Die vorliegende Erfindung betrifft eine Jet-Brennervorrichtung zur Verbrennung von mindestens einem Brennstoff mit mindestens einem Oxidator. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennerkammervorrichtung mit einer Jet-Brennervorrichtung, sowie ferner eine thermische Abgasreinigungsanlage und eine Gasturbine mit einer Jet-Brenner- vorrichtung.

Immer strengere gesetzliche Vorgaben bedingen beispielsweise bei thermischen Abluftreinigungssystemen eine Tendenz hin zu immer niedrigeren NO _x -Werten, welche mit den bisherigen Brennervorrichtungen bzw. Brennern kaum noch zu erreichen sind, da derzeit u.a. noch sehr hohe Brennkammertemperaturen bei geringem Massenstrom vorherrschen. Zudem tritt bei klassischen Low-NO _x -Strahlbrennern der Brennstrahl tief in das Strömungsgebiet nach dem Brenner-kopf ein, wodurch seitlich dieses Strahls größere Re- zirkulationsgebiete entstehen. Infolgedessen wird versucht, eine schnelle Homogenisierung von Brennstoff und Oxidator durch eine komplexe Eindüsungsgeometrie zu erreichen, was aber bei größeren Brennern schnell zu hohen Investitionen führt. Schließlich sind die aktuellen Brenner nicht für die Nutzung von Wasserstoff ausgelegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Jet-Brennervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einfach und kostengünstig herzustellen ist, eine gleichmäßige und schnelle Durchmischung von Brennstoff und Oxidator erzielt, geringere NO _x -Emissionen verursacht und/oder zumindest für die Nutzung von Wasser- stoff/Methan-Gemischen vorbereitet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Jet-Brennervorrichtung zur Verbrennung von mindestens einem Brenn-stoff mit mindestens einem Oxidator bereitgestellt wird, wobei die Jet-Brennervorrichtung eine zentrale Längsachse und eine zur zentralen Längsachse zumindest annähernd parallele Hauptströmungsrichtung aufweist, und wobei die Jet-Brennervorrichtung Folgendes umfasst: ein Flammrohr und ein Leitrohr, welches innerhalb des Flammrohrs angeordnet ist, zumindest einen Strömungskanal, welcher von dem mindestens einen Brennstoff und dem mindestens einen Oxidator durchströmbar ist und, bezogen auf die zentrale Längsachse, radial außerhalb des Leitrohrs angeordnet ist, zumindest eine Eindüsungsvorrichtung mit mehreren Eindüsungsöffnungen zur Zuführung des mindestens einen Brennstoffs in den zumindest einen Strömungskanal, und zumindest eine Drallvorrichtung zur Verdrallung von Brennstoff und/oder Oxidator mit einer Vielzahl von Drallkörpern, wobei die zumindest eine Eindüsungsvorrichtung so in dem zumindest einen Strömungskanal angeordnet ist, dass der Oxidator die zumindest eine Eindüsungsvorrichtung umströmt, und wobei die zumindest eine Drallvorrichtung, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, stromaufwärts oder stromabwärts von der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung angeordnet ist.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung ist, dass im Vergleich zu herkömmlichen Jet-Brennervorrichtungen deutlich niedrigere NO _x -Werte bei einer gleichmäßigeren Verbrennung erreicht werden. Durch die Verdrehung wird der lokale Geschwindigkeitsbetrag und somit Scherschicht und Turbulenz erhöht. Hierdurch wird die Durchmischung von Brennstoff und Oxidator erhöht, wodurch sich eine Verstärkung der Vormischungseffekte bei der Verbrennung bzw. thermischen Oxidation ergibt, die eine Verringerung der NO _x -Emissionen bei einer gleichzeitigen Erhöhung des Ausbrands bewirken. Durch die Verdrehung wird zusätzlich die Rezirkulation in der Brennkammer erhöht, wodurch Rauchgas mit reduziertem Sauerstoffgehalt in die Verbrennungszone zurückströmt, was ebenso zu einer Verminderung der NO _x -Emissionen führt. Hierdurch kann insgesamt die Brennkammertemperatur bei gleichzeitig verringerten NO _x -Emissionen erreicht werden.

Durch die Verdrehung des Oxidators und Brennstoffs ergibt sich im Inneren der Jet-Bren- nervorrichtung ein Rezirkulationsgebiet, welches den Jet-Strom nach außen drängt. Bei einem möglichen Einbau in eine Brennkammer mit größerem Durchmesser bzw. größerer Breite entsteht durch die Verdrehung zusätzlich radial seitlich von der Jet-Brennervorrich- tung eine Rezirkulation. Hierdurch weitet sich die Strömung stromabwärts von der Jet- Brennervorrichtung auf, wodurch sich zum einen eine bessere Durchmischung, auch mit Sekundärluft, und ein homogeneres Temperaturprofil usw. ergibt, und zum anderen Kaltströmungen u.a. entlang der Brennkammerwand reduziert werden. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Jet-Brennervorrichtung und deren Betrieb kann somit eine erhöhte Temperatur für das komplette Fluid, d.h. dem Gemisch aus Oxidator und Brennstoff, schon im Wesentlichen direkt stromabwärts der Jet-Brennervorrichtung realisiert werden.

Bei Anwendungsfällen mit thermischer Abluftreinigung, also der Oxidation etwaiger im Oxidator gelöster, reaktiver Stoffe, kann ferner eine Erhöhung des kompletten Fluidstroms stromabwärts der Jet-Brennervorrichtung erzielt werden und das gesamte System mit einer geringen Reaktortemperatur betrieben werden, da etwaige Kaltluftpfade mit einer verringerten Abluftreinigungsreaktionen stark verringert sind. Im Ergebnis kann daher bei verringerter Reaktortemperatur eine Abreinigung der gelösten Stoffe erzielt werden, was eine Brennstoffersparnis bei gleichzeitig verringerten NO _x -Emissionen bedeutet.

Grundsätzlich sind Jet-Brennervorrichtungen Brennervorrichtungen oder Brennerstufen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Turbulenz. Diese können bezogen auf den Brennstoff und den Oxidator vorgemischt, unvorgemischt oder auch nachgemischt betrieben werden. Es sind unterschiedliche Typen und auch Effekte zur Stabilisierung der Flamme und zur Reduktion der Emissionen bekannt.

Die niedrigen Emissionswerte ergeben sich bei Jet-Brennervorrichtungen mit einer Brennstoff-Eindüsung in den sogenannten Jet, d.h. die Strömung in dem zumindest einen Strömungskanal, durch die höhere Strömungsgeschwindigkeit, welche zugleich die entsprechende Turbulenz erhöht und somit eine bessere Vermischung von Brennstoff und Oxidator verursacht.

Die Geschwindigkeitsverteilung im Jet-Strom in dem zumindest einen Strömungskanal ist idealerweise derart, dass die Oxidation stabilisiert wird, indem die turbulente Flammengeschwindigkeit größer oder gleich der Strömungsgeschwindigkeit ist und dem Gemisch aus Brennstoff und Oxidator dadurch ausreichend Energie für die Oxidation liefert.

