DE112017001792B4

DE112017001792B4 - Brennkammer und Verfahren zur Verbesserung der Brennkammerleistung

Info

Publication number: DE112017001792B4
Application number: DE112017001792.0T
Authority: DE
Inventors: Shuhei Kajimura; Kenji Miyamoto; Taiki Kinoshita; Kotaro Miyauchi
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: CN108779919A; JP2017180899A; KR20180112006A; US10995956B2; KR102124301B1; US20190113231A1; CN108779919B; JP6843513B2; WO2017170476A1; DE112017001792T5

Abstract

Eine Brennkammer (3), umfassend:eine Brennstoffdüse (22), die dazu konfiguriert ist, Brennstoff einzuspritzen;einen Rohrkörper (23,24), der eine Rohrform aufweist und einen Verbrennungsbereich und mehrere Schlitze (50) einschließt, wobei der Verbrennungsbereich innerhalb des Rohrkörpers (23,24) ausgebildet und dazu konfiguriert ist, durch Verbrennung des Brennstoffs erzeugtes Verbrennungsgas strömen zu lassen, und wobei die mehreren Schlitze (50) so ausgebildet sind, dass sie sich in einer Umfangsrichtung in Abständen in der Umfangsrichtung erstrecken; undDrosselstücke (60), die in die mehreren Schlitze (50) eingepasst sind, von einer Innenumfangsseite des Rohrkörpers (23,24) radial nach innen vorstehen und eine Drosselfläche (S) umfassen, die sich mit Erstreckung der Drosselfläche (S) in einer radialen Richtung von außen nach innen in einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases erstreckt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammer und ein Verfahren zur Verbesserung der Brennkammerleistung.
Stand der Technik
Eine Brennkammer, die für eine Gasturbine oder dergleichen verwendet wird, umfasst eine Brennstoffdüse zum Einspritzen von Brennstoff und einen Rohrkörper, durch den Verbrennungsgas strömt, das durch Verbrennung des Brennstoffs erzeugt wird. Im Fall einer Gasturbine wird dieses Verbrennungsgas verwendet, um die Turbine anzutreiben, die mit der hinteren Stufe der Brennkammer verbunden ist.
Hierbei wird es, um die Bildung von unverbranntem Kohlenstoffverbindungen wie CO zu unterdrücken (um eine vollständige Verbrennung zu fördern), bevorzugt, dass eine zirkulierende Strömung des Verbrennungsgases innerhalb des Rohrkörpers gebildet wird. Um eine umlaufende Strömung zu bilden, ist beispielsweise ein Beispiel bekannt, bei dem eine in der JP 2005-315 457 A beschriebene Austrittsdrossel an der Innenumfangsseite des Rohrkörpers bereitgestellt ist. Das durch das Innere des Rohrkörpers von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite geströmte Verbrennungsgas kollidiert mit der Austrittsdrossel, um die Strömungsrichtung zu ändern und wieder zur stromaufwärtigen Seite hin zu strömen. Dadurch wird eine zirkulierende Strömung des Verbrennungsgases innerhalb des Rohrkörpers gebildet.
Die in der JP 2005-315 457 A offenbarte Brennkammer umfasst einen Rohrkörper, der auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist, und ein Übergangsstück, das mit dem Rohrkörper an der stromabwärtigen Seite davon verbunden ist. Die vorstehend beschriebene Austrittsdrossel ist an dem stromabwärtigen Ende des Rohrkörpers bereitgestellt. Daher ist die Innenumfangsseite des Rohrkörpers auch auf einfache Weise durch Trennen des Rohrkörpers und des Übergangsstücks zugänglich. Das heißt, es ist möglich, selbst für eine bereits montierte Brennkammer eine Austrittsdrossel auf einfache Weise bereitzustellen.
Von einer Innenumfangsfläche eines Rohrkörpers einer Brennkammer radial schräg in Strömungsrichtung geneigt abstehende Drosselkörper sind aus der US 8 950 190 B2 bekannt, welche eine Gasturbinen-Brennkammer mit entsprechenden Drosselstücken zeigt. Die Drosselkörper sind an der Innenumfangsfläche durch Schweißen oder einen Bolzen befestigt.
Die JP H05-149 543 A zeigt eine weitere Brennkammer, bei der in ähnlicher Weise radial einwärts geneigte Drosselkörper an stromabwärtigen Enden von den Brennraum bildenden Zylindersegmenten integral ausgebildet sind.
Die US 6 351 949 B1 zeigt einen austauschbaren zylindrischen Stutzen zum Einleiten von Verbrennungsluft in eine Brennkammer, wobei der zylindrische Stutzen in der Art eines Gewindes oder Bajonetts in eine kreisrunde Öffnung in der Brennkammerwand eingeschraubt ist.
Die JP 2013-072 316 A beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Rohrkörpers einer Brennkammer, bei dem ein Hohlraum, in den Endabschnitte von internen Kühlströmungspfaden der Wand münden, von der Außenseite in der Wand eines Brennkammerzylinders im Bereich einer Nahtstelle eingeformt wird, nachdem dort zwei den Brennkammerzylinder bildende Teilkörper miteinander verschweißt worden sind.
Kurzdarstellung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Es besteht auch eine Anforderung, die vorstehend beschriebene Austrittsdrossel später bei einer gegenwärtig verwendeten Brennkammer zu verwenden. Jedoch ist es bei einer Brennkammer, bei welcher der Rohrkörper und das Übergangsstück im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Konfiguration integral in dem Rohrkörper ausgebildet sind, schwierig, eine Austrittsdrossel später zu installieren, da eine Trennung des Rohrkörpers und des Übergangsstücks, wie vorstehend beschrieben, nicht angenommen wird. Außerdem ist es selbst für eine neu eingebaute Gasturbine (Brennkammer) aufgrund von Beschränkungen hinsichtlich eines begrenzten Arbeitsraums oder dergleichen schwierig, eine Austrittsdrossel an einer mittleren Position entfernt von dem Öffnungsende des Rohrkörpers zu installieren. Dies kann ein Hindernis für eine Leistungsverbesserung einer Brennkammer darstellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das vorstehend beschriebene Problem durch Bereitstellen einer Brennkammer mit verbesserter Leistung und eines Verfahrens zur Verbesserung der Leistung der Brennkammer, bei dem die Leistung auf einfache Weise verbessert werden kann, zu lösen.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Brennkammer die Merkmale des Patentanspruches 1 umfassend eine Brennstoffdüse, die zum Einspritzen von Brennstoff konfiguriert ist, einen Rohrkörper, der eine Rohrform besitzt und einen Verbrennungsbereich und mehrere Schlitze umfasst, wobei der Verbrennungsbereich innerhalb des Rohrkörpers ausgebildet und dazu konfiguriert ist, durch Verbrennung des Brennstoffs erzeugtes Verbrennungsgas strömen zu lassen, und wobei die mehreren Schlitze so ausgebildet sind, dass sie sich in einer Umfangsrichtung in Abständen in der Umfangsrichtung erstrecken; und Drosselstücke, die in die mehreren Schlitze eingepasst sind, von einer Innenumfangsseite des Rohrkörpers radial nach innen vorstehen und eine Drosselfläche umfassen, die sich mit Erstreckung der Drosselfläche von einer radialen Richtung außen in eine radiale Richtung innen in einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases erstreckt.
Diese Konfiguration ermöglicht es, dass die Drosselfläche des Drosselstücks die Bildung der zirkulierenden Strömung des Verbrennungsgases in dem Rohrkörper fördert. Ferner kann die vorstehende Konfiguration einfach durch Einbau des Drosselstücks von der radial äußeren Seite des in dem Rohrkörper ausgebildeten Schlitzes erhalten werden. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Brennkammer auf einfache Weise verbessert werden.
Vorzugsweise umfasst die Brennkammer ferner einen Schalldämpfer, der an einer Außenumfangsseite des Rohrkörpers angeordnet ist und einen Dämpfungsraum umfasst, der innerhalb des Schalldämpfers in Verbindung mit einem Inneren des Rohrkörpers ausgebildet ist. Das Drosselstück kann stromabwärts von dem Schalldämpfer bereitgestellt sein.
Hier ist bekannt, dass aufgrund der aus dem Dämpfungsraum des Schalldämpfers austretenden Luft die Temperatur des Verbrennungsgases in dem Bereich in der Nähe des Schalldämpfers abgesenkt wird. Das heißt, dass die Tendenz besteht, dass unverbrannte Kohlenstoffverbindungen wie CO in diesem Bereich gebildet wird.
