In der DE 43 39 094 A1 ist ein Verfahren zur Dämpfung von thermoakustischen Schwingungen in der Brennkammer einer Gasturbine beschrieben. Bei der Verbrennung von Brennstoffen in der Brennkammer einer stationären Gasturbine, eines Flug- zeugtriebwerks oder dergleichen kann es aufgrund der Verbren- nungsvorgänge zu Instabilitäten oder Druckschwankungen kom- men, die unter ungünstigen Verhältnissen thermoakustische Schwingungen anregen, die auch Verbrennungsschwingungen ge- nannt werden. Diese stellen nicht nur eine unerwünschte Schallquelle dar, sondern können zu unzulässig hohen mechani- schen Belastungen der Brennkammer führen. Eine solche thermo- akustische Schwingung wird aktiv dadurch gedämpft, daß durch Eindüsen eines Fluides der Ort der mit der Verbrennung ver- bundenen Wärmefreisetzungsschwankung gesteuert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brenneranordnung anzuge- ben, die insbesondere hinsichtlich der Vermeidung thermoaku- stischer Schwingungen ein günstiges Verhalten aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Bren- neranordnung umfassend einen Brenner, welcher an einer Mün- dung in eine Brennkammer mündet, wobei die Mündung zumindest teilweise von einem in die Brennkammer ragenden Strömungsleitelement zur Führung eines aus dem Brenner in die Brennkammer austretenden Brenngasstroms gebildet ist.

Der Brenngasstrom kann ein Gemisch aus Verbrennungsluft mit z.B. Ö1 oder Erdgas sein. Das Strömungsleitelement dient der Führung des aus der Mündung austretenden Brenngasstroms.

Hierdurch wird das Gebiet der Verbrennung des Brenngasstroms weiter in die Brennkammer hinein verlagert. Außerdem wird die Flammenform der Verbrennung beeinflußt. Durch den Einfluß auf die Form und den Ort der Verbrennung wird die Brenneranord- nung, d. h. das System aus Brenner und Brennkammer, akustisch verstimmt. Diese akustische Verstimmung verhindert Verbren- nungsschwingungen oder schwächt diese zumindest ab. Durch das in die Brennkammer hineinragende Strömungsleitelement wird außerdem eine Abrißkante für Wirbel aus dem Brenngasstrom be- reitgestellt. Durch diese Wirbel ergibt sich ein Rückströmge- biet für zumindest einen Teil des Brenngasstroms. Dies wirkt sich günstig auf eine Stabilisierung der Flamme und auf eine Reduzierung der Stickoxidemissionen aus. Die Reduzierung der Stickoxidemission resultiert aus einer Vergleichmäßigung der Flammtemperaturen durch die mischenden Wirbel.

Bevorzugt ist das Strömungsleitelement ein entlang einer Strömungsleitelementachse gerichteter Hohlzylinder oder Hohl- kegelstumpf. Weiter bevorzugt enden der Hohlzylinder oder der Hohlkegelstumpf an einer gedachten Deckfläche, wobei die Deckfläche nicht senkrecht zur Strömungsleitelementachse ori- entiert ist. Mit anderen Worten : Der Hohlzylinder oder der Hohlkegelstumpf enden an einer abgeschrägten Deckfläche. Der Brenngasstrom wird somit an einer Langseite des Hohlzylinders oder Hohlkegelstumpfes über eine längere Strecke geführt als auf einer der Langseite gegenüberliegenden Kurzseite.

Bevorzugtermaßen ist das Strömungsleitelement etwa um die Hälfte der Mündung herum angeordnet. Somit wird dem Brenn- gasstrom einseitig eine Anlagefläche geboten. Zusätzlich zu dem Einfluß auf die Form der Verbrennung wird dadurch der Brenngasstrom ein Stück weit zur offenen Fläche hin abge- lenkt. Dies hat wiederum eine Verlagerung des Orts der Ver- brennung zur Folge. Dadurch wird besonders effizient eine akustische Verstimmung und damit die Unterdrückung einer Ver- brennungsschwingung erreicht.

Bevorzugt ist das Strömungsleitelement ein Blech aus einem hochwarmfesten Metall, vorzugsweise aus einem Stahl.

Bevorzugt ist eine Brenneranordnung mit einer Vielzahl von Brennern in einer gemeinsamen Brennkammer. Bei einer Vielzahl von Brennern in einer gemeinsamen Brennkammer sind Verbren- nungsschwingungen nicht vorhersagbar und damit besonders schwer kontrollierbar. Durch den Einsatz eines Strömungsleit- elements an einem Brenner oder auch an mehreren Brennern läßt sich das komplexe System aus der Vielzahl von Brennern in der gemeinsamen Brennkammer in einfacher Weise und effizient aku- stisch so verstimmen, daß Verbrennungsschwingungen allenfalls noch mit geringer Amplitude auftreten.

Bevorzugtermaßen ist die Brennkammer eine Ringbrennkammer ei- ner Gasturbine. Bei einer Gasturbine, insbesondere bei einer stationären Gasturbine, kommt es zu einer sehr großen Lei- stungsfreisetzung bei der Verbrennung. Verbrennungsschwingun- gen können hier nicht nur akustisch störend, sondern sogar mechanisch schädigend wirken. Eine Unterdrückung von Verbren- nungsschwingungen ist hier somit von besonderer Bedeutung.

Bevorzugt weist die Mündung einen Mündungsdurchmesser und das Strömungsleitelement entlang der Elementachse eine längste Erstreckung auf, wobei die längste Erstreckung zwischen einem Sechstel und der Hälfte des Mündungsdurchmessers lang ist.