Klassischerweise haben Jet-Brennervorrichtungen mit einer direkten Eindüsung des Brennstoffs in den Jet-Strom in dem zumindest einen Strömungskanal eine zentrische Flamme, welche insbesondere Geschwindigkeitsanteile in Richtung der zentralen Längsachse aufweist. Derartige Jet-Brennervorrichtungen haben zwar im richtigen Lastpunkt, d.h. im optimal eingeregelten Lastpunkt, sehr niedrige Emissionswerte, neigen aber auch zur Instabilität. Eine Stabilisierung erfolgt deshalb vorzugsweise über Rezirkulationsge- biete, meist um die Flamme herum. Es soll ferner verstanden werden, dass die zentrale Längsachse vorzugsweise eine Symmetrieachse entlang der Jet-Brennervorrichtung ist und dass die dazu insbesondere parallele Hauptströmungsrichtung eine axiale Richtung ist, d.h. hinsichtlich der Hauptströmungsrichtung bleibt jegliche Verd hung unberücksichtigt, wenn nicht explizit anders angegeben.

Der zumindest eine Strömungskanal, welcher vorzugsweise parallel zur Hauptströmungsrichtung verläuft, wird, bezogen auf die zentrale Längsachse, vorzugsweise radial außen durch das Flammrohr begrenzt. Radial innen wird der zumindest eine Strömungskanal vorzugsweise durch ein Leitrohr begrenzt, wodurch sich zusammengenommen ein kreisringförmiger Querschnitt ausbildet. Vorstellbar ist aber auch, dass der Strömungskanal das Flammrohr nicht vollständig umschließt, wodurch bspw. im Querschnitt im Wesentlichen zumindest eine C-Form ausgebildet wird, oder aber, dass der Strömungskanal im Querschnitt aus einer Vielzahl von Kreisringsektoren gebildet wird, welche als Untereinheiten des Strömungskanals betrachtet werden können. Die Wandstärke des Flammrohrs und des Leitrohrs kann gleich oder unterschiedlich sein.

Vorzugsweise sind das Flammrohr und das Leitrohr, welches innerhalb des Flammrohrs angeordnet ist, parallel zueinander ausgerichtet. Vorstellbar ist aber auch, dass beide Rohre so ausgebildet sind, dass sie, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, stromabwärts aufeinander zulaufen, d.h. entweder schließen beide Rohre mit der zentralen Längsachse einen Winkel größer Null oder nur eines der beiden. Dadurch reduziert sich der Querschnitt des Strömungskanals stromabwärts. Eine derartige Verjüngung kann auch nur einen Abschnitt des Strömungskanals betreffen.

Günstig ist es, wenn das Flammrohr an seinem bezüglich der Hauptströmungsrichtung stromabwärtsseitigen Ende mindestens einen Diffusor ausbildet, wobei der Diffusor mehrere Segmente umfassen kann. Durch die Aufweitung des Diffusors wird die Strömung verlangsamt und statischer Druck aufgebaut. Infolgedessen fördert der Diffusor die Rezir- kulation der inneren Strömung. Zudem wird aufgrund des Diffusors das Flammrohr in seiner Geometrie stabilisiert wird, beispielsweise weist das entsprechende Ende des Flammrohrs eine im Vergleich zu einer zylinderförmigen Ausgestaltung erhöhte Steifigkeit auf. Der Diffusor bewirkt vorzugsweise ein Aufklappen eines Teils des Oxidators, welcher außen am Flammrohr entlangströmt. Ein Aufklappen bzw. Aufweiten dieses Oxidatoranteils kann besonders wichtig für eine schnelle Durchmischung von Brennstoff und Oxidator sein, was vorzugsweise zu einer besseren Abluftreinigung führt.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der zumindest eine Strömungskanal ringförmig ausgebildet ist. Es soll diesbezüglich verstanden werden, dass, wie zuvor beschrieben, die Ringform des Strömungskanal ebenso durch eine Vielzahl von Ringsektoren bzw. -Segmenten ausgebildet sein kann, d.h. der Kanal kann bezogen auf den Querschnitt auch in mindestens einem Abschnitt unterbrochen sein.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine durchströmbare Querschnittsfläche des zumindest einen Strömungskanals entlang der Hauptströmungsrichtung konstant ist oder abnimmt.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die durchströmbare Querschnittsfläche des zumindest einen Strömungskanals, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, stromaufwärts der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung konstant und stromabwärts der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung reduziert ist. Möglich ist aber auch, dass die durchströmbare Querschnittsfläche stromaufwärts der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung erweitert ist, um eine Verbesserung der Einströmung in den Strömungskanal zu realisieren.

Dies hat den Vorteil, dass Fluidstrom beschleunigt wird, wodurch die Strömung stabilisiert wird, was zu einer verbesserten Durchmischung durch eine Reduktion von Ablösegebieten, höhere Geschwindigkeiten und Turbulenzen führt. Infolgedessen wird eine Verbrennung mit höherem Ausbrand und niedrigeren Emissionen erreicht.

Die Beschleunigung der Strömung auf Höhe der Eindüsungsvorrichtung kann auch als dynamische Flammensperre dienen.

Günstig ist es, wenn die durchströmbare Querschnittsfläche des zumindest einen Strömungskanals, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, stromaufwärts der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung mehrfach, vorzugsweise zweifach gestuft reduziert ist, im Bereich der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung eine konstante durchströmbare Querschnittsfläche aufweist und stromabwärts der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung nochmals mindestens einmal reduziert ist. Bevorzugt ist es, wenn das Verhältnis der Länge des Strömungskanals stromaufwärts der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung zur Breite der durchströmbaren Querschnittsfläche mindestens 0,5 beträgt.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Eindüsungsvorrichtung ringrohrförmig ausgebildet ist.

Vorzugsweise weist die Eindüsungsvorrichtung einen runden oder eckigen Querschnitt, wobei runde oder rundliche Querschnitte kreisförmige, ovale und elliptische Querschnitte umfassen sollen.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drallvorrichtung an der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung befestigt ist oder zu der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung beabstandet ist.

Günstig ist es, wenn die Drallkörper der Drallvorrichtung die Form von geraden oder gebogenen Platten aufweisen; vorstellbar sind u.a. aber auch Flügelprofile oder dergleichen.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Eindüsungsvorrichtung erste Eindüsungsöffnungen aufweist, deren Mittelachsen zumindest annähernd in die Hauptströmungsrichtung weisen.

Hierdurch wird der Brennstoff und/oder Oxidator zumindest annährend parallel zur Hauptströmungsrichtung in die Brennerkammer eingedüst, wobei als Mittelachse einer Eindüsungsöffnung deren Hauptausströmungsrichtung zu verstehen ist.

Vorstellbar ist aber auch, dass die Mittelachsen der Eindüsungsöffnungen und die Hauptströmungsrichtung einen Winkel größer Null einschließen, da es vorteilhaft sein kann, die Eindüsungsöffnungen nicht in Richtung der Hauptströmungsrichtung auszurichten, sondern in Abhängigkeit weiterer einstellbarer Elemente der Brennervorrichtung einen Winkel gegenüber der Hauptströmungsrichtung vorzugeben, beispielsweise um die Durchmischung von eingedüstem Brennstoff und durchströmendem Oxidator zu optimieren. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine der ersten Eindüsungsöffnungen eine in Hauptströmungsrichtung hervorragenden Eindüsungslanze aufweist.

