DE112020005325T5

DE112020005325T5 - Brennkammerbauteil, brennkammer mit dem brennkammerbauteil und gasturbine mit der brennkammer

Info

Publication number: DE112020005325T5
Application number: DE112020005325.3T
Authority: DE
Inventors: Shinji Akamatsu; Kenji Sato; Naoki Abe; Taiki Kinoshita; Hiroki Shibata; Norihiko Motoyama
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-08-04
Also published as: CN114502883A; JPWO2021132128A1; US20220373180A1; US11852343B2; KR20220061238A; JP7284293B2; KR102655031B1; WO2021132128A1; CN114502883B

Abstract

Ein Brennkammerbauteil einer Brennkammer zum Verbrennen von Brennstoff, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, umfasst einen Verbrennungszylinder, der einen Durchgang für das Verbrennungsgas bildet, eine erste akustische Vorrichtung, die im Inneren einen ersten Hohlraum umfasst, der über ein erstes Durchgangsloch, das in dem Verbrennungszylinder ausgebildet ist, mit dem Durchgang in Verbindung steht, eine zweite akustische Vorrichtung, die sich an einer radialen Außenseite der ersten akustischen Vorrichtung befindet, um die erste akustische Vorrichtung abzudecken, und die im Inneren einen zweiten Hohlraum umfasst, der über ein zweites Durchgangsloch, das in dem Verbrennungszylinder ausgebildet ist, mit dem Durchgang in Verbindung steht, und einen ersten Verbindungsdurchgang, der den ersten Hohlraum und einen Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch und den zweiten Hohlraum.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Brennkammerbauteil, eine Brennkammer mit dem Brennkammerbauteil und eine Gasturbine mit dem Brennkammerbauteil.
HINTERGRUND
Die Patentschriften 1 und 2 offenbaren jeweils eine Technik zur Bereitstellung einer akustischen Vorrichtung, die als akustische Auskleidung oder akustischer Dämpfer bezeichnet wird, in einer Brennkammer einer Gasturbine, um Verbrennungsschwingungen zu reduzieren. Eine solche akustische Vorrichtung hat einen Resonanzraum (Hohlraum), der mit einem Verbrennungsbereich der Brennkammer in Verbindung steht.
Zitierliste
Patentliteratur

Patentschrift 1: JP2007-132640A
Patentschrift 2: JP2013-117231A

ZUSAMMENFASSUNG
Technisches Problem
Bei derartigen akustischen Vorrichtungen kann bei einer akustischen Vorrichtung, die bezüglich der Radialrichtung der Brennkammer eine mehrstöckige Konfiguration hat (beispielsweise eine zweistöckige Struktur aus einer ersten akustischen Vorrichtung und einer zweiten akustischen Vorrichtung), um während eines Betriebs der Gasturbine nicht verbrannten Brennstoff von dem Verbrennungsbereich auszutragen oder Spülluft zu dem Verbrennungsbereich einzuführen, diese derart ausgestaltet sein, dass ein Resonanzraum (erster Hohlraum) der ersten akustischen Vorrichtung mit einem Außenraum eines Verbrennungszylinders einer Verbrennungsvorrichtung in Verbindung steht. In diesem Fall besteht das Problem, dass die erste akustische Vorrichtung und die zweite akustische Vorrichtung akustisch gekoppelt sind, wenn sie derart ausgestaltet sind, dass der erste Hohlraum über einen Resonanzraum (zweiter Hohlraum) der zweiten akustischen Vorrichtung, die so angeordnet ist, dass sie die erste akustische Vorrichtung abdeckt, mit dem Außenraum in Verbindung steht.
In Anbetracht des Vorgenannten ist eine Aufgabe von mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, ein Brennkammerbauteil, das es dem ersten Hohlraum der ersten akustischen Vorrichtung und dem Außenraum des Verbrennungszylinders ermöglicht, miteinander in Verbindung zu stehen, während die akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung und der zweiten akustischen Vorrichtung verhindert wird, eine Brennkammer mit dem Brennkammerbauteil, und eine Gasturbine mit der Brennkammer bereitzustellen.
Lösung des Problems
Um die vorgenannte Aufgabe zu erfüllen, ist das Brennkammerbauteil gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Brennkammerbauteil einer Brennkammer zum Verbrennen von Brennstoff, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, wobei das Brennkammerbauteil einen Verbrennungszylinder, der einen Durchgang für das Verbrennungsgas bildet, eine erste akustische Vorrichtung, die im Inneren einen ersten Hohlraum aufweist, der mit dem Durchgang über ein erstes Durchgangsloch, das in dem Verbrennungszylinder ausgebildet ist, in Verbindung steht, eine zweite akustische Vorrichtung, die an einer radialen Außenseite der ersten akustischen Vorrichtung so angeordnet ist, dass sie die erste akustische Vorrichtung abdeckt, und die im Inneren einen zweiten Hohlraum aufweist, der mit dem Durchgang über ein zweites Durchgangsloch, das in dem Verbrennungszylinder ausgebildet ist, in Verbindung steht, und einen ersten Verbindungsdurchgang, der den erste Hohlraum und einen Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch und den zweiten Hohlraum.
Vorteilhafte Effekte
Da bei dem Brennerbauteil der vorliegenden Offenbarung der erste Verbindungsdurchgang angeordnet ist, der den ersten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch und den zweiten Hohlraum, kann der erste Hohlraum der ersten akustischen Vorrichtung und der Außenraum des Verbrennungszylinders in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung und der zweiten akustischen Vorrichtung verhindert wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Gasturbine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Konfiguration einer Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines Brennkammerbauteils der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine Ansicht der geschnittenen Endfläche entlang der Linie IV-IV von 3.
5 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels des Brennkammerbauteils der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine Ansicht zur Beschreibung des Brennkammerbauteils der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine Ansicht zur Beschreibung des Brennkammerbauteils der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines Beispiels für die Konfiguration eines Innendurchgangs, der in das Brennkammerteil der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung eingebracht ist.
9 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines weiteren Beispiels der Konfiguration des Innendurchgangs, der in dem Brennkammerbauteil der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung ausgebildet ist.
10 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines weiteren Beispiels der Konfiguration des Innendurchgangs, der in dem Brennkammerbauteil der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung ausgebildet ist.
11 ist eine Ansicht zur Beschreibung eines modifizierten Beispiels des Brennkammerbauteils der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung.
12 ist eine Ansicht zur Beschreibung des Brennkammerbauteils der Brennkammer der Gasturbine gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden ein Brennkammerbauteil, eine Brennkammer mit dem Brennkammerbauteil und eine Gasturbine mit dem Brennkammerbauteil gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsformen geben jeweils einen Aspekt der vorliegenden Offenbarung an, beabsichtigen nicht, die Offenbarung einzuschränken, und können optional innerhalb eines Bereichs einer technischen Idee der vorliegenden Offenbarung modifiziert werden.
(Ausführungsform 1)
<Konfiguration von Gasturbine und Brennkammer gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung>
Wie in 1 dargestellt umfasst eine Gasturbine 1 gemäß Ausführungsform 1 einen Verdichter 2, mindestens eine Brennkammer 3 und eine Turbine 4. Der Verdichter 2 ist ausgestaltet, um Atmosphäre, d.h. Außenluft, anzusaugen und zu verdichten und die verdichtete Luft jeder Brennkammer 3 zuzuführen. Die Brennkammer 3 ist ausgestaltet, um den von außen zugeführten Brennstoff mit der von dem Verdichter 2 verdichteten Luft zu verbrennen und dabei ein Verbrennungsgas zu erzeugen. Die Turbine 4 ist ausgestaltet, um in Reaktion auf eine Zufuhr des von der Brennkammer 3 erzeugten Verbrennungsgases eine Rotationsantriebskraft zu erzeugen und die erzeugte Rotationsantriebskraft an den Verdichter 2 und eine externe Vorrichtung wie beispielsweise einen Generator 6 abzugeben.
