Druck zu setzen.
3 zeigt eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Brennkammer 16, die mehrere Brennstoffdüsen 12 aufweist, im Querschnitt. In bestimmten Ausführungsformen enthält ein Kopfende 32 einer Brennkammer 16 eine Endabdeckung 34. Außerdem kann das Kopfende 32 der Brennkammer 16 eine Brennkammerkappenanordnung 36 enthalten, die eine Verbrennungskammer 38 verschließt und die Brennstoffdüsen 12 aufnimmt. Die Brennstoffdüsen leiten Brennstoff, Luft und andere Fluide zu der Brennkammer 16. In dem Schaubild sind mehrere Brennstoffdüsen 12 an der Endabdeckung 34 in der Nähe der Basis der Brennkammer 16 angebracht und führen durch die Brennkammerkappenanordnung 36 hindurch. Die Brennkammerkappenanordnung 36 nimmt beispielsweise eine oder mehrere Brennstoffdüsen 12 auf und kann für jede Brennstoffdüse 12 Halt bieten. Jede Brennstoffdüse 12 ermöglicht eine Vermischung von Druckluft und Brennstoff und richtet das Gemisch durch die Brennkammerkappenanordnung 36 hindurch in die Verbrennungskammer 38 der Brennkammer 16 hinein. Das Luft-Brennstoff-Gemisch kann anschließend in der Brennkammer 16 verbrennen, wodurch heiße unter Druck stehende Abgase erzeugt werden. Diese unter Druck stehenden Abgase treiben Laufschaufeln innerhalb der Turbine 20 drehend an. Die Brennkammer 16 enthält eine Strömungshülse 40 und eine Brennkammerauskleidung 42, die die Verbrennungskammer 38 bildet. In bestimmten Ausführungsformen sind die Strömungshülse 40 und die Auskleidung 42 koaxial oder konzentrisch zueinander, um einen kreisringförmigen Hohlraum 44 zu definieren, der einen Durchgang von Luft zur Kühlung und zum Eintritt in die Verbrennungszone 38 (z. B. über Durchgangslöcher in der Auskleidung 42 und/oder die Brennstoffdüsen 12 und/oder die Kappenanordnung 36) ermöglichen kann. Die Gestaltung der Strömungshülse 40 und der Auskleidung 42 ermöglicht einen optimalen Fluss des Luft-Brennstoff-Gemisches zu einem Übergangsstück 46 (z. B. einem konvergierenden Abschnitt) entlang einer Richtungslinie 48 in Richtung auf die Turbine 20. Zum Beispiel können die Brennstoffdüsen 12 ein unter Druck stehendes Luft-Brennstoff-Gemisch in die Verbrennungskammer 38 hinein verteilen, worin eine Verbrennung des Gemisches erfolgt. Das resultierende Abgas strömt durch das Übergangsstück 46 entlang der Richtungslinie 48 zu der Turbine 18 und veranlasst Laufschaufeln der Turbine 18, gemeinsam mit der Welle 22 umzulaufen.
Während dieses Prozesses kann stromabwärts von der Brennkammeranordnung 36 eine Verbrennung auftreten. Diese Verbrennung kann die Erzeugung von Druckschwankungen oder eine Verbrennungsdynamik hervorrufen. Diese Verbrennungsdynamik können akustische Schwingungen sein, die durch die Vermischung von Luft und Brennstoff in beispielsweise mehreren Vormischrohren in der Brennstoffdüse 12 ausgelöst sein können. Dies kann daher rühren, dass Luft- und Brennstoffdrücke innerhalb jeder Brennstoffdüse 12 zeitlich periodisch variieren, so dass sie Luft- und Brennstoffdruckschwankungen herbeiführen. Die Luft- und Brennstoffdruckschwankungen können Druckschwingungen der Verbrennungsgase auf einer oder mehreren bestimmten Frequenzen vorantreiben oder verursachen, was einen erhöhten Verschleiß oder eine Beschädigung an dem Turbinensystem 10 herbeiführen kann, falls die eine oder mehreren Frequenzen einer Eigenfrequenz eines Teils oder Untersystems innerhalb des Turbinensystems 10 entspricht/entsprechen. Hochfrequente akustische Schwingungen oder Heulen/Kreischen, wie sie in Folge der Luft/Brennstoff-Vermischung hervorgerufen werden, können beispielsweise bei einer Frequenz von ungefähr zwischen 500 und 4000 Hz auftreten. In einer anderen Ausführungsform können die Druckschwankungen zum Beispiel bei einer Frequenz von etwa zwischen 1000 bis 4000 Hz, 1000 bis 3000 Hz oder 1000 bis 2500 Hz auftreten. Wie nachstehend in Einzelheiten erläutert, kann die Hinzufügung eines Resonators in die Brennstoffdüse 12 wirksam sein, um die vorstehend beschriebenen Druckschwingungen zu dämpfen.
