CN107735617B - 燃烧器喷嘴、燃气涡轮燃烧器及燃气涡轮以及罩环、燃烧器喷嘴的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供燃烧器喷嘴、燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮、罩环、燃烧器喷嘴的制造方法,燃烧器喷嘴具备:喷嘴主体(71),其设置有燃料流路(72);罩环(75),其配置于喷嘴主体(71)的外侧,由此形成能够朝向前方喷出空气的空气流路(76、77);以及燃料喷射喷嘴(79),其在喷嘴主体(71)的前端部沿着周向隔开规定间隔地贯穿罩环(75)而设置,由此能够朝向前方喷射燃料流路(72)的燃料,罩环(75)设置有:外周面罩(75a),其覆盖喷嘴主体(71)的外周面;前端面罩(75b),其覆盖喷嘴主体(71)的前端面;以及多个倾斜流路(101),其沿着厚度方向贯穿前端面罩(75b),且相对于中心轴线(C)方向朝规定的方向倾斜。
Description
技术领域
本发明涉及用于进行扩散燃烧的燃烧器喷嘴、具备该燃烧器喷嘴的燃气涡轮燃烧器、搭载该燃气涡轮燃烧器的燃气涡轮、罩环、燃烧器喷嘴的制造方法。
背景技术
通常的燃气涡轮由压缩机、燃烧器以及涡轮构成。而且,从空气取入口取入的空气通过被压缩机压缩而成为高温、高压的压缩空气,在燃烧器中,向该压缩空气供给燃料并使其燃烧,由此得到高温、高压的燃烧气体(工作流体),由该燃烧气体驱动涡轮,从而驱动与该涡轮连结的发电机。
燃气涡轮的燃烧器以包围引燃燃烧嘴的周围的方式配置有多个主燃烧嘴,向引燃燃烧嘴组入引燃喷嘴,向主燃烧嘴组入主喷嘴,引燃燃烧嘴及多个主燃烧嘴配置在燃气涡轮的内筒的内部。而且,由于引燃喷嘴配置在中心部,因此在前端部的附近形成高温的火焰,在该火焰的作用下,该前端部成为高温。
作为将引燃喷嘴的前端部冷却的技术,例如具有下述专利文献所记载的技术。专利文献1所记载的燃气涡轮燃烧器通过在罩环的喷嘴尖的周边部分设置沿着厚度方向贯穿的多个贯通孔,从而形成具有隔热效果的空气层。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-168397号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,引燃喷嘴朝向前方喷出燃料气体,朝向该燃料气体的内侧喷出空气,并且,朝向燃料气体的外侧喷出空气。喷出后的空气在下游侧形成朝向燃料气体的循环流,在罩环附近,燃料气体与空气混合而燃烧,从而提高燃烧稳定性。在上述的现有的燃气涡轮燃烧器中,空气从形成于罩环的多个贯通孔沿着引燃喷嘴的轴心方向喷出。这样,在从多个贯通孔喷出的空气的作用下,火焰过于从罩环吹起,因此,存在燃烧稳定性会降低这样的问题。
本发明是为了解决上述课题而做成的,其目的在于,提供一种在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高的燃烧器喷嘴、燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮、罩环、燃烧器喷嘴的制造方法。
用于解决课题的方案
用于达成上述目的的本发明的燃烧器喷嘴具备:喷嘴主体,其设置有燃料流路且呈棒状延伸;罩环,其隔开规定间隙地配置于所述喷嘴主体的前端外周部的外侧,由此形成能够朝向前方喷出空气的空气流路;以及燃料喷射喷嘴,其在所述喷嘴主体的前端部沿着周向隔开规定间隔地贯穿所述罩环而设置,由此能够朝向前方喷射所述燃料流路的燃料,所述燃烧器喷嘴的特征在于,所述罩环具有:外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜。
因此,空气能够通过设置在喷嘴主体与罩环之间的空气流路而向前方喷出,燃料能够通过燃料喷射喷嘴从喷嘴主体的燃料流路向前方喷射,所喷出的空气使燃料气体扩散地燃烧,由此确保燃烧稳定性。此时,空气从设置于罩环的前端面罩的倾斜流路喷出,由此该喷出空气沿着前端面罩的表面部流动,使火焰适度地疏散。其结果是,罩环的高温化得以抑制,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述倾斜流路沿着所述罩环的周向倾斜。
因此,通过倾斜流路沿着罩环的周向倾斜,从而从该倾斜流路喷出的空气沿着前端面罩的表面部在周向上流动,能够利用该喷出空气有效地对罩环进行冷却。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,设置有回旋力赋予部,该回旋力赋予部向在所述空气流路中流动的气流赋予回旋力,所述倾斜流路沿着所述回旋力赋予部使空气回旋的回旋方向倾斜。
因此,通过倾斜流路沿着空气的回旋方向倾斜,从而从该倾斜流路喷出的空气在前端面罩的表面部沿着空气的回旋方向流动,来自倾斜流路的空气不会对回旋空气造成不良影响,而能够在确保燃烧稳定性的同时有效地对罩环进行冷却。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述倾斜流路由倾斜角度不同的多个倾斜流路构成。
因此,通过设置倾斜角度不同的多个倾斜流路,从而从该倾斜流路喷出的空气在前端面罩的表面部的宽范围内流动,能够有效地对罩环进行冷却。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述多个倾斜流路设定为,越靠近所述回旋力赋予部使空气回旋的回旋方向的下游侧,则倾斜角度越大。
因此,通过越靠近空气的回旋方向的下游侧而将各倾斜流路的倾斜角度设定得越大,从而能够设定与周围的结构物相应的倾斜流路的倾斜角度,能够在前端面罩的所希望的位置处设置较多的倾斜流路。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述倾斜流路相对于所述罩环的表面的垂直方向倾斜。
因此,通过使倾斜流路相对于罩环的表面的垂直方向倾斜,能够使从该倾斜流路喷出的空气沿着前端面罩的表面部有效地流动。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述倾斜流路是沿着所述罩环的板厚方向贯穿的贯通孔。
因此,通过将倾斜流路设为贯通孔,能够提高构造的简单化及制作的容易性。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述倾斜流路是沿着所述罩环的板厚方向贯穿且沿着径向的狭缝。
因此,通过将倾斜流路设为狭缝,能够确保较大的通路面积,使从倾斜流路喷出的更多的空气沿着前端面罩的表面部流动,由此能够提高冷却性能。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述狭缝的长度方向的一端部在所述前端面罩的内周部开口。
因此,通过使狭缝在前端面罩的内周部开口,能够提高构造的简单化及制作的容易性。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,在所述前端面罩设置有:与轴心方向正交的第一表面部;以及相对于与轴心方向正交的方向倾斜的第二表面部,所述倾斜流路在所述第一表面部和所述第二表面部开口。
因此,通过使倾斜流路在角度不同的两个表面部开口,能够使从倾斜流路喷出的空气沿着前端面罩的表面部有效地流动。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,设置于所述第一表面部的所述倾斜流路的倾斜方向与设置于所述第二表面部的所述倾斜流路的倾斜方向不同。
因此,通过使设置于各表面部的倾斜流路的倾斜方向不同,从而使从倾斜流路喷出的空气在前端面罩的表面部的宽范围内流动,由此能够提高冷却性能。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述倾斜流路沿着所述罩环的径向且朝向轴心方向倾斜。
因此,通过使倾斜流路沿着罩环的径向且朝向轴心方向,从而能够在利用从该倾斜流路喷出的空气将前端面罩的表面部冷却之后,使从该倾斜流路喷出的空气与从空气流路喷出的空气适当地合流,能够确保燃烧稳定性。
本发明的燃烧器喷嘴的特征在于,所述罩环在所述前端面罩的背面部设置有沿着径向的多个槽部。
因此,通过在前端面罩的背面部设置多个槽部,从而空气的接触面积扩大,能够提高罩环的冷却性能。