Wie in 2 dargestellt ist in einem Gehäuse 7 ein Brennkammer-Installationsraum 8 angeordnet. Der Brennkammer-Installationsraum 8 befindet sich zwischen einem Auslass des Verdichters 2 (siehe 1) und einem Einlass der Turbine 4 (siehe 1). Die Brennkammer 3 ist in dem Brennkammer-Installationsraum 8 angeordnet, die verdichtete Luft strömt von einer Endseite der Brennkammer 3 in die Brennkammer ein, und der Brennstoff wird von außen zugeführt.
Genauer gesagt umfasst die Brennkammer 3 einen Düsenabschnitt 10, einen Drallkörper-Tragzylinder 14 und einen Verbrennungszylinder 12. Der Drallkörper-Tragzylinder 14 und der Verbrennungszylinder 12 sind miteinander verbunden. Der Düsenabschnitt 10 hat mindestens eine Düse 16 zum Einspritzen des von außen zugeführten Brennstoffs in das Innere des Drallkörper-Tragzylinders 14 und des Verbrennungszylinders 12. Die Verbrennungsdüse 16 kann beispielsweise eine Pilotdüse und eine Vielzahl von um die Pilotdüse konzentrisch angeordneten Hauptdüsen umfassen.
Der Drallkörper-Tragzylinder 14 und der Verbrennungszylinder 12 haben jeweils eine zylindrische Form. Der Düsenabschnitt 10 ist mit einer Endseite (stromaufwärtige Endseite) des Drallkörper-Tragzylinders 14 verbunden, und ein Durchgang 18 für ein Verbrennungsgas, das durch Verbrennung des aus der Verbrennungsdüse 16 eingespritzten Brennstoffs erzeugt wird, ist in dem Drallkörper-Tragzylinder 14 und dem Verbrennungszylinder 12 definiert. Dem Durchgang 18 wird über Zwischenräume zwischen den Verbrennungsdüsen 16 die verdichtete Luft zugeführt, und der Brennstoff reagiert mit der zu verbrennenden verdichteten Luft, wodurch das Verbrennungsgas entsteht.
<Konfiguration des Brennkammerbauteils der Brennkammer gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung>
Wie in 3 gezeigt umfasst ein Brennkammerbauteil 20 den vorgenannten Verbrennungszylinder 12, eine erste akustische Vorrichtung 21, die an der radialen Außenseite des Verbrennungszylinders 12 so angebracht ist, dass sie den Verbrennungszylinder 12 abdeckt, eine zweite akustische Vorrichtung 23, die an der radialen Außenseite der ersten akustischen Vorrichtung 21 so angebracht ist, dass sie die erste akustische Vorrichtung 21 abdeckt, und eine Trennwand 25.
Die erste akustische Vorrichtung 21 umfasst ein erstes Gehäuse 21a mit einer Seitenwand 21a1 und einer oberen Wand 21a2, und das erste Gehäuse 21a definiert im Inneren einen ersten Hohlraum 22. Die zweite akustische Vorrichtung 23 umfasst ein zweites Gehäuse 23a mit einer Seitenwand 23a1 und einer oberen Wand 23a2, und das zweite Gehäuse 23a definiert im Inneren einen zweiten Hohlraum 24. Von den Wänden, die jeweils das erste Gehäuse 21a und das zweite Gehäuse 23a bilden, sind die oberen Wände 21a2 und 23a2 jeweils die Wände mit dem größten radialen Abstand zu dem Verbrennungszylinder 12, d. h. die Wände, die jeweils die radialen Außengrenzen des ersten Hohlraums 22 und des zweiten Hohlraums 24 bilden. Ferner sind von den Wänden, die jeweils das erste Gehäuse 21a und das zweite Gehäuse 23a bilden, die Seitenwände 21a1 und 23a1 jeweils Wände, die jeweils Außengrenzen des ersten Hohlraums 22 und des zweiten Hohlraums 24 in der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 bilden. Der erste Hohlraum 22 steht mit dem Durchgang 18 über ein in dem Verbrennungszylinder 12 ausgebildetes erstes Durchgangsloch 26 in Verbindung. Der zweite Hohlraum 24 steht mit dem Durchgang 18 über ein in dem Verbrennungszylinder 12 ausgebildetes zweites Durchgangsloch 27 in Verbindung.
Die Trennwand 25 ist an der radialen Außenseite der ersten akustischen Vorrichtung 21 so angeordnet, dass sie einen radialen Zwischenraum bildet, der einen Trennraum 28 mit der ersten akustischen Vorrichtung 21 bildet, und den Trennraum 28 von dem zweiten Hohlraum 24 trennt. Die Trennwand 25 erstreckt sich in der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 durch das radiale Innere der zweiten akustischen Vorrichtung 23 und ist von einem Tragelement 29 an einer Außenoberfläche 12a des Verbrennungszylinders 12 getragen. Durch das Vorsehen eines derartigen Tragelements 29 kann die Trennwand 25 durch das Tragelement 29 getragen werden, ohne eine auskragende Tragstruktur aufzuweisen, wodurch die Trennwand 25 zuverlässig getragen werden kann.
Ferner ist in einem axialen Bereich des Verbrennungszylinders 12, in dem mindestens eine der ersten akustischen Vorrichtung 21 oder der zweiten akustischen Vorrichtung 23 angeordnet ist, wenn der Verbrennungszylinder 12 eine zylindrische Wand 12b aufweist, in der ein hohler Abschnitt, derart eine MT-Rippe (Innenkühlungsdurchgang-Struktur), ausgebildet ist, das Tragelement 29 vorzugsweise an einer Außenoberfläche 12c1 einer massiven zylindrischen Wand 12c außerhalb des Bereichs der zylindrischen Wand 12b angeordnet. In diesem Fall ist die Trennwand 25 ausgestaltet, um sich entlang der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 über eine Grenze 12d zwischen der zylindrischen Wand 12b und der zylindrischen Wand 12c zu dem Tragelement 29 zu erstrecken. Mit einer derartigen Konfiguration kann, da das Tragelement 29 an dem massiven Abschnitt (zylindrische Wand 12c) des Verbrennungszylinders 12 angeordnet ist, der in Abwesenheit des hohlen Abschnitts eine ausgezeichnete Festigkeit aufweist, die Trennwand 25 zuverlässiger getragen werden.
Wie in 4 dargestellt kann die Trennwand 25 eine ringförmige Wand sein, die sich in der Umfangsrichtung entlang der Außenoberfläche 12a des Verbrennungszylinders 12 erstreckt. In diesem Fall kann sie derart ausgestaltet sein, dass der Trennraum 28 und ein Außenraum 30 des Verbrennungszylinders 12 an umlaufenden einem Endabschnitt oder beiden Endabschnitten der Trennwand 25 miteinander in Verbindung stehen. Es kann derart ausgestaltet sein, dass der Trennraum 28 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung steht, indem ein Durchgangsloch in der Trennwand 25 oder dem Tragelement 29 (siehe 3) anstelle des oder zusammen mit dem umlaufenden Endabschnitt der Trennwand 25 gebildet ist. Da jedoch bei der Konfiguration von 4 der Trennraum 28 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung stehen können, ohne das Durchgangsloch in der Trennwand 25 zu bilden, kann verhindert werden, dass die Formgebungsarbeit des Brennkammerbauteils 20 kompliziert wird.
Wie in 3 gezeigt ist in dem ersten Gehäuse 21a der ersten akustischen Vorrichtung 21 ein erstes Loch 31 ausgebildet, das das erste Gehäuse 21a durchsetzt, so dass der Trennraum 28 und der erste Hohlraum 22 miteinander in Verbindung stehen können. 3 ist derart gezeichnet, dass nur ein erstes Loch 31 ausgebildet ist, das eine obere Öffnung ist, die in der oberen Wand 21a2 des ersten Gehäuses 21a ausgebildet ist. Die Vielzahl der ersten Löcher 31 kann jedoch in dem ersten Gehäuse 21a ausgebildet sein, oder das erste Loch 31 kann in der Seitenwand 21a1 oder sowohl in der Seitenwand 21a1 als auch in der oberen Wand 21a2 ausgebildet sein.