Günstig ist dabei, dass Eindüsungsstutzen an den Eindüsungsöffnungen in Abhängigkeit ihres Profils bzw. ihrer Geometrie entlang der Mittelachse die Austrittsgeschwindigkeit des Brennstoffs aus der Eindüsungsöffnung erhöhen können.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Eindüsungsvorrichtung zweite Eindüsungsöffnungen aufweist, deren Mittelachsen jeweils mit der Hauptströmungsrichtung einen Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad einschließen.

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die zweiten Eindüsungsöffnungen einen von Null verschiedenen Winkel mit den ersten Eindüsungsöffnungen einschließen.

Zusätzliche Eindüsungsöffnungen, welche nicht in Hauptströmungsrichtung ausgerichtet sind, ermöglichen vorzugsweise, dass es zu lokaler vorgemischter Verbrennung kommt oder zumindest die lokale Durchmischung von Brennstoff und Oxidator erhöht wird und dadurch insgesamt neben einem erhöhten verfügbaren Brennstoffvolumen die Homogenisierung des Gemisches beschleunigt wird.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die ersten und zweiten Eindüsungsöffnungen unabhängig voneinander ansteuerbar sind, d.h. es können entweder die ersten, die zweiten, oder die ersten und zweiten Eindüsungsöffnungen aktiviert bzw. deaktiviert werden, wodurch sich der Volumenstrom an Brennstoff einstellen lässt. Des Weiteren ist es möglich, dass über die ersten und die zweiten Eindüsungsöffnungen unterschiedliche Brennstoffe eingedüst werden. Die ersten und zweiten Eindüsungsöffnungen der zumindest einen Eindüsungsvorrichtung können alternierend oder gruppenweise angeordnet sein.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem zumindest einen Strömungskanal eine erste und eine zweite Eindüsungsvorrichtung angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Eindüsungsvorrichtung, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, auf gleicher Höhe oder versetzt zueinander angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich innerhalb eines Strömungskanal entweder eine größere Menge an Brennstoff oder verschiedene Brennstoff mit dem durchströmenden Oxidator zu vermischen.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Jet-Brennervorrichtung einen ersten und einen zweiten Strömungskanal aufweist, wobei der erste Strömungskanal, bezogen auf die Längsachse, radial innenliegend von dem zweiten Strömungskanal angeordnet ist, und wobei der zweite Strömungskanal, bezogen auf die zentrale Längsachse, radial außen durch das Flammrohr begrenzt ist.

Somit ist einerseits der erste Strömungskanal radial innen von einem Leitrohr begrenzt und andrerseits sind die beiden Strömungskanäle von einem weiteren Leitrohr voneinander getrennt. Vorzugsweise sind das Flammrohr und die beiden Leitrohre parallel zueinander ausgerichtet.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem ersten Strömungskanal eine erste Eindüsungsvorrichtung und in dem zweiten Strömungskanal eine zweite Eindüsungsvorrichtung angeordnet ist.

Hierdurch kann entweder in Summe der Strömungskanäle mehr Brennstoff eingedüst werden oder aber unterschiedliche Brennstoffe je Eindüsungsvorrichtung.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem ersten und/oder zweiten Strömungskanal eine Drallvorrichtung angeordnet ist, welche, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, stromaufwärts der ersten und/oder zweiten Eindüsungsvorrichtung angeordnet ist.

Vorteilhaft daran ist, dass durch die Verd hung des jeweiligen durchströmenden Oxidato- ranteils mittels der Drallvorrichtung die Durchmischung von Brennstoff und Oxidator beschleunigt und verbessert werden kann.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Jet-Brennervorrichtung mehrere Eindüsungslanzen zur Eindüsung von mindestens einem Brennstoff umfasst, dass in dem ersten Strömungskanal eine Eindüsungsvorrichtung und eine Drallvorrichtung angeordnet sind, und dass die Eindüsungslanzen in dem zweiten Strömungskanal angeordnet sind, wobei die Drallvorrichtung, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, stromaufwärts der Eindüsungsvorrichtung angeordnet ist.

Über die Eindüsungslanzen kann der gleiche Brennstoff oder aber verschiedene Brennstoffe in den zweiten Strömungskanal zugeführt werden.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Jet-Brennervorrichtung mehrere Eindüsungslanzen zur Eindüsung von mindestens einem Brennstoff umfasst, welche zumindest teilweise radial innerhalb des Leitrohrs angeordnet sind.

Über die Eindüsungslanzen kann vorzugsweise Brennstoff oder ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidator eingedüst werden. Die Eindüsungslanzen werden auf ihrer Außenoberfläche vom Oxidator umspült bzw. umströmt.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Jet-Brennervorrichtung eine zentrale Brennerstufe umfasst, wobei die zentrale Brennerstufe innerhalb des Leitrohrs angeordnet ist, wobei die zentrale Brennerstufe Folgendes umfasst: einen Strömungskanal, und eine im Strömungskanal angeordnete Drallvorrichtung.

Günstig an einer zentralen Brennerstufe ist, dass der Brennkammer ein zusätzlicher axial- verdrallter Oxidatoranteil zugeführt wird.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zentrale Brennerstufe ferner zumindest eine Eindüsungsvorrichtung umfasst, wobei die zumindest eine Eindüsungsvorrichtung bezüglich der Hauptströmungsrichtung zumindest teilweise stromabwärts der Drallvorrichtung angeordnet ist, und wobei die Eindüsungsvorrichtung der Brennerstufe mehrere unterschiedlich ausgebildete Eindüsungsöffnungen umfasst.

Hierdurch kann zusätzlich entweder der gleiche Brennstoff oder ein anderer Brennstoff eingedüst werden, welcher durch in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung vorgelagerte Drallvorrichtung schnell und effizient mit einem verdrahten Oxidatoranteil vermischt wird.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zentrale Brennerstufe ferner eine Blendenplatte mit einer Vielzahl von Blendenöffnungen für Brennstoff und/oder Oxidator, wobei die Blendenplatte bezüglich der Hauptströmungsrichtung stromabwärts der Eindüsungsvorrichtung angeordnet ist, und wobei die Blendenplatte mehrere unterschiedlich ausgebildete Blendenöffnungen umfasst.

Vorteilhaft an einer derartigen zentralen Brennerstufe kann sein, dass im Vergleich zu herkömmlichen Pilotstufen deutlich niedrigere NOx-Werte bei einer gleichmäßigeren Verbrennung erreicht werden können. Durch eine gleichmäßigere und schnellere Durchmischung von Brennstoff und Oxidator werden die entsprechenden thermischen Reaktionen beschleunigt, wodurch sich die Brennkammertemperatur senken lässt.