4 veranschaulicht eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Verbrennungskappenanordnung 36. Die Verbrennungskappenanordnung 36 kann eine Stirnplatte oder -fläche 50 enthalten, durch die mehrere Düsen 12 in einer Axialrichtung 52 hindurchragen können. Die Außenfläche 50 der Brennkammeranordnung 46 kann zum Beispiel eine kreisförmige Gestalt mit einem Durchmesser 49 von etwa zwischen 10 und 25 Zoll aufweisen. Es können mehrere Düsen 12 an der Fläche 50 der Brennkammerkappenanordnung 36 angeordnet sein. In einer Ausführungsform können fünf Brennstoffdüsen 12 längs eines Außenumfangs 54 der Fläche 50 angeordnet sein, wobei eine einzelne Brennstoffdüse 52 in einem inneren Abschnitt 55 der Stirnfläche 50 angeordnet ist. Die Brennstoffdüsen 12 können alternativ in verschiedenen weiteren Konfigurationen angeordnet sein. Die Brennstoffdüsen 12, die rings um den Außenumfang 54 der Stirnfläche 50 angeordnet sind, können jeweils einen Durchmesser 56 von etwa 5 Zoll aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann der Durchmesser 56 etwa 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Zoll betragen. Außerdem können die Brennstoffdüsen 12, die längs des Außenumfangs 54 der Stirnfläche 50 angeordnet sind, jeweils einen Innendurchmesser 58 von etwa 1 Zoll aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann der Innendurchmesser 58 in etwa 0,5, 0,75, 1, 1,25, 1,5, 1,75 oder 2 Zoll betragen. Die Brennstoffdüse 12, die in dem inneren Abschnitt 55 der Stirnfläche 50 angeordnet ist, kann einen Außendurchmesser 60 von etwa 3 Zoll aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann der Durchmesser 60 etwa 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Zoll betragen. Außerdem kann die in dem inneren Abschnitt 55 der Stirnfläche 50 angeordnete Brennstoffdüse 12 jeweils einen Innendurchmesser 62 von etwa 0,75 Zoll aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann der Innendurchmesser 62 ungefähr 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,1 oder 1,2 Zoll betragen.
Zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser 58 sowie zwischen dem Durchmesser 60 und dem Innendurchmesser 62 der Brennstoffdüsen 12 können mehrere Mischrohre 64 vorgesehen sein. Diese Mischrohre 64 können funktionieren, um eine Vermischung von Luft und Brennstoff zur effizienten Verbrennung eines Luft/Brennstoff-Gemisches in der Brennkammer 16 zu erzielen. Jedes der Mischrohre 64 kann einen Durchmesser 66 von ungefähr 0,4 Zoll haben. In einer anderen Ausführungsform kann der Durchmesser 66 ungefähr 0,1, 0,2 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 oder 1 Zoll betragen. Außerdem können ungefähr zwischen 10 und 1000 Mischrohre 64 in jeder Brennstoffdüse 12 angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform können ungefähr zwischen 10 und 100, 100 und 500 oder 100 und 1000 Mischrohre 64 in jeder Brennstoffdüse 12 angeordnet sein.
Die Innendurchmesser 58 und 62 der Brennstoffdüsen 12 können jeweils einen akustischen Resonator 68 (z. B. eine Vorrichtung, in der ein Volumen eines Gases mit speziellen Frequenzen, die als Resonanzfrequenzen bezeichnet werden, natürlich schwingt) aufnehmen. Der Resonator 68 kann beispielsweise eine hohle Einschließung, beispielsweise eine zylindrische Einschließung sein. Dieser akustische Resonator 68 kann in der Brennstoffdüse 12 angeordnet sein und kann sich unmittelbar benachbart zu der Verbrennungszone 38 befinden. Der Resonator 68 kann wirken, um die durch den Verbrennungsprozess in der Verbrennungskammer 38 erzeugten akustischen Schwingungen zu dämpfen. Die verbrennungsbedingten Schwingungen können zum Teil durch Schwingungen in dem Brennstoffstrom oder Luftstrom, der in die Brennkammer 38 einströmt, hervorgerufen sein, die bei der Verbrennung Schwankungen in der Verbrennungskammer 38 hervorrufen können, die dann die Schwankungen in dem zu der Verbrennungskammer 38 führenden Brennstoffstrom und/oder Luftstrom verstärken können. Auf diese Weise kann die Amplitude der Druckschwingungen in der Verbrennungskammer 38 schnell ansteigen. Diese Druckschwingungen des Verbrennungssystems können wiederum Druckschwingungen in dem gesamten Turbinensystem 10 hervorrufen, die akustische Schwingungen enthalten können. Demgemäß können durch Dämpfung die Druckschwingungen (z. B. ein Heulen bzw. Kreischen), die ansonsten durch Oszillation eines Teils oder Untersystems innerhalb des Turbinensystems 10 mit einer oder mehreren Eigenfrequenzen die Leistungsfähigkeit oder Lebensdauer des Turbinensystems 10 reduzieren würden, abgeschwächt oder sogar ausgelöscht werden. Wie nachstehend beschrieben, können die Resonatoren 68 auf die spezielle Umgebung, in der sie eingesetzt werden, auf der Basis beispielsweise des Brennstoffs, der in der Brennstoffdüse 12 verwendet werden soll, abgestimmt werden.
