CN104566475B - 燃气轮机燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抑制压力损失的增大，并且可兼得产品可靠性和燃烧器衬套的导热促进的燃气轮机燃烧器。该燃气轮机燃烧器具备燃烧器衬套、以及设于该燃烧器衬套的外周的导流套筒，在上述燃烧器衬套与上述导流套筒之间形成了导热介质流通的环状流路，其特征在于，上述导流套筒具备内径缩小部，具有平滑地连接该内径缩小部和上游侧内周部的锥部，在上述锥部的内侧表面具备产生在导热介质的流动方向具有旋转的中心轴的纵涡的纵涡产生单元。

Description

燃气轮机燃烧器

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧器。

背景技术

对于燃气轮机等的燃烧器衬套、涡轮翼、热交换器、叶片、锅炉、加热炉等，冷却、加热、热交换等中的流体与固体之间的导热促进，基于各设备所要求的式样考虑了各种构造。

例如，在发电用燃气轮机等的燃烧器中，要求以不损失燃气轮机效率的程度的较少的压力损失维持必要的冷却性能，并维持构造强度的可靠性。并且，从关注环境问题的观点来看，要求减少在燃烧器内生成的氮氧化物(NOx)的排出量。作为NOx的产生主要因素，列举了燃烧时空气中的氧和氮被保持为非常高温。为了防止该情况并减少NOx，利用在燃烧前混合燃料与空气来燃烧的预混合燃烧，并且实现使其以燃料与空气的混合比(燃料空气比)比理论混合比小的状态燃烧。

作为鉴于该点的燃气轮机燃烧器的导热装置(导热构造)，在日本特开2001-280154号公报(专利文献1)记载有具备在轴方向连结多个将大致矩形的板材卷曲形成为筒状的圆筒材料而形成的衬套的构造。该衬套中的各圆筒材料与相邻的其他的圆筒材料重叠连结，该重叠部分由焊接以及钎焊结合。

另外，在各圆筒材料的一方的端部(来自压缩机的压缩空气的流通方向的下游侧)沿周方向配置有多个由冲压加工等形成的凸部(纵涡产生器)。该纵涡产生器产生在导热介质(压缩空气)的流动方向具有旋转的中心轴的纵涡，通过该纵涡搅拌流通路的导热介质。并且，在该燃烧器衬套的外周面设有用于破坏在被纵涡产生器搅拌的导热介质产生的边界层的肋部(紊流促进体)。

另外，作为其他的构造的燃气轮机燃烧器的导热构造，在日本特开平6-221562号公报(专利文献2)记载有，使用于在衬套外侧形成导热介质的流通路而设置的导流套筒(外筒)的内径逐渐缩小的构造。该文献中，通过缩小该衬套与导流套筒间的导热介质流通路来增大导热介质的流速，并且通过增大衬套面的表面粗度来提高热传递率。

另外，作为其他的构造的燃气轮机燃烧器的导热构造，有日本特开2000-320837号公报(专利文献3)。该公报记载有，“通过在衬套的外周侧以及导流套筒内周侧设置引导叶片，来加快流速实现导热效果提高”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-280154号公报

专利文献2：日本特开平6-221562号公报

专利文献3：日本特开2000-320837号公报

专利文献1公开的导热装置是与以往的装置相比较在冷却性能、构造强度以及低NOx性等点优异的装置，但从制造工序的简单性以及长寿命性这样的观点来看，有改进构造的余地。

例如，上述衬套在轴方向结合多个圆筒部件来形成，但各圆筒部件在重叠部分焊接接合。这样的焊接部分可能成为裂缝的产生原因，与不使用焊接的情况(即，利用单一的圆筒部件形成衬套的情况)相比较，长期间的利用可能被阻碍。另外，也能够指出若焊接位置多则工时增加所以制造成本增加的点。该点在紊流促进体亦即肋部的安装利用焊接的情况下更显著。

并且，在利用焊接的情况下，有时在各圆筒部件产生热变形。在产生了热变形的情况下，对与燃烧器衬套组合的其他的圆形的部件(例如，安装了燃料喷嘴、预混合喷嘴的圆板、过渡件(尾筒)等)的组装性降低，并且需要将衬套再次整形成圆形，燃烧器的制造工序可能复杂化。另外，形成衬套的各圆筒部件的重叠部分为双层结构，与其他的部分相比变厚，所以也能够指出与其他的部分相比较导热性(冷却性)降低的点。

