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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Brennkammer, die einen akustischen Dämpfer aufweist, und eine Gasturbine, die die Brennkammer enthält.
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Priorität wird für am 23. März 2020 eingereichte
japanische Patentanmeldung Nr. 2020-050646 beansprucht, deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Stand der Technik
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Gasturbinen enthalten einen Kompressor, der die Luft komprimiert, eine Brennkammer, die den Brennstoff mit der von dem Kompressor komprimierten Luft verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine, die durch das Verbrennungsgas aus der Brennkammer angetrieben wird.
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Brennkammern weisen im Allgemeinen ein Übergangsstück (oder Verbrennungsrohr) auf, wodurch Brennstoff verbrannt wird, mehrere Düsen, die Brennstoff in das Übergangsstück einspritzen, ein Innenrohr, das die mehreren Düsen abdeckt, und einen akustischen Dämpfer, der Verbrennungsschwingung oder dergleichen unterdrückt. Das Übergangsstück und das Innenrohr bilden eine rohrförmige Form um eine Brennkammerachse. Hier wird zur Vereinfachung der folgenden Beschreibung eine Richtung, in der sich die Brennkammerachse erstreckt, als eine Achsenrichtung bezeichnet, und eine Seite beider Seiten in der Achsenrichtung wird als Spitzenseite bezeichnet, und die andere Seite wird als eine Basisendseite bezeichnet. Das Übergangsstück ist an der Spitzenseite des Innenrohrs vorgesehen. Zusätzlich wird die Basisendseite des Innenrohrs mit einer Basisendplatte oder dergleichen blockiert. Sowohl das Innenrohr als auch das Übergangsstück sind in einem Gasturbinengehäuse angeordnet. Der akustische Dämpfer weist eine Akustikabdeckung auf, die im Inneren einen akustischen Raum bildet.
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In einer Brennkammer, die in dem folgenden PTL 1 beschrieben wird, ist die Akustikabdeckung außerhalb des Gasturbinengehäuses angeordnet und an der Basisendplatte befestigt. Die Basisendplatte ist mit akustischen Löchern versehen, die aus dem akustischen Raum in das Gasturbinengehäuse eindringen.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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[PTL 1]
Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-183944 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Wenn die Gasturbine angetrieben wird, ist komprimierte Luft, die die von dem Kompressor komprimierte Luft ist, in dem Gasturbinengehäuse vorhanden, in dem das Innenrohr und das Übergangsstück angeordnet sind. Aus diesem Grund ist der Druck innerhalb des Gasturbinengehäuses höher als der Atmosphärendruck. Indessen ist der Druck außerhalb des Gasturbinengehäuses der Atmosphärendruck. Da bei einer in PTL 1 beschriebenen Technik der akustische Raum über die akustischen Löcher mit dem Gasturbinengehäuse kommuniziert, wird der Druck in dem akustischen Raum zu dem Druck in dem Gasturbinengehäuse. Das heißt, bei der in PTL 1 beschriebenen Technik wird der Druck in dem akustischen Raum höher als der Atmosphärendruck. Da bei der in dem obigen PTL 1 beschriebenen Technik die Akustikabdeckung, die den akustischen Raum bildet, außerhalb des Gasturbinengehäuses angeordnet ist, wird eine Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Akustikabdeckung groß, und die Akustikabdeckung muss eine druckfeste Struktur aufweisen. Aus diesem Grund erhöht die in PTL 1 beschriebene Technik die Herstellungskosten.
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Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Brennkammer und eine Gasturbine, die die Brennkammer enthält, vorzusehen, die in der Lage sind, die Herstellungskosten zu senken.
