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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Übergangsstück, eine Brennkammer und ein Gasturbinentriebwerk.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Ein Gasturbinentriebwerk verbrennt Kraftstoff in Brennkammern zusammen mit einer durch einen Verdichter verdichteten Druckluft und treibt durch ein dadurch erzeugtes Verbrennungsgas eine Gasturbine an. Die Brennkammern sind in der Umfangsrichtung eines Gehäuses des Gasturbinentriebwerks mehrfach angeordnet. Das Verbrennungsgas wird der Gasturbine mittels eines Übergangsstücks zugeführt, das durch eine Metallplatte in jeder Brennkammer in einer Rohrform ausgebildet ist.
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In den Brennkammern kommt es unter einer Bedingung einer geringen Kraftstoffmenge zu einem Fall, in dem eine Zufuhrmenge der Druckluft zu einem Brenner übermäßig wird, sodass eine Verbrennungstemperatur verringert wird und eine Verbrennungsstabilität verringert wird. Es gibt eine Brennkammer, in der Luftlöcher, die als Verdünnungslöcher bezeichnet werden, dem Übergangsstück im Hinblick auf eine Unterbindung der Verringerung der Verbrennungsstabilität bereitgestellt sind (
JP-2010-25543-A oder dergleichen). Indem ein Teil der Druckluft mittels der Verdünnungslöcher in einen Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang im Inneren des
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Übergangsstücks strömen gelassen wird, ist es möglich, die übermäßige Zufuhr der Druckluft zu dem Brenner zu unterbinden und gleichzeitig eine Verringerung der Strömungsrate eines der Gasturbine zugeführten Betriebsmediums zu unterbinden.
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[Dokument zum Stand der Technik]
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[Patentdokument]
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[Patentdokument 1]
JP-2010-25543-A -
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine Flammentemperatur wird gesenkt, wenn Luft an einer Position zugeführt wird, an der die Verbrennungsreaktion einer Flamme nicht ausreichend fortgeschritten ist. Somit sind die Verdünnungslöcher des Übergangsstücks an einer Position bereitgestellt, an der die Verbrennungsreaktion der Flamme ausreichend fortgeschritten ist. Ein Bereich, in dem die Verbrennungsreaktion der Flamme ausreichend fortgeschritten ist, ist jedoch eine raue Hochtemperaturumgebung. Das Übergangsstück weist insbesondere eine Konfiguration auf, bei der sich die Schnittform des Übergangsstücks allmählich von einem Einlass, der in einer Kreisform gemäß der Form einer Brennkammerauskleidung ausgebildet ist, zu einem Auslass in einer viereckigen Form ändert. Das Übergangsstück weist somit einen großen Krümmungsunterschied gegenüber Teilen auf. Wenn dem Übergangsstück die Verdünnungslöcher bereitgestellt sind, wird daher Spannung in den Nahbereichen der Verdünnungslöcher in dem Übergangsstück tendenziell erhöht.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Übergangsstücks, einer Brennkammer und eines Gasturbinentriebwerks, die Spannung in den Nahbereichen von Verdünnungslöchern unterbinden können.
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Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Übergangsstück bereitgestellt, das in einer Brennkammer angeordnet ist, die Kraftstoff innerhalb einer Brennkammerauskleidung zusammen mit einer durch einen Verdichter eines Gasturbinentriebwerks verdichteten Druckluft verbrennt und einer Gasturbine ein Verbrennungsgas zuführt, wobei das Übergangsstück die Brennkammerauskleidung und die Gasturbine miteinander verbindet und durch eine Platte in einer Rohrform ausgebildet ist und wobei das Übergangsstück einen Druckluft-Hauptströmungsdurchgang auf einer Außenseite, wobei der Druckluft-Hauptströmungsdurchgang konfiguriert ist, der Brennkammer die Druckluft von dem Verdichter zuzuführen, von einem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang in einem Inneren trennt, wobei der Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang konfiguriert ist, der Gasturbine das Verbrennungsgas von der Brennkammerauskleidung zuzuführen, wobei das Übergangsstück aufweist: eine erste Strömungsdurchgangsgruppe, die durch Anordnen einer Vielzahl von wandinternen Strömungsdurchgängen in einer Umfangsrichtung des Übergangsstücks gebildet ist, wobei sich die wandinternen Strömungsdurchgänge innerhalb der Platte von einer Seite nahe der Gasturbine zu einer Seite nahe der Brennkammerauskleidung erstrecken; eine zweite Strömungsdurchgangsgruppe, die sich in Bezug auf die erste Strömungsdurchgangsgruppe auf einer Seite nahe der Brennkammerauskleidung befindet und durch Anordnen einer Vielzahl von wandinternen Strömungsdurchgängen in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks gebildet ist, wobei sich die wandinternen Strömungsdurchgänge innerhalb der Platte von einer Seite nahe der Gasturbine zu einer Seite nahe der Brennkammerauskleidung erstrecken; und eine Vielzahl von Verdünnungslöchern, welche die Platte durchdringen und eine Kommunikation zwischen dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang und dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang herstellen, wobei jeder der wandinternen Strömungsdurchgänge der ersten Strömungsdurchgangsgruppe und der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe einen Einlass, der dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang an einem Endabschnitt auf einer Seite nahe der Gasturbine zugewandt ist, und einen Auslass aufweist, der dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang an einem Endabschnitt auf einer Seite nahe der Brennkammerauskleidung zugewandt ist, wobei sich ein Verdünnungsloch näher an dem Einlass eines wandinternen Strömungsdurchgangs der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe als an dem Auslass des wandinternen Strömungsdurchgangs der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe in jedem von Räumen zwischen den wandinternen Strömungsdurchgängen, die zueinander benachbart sind, in der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe befindet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Spannung in den Nahbereichen der Verdünnungslöcher des Übergangsstücks zu unterbinden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Konfigurationsschaubild zur schematischen Veranschaulichung eines Beispiels einer Gasturbinenanlage, die ein Übergangsstück gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht des Übergangsstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ist ein schematisches Schaubild eines Schnitts des Übergangsstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Übergangsstück durch eine Ebene geschnitten ist, welche die Mittellinie einer Gasturbine durchläuft;