另外，专利文献2公开的导热装置与专利文献1相比较，衬套侧的构造简单，所以认为制造工序的简单性以及构造物的长寿命性优异，但仅通过流速以及表面粗度的增大来实现促进导热，所以为了得到较大的促进导热效果，压力损失可能过度地变大。

另外，专利文献3公开的导热装置，在仅在导流套筒的内周侧设置了引导叶片的构造中简单性以及长寿命性优异，但有助于促进导热的作用仅是流速增大，与专利文献2相同，为了得到较大的导热促进效果，压力损失可能过度地变大。

发明内容

本发明的目的在于提供能够抑制压力损失的增大并且促进热传递的、制造工序的简单性以及长寿命性优异的导热装置。

本发明为了实现上述目的，其特征在于，在使导热介质在燃烧器衬套与导流套筒间流通的燃气轮机燃烧器中，上述导流套筒具备内径缩小部，在上述内径缩小部上游的内侧表面具备产生纵涡的纵涡产生单元。

发明的效果

根据本发明，能够确保制造工序的简单化和长寿命化，并且抑制压力损失的增大且提高衬套的导热促进效果。

附图说明

图1是燃气轮机机械设备的示意图。

图2是本发明的第1实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。

图3是设置了本发明的第1实施例的纵涡产生单元的导流套筒构造的例。

图4是将本发明的第2实施例的纵涡产生单元展开成平面状时的俯视图。

图5是本发明的第3实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。

图6是本发明的第4实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。

图7是本发明的第5实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。

图8是本发明的第6实施例的燃气轮机燃烧器的剖视图。

图9是通过纵涡产生单元和紊流促进单元产生的流的概念图。

图10是具备了比较例的导热装置的燃气轮机燃烧器的剖视图。

符号说明

1-压缩机，2-燃烧空气，3-涡轮，4-燃烧气体，5-燃烧室，6-燃烧器，7-发电机，8-衬套，9-过渡件，10-导流套筒，10b-导流套筒内径缩小部，10c-导流套筒锥部，11-环状流路，12-金属板，13-喷烧器，20-纵涡产生单元，21-纵涡，22-片部件，30-肋部。

具体实施方式

以下说明的本发明的各实施例涉及具备导热装置的燃气轮机燃烧器，特别是涉及具备了促进根据强制对流的流体与部件之间的导热的装置，即，沿部件的表面使导热介质流通，在部件与导热介质间进行传热的导热装置的燃气轮机燃烧器。

在强制对流导热中，为了提高效率，需要对于导热促进抑制压力损失的增大。例如，为了燃气轮机的效率提高，需要提高燃烧气体温度，与此相伴，要求加强衬套冷却，但在进一步的冷却促进法中需要避免压力损失增大。在其中，在碰撞喷流冷却(冲击冷却)中，压力损失随着喷流速度的增加而变大。另外，在叶片冷却中，随着叶片的增加有着压力损失变大的趋势。虽然由肋部产生的促进紊流的压力损失增加比较少，但是即使使肋部间隔变窄也不能期望大幅的冷却性能提高，所以通过增加肋部来促进冷却上有限。

因此，为了抑制压力损失的增大并且实现导热性能的提高而大多提出有具备了导热装置的燃烧器衬套。其具体例之一为，通过在如专利文献1那样的燃烧器衬套外侧表面设置板状的纵涡产生单元和肋状的紊流促进单元，从而以较少的压力损失提高冷却性能。这种技术的基本构造为在温度变为高温侧的燃烧器衬套表面设置导热装置，所以附加于燃烧器衬套表面的部件、焊接部位的个数增加，因制造成本的增加以及热强度的关系，为了确保产品可靠性需要更多的成本、时间。

接下来，专利文献3中，示出了在燃烧器衬套外侧表面和导流套筒内侧表面分别设置引导叶片的具体例。专利文献3所记载的燃烧器的基本构造为，通过引导叶片的设置来使由燃烧器衬套与导流套筒形成的环状流路的剖面积变窄(减少)，从而加速通过的空气(导热介质)的流速实现导热效果提高。但是，流速的增加使压力损失增大，成为导致燃气轮机整体的效率降低的一个因素。