Insbesondere der Einsatz der Blendenplatte fördert vorzugsweise die Rezirkulation, beschleunigt den eingedüsten Brennstoff und/oder ermöglicht eine verbesserte Durchmischung von Brennstoff und Oxidator. Im Ergebnis kann die Verbrennung, wie bereits erwähnt, vorzugsweise bei niedrigeren Temperaturen ablaufen, wodurch insbesondere die NOx-Emissionen gesenkt werden.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn je zwei benachbarte Blendenöffnungen der Blendenplatte und/oder je zwei benachbarte Eindüsungsöffnungen der Eindüsungsvorrichtung unterschiedlich in Form, Dimensionierung und/oder ihrer Ausrichtung zueinander und/oder in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung bzw. zentrale Längsachse ausgebildet und/oder angeordnet sind.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Blendenplatte an der Eindüsungsvorrichtung angeordnet, d.h. in unmittelbarer räumlicher Nähe in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung, ohne dabei jedoch die Strömung des Oxidators um die Eindüsungsvorrichtung herum durch die Blendenöffnung der Blendenplatte hindurch zu verhindern.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Flammrohr so in einem Mantelrohr angeordnet ist, dass zwischen dem Flammrohr und dem Mantelrohr ein Bypass-Strömungskanal ausgebildet ist, welcher von einem Teil des Oxidators durchströmbar ist.

Die Ableitung eines Teils der Oxidatorströmung in den Bypass-Strömungskanal zwischen, beschleunigt vorzugsweise die schnelle Durchmischung des Brennstoffs und des Oxidators. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Bypass-Strömungskanal zwischen dem Flammrohr und dem Mantelrohr zumindest eine Bypass-Eindüsungs- vorrichtung zur Eindüsung von Brennstoff angeordnet ist.

Durch die Bypass-Eindüsungsvorrichtung wird bereits im Bypass-Strömungskanal Brennstoff mit einem Teil des Oxidators vermischt. Somit steigert die Bypass-Eindüsung die Verbrennung, wobei der Brennstoff, welcher mittels der Bypass-Eindüsungsvorrichtung eingedüst wird, der gleiche Brennstoff wie der über die weiteren Eindüsungsvorrichtungen eingedüste Brennstoff sein kann oder aber auch ein von diesem verschiedener Brennstoff.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Bypass-Strömungskanal zwischen dem Flammrohr und dem Mantelrohr zumindest eine Bypass-Drallvorrichtung zur Verd hung des Oxidatoranteils angeordnet ist, wobei die Bypass-Eindüsungs- vorrichtung bezüglich der Hauptströmungsrichtung stromabwärts der zumindest einen Bypass-Drallvorrichtung angeordnet ist.

Hierdurch wird die Durchmischung des durch die Bypass-Eindüsungsvorrichtung eingedüsten Brennstoffs und des durch den Bypass-Strömungskanal strömenden Oxidatoranteils gefördert. Zudem wird der Brennstoff der Bypass-Eindüsungsvorrichtung in den verdrahten Oxidatoranteil eingedüst, was zu einer verbesserten Durchmischung führt.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass, bezogen auf die Hauptströmungsrichtung, an dem stromaufwärtsseitigen Ende des Mantelrohrs ein Einschnürungselement zur Einstellung des den Bypass-Strömungskanal durchströmenden Oxidatoranteils angeordnet ist.

Durch das Einschnürungselement kann der Oxidatoranteil eingestellt werden, welcher durch den Bypass-Strömungskanal strömt. Das Einschnürungselement ist vorzugsweise als Rohrring mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet. Zur verbesserten Aufteilung des Oxidators kann die stromaufwärtsseitige Fläche des Einschnürungselements auch profiliert sein. Vorstellbar ist auch, dass über das Einschnürungselement zusätzlich Brennstoff in den Bypass-Strömungskanal eingedüst werden kann.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Oxidator in die Jet-Bren- nervorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 50 m/s bis 70 m/s, insbesondere von 60 m/s, eintritt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch die Verwendung einer Jet-Brennervor- richtung wie vorstehend beschrieben gelöst. Dabei wird die Jet-Brennervorrichtung zur Verbrennung mindestens eines Brennstoffs mit mindestens einem Oxidator verwendet, insbesondere zur Reinigung eines verunreinigten Gasstromes, vorzugsweise ein mit organischen Substanzen verunreinigter Gasstrom. Eine derartige Jet-Brennervorrichtung wird somit insbesondere zur Abgasreinigung und/oder Abluftreinigung verwendet.

Die Aufgabe kann erfindungsgemäß ferner durch ein Brennkammersystem mit mindestens einer Brennkammer und mindestens mit einer Jet-Brennervorrichtung wie vorstehend beschrieben gelöst werden, wobei die Jet-Brennervorrichtung an ihrem Außenumfang mit einem Boden der Brennkammer verbunden ist.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Jet-Brennervorrichtung in die Brennkammervorrichtung eingeschoben ist und außerhalb der Brennkammervorrichtung befestigt ist, wobei zwischen dem Außenumfang der Jet-Brennervorrichtung und der Brennkammervorrichtung ein Ringspalt ausgebildet ist, welcher von einem Teil des Oxidators durchströmbar ist.

Hierdurch strömt, insbesondere bei einer Brennervorrichtung mit Mantelrohr, ein Teil des Oxidators zum einen durch den Strömungskanal zwischen Flammrohr und Mantelrohr und zum anderen durch den Ringspalt zwischen Mantelrohr und dem entsprechenden Einschubbereich der Brennkammervorrichtung. Dieser Ringspalt kann in Folge von Fertigungstoleranzen oder aber durch thermische Verformungen asymmetrisch ausgebildet sein. Durch das Vorsehen eines Mantelrohrs ist dennoch eine symmetrische Strömung vom Flammrohr zur Öffnung der Brennkammervorrichtung vorherrschend.

Die Aufgabe kann erfindungsgemäß weiter auch durch eine thermische Abgasreinigungsanlage mit einer Jet-Brennervorrichtung wie vorstehend beschrieben gelöst werden. Die Aufgabe kann erfindungsgemäß weiter auch durch eine Gasturbinenvorrichtung mit einer Jet-Brennervorrichtung wie vorstehend beschrieben gelöst werden.

Die Aufgabe kann erfindungsgemäß ferner durch ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung, welches folgende Schritte umfasst:

Zuführen von Oxidator zu einem Brennerkopf zur Ausbildung mindestens eines Oxidator- stroms;

Zuführen von Brennstoff zu einer Eindüsungsvorrichtung des Brennerkopfs; und Eindüsen des Brennstoffs mittels der Eindüsungsvorrichtung des Brennerkopfs in den mindestens einen Oxidatorstrom

Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.