Jedoch wird gemäß der vorstehenden Konfiguration, da das Drosselstück stromabwärts von dem Schalldämpfer bereitgestellt ist, ein Wirbel durch die Drosselfläche des Drosselstücks gebildet. Dieser Wirbel fördert das Mischen der Luft und des Verbrennungsgases in dem Bereich auf der stromabwärtigen Seite des Schalldämpfers, wodurch ermöglicht wird, dass die Bildung von unverbrannten Kohlenstoffverbindungen unterdrückt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Brennkammer die Merkmale des Patentanspruches 3, umfassend eine Brennstoffdüse, die zum Einspritzen von Brennstoff konfiguriert ist, einen Rohrkörper, der eine Rohrform besitzt und einen Verbrennungsbereich und mehrere Kühlströmungspfade umfasst, wobei der Verbrennungsbereich innerhalb des Rohrkörpers ausgebildet und dazu konfiguriert ist, durch Verbrennung des Brennstoffs erzeugtes Verbrennungsgas strömen zu lassen, und wobei die mehreren Kühlströmungspfade innerhalb einer Wandoberfläche ausgebildet sind, während sie sich in einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases erstrecken, und dazu konfiguriert sind, Kühlluft durch die mehreren Kühlströmungspfade strömen zu lassen; und einen Drosselring mit einer ringförmigen Form, der von einer Innenumfangsseite des Rohrkörpers radial nach innen vorsteht, eine Drosselfläche umfasst, die sich mit Erstreckung der Drosselfläche von einer radialen Richtung außen in eine radiale Richtung innen in Strömungsrichtung erstreckt, und sich in einer Umfangsrichtung auf der Innenumfangsseite des Rohrkörpers erstreckt. Die Brennkammer umfasst einen Hohlraum, der in einer Außenumfangsoberfläche des Rohrkörpers an einer Position weiter stromabwärts von dem Drosselring ausgebildet ist, wobei der Hohlraum von der Außenumfangsoberfläche nach innen in einer radialen Richtung vertieft und eingebuchtet ist und sich in Umfangsrichtung über die mehreren Kühlströmungspfade erstreckt, und die Brennkammer umfasst ferner einen Deckel, der den Hohlraum aus radialer Richtung außen bedeckt.
Diese Konfiguration ermöglicht es, dass die Drosselfläche des Drosselrings die Bildung der zirkulierenden Strömung des Verbrennungsgases in dem Rohrkörper fördert. Ferner ist es bei der Erzielung einer solchen Konfiguration, wie vorstehend beschrieben, denkbar, den Rohrkörper in Strömungsrichtung des Verbrennungsgases zu teilen, einen Drosselring an einem der Rohrkörper anzubringen und die Rohrkörper miteinander zu verbinden. Hier müssen in einem Fall, in dem der vorstehend beschriebene Hohlraum nicht ausgebildet ist, Umfangspositionen der mehreren entsprechenden Kühlströmungspfade, die innerhalb der Wandoberfläche jedes Rohrkörpers ausgebildet sind, genau ausgerichtet werden, wobei die Möglichkeit besteht, dass die Ausführbarkeit verringert wird. Jedoch können gemäß der vorstehenden Konfiguration, da der Hohlraum ausgebildet ist, der sich in Umfangsrichtung so erstreckt, dass er sich über die mehreren Kühlströmungspfade erstreckt, die Rohrkörper miteinander verbunden werden, ohne Umfangspositionen der Kühlströmungspfade zu berücksichtigen. Dadurch kann eine Brennkammer mit verbesserter Leistung leichter erhalten werden.
Die Brennkammer umfasst vorzugsweise ein Paar von Hohlräumen, die in einer Außenumfangsoberfläche des Rohrkörpers ausgebildet sind, von der Außenumfangsoberfläche in einer radialen Richtung nach innen vertieft und eingebuchtet sind und sich in der Umfangsrichtung über die mehreren Kühlströmungspfade auf beiden Seiten der Strömungsrichtung in Bezug auf eine Position erstrecken, an welcher der Drosselring bereitgestellt ist, und die Brennkammer umfasst ferner Deckel, welche die jeweiligen Hohlräume aus radialer Richtung außen bedecken.
Diese Konfiguration ermöglicht es, dass die Drosselfläche des Drosselrings die Bildung der zirkulierenden Strömung des Verbrennungsgases in dem Rohrkörper fördert. Ferner ist es bei der Erzielung einer solchen Konfiguration, wie vorstehend beschrieben, denkbar, den Rohrkörper in Strömungsrichtung des Verbrennungsgases zu teilen, einen Drosselring anzubringen und die Rohrkörper miteinander zu verbinden. Hier müssen in einem Fall, in dem der vorstehend beschriebene Hohlraum nicht ausgebildet ist, Umfangspositionen der mehreren entsprechenden Kühlströmungspfade, die innerhalb der Wandoberfläche jedes Rohrkörpers ausgebildet sind, genau ausgerichtet werden, wobei die Möglichkeit besteht, dass die Ausführbarkeit verringert wird. Jedoch können gemäß der vorstehenden Konfiguration, da der Hohlraum ausgebildet ist, der sich so in Umfangsrichtung erstreckt, dass er sich über die mehreren Kühlströmungspfade erstreckt, die Rohrkörper miteinander verbunden werden, ohne Umfangspositionen der Kühlströmungspfade zu berücksichtigen. Dadurch kann eine Brennkammer mit verbesserter Leistung leichter erhalten werden.
Vorzugsweise umfasst die Brennkammer ferner einen Schalldämpfer, der an der Außenumfangsseite des Rohrkörpers angeordnet ist und einen Dämpfungsraum umfasst, der innerhalb des Schalldämpfers in Verbindung mit einem Inneren des Rohrkörpers ausgebildet ist. Der Drosselring kann stromabwärts von dem Schalldämpfer bereitgestellt sein.
Hierbei ist bekannt, dass aufgrund der aus dem Dämpfungsraum des Schalldämpfers austretenden Luft die Temperatur des Verbrennungsgases in dem Bereich in der Nähe des Schalldämpfers abgesenkt wird. Das heißt, es besteht die Tendenz, dass unverbrannte Kohlenstoffverbindungen wie CO in diesem Bereich gebildet wird.
Jedoch wird gemäß der vorstehenden Konfiguration, da der Drosselring stromabwärts von dem Schalldämpfer bereitgestellt ist, ein Wirbel durch die Drosselfläche des Drosselrings gebildet. Dieser Wirbel fördert das Mischen der Luft und des Verbrennungsgases in dem Bereich auf der stromabwärtigen Seite des Schalldämpfers, wodurch ermöglicht wird, dass die Bildung von unverbrannten Kohlenstoffverbindungen unterdrückt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer die Merkmale des Patentanspruches 6, wobei die Brennkammer einen Rohrkörper umfasst, der mehrere Kühlströmungspfade umfasst, die innerhalb einer Wandoberfläche ausgebildet sind, sich in einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases erstrecken und dazu konfiguriert sind, Kühlluft durch die mehreren Kühlströmungspfade strömen zu lassen, und einen Drosselring mit einer ringförmigen Form, der von einer Innenumfangsseite des Rohrkörpers radial nach innen vorsteht und eine Drosselfläche umfasst, die sich mit Erstreckung der Drosselfläche von einer radialen Richtung außen in eine radiale Richtung innen in der Strömungsrichtung erstreckt, und sich in einer Umfangsrichtung auf der Innenumfangsseite des Rohrkörpers erstreckt, wobei das Verfahren die Schritte des Bildens eines Hohlraums in einer Außenumfangsoberfläche des Rohrkörpers einschließt, wobei der Hohlraum von der Außenumfangsoberfläche in einer radialen Richtung nach innen vertieft und eingebuchtet ist und sich in Umfangsrichtung über die mehreren Kühlströmungspfade erstreckt, ferner des Bildens eines Paars von Rohrkörper-Halbkörpern durch Zweiteilen des Rohrkörpers entlang des Hohlraums in Strömungsrichtung, des Anbringens des Drosselrings an der Innenumfangsseite von einem des Paars von Rohrkörper-Halbkörpern, des Verbindens eines des Paars von Rohrkörper-Halbkörpern, an dem der Drosselring angebracht ist, mit dem anderen des Paars von Rohrkörper-Halbkörpern, und des Anbringens eines Deckels, der dazu konfiguriert ist, den Hohlraum zu bedecken.
Gemäß diesem Verfahren wird ein Drosselring an der Innenumfangsseite von einem der Rohrkörper-Halbkörper angebracht, nachdem der integrale Rohrkörper in zwei Rohrkörper-Halbkörper geteilt wird. Dies ermöglicht eine einfache Arbeitsdurchführung, beispielsweise selbst dann, wenn ein Drosselring bei einer bereits montierten Brennkammer verwendet wird, oder wenn ein Drosselring in einem Bereich verwendet wird, an dem ein Zugang von dem Öffnungsende des Rohrkörpers schwierig ist.
Außerdem müssen in einem Fall, in dem der vorstehend beschriebene Hohlraum nicht ausgebildet ist, Umfangspositionen der mehreren entsprechenden Kühlströmungspfade, die innerhalb der Wandoberfläche jedes Rohrkörpers ausgebildet sind, genau ausgerichtet werden, wobei die Möglichkeit besteht, dass die Ausführbarkeit verringert wird. Jedoch können gemäß der vorstehenden Konfiguration, da der Hohlraum ausgebildet ist, der sich in Umfangsrichtung so erstreckt, dass er sich über die mehreren Kühlströmungspfade erstreckt, die Rohrkörper miteinander verbunden werden, ohne Umfangspositionen der Kühlströmungspfade zu berücksichtigen. Dadurch kann eine Brennkammer mit verbesserter Leistung leichter erhalten werden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte des Bildens eines Paars von Hohlräumen in einer Außenumfangsoberfläche des Rohrkörpers einschließt, wobei das Paar von Hohlräumen in der Strömungsrichtung beabstandet ist, von der Außenumfangsoberfläche in einer radialen Richtung nach innen vertieft und eingebuchtet ist und sich in Umfangsrichtung über die mehreren Kühlströmungspfade erstreckt, ferner des Bildens, durch Dreiteilen des Rohrkörpers entlang des Paars von Hohlräumen in der Strömungsrichtung, eines stromaufwärtsseitigen geteilten Körpers, eines geteilten Zwischenkörpers und eines stromabwärtsseitigen geteilten Körpers, des Anbringens des Drosselrings an der Innenumfangsseite des geteilten Zwischenkörpers, des Verbindens jedes des stromaufwärtsseitigen geteilten Körpers und des stromabwärtsseitigen geteilten Körpers mit dem geteilten Zwischenkörper, an dem der Drosselring angebracht ist, und des Anbringens von Deckeln, die dazu konfiguriert sind, das Paar von Hohlräumen zu bedecken.