- 4 ist eine Ansicht in der Richtung eines Pfeils IV in 3, wobei die Ansicht einen Teil einer Umfangsfläche des Übergangsstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung in der Richtung des Pfeils IV schematisch zeigt;
- 5 ist eine Schnittansicht in der Richtung von Pfeilen entlang einer Linie V-V in 4;
- 6 ist eine Schnittansicht in der Richtung von Pfeilen entlang einer Linie VI-VI in 4;
- 7 ist eine Schnittansicht in der Richtung von Pfeilen entlang einer Linie VII-VII in 4;
- 8 ist ein schematisches Schaubild zur Darstellung von Einbaubereichen von wandinternen Strömungsdurchgängen in einem Rückseitenabschnitt des Übergangsstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 9 ist ein schematisches Schaubild zur Darstellung von Einbaubereichen von wandinternen Strömungsdurchgängen in einem Seitenabschnitt des Übergangsstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 10 ist ein schematisches Schaubild zur Darstellung von Einbaubereichen von wandinternen Strömungsdurchgängen in einem Bauchseitenabschnitt des Übergangsstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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- Gasturbinentriebwerk -
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1 ist ein schematisches Konfigurationsschaubild zur schematischen Veranschaulichung eines Beispiels einer Gasturbinenanlage, die ein Übergangsstück gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Die in der Figur dargestellte Gasturbinenanlage weist ein Gasturbinentriebwerk 100 und eine durch das Gasturbinentriebwerk 100 angetriebene Lastvorrichtung 200 auf. Ein typisches Beispiel der Lastvorrichtung 200 ist ein Generator. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen anstelle des Generators eine Pumpe oder ein Verdichter (der sich von einem dem Gasturbinentriebwerk 100 bereitgestellten Verdichter 10 unterscheidet) als die Lastvorrichtung 200 verwendet wird und der Verdichter oder die Pumpe durch das Gasturbinentriebwerk 100 angetrieben wird.
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Das Gasturbinentriebwerk 100 ist eine Antriebsmaschine, welche die Lastvorrichtung 200 antreibt. Das Gasturbinentriebwerk 100 weist einen Verdichter 10, eine Brennkammer 20 und eine Gasturbine 30 auf. Der Verdichter 10 ist konfiguriert, Luft anzusaugen und zu verdichten und eine Druckluft a mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck zu erzeugen. Die Brennkammer 20 ist konfiguriert, ein Verbrennungsgas g durch Verbrennen von Kraftstoff zusammen mit der von dem Verdichter 10 mittels eines Diffusors 11 gelieferten Druckluft a zu erzeugen. Die Gasturbine 30 wird durch das von der Brennkammer 20 zugeführte Verbrennungsgas g angetrieben und gibt eine Drehleistung aus. Wellen von Rotoren der Gasturbine 30 und des Verdichters 10 sind miteinander verbunden. Ein Teil der Ausgangsleistung der Gasturbine 30 wird als Leistung des Verdichters 10 verwendet und der Rest wird als Leistung der Lastvorrichtung 200 verwendet. Das Verbrennungsgas g, das die Gasturbine 30 angetrieben hat, wird mittels einer Abgaskammer (nicht dargestellt) als Abgas abgeleitet.
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Die vorliegende Ausführungsform veranschaulicht einen Fall, in dem das Gasturbinentriebwerk 100 von einem Einzelwellentyp ist. Das Gasturbinentriebwerk 100 kann jedoch von einem Zweiwellentyp sein. In einem Fall, in dem ein Gasturbinentriebwerk von einem Zweiwellentyp in Anwendung gebracht wird, ist die Gasturbine 30 aus einer Hochdruckturbine und einer Niederdruckturbine gebildet, deren Drehwellen voneinander getrennt sind, wobei die Hochdruckturbine mit dem Verdichter 10 koaxial verbunden ist und die Niederdruckturbine mit der Lastvorrichtung 200 koaxial verbunden ist.
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- Brennkammer -
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Eine Vielzahl von Brennkammern 20 sind an einem Gehäuse 101 des Gasturbinentriebwerks 100 in der Drehrichtung der Gasturbine 30 angebracht (1 zeigt lediglich eine Brennkammer 20). Jede Brennkammer 20 weist eine Brennkammerauskleidung 21, einen Brenner 22 und ein Übergangsstück 23 auf. Die Brennkammer 20 erzeugt das Verbrennungsgas g durch Verbrennen des von dem Brenner 22 innerhalb der Brennkammerauskleidung 21 (Verbrennungskammer 21a) ausgestoßenen Kraftstoffs zusammen mit der durch den Verdichter 10 verdichteten Druckluft a und führt das Verbrennungsgas g mittels des Übergangsstücks 23 der Gasturbine 30 zu.
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Die Brennkammerauskleidung 21 ist ein zylindrisches Element, das im Inneren die Verbrennungskammer 21a bildet. Die Brennkammerauskleidung 21 ist innerhalb des Gehäuses 101 verbaut. Die Brennkammerauskleidung 21 trennt die von dem Verdichter 10 in das Innere des Gehäuses 101 eingeleitete Druckluft a (mit anderen Worten einen Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a auf der Außenseite der Brennkammerauskleidung 21) von dem in der Verbrennungskammer 21a erzeugten Verbrennungsgas g (mit anderen Worten die Verbrennungskammer 21a im Inneren der Brennkammerauskleidung 21). Ein Endabschnitt auf einer Gasturbinenseite (rechten Seite in der Figur) der Brennkammerauskleidung 21 ist in das Übergangsstück 23 eingeführt.
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Der Brenner 22 ist eine Vorrichtung, die den Kraftstoff mittels mindestens einer Kraftstoffdüse 22a in die Verbrennungskammer 21a ausstößt und eine Flamme innerhalb der Verbrennungskammer 21a bildet und aufrechterhält. Der Kraftstoff aus einer Kraftstoffquelle (zum Beispiel einem Kraftstofftank) wird der Kraftstoffdüse 22a mittels eines Kraftstoffsystems (Kraftstoffleitung) 22b zugeführt.
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Im Folgenden wird eine Konfiguration des Übergangsstücks 23 beschrieben.