Da der Trennraum 28 und der Außenraum 30 wie vorgenannt miteinander in Verbindung stehen, bildet das erste Loch 31, das den Trennraum 28 und den ersten Hohlraum 22 miteinander in Verbindung bringt, einen ersten Verbindungsdurchgang, der den ersten Hohlraum 22 und den Außenraum 30 über den Trennraum 28 miteinander in Verbindung bringt. Das erste Verbindungsdurchgang bringt also den ersten Hohlraum 22 und den Außenraum 30 miteinander in Verbindung, aber nicht über das erste Durchgangsloch 26 und den zweiten Hohlraum 24. Da der erste Hohlraum 22 und der zweite Hohlraum 24 ferner an der radialen Außenseite des Verbrennungszylinders 12 nicht miteinander in Verbindung stehen, wird auch keine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung 21 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 gebildet. Gegebenenfalls kann in dem zweiten Gehäuse 23a der zweiten akustischen Vorrichtung 23 mindestens ein zweites Loch 32 ausgebildet sein.
<Technischer Effekt des Brennkammerbauteils gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung>
Wie in 2 dargestellt wird das Verbrennungsgas durch Verbrennung des von der Verbrennungsdüse 16 zu dem Durchgang 18 in dem Verbrennungszylinder 12 eingespritzten Brennstoffs erzeugt, und zu diesem Zeitpunkt tritt eine Verbrennungsschwingung auf. Die Frequenz der erzeugten Verbrennungsschwingung ist nicht konstant, sondern kann sich je nach Betriebszustand der Gasturbine 1 (siehe 1) ändern.
Wie in 3 gezeigt sind, da die erste akustische Vorrichtung 21 und die zweite akustische Vorrichtung 23 verschiedene radiale Höhen von dem Verbrennungszylinder 12 haben, die Abstimmfrequenzen, die durch die jeweiligen Höhen bestimmt werden, verschieden. Da die erste akustische Vorrichtung 21 und die zweite akustische Vorrichtung 23 also verschiedene Abstimmfrequenzen haben, kann bei einer Änderung der Frequenz der Verbrennungsschwingung, die entsprechend dem Betriebszustand der Gasturbine 1 erzeugt wird, die Verbrennungsschwingung mit einer Frequenz gedämpft werden, die der Abstimmfrequenz der ersten akustischen Vorrichtung 21 oder der zweiten akustischen Vorrichtung 23 entspricht.
Der Brennstoff, der während des Betriebs der Gasturbine 1 nicht verbrannt wurde, kann während oder nach dem Abschalten der Gasturbine 1 von dem Durchgang 18 ausgetragen werden, oder die Spülluft kann während des Betriebs der Gasturbine 1 in den Durchgang 18 eingeführt werden. In dem erstgenannten Fall der Ausführungsform 1 strömt der Brennstoff in dem Durchgang 18 über das erste Durchgangsloch 26 in den ersten Hohlraum 22 ein, und anschließend strömt der Brennstoff in dem ersten Hohlraum 22 über das erste Loch 31 in den Trennraum 28 ein. Da der Trennraum 28 in Verbindung mit dem Außenraum 30 steht, wird der Brennstoff in dem Trennraum 28 zu dem Außenraum 30 ausgetragen. Andererseits strömt im zuletzt genannten Fall die Luft in dem Außenraum 30 als Spülluft sequentiell durch den Trennraum 28, das erste Loch 31, den ersten Hohlraum 22 und das erste Durchgangsloch 26 und wird in den Durchgang 18 eingeführt. Das Einführen der Spülluft in den Durchgang 18 und das Austragen des unverbrannten Brennstoffs sind auch über das zweite Durchgangsloch 27, den zweiten Hohlraum 24 und das zweite Loch 32 möglich.
Wie vorgenannt beschrieben können, da das erste Loch 31 angeordnet ist, das den ersten Hohlraum 22 und den Außenraum 30 miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch 26 und den zweiten Hohlraum 24, der erste Hohlraum 22 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung 21 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 verhindert wird. Dadurch kann während oder nach dem Abschalten der Gasturbine 1 Brennstoff von dem Durchgang 18 ausgetragen werden, oder während des Betriebs der Gasturbine 1 Spülluft in den Durchgang 18 eingeführt werden.
<Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines Brennkammerbauteils einer Brennkammer gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Offenbarung>
Bei Ausführungsform 1, wie in 3 gezeigt, ist ein Teil des Trennraums 28 zwischen der ersten akustischen Vorrichtung 21 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 ausgebildet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt. Wie in 5 dargestellt, kann es so ausgestaltet sein, dass sich die Trennwand 25 von einer Seitenwand 21a1' eines ersten Gehäuses 21a' einer ersten akustischen Vorrichtung 21' durch die radiale Innenseite der zweiten akustischen Vorrichtung 23 in der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 erstreckt, ohne dass ein radialer Zwischenraum zwischen der ersten akustischen Vorrichtung 21' und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 gebildet ist. In diesem Fall ist ein erstes Loch 31' als eine laterale Öffnung ausgebildet, die in der Seitenwand 21a1' des ersten Gehäuses 21a' angeordnet ist. Auch in der Konfiguration eines solchen modifizierten Beispiels können, da das erste Loch 31' angeordnet ist, das einen ersten Hohlraum 22' und den Außenraum 30 miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch 26 und den zweiten Hohlraum 24, der erste Hohlraum 22' und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung 21' und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 verhindert wird.
(Ausführungsform 2)
Als nächstes wird das Brennkammerbauteil gemäß Ausführungsform 2 beschrieben. Das Brennkammerbauteil gemäß Ausführungsform 2 ist gegenüber Ausführungsform 1 so modifiziert, dass es eine dreistöckige Konfiguration aufweist. Bei Ausführungsform 2 sind die gleichen Bestandteile wie bei Ausführungsform 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal im Detail beschrieben. Die Begriffe „zweistöckig“ und „dreistöckig“ in der Beschreibung können als „Doppelstruktur“ und „Dreifachstruktur“ bzw. „Zweischichtstruktur“ und „Dreifachstruktur“ umschrieben werden, und ihre Bedeutung ist dieselbe.
<Konfiguration des Brennkammerbauteils der Brennkammer gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung>
Wie in 6 gezeigt umfasst das Brennkammerbauteil 20 gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung die erste akustische Vorrichtung 21 mit der in 3 offenbarten Konfiguration und die erste akustische Vorrichtung 21' mit der in 5 offenbarten Konfiguration, die zweite akustische Vorrichtung 23 mit der in 3 und 5 offenbarten Konfiguration, die Trennwand 25 und das Tragelement 29, und der Trennraum 28 mit der gleichen Konfiguration wie in Ausführungsform 1 ist zwischen der Trennwand 25 und dem Verbrennungszylinder 12 und der ersten akustischen Vorrichtung 21 ausgebildet. Da die erste akustische Vorrichtung 21 und die erste akustische Vorrichtung 21' verschiedene radiale Höhen von dem Verbrennungszylinder 12 haben, sind die Abstimmfrequenzen, die durch die jeweiligen Höhen bestimmt werden, verschieden. Bei Ausführungsform 2 ist das mindestens eine zweite Loch 32 in dem zweiten Gehäuse 23a der zweiten akustischen Vorrichtung 23 ausgebildet.