Bei diesem Verfahren wird der Drosselring an der Innenumfangsseite des geteilten Zwischenkörpers angebracht, nachdem der integrale Rohrkörper in den stromaufwärtsseitigen geteilten Körper, den geteilten Zwischenkörper und den stromabwärtsseitigen geteilten Körper unterteilt wird. Dies ermöglicht eine einfache Arbeitsdurchführung, beispielsweise selbst dann, wenn ein Drosselring bei einer bereits montierten Brennkammer verwendet wird oder wenn ein Drosselring in einem Bereich verwendet wird, an dem ein Zugang von dem Öffnungsende des Rohrkörpers schwierig ist.
Außerdem müssen in einem Fall, in dem der vorstehend beschriebene Hohlraum nicht ausgebildet ist, Umfangspositionen der mehreren entsprechenden Kühlströmungspfade, die innerhalb der Wandoberfläche jedes Rohrkörpers ausgebildet sind, genau ausgerichtet werden, wobei die Möglichkeit besteht, dass die Ausführbarkeit verringert wird. Jedoch können gemäß der vorstehenden Konfiguration, da die Hohlräume ausgebildet sind, die sich in Umfangsrichtung so erstrecken, dass sie sich über die mehreren Kühlströmungspfade erstrecken, der stromaufwärtsseitige geteilte Körper, der geteilte Zwischenkörper und der stromabwärtsseitige geteilte Körper miteinander verbunden werden, ohne Umfangspositionen der Kühlströmungspfade zu berücksichtigen. Dadurch kann eine Brennkammer mit verbesserter Leistung leichter erhalten werden.
Außerdem kann, da der geteilte Zwischenkörper unabhängig von dem stromaufwärtsseitigen geteilten Körper und dem stromabwärtsseitigen geteilten Körper aus verschoben werden kann, auch eine höhere Ausführbarkeit sichergestellt werden als in einem Fall, in dem jeder der vorstehenden Schritte in einem begrenzten Raum um die Brennkammer durchgeführt wird.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung einer Brennkammer mit verbesserter Leistung und eines Verfahrens zur Verbesserung der Brennkammerleistung, bei dem die Leistung auf einfache Weise verbessert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, welche die Konfiguration einer Gasturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine erweiterte Ansicht, welche die Konfiguration einer Brennkammer gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine erweiterte Ansicht der wichtigen Bestandteile einer Brennkammer gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht, welche die Konfiguration eines Verbrennungszylinders und eines Schalldämpfers einer Brennkammer gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine Querschnittsansicht, welche die Konfiguration des Drosselstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6 ist eine erweiterte Ansicht der wichtigen Bestandteile einer Brennkammer gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei sie einen Schritt des Bildens eines Hohlraums in einem Rohrkörper veranschaulicht.
8 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei sie einen Schritt des Teilens eines Rohrkörpers veranschaulicht.
9 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei sie einen Schritt des Anbringens eines Drosselrings an einem Rohrkörper-Halbkörper veranschaulicht.
10 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei sie einen Schritt des Miteinanderverbindens von Rohrkörper-Halbkörpern und einen Schritt des Anbringens eines Deckels veranschaulicht.
11 ist eine erweiterte Ansicht von wichtigen Bestandteilen einer Brennkammer gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei sie einen Schritt des Bildens von Hohlräumen in einem Rohrkörper veranschaulicht.
13 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei sie einen Schritt des Teilens eines Rohrkörpers veranschaulicht.
14 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei sie einen Schritt des Anbringens eines Drosselrings an einem geteilten Zwischenkörper veranschaulicht.
15 ist eine erläuternde Ansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wobei sie einen Schritt des Verbindens von Rohrkörpern und einen Schritt des Anbringens von Deckeln veranschaulicht.
16 ist ein Prozessdiagramm, das jeden Schritt eines Verfahrens zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
17 ist ein Prozessdiagramm, das jeden Schritt eines Verfahrens zur Verbesserung der Leistung einer Brennkammer gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. Wie in 1 veranschaulicht, umfasst eine Gasturbine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Kompressor 2, eine Brennkammer 3 und eine Turbine 5.
Der Kompressor 2 umfasst einen Kompressorrotor 6, der sich entlang einer Achsenlinie As erstreckt, und ein Kompressorgehäuse 7, das den Kompressorrotor 6 von der Außenumfangsseite bedeckt. Der Kompressorrotor 6 besitzt die Form einer Säule mit der Achsenlinie As als Mitte, und Kompressorlaufschaufeln 8 sind auf der Außenumfangsoberfläche des Kompressorrotors 6 montiert. Mehrere der Kompressorlaufschaufeln 8 sind in Abständen in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Achsenlinie As angeordnet, um eine Kompressorlaufschaufelstufe 9 zu bilden. Mehrere solcher Kompressorlaufschaufelstufen 9 sind in Abständen in der Richtung der Achsenlinie As auf dem Kompressorrotor 6 bereitgestellt.
Mehrere Reihen von Kompressorleitschaufelstufen 11 sind an der Innenumfangsseite des Kompressorgehäuses 7 so angeordnet, dass sie in Bezug auf die Kompressorlaufschaufeln 8 in der Richtung der Achsenlinie As versetzt sind. In ähnlicher Weise wie die Kompressorlaufschaufelstufe 9 weist die Kompressorleitschaufelstufe 11 mehrere Kompressorleitschaufeln 10 auf, die in Abständen in Umfangsrichtung in Bezug auf die Achsenlinie As angeordnet sind.
Die Brennkammer 3 mischt den Brennstoff mit der Hochdruckluft, die durch den Kompressor 2 erzeugt wird, und verbrennt sie, um ein Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Dieses Verbrennungsgas wird zu einer Turbine 5 geleitet, die später beschrieben wird, um die Turbine 5 anzutreiben.
Die Turbine 5 umfasst einen Turbinenrotor 12, der sich entlang einer Achsenlinie As erstreckt, und ein Turbinengehäuse 13, das den Turbinenrotor 12 von der Außenumfangsseite bedeckt. Der Turbinenrotor 12 hat die Form einer Säule mit der Achsenlinie As als Mitte, und eine Turbinenlaufschaufel 14 ist an der Außenumfangsoberfläche davon angebracht. Mehrere Turbinenlaufschaufeln 14 sind in Abständen in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Achsenlinie As angeordnet, um eine Turbinenlaufschaufelstufe 15 zu bilden. Die mehreren solcher Turbinenlaufschaufelstufen 15 sind an dem Turbinenrotor 12 in Abständen in der Richtung der Achsenlinie As bereitgestellt.
Mehrere Reihen von Turbinenleitschaufelstufen 17 sind an der Innenumfangsseite des Turbinengehäuses 13 bereitgestellt, die in der Richtung der Achsenlinie As so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf die vorstehend beschriebene Turbinenlaufschaufel 14 versetzt sind. Die Turbinenleitschaufelstufe 17 weist mehrere Turbinenleitschaufeln 16 auf, die in Abständen in der Umfangsrichtung der Achsenlinie As angeordnet sind.
Der Kompressorrotor 6 und der Turbinenrotor 12 sind auf derselben Achse (der Achsenlinie As) angeordnet und miteinander verbunden, um den Gasturbinenrotor 18 zu bilden. Ein Generator 20 ist beispielsweise mit dem Wellenende des Gasturbinenrotors 18 verbunden. Das Kompressorgehäuse 7 und das Turbinengehäuse 13 sind miteinander verbunden, um ein Gasturbinengehäuse 19 zu bilden.
Der Kompressorrotor 6 dreht sich derart, dass der Kompressor 2 Hochdruckluft in der Gasturbine 1 erzeugt, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist. Ferner wird diese Hochdruckluft zu der Brennkammer 3 geleitet und zusammen mit dem Brennstoff verbrannt, wodurch ein Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt wird. Anschließend wird das Verbrennungsgas zur Turbine 5 geleitet und kollidiert nacheinander mit den Turbinenlaufschaufeln 14 und den Turbinenleitschaufeln 16, wodurch kinetische Energie an den Turbinenrotor 12 (Gasturbinenrotor 18) abgegeben wird. Aufgrund dieser kinetischen Energie dreht sich der Gasturbinenrotor 18 um die Achsenlinie As. Die Drehung des Gasturbinenrotors 18 wird durch den Generator 20, der mit dem Wellenende verbunden ist, entnommen und zur Energieerzeugung und dergleichen verwendet.