In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung;

Fig. 2 eine erste schematische perspektivische Längsschnittdarstellung der ersten Ausführungsform aus Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Längsschnittdarstellung der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 ;

Fig. 4 eine schematische perspektivische Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung;

Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Brennerstufe;

Fig. 6 eine schematische perspektivische Schnittdarstellung der ersten Ausführungsform aus Fig. 5; Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf die erste Ausführungsform aus Fig. 5;

Fig. 8 eine schematische perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung;

Fig. 9 eine schematische perspektivische Längsschnittdarstellung der dritten Ausführungsform aus Fig. 8;

Fig. 10 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung mit einer eingeschobenen Jet-Brennervorrich- tung;

Fig. 11 eine schematische perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Brennerstufe;

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht der zweiten Ausführungsform einer Brennerstufe aus Fig. 11 ;

Fig. 13 eine schematische perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Brennerstufe;

Fig. 14 eine schematische perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Brennerstufe;

Fig. 15 eine schematische perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Brennerstufe;

Fig. 16 eine schematische Draufsicht auf die fünfte Ausführungsform einer Brennerstufe aus Fig. 15;

Fig. 17 eine schematische perspektivische Teilansicht einer sechsten Ausführungsform einer Brennerstufe; und Fig. 18 eine schematische perspektivische Teilansicht einer siebten Ausführungsform einer Brennerstufe;

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung 100, welche zur Verbrennung von mindestens einem Brennstoff mit mindestens einem Oxidator dient.

Die Jet-Brennervorrichtung 100 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine zentrale Längsachse 102 ausgebildet, wobei eine Hauptströmungsrichtung 104 zumindest annähernd parallel zu der zentralen Längsachse 102 verläuft.

Die Jet-Brennervorrichtung 100 umfasst als in Fig. 1 sichtbare Komponenten ein Flammrohr 106, an dessen stromabwärtsseitigen Ende ein Diffusor 108 ausgebildet ist, wobei in Fig. 1 ferner zu erkennen ist, dass sich der Querschnitt des Flammrohrs 106 in einem Abschnitt 110 verjüngt, wodurch die Strömung beschleunigt wird.

Das Flammrohr 106 ist von einem Mantelrohr 112 umgeben, wodurch zwischen dem Flammrohr 106 und dem Mantelrohr 112 ein kreisringförmiger Bypass-Strömungskanal 114 ausgebildet wird, in welchem eine Bypass-Drallvorrichtung 116 mit einer Vielzahl von Drallplatten 118 zur Verdrhung des durch Bypass-Strömungskanal strömenden Oxidator- anteils.

Am stromaufwärtsseitigen Ende des Mantelrohrs 112 ist ein Einschnürungselement 120 angeordnet, mit welchem der Anteil des Oxidators eingestellt werden kann, der den Bypass-Strömungskanal 114 durchströmen soll.

Fig. 2 zeigt eine erste schematische perspektivische Längsschnittdarstellung der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 , wohingegen Fig. 3 eine reine schematische Längsschnittdarstellung wiedergibt. In Fig. 2 und 3 ist zu erkennen, dass innerhalb des Flammrohr 106 ein Leitrohr 122 angeordnet ist, wodurch zwischen dem Flammrohr 106 und dem Leitrohr 122 ein Strömungskanal 124 ausgebildet ist, welcher von einem Teil des Oxidators durchströmbar ist.

Innerhalb des Strömungskanals 124 ist eine Drallvorrichtung 126 mit einer Vielzahl von Drallplatten 128 sowie eine ringrohrförmige Eindüsungsvorrichtung 130 angeordnet, wobei die ringrohrförmige Eindüsungsvorrichtung 130 stromabwärts der Drallvorrichtung 126 angeordnet ist.

Hierdurch wird der durchströmende Anteil des Oxidators nur einmal für die Verd hung umgelenkt und somit kann die Strömungsgeschwindigkeit vorzugsweise fast unverändert für die Durchmischung mit dem Brennstoff verwendet werden. Die Eindüsung des Brennstoffs wird durch einen derartigen Aufbau vorzugsweise optimiert und es kommt optimalerweise zu weniger Druckverlusten und/oder niedrigeren Emissionen.

Ferner ist innerhalb des Leitrohrs 122 eine zentrale Brennerstufe 132 angeordnet, welche eine Eindüsungsvorrichtung 134 und eine Drallvorrichtung 136 umfasst. Die Eindüsungsvorrichtung 134 mit Eindüsungsöffnungen 138 ist rohrförmig ausgebildet und parallel zum Leitrohr 122 ausgerichtet, so dass ein kreisringförmiger, zentraler Strömungskanal 140 zwischen dem Leitrohr 122 und der Eindüsungsvorrichtung 134 ausgebildet wird.

Der Querschnitt des Leitrohrs 122 vergrößert sich im Bereich der Drallvorrichtung 126 einmal und ein weiteres Mal nach der Eindüsungsvorrichtung 130. Entsprechend dazu wird im Abschnitt 110 des Flammrohrs 106 dessen Innenradius auf Höhe der Drallvorrichtung 126 verringert und ein weiteres Mal nach der Eindüsungsvorrichtung 130. Insgesamt wird dadurch die Strömung innerhalb des Strömungskanals 124 zweistufig beschleunigt wird.

Vorstellbar ist aber auch, dass die durchströmbare Querschnittsfläche des Strömungskanals 124 bereits stromaufwärts der Eindüsungsvorrichtung 130 mehrfach, vorzugsweise zweifach gestuft reduziert ist.

Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung 100. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform aus Fig. 1 und 2 weist das Leitrohr 122 einen konstanten Querschnitt entlang der Hauptströmungsrichtung 104 auf.

Zudem umfasst die zentrale Brennerstufe 132 innerhalb dieses Leitrohrs 122 neben der Eindüsungsvorrichtung 134 und der Drallvorrichtung 136 eine weitere, ringrohrförmige Eindüsungsvorrichtung 142, welche stromabwärts der Drallvorrichtung 136 angeordnet ist, sowie eine Blendenplatte 144, welche stromabwärts der ringrohrförmigen Eindüsungsvorrichtung 142 angeordnet ist.

Das Zusammenwirken der Drallvorrichtung 136, der Eindüsungsvorrichtung 142 und der Blendenplatte wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 5 bis 8 näher ausgeführt.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen eine erste Ausführungsform einer zentralen Brennerstufe 132 in einer schematischen perspektivischen Darstellung und Schnittdarstellung, sowie in einer schematischen Draufsicht.

In den Fig. 5 bis 7 ist die zentrale Brennerstufe 132 dargestellt innerhalb der Drallvorrichtung 126 und der Eindüsungsvorrichtung 130 des Strömungskanals 124, ohne dass sie von diesen vom Leitrohr 122 getrennt wird.

Zu sehen ist, dass sowohl die Drallplatten 128 der Drallvorrichtung 126 als auch die Drallplatten 146 der Drallvorrichtung 136 die Eindüsungsvorrichtung 130 bzw. die Eindüsungsvorrichtung 142 zumindest teilweise an ihren jeweiligen stromabwärtsseitigen Kanten aufnehmen.

Die Drallplatten 128 und die Drallplatten 146 können sich in ihrer Größe unterscheiden und außerdem einen anderen Neigungswinkel gegenüber der Hauptströmungsrichtung 104 aufweisen, wodurch der jeweilige durchströmende Oxidatoranteil unterschiedlich stark verdraht wird.

Die Blendenplatte 144 ist über Stege 148 mit der Eindüsungsvorrichtung 134 verbunden und damit in ihrer Position fixiert.