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- Übergangsstück -
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Übergangsstücks. 3 ist ein schematisches Schaubild eines Schnitts des Übergangsstücks, der durch eine die Mittellinie der Gasturbine 30 durchlaufende Ebene geschnitten ist. 2 zeigt jedoch nicht nachstehend zu beschreibende wandinterne Strömungsdurchgänge 26 bis 28 und (nachstehend zu beschreibende) Verdünnungslöcher 29.
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Das Übergangsstück 23 ist ein Element, welches das in der Verbrennungskammer 21a erzeugte Verbrennungsgas g in die Gasturbine 30 einleitet. Das Übergangsstück 23 verbindet die Brennkammerauskleidung 21 und die Gasturbine 30 miteinander und ist durch eine Platte (Übergangsstückplatte) 25 aus einem Metall (aus einer Legierung) in einer Rohrform ausgebildet. Dieses Übergangsstück 23 trennt den Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a auf der Außenseite, durch den die dem Brenner 22 der Brennkammer 20 von dem Verdichter 10 zugeführte Druckluft a strömt, von einem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a im Inneren, durch den das der Gasturbine 30 von der Brennkammerauskleidung 21 zugeführte Verbrennungsgas g strömt. Wie bereits erwähnt ist die Brennkammerauskleidung 21 in einen Endabschnitt auf einer Brennkammerauskleidungsseite des Übergangsstücks 23, das heißt einen Einlass 23b des Verbrennungsgases g eingeführt. Ein Endabschnitt auf einer Gasturbinenseite des Übergangsstücks 23, das heißt ein Auslass 23c des Verbrennungsgases g, ist einem Einlass 30a der Gasturbine 30 zugewandt (1). Das Verbrennungsgas g wird von dem Auslass 23c des Übergangsstücks 23 einem ringförmigen Betriebsfluidströmungsdurchgang zugeführt, dem Statorblätter (nicht dargestellt) und Rotorblätter (nicht dargestellt) in der Gasturbine 30 zugewandt sind.
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Der Einlass 23b des Übergangsstücks 23 ist wie in 2 dargestellt in einer Kreisform ausgebildet, sodass er der Auslassform der Brennkammerauskleidung 21 (1) in einer zylindrischen Form entspricht. Andererseits ist der Auslass 23c des Übergangsstücks 23 in einer viereckigen Form ausgebildet, sodass sie einer Form entspricht, die erhalten wird, indem der Einlass 30a des ringförmigen Betriebsfluidströmungsdurchgangs der Gasturbine 30 gleichmäßig in die Anzahl der Brennkammern 20 in der Drehrichtung der Gasturbine 30 unterteilt wird. Die Auslässe 23c der jeweiligen Übergangsstücke 23 der Vielzahl von Brennkammern 20, die dem Gasturbinentriebwerk 100 bereitgestellt sind, sind in der Drehrichtung der Gasturbine 30 miteinander verbunden, um eine Ringform zu bilden, die der Form des Einlasses 30a der Gasturbine 30 entspricht. Daher wird die Querschnittsform des Übergangsstücks 23 allmählich von dem kreisförmigen Einlass 23b zu dem viereckigen Auslass 23c geändert und die Krümmung der Platte 25, die das Übergangsstück 23 bildet, ist je nach Teil unterschiedlich.
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Wenn das Übergangsstück 23 von einer Rückseite aus betrachtet wird, ändert sich zum Beispiel die Breite des Übergangsstücks 23 (Abmessung in der Drehrichtung der Gasturbine 30) von dem Einlass 23b in Richtung des Auslasses 23c und die Breite des Auslasses 23c wird in Bezug auf die Breite des Einlasses 23b verbreitert (8). Andererseits ist, wenn das Übergangsstück 23 von einer Seite betrachtet wird (3), die Breite des Übergangsstücks 23 (Abmessung in der radialen Richtung der Gasturbine 30) von dem Einlass 23b in Richtung des Auslasses 23c schmaler. Die Krümmung der Platte 25, die das Übergangsstück 23 bildet, unterscheidet sich somit gemäß einer Position in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g und ferner einer Position in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23. Die Form des Übergangsstücks 23 ist aufgrund einer Funktion des Einleitens des Verbrennungsgases g glatt, ist somit jedoch komplex.
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Im Übrigen ist die Rückseite des Übergangsstücks 23 eine Außenseite des Übergangsstücks 23 in der radialen Richtung der Gasturbine 30. Demnach ist eine Innenseite des Übergangsstücks 23 in der radialen Richtung der Gasturbine 30 eine Bauchseite des Übergangsstücks 23. Außerdem bezieht sich die Betrachtung des Übergangsstücks 23 von einer Seite auf die Betrachtung des Übergangsstücks 23 von einer entlang der Drehrichtung der Gasturbine 30 verlaufenden Richtung.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes Übergangsstück 23 wie in 3 dargestellt mit einer Vielzahl von wandinternen Strömungsdurchgängen 26 bis 28 und einer Vielzahl von Verdünnungslöchern 29 versehen. Bezüglich der Vielzahl von Verdünnungslöchern 29 zeigt das in der Figur veranschaulichte Beispiel im Übrigen eine Struktur, in der zwei ringförmige Säulen mit den darin ausgebildeten Verdünnungslöchern in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 angeordnet sind, die Anzahl der Säulen kann jedoch eins, drei oder mehr betragen. Eine zweckmäßige Anzahl von Säulen wird im Hinblick auf Verbrennungsstabilität ausgewählt. Die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 und die Verdünnungslöcher 29 werden im Folgenden der Reihe nach beschrieben.
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- Wandinterne Strömungsdurchgänge -
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4 ist eine Ansicht in der Richtung eines Pfeils IV in 3, wobei die Ansicht einen Teil einer Umfangsfläche des Übergangsstücks bei Betrachtung in der Richtung des Pfeils IV schematisch zeigt. 5 ist eine Schnittansicht in der Richtung von Pfeilen entlang einer Linie V-V in 4. 6 ist eine Schnittansicht in der Richtung von Pfeilen entlang einer Linie VI-VI in 4. 7 ist eine Schnittansicht in der Richtung von Pfeilen entlang einer Linie VII-VII in 4. 8 ist ein schematisches Schaubild zur Darstellung von Einbaubereichen von wandinternen Strömungsdurchgängen in einem Rückseitenabschnitt des Übergangsstücks. 9 ist ein schematisches Schaubild zur Darstellung von Einbaubereichen von wandinternen Strömungsdurchgängen in einem Seitenabschnitt des Übergangsstücks. 10 ist ein schematisches Schaubild zur Darstellung von Einbaubereichen von wandinternen Strömungsdurchgängen in einem Bauchseitenabschnitt des Übergangsstücks.