Als Nächstes wird die Konfiguration der Brennkammer 3 unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben. Die Brennkammer 3 umfasst eine Düse 22 (Brennstoffdüse), die von einem Außenzylinder 21 getragen wird und dazu konfiguriert ist, Brennstoff zuzuführen, einen Drallkörper-Stützzylinder 23, der die Düse 22 von außen bedeckt, und einen Verbrennungszylinder 24, der mit dem Drallkörper-Stützzylinder 23 an der stromabwärtigen Seite des Drallkörper-Stützzylinders 23 (Rohrkörper) verbunden ist.
Die Düse 22 spritzt ein vorgemischtes Gas, das durch Mischen des Brennstoffs und der verdichteten Luft erhalten wird, in einen später beschriebenen Verbrennungszylinder 24 ein. Der Drallkörper-Stützzylinder 23 besitzt eine zylindrische Form, die auf der Brennkammerachsenlinie Ac zentriert ist. Die Brennkammerachsenlinie Ac erstreckt sich in einer Richtung, welche die vorstehend erwähnte Achsenlinie As schneidet. Ein Verbrennungszylinder 24 ist mit einem Endabschnitt auf der stromabwärtigen Seite des Drallkörper-Stützzylinders 23 verbunden. Der von der Düse 22 zugeführte Brennstoff wird in einem Bereich (Verbrennungsbereich) in dem Verbrennungszylinder 24 mit Druckluft vermischt und dann verbrannt, um Verbrennungsgas zu erzeugen. Das Verbrennungsgas wird der Turbine 5 über den Verbrennungszylinder 24 zugeführt.
Die Ausdrücke wie „stromaufwärts“, „stromabwärts“, „stromaufwärtige Seite“, „stromabwärtige Seite“ und dergleichen, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, basieren auf der Strömungsrichtung des Verbrennungsgases, das innerhalb des Verbrennungszylinders 24 strömt. Das heißt, die Seite, auf der die Düse 22 mit dem Verbrennungszylinder 24 als Bezug versehen ist, wird als die stromaufwärtige Seite bezeichnet, und die Seite, auf welcher der Verbrennungszylinder 24 mit der Düse 22 als Bezug versehen ist, wird als die „stromabwärtige Seite“ bezeichnet. Die Strömungsrichtung des Verbrennungsgases bezieht sich auf die Richtung entlang der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac. Ferner kann die Strömung des Verbrennungsgases, das innerhalb des Drallkörper-Stützzylinders 23 und des Verbrennungszylinders 24 strömt, als eine „Hauptströmung“ bezeichnet werden.
Wie in 4 veranschaulicht, wird der Verbrennungszylinder 24 durch zwei Platten gebildet, die in radialer Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac geschichtet sind. Genauer umfasst der Verbrennungszylinder 24 eine Innenplatte 29, die einer Seite (radial innere Seite) in der Plattendickenrichtung zugewandt ist, und eine Außenplatte 30, die der anderen Seite (radial äußere Seite) in der Plattendickenrichtung zugewandt ist. Die Innenplatte 29 und die Außenplatte 30 überlappen einander in Plattendickenrichtung.
An der Innenseite in radialer Richtung der Außenplatte 30 ist ein Kühlströmungspfad 31, der als MT-Rippe bezeichnet wird, als Beispiel ausgebildet. Diese Kühlströmungspfade 31 sind durch eine Vielzahl von vertieften Rillen gebildet, die so ausgebildet sind, dass sie von der radial inneren Oberfläche der Außenplatte 30 radial nach außen vertieft und eingebuchtet sind. Jede der vertieften Rillen erstreckt sich in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac. Außerdem sind die Vielzahl dieser vertieften Rillen in Abständen in der Umfangsrichtung der Brennkammerachsenlinie Ac ausgebildet. Luft (Kühlluft), die durch das Gasturbinengehäuse 19 strömt, strömt in den Kühlströmungspfad 31. Dadurch kann der Verbrennungszylinder 24 selbst vor Strahlungswärme des Verbrennungsgases und dergleichen geschützt werden.
Ferner ist ein Schalldämpfer 40 zum Reduzieren der Verbrennungsschwingung, die in der Brennkammer 3 erzeugt wird, und von Reibungsgeräuschen oder dergleichen, die zwischen dem Verbrennungsgas und dem Verbrennungszylinder 24 erzeugt werden, an der Außenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 angebracht. Der Schalldämpfer 40 umfasst einen porösen Bereich 32, der in einem Teil der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet ist, und ein Gehäuse 33, das den Dämpfungsraum 37 innerhalb des Gehäuses 33 durch Bedecken des porösen Bereichs 32 bildet.
Der poröse Bereich 32 ist ein Bereich, der ein Teil in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac des Verbrennungszylinders 24 ist. Eine Vielzahl von Bohrungen 34, die in der Plattendickenrichtung des Verbrennungszylinders 24 eindringen, sind in dem porösen Bereich 32 ausgebildet. Genauer sind diese Bohrungen 34 ringförmig in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 angeordnet.
Der poröse Bereich 32 ist von der Außenumfangsseite von dem Gehäuse 33 bedeckt. Genauer umfasst das Gehäuse 33, wie in 4 veranschaulicht, eine Hauptplatte 35, die sich in radialer Richtung von der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 erstreckt und davon beabstandet ist, und ein Paar Seitenplatten 36, welche die Hauptplatte 35 und die Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 in radialer Richtung verbinden. Außerdem erstreckt sich das Gehäuse 33 entlang der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 in der Umfangsrichtung der Brennkammerachsenlinie Ac. Das heißt, das Gehäuse 33 bildet einen ringförmigen Dämpfungsraum 37 zwischen dem Gehäuse 33 und dem porösen Bereich 32. Der Dämpfungsraum 37 steht mit dem Verbrennungsbereich auf der Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 durch den Bohrungsabschnitt 34 in Verbindung.
Ferner sind, wie in 3 veranschaulicht, in dem Bereich auf der Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 und auf der stromabwärtigen Seite des Schalldämpfers 40 mehrere Schlitze 50, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, in Abständen in der Umfangsrichtung der Brennkammerachsenlinie Ac angeordnet. Jeder Schlitz 50 ist eine im Wesentlichen rechteckige Öffnung, die von langen Seiten umgeben ist, die sich in der Umfangsrichtung erstrecken, und von kurzen Seiten, welche die langen Seiten schneiden und sich in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac erstrecken.
Die mehreren dieser Schlitze 50 sind von der Außenumfangsseite der Schlitze 50 aus mit Drosselstücken 60 versehen. Eine ausführliche Konfiguration des Drosselstücks 60 wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Das Drosselstück 60 umfasst einen Basisabschnitt 61, der an der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 befestigt ist, einen Stückhauptkörper 62, der integral mit dem Basisabschnitt 61 ausgebildet ist, und mehrere Rippen 63, die zwischen dem Basisabschnitt 61 und dem Stückhauptkörper 62 bereitgestellt sind.
Der Basisabschnitt 61 besitzt bei Betrachtung aus der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac eine Bogenform, die sich in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 erstreckt. Die Abmessung des Basisabschnitts 61 in der Umfangsrichtung ist so festgelegt, dass sie gleich oder geringfügig kleiner als die Abmessung des Schlitzes 50 in der Umfangsrichtung ist. Die radial innere Oberfläche des Basisabschnitts 61 ist an der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 befestigt.
Ferner sind eine Vielzahl von Luftlöchern 64, die sich in radialer Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac erstrecken, in dem Basisabschnitt 61 ausgebildet. Diese Luftlöcher 64 sind in Abständen in der Umfangsrichtung in dem Basisabschnitt 61 angeordnet. Außenluft wird radial einwärts des Basisabschnitts 61 durch das Luftloch 64 aufgenommen, wodurch der später beschriebene Stückhauptkörper 62 gekühlt und vor Strahlungswärme des Verbrennungsgases oder dergleichen geschützt wird.
Der Stückhauptkörper 62 weist einen Verbindungsabschnitt 62A auf, der sich von einer radial inneren Oberfläche des Basisabschnitts 61 radial nach innen erstreckt, und einen konischen Abschnitt 62B, der von dem radial inneren Endabschnitt des Verbindungsabschnitts 62A weiter radial nach innen vorsteht. Bei Betrachtung aus der Umfangsrichtung der Brennkammerachsenlinie Ac ist der konische Abschnitt 62B in eine Richtung geneigt, welche die Brennkammerachsenlinie Ac schneidet. Genauer erstreckt sich der konische Abschnitt 62B mit Erstreckung von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite aus radialer Richtung von außen nach innen Die Fläche, die der radial inneren Seite des konischen Abschnitts 62B zugewandt ist, ist eine Drosselfläche S. Die Drosselfläche S ist dem Hauptstrom zugewandt, der in dem Verbrennungszylinder 24 strömt.
Die Rippe 63 ist ein plattenartiges Element, das die radial äußere Oberfläche des konischen Abschnitts 62B und die radial innere Oberfläche des Basisabschnitts 61 in radialer Richtung verbindet. Die mehreren Rippen 63 sind mit einem Abstand in der Umfangsrichtung bereitgestellt. Diese Rippen 63 sind bereitgestellt, um die Steifigkeit des gesamten Drosselstücks 60 sicherzustellen. Die Vielzahl von Luftlöchern 64 sind in Abschnitten ausgebildet, welche die Rippen 63 nicht beeinträchtigen.