另外,本发明的燃气涡轮燃烧器具备:筒,其使高压空气与燃料在内部燃烧而产生燃烧气体;引燃燃烧嘴,其配置在所述筒内的中央部;以及多个主燃烧嘴,其以包围所述筒内的所述引燃燃烧嘴的方式配置,所述燃气涡轮燃烧器的特征在于,所述引燃燃烧嘴具有所述燃烧器喷嘴。
因此,通过在燃烧器喷嘴的罩环设置倾斜流路,从而来自倾斜流路的喷出空气不会阻碍来自空气流路的喷出空气的流动,罩环的高温化得以抑制,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
另外,本发明的燃气涡轮的特征在于,具备:压缩机,其对空气进行压缩;所述燃气涡轮燃烧器,其将所述压缩机压缩后的压缩空气与燃料混合并使它们燃烧;以及涡轮,其通过所述燃气涡轮燃烧器生成的燃烧气体而得到旋转动力。
因此,通过在燃烧器喷嘴的罩环设置倾斜流路,从而来自倾斜流路的喷出空气不会阻碍来自空气流路的喷出空气的流动,罩环的高温化得以抑制,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
另外,本发明的罩环的特征在于,所述罩环具备:外周面罩,其具有中心轴线且呈圆筒形状;前端面罩,其从所述外周面罩的前端部朝向所述中心轴线侧且朝向前端侧倾斜,并且呈圆环形状;贯通孔,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩;以及倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述中心轴线朝规定的方向倾斜。
因此,相对于从贯通孔喷出的流体朝向前方流动,从倾斜流路喷出的流体沿着前端面罩的表面部流动,从而从贯通孔喷出的流体的在前端面罩的表面部的滞留得以抑制,当从贯通孔喷出的流体为高温流体时,罩环的高温化得以抑制,能够实现前端部的冷却性能的提高。
本发明的罩环的特征在于,所述贯通孔沿着所述前端面罩的周向隔开规定间隔地设置有多个,所述倾斜流路在多个所述贯通孔之间设置有多个。
因此,通过在多个贯通孔之间设置倾斜流路,能够实现前端部的冷却性能的提高。
本发明的罩环的特征在于,所述倾斜流路沿着所述前端面罩的周向倾斜。
因此,通过倾斜流路沿着前端面罩的周向倾斜,从该倾斜流路喷出的空气沿着前端面罩的表面部在周向上流动,从而能够利用该喷出空气有效地对罩环进行冷却。
本发明的罩环的特征在于,所述倾斜流路由倾斜角度不同的多个倾斜流路构成。
因此,通过设置倾斜角度不同的多个倾斜流路,从而从该倾斜流路喷出的空气在前端面罩的表面部的宽范围内流动,能够有效地对罩环进行冷却。
另外,本发明的燃烧器喷嘴的制造方法的特征在于,具有在喷嘴主体的前端外周部的外侧隔开规定间隙地装配罩环的工序,所述罩环设置有:外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜。
因此,能够容易地将设置有倾斜流路的罩环组装于喷嘴主体,能够实现燃烧器喷嘴的冷却性能的提高,并且能够实现组装性的提高。
发明效果
根据本发明的燃烧器喷嘴、燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮、罩环、燃烧器喷嘴的制造方法,通过设置沿着厚度方向贯穿罩环且相对于轴心方向朝规定的方向倾斜的倾斜流路,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
附图说明
图1是表示第一实施方式的引燃喷嘴的前端部的主视图。
图2是在具有喷嘴尖的位置将引燃喷嘴的前端部剖切而得到的剖视图。
图3是在不具有喷嘴尖的位置将引燃喷嘴的前端部剖切而得到的剖视图。
图4是将罩环的一部分放大后的主视图。
图5是图4的V-V剖视图。
图6是图4的VI-VI剖视图。
图7是表示第一实施方式的燃气涡轮的概要结构图。
图8是表示第一实施方式的燃气涡轮燃烧器的概要结构图。
图9是第一实施方式的燃气涡轮燃烧器中的主要部分剖视图。
图10是将第一实施方式的变形例1的罩环的一部分放大后的主视图。
图11是图10的XI-XI剖视图。
图12是将第一实施方式的变形例2的罩环的一部分放大后的主视图。
图13是图12的XIII-XIII剖视图。
图14是将第一实施方式的变形例3的罩环的一部分放大后的主视图。
图15是图14的XV-XV剖视图。
图16是将第一实施方式的变形例4的罩环的一部分放大后的主视图。
图17是图16的XVII-XVII剖视图。
图18是将第一实施方式的变形例5的罩环的一部分放大后的主视图。
图19是图18的XIX-XIX剖视图。
图20是第一实施方式的变形例6的罩环的剖视图。
图21是将第一实施方式的变形例7的罩环的一部分放大后的主视图。
图22是图21的XXII-XXII剖视图。
图23是图21的XXIII-XXIII剖视图。
图24是将第二实施方式的罩环的一部分放大后的主视图。
图25是图24的XXV-XXV剖视图。
图26是图24的XXVI-XXVI剖视图。
图27是将第二实施方式的变形例1的罩环的一部分放大后的主视图。
图28是将第二实施方式的变形例2的罩环的一部分放大后的主视图。
图29是图28的XXIX-XXIX剖视图。
图30是将第二实施方式的变形例3的罩环的一部分放大后的主视图。
图31是将第二实施方式的变形例4的罩环的一部分放大后的主视图。
图32是表示第三实施方式的引燃喷嘴的前端部的剖视图。
图33是表示引燃喷嘴的制造方法的概要图。
图34是表示引燃喷嘴的制造方法的概要图。
图35是表示引燃喷嘴的制造方法的概要图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的燃烧器喷嘴、燃气涡轮燃烧器、燃气涡轮、罩环、燃烧器喷嘴的制造方法的优选实施方式详细进行说明。需要说明的是,并不通过该实施方式来限定本发明,另外,在具有多个实施方式的情况下,也包括组合各实施方式而构成的方式。
[第一实施方式]
图7是表示第一实施方式的燃气涡轮的概要结构图,图8是表示第一实施方式的燃气涡轮燃烧器的概要结构图,图9是第一实施方式的燃气涡轮燃烧器中的主要部分剖视图。
在第一实施方式中,如图7所示,燃气涡轮10由压缩机11、燃烧器12以及涡轮13构成。该燃气涡轮10在同轴上连结有未图示的发电机,能够进行发电。
压缩机11具有取入空气的空气取入口20,在压缩机机室21内配设有入口引导叶片(IGV:Inlet Guide Vane)22,并且多个静叶23与动叶24沿前后方向(后述的转子32的轴向)交替地配设,在压缩机11的外侧设置有抽气室25。燃烧器12向由压缩机11压缩后的压缩空气供给燃料,并能够通过点火而使其燃烧。在涡轮13的涡轮机室26内,多个静叶27与动叶28沿前后方向(后述的转子32的轴向)交替地配设。在该涡轮机室26的下游侧经由排气机室29而配设有排气室30,排气室30具有与涡轮13连续的排气扩散器31。
另外,以贯穿压缩机11、燃烧器12、涡轮13、排气室30的中心部的方式设置有转子(旋转轴)32。转子32的压缩机11侧的端部由轴承部33支承为旋转自如,另一方面,排气室30侧的端部由轴承部34支承为旋转自如。而且,该转子32在压缩机11中通过重叠多个装配有各动叶24的盘构件而被固定,在涡轮13中通过重叠多个装配有各动叶28的盘构件而被固定,该转子32在排气室30侧的端部连结有未图示的发电机的驱动轴。
而且,在该燃气涡轮10中,压缩机11的压缩机机室21被腿部35支承,涡轮13的涡轮机室26被腿部36支承,排气室30被腿部37支承。
因此,从压缩机11的空气取入口20取入的空气通过入口引导叶片22、多个静叶23以及动叶24而被压缩,成为高温、高压的压缩空气。在燃烧器12中,向该压缩空气供给规定的燃料并进行燃烧。然后,由该燃烧器12生成的工作流体即高温、高压的燃烧气体通过构成涡轮13的多个静叶27和动叶28而驱动转子32进行旋转,从而驱动与该转子32连结的发电机。另一方面,驱动涡轮13后的燃烧气体作为废气向大气中释放出。
在上述的燃烧器12中,如图8所示,燃烧器外筒41在内部隔开规定间隔地支承燃烧器内筒42,在该燃烧器内筒42的前端部连结燃烧器尾筒43而构成燃烧器壳体。燃烧器内筒42以位于内部的中心的方式配置有引燃燃烧嘴44,并且,在燃烧器内筒42的内周面沿着周向以包围引燃燃烧嘴44的方式配置有多个主燃烧嘴45。另外,燃烧器尾筒43与旁通管46连结,在该旁通管46设置有旁通阀47。
详细说明的话,如图9所示,燃烧器外筒41通过在基端部装配燃烧器内筒42的基端部而在两者之间形成有空气流路51。而且,燃烧器内筒42以位于内部的中心的方式配置有引燃燃烧嘴44,在引燃燃烧嘴44的周围配置有多个主燃烧嘴45。