5 veranschaulicht eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht einer Brennstoffdüse 12. Es sollte beachtet werden, dass verschiedene Aspekte der Brennstoffdüse 12 in Bezug auf eine Umfangsrichtung oder Achse 51, eine Axialrichtung oder Achse 52 und eine Radialrichtung oder Achse 53 beschrieben sein können. Zum Beispiel entspricht die Achse 51 der Umfangsrichtung rings um die longitudinale Mittellinie, während die Achse 52 einer longitudinalen Mittellinie- oder Längsrichtung entspricht und die Achse 53 einer Quer- oder Radialrichtung relativ zu der longitudinalen Mittellinie entspricht.
Die Brennstoffdüse 12 enthält die Mischrohre 64 und den Resonator 68, wie sie vorstehend beschrieben sind. Wie veranschaulicht, steht die Brennstoffdüse 12 in Strömungsverbindung mit der Verbrennungszone 38 der Turbinenmaschine 10. Die Brennstoffdüse 12 kann auch einen Brennstoffkanal 70 enthalten, der in eine Brennstoffkammer 72 einmündet. Brennstoff kann in axialer Richtung 52 durch den Brennstoffkanal 70 hindurch in die Brennstoffkammer 72 hinein längs des Richtungspfeils 74 strömen. Sobald er sich in dem Brennstoffraum 72 befindet, kann der Brennstoff in dem Brennstoffraum 72 durch eine Trennplatte 76 gehalten werden, die den Brennstoffraum 72 von einem Luftraum 78 in der Brennstoffdüse 12 trennt. Ein Kontakt des Brennstoffs mit der Trennplatte 76 kann den Brennstoff veranlassen, sich in Radialrichtung 53 entlang der Richtungslinien 80 und 82 auszubreiten, sowie den Brennstoff veranlassen, in Umfangsrichtung 51 rings um die Mischrohre 64 in dem Brennstoffraum 72 zu strömen.
Wenn der Brennstoff um die Mischrohre 64 herum strömt, kann der Brennstoff in die Mischrohre 64 über Brennstofföffnungen 84 in den Mischrohren 64 eintreten. Diese Brennstofföffnungen 84 können entlang der Oberfläche der Mischrohre 64 platziert sein und können einen Durchmesser von etwa zwischen 0,01 und 0,1 Zoll aufweisen. Somit kann der Brennstoff in die Mischrohre 64 einströmen, und er kann sich mit Luft vermischen, die in einer axialen Richtung 52 durch die Mischrohre 64 als ein Teil eines ersten Luftpfads strömt, wie durch den Richtungspfeil 86 veranschaulicht. In einer Ausführungsform hindert eine Druckdifferenz zwischen dem Brennstoff in dem Brennstoffraum 72 und der die Mischrohre 64 durchströmenden Luft die Luft daran, aus den Mischrohren 64 auszutreten und in den Brennstoffraum 72 einzutreten.
Der Brennstoff und die Luft können sich in den Mischrohren 64 zu einem Brennstoff/Luft-Gemisch vereinigen. Das Brennstoff/Luft-Gemisch kann anschließend in Axialrichtung 51 über eine stromabwärtige Platte 88 hinaus in die Verbrennungszone 38 einströmen, wie durch den Richtungspfeil 90 angezeigt, um verbrannt zu werden. Außerdem kann, um die Erzeugung des richtigen Brennstoff/Luft-Gemisches zur effizienten Verbrennung zu unterstützen, zusätzliche Luft in die Verbrennungszone 38 von dem Luftraum 78 aus übertragen werden. Dieser Luftraum 78 kann sich in dem stromabwärtigen Abschnitt der Brennstoffdüse 12 befinden (d. h. in dem Abschnitt der Brennstoffdüse 12, der sich am nächsten an der Verbrennungszone 38 befindet). Zum Beispiel kann der Luftraum 78 in einem stromabwärtigen Abschnitt der Brennstoffdüse 12 vorgesehen sein, der ungefähr 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 oder 80% der gesamten Länge der Brennstoffdüse 12 umfasst. In einer Ausführungsform kann nur Luft in den Luftraum 78 einströmen, was bedeutet, dass Brennstoff nicht in den Luftraum 78 einströmt. In einer anderen Ausführungsform können sowohl Brennstoff als auch Luft in den Luftraum 78 einströmen und bewirken, dass der Luftraum ein Brennstoff/Luft-Raum wird.