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Lösung für das Problem
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Eine Brennkammer gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung zum Erzielen der obigen Aufgabe enthält einen Flansch, der sich in einer Radialrichtung von einer Achse aus ausbreitet und der an einem Gasturbinengehäuse befestigt ist; ein Außenrohr, das eine rohrförmige Form um die Achse bildet und das in dem Gasturbinengehäuse angeordnet und an dem Flansch befestigt ist; ein Innenrohr, das eine rohrförmige Form um die Achse bildet und das an einer Innenumfangsseite des Außenrohrs angeordnet ist; eine In-Rohr-Einspritzdüse, die an einer Innenumfangsseite des Innenrohrs angeordnet und an dem Flansch befestigt ist und die in der Lage ist, Brennstoff einzuspritzen; ein Übergangsstück, das eine rohrförmige Form um die Achse bildet, mit dem Innenrohr verbunden ist und es ermöglicht, dass der von der In-Rohr-Einspritzdüse eingespritzte Brennstoff auf einer Innenumfangsseite des Übergangsstücks verbrannt wird; und einen basisendseitigen akustischen Dämpfer, der einen Außenrohr bildenden Teil, der ein Teil einer Platte ist, die das Außenrohr bildet, und eine Akustikabdeckung aufweist, die einen basisendseitigen Raum in dem Gasturbinengehäuse auf einer Außenumfangsseite des Außenrohrs in Übereinstimmung mit dem Außenrohr bildenden Teil bildet. An einer Spitzenseite, die eine Seite ist, wo das Außenrohr in einem Fall angeordnet ist, in dem der Flansch als eine Referenz verwendet wird, und an einer Basisendseite, die eine Seite gegenüber der Spitzenseite von beiden Seiten einer Achsenrichtung ist, in der sich die Achse erstreckt, ist das Übergangsstück mit einem Abschnitt des Innenrohrs an der Spitzenseite verbunden und erstreckt sich in Richtung der Spitzenseite. Der Außenrohr bildende Teil ist mit mehreren akustischen Löchern versehen, die den basisendseitigen Raum von der Innenumfangsseite des Außenrohrs aus eindringen.
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Die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers kann auch an der basisendseitigen Seite des Flansches vorgesehen sein. In diesem Fall befindet sich der basisendseitige Raum außerhalb des Gasturbinengehäuses. Aus diesem Grund wird eine Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Akustikabdeckung groß, und die Akustikabdeckung muss eine druckfeste Struktur aufweisen. Daher sind in diesem Fall die Herstellungskosten hoch.
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Da in dem vorliegenden Aspekt die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers in dem Gasturbinengehäuse an der Außenumfangsseite des Außenrohrs angeordnet ist, werden sowohl der Druck außerhalb der Akustikabdeckung als auch der Druck innerhalb der Akustikabdeckung zu dem Druck innerhalb des Gasturbinengehäuses, und die Akustikabdeckung muss keine druckfeste Struktur aufweisen. Daher kann in dem vorliegenden Aspekt eine Erhöhung der Herstellungskosten unterdrückt werden.
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Zusätzlich kann die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers an der Außenumfangsseite des Innenrohrs vorgesehen sein. In diesem Fall befindet sich die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers in einem Bereich des Strömungswegs für komprimierte Luft zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr. Wenn sich die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers in einem Bereich des Strömungswegs für komprimierte Luft befindet, tritt eine Verzerrung der Strömung von komprimierter Luft in dem Innenrohr auf. Insbesondere ist beispielsweise die Strömungsrate der komprimierten Luft in einem Bereich in dem Innenrohr nahe dem basisendseitigen akustischen Dämpfer geringer als die Strömungsrate der komprimierten Luft in einem Bereich in dem Innenrohr fern von dem basisendseitigen akustischen Dämpfer. Auf diese Weise kann es sein, dass ein Teil des in das Übergangsstück eingespritzten Brennstoffs nicht vollständig verbrannt wird, wenn eine Verzerrung der Strömung der komprimierten Luft in dem Innenrohr auftritt.