Das Drosselstück 60, das wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, ist von der Außenumfangsseite aus in jeden in dem Verbrennungszylinder 24 ausgebildeten Schlitz 50 eingepasst. Jedes Drosselstück 60 ist dabei so angeordnet, dass die Drosselfläche S (der konische Abschnitt 62B) der stromaufwärtigen Seite auf der Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 zugewandt ist.
Als Nächstes wird der Betrieb der Gasturbine 1 und der Brennkammer 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, treibt beim Betrieb der Gasturbine 1 zuerst eine externe Antriebsquelle den Gasturbinenrotor 18 drehend an, und Außenluft wird in den Kompressor 2 aufgenommen. Die in den Kompressor 2 angesaugte Luft wird nacheinander komprimiert, während sie zwischen den Kompressorlaufschaufeln 8 und den Kompressorleitschaufeln 10 gemäß dem Antrieb des Kompressors 2 strömt, um zu Hochdruckluft zu werden.
Diese Hochdruckluft wird durch das Gasturbinengehäuse 19 in die Brennkammer 3 eingeleitet. In der Brennkammer 3 wird das vorgemischte Gas durch Mischen dieser Hochdruckluft und des Brennstoffs erzeugt. Durch Zünden dieses vorgemischten Gases wird Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck erzeugt. Anschließend wird das Verbrennungsgas in die Turbine 5 geleitet und dreht die Turbine 5. Durch kontinuierliches Wiederholen solcher Zyklen wird die Gasturbine 1 betrieben.
Hierbei wird es, um die Bildung von unverbrannten Kohlenstoffverbindungen wie CO in der Brennkammer 3 zu unterdrücken (um eine vollständige Verbrennung zu fördern), bevorzugt, dass eine zirkulierende Strömung des Verbrennungsgases innerhalb des Verbrennungszylinders 24 gebildet wird. Daher ist in der Brennkammer 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das vorstehend beschriebene Drosselstück 60 in dem Schlitz 50 des Verbrennungszylinders 24 angebracht. Aufgrund der Bereitstellung des Drosselstücks 60 kollidiert das von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite in dem Verbrennungszylinder 24 strömende Verbrennungsgas mit der Drosselfläche S, wodurch es die Richtung der Strömung ändert und wieder zur stromaufwärtigen Seite strömt. Infolgedessen wird eine zirkulierende Strömung des Verbrennungsgases innerhalb des Verbrennungszylinders 24 gebildet. Dies ermöglicht es daher, dass die Bildung von unverbrannten Kohlenstoffverbindungen wie CO, wie vorstehend beschrieben, unterdrückt wird und die Leistung der Brennkammer 3 verbessert wird.
Ferner kann die vorstehende Konfiguration einfach durch Einbau des Drosselstücks 60 von der radial äußeren Seite jedes Schlitzes 50 in die mehreren Schlitze 50, die in dem Verbrennungszylinder 24 ausgebildet sind, erhalten werden. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Brennkammer 3 auf einfache Weise verbessert werden. Insbesondere kann gemäß der vorstehenden Konfiguration das Drosselstück 60 selbst in einem Bereich entfernt von dem Öffnungsende des Verbrennungszylinders 24 leicht angebracht werden.
Als ein anderes Beispiel ist auch ein direkter Zugang zu dem Bereich, in dem das Drosselstück 60 angebracht werden soll, von dem Öffnungsendabschnitt des Verbrennungszylinders 24 aus denkbar, um den Betrieb durchzuführen. Jedoch muss bei diesem Verfahren die Arbeit, wie Schweißen, innerhalb des engen Verbrennungszylinders 24 erfolgen, wobei die Möglichkeit nicht nur einer geringen Ausführbarkeit, sondern auch der Nichterzielung eines zufriedenstellenden Arbeitsergebnisses besteht. Außerdem ist es, da dieses Verfahren einen umfangreichen Demontagevorgang erfordert, nicht realistisch für die Verwendung des Drosselstücks 60 bei einer in Betrieb befindlichen Brennkammer 3. In dieser Hinsicht ist die Konfiguration gemäß dieser Ausführungsform vorteilhaft.
Ferner ist in der vorstehend beschriebenen Brennkammer 3 das Drosselstück 60 stromabwärts von dem Schalldämpfer 40 bereitgestellt. Hierbei ist bekannt, dass aufgrund von aus dem Dämpfungsraum 37 des Schalldämpfers 40 austretender Luft die Temperatur des Verbrennungsgases in dem Bereich in der Nähe des Schalldämpfers 40 abgesenkt wird. Das heißt, dass die Tendenz besteht, dass unverbrannte Kohlenstoffverbindungen wie CO in diesem Bereich gebildet wird.
Jedoch wird gemäß der vorstehenden Konfiguration, da das Drosselstück 60 stromabwärts von dem Schalldämpfer 40 bereitgestellt ist, ein Wirbel durch die Drosselfläche S des Drosselstücks 60 gebildet. Dieser Wirbel fördert das Mischen der Luft und des Verbrennungsgases in dem stromabwärts von dem Schalldämpfer 40 angeordneten Bereich, wodurch ermöglicht wird, dass die Bildung von unverbrannten Kohlenstoffverbindungen weiter unterdrückt wird.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 bis 10 beschrieben. Die gleichen Komponenten wie diejenigen in der ersten Ausführungsform werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ausführliche Beschreibungen davon werden ausgelassen. Wie in 6 veranschaulicht, ist in dieser Ausführungsform, anstelle des Drosselstücks 60 in der ersten Ausführungsform, der Drosselring 60B an der Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 angebracht. Wie in der ersten Ausführungsform ist der Drosselring 60B stromabwärts von dem Schalldämpfer 40 bereitgestellt.
Der Drosselring 60B bildet eine ringförmige Form, die auf der Brennkammerachsenlinie Ac zentriert ist. Der Drosselring 60B umfasst einen Befestigungsabschnitt 61B, der sich in Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac entlang der Innenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 erstreckt, und einen Drosselring-Hauptkörper 62C, der integral an dem an der stromabwärtigen Seite liegenden Endabschnitt des Befestigungsabschnitts 61B angebracht ist. Die Außenumfangsseitenoberfläche des Befestigungsabschnitts 61B ist an der Innenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 befestigt. Bei Betrachtung aus der Umfangsrichtung der Brennkammerachsenlinie Ac ist der Drosselring-Hauptkörper 62C in eine Richtung geneigt, welche die Brennkammerachsenlinie Ac schneidet. Genauer erstreckt sich der Drosselring-Hauptkörper 62C mit Erstreckung von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite aus radialer Richtung von außen nach innen Die Oberfläche, die der radial inneren Seite des Drosselring-Hauptkörpers 62C zugewandt ist, ist eine Drosselfläche SB. Die Drosselfläche SB ist dem Hauptstrom zugewandt, der in dem Verbrennungszylinder 24 strömt.
Eine Vielzahl von Luftlöchern H ist in einem Abschnitt des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet, in dem sich der Drosselring-Hauptkörper 62C befindet. Diese Luftlöcher H sind Löcher, die den Verbrennungszylinder 24 in radialer Richtung durchdringen. Die Vielzahl von Luftlöchern H sind in Abständen in der Umfangsrichtung der Brennkammerachsenlinie Ac angeordnet. Außenluft wird durch das Luftloch H in die Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 angesaugt, wodurch der Drosselring-Hauptkörper 62C gekühlt und vor Strahlungswärme des Verbrennungsgases und dergleichen geschützt wird.
Ferner ist in einem Abschnitt auf der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 auf der stromabwärtigen Seite von dem Drosselring 60B ein ringförmiger rillenförmiger Hohlraum 70, der in radialer Richtung von der Außenumfangsoberfläche aus vertieft und eingebuchtet ist, ausgebildet. Von den Oberflächen, die diesen Hohlraum 70 bilden, ist eine stromaufwärtige Oberfläche eine stromaufwärtige Oberfläche 71, und eine stromabwärtige Oberfläche ist eine stromabwärtige Oberfläche 72. Ferner ist eine die stromaufwärtige Oberfläche 71 und die stromabwärtige Oberfläche 72 verbindende Oberfläche eine Bodenfläche 73, die sich in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac erstreckt. Auf der stromaufwärtigen Oberfläche 71 und auf der stromabwärtigen Oberfläche 72 sind die Endabschnitte der vorstehend beschriebenen mehreren Kühlströmungspfade 31 jeweils geöffnet. Das heißt, der Hohlraum 70 ist so ausgebildet, dass er sich über die mehreren Kühlströmungspfade 31 erstreckt. Es ist zu beachten, dass die Positionen in Umfangsrichtung der Öffnung des Kühlströmungspfads 31 in der stromaufwärtigen Oberfläche 71 und der Öffnung des Kühlströmungspfads 31 in der stromabwärtigen Oberfläche 72 nicht notwendigerweise zueinander fluchten, und sie können in der Umfangsrichtung zueinander versetzt sein. Solch ein Hohlraum 70 ist in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet.