Die Luft kann in den Luftraum 78 über einen oder mehrere Lufteinlässe 92 eintreten, die in Umfangsrichtung 51 rings um die Außenseite der Brennstoffdüse 12 angeordnet sein können. Die Lufteinlässe 92 können beispielsweise einen Durchmesser von etwa 0,05, 0,10, 0,15, 0,20, 0,25, 0,30, 0,35, 0,40, 0,45 oder 0,50 Zoll haben. Die Lufteinlässe 92 können ermöglichen, dass Luft in Radialrichtung 53 in den Luftraum 78 hinein entlang der Linien 94 und 96 sowie rings um die Mischrohre 64 als ein Teil eines zweiten Luftpfads übergeht. Sobald sie sich in dem Luftraum 78 befindet, kann die Luft in Axialrichtung 52 entlang der Richtungslinie 100 durch den Resonator 68 über Lufteinlassöffnungen 98 weiterströmen. Die Lufteinlassöffnungen 98 bilden Einlässe zu dem Resonator 68. Die Luftöffnungen 98 können einen Durchmesser von bspw. etwa 0,01, 0,03, 0,05, 0,1, 0,15 oder 0,20 Zoll aufweisen. Die Luft kann anschließend in Axialrichtung 52 in die Verbrennungszone 38 hinein durch Luftauslassöffnungen 102 hindurch strömen, wie dies durch die Richtungslinie 104 angezeigt ist. Das heißt, die Luftauslassöffnungen 102 stoßen die Luft unmittelbar in die Verbrennungszone 38 der Brennkammer 16 aus (z. B. stoßen die Luftauslassöffnungen 102 Luft von der Brennstoffdüse 102 weg als Ganzes aus). Die Luftauslassöffnungen 102 können einen Durchmesser von beispielsweise etwa 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25 oder 0,3 Zoll aufweisen.
Somit kann die Brennstoffdüse 12 eine Einschließung definieren, die mit der Ausnahme des Einlasses 70, der Einlässe 92, der Rohre 64 und der umhüllten Auslassöffnungen 102 des Resonators 68 vollständig dichtend verschlossen sein kann. Außerdem kann die Trennvorrichtung 76 zwei gesonderte Einschließungen (z. B. Brennstoffraum 72 und Luftraum 78) innerhalb der gesamten Einschließung definieren, während der Resonator eine Untereinschließung (z. B. den Hohlraum 110) innerhalb der stromabwärtigen Einschließung (z. B. dem Luftraum 78) definiert.
Wie früher erwähnt, kann der in der Brennstoffdüse 12 untergebrachte Resonator 68 wirksam sein, um die akustischen Schwingungen zu dämpfen, die durch den Verbrennungsprozess verursacht werden, der durch Luft- und Brennstoffdruckschwankungen in den Mischrohren 64 beeinflusst sein kann. Auf diese Weise können Schwankungen mit bestimmten Frequenzen, die ansonsten durch Oszillation eines Teils oder Subsystems innerhalb des Turbinensystems 10 mit einer oder mehreren Eigenfrequenzen die Leistung und Lebensdauer des Turbinensystems 10 reduzieren würden, abgeschwächt oder sogar eliminiert werden. Die akustischen Schwingungen können in der Nähe der stromabwärtigen Platte 88 der Brennstoffdüse 12 am größten sein. Demgemäß kann es von Vorteil sein, den akustischen Resonator 68 in dem Luftraum 78 der Brennstoffdüse 12 zu platzieren, um ihn in enge Nähe zu dem Ort der Druckschwankungen in der Verbrennungskammer 38 zu bringen. Der Resonator 68 ist als solcher in dem Luftraum 78 angrenzend an ein stromabwärtiges Ende der Brennstoffdüse 12 angeordnet. Außerdem beeinträchtigt der Resonator 68, indem er in dem Luftraum angeordnet ist, den Fluss des Brennstoff/Luft-Gemisches in die Brennkammer 16 nicht.