引燃燃烧嘴44包括:支承于燃烧器内筒42的引燃锥形筒52;配置于引燃锥形筒52的内部的引燃喷嘴53;以及设置于引燃喷嘴53的外周部的回旋叶片(旋流叶片)54。另外,各主燃烧嘴45包括:燃烧嘴筒55;配置于燃烧嘴筒55的内部的主喷嘴56;以及设置于主喷嘴56的外周部的回旋叶片(旋流叶片)57。
另外,在燃烧器外筒41,在引燃喷嘴53的燃料口58连结有未图示的引燃燃料管线,在各主喷嘴56的燃料口59连结有未图示的主燃烧管线。
因此,当高温、高压的压缩空气的气流向空气流路51流入时,该压缩空气向燃烧器内筒42内流入,在该燃烧器内筒42内,该压缩空气与从主燃烧嘴45喷射出的燃料混合,成为预混合气体的回旋流。另外,压缩空气与从引燃燃烧嘴44喷射出的燃料混合,通过未图示的火种点火而燃烧,成为燃烧气体后向燃烧器内筒42内喷出。此时,燃烧气体的一部分以伴随着火焰向周围扩散的方式向燃烧器内筒42内喷出,由此将从各主燃烧嘴45流入到燃烧器内筒42内的预混合气体点火而进行燃烧。即,能够利用从引燃燃烧嘴44喷射出的引燃燃料所引起的扩散火焰,来进行用于进行来自主燃烧嘴45的稀薄预混合燃料的稳定燃烧的保焰。
在此,对第一实施方式的引燃喷嘴53详细进行说明。图1是表示第一实施方式的引燃喷嘴的前端部的主视图,图2是在具有喷嘴尖的位置将引燃喷嘴的前端部剖切而得到的剖视图,图3是在不具有喷嘴尖的位置将引燃喷嘴的前端部剖切而得到的剖视图。
在引燃喷嘴53中,如图1至图3所示,喷嘴主体71呈中空圆筒形状地以棒状延伸,且沿着引燃喷嘴53的中心轴线C配置。喷嘴主体71在内部设置有燃料流路72。该燃料流路72的基端部侧与燃料口58(参照图9)连通,能够使燃料与压缩空气的混合气体(引燃燃料)朝向前端侧流动。
喷嘴主体71在外侧设置有空气流路74。该空气流路74的基端部侧与空气流路51连通,能够使压缩后的空气(压缩空气)朝向前端部侧流动。另外,在喷嘴主体71的前端部侧配置有罩环75。该罩环75呈圆筒形状,在喷嘴主体71的外侧隔开规定间隙地配置于空气流路74,且前端部侧朝向内侧(中心轴线C侧)弯折。
即,喷嘴主体71包括:圆筒部71a;从该圆筒部71a的前端部朝向内侧(中心轴线C侧)弯折而形成圆锥形状的圆锥部71b;以及将该圆锥部71b的前端部堵塞的圆盘部71c。该圆锥部71b的前端部呈朝向中心轴线C侧且朝向前端部侧的倾斜形状,圆盘部71c呈与中心轴线C正交的平板形状。罩环75具有:位于喷嘴主体71的外侧的外周面罩75a;以及从该外周面罩75a的前端部朝向中心轴线C侧且朝向前端部侧倾斜的前端面罩75b。而且,喷嘴主体71与罩环75通过在两者之间沿着周向隔开规定间隔地夹设多个内侧隔离件(省略图示),从而确保规定的间隙。因此,设置于喷嘴主体71的外侧的空气流路74的前端部侧被罩环75分支为内侧空气流路76和外侧空气流路77。
另外,喷嘴主体71在圆盘部71c的前端部侧的表面上沿着周向隔开规定间隔(均等间隔)地固定有多个喷嘴尖78。而且,以贯穿该各喷嘴尖78的方式设置有燃料喷射喷嘴79。各燃料喷射喷嘴79的前端部侧以朝向外侧的方式相对于中心轴线C倾斜规定角度,基端部与燃料流路72连通,前端部向外部开口。罩环75在前端面罩75b上沿着周向隔开规定间隔(均等间隔)地形成有多个贯通孔80,各喷嘴尖78的前端部分别嵌合于该贯通孔80。
因此,通过在喷嘴主体71的前端外周部的外侧隔开规定间隙地配置罩环75,从而在喷嘴主体71与罩环75之间形成内侧空气流路76,通过内侧空气流路76的前端部向中心轴线C侧弯曲,从而能够朝向喷嘴主体71的前方且中心轴线C侧喷出空气(气流A1)。另外,通过在喷嘴主体71的前端部沿着周向隔开规定间隔地装配多个喷嘴尖78且装配与燃料流路72连通的燃料喷射喷嘴79,从而能够朝向气流A1的外侧喷射燃料(混合气体F)。此外,尽管未图示,但通过在罩环75的外周部的外侧隔开规定间隙地配置套筒,从而在罩环75与套筒之间形成外侧空气流路77,外侧空气流路77能够朝向混合气体F的外侧喷出空气(气流A2)。
另外,在该引燃喷嘴53设置有向在内侧空气流路76中流动的空气赋予回旋力的回旋力赋予部。即,在多个喷嘴尖78设置有向中心轴线C侧延伸出的作为回旋力赋予部的引导部81,在该各引导部81形成有将在内侧空气流路76中流动的空气向周向的一侧引导的引导面82。
因此,引燃喷嘴53能够通过回旋叶片54(参照图9)对空气赋予从正面观察时绕顺时针方向的回旋力,另一方面,能够通过引导部81的引导面82对空气赋予从正面观察时绕逆时针方向的回旋力。
然而,上述的引燃喷嘴53配置在燃烧器12的中心部,因此,在前端部的附近形成高温的火焰,在该火焰的作用下,该前端部会成为高温。多个喷嘴尖78虽然被罩环75覆盖而得到保护,但该罩环75会成为高温。因此,在本实施方式中,在罩环75设置多个倾斜流路101,将在内侧空气流路76中流动的空气的一部分经由各倾斜流路101从罩环75的表面喷出,由此将该罩环75冷却。
图4是将罩环的一部分放大后的主视图,图5是图4的V-V剖视图,图6是图4的VI-VI剖视图。
如图4至图6所示,罩环75由外周面罩75a和前端面罩75b构成。外周面罩75a呈圆筒形状,在轴心方向的前端部一体地设置有前端面罩75b。前端面罩75b从外周面罩75a的前端部朝向中心轴线C侧且朝向轴心方向的前端部侧倾斜且呈圆环形状。而且,如图3所示,外周面罩75a覆盖喷嘴主体71的外周面,前端面罩75b覆盖喷嘴主体71的前端面。
而且,返回到图4至图6,罩环75具有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路101。该多个倾斜流路101在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z和径向D呈格子状地排列,但也可以呈锯齿状地排列。另外,多个倾斜流路101从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
多个倾斜流路101沿着罩环75的周向Z倾斜。在该情况下,通过内侧空气流路76向前方喷出的空气是在引导部81的引导面82(参照图1)的作用下向绕逆时针的方向回旋的气流A1,因此,多个倾斜流路101沿着气流A1的回旋方向倾斜。
即,各倾斜流路101是沿着罩环75的前端面罩75b的板厚方向贯穿的呈圆形剖面的贯通孔。各倾斜流路101是如下的直线状的孔:在前端面罩75b的表面部开口的出口部101b相对于在背面部开口的入口部101a而言位于回旋的气流A1的下游侧,且该孔将该入口部101a与出口部101b连通。该倾斜流路101相对于轴心方向X朝周向Z倾斜,并且相对于前端面罩75b的表面部的垂直方向V也倾斜。
在此,对第一实施方式的引燃喷嘴53以及燃烧器12的作用进行说明。
如图1至图3、图9所示,在引燃喷嘴53中,从燃料喷射喷嘴79喷射出的混合气体(燃料)F被未图示的火种点火而燃烧,成为高温的燃烧气体,且以伴随着火焰向周围扩散的方式喷出。另一方面,在空气流路74中通过的空气被罩环75分割为在内侧空气流路76中通过的空气和在外侧空气流路77中通过的空气。而且,内侧空气流路76的空气被向罩环75的内侧引导,从而在前端面罩75b的作用下向内侧改变方向而行进,朝向喷嘴主体71的前方而作为气流A1向混合气体F的内侧喷射。此时,从内侧空气流路76喷出的气流A1在设置于各喷嘴尖78的各引导面82的作用下成为以喷嘴主体71的中心轴线C为中心的回旋流。另外,外侧空气流路77的空气被向罩环75的外侧引导,从而从喷嘴主体71的外侧朝向前方而作为气流A2向混合气体F的外侧喷出。
另一方面,在燃烧器12中,如图9所示,从主喷嘴56喷射出的燃料与压缩空气的预混合气体在回旋叶片57的作用下成为回旋流,因此,与气流A2一起在燃烧器内筒42内从外周侧向中心轴线C再循环,成为循环流A12而向引燃喷嘴53的前端部侧流入。从引燃喷嘴53喷出而成为回旋流的气流A1一边在一个方向上回旋一边沿着中心轴线C流动。
此时,内侧空气流路76的空气中的一部分空气从设置于罩环75的前端面罩75b的多个倾斜流路101向前方喷出。这样,从多个倾斜流路101喷出的空气成为沿着周向在前端面罩75b的表面部流动的膜式空气,以将火焰疏散到前方。因此,罩环75的表面部的高温化得以抑制。另外,由于从倾斜流路101喷出的空气沿着罩环75的前端面罩75b的表面部流动,因此,不会使所形成的火焰过于疏散,并且在最佳的位置处被保焰,从而能够实现罩环75的冷却和燃烧稳定性的确保这两者并存。