Das Brennkammerbauteil 20 gemäß Ausführungsform 2 umfasst ferner eine dritte akustische Vorrichtung 41. Die dritte akustische Vorrichtung 41 umfasst ein drittes Gehäuse 41a mit einer Seitenwand 41a1 und einer oberen Wand 41a2, und das dritte Gehäuse 41a definiert im Inneren einen dritten Hohlraum 42. Die dritte akustische Vorrichtung 41 befindet sich an der radialen Außenseite der zweiten akustischen Vorrichtung 23, so dass sie die zweite akustische Vorrichtung 23 abdeckt, und der dritte Hohlraum 42 steht über ein drittes Durchgangsloch 36, das in dem Verbrennungszylinder 12 ausgebildet ist, in Verbindung mit dem Durchgang 18. Zwischen der zweiten akustischen Vorrichtung 23 und der dritten akustischen Vorrichtung 41 wird durch die zweite Trennwand 35, die so angeordnet ist, dass sie sich in der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 erstreckt, ein radialer Zwischenraum gebildet, der einen zweiten Trennraum 48 bildet, der mit dem Außenraum 30 in Verbindung steht, und der zweite Hohlraum 24 und der zweite Trennraum 48 stehen über das zweite Loch 32 miteinander in Verbindung.
Da der zweite Trennraum 48 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung stehen, bildet das zweite Loch 32, das den zweiten Trennraum 48 und den zweiten Hohlraum 24 miteinander in Verbindung bringt, einen zweiten Verbindungsdurchgang, der den zweiten Hohlraum 24 und den Außenraum 30 über den zweiten Trennraum 48 miteinander in Verbindung bringt. Der zweite Verbindungsdurchgang bewirkt also, dass der zweite Hohlraum 24 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung stehen, aber nicht über das zweite Durchgangsloch 27 und den dritten Hohlraum 42. Da der erste Hohlraum 22, und der zweite Hohlraum 24 und der dritte Hohlraum 42 an der radialen Außenseite des Verbrennungszylinders 12 nicht miteinander in Verbindung stehen, wird außerdem keine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung 21, der zweiten akustischen Vorrichtung 23 und der dritten akustischen Vorrichtung 41 gebildet. In dem dritten Gehäuse 41a der dritten akustischen Vorrichtung 41 kann bei Bedarf mindestens ein drittes Loch 33 ausgebildet werden.
Ferner kann bei einer Ausführungsform 2 eine weitere akustische Vorrichtung 43 benachbart zu der zweiten akustischen Vorrichtung 23 zwischen dem Trennraum 28 und dem zweiten Trennraum 48 angeordnet sein. Andere Ausführungsformen sind die gleichen wie bei Ausführungsform 1.
<Technische Wirkung des Brennkammerbauteils gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung>
Wird der während des Betriebs der Gasturbine 1 nicht verbrannte Brennstoff während oder nach dem Abschalten der Gasturbine 1 von dem Durchgang 18 ausgetragen oder wird die Spülluft während des Betriebs der Gasturbine 1 in den Durchgang 18 eingeführt, wird in Ausführungsform 1 die Verbindung zwischen dem Durchgang 18 und dem Außenraum 30 über den Trennraum 28, dem ersten Loch 31, dem ersten Hohlraum 22 und dem ersten Durchgangsloch 26 verwendet. Bei Ausführungsform 2 strömt zusätzlich zu dieser Gestaltung im vorherigen Fall der Brennstoff in dem Durchgang 18 über das zweite Durchgangsloch 27 in den zweiten Hohlraum 24 ein, und anschließend strömt der Brennstoff in dem zweiten Hohlraum 23 über das zweite Loch 32 in den zweiten Trennraum 48 ein. Da der zweite Trennraum 48 in Verbindung mit dem Außenraum 30 steht, wird der Brennstoff in dem zweiten Trennraum 48 zu dem Außenraum 30 ausgetragen. Andererseits strömt im letztgenannten Fall die Luft in dem Außenraum 30 als Spülluft sequentiell durch den zweiten Trennraum 48, das zweite Loch 32, den zweiten Hohlraum 24 und das zweite Durchgangsloch 27 und wird in den Durchgang 18 eingeführt.
Wie vorgenannt beschrieben kann selbst bei der akustischen Vorrichtung mit der dreistöckigen Konfiguration bezüglich der Radialrichtung des Verbrennungszylinders 12, da das zweite Loch 32 ferner angeordnet ist, das den zweiten Hohlraum 24 und den Außenraum 30 miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das zweite Durchgangsloch 27 und den dritten Hohlraum 42, der Außenraum 30 mit dem ersten Hohlraum 22 und dem zweiten Hohlraum 24 in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der dritten akustischen Vorrichtung 41 und jeder von der ersten akustischen Vorrichtung 21 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 verhindert wird.
<Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines Brennkammerbauteils einer Brennkammer gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Offenbarung>
Bei Ausführungsform 2 kann der erste Verbindungsdurchgang nicht angeordnet sein, wodurch der erste Hohlraum 22 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung stehen, aber nicht über das erste Durchgangsloch 26 und den zweiten Hohlraum 24. Selbst in diesem Fall kann, da der Durchgang 18 und der Außenraum 30 über den zweiten Trennraum 48, das zweite Loch 32, den zweiten Hohlraum 24 und das zweite Durchgangsloch 27 miteinander in Verbindung stehen, der Brennstoff, der während des Betriebs der Gasturbine 1 nicht verbrannt wurde, während oder nach dem Abschalten der Gasturbine 1 von dem Durchgang 18 ausgetragen werden, und die Spülluft kann während des Betriebs der Gasturbine 1 in den Durchgang 18 eingeführt werden. Bei der Beschreibung des Betriebs bei Ausführungsform 1 kann der spezifische Betrieb in diesem Fall den ersten Hohlraum 22, den zweiten Hohlraum 24, den Trennraum 28, das erste Durchgangsloch 26, das zweite Durchgangsloch 27 und das erste Loch 31 jeweils als den zweiten Hohlraum 24, den dritten Hohlraum 42, den zweiten Trennraum 48, das zweite Durchgangsloch 27, das dritte Durchgangsloch 36 und das zweite Loch 32 betrachten.
(Ausführungsform 3)
Als nächstes wird das Brennkammerbauteil gemäß Ausführungsform 3 beschrieben. Das Brennkammerbauteil gemäß Ausführungsform 3 ist gegenüber Ausführungsform 1 in der Konfiguration des ersten Verbindungsdurchgangs modifiziert. Bei Ausführungsform 3 sind die gleichen Bestandteile wie bei Ausführungsform 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal im Detail beschrieben.
<Konfiguration des Brennkammerbauteils der Brennkammer gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung>
Wie in 7 gezeigt umfasst das Brennkammerbauteil 20 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung zwei erste akustische Vorrichtungen 21, 21, die die gleiche radiale Höhe von dem Verbrennungszylinder 12 haben. Die jeweiligen ersten Hohlräume 22, 22 der zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 stehen über die jeweiligen ersten Durchgangslöcher 26, 26, die in dem Verbrennungszylinder 12 ausgebildet sind, in Verbindung mit dem Durchgang 18. Die zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 sind einander benachbart, und der Trennraum 28 ist nicht zwischen den zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 ausgebildet, und der Trennraum 28 ist so ausgebildet, dass er sich von der Seitenwand 21a1 des ersten Gehäuses 21a einer der zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 zu dem Tragelement 29 entlang der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 erstreckt. Der Trennraum 28 ist also in der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 an einer von jedem der ersten Hohlräume 22, 22 entfernten Stelle ausgebildet.