Der Resonator 68 kann eine stromaufwärtige Platte 106 und wenigstens eine Seitenplatte 108 enthalten, die mit der stromabwärtigen Platte 88 verbunden sein kann, um einen Resonatorhohlraum 110 zu bilden. Die stromaufwärtige Platte 106 kann sich in Radialrichtung 53 parallel zu der stromabwärtigen Platte 88 erstrecken und kann beispielsweise eine Weite von etwa 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8 oder 2,0 Zoll haben. Die Seitenplatte 108 kann sich in Axialrichtung 52 von der stromabwärtigen Platte 88 zu der stromaufwärtigen Platte 106 über eine Strecke von beispielsweise etwa 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5 oder 3 Zoll erstrecken. Somit können die stromabwärtige Platte 88 und die stromaufwärtige Platte 106 parallel zueinander angeordnet sein, während sich die Seitenplatte 108 in Seitenrichtung rings um einen Umfang des Hohlraums 110 erstreckt. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen die Platte 106 scheibenförmig gestaltet sein, die Seitenplatte kreisringförmig gestaltet sein und/oder der Hohlraum 110 zylindrisch sein.
Der Resonator 68 enthält den Resonatorhohlraum 110, um Druckschwingungen (z. B. von Luft, Brennstoff, Verbrennung, etc.) zu dämpfen und dabei auch Luft unmittelbar in die Verbrennungszone 38 hinein über die Luftauslassöffnungen 102 entlang des stromabwärtigen Endes der Brennstoffdüse 12 strömen zu lassen. Das heißt, aufgrund von Luft- und Brennstoffdruckschwankungen (z. B. Schwingungen) in den Mischrohren 64 kann ein ungleichmäßiges Brennstoff/Luft-Gemisch in die Brennhohlkammer 38 übertragen werden. Wenn dieses Brennstoff/Luft-Gemisch verbrannt wird, kann Luft über die Auslassöffnungen 102 in den Hohlraum 110 gedrückt werden und dadurch den Druck im Inneren des Hohlraums 110 erhöhen, während gleichzeitig die Schwingungen in der Verbrennungskammer 38 reduziert werden. Auf diese Weise können die Druckschwankungen keine akustischen Druckwellen ausbilden. Wenn die Druckschwankungen nicht mehr erzeugt werden (z. B. die Schwankung des Brennstoff/Luft-Gemisches nachlässt), wird der erhöhte Druck in dem Hohlraum 110 Luft zurück durch die Luftauslassöffnungen 102 treiben, um den Druck in dem Hohlraum 110 mit dem Druck der Verbrennungszone 38 auszugleichen. Dieser Prozess kann wiederholt werden, so dass die Dämpfung die Druckschwingungen veranlassen kann sich abzuschwächen, wodurch bewirkt wird, dass weniger oder keine akustischen Schwingungen erzeugt werden. Auf diese Weise baut der Resonator 68 die Energie der durch die Verbrennung eines schwankenden Brennstoff/Luft-Gemisches hervorgerufenen Druckschwingungen ab.
Außerdem kann dieser Prozess optimiert werden, indem der Resonator 68 abgestimmt wird, d. h. indem die Resonanzfrequenz des Resonators 68 mit den in der Verbrennungszone 38 erzeugten Schwingungen abgeglichen wird. Dies kann durch Veränderung der Abmessungen der Lufteinlassöffnungen 98 und der Luftauslassöffnungen 102, der Anzahl der Lufteinlassöffnungen 98 und der Luftauslassöffnungen 102, der Geometrie (z. B. Gestalt), des Hohlraums 110 und/oder des Volumens des Hohlraums 110 bewerkstelligt werden. Das Volumen des Hohlraums 110 kann angepasst werden, indem die Länge der stromaufwärtigen Platte 106 und/oder der Seitenplatten 108 verändert wird. Eine Abstimmung kann auf der Basis der in der Verbrennungszone 38 erzeugten Druckschwingungen vorgenommen werden. Diese Druckschwingungen können sich in Abhängigkeit von einer Anzahl von Faktoren, wie beispielsweise dem zu verbrennenden Brennstoff (z. B. synthetisches Erdgas, Erdgassubstitut, Erdgas, Wasserstoff, etc.), der Anzahl von Mischrohren 64, dem Durchmesser 66 der Mischrohre, der Länge der Mischrohre, dem Brennstoff/Luft-Verhältnis des die Mischrohre verlassenden Fluids, der Rate, mit der das Brennstoff/Luft-Gemisch in die Verbrennungszone 38 eintritt, etc., ändern. Basierend auf diesen Faktoren kann der Resonator 68 ausgeführt werden, um den in einer gegebenen Verbrennungszone 38 erzeugten Schwingungen entgegenzuwirken. Es können andere Konfigurationen des Resonators 68 eingesetzt werden, wie dies nachstehend in Bezug auf die 6–8 beschrieben ist.