Vorzugsweise liegt der Wert der längsten Erstreckung zwischen einem und zehn Zentimeter.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung teilweise schematisch und beispielhaft näher erläutert. Es zeigen : Figur l einen Längsschnitt durch eine ausschnittsweise dar- gestellte Brenneranordnung,

Figur 2 einen Längsschnitt durch eine ausschnittsweise dar- gestellte Brenneranordnung mit einem gegenüber Fi- gur 1 geänderten Strömungsleitelement.

Figur 3 eine Ringbrennkammer einer Gasturbine.

Gleiche Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine ausschnittsweise dargestellte Brenneranordnung 1. An einer Brennkammerwand 9 einer nicht näher dargestellten Brennkammer 11 ist ein Bren- ner 3 angeordnet. Der Brenner 3 ist ein Hybridbrenner, d. h. er kann als ein Diffusionsbrenner oder als ein Vormischbren- ner betrieben werden. Der Brenner 3 weist als eine Vormisch- stufe einen Ringkanal 5 auf. Der Ringkanal 5 umgibt konzen- trisch einen Pilotbrenner 7. Im Ringkanal 5 wird ein Brenn- stoff-Luft-Gemisch 14a geführt. Dieses vereinigt sich mit ei- nem Brennstoff-Luft-Gemisch 14b aus dem Pilotbrenner 7 zu ei- nem Brenngasstrom 14. Der Brenngasstrom 14 tritt aus einer Mündung 13 entlang einer Mündungsrichtung 15 aus dem Brenner 3 aus. Die Mündung 13 ist von einem hohlzylinderförmigen Strömungsleitelement 17 umgeben. Das Strömungsleitelement 17 endet an einer gedachten Deckfläche 16. Das Strömungsleitele- ment 17 ist entlang einer Strömungsleitelementachse 17b ge- richtet. Die Deckfläche 16 ist dabei nicht senkrecht zur Strömungsleitelementachse 17b orientiert. Das Strömungsleit- element 17 endet also an einer schräg gestellten Deckfläche 16. Das Strömungsleitelement 17 weist dadurch eine Langseite 17c und eine Kurzseite 17d auf. Der Brenngasstrom 14 wird an der Langseite 17c über eine etwas größere Strecke geführt als an der Kurzseite 17d. Dadurch öffnet sich der Brenngasstrom 14 in Richtung auf die Kurzseite 17d. Dies hat eine Verlage- rung des Verbrennungsgebietes senkrecht zur Mündungsrichtung 15 zur Folge. Durch das die Mündung 13 umgebende Strömungs- leitelement 17 ergibt sich auch eine solche Verlagerung des Verbrennungsgebietes entlang der Mündungsrichtung 15. Außer-

dem wird durch das Strömungsleitelement 17 die Form des Ver- brennungsgebietes beeinflußt. Die Verlagerung des Verbren- nungsgebietes und der Einfluß auf die Form des Verbrennungs- gebietes haben zur Folge, daß das akustische System aus Bren- ner 3 und Brennkammer 11 akustisch verstimmt wird. Dadurch wird eine Verbrennungsschwingung vermieden oder zumindest ab- geschwächt.

Das Strömungsleitelement 17 endet an einer Abrißkante 18. An dieser Abrißkante 18 reißen Wirbel 20 aus dem Brenngasstrom 14 ab. Hierdurch wird ein Rückströmgebiet für Brenngas er- zeugt. Durch ein solches Rückströmgebiet kommt es zu einer Stabilisierung der Verbrennung und zu einer geringeren Stickoxidbildung durch eine Vergleichmäßigung der Verbren- nung.

Figur 2 zeigt eine Brenneranordnung 1 im Längsschnitt ent- sprechend der Brenneranordnung 1 aus Figur 1. Im Unterschied zu Figur 1 ist das Strömungsleitelement 17 als Hohlkegel- stumpf ausgeführt. Das Strömungsleitelement 17 erweitert sich also in Richtung des Brenngasstroms 14. Durch dieses Strö- mungsleitelement 17 wird wiederum der Ort der Verbrennung des Brenngasstroms 14 verlagert. Auch die Form der Verbrennung wird durch das Strömungsleitelement 17 beeinflußt. Es wird auch hier erreicht, daß das akustische System aus Brenner 3 und Brennkammer 11 akustisch verstimmt wird. Dies hat, wie oben ausgeführt, eine Unterdrückung von Verbrennungsschwin- gungen zur Folge.

In Figur 3 ist perspektivisch und teilweise aufgebrochen eine Ringbrennkammer für eine Gasturbine dargestellt. Die Brenn- kammer 11 liegt rotationssymmetrisch um eine Brennkammerachse 25 und weist eine äußere Wand 21 und eine innere Wand 23 auf.

Die äußere Wand 21 und die innere Wand 23 umschließen einen ringförmigen Brennraum 24. Die Innenfläche der Außenwand 21 und die Außenfläche der Innenwand 23 sind mit einer feuerfe- sten Innenauskleidung 27 versehen. Entlang einer Umfangsrich-

tung sind in der Brennkammer 11 eine Vielzahl von Brennern 3 angeordnet. An einigen der Brenner 3 sind Stromungsleitele- ment 17 angeordnet. Durch geeignete Orientierung und Anord- nung der Strömungsleitelement 17 wird das System aus Brennern 3 und Brennkammer 11 akustisch so verstimmt, daß sich eine Unterdrückung von Verbrennungsschwing ngen ergibt. Dies ist insbesondere bei der hohen geometrischen Komplexität einer Ringbrennkammer mit einer Vielzahl von Brennern erforderlich, da die akustischen Eigenschaften einer solchen Ringbrennkam- mer 11 praktisch nicht vorhersagbar sind.