因此，考虑这些事情，提供通过具备一种导热装置来使产品可靠性提高并且抑制压力损失的增大的设备。例如，在作为这样的设备之一的燃气轮机燃烧器中，通过具备成为进一步提高导热性能(冷却效果)的设备结构的纵涡产生单元，能够以将燃气轮机效率的降低抑制到最小限的压力损失维持必要的冷却性能，提高构造强度的可靠性，并增加预混合燃烧空气实现低NOx化。

作为更具体的例，作为具备了导热装置的燃气轮机用燃烧器，成为设置形成导热介质的环状流路的内周侧的燃烧器衬套和外周侧的导流套筒，且导流套筒的内径经由锥部缩小的构造，并且在比外周侧的导流套筒的内径缩小部靠上游侧的内侧表面设置产生在导热介质的流动方向具有旋转的中心轴的涡流(纵涡)的纵涡产生单元。

另外，作为其他的具体的例，在形成环状流路的内周侧的燃烧器衬套与具有内径缩小部的外周侧的导流套筒中，在比导流套筒的内径缩小部靠上游侧的内侧表面设置产生在导热介质的流动方向具有旋转的中心轴的涡流(纵涡)的纵涡产生单元，并且，在燃烧器衬套外侧表面设置破坏在导热介质产生的边界层的紊流促进单元。

另外进一步，作为其他的具体的例，在形成环状流路的内周侧的燃烧器衬套与具有内径缩小部的外周侧的导流套筒中，在导流套筒的内径缩小部的上游侧锥部的内侧表面设置产生在导热介质的流动方向具有旋转的中心轴的涡流(纵涡)的纵涡产生单元。

另外进一步，作为其他的具体的例，在与内周侧的燃烧器衬套一起形成环状流路的外周侧的导流套筒中，作为导流套筒的内径在多处位置由锥部缩小的构造，在各锥部的内侧表面设置产生在导热介质的流动方向具有旋转的中心轴的涡流(纵涡)的纵涡产生单元。

根据这样的构成，通过在导流套筒内侧表面设置导热装置，能够提高产品可靠性并且抑制压力损失的增大。另外，因为能够通过在燃烧器衬套安装的部件的减少来减少焊接部位的个数，所以实现了燃烧器衬套的可靠性提高、随之的长寿命化。另外，焊接部位的个数的减少也能够抑制燃烧器衬套变形。并且，通过在导流套筒内侧表面设置纵涡产生单元，在燃烧器衬套外侧表面设置的紊流促进单元的安装自由度增加，实现局部的冷却效果提高。

即，能够简化燃烧器衬套构造，并且有效地给衬套侧带来通过设于导流套筒侧的纵涡产生器产生的纵涡的影响，所以能够确保制造工序的简单化和长寿命化，并且抑制压力损失的增大且提高衬套的导热促进效果。

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明的导热装置的应用范围很广，但这里列举在高温区域并且流动是紊流场的燃气轮机燃烧器来进行说明。

图1用剖视图表示燃气轮机燃烧器，并且是具备该燃气轮机燃烧器的燃气轮机机械设备(燃气轮机发电设备)的示意图。该图所示的燃气轮机机械设备具备压缩空气生成高压的燃烧空气(压缩空气)的压缩机1、通过混合从压缩机1导入的燃烧空气2与燃料来使其燃烧，从而生成高温的燃烧气体4的燃烧器6、通过在燃烧器6生成的燃烧气体4的能量获得轴驱动力的涡轮3、以及被涡轮3驱动来进行发电的发电机7。此外，图示的压缩机1、涡轮3以及发电机7的旋转轴机械式地连结。