Außerdem ist ein Verbindungsabschnitt 80, der sich in radialer Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac erstreckt, zwischen der Bodenfläche 73 des Hohlraums 70 und der Innenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 80 ist zwischen den Endflächen angeordnet, die erzeugt werden, wenn der Verbrennungszylinder 24 in der stromaufwärtigen Richtung und der stromabwärtigen Richtung geteilt wird. Genauer wird der Verbindungsabschnitt 80 durch Lichtbogenschweißen oder dergleichen ausgebildet.
Der Verbrennungszylinder 24 ist in zwei Abschnitte (Rohrkörper-Halbkörper) unterteilt, wobei der Verbindungsabschnitt 80 dazwischen angeordnet ist. Insbesondere ist ein stromaufwärts von dem Verbindungsabschnitt 80 angeordneter Abschnitt als ein stromaufwärtsseitiger Halbkörper 24A definiert, und ein stromabwärts angeordneter Abschnitt ist als ein stromabwärtsseitiger Halbkörper 24B definiert. Der Drosselring 60B ist an der Innenumfangsoberfläche des stromaufwärtsseitigen Halbkörpers 24A angebracht.
Der Hohlraum 70 ist durch den Deckel 90 von der Außenumfangsseite bedeckt. Der Deckel 90 ist ein ringförmiges Element mit der gleichen oder geringfügig größeren Innendurchmesserabmessung als die Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24. Ferner ist die Abmessung des Deckels 90 in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac so konfiguriert, dass sie hinreichend größer ist als die Abmessung des Hohlraums 70 in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac. Durch die Bedeckung durch den Deckel 90 halten der Hohlraum 70 und der Kühlströmungspfad 31 die Luftdichtigkeit gegen die Außenseite aufrecht. Das heißt, es wird verhindert, dass die durch den Hohlraum 70 und den Kühlströmungspfad 31 strömende Luft nach außen austritt.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Verbesserung der Leistung der Brennkammer 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 bis 10 und 16 beschrieben. Das Verfahren zur Verbesserung der Leistung der Brennkammer 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Schritte des Bildens des Hohlraums 70 in der Brennkammer 3 (Rohrkörper), des Teilens des Verbrennungszylinders 24, um ein Paar Rohrkörper-Halbkörper zu bilden, des Anbringens des vorstehend beschriebenen Drosselrings 60B an einem der Rohrkörper-Halbkörper, des Verbindens dieser Rohrkörper-Halbkörper und des Anbringens des Deckels 90 (siehe 14).
Jeder der vorstehenden Schritte wird nacheinander beschrieben. Zuerst wird, wie in 7 veranschaulicht, der Hohlraum 70 in einem gewünschten Bereich auf der Außenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 gebildet (Hohlraumbildungsschritt S1). Als Nächstes wird der Verbrennungszylinder 24 von der Bodenfläche 73 des Hohlraums 70 zur Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 geschnitten. Infolgedessen wird der Verbrennungszylinder 24 in der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Richtung zweigeteilt, um den stromaufwärtsseitigen Halbkörper 24A und den stromabwärtsseitigen Halbkörper 24B zu erhalten (Rohrkörperteilungsschritt S2: 8).
Als Nächstes wird der Drosselring 60B an der Innenumfangsoberfläche des stromaufwärtsseitigen Halbkörpers 24A angebracht. Insbesondere wird der Befestigungsabschnitt 61B des Drosselrings 60B durch Schweißen oder dergleichen an der Innenumfangsoberfläche des stromaufwärtsseitigen Halbkörpers 24A angebracht (Drosselringanbringschritt S3: 9).
Anschließend werden der stromaufwärtsseitige Halbkörper 24A in einem Zustand, in dem der Drosselring 60B angebracht ist, und der stromabwärtsseitige Halbkörper 24B miteinander verbunden (Verbindungsschritt S4: 10). Zu diesem Zeitpunkt fluchten die Positionen in Umfangsrichtung der Öffnung des Kühlströmungspfads 31 in der stromaufwärtigen Oberfläche 71 und der Öffnung des Kühlströmungspfads 31 in der stromabwärtigen Oberfläche 72 des Hohlraums 70 nicht notwendigerweise zueinander, und sie können in der Umfangsrichtung zueinander versetzt sein.
Als Nächstes wird der Deckel 90 an dem Verbrennungszylinder 24 in einem Zustand der Verbindung (der stromaufwärtsseitige Halbkörper 24A und der stromabwärtsseitige Halbkörper 24B) befestigt, wie vorstehend beschrieben, um den Hohlraum 70 von der Außenumfangsseite zu bedecken (Deckelanbringschritt S5). Infolgedessen wird die Luftdichtigkeit zwischen dem Hohlraum 70 und dem Kühlströmungspfad 31 und der Außenseite sichergestellt. Somit ist der gesamte Prozess des Verfahrens zur Verbesserung der Leistung der Brennkammer 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform abgeschlossen.
Gemäß einer solchen Konfiguration und einem solchen Verfahren ist der integrale Verbrennungszylinder 24 in zwei Rohrkörper-Halbkörper (den stromaufwärtsseitigen Halbkörper 24A und den stromabwärtsseitigen Halbkörper 24B) unterteilt, und anschließend wird der Drosselring 60B an der Innenumfangsseite von einem des Rohrkörper-Halbkörpers angebracht. Dies ermöglicht eine einfache Arbeitsdurchführung, beispielsweise selbst dann, wenn der Drosselring 60B bei der bereits montierten Brennkammer 3 verwendet wird oder wenn der Drosselring 60B in einem Bereich verwendet wird, an dem ein Zugang von dem Öffnungsende des Verbrennungszylinders 24 schwierig ist.
Ferner müssen in einem Fall, in dem der vorstehend beschriebene Hohlraum 70 nicht ausgebildet ist, Umfangspositionen der mehreren entsprechenden Kühlströmungspfade 31, die innerhalb der Wandoberfläche des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet sind, genau ausgerichtet werden, wobei die Möglichkeit besteht, dass die Ausführbarkeit verringert wird. Jedoch können gemäß dem vorstehenden Verfahren, da der Hohlraum 70 ausgebildet ist, der sich in Umfangsrichtung so erstreckt, dass er sich über die mehreren Kühlströmungspfade 31 erstreckt, die Rohrkörper-Halbkörper miteinander verbunden werden, ohne Umfangspositionen der Kühlströmungspfade 31 zu berücksichtigen. Dadurch kann die Brennkammer 3 mit verbesserter Leistung leichter erhalten werden.
Dritte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 11 bis 15 und 17 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen sind den gleichen Konfigurationen wie denjenigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gegeben, und eine ausführliche Beschreibung davon wird ausgelassen. Wie in 11 veranschaulicht ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform der Drosselring 60B an der Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 angebracht. Wie in den vorstehenden Ausführungsformen ist der Drosselring 60B stromabwärts von dem Schalldämpfer 40 bereitgestellt.
Der Drosselring 60B bildet eine ringförmige Form, die auf der Brennkammerachsenlinie Ac zentriert ist. Der Drosselring 60B weist einen Befestigungsabschnitt 61B auf, der sich in Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac entlang der Innenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 erstreckt, und einen Drosselring-Hauptkörper 62C, der integral an dem an der stromabwärtigen Seite liegenden Endabschnitt des Befestigungsabschnitts 61B angebracht ist. Die Außenumfangsseitenoberfläche des Befestigungsabschnitts 61B ist an der Innenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 befestigt. Bei Betrachtung aus der Umfangsrichtung der Brennkammerachsenlinie Ac ist der Drosselring-Hauptkörper 62C in eine Richtung geneigt, welche die Brennkammerachsenlinie Ac schneidet. Genauer erstreckt sich der Drosselring-Hauptkörper 62C mit Erstreckung von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite aus radialer Richtung von außen nach innen Die Oberfläche, die der radial inneren Seite des Drosselring-Hauptkörpers 62C zugewandt ist, ist eine Drosselfläche SB. Die Drosselfläche SB ist dem Hauptstrom zugewandt, der in dem Verbrennungszylinder 24 strömt.
Wie in der zweiten Ausführungsform kann eine Vielzahl von Luftlöchern in einem Abschnitt des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet sein, in dem sich der Drosselring-Hauptkörper 62C befindet. Außenluft wird durch das Luftloch in die Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 angesaugt, wodurch der Drosselring-Hauptkörper 62 C gekühlt und vor Strahlungswärme des Verbrennungsgases oder dergleichen geschützt wird.
Ferner ist auf der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 und in jedem der stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Bereiche mit dem dazwischen angeordneten Drosselring 60B in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac ein ringförmiger rillenförmiger Hohlraum 70, der in radialer Richtung von der Außenumfangsoberfläche aus vertieft und eingebuchtet ist, ausgebildet. Da diese beiden Hohlräume 70 die gleiche Struktur aufweisen, wird nachstehend nur ein Hohlraum 70 stellvertretend beschrieben.