这样,在第一实施方式的引燃喷嘴中具备:喷嘴主体71,其设置有燃料流路72;罩环75,其通过配置于喷嘴主体71的外侧而形成能够朝向前方喷出空气的空气流路76、77;以及燃料喷射喷嘴79,其通过在喷嘴主体71的前端部沿着周向隔开规定间隔地贯穿罩环75而设置,由此能够朝向前方喷射燃料流路72的燃料,罩环75设置有:外周面罩75a,其覆盖喷嘴主体71的外周面;前端面罩75b,其覆盖喷嘴主体71的前端面;以及多个倾斜流路101,其沿着厚度方向贯穿前端面罩75b,且相对于中心轴线C方向朝规定的方向倾斜。
因此,通过在内侧空气流路76中流动的空气的一部分从前端面罩75b的各倾斜流路101喷出,从而该喷出空气沿着前端面罩75b的表面部流动,使火焰适度地疏散。其结果是,罩环75的高温化得以抑制,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
在第一实施方式的引燃喷嘴中,倾斜流路101沿着罩环75的周向倾斜。因此,从该倾斜流路101喷出的空气沿着前端面罩75b的表面部在周向上流动,能够利用该喷出空气有效地对罩环75进行冷却。
在第一实施方式的引燃喷嘴中,设置有引导部81,该引导部81作为向在内侧空气流路76中流动的气流赋予回旋力的回旋力赋予部,在周向的一侧形成有引导面82。因此,从该倾斜流路101喷出的空气在前端面罩75b的表面部沿着空气的回旋方向流动,来自倾斜流路101的空气不会对回旋空气造成不良影响,而能够在确保燃烧稳定性的同时有效地对罩环75进行冷却。
在第一实施方式的引燃喷嘴中,倾斜流路101相对于轴心方向X朝周向Z倾斜,并且相对于前端面罩75b的表面部的垂直方向V倾斜。因此,能够使从该倾斜流路101喷出的空气有效地沿着前端面罩75b的表面部流动。
在第一实施方式的引燃喷嘴中,将倾斜流路101设为沿着罩环75的板厚方向贯穿的贯通孔。因此,能够提高构造的简单化及制作的容易性。
另外,在第一实施方式的燃气涡轮燃烧器中设置有:引燃燃烧嘴44,其配置在燃烧器内筒42的中央部;以及多个主燃烧嘴45,其配置为包围燃烧器内筒42中的引燃燃烧嘴44,在引燃燃烧嘴44设置有前述的引燃喷嘴53。因此,通过在引燃喷嘴53的罩环75设置倾斜流路101,从而罩环75的高温化得以抑制,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
另外,在第一实施方式的燃气涡轮中设置有压缩机11、燃烧器12以及涡轮13。因此,罩环75的高温化得以抑制,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
另外,在第一实施方式的罩环中设置有:外周面罩75a,其具有中心轴线C且呈圆筒形状;前端面罩75b,其从外周面罩75a的前端部朝向中心轴线C侧且朝向前端侧倾斜且呈圆环形状;贯通孔80,其沿着厚度方向贯穿前端面罩75b;以及倾斜流路101,其沿着厚度方向贯穿前端面罩75b,且相对于中心轴线C朝规定的方向倾斜。
因此,从嵌合于贯通孔80的喷嘴尖78的燃料喷射喷嘴79喷出的燃料(流体)朝向前方流动而成为火焰,与此相对,从倾斜流路101喷出的空气(流体)沿着前端面罩75b的表面部流动,从而该喷出空气沿着前端面罩75b的表面部流动而将火焰适度地疏散。其结果是,罩环75的高温化得以抑制,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
在第一实施方式的罩环中,沿着前端面罩75b的周向隔开规定间隔而设置有多个贯通孔80,在多个贯通孔80之间设置有多个倾斜流路101。因此,能够实现前端面罩75b的冷却性能的提高。
需要说明的是,在上述实施方式中,在罩环75的前端面罩75b设置有相对于轴心方向X朝周向Z倾斜的多个倾斜流路101,但不局限于该结构。图10是将第一实施方式的变形例1的罩环的一部分放大后的主视图,图11是图10的XI-XI剖视图。
在第一实施方式的变形例1中,如图10及图11所示,罩环75A设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路102。该多个倾斜流路102在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z和径向D呈锯齿状地排列。另外,多个倾斜流路102从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
多个倾斜流路102沿着罩环75A的径向D倾斜,并且朝向中心轴线C(参照图1)侧倾斜。在该情况下,通过内侧空气流路76后向前方喷出的空气是沿着罩环75A的径向D喷出之后在引导部81的引导面82(参照图1)的作用下向绕逆时针的方向回旋的气流A1,因此,多个倾斜流路102朝向该空气的喷出方向倾斜。
即,各倾斜流路102是沿着罩环75A的前端面罩75b的板厚方向贯穿的呈圆形剖面的贯通孔。各倾斜流路102是如下的直线状的孔:在前端面罩75b的表面部开口的出口部102b相对于在背面部开口的入口部102a而言位于径向D上的中心轴线C侧,且该孔将该入口部102a与出口部102b连通。
在第一实施方式的变形例1中,倾斜流路102沿着罩环75A的径向D并且朝向中心轴线C方向倾斜。因此,在利用从该倾斜流路102喷出的空气将前端面罩75b的表面部冷却之后,从该倾斜流路102喷出的空气与从内侧空气流路76喷出的空气适当地合流,能够确保燃烧稳定性。
图12是将第一实施方式的变形例2的罩环的一部分放大后的主视图,图13是图12的XIII-XIII剖视图。
在第一实施方式的变形例2中,如图12及图13所示,罩环75B设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路103、104。该多个倾斜流路103、104在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z和径向D呈格子状地排列。另外,多个倾斜流路103、104从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
罩环75B具有外周面罩75a、从外周面罩75a的前端部相对于径向D以规定角度倾斜的第一前端面罩75b、以及从第一前端面罩75b的前端部沿着径向D的第二前端面罩75c。因此,在罩环75B中,第一前端面罩75b的倾斜的第一表面部与第二前端面罩75c的沿着径向呈水平的第二表面部被设定为不同的角度。多个倾斜流路103设置于第一前端面罩75b,且沿着相对于罩环75B的径向D及周向Z倾斜了规定角度(例如45度)的方向倾斜。另外,多个倾斜流路104设置于第二前端面罩75c,且沿着罩环75B的周向Z倾斜。
即,各倾斜流路103、104是沿着罩环75B的各前端面罩75b、75c的板厚方向贯穿的呈圆形剖面的贯通孔。各倾斜流路103、104是如下的直线状的孔:在各前端面罩75b、75c的表面部开口的出口部103b、104b相对于在背面部开口的入口部103a、104a而言位于回旋的气流A1的下游侧,且该孔将该入口部103a、104a与出口部103b、104b连通。
在第一实施方式的变形例2中,使设置于第一前端面罩75b的倾斜流路103的倾斜方向与设置于第二前端面罩75c的倾斜流路104的倾斜方向不同。因此,从该倾斜流路103、104喷出的空气在前端面罩75b的表面部的宽范围内流动,能够有效地对罩环75B进行冷却。
需要说明的是,也可以在第一前端面罩75b设置倾斜流路104,在第二前端面罩75c设置倾斜流路103。
图14是将第一实施方式的变形例3的罩环的一部分放大后的主视图,图15是图14的XV-XV剖视图。
在第一实施方式的变形例3中,如图14及图15所示,罩环75C设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路105、106。该多个倾斜流路105、106在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z和径向D呈锯齿状地排列。另外,多个倾斜流路105、106从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