燃烧器6具备导流套筒(外筒)10、经由间隔设于导流套筒10的内侧，在内部形成燃烧室5的圆筒状的燃烧器衬套(内筒)8、以及与衬套8的涡轮3侧的开口部连接，将在燃烧室5生成的燃烧气体4引导向涡轮3的过渡件(尾筒)9，在导流套筒10与衬套8之间形成有从压缩机1供给的燃烧空气(导热介质)2流通的环状流路11。并且，燃烧器6具备：大致圆板状的金属板12，其全面堵塞衬套8的燃烧气体流通方向上游侧端部，以单侧端面面对燃烧室5的方式与衬套8的中心轴大致正交地配置；以及在金属板12上配置的多个喷烧器13。

在图9示出各实施例的纵涡产生单元20和紊流促进单元30的流线以及导热促进的概念。纵涡产生单元20由从导热介质流通侧表面突出的板状的突出部构成。而且，该突出部相对于导热介质的主流方向具有恒定的仰角γ，所以产生在流动方向具有旋转轴的纵涡，大幅搅拌流路内的导热介质(空气2)的同时形成纵涡并向下游流动。

对于该导热介质大幅地搅拌并且流通的作用，作为例，在应用于燃气轮机用燃烧器的情况下考虑。例如在由燃烧器衬套与导流套筒形成的环状流路内设置了纵涡产生单元20的情况下，导热介质亦即空气大幅搅拌并且流动，所以燃烧器衬套侧的被加热的空气和导流套筒侧的冷空气通过纵涡被交换。其结果，对燃烧器衬套表面一直供给有低温的导热介质，所以能够高效地进行燃烧器衬套表面的对流冷却。

并且，在燃烧器衬套表面设置的紊流促进单元30的长轴方向相对于导热介质的主流方向交叉，从而在衬套壁面附近产生分离涡。该分离涡破坏在壁面附近产生的导热介质的边界层的效果较大，所以通过与纵涡产生单元并用能够得到更大的冷却促进效果。考虑分离涡的衬套再附着距离来决定该紊流促进单元30的高度h。

各实施例中，除去了关于燃气轮机的整体构成、包含燃料喷嘴的燃烧器的详细的作用的说明，关于上述内容请参照专利文献1的内容。另外，所谓导流套筒是为了调节供给至燃烧器的空气的流速、偏流而设置在燃烧器衬套外周侧的圆筒形状的构造体。

实施例1

图2是本发明的第1实施方式的燃气轮机燃烧器的剖视图。对与之前的图相同的部分标注相同的符号省略说明(后图也相同)。

该图所示的燃气轮机燃烧器中，燃烧器衬套8与导流套筒10为几乎同心圆状的双圆筒构造，通过使导流套筒的直径比燃烧器衬套大来形成环状流路，导热介质亦即空气2在该环状流路中流动。

本实施例中，导流套筒10具备与上游侧的内周部相比内径缩小的内径缩小部10b、以及平滑地连接内径缩小部10b和其上游侧的内周部的锥部10c，在比内径缩小部10b靠上游侧的内侧表面具备产生纵涡21的纵涡产生单元20。在此纵涡产生单元的设置方法为，将具有产生的涡流的旋转方向为相互相反方向的仰角的纵涡产生单元20作为一对，将多个成对的纵涡产生单元等间隔地排列在导流套筒内侧的周方向。

这样的构成中，在环状流路11流动的燃烧空气2在通过纵涡产生单元20时，产生二次流动(纵涡)21。此处产生的纵涡21伴随主流的流动通过下游侧的锥部10c，但此时被向衬套8侧推压，并且随着流路缩小而涡流的直径也变小，所以强度变大。由此，能够给冷却对象的衬套面带来较强的由纵涡产生的冲击效果和衬套、导流套筒间的搅拌效果，并抑制压力损失的上升，并且促进衬套壁面的导热。

并且，通过将纵涡产生单元20的径方向的高度增大到与由燃烧器衬套8和导流套筒10形成的环状流路11的高度同等，能够得到搅拌整个环状流路的效果和对衬套侧的温度边界层产生影响的效果，能够进一步促进衬套壁面的导热。此外，纵涡产生单元20的高度不一定需要与环状流路11的高度相同，例如考虑衬套8与导流套筒10的热伸差、强度方面，也可以设定得比环状流路11的高度稍低。