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Das Übergangsstück 23 ist mit einer ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G, einer zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G und einer dritten Strömungsdurchgangsgruppe 28G versehen. Die erste Strömungsdurchgangsgruppe 26G ist eine Strömungsdurchgangsgruppe, die durch Anordnen einer großen Anzahl an wandinternen Strömungsdurchgängen 26 in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 ringförmig gebildet ist. Die erste Strömungsdurchgangsgruppe 26G umrundet den Umfang des Übergangsstücks 23. Analog dazu sind die zweite Strömungsdurchgangsgruppe 27G und die dritte Strömungsdurchgangsgruppe 28G Gruppen mit großen Anzahlen von wandinternen Strömungsdurchgängen 27 und 28. Die zweite Strömungsdurchgangsgruppe 27G und die dritte Strömungsdurchgangsgruppe 28G umrunden den Umfang des Übergangsstücks 23. Die erste Strömungsdurchgangsgruppe 26G befindet sich in einem Bereich auf einer stromabwärtigen Seite des Übergangsstücks 23 in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g, das heißt auf einer Seite nahe der Gasturbine 30. Die zweite Strömungsdurchgangsgruppe 27G befindet sich in einem Mittelbereich des Übergangsstücks 23 in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g. Die zweite Strömungsdurchgangsgruppe 27G befindet sich in Bezug auf die erste Strömungsdurchgangsgruppe 26G auf einer Seite nahe der Brennkammerauskleidung 21. Die dritte Strömungsdurchgangsgruppe 28G ist eine Strömungsdurchgangsgruppe, die sich auf der am weitesten stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g befindet. Die dritte Strömungsdurchgangsgruppe 28G befindet sich in Bezug auf die zweite Strömungsdurchgangsgruppe 27G auf einer Seite nahe der Brennkammerauskleidung 21. Die wandinternen Strömungsdurchgänge der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G, der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G und der dritten Strömungsdurchgangsgruppe 28G (die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 und 27 und die wandinternen Strömungsdurchgänge 27 und 28) stehen nicht miteinander in Kommunikation, sondern sind unabhängig voneinander.
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Die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 erstrecken sich innerhalb der Platte 25, die das Übergangsstück 23 bildet (innerhalb einer Plattendicke), von einer Seite nahe der Gasturbine 30 zu einer Seite nahe der Brennkammerauskleidung 21, das heißt entlang der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g. In der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G weisen die wandinternen Strömungsdurchgänge 26, die in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 zueinander benachbart sind, eine analoge Länge auf. Analog dazu weisen in der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G und der dritten Strömungsdurchgangsgruppe 28G die wandinternen Strömungsdurchgänge 27 und 28, die in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 zueinander benachbart sind, eine analoge Länge auf.
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Hierbei ist wie in 5 dargestellt die Platte 25, die das Übergangsstück 23 bildet, durch Laminieren einer Außenplatte 25a, die dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a zugewandt ist, und einer Innenplatte 25b, die dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a zugewandt ist, gebildet. Die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 sind als Strömungsdurchgänge ausgebildet, die das Innere der Platte 25 durchlaufen, indem Schlitze in der Innenfläche der Außenplatte 25a gebildet werden, die Innenplatte 25b auf die Innenfläche der Außenplatte 25a laminiert wird und somit die Schlitze verschlossen werden. Es kann eine Konfiguration in Anwendung gebracht werden, bei der die Schlitze der Innenplatte 25b bereitgestellt sind. In der vorliegenden Ausführungsform stehen die in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 zueinander benachbarten wandinternen Strömungsdurchgänge 26 nicht miteinander in Kommunikation. Wenn es jedoch erforderlich ist, um zum Beispiel Strömungsratenabweichung zu unterbinden, kann ebenso eine Konfiguration in Anwendung gebracht werden, bei der die zueinander benachbarten wandinternen Strömungsdurchgänge 26 an einer Position oder an einer Vielzahl von Positionen miteinander in Kommunikation stehen. Dasselbe gilt für die wandinternen Strömungsdurchgänge 27 und 28.
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Jeder wandinterne Strömungsdurchgang 26 der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G ist mit einem Einlass 26a und einem Auslass 26b für die Druckluft a versehen (3 und 4). Der Einlass 26a ist der Außenplatte 25a der Platte 25 bereitgestellt und ist dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a zugewandt. Der Einlass 26a durchdringt die Außenplatte 25a in einer Plattendickenrichtung und stellt eine Kommunikation zwischen dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a und dem wandinternen Strömungsdurchgang 26 her. Der Auslass 26b ist der Innenplatte 25b der Platte 25 bereitgestellt und ist dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a zugewandt. Der Auslass 26b durchdringt die Innenplatte 25b in der Plattendickenrichtung und stellt eine Kommunikation zwischen dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a und dem wandinternen Strömungsdurchgang 26 her. Während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks 100 strömt aufgrund eines zwischen dem Einlass 26a und dem Auslass 26b auftretenden Differenzdrucks ein Teil der Druckluft a als Kühlluft aus dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a in jeden wandinternen Strömungsdurchgang 26 und wird in den Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a ausgestoßen. Ein Teil der Druckluft a umgeht somit den Brenner 22 (1) und strömt durch den wandinternen Strömungsdurchgang 26, sodass das Übergangsstück 23 gekühlt wird.