多个倾斜流路105、106设置于前端面罩75b,且沿着罩环75C的周向Z倾斜。而且,多个倾斜流路105朝向绕逆时针方向回旋的气流A1的流动方向的下游侧倾斜,多个倾斜流路106朝向气流A1的流动方向的上游侧倾斜。
即,各倾斜流路105、106是沿着罩环75C的前端面罩75b的板厚方向贯穿的呈圆形剖面的贯通孔。倾斜流路105是如下的直线状的孔:在前端面罩75b的表面部开口的出口部105b相对于在背面部开口的入口部105a而言位于回旋的气流A1的下游侧,该孔将该入口部105a与出口部105b连通。另一方面,倾斜流路106是如下的直线状的孔:在前端面罩75b的表面部开口的出口部106b相对于在背面部开口的入口部106a而言位于回旋的气流A1的上游侧,该孔将该入口部106a与出口部106b连通。
在第一实施方式的变形例3中,设置为两种倾斜流路105、106的倾斜方向交叉。因此,从该倾斜流路105、106喷出的空气在前端面罩75b的表面部的宽范围内流动,能够有效地对罩环75C进行冷却。
图16是将第一实施方式的变形例4的罩环的一部分放大后的主视图,图17是图16的XVII-XVII剖视图。
在第一实施方式的变形例4中,如图16及图17所示,罩环75D设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路107、108、109、110、111。该多个倾斜流路107、108、109、110、111在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z和径向D呈锯齿状地排列。另外,多个倾斜流路107、108、109、110、111从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
多个倾斜流路107、108、109、110、111设置于前端面罩75b,且沿着罩环75D的周向Z倾斜。而且,多个倾斜流路107、108、109、110、111朝向绕逆时针方向回旋的气流A1的流动方向的下游侧倾斜。另外,多个倾斜流路107、108、109、110、111被设定为各自的倾斜角度不同,越靠近回旋的气流A1的流动方向的下游侧,则相对于中心轴线C的倾斜角度越大。
即,各倾斜流路107、108、109、110、111是沿着罩环75D的前端面罩75b的板厚方向贯穿的呈圆形剖面的贯通孔。各倾斜流路107、108、109、110、111是如下的直线状的孔:在前端面罩75b的表面部开口的出口部107b、108b、109b、110b、111b相对于在背面部开口的入口部107a、108a、109a、110a、111a而言位于回旋的气流A1的下游侧,该孔将该入口部107a、108a、109a、110a、111a与出口部107b、108b、109b、110b、111b连通。而且,各倾斜流路107、108、109、110、111的中心线与平行于中心轴线C的线之间的各倾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5被设定为θ1<θ2<θ3<θ4<θ5的关系。
在第一实施方式的变形例4中,设置有倾斜角度不同的多个倾斜流路107、108、109、110、111,且设定为越靠近回旋的气流A1的流动方向的下游侧,则相对于中心轴线C的倾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5越大。因此,从该倾斜流路107、108、109、110、111喷出的空气在前端面罩75b的表面部的宽范围内流动,能够有效地对罩环75D进行冷却。
另外,越靠近气流A1的流动方向的下游侧则越成为大的倾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5,从而能够设定与周围的结构物相应的倾斜流路107、108、109、110、111的倾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5,能够在前端面罩75b的所希望的位置处设置较多的倾斜流路107、108、109、110、111。即,由于倾斜流路107处于贯通孔80的附近,因此若设定为较大的倾斜角度,则出口部107b设置于远离贯通孔80的位置,难以向贯通孔80的附近喷出空气。因此,通过将处于贯通孔80的附近的倾斜流路107的倾斜角度设定得较小,能够将出口部107b设置在贯通孔80的附近,能够在前端面罩75b的宽范围内喷出空气。
图18是将第一实施方式的变形例5的罩环的一部分放大后的主视图,图19是图18的XIX-XIX剖视图。图20是第一实施方式的变形例6的罩环的剖视图。
在第一实施方式的变形例5中,如图18及图19所示,罩环75E设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a和多个倾斜流路113b、114b、115b、116b、117b。该多个倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a和多个倾斜流路113b、114b、115b、116b、117b在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z和径向D呈格子状地排列。另外,多个倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a和多个倾斜流路113b、114b、115b、116b、117b从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
罩环75E具有外周面罩75a、第一前端面罩75b以及第二前端面罩75c。因此,在罩环75E中,第一前端面罩75b的倾斜的第一表面部与第二前端面罩75c的水平的第二表面部被设定为不同的角度。多个倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a设置于第一前端面罩75b,多个倾斜流路113b、114b、115b、116b、117b设置于第二前端面罩75c,分别沿着罩环75E的周向Z倾斜。各倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a、113b、114b、115b、116b、117b与前述的变形例同样地,是沿着罩环75E的前端面罩75b、75c的板厚方向贯穿的呈圆形剖面的贯通孔,且出口部相对于入口部而言位于回旋的气流A1的下游侧。
另外,在第一实施方式的变形例6中,如图20所示,罩环75F具有外周面罩75a、第一前端面罩75b以及第二前端面罩75d。因此,在罩环75F中,第一前端面罩75b的倾斜的第一表面部与第二前端面罩75d的水平的第二表面部被设定为不同的角度,另一方面,各前端面罩75b、75d的倾斜的背面部被设定为相同的角度。而且,多个倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a设置于第一前端面罩75b,多个倾斜流路113b、114b、115b、116b、117b设置于第二前端面罩75d。
在第一实施方式的变形例6、7中,作为罩环75E、75F,设置有外周面罩75a、第一前端面罩75b以及第二前端面罩75c、75d,在第一前端面罩75b和第二前端面罩75c、75d设置有倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a、113b、114b、115b、116b、117b,且各倾斜流路在各表面部开口。因此,通过使倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a、113b、114b、115b、116b、117b在角度不同的两个表面部开口,能够使从倾斜流路113a、114a、115a、116a、117a、113b、114b、115b、116b、117b喷出的空气沿着前端面罩75c、75d的表面部有效地流动。
图21是将第一实施方式的变形例7的罩环的一部分放大后的主视图,图22是图21的XXII-XXII剖视图,图23是图21的XXIII-XXIII剖视图。
在第一实施方式的变形例7中,如图21至图23所示,罩环75G设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b、75c且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路103、104。该多个倾斜流路103、104在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z和径向D呈格子状地排列。