在图3示出在导流套筒10内侧表面设置了纵涡产生单元20的本实施例的具体例。这里示出将各个纵涡产生单元20利用焊接或者点焊固定在导流套筒10内侧表面。另外，如图3中的放大详细图所示，纵涡产生单元20是将三角形状的肋部以相对于导热介质的流动方向具有仰角的方式配置的，与邻接的纵涡产生单元成对而构成，设置成具有产生的涡流的旋转方向为相互相反方向的仰角。

通过如此地将产生的涡流的旋转方向为相互相反方向的纵涡产生单元20配置成对，从而逆旋转的纵涡彼此相互作用，所以能够高效地形成纵涡并保持。因此，能够以较少的压力损失进行充分的冷却，能够使产品可靠性提高并且抑制压力损失的增大。

在图10示出具备比较例的导热装置的燃气轮机燃烧器。比较例的导热装置中，其特征在于，在燃烧器衬套外侧表面具备了纵涡产生单元和紊流促进单元双方，是在成为高温的燃烧器衬套侧设置导热装置的构造。

与此相对的，如本实施例那样在导流套筒10内侧表面设置纵涡产生单元20的优点在于，通过设置在低温部件侧亦即导流套筒10而使纵涡产生单元20焊接部的热疲劳较少，所以能够提高作为具备了导热装置的燃气轮机用燃烧器的产品可靠性并且抑制压力损失的增大。另外，通过安装在燃烧器衬套的部件的减少能够减少焊接部位的个数，所以实现了成本减少，并且也能够抑制燃烧器衬套变形。即，导流套筒与燃烧器衬套不同，是用于形成导热介质流动的环状流路的部分，所以一直是低温状态，无需冷却。因此，制作导流套筒的材质可以为碳钢等廉价的材料。

并且，通过在导流套筒侧设置纵涡产生单元，即使更换燃烧器衬套也能够原样地使用导热装置亦即纵涡产生单元，无需更换。相对于导流套筒，燃烧器衬套的主要作用是分隔高温的燃烧气体4和导热介质亦即空气2，所以需要一直冷却为恒定温度以下。若在该燃烧器衬套产生由焊接引起的变形，则考虑有冷却用空气的平衡被局部破坏、冷却空气量不足而引起的燃烧器衬套的烧损。但是，本发明中，通过安装于燃烧器衬套的部件的减少能够减少焊接部位的个数，所以也能够抑制燃烧器衬套变形，提高产品可靠性。

除此以外，专利文献3示出了“仅通过设置在燃烧筒外筒的引导叶片，就使环状流路的流动在燃烧筒的附近增速，使热传递率提高的效果”。即，通过在导流套筒内侧表面相对于主流方向以30°～60°的角度分别设置断续的引导叶片，从而使环状流路的剖面积变窄(减少)，加快通过的空气(导热介质)的流速来实现导热效果(冷却效果)提高。然而，流速的增加使压力损失增大。

另外，在着眼于产生的涡流的情况下，在专利文献3所示的燃烧器衬套外侧表面的周方向设置了断续的引导叶片的构造，是在导热介质(空气)通过引导叶片两端的缝隙时，在燃烧器衬套表面上生成横涡(平面涡)的构造。根据该横涡(平面涡)，能够破坏燃烧器衬套表面的边界层，所以冷却效果局部提高。然而，该横涡(平面涡)随着向下游方向流动而温度变高，所以导热特性(冷却性能)逐渐降低。

与此相对的，本实施例中，相对于主流方向的纵涡产生单元20的角度为10°～20°的锐角，所以能够几乎不使环状流路内的剖面积减少地抑制压力损失的增加。

实施例2

图4是表示实施例2的燃烧器的导热装置亦即纵涡产生单元的图。本实施例为，在片状的部件22的表面一体成型地加工产生在导热介质的流动方向具有旋转轴的纵涡的纵涡产生单元20，其将片状的部件22弯曲成圆筒形状后，插入导流套筒10内侧表面，利用点焊固定来制作。

这里，对具有纵涡产生单元20的导热装置的制造方法简单地进行说明。首先，通过冲压机等在片状的部件22的表面成型加工相对于流通方向具有一定的仰角的纵涡产生单元20。然后，将所成型的具有纵涡产生单元20的部件22弯曲加工成圆筒形状，插入导流套筒10的内周侧来设置。该纵涡产生单元以由邻接的纵涡产生单元产生的涡流的旋转方向为相互相反方向的方式具有仰角来成型。