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Daher ist in dem vorliegenden Aspekt der basisendseitige akustische Dämpfer an der Außenumfangsseite des Außenrohrs vorgesehen, um die Verzerrung der Strömung der komprimierten Luft in dem Innenrohr zu unterdrücken.
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Eine Gasturbine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung zum Erzielen der obigen Aufgabe enthält die Brennkammer des obigen Aspekts; einen Kompressor, der in der Lage ist, Luft zu komprimieren, um der Brennkammer komprimierte Luft zuzuführen; eine Turbine, die in der Lage ist, durch in der Brennkammer erzeugtes Verbrennungsgas angetrieben zu werden; und ein Zwischengehäuse. Der Kompressor weist einen Kompressorrotor, der sich um eine Rotorachse dreht, und ein Kompressorgehäuse auf, das eine Außenumfangsseite des Kompressorrotors abdeckt. Die Turbine ist auf einer zweiten Seite aus einer ersten Seite und der zweiten Seite in einer Rotorachsenrichtung angeordnet, in der sich die Rotorachse erstreckt, und weist einen Turbinenrotor, der sich um die Rotorachse dreht, und ein Turbinengehäuse auf, das eine Außenumfangsseite des Turbinenrotors abdeckt. Der Kompressorrotor und der Turbinenrotor sind miteinander gekoppelt, um einen Gasturbinenrotor zu bilden. Das Zwischengehäuse ist zwischen dem Kompressorgehäuse und dem Turbinengehäuse in der Rotorachsenrichtung angeordnet und bildet einen Raum, in den die von dem Kompressor komprimierte Luft strömt. Das Kompressorgehäuse, das Zwischengehäuse und das Turbinengehäuse sind miteinander gekoppelt, um das Gasturbinengehäuse zu bilden. Der Flansch der Brennkammer ist an dem Zwischengehäuse befestigt.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Herstellungskosten der Brennkammer zu senken und gleichzeitig die Verbrennungsschwingung zu unterdrücken.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 2 ist eine Querschnittsansicht der Gasturbine um eine Brennkammer gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine Querschnittsansicht eines basisendseitigen Abschnitts einer Brennstoffvorrichtung der Gasturbine gemäß der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie IV-IV in 3.
- 5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie V-V in 3.
- 6 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie VI-VI in den 4 und 5.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend wird eine Ausführungsform einer Brennkammer und einer Gasturbine, die die Brennkammer gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, weist eine Gasturbine 10 der vorliegenden Ausführungsform einen Kompressor 20 auf, der Außenluft A komprimiert, um komprimierte Luft zu erzeugen, und enthält mehrere Brennkammern 40, die Brennstoff F in der komprimierten Luft verbrennen, um Verbrennungsgas G zu erzeugen, und eine Turbine 30, die durch das Verbrennungsgas G angetrieben wird.
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Der Kompressor 20 weist einen Kompressorrotor 21, der sich um eine Rotorachse Ar dreht, ein Kompressorgehäuse 25, das den Kompressorrotor 21 abdeckt, und mehrere Statorschaufelreihen 26 auf. Die Turbine 30 weist einen Turbinenrotor 31, der sich um die Rotorachse Ar dreht, ein Turbinengehäuse 35, das den Turbinenrotor 31 abdeckt, und mehrere Statorschaufelreihen 36 auf. Darüber hinaus wird in dem Folgenden eine Richtung, in der sich die Rotorachse Ar erstreckt, als eine Rotorachsenrichtung Da bezeichnet, eine Seite beider Seiten der Rotorachsenrichtung Da wird als eine Stromaufwärtsachsenseite Dau bezeichnet und die andere Seite wird als eine Stromabwärtsachsenseite Dad bezeichnet.