Von den Oberflächen, die diesen Hohlraum 70 bilden, ist eine stromaufwärtige Oberfläche eine stromaufwärtige Oberfläche 71, und eine stromabwärtige Oberfläche ist eine stromabwärtige Oberfläche 72. Ferner ist eine die stromaufwärtige Oberfläche 71 und die stromabwärtige Oberfläche 72 verbindende Oberfläche eine Bodenfläche 73, die sich in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac erstreckt. Auf der stromaufwärtigen Oberfläche 71 und auf der stromabwärtigen Oberfläche 72 sind die Endabschnitte der vorstehend beschriebenen mehreren Kühlströmungspfade 31 jeweils geöffnet. Das heißt, der Hohlraum 70 ist so ausgebildet, dass er sich über die mehreren Kühlströmungspfade 31 erstreckt. Es ist zu beachten, dass die Positionen in Umfangsrichtung der Öffnung des Kühlströmungspfads 31 in der stromaufwärtigen Oberfläche 71 und der Öffnung des Kühlströmungspfads 31 in der stromabwärtigen Oberfläche 72 nicht notwendigerweise zueinander fluchten, und sie können in der Umfangsrichtung zueinander versetzt sein. Solch ein Hohlraum 70 ist in der Umfangsrichtung entlang der Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet.
Außerdem ist ein Verbindungsabschnitt 80, der sich in radialer Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac erstreckt, zwischen der Bodenfläche 73 des Hohlraums 70 und der Innenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 80 ist zwischen den Endflächen angeordnet, die erzeugt werden, wenn der Verbrennungszylinder 24 in der stromaufwärtigen Richtung und der stromabwärtigen Richtung geteilt wird. Genauer wird der Verbindungsabschnitt 80 durch Lichtbogenschweißen oder dergleichen ausgebildet.
Der Verbrennungszylinder 24 ist in drei Abschnitte über die stromaufwärtige Seite zur stromabwärtigen Seite in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac mit den dazwischen liegenden zwei Verbindungsabschnitten 80 unterteilt. Insbesondere ist der Abschnitt, der an der stromaufwärtigsten Seite angeordnet ist, ein stromaufwärtsseitiger geteilter Körper 24U, und der Abschnitt, der an der stromabwärtigsten Seite angeordnet ist, ist ein stromabwärtsseitiger geteilter Körper 24D. Ferner ist ein Abschnitt, der zwischen dem stromaufwärtsseitigen geteilten Körper 24U und dem stromabwärtsseitigen geteilten Körper 24D angeordnet ist, ein geteilter Zwischenkörper 24M. Der Drosselring 60B ist an der Innenumfangsoberfläche des geteilten Zwischenkörpers 24M angebracht.
Jeder Hohlraum 70 ist von der Außenumfangsseite von einem Deckel 90 bedeckt. Der Deckel 90 ist ein ringförmiges Element mit der gleichen oder geringfügig größeren Innendurchmesserabmessung wie bzw. als die Außenumfangsoberfläche des Verbrennungszylinders 24. Ferner ist die Abmessung des Deckels 90 in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac so konfiguriert, dass sie hinreichend größer ist als die Abmessung des Hohlraums 70 in der Richtung der Brennkammerachsenlinie Ac. Durch die Bedeckung durch den Deckel 90 halten der Hohlraum 70 und der Kühlströmungspfad 31 die Luftdichtigkeit gegen die Außenseite aufrecht. Das heißt, es wird verhindert, dass die durch den Hohlraum 70 und den Kühlströmungspfad 31 strömende Luft nach außen austritt.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Verbesserung der Leistung der Brennkammer 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 12 bis 15 und 17 beschrieben. Das Verfahren zur Verbesserung der Leistung der Brennkammer 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Schritte des Bildens des Hohlraums 70 in der Brennkammer 3 (Rohrkörper), des Teilens des Verbrennungszylinders 24 und des Bildens des stromaufwärtsseitigen geteilten Körpers 24U, des geteilten Zwischenkörpers 24M und des stromabwärtsseitigen geteilten Körpers 24D, des Anbringens des vorstehend beschriebenen Drosselrings 60B an dem geteilten Zwischenkörper 24M, des Miteinanderverbindens des stromaufwärtsseitigen geteilten Körpers 24U, des geteilten Zwischenkörpers 24M und des stromabwärtsseitigen geteilten Körpers 24D und des Anbringens des Deckels 90 (17).
Jeder der vorstehenden Schritte wird nacheinander beschrieben. Wie in 12 veranschaulicht, werden zuerst die zwei Hohlräume 70 in gewünschten Bereichen auf der Außenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 gebildet (Hohlraumbildungsschritt S11). Als Nächstes wird der Verbrennungszylinder 24 von der Bodenfläche 73 jedes Hohlraums 70 zur Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 24 geschnitten. Infolgedessen wird der Verbrennungszylinder 24 in der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Richtung dreigeteilt, um den stromaufwärtsseitigen geteilten Körper 24U und den geteilten Zwischenkörper 24M und den stromabwärtsseitigen geteilten Körper 24D, die vorstehend erwähnt sind, zu erhalten (Rohrkörperteilungsschritt S12: 13).
Als Nächstes wird der Drosselring 60B an dem geteilten Zwischenkörper 24M angebracht. Insbesondere wird der Befestigungsabschnitt 61B des Drosselrings 60B durch Schweißen oder dergleichen an der Innenumfangsoberfläche des geteilten Zwischenkörpers 24M angebracht (Drosselringanbringschritt S13: 14).
Anschließend werden der geteilte Zwischenkörper 24M in einem Zustand, in dem der Drosselring 60B angebracht ist, der stromaufwärtsseitige geteilte Körper 24U und der stromabwärtsseitige geteilte Körper 24D miteinander verbunden (Verbindungsschritt S14: 15). Zu diesem Zeitpunkt fluchten die Positionen in Umfangsrichtung der Öffnung des Kühlströmungspfads 31, die in der stromaufwärtigen Oberfläche 71 geöffnet ist, und der Öffnung des Kühlströmungspfads 31, die in der stromabwärtigen Oberfläche 72 jedes Hohlraums 70 geöffnet ist, nicht notwendigerweise zueinander, und sie können in der Umfangsrichtung zueinander versetzt sein.
Als Nächstes werden die Deckel 90 an dem Verbrennungszylinder 24 in einem Zustand der Verbindung, wie vorstehend beschrieben, angebracht, um die Hohlräume 70 von der Außenumfangsseite zu bedecken (Deckelanbringschritt S15). Infolgedessen wird die Luftdichtigkeit zwischen dem Hohlraum 70 und dem Kühlströmungspfad 31 und der Außenseite sichergestellt. Somit ist der gesamte Prozess des Verfahrens zur Verbesserung der Leistung der Brennkammer 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform abgeschlossen.
Gemäß einer solchen Konfiguration und einem solchen Verfahren ist der integrale Verbrennungszylinder 24 in den stromaufwärtsseitigen geteilten Körper 24U, den geteilten Zwischenkörper 24M und den stromabwärtsseitigen geteilten Körper 24D unterteilt, und anschließend wird der Drosselring 60B an der Innenumfangsseite des geteilten Zwischenkörpers 24M angebracht. Dies ermöglicht eine einfache Arbeitsdurchführung, beispielsweise selbst dann, wenn der Drosselring 60B bei einer bereits montierten Brennkammer 3 verwendet wird oder wenn der Drosselring 60B in einem Bereich verwendet wird, an dem ein Zugang von dem Öffnungsende des Rohrkörpers schwierig ist.
Ferner müssen in einem Fall, in dem der vorstehend beschriebene Hohlraum 70 nicht ausgebildet ist, Umfangspositionen der mehreren entsprechenden Kühlströmungspfade 31, die innerhalb der Wandoberfläche des Verbrennungszylinders 24 ausgebildet sind, genau ausgerichtet werden, wobei die Möglichkeit besteht, dass die Ausführbarkeit verringert wird. Jedoch können gemäß dem vorstehenden Verfahren, da die Hohlräume 70 ausgebildet sind, die sich in Umfangsrichtung so erstrecken, dass sie sich über die mehreren Kühlströmungspfade 31 erstrecken, der stromaufwärtsseitige geteilte Körper 24U, der geteilte Zwischenkörper 24M und der stromabwärtsseitige geteilte Körper 24D miteinander verbunden werden, ohne Umfangspositionen der Kühlströmungspfade 31 zu berücksichtigen. Dadurch kann die Brennkammer 3 mit verbesserter Leistung leichter erhalten werden.
Außerdem kann, da der geteilte Zwischenkörper 24M unabhängig von dem stromaufwärtsseitigen geteilten Körper 24U und dem stromabwärtsseitigen geteilten Körper 24D aus verschoben werden kann, auch eine höhere Ausführbarkeit sichergestellt werden als diejenige in einem Fall, in dem beispielsweise jeder der vorstehenden Schritte in einem begrenzten Raum um die Brennkammer 3 durchgeführt wird.