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Im Übrigen ist der Einlass 26a mit einem Endabschnitt auf einer Seite in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g in dem wandinternen Strömungsdurchgang 26 verbunden und der Auslass 26b ist mit einem Endabschnitt auf einer anderen Seite in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g in dem wandinternen Strömungsdurchgang 26 verbunden. Konkret ist in jedem wandinternen Strömungsdurchgang 26 der Einlass 26a dem Endabschnitt auf der Seite nahe der Gasturbine 30 bereitgestellt und der Auslass 26b ist dem Endabschnitt auf der Seite nahe der Brennkammerauskleidung 21 bereitgestellt, sodass die Druckluft a durch jeden wandinternen Strömungsdurchgang 26 in einer zu der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g entgegengesetzten Richtung strömt.
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Jeder wandinterne Strömungsdurchgang 27 der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G weist eine analoge Konfiguration zu der des wandinternen Strömungsdurchgangs 26 auf und ist mit einem Einlass 27a und einem Auslass 27b versehen (3 und 4). Jeder wandinterne Strömungsdurchgang 28 der dritten Strömungsdurchgangsgruppe 28G ist analog dazu mit einem Einlass 28a und einem Auslass 28b versehen (3). In der vorliegenden Ausführungsform ist die Anordnung der Einlässe und Auslässe der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 und 28 analog zu derjenigen der wandinternen Strömungsdurchgänge 26, sodass die Druckluft a durch die wandinternen Strömungsdurchgänge 27 und 28 in einer zu dem Verbrennungsgas g entgegengesetzten Richtung strömt.
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Wie in 3 bis 10 dargestellt überschneiden der Einbaubereich der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G und der Einbaubereich der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G einander teilweise um ein vorbestimmtes Überschneidungsausmaß L1 in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g (Richtung des Verlaufs von der Brennkammerauskleidung 21 zu der Gasturbine 30). Konkret sind eine Enden der wandinternen Strömungsdurchgänge 26 der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G zwischen den zueinander benachbarten wandinternen Strömungsdurchgängen 27 in der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G eingeführt und folglich ist ein bandförmiger Überschneidungsabschnitt OL1 gebildet, in dem die erste Strömungsdurchgangsgruppe 26G und die zweite Strömungsdurchgangsgruppe 27G einander überschneiden. Dieser Überschneidungsabschnitt OLl ist vorhanden, um das Übergangsstück 23 in der Umfangsrichtung zu umrunden.
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Analog dazu überschneiden ebenso der Einbaubereich der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G und der Einbaubereich der dritten Strömungsdurchgangsgruppe 28G einander teilweise um ein vorbestimmtes Überschneidungsausmaß L2 in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g. Konkret sind eine Enden der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G zwischen den zueinander benachbarten wandinternen Strömungsdurchgängen 28 in der dritten Strömungsdurchgangsgruppe 28G eingeführt und folglich ist ein bandförmiger Überschneidungsabschnitt OL2 gebildet, in dem die zweite Strömungsdurchgangsgruppe 27G und die dritte Strömungsdurchgangsgruppe 28G einander überschneiden. Dieser Überschneidungsabschnitt OL2 ist ebenso vorhanden, um das Übergangsstück 23 in der Umfangsrichtung zu umrunden.
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Im Übrigen sind die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 dicht angeordnet. Die vorliegende Ausführungsform veranschaulicht eine Konfiguration, bei der ein Abstand D zwischen zwei wandinternen Strömungsdurchgängen 26 und 27, die in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 in dem Überschneidungsabschnitt OL1 zueinander benachbart sind, gleich oder kleiner als der Durchmesser W des Kreisschnitts jedes der wandinternen Strömungsdurchgänge 26 und 27 festgelegt ist (4 und 5). Analog dazu ist ein Abstand D zwischen zwei wandinternen Strömungsdurchgängen 27 und 28, die in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 in dem Überschneidungsabschnitt OL2 zueinander benachbart sind, gleich oder kleiner als der Durchmesser W des Kreisschnitts jedes der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 und 28 festgelegt.
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Die oben beschriebenen Überschneidungsausmaße L1 und L2 sind in einem Teil, in dem eine Formänderung des Übergangsstücks 23 im Vergleich zu einem Teil verhältnismäßig groß ist, in dem die Formänderung des Übergangsstücks 23 verhältnismäßig klein ist, groß festgelegt. Die Formänderung des Übergangsstücks 23, auf die hier Bezug genommen wird, ist zum Beispiel die Krümmung der Platte 25, die das Übergangsstück 23 bildet, eine Änderungsrate der Querschnittsfläche des Übergangsstücks 23 oder eine Änderungsrate der Breite des Übergangsstücks 23. Die Änderungsrate der Querschnittsfläche des Übergangsstücks 23 ist eine Rate der Änderung des Flächeninhalts eines Querschnitts des Übergangsstücks 23, der orthogonal zu der Mittellinie des Verbrennungsgas-Strömungsdurchgangs 23a liegt, gemäß einer Positionsänderung entlang der Mittellinie des Verbrennungsgas-Strömungsdurchgangs 23a. Die Änderungsrate der Breite des Übergangsstücks 23 ist eine Rate der Änderung einer Abmessung des Übergangsstücks 23, die in der Drehrichtung oder radialen Richtung der Gasturbine 30 verläuft, gemäß einer Positionsänderung entlang der Mittellinie des Verbrennungsgas-Strömungsdurchgangs 23a. Zum Beispiel unterscheidet sich das Überschneidungsausmaß L2 teilweise gemäß einer Position in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Überschneidungsausmaß L2 in dem Seitenabschnitt und auf der Bauchseite des Übergangsstücks 23 im Vergleich zu der Rückseite des Übergangsstücks 23 groß (8 bis 10). Ein Grad der Differenz des Überschneidungsausmaßes L2 gemäß der Position in der Umfangsrichtung entspricht zum Beispiel einer Differenz zwischen Formänderungen des Übergangsstücks 23 an jeweiligen Positionen und beträgt in dem Beispiel aus 8 bis 10 etwa das Zweifache. Der Wert des Überschneidungsausmaßes L1 kann ebenso analog dazu gemäß der Position in der Umfangsrichtung geändert werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Überschneidungsausmaß L1 jedoch ungeachtet der Position in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 im Wesentlichen fest.