6 veranschaulicht eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht des Resonators 68, wie er innerhalb der Bogenlinie 6-6 nach 5 veranschaulicht ist. Der Resonator 68 kann die Lufteinlassöffnungen 98, die Luftauslassöffnungen 102, die stromaufwärtige Platte 106 und die Seitenplatten 108 enthalten, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit 5 beschrieben sind. Die Lufteinlassöffnungen 98 können in Radialrichtung 53 auf einer Linie an dem Resonator 68 angeordnet sein, um Luft zu ermöglichen, in Axialrichtung 52 in den Hohlraum 110 hinein entlang der Richtungslinie 100 einzuströmen, während die Luftauslassöffnungen 102 Luft ermöglichen können, aus dem Hohlraum 110 in die Verbrennungszone 38 einzuströmen, wie dies über die Richtungslinie 104 veranschaulicht ist. Außerdem kann der Resonator 68 weitere Lufteinlassöffnungen 112 in den Seitenplatten 108 enthalten. Diese zusätzlichen Lufteinlassöffnungen 112 können die gleichen Abmessungen wie die Lufteinlassöffnungen 98 haben.
7 veranschaulicht eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht des Resonators 68, wie er innerhalb der Bogenlinie 6-6 nach 5 veranschaulicht ist. Der Resonator 68 kann die Lufteinlassöffnungen 98, Luftauslassöffnungen 102, stromaufwärtige Platte 106, Seitenplatten 108, zusätzlichen Lufteinlassöffnungen 112, ähnlich wie vorstehend im Zusammenhang mit den 5 und 6 beschrieben, enthalten. Zusätzlich kann der Resonator 68 eine oder mehrere Trennplatten 114 enthalten. Die Trennplatten können wirken, um einen Hohlraum 116 gegen einen Hohlraum 118 strömungsmäßig abzudichten und um den Hohlraum 118 gegenüber einem Hohlraum 120 strömungsmäßig abzudichten. Auf diese Weise können die Lufteinlassöffnungen 98 und die zusätzlichen Lufteinlassöffnungen 112 Luft ermöglichen, in Axialrichtung 52 unabhängig voneinander in die Hohlräume 116, 118 und 120 entlang der Richtungslinien 122, 124 bzw. 126 einzuströmen. In ähnlicher Weise können die Luftauslassöffnungen 102 Luft ermöglichen, aus den Hohlräumen 116, 118 und 120 voneinander unabhängig in die Verbrennungszone 38 überzutreten, wie dies mittels der Richtungslinien 128, 130 bzw. 132 veranschaulicht ist.
Wie vorstehend beschrieben, können die Trennplatten 114 den Resonator 68 in mehrere Hohlräume 116, 118 und 120 unterteilen. Es sollte beachtet werden, dass der Resonator 68 durch die Verwendung einer oder mehrerer Trennplatten 114 in jede beliebige Anzahl von Hohlräumen unterteilt werden kann. In einer Ausführungsform können die Hohlräume 116, 118 und 120 unterschiedliche Volumina aufweisen. Zum Beispiel kann das Volumen des Hohlraums 116 ungefähr 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 80% des Volumens des Hohlraums 118 betragen, während das Volumen des Hohlraums 118 ungefähr 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 80% des Volumens des Hohlraums 120 betragen kann. Als ein weiteres Beispiel können die Hohlräume 116, 118 und 120 zunehmend größere Volumina im Verhältnis zu dem Gesamtvolumen des Resonators 68, z. B. von 12,5%, 37,5% und 50%, haben. Auf diese Weise kann der Resonator 68 abgestimmt werden, um mehrere Frequenzbänder der verbrennungsbedingten Druckschwingungen, wie sie in der Verbrennungszone 38 erzeugt werden, abzubauen, d. h. jeder Hohlraum 116, 118 und 120 kann akustische Wellen einer anderen Frequenz abbauen. Außer den rechteckig gestalteten Hohlräumen 116, 118 und 120 nach 7 kann jeder Hohlraum 116, 118 und 120 eine halbkreisförmige Gestalt aufweisen oder als ein Segment eines zylindrischen Volumens, das durch die Platten 88, 106 und 108 definiert ist, gestaltet sein.