Jede Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben. Verschiedene Modifikationen können an der vorstehend beschriebenen Struktur und dem vorstehend beschriebenen Verfahren vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise ist für jedes der in dem Verfahren zur Verbesserung der Leistung der Brennkammer 3 beschriebenen Verfahren das Anwendungsziel nicht nur auf die Brennkammer 3 beschränkt. Das gleiche Verfahren kann auf eine beliebige Vorrichtung angewendet werden, solange eine Anforderung besteht, eine Struktur an der Innenumfangsseite des Rohrkörpers anzubringen, in welcher der geschlossene Raum auf der Innenseite ausgebildet ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung einer Brennkammer mit verbesserter Leistung und eines Verfahrens zur Verbesserung der Brennkammerleistung, bei dem die Leistung auf einfache Weise verbessert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
2: Kompressor
3: Brennkammer
5: Turbine
6: Kompressorrotor
7: Kompressorgehäuse
8: Kompressorlaufschaufel
9: Kompressorlaufschaufelstufe
10: Kompressorleitschaufel
11: Kompressorleitschaufelstufe
12: Turbinenrotor
13: Turbinengehäuse
14: Turbinenlaufschaufel
15: Turbinenlaufschaufelstufe
16: Turbinenleitschaufel
17: Turbinenleitschaufelstufe
18: Gasturbinenrotor
19: Gasturbinengehäuse
21: Außenzylinder
22: Düse
23: Drallkörper-Stützzylinder
24: Verbrennungszylinder
24A: Stromaufwärtsseitiger Halbkörper
24B: Stromabwärtsseitiger Halbkörper
24D: Stromabwärtsseitiger geteilter Körper
24M: Geteilter Zwischenkörper
24U: Stromaufwärtsseitiger geteilter Körper
29: Innenplatte
30: Außenplatte
31: Kühlströmungspfad
32: Poröser Bereich
33: Gehäuse
34: Bohrung
35: Hauptplatte
36: Seitenplatte
37: Dämpfungsraum
40: Schalldämpfer
50: Schlitz
60: Drosselstück
60B: Drosselring
61: Basisabschnitt
61B: Befestigungsabschnitt
62: Stückhauptkörper
62A: Verbindungsabschnitt
62B: Konischer Abschnitt
62C: Drosselring-Hauptkörper
63: Rippe
64: Luftloch
70: Hohlraum
71: Stromaufwärtige Oberfläche
72: Stromabwärtige Oberfläche
73: Bodenoberfläche
80: Verbindungsabschnitt
90: Deckel
Ac: Brennkammerachsenlinie
As: Achsenlinie
G: Generator
H: Luftloch
S: Drosselfläche
Sb: Drosselfläche

Claims

Eine Brennkammer (3), umfassend: eine Brennstoffdüse (22), die dazu konfiguriert ist, Brennstoff einzuspritzen; einen Rohrkörper (23,24), der eine Rohrform aufweist und einen Verbrennungsbereich und mehrere Schlitze (50) einschließt, wobei der Verbrennungsbereich innerhalb des Rohrkörpers (23,24) ausgebildet und dazu konfiguriert ist, durch Verbrennung des Brennstoffs erzeugtes Verbrennungsgas strömen zu lassen, und wobei die mehreren Schlitze (50) so ausgebildet sind, dass sie sich in einer Umfangsrichtung in Abständen in der Umfangsrichtung erstrecken; und Drosselstücke (60), die in die mehreren Schlitze (50) eingepasst sind, von einer Innenumfangsseite des Rohrkörpers (23,24) radial nach innen vorstehen und eine Drosselfläche (S) umfassen, die sich mit Erstreckung der Drosselfläche (S) in einer radialen Richtung von außen nach innen in einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases erstreckt.
Die Brennkammer (3) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schalldämpfer (40), der an einer Außenumfangsseite des Rohrkörpers (23,24) angeordnet ist und einen Dämpfungsraum (37) umfasst, der innerhalb des Schalldämpfers (40) in Verbindung mit einem Inneren des Rohrkörpers (23,24) ausgebildet ist, wobei das Drosselstück (60) stromabwärts von dem Schalldämpfer (40) bereitgestellt ist.
Eine Brennkammer (3), umfassend: eine Brennstoffdüse (22), die dazu konfiguriert ist, Brennstoff einzuspritzen; einen Rohrkörper (23,24), der eine Rohrform aufweist und einen Verbrennungsbereich und mehrere Kühlströmungspfade (31) einschließt, wobei der Verbrennungsbereich innerhalb des Rohrkörpers (23,24) ausgebildet ist und dazu konfiguriert ist, durch Verbrennung des Brennstoffs erzeugtes Verbrennungsgas strömen zu lassen, und wobei die mehreren Kühlströmungspfade (31) innerhalb einer Wand ausgebildet sind, während sie sich in einer Strömungsrichtung des Verbrennungsgases erstrecken, und dazu konfiguriert sind, Kühlluft durch die mehreren Kühlströmungspfade (31) strömen zu lassen; und einen Drosselring (60B) mit einer ringförmigen Form, der von einer Innenumfangsseite des Rohrkörpers (23,24) radial nach innen vorsteht und eine Drosselfläche (SB) umfasst, die sich mit Erstreckung der Drosselfläche (SB) in einer radialen Richtung von außen nach innen in Strömungsrichtung erstreckt, und sich in einer Umfangsrichtung auf der Innenumfangsseite des Rohrkörpers (23,24) erstreckt, wobei die Brennkammer (3) einen Hohlraum (70) einschließt, der in dem Rohrkörper (23,24) an einer Position weiter stromabwärts von dem Drosselring (60B) ausgebildet ist, wobei der Hohlraum (70) von der Außenumfangsoberfläche des Rohrkörpers (23,24) in einer radialen Richtung nach innen vertieft und eingebuchtet ist und sich in Umfangsrichtung über die mehreren Kühlströmungspfade (31) erstreckt, so dass Endabschnitte der Kühlströmungspfade (31) in dem Hohlraum (70) geöffnet sind, und die Brennkammer (3) ferner einen Deckel (90) einschließt, der den Hohlraum (70) in radialer Richtung von außen abdeckt.
Die Brennkammer (3) nach Anspruch 3, wobei die Brennkammer ein Paar der Hohlräume (70) umfasst, die sich in der Umfangsrichtung über die mehreren Kühlströmungspfade (31) an beiden Seiten in der Strömungsrichtung in Bezug auf eine Position, an der der Drosselring (60B) bereitgestellt ist, erstrecken, und die Brennkammer (3) ferner Deckel (90) einschließt, welche die jeweiligen Hohlräume (70) in der radialen Richtung von außen abdecken.
Die Brennkammer (3) nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend: einen Schalldämpfer (40), der an der Außenumfangsseite des Rohrkörpers (23,24) angeordnet ist und einen Dämpfungsraum (37) einschließt, der innerhalb des Schalldämpfers (40) in Verbindung mit einem Inneren des Rohrkörpers (23,24) ausgebildet ist, wobei der Drosselring (60B) stromabwärts von dem Schalldämpfer (40) bereitgestellt ist.
Ein Verfahren zum Verbessern der Leistung einer Brennkammer (3), wobei die Brennkammer (3) einen Rohrkörper (23,24) mit mehreren Kühlströmungspfaden (31) einschließt, die innerhalb einer Wand ausgebildet sind, sich in einer Strömungsrichtung von Verbrennungsgas erstrecken und dazu konfiguriert sind, Kühlluft durch die mehreren Kühlströmungspfade (31) strömen zu lassen, und einen Drosselring (60B) mit einer ringförmigen Form, der von einer Innenumfangsseite des Rohrkörpers (23,24) radial nach innen vorsteht, eine Drosselfläche (SB) einschließt, die sich mit Erstreckung der Drosselfläche (SB) in einer radialen Richtung von außen nach innen in der Strömungsrichtung erstreckt, und sich in Umfangsrichtung auf der Innenumfangsseite des Rohrkörpers (23,24) erstreckt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Bilden eines Hohlraums (70) in dem Rohrkörper (23,24), wobei der Hohlraum (70) von der Außenumfangsoberfläche des Rohrkörpers (23,24) in einer radialen Richtung nach innen vertieft und eingebuchtet ist und sich in Umfangsrichtung über die mehreren Kühlströmungspfade (31) erstreckt, so dass Endabschnitte der Kühlströmungspfade (31) in dem Hohlraum (70) geöffnet sind; das Bilden eines Paars von Rohrkörper-Halbkörpern (24A,24B) durch Zweiteilen des Rohrkörpers (23,24) entlang des Hohlraums (70) in der Strömungsrichtung; das Anbringen des Drosselrings (60B) an der Innenumfangsseite von einem des Paars von Rohrkörper-Halbkörpern (24A,24B); das Verbinden eines des Paars von Rohrkörper-Halbkörpern (24A,24B), an dem der Drosselring (60B) angebracht ist, mit dem anderen des Paars von Rohrkörper-Halbkörpern (24A,24B); und das Anbringen eines Deckels (90), der dazu konfiguriert ist, den Hohlraum (70) abzudecken.
Das Verfahren zum Verbessern der Leistung einer Brennkammer (3) nach Anspruch 6, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Bilden eines Paars der Hohlräume (70) in dem Rohrkörper (23,24), wobei das Paar von Hohlräumen (70) in der Strömungsrichtung voneinander beabstandet ist; das Bilden, durch Dreiteilen des Rohrkörpers (23,24) entlang des Paars von Hohlräumen (70) in der Strömungsrichtung, eines stromaufwärtsseitigen geteilten Körpers (24U), eines geteilten Zwischenkörpers (24M) und eines stromabwärtsseitigen geteilten Körpers (24D); das Anbringen des Drosselrings (60B) an einer Innenumfangsseite des geteilten Zwischenkörpers (24M); das Verbinden jedes des stromaufwärtsseitigen geteilten Körpers (24U) und des stromabwärtsseitigen geteilten Körpers (24D) mit dem geteilten Zwischenkörper (24M), an dem der Drosselring (60B) angebracht ist; und das Anbringen von Deckeln (90), die dazu konfiguriert sind, das Paar von Hohlräumen (70) abzudecken.