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Der Kompressor 20 ist auf der Stromaufwärtsachsenseite Dau in Bezug auf die Turbine 30 angeordnet. Der Kompressorrotor 21 und der Turbinenrotor 31 sind auf derselben Rotorachse Ar angeordnet und sind miteinander verbunden, um einen Gasturbinenrotor 11 zu bilden. Beispielsweise ist ein Rotor eines Generators GEN mit dem Gasturbinenrotor 11 verbunden. Die Gasturbine 10 beinhaltet ferner ein Zwischengehäuse 14, das zwischen dem Kompressorgehäuse 25 und dem Turbinengehäuse 35 angeordnet ist. Die komprimierte Luft aus dem Kompressor 20 strömt in das Zwischengehäuse. Die mehreren Brennkammern 40 sind so an dem Zwischengehäuse 14 befestigt, dass sie in einer Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotorachse Ar ausgerichtet sind. Das Kompressorgehäuse 25, das Zwischengehäuse 14 und das Turbinengehäuse 35 sind miteinander verbunden, um ein Gasturbinengehäuse 15 zu bilden.
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Der Kompressorrotor 21 weist eine Rotorwelle 22, die sich in der Rotorachsenrichtung Da um die Rotorachse Ar erstreckt, und mehrere Rotorschaufelreihen 23 auf, die an der Rotorwelle 22 befestigt sind. Die mehreren Rotorschaufelreihen 23 sind in der Rotorachsenrichtung Da ausgerichtet. Alle jeweiligen Rotorschaufelreihen 23 bestehen aus mehreren Rotorschaufeln, die in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotorachse Ar ausgerichtet sind. Eine beliebige Statorschaufelreihe 26 aus den mehreren Statorschaufelreihen 26 ist auf der Stromabwärtsachsenseite Dad jeder der mehreren Rotorschaufelreihen 23 angeordnet. Jede Statorschaufelreihe 26 ist innerhalb des Kompressorgehäuses 25 vorgesehen. Alle jeweiligen Statorschaufelreihen 26 bestehen aus mehreren Statorschaufeln, die in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotorachse Ar ausgerichtet sind.
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Der Turbinenrotor 31 weist eine Rotorwelle 32, die sich in der Rotorachsenrichtung Da um die Rotorachse Ar erstreckt, und mehrere Rotorschaufelreihen 33 auf, die an der Rotorwelle 32 befestigt sind. Die mehreren Rotorschaufelreihen 33 sind in der Rotorachsenrichtung Da ausgerichtet. Alle jeweiligen Rotorschaufelreihen 33 bestehen aus mehreren Rotorschaufeln, die in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotorachse Ar ausgerichtet sind. Eine beliebige Statorschaufelreihe 36 der mehreren Statorschaufelreihen 36 ist auf der Stromaufwärtsachsenseite Dau jeder der mehreren Rotorschaufelreihen 33 angeordnet. Jede Statorschaufelreihe 36 ist innerhalb des Turbinengehäuses 35 angeordnet. Alle jeweiligen Statorschaufelreihen 36 bestehen aus mehreren Statorschaufeln, die in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotorachse Ar ausgerichtet sind. Ein Bereich, wo die mehreren Statorschaufelreihen 36 und die mehreren Rotorschaufelreihen 33 angeordnet sind, ist in einem ringförmigen Raum zwischen einer Innenumfangsseite des Turbinengehäuses 35 und einer Außenumfangsseite der Rotorwelle 32 gebildet, um einen Verbrennungsgas-Strömungsweg 39 zu bilden, durch den das Verbrennungsgas G aus der Brennkammer 40 strömt.
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Wie in 2 gezeigt, enthält die Brennkammer 40 einen Flansch 41, ein Außenrohr 43, ein Innenrohr 44, ein Übergangsstück 45, mehrere In-Rohr-Einspritzdüsen 47, eine Strömungsweg-Einspritzdüse 48, einen basisendseitigen akustischen Dämpfer 60 und einen spitzenseitigen akustischen Dämpfer 50.