Jeder der ersten Hohlräume 22, 22 und der Trennraum 28 stehen über einen Innendurchgang 50 miteinander in Verbindung, der in der oberen Wand 21a2 (Wandelement) des ersten Gehäuses 21a von jeder der zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 ausgebildet ist. Der Innendurchgang 50 ist ausgestaltet, um sich in der oberen Wand 21a2 entlang der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 zu erstrecken. Da der Trennraum 28 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung stehen, bildet der Innendurchgang 50, der den Trennraum 28 und jeden der ersten Hohlräume 22, 22 miteinander in Verbindung bringt, den ersten Verbindungsdurchgang, der jeden der ersten Hohlräume 22, 22 und den Außenraum 30 über den Trennraum 28 miteinander in Verbindung bringt. In 7 sind die zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21 so angeordnet, dass sie in der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 benachbart sind. Es kann jedoch auch eine erste akustische Vorrichtung 21 oder mindestens drei erste akustische Vorrichtungen 21 so angeordnet sein, dass sie in der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 benachbart zueinander angeordnet sind.
In 7 sind, wenn die zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 im Querschnitt betrachtet werden, die jeweiligen ersten Hohlräume 22 der zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 so gezeichnet, dass sie räumlich voneinander getrennt sind. Die jeweiligen ersten Hohlräume 22 können jedoch durch eine gekrümmte Struktur einen (einzigen) Raum bilden. Durch Verbinden der jeweiligen ersten Hohlräume 22 der zwei oder mindestens drei ersten akustischen Vorrichtungen 21 miteinander können die zwei oder mindestens drei ersten akustischen Vorrichtungen 21 als eine erste akustische Vorrichtung 21 bereitgestellt werden, bei der die Hohlräume in der Axialrichtung benachbart sind.
8 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration des Innendurchgangs 50. In diesem Beispiel weist die obere Wand 21a2 eine Zweischichtstruktur auf, bei der eine erste Schicht 51 und eine zweite Schicht 52, die sich an der radialen Außenseite des Verbrennungszylinders 12 (siehe 7) relativ zu der ersten Schicht 51 befindet, miteinander verbunden sind. Der Innendurchgang 50 ist ausgestaltet, um einen Radialdurchgang 50a zu umfassen, der sich in der Dickenrichtung der ersten Schicht 51 erstreckt und ein Ende aufweist, das zu dem ersten Hohlraum 22 offen ist, und einen Axialdurchgang 50b, der mit einem anderen Ende des Radialdurchgangs 50a in Verbindung steht und sich in einer Richtung senkrecht zu der Dickenrichtung der ersten Schicht 51 (oder der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12) erstreckt. Der Axialdurchgang 50b ist durch eine Nut 53 definiert, die bezüglich einer Oberfläche 51a der ersten Schicht 51, die mit der zweiten Schicht 52 verbunden ist, und einer Oberfläche 52a der zweiten Schicht 52, die mit der ersten Schicht 51 verbunden ist, vertieft ist. 8 ist derart gezeichnet, dass nur ein Radialdurchgang 50a ausgebildet ist. Es können jedoch auch mindestens zwei Radialdurchgänge 50a ausgebildet sein, die in Verbindung mit dem einen Axialdurchgang 50b stehen. Ferner ist die Anzahl der Axialdurchgänge 50b auch nicht auf einen beschränkt, sondern es können mindestens zwei Axialdurchgänge 50b ausgebildet werden.
9 zeigt ein weiteres Beispiel der Konfiguration des Innendurchgangs 50. In diesem Beispiel hat, wie in 8, die obere Wand 21a2 die Zweischichtstruktur mit der ersten Schicht 51 und der zweiten Schicht 52. Der Innendurchgang 50 ist ausgestaltet, um den Radialdurchgang 50a, der ausgebildet ist, um die erste Schicht 51 in der Dickenrichtung zu durchdringen, und den Axialdurchgang 50b, der sich in der Richtung senkrecht zu der Dickenrichtung der zweiten Schicht 52 (oder der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12) erstreckt, zu umfassen. Der Axialdurchgang 50b ist durch die Nut 53 definiert, die bezüglich der Oberfläche 52a der zweiten Schicht 52 und der Oberfläche 51a der ersten Schicht 51 vertieft ist. 9 ist derart gezeichnet, dass nur ein Radialdurchgang 50a ausgebildet ist. Es können jedoch auch mindestens zwei Radialdurchgänge 50a ausgebildet sein, die in Verbindung mit dem einen Axialdurchgang 50b stehen. Ferner ist die Anzahl der Axialdurchgänge 50b auch nicht auf einen beschränkt, sondern es können auch mindestens zwei Axialdurchgänge 50b ausgebildet werden.
10 zeigt noch ein weiteres Beispiel für die Konfiguration des Innendurchgangs 50. Bei diesem Beispiel weist die obere Wand 21a2 die Einschichtstruktur auf, und der Innendurchgang 50 ist ausgestaltet, um den Radialdurchgang 50a, der sich in der Dickenrichtung der oberen Wand 21a2 erstreckt und das eine Ende aufweist, das zu dem ersten Hohlraum 22 offen ist, und den Axialdurchgang 50b, der mit dem anderen Ende des Radialdurchgangs 50a in Verbindung steht und sich in der Richtung senkrecht zu der Dickenrichtung der oberen Wand 21a2 (oder der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12) erstreckt, zu umfassen. 10 ist derart gezeichnet, dass nur ein Innendurchgang 50 ausgebildet ist. Es können jedoch auch mindestens zwei Innendurchgänge 50 ausgebildet sein.
<Technische Wirkung des Brennkammerbauteils gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung>
Auch bei der in 7 dargestellten Konfiguration der Ausführungsform 3 können, da der Innendurchgang 50 angeordnet ist, der die zwei ersten Hohlräume 22, 22 und den Außenraum 30 miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch 26 und den zweiten Hohlraum 24, die zwei ersten Hohlräume 22, 22 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung 21 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 verhindert wird.
<Beschreibung eines modifizierten Beispiels eines Brennkammerbauteils einer Brennkammer gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung>
Wie in 11 gegenüber der in 10 gezeigten Konfiguration gezeigt, umfasst das modifizierte Beispiel des Brennkammerbauteils 20 gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Offenbarung ferner die dritte akustische Vorrichtung 41, die sich an der radialen Außenseite der zweiten akustischen Vorrichtung 23 befindet, um die zweite akustische Vorrichtung 23 abzudecken, und die weitere akustische Vorrichtung 43, die zu der zweiten akustische Vorrichtung 23 zwischen dem Trennraum 28 und der dritten akustischen Vorrichtung 41 benachbart ist. Es wird kein radialer Zwischenraum zwischen der anderen akustischen Vorrichtung 43 und der dritten akustischen Vorrichtung 41 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 gebildet, und die andere akustische Vorrichtung 43 und die dritte akustische Vorrichtung 41 und die zweite akustische Vorrichtung 23 werden durch die obere Wand 23a2 des zweiten Gehäuses 23a der zweiten akustischen Vorrichtung 23 und die obere Wand 43a2 des Gehäuses 43a der anderen akustischen Vorrichtung 43 geteilt.
Der zweite Hohlraum 24 und der Außenraum 30 stehen über einen Innendurchgang 60 miteinander in Verbindung, der in der oberen Wand 23a2 und der oberen Wand 43a2 ausgebildet ist. Der Innendurchgang 60 ist ausgestaltet, um sich in der oberen Wand 21a2 entlang der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12 zu erstrecken. Bei diesem modifizierten Beispiel bildet der Innendurchgang 60 den zweiten Verbindungsdurchgang, durch den der zweite Hohlraum 24 und der Außenraum 30 miteinander in Verbindung stehen.
Bei diesem modifizierten Beispiel ist selbst in der akustischen Vorrichtung mit der dreistöckigen Konfiguration bezüglich der Radialrichtung des Verbrennungszylinders 12, da der Innendurchgang 60 ferner angeordnet ist, der den zweiten Hohlraum 24 und den Außenraum 30 miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das zweite Durchgangsloch 27 und den dritten Hohlraum 42, kann der Außenraum 30 mit jedem von dem ersten Hohlraum 22 und dem zweiten Hohlraum 24 in Verbindung gebracht werden, während die akustische Kopplung zwischen der dritten akustischen Vorrichtung 41 und jedem von der ersten akustischen Vorrichtung 21 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 verhindert wird.