根据通过这种制造方法形成了纵涡产生单元20的燃气轮机燃烧器，能够通过制作金属模，在片状的部件22一体成型地简单地加工具备了纵涡产生单元的导热装置，并且，通过制造方法的简单化也进一步实现了成本减少。

实施例3

图5是表示具备了实施例3中的导热装置的燃烧器的构成的例。具体而言，在燃烧器衬套8的外侧表面在燃烧器衬套8的轴方向配置了多个破坏在导热介质产生的边界层的紊流促进单元30。这样，以与导热介质的流动方向交叉的方式设置的紊流促进单元30的作用使燃烧器衬套8壁面附近产生分离涡。该涡流不具有如纵涡产生单元20那样大幅搅拌整个流路的效果，但破坏燃烧器衬套壁面附近的边界层的效果较大，所以通过与设置于导流套筒内侧表面的纵涡产生单元20并用，冷却促进效果协同地变大。

这是因为，通过由紊流促进单元30形成的分离涡破坏燃烧器衬套壁面附近的边界层，能够将从导流套筒10侧通过纵涡搬运的低温的空气有效地利用于燃烧器衬套8的冷却。因此，根据纵涡产生单元20和在燃烧器衬套的外侧表面同时具备了破坏在导热介质产生的边界层的紊流促进单元30的本实施例的构成，能够使冷却效率进一步提高，所以能够得到更显著的产品可靠性的提高效果以及压力损失增大的抑制效果。

实施例4

图6是表示具备实施例4中的导热装置的燃烧器的构成的例。具体而言，导流套筒10具备内径缩小部10b和锥部10c，在内径缩小部的上游侧锥部10c上具备纵涡产生单元20。通过该构造，由纵涡产生单元20生成的纵涡21沿锥部，行进方向指向衬套侧。由此，能够带来更接近冷却对象的衬套面的区域的搅拌效果，抑制压力损失的上升，并且促进衬套壁面的导热。这里，通过将纵涡产生单元20的大小增大到纵涡产生单元的上端达到燃烧器衬套8的外面的程度，能够得到搅拌整个环状流路的效果和对衬套侧的温度边界层产生影响的效果，能够进一步促进衬套壁面的导热。

另外，通过在燃烧器衬套8外侧表面设置紊流促进单元30，冷却促进效果协同地变大。这是因为，由紊流促进单元30形成的分离涡破坏燃烧器衬套壁面附近的边界层，从而能够将从导流套筒10侧通过纵涡搬运的低温的空气有效地利用于燃烧器衬套8的冷却。

因此，根据导流套筒锥部10c上的纵涡产生单元20和在燃烧器衬套8的外侧表面同时具备了紊流促进单元30的本实施例的构成，能够使冷却效率进一步提高，所以能够得到更显著的提高产品可靠性的效果以及抑制压力损失增大的效果。

实施例5

图7是表示具备了实施例5中的导热装置的燃烧器的构成的例。具体而言，导流套筒10具备多个内径缩小部10b、以及与多个内径缩小部10b的每一个对应的多个锥部10c，在内径缩小部的上游侧锥部10c的每一个具备纵涡产生单元20。通过该构造，由纵涡产生单元20生成的纵涡21沿锥部，行进方向指向衬套侧。由此，能够带来更接近冷却对象的衬套面的区域的搅拌效果，抑制压力损失的上升，并且特别是针对需要冷却的部位(局部的高温部等)促进衬套壁面的导热。

另外，通过在燃烧器衬套8外侧表面设置紊流促进单元30，冷却促进效果协同地变大。这是因为，由紊流促进单元30形成的分离涡破坏燃烧器衬套壁面附近的边界层，从而能够将从导流套筒10侧通过纵涡搬运的低温的空气有效地利用于燃烧器衬套8的冷却。

因此，根据多段设置的导流套筒锥部10c上的纵涡产生单元20和在燃烧器衬套8的外侧表面同时具备紊流促进单元30的本实施例的构成，能够进一步提高冷却效率，所以能够得到更显著的提高产品可靠性的效果以及抑制压力损失增大的效果。