Die Blendenplatte 144 weist kreisförmige Blendenöffnungen 150 und langlochförmige Blendenöffnungen 152 auf, welche alternierend in Umfangsrichtung angeordnet sind. Durch die unterschiedlichen Geometrien der Blendenöffnungen 150, 152 werden unterschiedliche Zone an der Blendenplatte 144 erzeugt, welche sich vorzugsweise gegenseitig stabilisieren.

Durch die langlochförmigen Blendenöffnungen 152 wird Brennstoff aus je zwei Eindüsungsöffnungen 154 der Eindüsungsvorrichtung 142 eingedüst, wohingegen durch die kreisförmigen Blendenöffnungen 150 nur von je einer Eindüsungsöffnung Brennstoff eingedüst wird.

Durch die unterschiedlichen Öffnungsformen der Blendenöffnungen 150, 152 innerhalb einer Blendenplatte 144 können unterschiedliche Verbrennungstypen nebeneinander ablaufen. Während es an den kreisförmigen Blendenöffnungen 150 mit einer zugeordneten Eindüsungsöffnung 154 zu einer fetteren Verbrennung kommt, herrscht an den langlochförmigen Blendenöffnungen 152 optimalerweise eine magerere Verbrennung, die wiederum über die fettere Verbrennung stabilisiert wird.

Die je zwei Eindüsungsöffnungen 154, welche durch eine langlochförmige Blendenöffnung 152 Brennstoff in die Brennkammer zuführen, sind vorzugsweise gegenüber einer Längsmittelachse der langlochförmigen Blendenöffnung 152 radial, bezogen auf die zentrale Längsachse 102, versetzt sind.

Dies kann den Vorteil haben, dass sich die Brennerflamme bzw. die Verbrennung im radial äußeren Bereich der Blendenplatte 144 stabilisiert. Dies kann auch dadurch bedingt sein, dass es durch die radial versetzte Anordnung von langlochförmiger Blendenöffnung 152 und den zwei Eindüsungsöffnungen 154 an der radial innenliegenden Langseite der langlochförmigen Blendenöffnung zu einem größeren Strom des Oxidators kommt, d.h. an den langlochförmigen Blendenöffnungen 152 entstehen an den radial außenliegen Langseiten heißere Strömungspfade, während sich radial innenliegend vorzugsweise die kälteren Strömungspfade ausbilden.

Anders gesagt, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Mittelpunkt der entsprechenden Blendenöffnungen 150, 152 bzw. deren Mittelachse, bezogen auf die Umfangsrichtung der Blendenplatte 144, radial weiter innen angeordnet ist, als der Mittelpunkt der zugeordneten Eindüsungsöffnung bzw. -Öffnungen 154, denn dadurch stellt sich eine stabile Flamme am äußeren Rand der Blendenplatte 144 ein.

Über die Eindüsungsvorrichtungen 130, 134, 142 kann der gleicher oder unterschiedlicher Brennstoff eingedüst bzw. zugeführt werden.

Fig. 8 und 9 zeigen eine schematische perspektivische Darstellung und eine schematische perspektivische Längsschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Jet-Brennervorrichtung 100.

Gegenüber der zweiten Ausführungsform gern. Fig. 4 weist die Jet-Brennervorrichtung 100 in den Fig. 8 und 9 eine ringrohrförmige Bypass-Eindüsungsvorrichtung 156 auf, welche stromabwärts des Bypass-Strömungskanals 114 angeordnet ist.

Des Weiteren ist das Mantelrohr 112 von einem weiteren Mantelrohr 158 umgeben, wodurch ein weiterer Bypass-Strömungskanal 160 ausgebildet wird, welcher von einem Teil des Oxidators durchströmbar ist.

Zudem ist innerhalb des Strömungskanals 124 eine weitere, ringrohrförmige Eindüsungsvorrichtung 162 angeordnet, welche zwischen der Eindüsungsvorrichtung 130 und dem Leitrohr 122 angeordnet ist.

Darüber hinaus weist die Jet-Brennervorrichtung gern. Fig. 8 und 9 eine Vielzahl von Eindüsungslanzen 164 auf, über welche an definierten Stellen der Jet-Brennervorrichtung zusätzlich Brennstoff zugeführt werden kann, um Einfluss auf die Verbrennung zu nehmen.

Fig. 10 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Brennkammervorrichtung 200 mit einer eingeschobenen Jet-Brennervorrichtung 100.

Die Jet-Brennervorrichtung 100 ist in die Brennkammervorrichtung 200 eingeschoben und außerhalb der Brennkammervorrichtung 200 befestigt ist, wobei zwischen dem Außenumfang der Jet-Brennervorrichtung 100 und einem Brennkammerabschnitt 202 der Brennkammervorrichtung 200 ein Ringspalt 204 ausgebildet ist, welcher von einem Teil des Oxidators durchströmbar ist. Dieser Ringspalt 204 kann in Folge von Fertigungstoleranzen oder aber durch thermische Verformungen asymmetrisch ausgebildet sein. Durch das Vorsehen eines Mantelohrs 112 ist dennoch eine symmetrische Strömung vom Flammrohr 106 zur Öffnung der Brennkammervorrichtung 200 vorherrschend.

In den Fig. 11 und 12 ist eine zweite Ausführungsform einer Brennerstufe 132 gezeigt, welche sich dadurch von der ersten Ausführungsform unterscheidet, dass die Brennerstufe eine erste Blendenplatte 166, welche stromabwärts der inneren, ringrohrförmigen Eindüsungsvorrichtung 142 (nachfolgend als erste Eindüsungsvorrichtung 142 bezeichnet) angeordnet ist, und eine zweite Blendenplatte 168, welche stromabwärts vor der äußeren ringrohrförmigen Eindüsungsvorrichtung 130 (nachfolgend als zweite Eindüsungsvorrichtung 130 bezeichnet) angeordnet ist.

Zudem weist die Brennerstufe 132 in den Fig. 11 und 12 keine zentrale Eindüsungsvorrichtung 134 mit Eindüsungsöffnungen 138 auf. Hingegen ist zentral eine Innenkreisscheibe 169 angeordnet.

Die erste Blendenplatte 166 ist unterteilt und zwar in vier gleiche Segmente 170, welche bezogen auf die Umfangsrichtung der ersten Blendenplatte 166 voneinander beabstandet angeordnet sind.

Die zweite Blendenplatte 168 ist in fünf gleiche Segmente 172 unterteilt ist, welche bezogen auf die Umfangsrichtung der zweiten Blendenplatte 168 voneinander beabstandet angeordnet sind.

Die Segmente 170 bzw. 172 sind vorzugsweise im Bereich der langlochförmigen Blendenöffnung 152 voneinander getrennt.

Vorstellbar ist auch, dass die erste Blendenplatte 166 in mehr als vier Segmente 170 oder weniger als vier Segmente 170 unterteilt ist, wobei die Segmente 170 der ersten Blendenplatte 166 gleich sein oder sich voneinander unterscheiden können. Gleiches gilt analog für die zweite Blendenplatte 168, welche gleichfalls in mehr oder weniger als fünf Segmente 172 unterteilt sein kann, wobei auch diese Segmente 172 gleich oder verschieden sein können. Durch die entkoppelte Anordnung der Segmente 170 bzw. 172 tritt insgesamt weniger thermische Dehnung auf. Zudem fällt bei der Fertigung der vergleichsweise kleineren Segmente 170, 172 weniger Abfallmaterial an als bei der Fertigung einer durchgehenden ersten bzw. zweiten Blendenplatte 166, 168.