(Ausführungsform 4)
Als nächstes wird das Brennkammerbauteil gemäß Ausführungsform 4 beschrieben. Das Brennkammerbauteil gemäß Ausführungsform 4 ist gegenüber Ausführungsform 1 dahingehend modifiziert, dass es die Trennwand 25 nicht umfasst. Bei Ausführungsform 4 sind die gleichen Bestandteile wie bei Ausführungsform 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal im Detail beschrieben.
<Konfiguration des Brennkammerbauteils der Brennkammer gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Offenbarung>
Wie in 12 gezeigt umfasst das Brennkammerbauteil 20 gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Offenbarung die zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 und die weitere akustische Vorrichtung 43, die an der radialen Außenseite des Verbrennungszylinders 12 angebracht ist, um den Verbrennungszylinder 12 abzudecken, und die zweite akustische Vorrichtung 23, die an der radialen Außenseite dieser akustischen Vorrichtungen angebracht ist, um diese akustischen Vorrichtungen abzudecken. Die zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 und die andere akustische Vorrichtung 43 haben die gleiche radiale Höhe von dem Verbrennungszylinder 12.
Jeder der ersten Hohlräume 22, 22 und der Außenraum 30 stehen in Verbindung miteinander über den Innendurchgang 50, der in der oberen Wand 21a2 des ersten Gehäuses 21a jeder der zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 und in der oberen Wand 43a2 (Wandelement) des Gehäuses 43a der anderen akustischen Vorrichtung 43 ausgebildet ist. Der Innendurchgang 50 erstreckt sich in der oberen Wand 21a2 und der oberen Wand 43a2 entlang der Axialrichtung des Verbrennungszylinders 12, verläuft durch die radiale Außenseite der anderen akustischen Vorrichtung 43, die sich zwischen dem Verbrennungszylinder 12 und dem zweiten Hohlraum 24 der zweiten akustischen Vorrichtung 23 in der Radialrichtung befindet, und ist zu dem Außenraum 30 gegenüber den zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21, 21 über die andere akustische Vorrichtung 43 offen. Der Innendurchgang 50 bildet den ersten Verbindungsdurchgang, der den Außenraum 30 in Verbindung mit jedem der zwei ersten Hohlräume 22, 22 bringt. In 12 sind die zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21 und die andere akustische Vorrichtung 43 angeordnet. Die Anzahl der einzelnen Vorrichtungen kann jedoch optional geändert werden. Die jeweiligen ersten Hohlräume 22, 22 der zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21 können räumlich derart miteinander verbunden sein, dass die zwei ersten akustischen Vorrichtungen 21 als eine akustische Vorrichtung ausgebildet sind.
<Technischer Effekt des Brennkammerbauteils gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Offenbarung>
Auch bei der in 12 gezeigten Konfiguration der Ausführungsform 4 kann, da der Innendurchgang 50 angeordnet ist, der die zwei ersten Hohlräume 22, 22 und den Außenraum 30 miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch 26 und den zweiten Hohlraum 24, die zwei ersten Hohlräume 22, 22 und den Außenraum 30 miteinander in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung 21 und der zweiten akustischen Vorrichtung 23 verhindert wird. Ferner kann die Trennwand 25 (siehe 3 o.ä.) entbehrlich gemacht werden, indem der erste Verbindungsdurchgang als Innendurchgang 50 dient, der in dem Wandelement angeordnet ist, das zumindest das erste Gehäuse 21a einschließt. Dadurch kann die Gesamtkonfiguration des Brennkammerbauteils 20 verkleinert werden.
Der in den vorgenannten Ausführungsformen beschriebene Inhalt ist beispielsweise wie folgt zu verstehen.
[1] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem Aspekt ist ein Brennkammerbauteil (20) einer Brennkammer (3) zum Verbrennen von Brennstoff, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, wobei das Brennkammerbauteil einen Verbrennungszylinder (12), der einen Durchgang (18) für das Verbrennungsgas bildet, eine erste akustische Vorrichtung (21), die im Inneren einen ersten Hohlraum (22) umfasst, der über ein erstes Durchgangsloch (26), das in dem Verbrennungszylinder (12) ausgebildet ist, mit dem Durchgang (18) in Verbindung steht, eine zweite akustische Vorrichtung (23), die sich an einer radialen Außenseite der ersten akustischen Vorrichtung (21) befindet, um die erste akustische Vorrichtung (21) abzudecken, und die im Inneren einen zweiten Hohlraum (24) umfasst, der über ein zweites Durchgangsloch (27), das in dem Verbrennungszylinder (12) ausgebildet ist, in Verbindung mit dem Durchgang (18) steht, und einen ersten Verbindungsdurchgang (erstes Loch 31/Innendurchgang 50), der den ersten Hohlraum (22) und einen Außenraum (30) des Verbrennungszylinders (12) miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch (26) und den zweiten Hohlraum (24).
Da bei dem Brennkammerbauteil der vorliegenden Offenbarung der erste Verbindungsdurchgang angeordnet ist, der den ersten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch und den zweiten Hohlraum, können der erste Hohlraum der ersten akustischen Vorrichtung und der Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung und der zweiten akustischen Vorrichtung verhindert wird.
[2] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [1] definierte Brennkammerbauteil mit einer Trennwand (25), die den zweiten Hohlraum (24) von einem Trennraum (28) an einer radialen Innenseite des zweiten Hohlraums (24) trennt. Der erste Verbindungsdurchgang (erstes Loch 31/Innendurchgang 50) den ersten Hohlraum (22) und den Außenraum (30) des Verbrennungszylinders (12) über den Trennraum (28) miteinander in Verbindung bringt.
Wenn bei der vorgenannten Konfiguration der erste Verbindungsdurchgang so ausgebildet ist, dass der erste Hohlraum und der Trennraum miteinander in Verbindung stehen, können der erste Hohlraum und der Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung gebracht werden, aber nicht über das erste Durchgangsloch und den zweiten Hohlraum. Auf diese Weise kann die Formgebungsarbeit für den ersten Verbindungsdurchgang vereinfacht werden.
[3] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [2] definierte Brennkammerbauteil, wobei die erste akustische Vorrichtung (21) ein erstes Gehäuse (21a) umfasst, das den ersten Hohlraum (22) definiert, und der erste Verbindungsdurchgang ein erstes Loch (31) umfasst, das das erste Gehäuse (21a) durchsetzt, so dass der Trennraum (28) und der erste Hohlraum (22) in Verbindung gebracht sind.
Mit der vorgenannten Konfiguration kann, da der erste Verbindungsdurchgang das erste Loch sein kann, das das erste Gehäuse durchsetzt, um den Trennraum und den ersten Hohlraum miteinander in Verbindung zu bringen, die Formgebungsarbeit für den ersten Verbindungsdurchgang vereinfacht werden.
[4] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [3] definierte Brennkammerbauteil, wobei die Trennwand (25) an der radialen Außenseite der ersten akustischen Vorrichtung (21) angeordnet ist, um einen radialen Zwischenraum zu bilden, der den Trennraum (28) zwischen der Trennwand (25) und der ersten akustischen Vorrichtung (21) bildet, und wobei das erste Loch (31) eine obere Öffnung aufweist, die in einer oberen Wand (21a2) des ersten Gehäuses (21a) angeordnet ist.
Mit der vorgenannten Konfiguration kann, da der erste Verbindungsdurchgang die obere Öffnung sein kann, die in der oberen Wand des ersten Gehäuses angeordnet ist, die Formgebungsarbeit des ersten Verbindungsdurchgangs vereinfacht werden.