罩环75G具有外周面罩75a、第一前端面罩75b以及第二前端面罩75c。多个倾斜流路103设置于第一前端面罩75b,且沿着相对于罩环75G的径向D及周向Z倾斜了规定角度(例如45度)的方向倾斜。另外,多个倾斜流路104设置于第二前端面罩75c,且沿着罩环75G的周向Z倾斜。
另外,罩环75G在前端面罩75b、75c的背面部设置有沿着径向D的多个槽部121、122。即,第一前端面罩75b在各倾斜流路103间的背面部设置有沿着径向D的多个槽部121。另外,第二前端面罩75c在各倾斜流路104间的背面部设置有沿着径向D的多个槽部122。
在第一实施方式的变形例7中,在罩环75G的前端面罩75b、75c的背面部设置有沿着径向D的多个槽部121、122。因此,在内侧空气流路76中流动的空气与前端面罩75b、75c接触的面积扩大,能够提高罩环75G的冷却性能。
[第二实施方式]
图24是将第二实施方式的罩环的一部分放大后的主视图,图25是图24的XXV-XXV剖视图,图26是图24的XXVI-XXVI剖视图。需要说明的是,针对具有与上述第一实施方式同样的功能的构件,标注相同的附图标记并省略详细的说明。
在第二实施方式中,如图24至图26所示,罩环75H设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路131。该多个倾斜流路131在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z以串联的方式排列。倾斜流路131是沿着前端面罩75b的径向D的狭缝,从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
多个倾斜流路131沿着罩环75H的径向D且朝向回旋的气流A1的下游侧倾斜。另外,呈狭缝形状的倾斜流路131的长度方向的一端部在前端面罩75b的内周部开口。
即,各倾斜流路131是沿着罩环75H的前端面罩75b的板厚方向贯穿的呈矩形剖面的狭缝。各倾斜流路131是如下的直线状的狭缝:在前端面罩75b的表面部开口的出口部131b相对于在背面部开口的入口部131a而言位于回旋的气流A1的下游侧,该狭缝将该入口部131a与出口部131b连通。
这样,在第二实施方式的引燃喷嘴中具备喷嘴主体71、罩环75以及燃料喷射喷嘴79,罩环75H设置有:外周面罩75a,其覆盖喷嘴主体71的外周面;前端面罩75b,其覆盖喷嘴主体71的前端面;以及多个倾斜流路131,其沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于中心轴线C方向朝规定的方向倾斜。
因此,通过在内侧空气流路76中流动的空气的一部分从前端面罩75b的各倾斜流路131喷出,从而该喷出空气沿着前端面罩75b的表面部流动而使火焰疏散。其结果是,来自各倾斜流路131的喷出空气不会扰乱从各空气流路76、77喷出的气流而能够抑制罩环75H的高温化,能够在确保燃烧稳定性的同时实现前端部的冷却性能的提高。
在第二实施方式的引燃喷嘴中,将倾斜流路131设为沿着罩环75H的板厚方向贯穿且沿着径向D的狭缝。因此,能够确保较大的通路面积,使从倾斜流路131喷出的更多的空气沿着前端面罩75b的表面部流动,由此能够提高冷却性能。
在第二实施方式的引燃喷嘴中,使狭缝形状的倾斜流路131中的长度方向的一端部在前端面罩75b的内周部开口。因此,能够提高构造的简单化及制作的容易性。
需要说明的是,在上述实施方式中,在罩环75H的前端面罩75b,以狭缝的形式设置有相对于轴心方向X朝周向Z倾斜的多个倾斜流路131,但不局限于该结构。图27是将第二实施方式的变形例1的罩环的一部分放大后的主视图。
在第二实施方式的变形例1中,如图27所示,罩环75J设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b、75c且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路132。该多个倾斜流路132在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z以串联的方式排列。倾斜流路132是沿着前端面罩75b、75c的径向D的狭缝,且从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
罩环75J具有外周面罩75a、第一前端面罩75b以及第二前端面罩75c。多个倾斜流路132跨越各前端面罩75b、75c而设置。即,多个倾斜流路132通过连通第一倾斜流路132a与第二倾斜流路132b而构成。第一倾斜流路132a沿着周向Z倾斜地设置于第一前端面罩75b,且沿着罩环75J的径向D而形成。另外,第二倾斜流路132b沿着周向Z倾斜地设置于第二前端面罩75c,且以相对于罩环75J的径向D倾斜规定角度的方式形成。另外,呈狭缝形状的倾斜流路132的长度方向的一端部在第二前端面罩75c的内周部开口。
在第二实施方式的变形例1中,将多个倾斜流路132跨越各前端面罩75b、75c而设置,使设置于第二前端面罩75c的第二倾斜流路132b相对于设置于第一前端面罩75b的第一倾斜流路132a弯曲。因此,利用从该倾斜流路132喷出的空气将前端面罩75b、75c的表面部冷却之后,从该倾斜流路132喷出的空气与从内侧空气流路76喷出的空气适当地合流,能够确保燃烧稳定性。
图28是将第二实施方式的变形例2的罩环的一部分放大后的主视图,图29是图28的XXIX-XXIX剖视图。
在第二实施方式的变形例2中,如图28及图29所示,罩环75K设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路133、134、135、136。该多个倾斜流路133、134、135、136在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z以串联的方式排列。倾斜流路133、134、135、136是沿着前端面罩75b的径向D的狭缝,且从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。
多个倾斜流路133、134、135、136沿着罩环75K的周向Z倾斜,并且朝向回旋的气流A1的下游侧倾斜。另外,呈狭缝形状的倾斜流路133、134、135、136在罩环75K的径向D上错开配置。此外,各倾斜流路133、134、135、136的中心线与平行于中心轴线C的线之间的各倾斜角度θ11、θ12、θ13、θ14被设定为θ11<θ12<θ13<θ14的关系。
在第二实施方式的变形例2中,设置有倾斜角度不同的多个倾斜流路133、134、135、136,且设定为越靠近回旋的气流A1的流动方向的下游侧,则相对于中心轴线C的倾斜角度θ11、θ12、θ13、θ14越大。因此,从该倾斜流路133、134、135、136喷出的空气在前端面罩75b的表面部的宽范围内流动,能够有效地对罩环75K进行冷却。
图30是将第二实施方式的变形例3的罩环的一部分放大后的主视图。
在第二实施方式的变形例3中,如图30所示,罩环75L设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路137。该多个倾斜流路137在相邻的贯通孔80之间沿着周向Z及径向D呈锯齿状地排列。倾斜流路137是沿着前端面罩75b的周向Z的狭缝,且从中心轴线C(参照图1)呈放射状(沿着径向D)地排列。多个倾斜流路137沿着罩环75L的周向Z且朝向径向D上的中心轴线C侧倾斜。
在第二实施方式的变形例3中,呈狭缝形状的倾斜流路137沿着罩环75L的径向D且朝向中心轴线C方向倾斜。因此,利用从该倾斜流路137喷出的空气将前端面罩75b的表面部冷却之后,从该倾斜流路137喷出的空气与从内侧空气流路76喷出的空气适当地合流,能够确保燃烧稳定性。
图31是将第二实施方式的变形例4的罩环的一部分放大后的主视图。
在第二实施方式的变形例4中,如图31所示,罩环75M设置有沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于轴心方向X朝规定的方向倾斜的多个倾斜流路141、142。该多个倾斜流路141、142配置在相邻的贯通孔80之间。倾斜流路141是贯通孔,且设置于前端面罩75b的外周部侧,倾斜流路142是贯通狭缝,且设置于前端面罩75b的内周部侧。