In Ergänzung dazu sind zur Befestigung der Segmente 172, 174 mehr Verbindungen 174 erforderlich, wodurch die Fixierung der ersten und der zweiten Blendenplatte 166, 168 verbessert wird und ein Ausfall oder Versagen einer einzelnen Verbindung 174 besser kompensiert werden kann.

In Fig. 11 und 12 ist außerdem die besonders bevorzugte Ausführungsform der Verbindungen 174 ersichtlich.

In dieser besonders bevorzugten Ausführungsform der Verbindungen 174 umfassen die Verbindungen 174 jeweils eine Schraube 176, eine Mutter 178 und einen Abstandshalter 180, welcher hülsenförmig ausgebildet ist.

Bevorzugt wird jedes Segment 170, 172 mit zwei oder mehr Paaren der Verbindungen 174 an der ersten bzw. der zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 befestigt, wobei die Verbindungen 174 der einzelnen Paare auf einander gegenüberliegenden Seiten der Eindüsungsvorrichtung 142, 130 angeordnet sind.

Die Muttern 178 sind seitlich an der ersten bzw. an der zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 befestigt, vorzugsweise angeschweißt.

Durch die Abstandshalter 180, welche vorzugsweise austauschbar oder wechselbar sind, kann der gewünschte Abstand zwischen Eindüsungsvorrichtung und Blendenplatte eingestellt werden. Somit ist auch die Oxidatorströmung um die Eindüsungsvorrichtungen 142, 130 und durch die Blendenplatten 166, 168 einstellbar.

Durch die Beabstandung der Blendenplatten 166, 168 und die seitliche Befestigung der Muttern 178 werden Schweißnähte oder Schweißpunkte auf der stromabwärtsseitigen, heißen Oberfläche der Eindüsungsvorrichtungen 142, 130 vermieden. Die Schrauben 176 werden zur Befestigung des jeweiligen Segments 170, 172 in die zugehörige Mutter 178 eingeschraubt, wobei die für die jeweilige Verbindung 174 in den Blendenplatten 166, 168 vorgesehene Bohrung zusätzlich ein zur Schraube 176 korrespondierendes Gewinde aufweisen kann.

In Fig. 13 ist eine dritte Ausführungsform einer Brennerstufe 132 dargestellt, welche sich von der zweiten Ausführungsform in den Fig. 11 und 12 durch die Art und Weise der Befestigung der Segmente 170, 172 an der jeweiligen Eindüsungsvorrichtung 142, 130 un- ter-scheidet.

In der dritten Ausführungsform sind die Verbindungen 174 ebenso paarweise aufeinander gegenüberliegenden Seiten der ersten bzw. der zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 angeordnet.

Die Verbindungen 174 umfassen in der dritten Ausführungsform ebenfalls eine Schraube 176, eine Mutter 178 und einen hülsenförmigen Abstandshalter 180.

Jede Schraube 176 eines Verbindungspaares greift durch eines der Segmente 170, 172 in einen zugeordneten U-förmigen Bügel 182 ein, welcher stromaufwärtsseitig gegen die erste bzw. die zweite Eindüsungsvorrichtung 142, 130 geführt ist und diese zumindest teilweise umgreift. Die beiden Schrauben 176 werden mittels der jeweiligen Mutter 178 an dem zugeordneten U-förmigen Bügel 182 gesichert. Die beiden zugehörigen Abstandshalter 180 des Verbindungspaares sind zwischen den Enden des U-förmigen Bügels 182 und dem entsprechenden Segment angeordnet, wodurch der Abstand zwischen diesem Segment und der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 eingestellt wird.

Die Bügel 182 können an der jeweiligen Eindüsungsvorrichtung 142, 130 fixiert sein, beispielsweise durch einen oder mehrere Schweißpunkte.

Alternativ sind die Bügel 182 entlang der Umfangsrichtung der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 zumindest teilweise verschieblich, wodurch ein weiterer Freiheitsgrad zur Reduzierung thermischer Spannung bereitgestellt wird. Die Beweglichkeit nicht fixierter Bügel 182 entlang der Umfangsrichtung kann durch Anschläge (nicht dargestellt), welche an der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 befestigt sind, begrenzt werden. Die Bügel 182 sind vorzugsweise aus einem Metall gefertigt.

Über die Breite nicht fixierter Bügel 182 lässt sich der Reibwiderstand zwischen Bügel 182 und der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 einstellen. Hierdurch wird die Gefahr eines Verkippens des zugehörigen, mittelbar befestigten Segments 170, 172 um die Umfangsachse der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 reduziert.

Die Bohrungen für die Verbindungen 174 in der ersten und zweiten Blendenplatte 166, 168 und auch die hülsenförmigen Abstandshalter 180 können mit einem Innengewinde korrespondierend zu den Schrauben 176 versehen sein.

In Fig. 14 ist eine vierte Ausführungsform einer Brennerstufe 132 dargestellt, welche sich von der dritten Ausführungsform in Fig. 13 dadurch unterscheidet, dass Verbindungspaare aus zwei Schrauben 176, zwei Muttern 178 und zwei Abstandshaltern 180 einen Bereich eines der Segmente 170, 172 nicht mittels eines Bügels 182 an der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 sichern, sondern mittels eines Quersteges 184, welcher auf der dem Segment gegenüberliegenden, stromaufwärtsseitigen Oberfläche der Eindüsungsvorrichtung anliegt. Das entsprechende Segment 170, 172, die beiden Abstandshalter 180 eines Verbindungspaares und der zugehörige Quersteg 184 spannen dadurch im Inneren ein Rechteck auf.

Vorstellbar ist, dass die Abstandshalter 180 und/oder die Querstege 184 an der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 befestigt sind.

Ferner ist der Reibwiderstand zwischen Quersteg und der ersten bzw. der zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 über die Größe der Auflagefläche des Querstegs einstellbar.

Alternativ oder ergänzend können die Segmente 170, 172 an der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 durch mehrere U-förmige Bleche (nicht dargestellt) gesichert sein. Diese U-förmigen Bleche sind, vergleichbar zu den Bügeln 182 aus Fig. 13, stromaufwärtsseitig gegen die erste bzw. die zweite Eindüsungsvorrichtung 142, 130 geführt und an dieser befestigt, beispielsweise durch eine Schweißverbindung. Die beiden Schenkel der U-förmigen Bleche, welche die jeweilige Eindüsungsvorrichtung 142, 130 auf einander gegenüberliegenden Seiten umgreifen, sind in einen stromabwärtsseitigen Abschnitt und einen stromaufwärtsseitigen Abschnitt unterteilt. Der jeweilige stromabwärtsseitige Abschnitt eines Schenkels ist zur Einstellung des Abstandes des jeweiligen Segments 170, 172 zur ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 um die Schenkelachse verdreht, beispielsweise um 90 Grad. Die verdrehten, stromabwärtsseitigen Abschnitte der Schenkel sind durch entsprechende Öffnungen in dem jeweiligen Segment 170, 172 hindurchgeführt und werden auf der stromabwärtigen Seite des Segments 170, 172 umgebogen, um den eingestellten Abstand zu sichern.