[5] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [3] definierte Brennkammerbauteil, wobei sich die Trennwand (25) durch eine radiale Innenseite der zweiten akustischen Vorrichtung (23) von einer Seitenwand (21a1) des ersten Gehäuses (21a) der ersten akustischen Vorrichtung (21) in einer Axialrichtung des Verbrennungszylinders (12) erstreckt, und wobei das erste Loch (31) eine laterale Öffnung umfasst, die in der Seitenwand (21a1) des ersten Gehäuses (21a) angeordnet ist.
Mit der vorgenannten Konfiguration kann, da der erste Verbindungsdurchgang die seitliche Öffnung sein kann, die in der Seitenwand der Trennwand des ersten Gehäuses angeordnet ist, die Formgebungsarbeit des ersten Verbindungsdurchgangs vereinfacht werden.
[6] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [2] bis [5] definierte Brennkammerbauteil mit einem Tragelement (29) zum Tragen der Trennwand (25) an einer Außenoberfläche (12a) des Verbrennungszylinders (12). Die Trennwand (25) erstreckt sich durch eine radiale Innenseite der zweiten akustischen Vorrichtung (23) entlang einer Axialrichtung des Verbrennungszylinders (12) zu dem Tragelement (29).
Mit der vorgenannten Konfiguration kann die Trennwand, die sich durch die radiale Innenseite der zweiten akustischen Vorrichtung in der Axialrichtung erstreckt, durch das Tragelement getragen werden, ohne dass eine auskragende Tragstruktur vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Trennwand zuverlässig getragen werden.
[7] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [6] definierte Brennkammerbauteil, wobei der Verbrennungszylinder (12) eine zylindrische Wand (12b) umfasst, wo ein hohler Abschnitt in einem axialen Bereich ausgebildet ist, in dem mindestens eine von der ersten akustischen Vorrichtung (21) oder der zweiten akustischen Vorrichtung (23) angeordnet ist, wobei das Tragelement (29) an der Außenoberfläche (12c1) des Verbrennungszylinders (zylindrische Wand 12c) außerhalb des axialen Bereichs, in dem der hohle Abschnitt ausgebildet ist, angeordnet ist, und wobei sich die Trennwand (25) entlang der Axialrichtung über eine Grenze (12d) des axialen Bereichs, in dem der hohle Abschnitt ausgebildet ist, zu dem Tragelement (29) erstreckt.
Da bei derartiger Konfiguration das Tragelement auf dem massiven Abschnitt des Verbrennungszylinders angeordnet ist, der in Abwesenheit des hohlen Abschnitts eine ausgezeichnete Festigkeit aufweist, kann die Trennwand zuverlässiger getragen werden.
[8] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in einem von [2] bis [7] definierte Brennkammerbauteil, wobei die Trennwand (25) eine ringförmige Wand umfasst, die sich in einer Umfangsrichtung entlang einer Außenoberfläche (12a) des Verbrennungszylinders (12) erstreckt, und der Trennraum (28) mit dem Außenraum (30) des Verbrennungszylinders (12) in mindestens einem Endabschnitt der ringförmigen Wand in der Umfangsrichtung in Verbindung steht.
Mit der Konfiguration kann, da der Trennraum und der Außenraum miteinander in Verbindung stehen können, ohne das Durchgangsloch in der Trennwand zu bilden, verhindert werden, dass die Formgebungsarbeit des Brennkammerbauteils kompliziert wird.
[9] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in einem von [1] bis [8] definierte Brennkammerbauteil, wobei die erste akustische Vorrichtung (21) ein erstes Gehäuse (21a) umfasst, das den ersten Hohlraum (22) definiert, und der erste Verbindungsdurchgang einen Innendurchgang (50) umfasst, der in einem Wandelement angeordnet ist, das zumindest das erste Gehäuse (21a) umfasst.
Bei der vorgenannten Konfiguration kann die Trennwand entbehrlich gemacht werden, indem der erste Verbindungsdurchgang als der Innendurchgang dient, der in dem Wandelement angeordnet ist, das zumindest das erste Gehäuse einschließt. Somit kann die Gesamtkonfiguration des Brennkammerbauteils verkleinert werden.
[10] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [9] definierte Brennkammerbauteil mit einer Trennwand (25), die den zweiten Hohlraum (24) von einem Trennraum (28) an einer radialen Innenseite des zweiten Hohlraums (24) trennt. Der Innendurchgang (50) erstreckt sich entlang einer Axialrichtung des Verbrennungszylinders (12) und ist zu dem Trennraum (28) offen, der sich an einer Position entfernt von dem ersten Hohlraum (22) in der Axialrichtung befindet.
Bei der vorgenannten Konfiguration kann selbst dann, wenn die Trennwand in der vorgenannten Konfiguration [9] vorgesehen ist, der Innendurchgang den ersten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders über den Trennraum miteinander in Verbindung bringen.
[11] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in [9] definierte Brennkammerbauteil, wobei sich der Innendurchgang (50) entlang einer Axialrichtung des Verbrennungszylinders (12) erstreckt, durch eine radiale Außenseite einer anderen akustischen Vorrichtung (43), die sich in einer Radialrichtung zwischen dem Verbrennungszylinder (12) und dem zweiten Hohlraum (24) befindet, verläuft und über die andere akustische Vorrichtung (43) zu dem der ersten akustischen Vorrichtung (21) gegenüberliegenden Außenraum (30) offen ist.
Bei der vorgenannten Konfiguration kann, wenn die Trennwand nicht vorgesehen ist, der Innendurchgang den ersten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders direkt miteinander in Verbindung stehen. Somit kann die Gesamtkonfiguration des Brennkammerbauteils verkleinert werden, und selbst wenn die Trennwand vorgesehen ist, kann der Innendurchgang den ersten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders über den Trennraum miteinander in Verbindung bringen.
[12] Ein Brennkammerbauteil gemäß einem weiteren Aspekt ist das in einem von [1] bis [11] definierte Brennkammerbauteil, das eine dritte akustische Vorrichtung (41), die sich an einer radialen Außenseite der zweiten akustischen Vorrichtung (23) befindet, so dass sie die zweite akustische Vorrichtung (23) abdeckt, und die im Inneren einen dritten Hohlraum (42) umfasst, der über ein in dem Verbrennungszylinder (12) ausgebildetes drittes Durchgangsloch (36) mit dem Durchgang (18) in Verbindung steht, und einen zweiten Verbindungsdurchgang (zweites Loch 32/Innendurchgang 60), der den zweiten Hohlraum (24) und den Außenraum (30) des Verbrennungszylinders (12) miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das zweite Durchgangsloch (27) und den dritten Hohlraum (42), aufweist.
Mit der vorgenannten Konfiguration ist selbst bei der akustischen Vorrichtung, die die dreistöckige Konfiguration bezüglich der Radialrichtung des Verbrennungszylinders aufweist, da der zweite Verbindungsdurchgang ferner angeordnet ist, der den zweiten Hohlraum und den Außenraum miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das zweite Durchgangsloch und den dritten Hohlraum, kann der Außenraum mit dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum in Verbindung gebracht werden, während die akustische Kopplung zwischen der dritten akustischen Vorrichtung und jeder von der ersten akustischen Vorrichtung und der zweiten akustischen Vorrichtung verhindert wird.
[13] Eine Brennkammer gemäß einem Aspekt umfasst das in einem von [1] bis [12] definierte Brennkammerbauteil (20) und eine Brennstoffdüse (16) zum Einspritzen des Brennstoffs.
Da bei der Brennkammer der vorliegenden Offenbarung der erste Verbindungsdurchgang angeordnet ist, den ersten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch und den zweiten Hohlraum, kann der erste Hohlraum der ersten akustischen Vorrichtung und der Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung und der zweiten akustischen Vorrichtung verhindert wird.
[14] Eine Gasturbine gemäß einem Aspekt umfasst die in [13] definierte Brennkammer (3) und eine Turbine (4), die durch das von der Brennkammer (3) erzeugte Verbrennungsgas angetrieben wird.