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Außerdem unterscheidet sich in der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich an einer selben Position in der Umfangsrichtung das Überschneidungsausmaß L2 der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G und der dritten Strömungsdurchgangsgruppe 28G teilweise von dem Überschneidungsausmaß L1 der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G und der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G. Konkret ist in dem Seitenabschnitt und auf der Bauchseite des Übergangsstücks 23 das Überschneidungsausmaß L2 größer als das Überschneidungsausmaß L1 (9 und 10). Ein Grad der Differenz zwischen den Überschneidungsausmaßen L1 und L2 entspricht zum Beispiel einer Differenz zwischen Formänderungen des Übergangsstücks 23 an den jeweiligen Positionen und beträgt in dem Beispiel aus 9 und 10 etwa das Zweifache. Auch auf der Rückseite des Übergangsstücks 23 kann eine Differenz zwischen den Überschneidungsausmaßen L1 und L2 bereitgestellt sein. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Überschneidungsausmaße L1 und L2 auf der Rückseite jedoch analog.
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- Verdünnungslöcher -
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Die oben beschriebene Vielzahl von Verdünnungslöchern 29 sind kleine Löcher, welche die das Übergangsstück 23 bildende Platte 25 durchdringen und eine Kommunikation zwischen dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a und dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a herstellen. Die Vielzahl von Verdünnungslöchern 29 weist einen Öffnungsdurchmesser auf, der analog zu den oder kleiner als die Auslässe(n) 26b bis 28b der wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 ist. Diese Verdünnungslöcher 29 befinden sich näher an den Einlässen 27a der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G als an den Auslässen 27b der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G in jeweiligen Räumen zwischen den wandinternen Strömungsdurchgängen 27, die in der Umfangsrichtung des Übergangsstücks 23 zueinander benachbart sind, in der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G. Somit sind die Verdünnungslöcher 29 in einer analogen Anzahl zu derjenigen der wandinternen Strömungsdurchgänge 26 oder 27 abwechselnd mit den wandinternen Strömungsdurchgängen 27 entlang des Überschneidungsabschnitts OL1 bereitgestellt und bilden ringförmige Säulen, die den Umfang des Übergangsstücks 23 umrunden.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist unter der Annahme, dass d1 der Durchmesser (Lochdurchmesser) der Verdünnungslöcher 29 ist, eine Distanz d zwischen dem Auslass 26b eines wandinternen Strömungsdurchgangs der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G und einem Verdünnungsloch 29, das am nächsten an dem Auslass 26b liegt, in einem Bereich des 3- bis 10-Fachen des Durchmessers d1 des Verdünnungslochs festgelegt. Die Distanz d zwischen dem Verdünnungsloch 29 und dem Strömungsdurchgangsauslass 26b ist unter Berücksichtigung der Möglichkeit einer Beeinträchtigung der Festigkeit (Spannung) des Übergangsstücks, wenn die Distanz d zwischen dem Verdünnungsloch 29 und dem Strömungsdurchgangsauslass 26b zu kurz ist, und der Möglichkeit einer Verringerung einer Kühlwirkung des Verdünnungslochs, wenn die Distanz d zu lang ist, vorzugsweise innerhalb des oben beschriebenen Bereichs festgelegt. Außerdem ist die Distanz d zwischen dem Auslass 26b des wandinternen Strömungsdurchgangs 26 und dem dem Auslass 26b am nächsten gelegenen Verdünnungsloch 29 gleich oder kleiner als der Durchmesser W des kreisförmigen Querschnitts der wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 (4). Die Distanz d zwischen dem Auslass 26b und dem Verdünnungsloch 29 ist zumindest kleiner als ein Maximalwert des Überschneidungsausmaßes L1 der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G und der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G. Als Beispiel beträgt die Distanz d etwa 10 mm.
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Außerdem befindet sich ein Teil des Übergangsstücks 23, in dem sich die Verdünnungslöcher 29 befinden, in einer Position, in der die Formänderung des Übergangsstücks 23 verhältnismäßig groß ist (zum Beispiel größer als ein Durchschnittswert von Formänderungen in jeweiligen Teilen des Übergangsstücks 23). Die Formänderung ist wie oben beschrieben und bezieht sich zum Beispiel auf die Krümmung der Platte 25, die das Übergangsstück 23 bildet, die Änderungsrate der Querschnittsfläche des Übergangsstücks 23 oder die Änderungsrate der Breite des Übergangsstücks 23. Als Beispiel einer geeigneten Position für die Verdünnungslöcher 29 sei ein Teil, in dem eine solche Abmessungsänderung maximal ist, oder der Nahbereich des Teils in dem Übergangsstück 23 genannt, dessen Abmessung sich im Verlauf in der radialen Richtung (oder der Drehrichtung) der Gasturbine 30 mit abnehmender Distanz zu der Gasturbine 30 ändert.
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- Betrieb -
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Während des Betriebs des Gasturbinentriebwerks 100 wird Luft durch den Verdichter 10 eingezogen und verdichtet und wird als die Druckluft a mit hohem Druck von dem Verdichter 10 mittels des Diffusors 11 dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a geliefert. Die dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a gelieferte Druckluft a wird dem Brenner 22 zugeführt und wird zusammen mit dem von dem Kraftstoffsystem 22b zugeführten Kraftstoff in die Verbrennungskammer 21a ausgestoßen und der zusammen mit der Druckluft a ausgestoßene Kraftstoff wird verbrannt (1). Das folglich in der Verbrennungskammer 21a erzeugte Verbrennungsgas g mit hoher Temperatur wird mittels des Übergangsstücks 23 der Gasturbine 30 zugeführt. Das Verbrennungsgas g treibt die Gasturbine 30 an. Die Drehausgangsleistung der Gasturbine 30 treibt dann die Lastvorrichtung 200 an.
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Indes umgeht ein Teil der von dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a zu dem Brenner 22 laufenden Druckluft a den Brenner 22 und strömt von den Einlässen 26a bis 28a in die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28. Die in die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 strömende Druckluft a strömt in den jeweiligen wandinternen Strömungsdurchgängen 26 bis 28 und kühlt dadurch das Übergangsstück 23, stößt in den Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a im Inneren des Übergangsstücks 23 aus und vereinigt sich mit dem Verbrennungsgas g. Außerdem umgeht ein weiterer Teil der Druckluft a in dem Druckluft-Hauptströmungsdurchgang 101a den Brenner 22 und strömt von den Verdünnungslöchern 29 in das Innere des Übergangsstücks 23. Die Druckluft a, die aus der großen Anzahl an Verdünnungslöchern 29 als kleinen Löchern ausgestoßen wird, strömt zu der Gasturbine 30 und bildet dabei einen Filmkühlfilm entlang der Innenwandfläche des Übergangsstücks 23. Die Druckluft a schützt somit die Platte 25 des Übergangsstücks 23 vor der Hitze des Verbrennungsgases g.