多个倾斜流路141沿着罩环75M的周向Z倾斜,并且朝向回旋的气流A1的下游侧倾斜。多个倾斜流路142沿着罩环75M的径向D且朝向沿周向Z回旋的气流A1的下游侧倾斜。
在第二实施方式的变形例4中,设置有贯通孔形状的倾斜流路141和狭缝形状的倾斜流路142。因此,能够利用从形状不同的倾斜流路141、142喷出的空气来有效地对前端面罩75b的表面部进行冷却,能够提高罩环75M的冷却性能。
需要说明的是,在上述实施方式中,也可以适当组合各实施例及各变形例来构成。例如,也可以将第一实施方式及其变形例1中的倾斜通路应用于变形例2的罩环。另外,也可以组合第一实施方式的变形例4与变形例5、或者变形例4与变形例6。此外,也可以将第一实施方式的变形例7的槽部应用于其他的变形例和第二实施方式。
[第三实施方式]
图32是表示第三实施方式的引燃喷嘴的前端部的剖视图,图33至图35是表示引燃喷嘴的制造方法的概要图。需要说明的是,针对具有与上述实施方式同样的功能的构件,标注相同的附图标记并省略详细的说明。
在第三实施方式中,如图32所示,在引燃喷嘴53中,喷嘴主体71呈中空圆筒形状,且沿着中心轴线C配置。喷嘴主体71在内部设置有燃料流路72。喷嘴主体71在外侧且在同轴上隔开规定间隙地配置有呈圆筒形状的套筒73,在喷嘴主体71与套筒73之间设置有空气流路74。另外,喷嘴主体71在前端部侧配置有罩环75。该罩环75呈圆筒形状,在喷嘴主体71的外侧以隔开规定间隙的方式配置于空气流路74中,且前端部侧朝向内侧(中心轴线C侧)弯折。
即,喷嘴主体71通过基端部201与前端部202接合而构成。基端部201呈圆筒形状,前端部202呈圆筒形状且一端部被堵塞。即,前端部202从前端部朝向内侧(中心轴线C侧)弯折而形成圆锥形状,前端部被堵塞。罩环75具有:位于喷嘴主体71的外侧的外周面罩75a;以及从该外周面罩75a的前端部朝向中心轴线C侧且朝向前端部侧倾斜的前端面罩75b。而且,通过将罩环75配置在喷嘴主体71与套筒73之间,空气流路74的前端部侧被罩环75分支为内侧空气流路76和外侧空气流路77。
另外,喷嘴主体71在前端部202的前端部侧的表面上沿着周向隔开规定间隔地固定有多个喷嘴尖78。而且,以贯穿该各喷嘴尖78的方式设置有燃料喷射喷嘴79。各燃料喷射喷嘴79以前端部侧朝向外侧的方式相对于中心轴线C倾斜规定角度,基端部与燃料流路72连通,前端部向外部开口。罩环75在前端面罩75b沿着周向隔开规定间隔(均等间隔)地形成有多个贯通孔80,各喷嘴尖78的前端部分别嵌合于该贯通孔80。
此外,引燃喷嘴53配置于燃烧器12(参照图8及图9)的中心部,因此在前端部的附近形成高温的火焰,在该火焰的作用下,该前端部会成为高温。多个喷嘴尖78虽然被罩环75覆盖而得到保护,但该罩环75会成为高温。因此,通过在罩环75设置多个倾斜流路101,将在内侧空气流路76中流动的空气的一部分经由各倾斜流路101从罩环75的表面喷出,由此来冷却该罩环75。各倾斜流路101沿着厚度方向贯穿前端面罩75b,并且,相对于中心轴心C沿着罩环75的周向倾斜。
在此,对第三实施方式的引燃喷嘴53的制造方法进行说明。
本实施方式的燃烧器喷嘴的制造方法具有如下工序:在喷嘴主体71的前端部装配喷嘴尖78和燃料喷射喷嘴79的工序;以及在喷嘴主体71的前端外周部的外侧隔开规定间隙地装配罩环75的工序,该罩环75设置有:外周面罩75a,其覆盖喷嘴主体71的外周面且呈圆筒形状;前端面罩75b,其覆盖喷嘴主体71的前端面且呈圆环形状;以及倾斜流路101,其沿着厚度方向贯穿前端面罩75b且相对于喷嘴主体71的中心轴心C朝规定的方向倾斜。
即,首先,如图33所示,准备喷嘴主体71的基端部201及前端部202以及多个喷嘴尖78,通过焊接将喷嘴尖78沿着周向隔开规定间隔地固定于喷嘴主体71的前端部202。在此,通过对喷嘴主体71的前端部202和喷嘴尖78进行孔加工而形成多个燃料喷射喷嘴79。然后,使喷嘴主体71的基端部201的前端与固定有多个喷嘴尖78的前端部202的基端对接,并通过焊接来组装喷嘴主体71的基端部201与前端部202,由此向喷嘴主体71的前端部设置喷嘴尖78和燃料喷射喷嘴79。
接着,如图34所示,准备由外周面罩75a与前端面罩75b构成、且在前端面罩75b设置有贯通孔80和倾斜流路101的罩环75。然后,将该罩环75从喷嘴主体71的前端侧隔开规定间隙地穿过,而将罩环75嵌合于喷嘴尖78,通过焊接来组装罩环75和各喷嘴尖78。在此,形成空气流路74和内侧空气流路76。
最后,如图35所示,准备套筒73,将该套筒73从罩环75的前端侧隔开规定间隙地穿过,使套筒73经由未图示的隔离件并通过焊接而与喷嘴主体71连接。在此,形成外侧空气流路77。
这样,在第三实施方式的燃烧器喷嘴的制造方法中,具有如下工序:在喷嘴主体71的前端部装配喷嘴尖78和燃料喷射喷嘴79的工序;以及将设置有外周面罩75a、前端面罩75b以及倾斜流路101的罩环75隔着规定间隙地装配于喷嘴主体71的前端外周部的外侧的工序。因此,能够容易地将设置有倾斜流路101的罩环75组装于喷嘴主体71,能够实现引燃喷嘴53的冷却性能的提高,并且能够实现组装性的提高。
需要说明的是,在上述第三实施方式中,作为将设置有倾斜流路101的罩环75组装于喷嘴主体71的燃烧器喷嘴的制造方法进行了说明,但也可以在卸下套筒73并将未设置倾斜流路101的旧的罩环从喷嘴主体71卸下之后,将设置有倾斜流路101的新的罩环75组装于喷嘴主体71,然后再安装套筒73。
另外,在上述实施方式中,喷嘴主体71构成为在内部设置有燃料流路72,并将前端部堵塞,但不局限于该结构。例如也可以构成为,在喷嘴主体71的内部设置第一燃料流路,将前端部开口并朝向内侧,并且,在喷嘴主体71的外周部设置呈圆筒形状的第二燃料流路并使其与燃料喷射喷嘴79连通,向第一燃料流路供给气体燃料,向第二燃料流路供给液体燃料。
另外,在上述各实施方式中,将本发明的燃烧器喷嘴应用于引燃喷嘴,但也可以应用于例如结构不同的扩散喷嘴。
附图标记说明
11 压缩机;
12 燃烧器(燃气涡轮燃烧器);
13 涡轮;
41 燃烧器外筒;
42 燃烧器内筒(筒);
43 燃烧器尾筒;
44 引燃燃烧嘴;
45 主燃烧嘴;
52 引燃锥形筒;
53 引燃喷嘴(燃烧器喷嘴);
54 回旋叶片;
71 喷嘴主体;
72 燃料流路;
75 罩环;
75a 外周面罩;
75b 前端面罩、第一前端面罩;
75c、75d 第二前端面罩;
76 内侧空气流路;
77 外侧空气流路;
78 喷嘴尖;
79 燃料喷射喷嘴;
80 贯通孔;
81 引导部(回旋力赋予部);
82 引导面;
101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、113a、113b、114a、114b、115a、115b、116a、116b、117a、117b、131、132、133、134、135、136、137、141、142 倾斜流路;
121、122 槽部。
Claims (20)
1.一种燃烧器喷嘴,其具备:
喷嘴主体,其设置有燃料流路且呈棒状延伸;
罩环,其隔开规定间隙地配置于所述喷嘴主体的前端外周部的外侧,由此形成能够朝向前方喷出空气的空气流路;以及
燃料喷射喷嘴,其在所述喷嘴主体的前端部沿着周向隔开规定间隔地贯穿所述罩环而设置,由此能够朝向前方喷射所述燃料流路的燃料,
所述燃烧器喷嘴的特征在于,
所述罩环具有:
外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;
前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜,
所述倾斜流路沿着所述罩环的周向倾斜,
在所述喷嘴主体的前端部设置有多个回旋力赋予部,该回旋力赋予部向在所述空气流路中流动的气流赋予回旋力,所述倾斜流路沿着所述回旋力赋予部使空气回旋的回旋方向倾斜,
所述倾斜流路由倾斜角度不同的多个倾斜流路构成,
所述多个倾斜流路设定为,越靠近所述回旋力赋予部使空气回旋的回旋方向的下游侧,则倾斜角度越大。
2.一种燃烧器喷嘴,其具备:
喷嘴主体,其设置有燃料流路且呈棒状延伸;