8 veranschaulicht eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht des Resonators 68, wie er innerhalb der Bogenlinie 6-6 nach 5 veranschaulicht ist. Der Resonator 68 kann mehrere Resonatorabschnitte 134, 136 und 138 enthalten. Jeder der Resonatorabschnitte 134, 136 und 138 kann als ein individueller Hohlraumresonator funktionieren. Demgemäß enthält jeder Resonatorabschnitt 134, 136 und 138 einen Resonatorhohlraum 140, 142 bzw. 144. Außerdem können die Resonatorabschnitte 134, 136, 138 die Lufteinlassöffnungen 98, Luftauslassöffnungen 102, stromaufwärtige Platte 106 und Seitenplatten 108 enthalten, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit 5 beschrieben sind. Die Lufteinlassöffnungen 98 können Luft ermöglichen, in Axialrichtung 52 in die Hohlräume 140, 142 und 144 entlang von Richtungslinien 146, 148 und 150 einzutreten, während die Luftauslassöffnungen 102 Luft ermöglichen können, aus den Hohlräumen 140, 142 und 144 in die Verbrennungszone 38 einzuströmen, wie dies mittels der Richtungslinien 152, 154 und 156 veranschaulicht ist. Außerdem können ein oder mehrere der Resonatorabschnitte 134, 136 und 138 zusätzliche Lufteinlassöffnungen 112 enthalten, die denjenigen ähnlich sein können, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit den 5, 6, und 7 beschrieben sind.
Zusätzlich können die Hohlräume 140, 142 und 144 unterschiedliche Volumina aufweisen. Zum Beispiel kann das Volumen des Hohlraums 140 ungefähr 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 80% des Volumens des Hohlraums 142 betragen, während das Volumen des Hohlraums 142 ungefähr 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% oder 80% des Volumens des Hohlraums 144 betragen kann. Als ein weiteres Beispiel können die Hohlräume 140, 142 und 144 zunehmend größere Volumina im Verhältnis zu dem Gesamtvolumen des Resonators 68 von zum Beispiel 12,5%, 37,5% und 50% haben. Auf diese Weise kann der Resonator 68 abgestimmt sein, um verschiedene Frequenzen, wie sie in der Verbrennungszone 38 erzeugt werden, abzubauen, d. h. jeder Hohlraum 140, 142 und 144 und jeder Resonatorabschnitt 134, 136 und 138 können akustische Wellen einer anderen Frequenz abbauen. Außer den rechteckig gestalteten Hohlräumen 140, 142 und 144 nach 8 kann jeder Hohlraum 140, 142 und 144 in Form einer halbkreisförmigen Gestalt oder eines Segmentes eines zylindrischen Volumens, das durch die Platten 88, 106 und 108 definiert ist, gestaltet sein. Die zylindrisch gestalteten Hohlräume 140, 142 und 144 können beispielsweise Zylinder unterschiedlicher Längen sein, die nebeneinander angeordnet sind. Alternativ können die zylindrisch gestalteten Hohlräume 140, 142 und 144 beispielsweise konzentrisch ausgerichtet sein, um ringartige Kammern zu definieren.
Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Form, zu offenbaren und auch jedem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen, wozu eine Herstellung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und eine Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentfähige Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
Das System kann eine Turbinenmaschine 10 enthalten. Die Turbinenmaschine 10 kann eine Brennstoffdüse 12 enthalten. Die Brennstoffdüse 12 kann einen Luftpfad 94 enthalten. Die Brennstoffdüse 12 kann ferner einen Brennstoffpfad 74 enthalten, so dass die Brennstoffdüse 12 mit einer Verbrennungszone 38 der Turbinenmaschine 10 in Strömungsverbindung steht. Außerdem kann die Brennstoffdüse 12 einen Resonator 68 enthalten. Der Resonator 58 kann in der Brennstoffdüse 12 unmittelbar angrenzend an die Verbrennungszone 38 angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

10: Turbinensystem
12: Brennstoffdüsen
14: Brennstoffstrom
16: Brennkammer
18: Turbine
20: Abgasauslass
22: Welle
24: Verdichter
26: Lufteinlass
28: Last
30: Turbinenlaufschaufeln
32: Laufschaufeln
34: Endabdeckung
36: Brennkammerkappenanordnung
38: Verbrennungskammer
40: Strömungshülse
42: Auskleidung
44: Ringförmiger Hohlraum
46: Übergangsstück
48: Richtungslinie
49: Durchmesser
50: Außenfläche
51: Umfangsrichtung
52: Axialrichtung
53: Radialrichtung
54: Außenumfang
55: Innerer Abschnitt
56: Durchmesser
58: Innendurchmesser