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- Wirkungen -
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- (1) In der vorliegenden Ausführungsform ist dem Übergangsstück 23 eine große Anzahl an wandinternen Strömungsdurchgängen 26 bis 28 bereitgestellt und die Druckluft a wird als Kühlluft in der das Übergangsstück 23 bildenden Platte 25 zum Strömen gebracht, sodass das Übergangsstück 23, durch welches das Verbrennungsgas g mit hoher Temperatur geleitet wird, wirksam gekühlt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt wird die Druckluft a erwärmt, während sie durch die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 strömt. Wenn jeder wandinterne Strömungsdurchgang von einem Ende des Übergangsstücks 23 zu einem anderen Ende des Übergangsstücks 23 verlängert wird, steigt daher die Temperatur der Druckluft a an und die Kühlwirkung wird in dem Nahbereich des Auslasses jedes wandinternen Strömungsdurchgangs reduziert, da jeder wandinterne Strömungsdurchgang verlängert wird.
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Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführungsform eine Länge pro wandinternem Strömungsdurchgang reduziert, indem das Übergangsstück 23 in eine Vielzahl von Bereichen in der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases g unterteilt wird und in den jeweiligen Bereichen voneinander unabhängige Strömungsdurchgangsgruppen gebildet werden. Die Temperatur der Druckluft a in den Nahbereichen der Auslässe der jeweiligen wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 wird dadurch gesenkt, sodass die Kühlwirkung auf das Übergangsstück 23 verbessert werden kann.
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Außerdem besteht die Gefahr einer abnehmenden Verbrennungstemperatur und einer Beeinträchtigung der Verbrennungsstabilität, wenn die Zufuhrmenge der Druckluft a zu dem Brenner 22 unter einer Betriebsbedingung einer geringen Kraftstoffzufuhrmenge übermäßig wird. Andererseits kann die vorliegende Ausführungsform die Verbrennungsstabilität verbessern, indem ein Teil der Druckluft a einem Bereich zugeführt wird, in dem die Verbrennungsreaktion in dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a im Inneren des Übergangsstücks 23 abgeschlossen ist, während der Brenner 22 mittels der Verdünnungslöcher 29 mit einem kleinen Durchmesser, die in großen Anzahlen bereitgestellt sind, umgangen wird.
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Das Übergangsstück 23 liegt jedoch in einer thermisch rauen Umgebung, da das Verbrennungsgas g mit hoher Temperatur, dessen Verbrennungsreaktion in der Verbrennungskammer 21a fortschreitet, durch das Übergangsstück 23 geleitet wird. Des Weiteren verringert sich auch hinsichtlich der Form des Übergangsstücks 23 tendenziell Spannung, da die Form des Übergangsstücks 23 von einem kreisförmigen Querschnitt zu einem rechteckigen Querschnitt geändert wird. Wenn den Übergangsstücken 23 die Verdünnungslöcher 29 bereitgestellt sind, kann sich Spannung auf den Umfang der Verdünnungslöcher 29 konzentrieren.
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Andererseits sind in der vorliegenden Ausführungsform die Verdünnungslöcher 29 näher an den Einlässen 27a der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G als an den Auslässen 27b der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G in den jeweiligen Räumen zwischen den wandinternen Strömungsdurchgängen 27, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart sind, in der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G angeordnet. Die Platte 25 in den Nahbereichen der Einlässe 27a der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 wird durch die Druckluft a bei verhältnismäßig niedriger Temperatur gekühlt, kurz nachdem sie in die wandinternen Strömungsdurchgänge 27 strömt, und weist daher eine niedrige Metalltemperatur und eine geringe Spannung auf. Durch Einbauen der Verdünnungslöcher 29 an dieser Position ist es möglich, eine Spannungskonzentration in den Nahbereichen der Verdünnungslöcher 29 zu unterbinden und somit ein Risiko hinsichtlich Festigkeit zu unterbinden, das mit dem Einbau der Verdünnungslöcher 29 einhergeht. Außerdem kann die durch die Verdünnungslöcher 29 strömende Druckluft a zur Kühlung des Übergangsstücks 23 beitragen.
- (2) Wenn die Anzahl an Verdünnungslöchern 29 reduziert wird und ihre Öffnungsfläche entsprechend vergrößert wird, behindern die Verdünnungslöcher 29 die wandinternen Strömungsdurchgänge 27. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verdünnungslöcher 29 jedoch in eine Anzahl unterteilt, die analog zu derjenigen der in einer großen Anzahl vorhandenen wandinternen Strömungsdurchgänge 27 ist, und die Öffnungsfläche jedes Verdünnungslochs 29 ist reduziert. Die Behinderung zwischen den Verdünnungslöchern 29 und den wandinternen Strömungsdurchgängen 27 kann dadurch vermieden werden, sodass die beabsichtigte Kühlwirkung der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 nicht beeinträchtigt wird. Da durch die große Anzahl an Verdünnungslöchern 29 mit einem kleinen Durchmesser ringförmige Säulen gebildet werden, kann außerdem ein Filmkühlfilm (Kühlluftschicht) gebildet werden, der die Innenwand des Übergangsstücks 23 bedeckt. Die Druckluft a, die zum Zweck der Verbesserung der Verbrennungsstabilität durch Umgehen des Brenners 22 durch die Verdünnungslöcher 29 geleitet wird, kann ebenso zur Filmkühlung verwendet werden und dadurch ebenso zum Schutz des Übergangsstücks 23 vor der Hitze des Verbrennungsgases g dienen.