Da bei der Gasturbine der vorliegenden Offenbarung der erste Verbindungsdurchgang angeordnet ist, der den ersten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch und den zweiten Hohlraum, können der erste Hohlraum der ersten akustischen Vorrichtung und der Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung gebracht werden, während eine akustische Kopplung zwischen der ersten akustischen Vorrichtung und der zweiten akustischen Vorrichtung verhindert wird.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
3: Brennkammer
4: Turbine
12: Verbrennungszylinder
12a: Außenoberfläche (des Verbrennungszylinders)
12b: zylindrische Wand (wo der hohle Abschnitt gebildet ist)
12c: zylindrische Wand (außerhalb des axialen Bereichs, wo der hohle Abschnitt gebildet ist)
12c1: Außenoberfläche (der zylindrischen Wand 12c)
12d: Grenze
16: Verbrennungsdüse
20: Brennkammerbauteil
21: erste akustische Vorrichtung
21a: erstes Gehäuse
21a1: Seitenwand
21a2: obere Wand
22: erster Hohlraum
23: zweite akustische Vorrichtung
24: zweiter Hohlraum
25: Trennwand
26: erstes Durchgangsloch
27: zweites Durchgangsloch
28: Trennraum
29: Tragelement
30: Außenraum
31: erstes Loch (erster Verbindungsdurchgang)
32: zweites Loch (zweiter Verbindungsdurchgang)
36: drittes Durchgangsloch
41: dritte akustische Vorrichtung
42: dritter Hohlraum
43: weitere akustische Vorrichtung
50: Innendurchgang (erster Verbindungsdurchgang)
60: Innendurchgang (zweiter Verbindungsdurchgang)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007132640 A [0002]
JP 2013117231 A [0002]

Claims

Ein Brennkammerbauteil einer Brennkammer zum Verbrennen von Brennstoff, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, wobei das Brennkammerbauteil aufweist: einen Verbrennungszylinder, der einen Durchgang für das Verbrennungsgas bildet, eine erste akustische Vorrichtung, die im Inneren einen ersten Hohlraum umfasst, der über ein erstes Durchgangsloch, das in dem Verbrennungszylinder ausgebildet ist, mit dem Durchgang in Verbindung steht, eine zweite akustische Vorrichtung, die sich an einer radialen Außenseite der ersten akustischen Vorrichtung befindet, um die erste akustische Vorrichtung abzudecken, und die im Inneren einen zweiten Hohlraum umfasst, der über ein zweites Durchgangsloch, das in dem Verbrennungszylinder ausgebildet ist, in Verbindung mit dem Durchgang steht, und einen ersten Verbindungsdurchgang, der den ersten Hohlraum und einen Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das erste Durchgangsloch und den zweiten Hohlraum.
Das Brennkammerbauteil gemäß Anspruch 1, mit einer Trennwand, die den zweiten Hohlraum von einem Trennraum an einer radialen Innenseite des zweiten Hohlraums trennt, wobei der erste Verbindungsdurchgang den ersten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders über den Trennraum miteinander in Verbindung bringt.
Das Brennkammerbauteil gemäß Anspruch 2, wobei die erste akustische Vorrichtung ein erstes Gehäuse umfasst, das den ersten Hohlraum definiert, und wobei der erste Verbindungsdurchgang ein erstes Loch umfasst, das das erste Gehäuse durchsetzt, so dass der Trennraum und der erste Hohlraum miteinander in Verbindung gebracht sind.
Das Brennkammerbauteil gemäß Anspruch 3, wobei die Trennwand an der radialen Außenseite der ersten akustischen Vorrichtung angeordnet ist, um einen radialen Zwischenraum zu bilden, der den Trennraum zwischen der Trennwand und der ersten akustischen Vorrichtung bildet, und wobei das erste Loch eine obere Öffnung umfasst, die in einer oberen Wand des ersten Gehäuses angeordnet ist.
Das Brennkammerbauteil gemäß Anspruch 3, wobei sich die Trennwand durch eine radiale Innenseite der zweiten akustischen Vorrichtung von einer Seitenwand des ersten Gehäuses der ersten akustischen Vorrichtung in einer Axialrichtung des Verbrennungszylinders erstreckt, und wobei das erste Loch eine seitliche Öffnung umfasst, die in der Seitenwand des ersten Gehäuses angeordnet ist.
Das Brennkammerbauteil gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, mit einem Tragelement zum Tragen der Trennwand an einer Außenoberfläche des Verbrennungszylinders, wobei sich die Trennwand durch eine radiale Innenseite der zweiten akustischen Vorrichtung entlang einer Axialrichtung des Verbrennungszylinders zu dem Tragelement erstreckt.
Das Brennkammerbauteil gemäß Anspruch 6, wobei der Verbrennungszylinder eine zylindrische Wand umfasst, wo ein hohler Abschnitt in einem axialen Bereich ausgebildet ist, in dem mindestens eine von der ersten akustischen Vorrichtung oder der zweiten akustischen Vorrichtung angeordnet ist, wobei das Tragelement an der Außenoberfläche des Verbrennungszylinders außerhalb des axialen Bereichs angeordnet ist, in dem der hohle Abschnitt ausgebildet ist, und wobei sich die Trennwand entlang der Axialrichtung über eine Grenze des axialen Bereichs, in dem der hohle Abschnitt ausgebildet ist, zu dem Tragelement erstreckt.
Das Brennkammerbauteil gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Trennwand eine ringförmige Wand umfasst, die sich in einer Umfangsrichtung entlang einer Außenoberfläche des Verbrennungszylinders erstreckt, und wobei der Trennraum mit dem Außenraum des Verbrennungszylinders in mindestens einem Endabschnitt der ringförmigen Wand in der Umfangsrichtung in Verbindung steht.
Das Brennkammerbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste akustische Vorrichtung ein erstes Gehäuse umfasst, das den ersten Hohlraum definiert, und wobei der erste Verbindungsdurchgang einen Innendurchgang umfasst, der in einem Wandelement angeordnet ist, das zumindest das erste Gehäuse umfasst.
Das Brennkammerbauteil gemäß Anspruch 9, mit einer Trennwand, die den zweiten Hohlraum von einem Trennraum an einer radialen Innenseite des zweiten Hohlraums trennt, wobei sich der Innendurchgang entlang einer Axialrichtung des Verbrennungszylinders erstreckt und zu dem Trennraum offen ist, der sich an einer Position in der Axialrichtung entfernt von dem ersten Hohlraum befindet.
Das Brennkammerbauteil gemäß Anspruch 9, wobei sich der Innendurchgang entlang einer Axialrichtung des Verbrennungszylinders erstreckt, durch eine radiale Außenseite einer anderen akustischen Vorrichtung, die sich in einer Radialrichtung zwischen dem Verbrennungszylinder und dem zweiten Hohlraum befindet, verläuft und über die andere akustische Vorrichtung zu dem der ersten akustischen Vorrichtung gegenüberliegenden Außenraum offen ist.
Das Brennkammerbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, das aufweist: eine dritte akustische Vorrichtung, die sich an einer radialen Außenseite der zweiten akustischen Vorrichtung befindet, so dass sie die zweite akustische Vorrichtung abdeckt, und die im Inneren einen dritten Hohlraum umfasst, der über ein im Verbrennungszylinder ausgebildetes drittes Durchgangsloch mit dem Durchgang in Verbindung steht, und einen zweiten Verbindungsdurchgang, der den zweiten Hohlraum und den Außenraum des Verbrennungszylinders miteinander in Verbindung bringt, aber nicht über das zweite Durchgangsloch und den dritten Hohlraum.
Eine Brennkammer mit: dem Brennkammerbauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, und einer Brennstoffdüse zum Einspritzen des Brennstoffs.
Eine Gasturbine mit: der Brennkammer gemäß Anspruch 13, und einer Turbine, die durch das von der Brennkammer erzeugte Verbrennungsgas angetrieben wird.