In den Fig. 15 und 16 ist eine fünfte Ausführungsform einer Brennerstufe 132 dargestellt, welche Maßnahmen zur Lärmreduzierung aufweist.

Erstens sind die langlochförmigen Blendenöffnungen 152 der Segmente 170, 172 der ersten und der zweiten Blendenplatte 166, 168 beidseitig, d.h. an einem Langlochinnensteg 185 und am Langlochaußensteg 186 durch ein oder zwei Paare von Verbindungen 174 an der ersten bzw. zweiten Eindüsungsvorrichtung 142, 130 befestigt, wodurch die Langlochinnenstege 185 und Langlochaußenstege 186 an einem strömungsinduzierten Schwingen gehindert werden oder ein derartiges Schwingen zumindest reduziert wird.

Zweitens weisen die langlochförmigen Blendenöffnungen 152 der ersten und der zweiten Blendenplatte 166, 168 eine oder mehrere Verjüngungen auf.

Die Verjüngungen werden durch sich paarweise gegenüberliegende Ausbuchtungen 187 der jeweiligen Blendenplatte 166, 168 erzeugt, die in Bezug auf die Außen- bzw. Innenkontur stetig oder unstetig, wie beispielsweise zackenförmig oder dergleichen, ausgebildet sein können, wobei sich vorzugsweise entlang der Umfangsrichtung der ersten und zweiten Blendenplatte 166, 168 die Anzahl der Verjüngungen und damit auch die Anzahl der Ausbuchtungen 187 benachbarter langlochförmiger Blendenöffnungen 152 unterscheidet.

Unter dem Begriff "Ausbuchtung" ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ein Bereich der jeweiligen Blendenplatte, Scheibe oder dergleichen zu verstehen, der heraus- oder hervorragt. Durch einen derart heraus- oder hervorragenden Bereich wird die betroffene Blendenöffnung abschnittsweise verjüngt oder der Abstand gegenüberliegender Elemente der Brennervorrichtung abschnittsweise verringert. In den Fig. 15 und 16 weisen dementsprechend die langlochförmigen Blendenöffnungen 152, welche durch zwei benachbarte Segmente 170, 172 gebildet werden, zwei Paare von Ausbuchtungen 187 auf, wohingegen die übrigen langlochförmigen Blendenöffnungen 152 jeweils nur ein Paar Ausbuchtungen 187 aufweisen.

Die Ausbuchtungen 187 können sich direkt gegenüberliegen oder können auch versetzt zueinander anordnet sein.

Ferner können auch weitere Ausbuchtungselemente (nicht dargestellt) in den ringförmigen Spalt 188 zwischen der ersten und der zweiten Blendenplatte 166, 168 hineinragen.

Drittens ist vorzugsweise auch die Innenkreisscheibe 169 entlang ihres Außenumfangs mit Ausbuchtungen 187 versehen, sodass verjüngte Abschnitte in dem ringförmigen Spalt 190 zwischen Innenkreisscheibe 169 der ersten Blendenplatte 166 ausgebildet werden.

Weitere Maßnahmen zur Lärmreduzierung sind vorstellbar, welche verursachen, dass im Bereich der ringförmigen Spalte 188, 190 sowie entlang der langlochförmigen Blendenöffnungen 152 symmetrische und/oder unsymmetrische Verjüngungen ausgebildet werden.

Fig. 17 zeigt eine sechste Ausführungsform einer Brennerstufe 132 mit einer Maßnahme zur Reduzierung von schwingungsinduziertem Lärm an den Spalten zwischen zwei benachbarten Segmenten 170 der ersten Blendenplatte 166 oder zwei benachbarten Segmenten 172 der zweiten Blendenplatte 168.

Bei einer langlochförmigen Blendenöffnung 152, welche durch zwei benachbarte Segmente 170 oder zwei benachbarte Segmente 172 gebildet wird, ist der Langlochinnensteg 185 und der Langlochaußensteg 186 durch jeweils einen Spalt geteilt. Die dadurch entstehenden, freien Enden oder Teilstücke der Stege 185, 186 schwingen durch die Oxida- torströmung und erzeugen dadurch Lärm.

Zur Reduzierung dieses Lärms ist eine stromaufwärts gebogene Verlängerung 192 an einem Teilstück 194 des Langlochaußenstegs 186 vorgesehen, welche das andere Teilstück 196 des Langlochaußenstegs 186 zumindest teilweise überlappt oder überragt. Die Verlängerung 192 ist vorzugsweise ein Abschnitt des Teilstücks 194. Alternativ zeigt Fig. 18 dazu - in einer siebten Ausführungsform einer Brennerstufe 132 - ein plattenförmiges Element 198, welches auf der stromaufwärtsseitigen Oberfläche der beiden Teilstücke 194, 196 des geteilten Langlochaußenstegs 186 befestigt ist. Vorzugsweise ist das plattenförmige Element 198 gegen beide Teilstücke 194, 196 geschweißt. Ein derartiges Verschließen des Spaltes unterbindet gleichfalls ein Schwingen der beiden Teilstücke 194, 196 und infolgedessen auch die lokale Erzeugung von Lärm.

Ergänzend oder alternativ ist vorstellbar, dass die Spalte zwischen den Teilstücken des Langlochinnenstegs 185 und des Langlochaußenstegs 186 einer langlochförmigen Blendenöffnung 152 auf der stromabwärtsseitigen Oberfläche durch ein gemeinsames, plattenförmiges Querelement (nicht dargestellt) abgedeckt sind. Das plattenförmige Querelement ist folglich zumindest annähernd senkrecht zu der Umfangsrichtung der jeweiligen Blendenplatte 166, 168 ausgerichtet.

BEZUGSZEICHEN

Jet-Brennervorrichtung zentrale Längsachse Hauptströmungsrichtung Flammrohr

Diffusor

Abschnitt des Flammrohrs , 158 Mantelrohr , 160 Bypass-Strömungskanal Bypass-Drallvorrichtung , 128, 146 Drallplatten

Einschnürungselement Leitrohr

Strömungskanal , 136 Drallvorrichtung , 134, 142, 162 Eindüsungsvorrichtung zentrale Brennerstufe , 154 Eindüsungsöffnungen zentraler Strömungskanal Blendenplatte Stege kreisförmige Blendenöffnungen langlochförmige Blendenöffnungen Bypass-Eindüsungsvorrichtung Eindüsungslanzen erste Blendenplatte zweite Blendenplatte Segment Segment Verbindung

Schraube

Mutter

Abstandshalter Bügel Quersteg

Ausbuchtung

Spalt

Spalt

Verlängerung

Teilstück des Langlochaußenstegs

Teilstück des Langlochaußenstegs Plattenförmiges Element Brennkammervorrichtung Brennkammerabschnitt

Ringspalt