60: Außendurchmesser
62: Innendurchmesser
64: Mischrohre
66: Durchmesser
68: Akustischer Resonator
70: Brennstoffkanal
72: Brennstoffkammer
74: Richtungspfeil
76: Trennplatte
78: Luftraum
80: Richtungslinie
82: Richtungslinie
84: Brennstofföffnung
86: Richtungspfeil
88: Stromabwärtige Platte
90: Richtungspfeil
92: Lufteinlässe
94: Linie
96: Linie
98: Luftöffnungen
100: Richtungslinie
102: Luftauslassöffnungen
104: Richtungslinie
106: Stromaufwärtige Platte
108: Seitenplatte
110: Hohlraum
112: Einlassöffnungen
114: Trennplatten
116: Fluiddichter Hohlraum
118: Fluiddichter Hohlraum
120: Hohlraum
122–132: Richtungslinien
134–138: Resonatorabschnitte
140–144: Hohlräume
146–156: Richtungslinien

Claims

System, das aufweist: eine Turbinenmaschine (10), die aufweist: eine Brennstoffdüse (12), die einen Luftpfad (94) und einen Brennstoffpfad (74) aufweist, wobei die Brennstoffdüse (12) mit einer Verbrennungszone (38) der Turbinenmaschine (10) in Strömungsverbindung steht; und einen Resonator (68), der in der Brennstoffdüse (12) unmittelbar benachbart zu der Verbrennungszone (38) angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Resonator (68) in dem Luftpfad (94) angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Resonator (68) in einem Brennstoffdüsenhohlraum (78) neben einem stromabwärtigen Ende (88) der Brennstoffdüse (12) angeordnet ist.
System nach Anspruch 3, wobei der Resonator (68) ein hohles Gehäuse aufweist, das eine Resonatorkammer (110) definiert, wobei das hohle Gehäuse einen Resonatoreinlass (98) in dem Brennstoffdüsenhohlraum (78) aufweist, und wobei das hohle Gehäuse einen Resonatorauslass (102) an dem stromabwärtigen Ende (88) der Brennstoffdüse (12) aufweist.
System nach Anspruch 4, wobei der Resonatoreinlass (98) einen radialen (53) Einlass, einen axialen (52) Einlass (112) oder beide aufweist, die durch das hohle Gehäuse führen, und wobei der Resonatorauslass (102) einen axialen (52) Auslass aufweist.
System nach Anspruch 3, wobei der Resonator (68) ein hohles Gehäuse und eine Trennplatte (114) aufweist, die eine erste Resonatorkammer (116) und eine zweite Resonatorkammer (118) definieren, wobei die erste (116) und die zweite (118) Resonatorkammer auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt sind.
System nach Anspruch 3, wobei der Resonator (68) mehrere Resonatorabschnitte aufweist, die jeweils gesonderte Resonatorkammern (116, 118) definieren, wobei die Resonatorabschnitte auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt sind.
System nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffdüse (12) eine Einschließung mit einer Trenneinrichtung (76) axial (52) zwischen einer ersten Kammer (72) und einer zweiten Kammer (78) aufweist, wobei die erste Kammer (72) einen Brennstoffversorgungseinlass (70) und einen zentralen Brennstoffhohlraum (72) aufweist, die zweite Kammer (78) einen Luftversorgungseinlass (92) und einen zentralen Lufthohlraum (78) aufweist, die Einschließung mehrere Mischrohre (74) aufweist, die konzentrisch um den zentralen Brennstoffhohlraum (72) und den zentralen Lufthohlraum (78) herum angeordnet sind, wobei jedes Mischrohr (74) einen Brennstoffeinlass (84), um Brennstoff (14) von dem zentralen Brennstoffhohlraum (72) entgegenzunehmen, und einen Lufteinlass (86) aufweist, wobei der Resonator (68) ein hohles Gehäuse aufweist, das eine Resonatorkammer (110) innerhalb des zentralen Lufthohlraums (78) definiert, und wobei das hohle Gehäuse einen Resonatoreinlass (98) innerhalb des zentralen Lufthohlraums (78) und einen Resonatorauslass (102) aufweist.
System nach Anspruch 1, wobei der Resonator (68) eine stromaufwärtige Platte (106) und mehrere Seitenplatten (108) aufweist, wobei die stromaufwärtige Platte (106) mit den Seitenplatten (108) verbunden ist, um die Resonatorkammer (110) zu definieren.
System nach Anspruch 9, wobei der Resonator (68) einen abgestimmten Resonator aufweist, wobei der Resonator (68) basierend auf der Länge der stromaufwärtigen Platte (106) und der Länge der Seitenplatten (108) abgestimmt ist, um akustische Schwingungen, die durch den Verbrennungsprozess erzeugt werden, benachbart zu der Außenwand (50) der Brennstoffdüse (12) zu dämpfen.