- (3) Im Hinblick darauf, zu verhindern, dass ein Teil der Druckluft a, die an dem Brenner 22 vorbeigeleitet und mit dem Verbrennungsgas g vereinigt wird, die Verbrennungsreaktion der Flamme beeinträchtigt, ist es vorteilhaft, dass die Position der Verdünnungslöcher 29 nahe der Gasturbine 30 liegt. Wenn eine Distanz zwischen der Gasturbine 30 und den Verdünnungslöchern 29 zu gering ist, wird jedoch die Druckluft a, die eine große Temperaturdifferenz gegenüber dem Verbrennungsgas g aufweist, nicht ausreichend mit dem Verbrennungsgas g vermischt und das Verbrennungsgas g strömt in einem Zustand in die Gasturbine 30, in dem eine Temperaturverteilung nicht gleichmäßig ist. Die Spannung der Gasturbine 30 kann dadurch erhöht werden.
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Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform bezüglich der Druckluft a, die aus den Verdünnungslöchern 29 ausgestoßen wird, die in Abständen der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 verbaut sind, eine Distanz zur Vermischung mit dem Verbrennungsgas g durch die Länge der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G sichergestellt, bevor die Druckluft a der Gasturbine 30 zugeführt wird. Demnach kann die aus den Verdünnungslöchern 29 zu dem Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang 23a ausgestoßene Druckluft a ausreichend mit dem Verbrennungsgas g vermischt werden und eine Erhöhung der Spannung der Gasturbine 30 kann durch Vereinheitlichen der Temperaturverteilung des Verbrennungsgases g unterbunden werden.
- (4) Es besteht eine Temperaturdifferenz zwischen der aus den Auslässen 26b der wandinternen Strömungsdurchgänge 26 der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G ausgestoßenen Druckluft a und der in die Einlässe 27a der wandinternen Strömungsdurchgänge 27 der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G strömenden Druckluft a. Somit kann, wenn die Auslässe 26b und die Einlässe 27a zu nah aneinander liegen, Spannung in den Nahbereichen derselben erhöht werden. Dementsprechend kann die Erhöhung der Spannung in den Nahbereichen derselben unterbunden werden, indem der Einbaubereich der ersten Strömungsdurchgangsgruppe 26G und der Einbaubereich der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G einander teilweise überschneidend ausgeführt werden und Abstände zwischen den Auslässen 26b und den Einlässen 27a sichergestellt werden. Dasselbe gilt für die Überschneidungsstruktur der zweiten Strömungsdurchgangsgruppe 27G und der dritten Strömungsdurchgangsgruppe 28G. Insbesondere kann eine weitere Wirkung erzielt werden, indem die Überschneidungsausmaße L1 und L2 an Positionen, an denen die Formänderung des Übergangsstücks 23 verhältnismäßig groß ist, groß festgelegt sind.
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- Modifikationen -
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Es erfolgte eine Beschreibung unter Annahme als Beispiel einer Konfiguration, bei der die ringförmigen Säulen der Verdünnungslöcher 29 entlang des Überschneidungsabschnitts OL1 bereitgestellt sind. Stattdessen oder zusätzlich dazu kann jedoch ebenso eine Anordnung in Anwendung gebracht werden, bei der ringförmige Säulen von Verdünnungslöchern 29 entlang des Überschneidungsabschnitts OL2 bereitgestellt sind.
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Es wurde eine Konfiguration veranschaulicht, bei der das Überschneidungsausmaß L2 gemäß der Größe der Formänderung des Übergangsstücks 23 unterschiedlich bereitgestellt ist. Eine solche Anpassung des Überschneidungsausmaßes ist jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, sofern die oben beschriebene unerlässliche Wirkung (1) erzielt wird.
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Außerdem wurde in der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration veranschaulicht, bei der dem Übergangsstück 23 drei Strömungsdurchgangsgruppen, das heißt die erste bis dritte Strömungsdurchgangsgruppe 26G bis 28G, bereitgestellt sind. Es kann jedoch ebenso eine Konfiguration in Anwendung gebracht werden, bei der das Übergangsstück 23 in zwei Bereiche unterteilt ist und zwei Strömungsdurchgangsgruppen bereitgestellt sind. Es kann ebenso eine Konfiguration in Anwendung gebracht werden, bei der das Übergangsstück 23 in vier oder mehr Bereiche unterteilt ist und vier oder mehr Strömungsdurchgangsgruppen bereitgestellt sind.
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Es kann eine Konfiguration in Anwendung gebracht werden, bei der die jeweiligen Einlässe oder Auslässe der wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 von zueinander benachbarten wandinternen Strömungsdurchgängen gemeinsam genutzt werden. Das heißt, es kann eine Konfiguration in Anwendung gebracht werden, bei der ein Einlass oder Auslass mit einer Vielzahl von wandinternen Strömungsdurchgängen kommuniziert, wobei der Einlass oder Auslass vergrößert oder als Langloch ausgeführt ist, das in der Umfangsrichtung lang ist.
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Es erfolgte eine Beschreibung eines Beispiels, in dem die wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 durch Laminieren der mit den Schlitzen versehenen Außenplatte 25a auf die Innenplatte 25b der Platte 25 gebildet sind. Das Verfahren zum Bilden der wandinternen Strömungsdurchgänge 26 bis 28 kann jedoch zweckmäßig geändert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verdichter
- 20
- Brennkammer
- 21
- Brennkammerauskleidung
- 23
- Übergangsstück
- 23a
- Verbrennungsgas-Strömungsdurchgang
- 25
- Platte
- 26 bis 28
- wandinterner Strömungsdurchgang
- 26a, 27a, 28a
- Einlass
- 26b, 27b, 28b
- Auslass
- 26G
- Erste Strömungsdurchgangsgruppe
- 27G
- Zweite Strömungsdurchgangsgruppe
- 29
- Verdünnungsloch
- 30
- Gasturbine
- 100
- Gasturbinentriebwerk
- 101a
- Druckluft-Hauptströmungsdurchgang
- a
- Druckluft
- d
- Distanz zwischen dem Auslass des wandinternen Strömungsdurchgangs und einem Verdünnungsloch
- D
- Abstand zwischen den wandinternen Strömungsdurchgängen
- g
- Verbrennungsgas
- OL1, OL2
- Überschneidungsabschnitt
- W
- Durchmesser des wandinternen Strömungsdurchgangs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 201025543 A [0003, 0005]