罩环,其隔开规定间隙地配置于所述喷嘴主体的前端外周部的外侧,由此形成能够朝向前方喷出空气的空气流路;以及
燃料喷射喷嘴,其在所述喷嘴主体的前端部沿着周向隔开规定间隔地贯穿所述罩环而设置,由此能够朝向前方喷射所述燃料流路的燃料,
所述燃烧器喷嘴的特征在于,
所述罩环具有:
外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;
前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜,
所述倾斜流路是沿着所述罩环的板厚方向贯穿且沿着径向的狭缝。
3.根据权利要求2所述的燃烧器喷嘴,其特征在于,
所述狭缝的长度方向的一端部在所述前端面罩的内周部开口。
4.一种燃烧器喷嘴,其具备:
喷嘴主体,其设置有燃料流路且呈棒状延伸;
罩环,其隔开规定间隙地配置于所述喷嘴主体的前端外周部的外侧,由此形成能够朝向前方喷出空气的空气流路;以及
燃料喷射喷嘴,其在所述喷嘴主体的前端部沿着周向隔开规定间隔地贯穿所述罩环而设置,由此能够朝向前方喷射所述燃料流路的燃料,
所述燃烧器喷嘴的特征在于,
所述罩环具有:
外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;
前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜,
在所述前端面罩设置有:与轴心方向正交的第一表面部;以及相对于与轴心方向正交的方向倾斜的第二表面部,所述倾斜流路在所述第一表面部和所述第二表面部开口。
5.根据权利要求4所述的燃烧器喷嘴,其特征在于,
设置于所述第一表面部的所述倾斜流路的倾斜方向与设置于所述第二表面部的所述倾斜流路的倾斜方向不同。
6.一种燃烧器喷嘴,其具备:
喷嘴主体,其设置有燃料流路且呈棒状延伸;
罩环,其隔开规定间隙地配置于所述喷嘴主体的前端外周部的外侧,由此形成能够朝向前方喷出空气的空气流路;以及
燃料喷射喷嘴,其在所述喷嘴主体的前端部沿着周向隔开规定间隔地贯穿所述罩环而设置,由此能够朝向前方喷射所述燃料流路的燃料,
所述燃烧器喷嘴的特征在于,
所述罩环具有:
外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;
前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜,
所述罩环在所述前端面罩的背面部设置有沿着径向的多个槽部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃烧器喷嘴,其特征在于,
所述倾斜流路相对于所述罩环的表面的垂直方向倾斜。
8.根据权利要求1、4至6中任一项所述的燃烧器喷嘴,其特征在于,
所述倾斜流路是沿着所述罩环的板厚方向贯穿的贯通孔。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的燃烧器喷嘴,其特征在于,
所述倾斜流路沿着所述罩环的径向且朝向轴心方向倾斜。
10.一种罩环,其特征在于,
所述罩环具备:
外周面罩,其具有中心轴线且呈圆筒形状;
前端面罩,其从所述外周面罩的前端部朝向所述中心轴线侧且朝向前端侧倾斜,并且呈圆环形状;
贯通孔,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述中心轴线朝规定的方向倾斜,
所述倾斜流路是沿着所述罩环的板厚方向贯穿且沿着径向的狭缝,
所述贯通孔沿着所述前端面罩的周向隔开规定间隔地设置有多个,所述倾斜流路在多个所述贯通孔之间设置有多个。
11.一种罩环,其特征在于,
所述罩环具备:
外周面罩,其具有中心轴线且呈圆筒形状;
前端面罩,其从所述外周面罩的前端部朝向所述中心轴线侧且朝向前端侧倾斜,并且呈圆环形状;
贯通孔,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述中心轴线朝规定的方向倾斜,
在所述前端面罩设置有:与轴心方向正交的第一表面部;以及相对于与轴心方向正交的方向倾斜的第二表面部,所述倾斜流路在所述第一表面部和所述第二表面部开口,
所述贯通孔沿着所述前端面罩的周向隔开规定间隔地设置有多个,所述倾斜流路在多个所述贯通孔之间设置有多个。
12.一种罩环,其特征在于,
所述罩环具备:
外周面罩,其具有中心轴线且呈圆筒形状;
前端面罩,其从所述外周面罩的前端部朝向所述中心轴线侧且朝向前端侧倾斜,并且呈圆环形状;
贯通孔,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述中心轴线朝规定的方向倾斜,
所述罩环在所述前端面罩的背面部设置有沿着径向的多个槽部,
所述贯通孔沿着所述前端面罩的周向隔开规定间隔地设置有多个,所述倾斜流路在多个所述贯通孔之间设置有多个。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的罩环,其特征在于,
所述倾斜流路沿着所述前端面罩的周向倾斜。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的罩环,其特征在于,
所述倾斜流路由倾斜角度不同的多个倾斜流路构成。
15.一种燃烧器喷嘴的制造方法,其特征在于,
所述燃烧器喷嘴的制造方法具有在喷嘴主体的前端外周部的外侧隔开规定间隙地装配罩环的工序,
所述罩环设置有:
外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;
前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜,
所述倾斜流路沿着所述罩环的周向倾斜,
在所述喷嘴主体的前端部设置有多个回旋力赋予部,该回旋力赋予部向在所述喷嘴主体与所述罩环之间设置的空气流路中流动的气流赋予回旋力,所述倾斜流路沿着所述回旋力赋予部使空气回旋的回旋方向倾斜,
所述倾斜流路由倾斜角度不同的多个倾斜流路构成,
所述多个倾斜流路设定为,越靠近所述回旋力赋予部使空气回旋的回旋方向的下游侧,则倾斜角度越大。
16.一种燃烧器喷嘴的制造方法,其特征在于,
所述燃烧器喷嘴的制造方法具有在喷嘴主体的前端外周部的外侧隔开规定间隙地装配罩环的工序,
所述罩环设置有:
外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;
前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜,
所述倾斜流路是沿着所述罩环的板厚方向贯穿且沿着径向的狭缝。
17.一种燃烧器喷嘴的制造方法,其特征在于,
所述燃烧器喷嘴的制造方法具有在喷嘴主体的前端外周部的外侧隔开规定间隙地装配罩环的工序,
所述罩环设置有:
外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;
前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜,
在所述前端面罩设置有:与轴心方向正交的第一表面部;以及相对于与轴心方向正交的方向倾斜的第二表面部,所述倾斜流路在所述第一表面部和所述第二表面部开口。
18.一种燃烧器喷嘴的制造方法,其特征在于,
所述燃烧器喷嘴的制造方法具有在喷嘴主体的前端外周部的外侧隔开规定间隙地装配罩环的工序,
所述罩环设置有:
外周面罩,其覆盖所述喷嘴主体的外周面且呈圆筒形状;
前端面罩,其覆盖所述喷嘴主体的前端面且呈圆环形状;以及
倾斜流路,其沿着厚度方向贯穿所述前端面罩,且相对于所述喷嘴主体的轴心方向朝规定的方向倾斜,
所述罩环在所述前端面罩的背面部设置有沿着径向的多个槽部。
19.一种燃气涡轮燃烧器,其具备:
筒,其使高压空气与燃料在内部燃烧而产生燃烧气体;
引燃燃烧嘴,其配置在所述筒内的中央部;以及
多个主燃烧嘴,其以包围所述筒内的所述引燃燃烧嘴的方式配置,
所述燃气涡轮燃烧器的特征在于,
所述引燃燃烧嘴具有权利要求1至9中任一项所述的燃烧器喷嘴。
20.一种燃气涡轮,其特征在于,
所述燃气涡轮具备:
压缩机,其对空气进行压缩;
权利要求19所述的燃气涡轮燃烧器,其将所述压缩机压缩后的压缩空气与燃料混合并使它们燃烧;以及
涡轮,其通过所述燃气涡轮燃烧器生成的燃烧气体而得到旋转动力。
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