实施例6

图8是表示具备了实施例6中的导热装置的燃烧器的构成的例。具体而言，导流套筒10在内径缩小部10b的内面具备纵涡产生单元20b。通过该构造，由纵涡产生单元20b产生的纵涡21b搅拌在环状流路11内流通的冷却空气2。另外，通过纵涡产生单元20b以及由此生成的纵涡21b使实际的流路变窄的效果，由上游的纵涡产生单元20生成的纵涡21被衬套侧推压，并且涡流的半径缩小从而涡度被强化。

因此，能够带来更接近冷却对象的衬套面的区域的搅拌效果，抑制压力损失的上升，并且促进衬套壁面的导热。此时，如图8的标记图所示，如果涡流的方向彼此为相同方向，则能够避免涡流的崩溃而强化涡流，所以能够遍及大范围提高衬套壁面的导热促进效果。

另外，通过在燃烧器衬套8外侧表面设置紊流促进单元30，冷却促进效果协同地变大，这是因为，由紊流促进单元30形成的分离涡破坏燃烧器衬套壁面附近的边界层，从而能够有效地将从导流套筒10侧通过纵涡搬运的低温的空气利用于燃烧器衬套8的冷却。

因此，根据导流套筒内径缩小部10b上的纵涡产生单元20b和在燃烧器衬套8的外侧表面同时具备紊流促进单元30的本实施例的构成，能够使冷却效率进一步提高，所以能够得到更显著的提高产品可靠性的效果以及抑制压力损失增大的效果。

此外，即使图7所示那样的导流套筒10具有多个内径缩小部10b的构成中，本实施例的构成也当然能够应用。该情况下，既可以在多个内径缩小部10b的每一个设置纵涡产生单元20b，也可以在多个内径缩小部10b中的任一个设置。

然而，本发明并不局限于上述的各实施方式，包含了不脱离其主旨的范围内的各种变形例。例如，本发明并不局限于具备在上述的各实施方式中说明的全部的构成的装置，也包含删除其构成的一部分的装置。另外，也能够将某实施方式的构成的一部分追加到或者置换成其他的实施方式的构成。

另外，上述的各实施方式中，仅对导热对象物为燃气轮机燃烧器的衬套的情况进行了说明，但如果是空气等的导热介质沿表面流动的物体，则本发明能够与燃烧器衬套相同地应用。另外，上述的各实施方式中，对利用导热介质冷却类似导热对象物的燃烧器衬套的情况进行了说明，但利用导热介质加热导热对象物的情况，本发明也能够相同地应用。

另外，作为紊流促进单元30，除了在衬套8的周方向延伸的肋部，例如也可以采用凹凸形状。

Claims (8)

1.一种燃气轮机燃烧器，其具备内部形成燃烧室的燃烧器衬套、以及设于该燃烧器衬套的外周的导流套筒，在所述燃烧器衬套的外侧表面与所述导流套筒的内侧表面之间形成了导热介质流通的环状流路，上述燃气轮机燃烧器的特征在于，

所述导流套筒具有与上游侧的内周部相比内径缩小了的内径缩小部、以及平滑地连接该内径缩小部和其上游侧的内周部的锥部，

在比所述内径缩小部靠上游侧的内侧表面具备产生在导热介质的流动方向具有旋转的中心轴的纵涡的纵涡产生单元。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

在所述燃烧器衬套的外侧表面，沿着所述燃烧器衬套的轴向配置有多个破坏在导热介质产生的边界层的紊流促进单元。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

所述纵涡产生单元配置于所述锥部。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

所述导流套筒具有多个所述内径缩小部、以及与该内径缩小部的每一个对应的多个所述锥部，在该多个锥部的每一个具备所述纵涡产生单元。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

在所述内径缩小部具备所述纵涡产生单元。

6.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

所述纵涡产生单元在该燃烧器的径方向具有与所述环状流路的高度同等的高度。

7.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

所述纵涡产生单元是将三角形状的肋部相对于导热介质的流动方向具有仰角的方式配置而成的。

8.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧器，其特征在于，

所述纵涡产生单元是在板状部件的表面成型加工的结构，且所述板状部件被弯曲加工成圆筒形状而插入于所述导流套筒内周侧来形成。