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Der Flansch 41 erstreckt sich in einer Radialrichtung von einer Brennkammerachse Ac. Das Außenrohr 43, das Innenrohr 44 und das Übergangsstück 45 sind in dem Zwischengehäuse 14 angeordnet. Darüber hinaus weisen das Außenrohr 43, das Innenrohr 44 und das Übergangsstück 45 eine rohrförmige Form um die Brennkammerachse Ac auf. Hier wird zur Vereinfachung der folgenden Beschreibung eine Richtung, in der sich die Brennkammerachse Ac erstreckt, als eine Achsenrichtung Dc bezeichnet. Darüber hinaus wird die Umfangsrichtung in Bezug auf die Brennkammerachse Ac einfach als eine Umfangsrichtung Dcc bezeichnet. Darüber hinaus wird eine Seite beider Seiten der Achsenrichtung Dc als eine Spitzenseite Dct bezeichnet, und die andere Seite davon wird als eine Basisendseite Dcb bezeichnet. Darüber hinaus ist, wie in 1 gezeigt, die Spitzenseite Dct die Stromabwärtsachsenseite Dad in der Rotorachsenrichtung Da, und die Basisendseite Dcb ist die Stromaufwärtsachsenseite Dau in der Rotorachsenrichtung Da. Darüber hinaus ist die Brennkammerachse Ac in Bezug auf die Rotorachse Ar so geneigt, dass sie sich der Rotorachse Ar zur Spitzenseite Dct hin nähert.
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Das Zwischengehäuse 14 ist mit einem Brennkammer-Befestigungsloch 14h versehen, das von außerhalb des Zwischengehäuses 14 in das Zwischengehäuse 14 eindringt. Der Flansch 41 ist mit Bolzen 42 an dem Zwischengehäuse 14 befestigt, so dass das Brennkammer-Befestigungsloch 14h blockiert wird. Das Außenrohr 43 ist in dem Zwischengehäuse 14 angeordnet und an der Spitzenseite Dct des Flansches 41 befestigt. Ein aus dem Flansch 41 und dem Außenrohr 43 bestehender Abschnitt kann aufgrund seiner Form als ein Zylinder bezeichnet werden. Das Innenrohr 44 ist an der Innenumfangsseite des Außenrohrs 43 angeordnet und an dem Außenrohr 43 oder dem Flansch 41 via eine Stütze oder dergleichen befestigt. Die mehreren In-Rohr-Einspritzdüsen 47 sind an einer Innenumfangsseite des Innenrohrs 44 angeordnet. Das Übergangsstück 45 ist via ein Dichtungselement oder dergleichen mit der Spitze des Innenrohrs 44 verbunden. Das Übergangsstück 45 wird von einer Übergangsstückstütze 46 gestützt, die an einer Innenfläche des Zwischengehäuses 14 fixiert ist.
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Alle der mehreren In-Rohr-Einspritzdüsen 47 erstrecken sich in der Achsenrichtung Dc und sind mit einem Loch zum Einspritzen von Brennstoff versehen. Alle der mehreren In-Rohr-Einspritzdüsen 47 sind an dem Flansch 41 fixiert. Der Abschnitt des Flansches 41, an dem die mehreren In-Rohr-Einspritzdüsen 47 fixiert sind, kann als eine Düsenbasis bezeichnet werden. Eine Düse der mehreren In-Rohr-Einspritzdüsen 47 ist eine Pilotdüse 47p, und die anderen mehreren Düsen sind Hauptdüsen 47m. Die Pilotdüse 47p ist auf der Brennkammerachse Ac angeordnet. Die mehreren Hauptdüsen 47m sind in der Umfangsrichtung Dcc um die Pilotdüse 47p herum angeordnet.
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Ein ringförmiger Raum zwischen der Innenumfangsseite des Außenrohrs 43 und einer Außenumfangsseite des Innenrohrs 44 bildet einen Strömungsweg 49 für komprimierte Luft, durch den die komprimierte Luft aus dem Inneren des Zwischengehäuses 14 strömt. Die Strömungsweg-Einspritzdüse 48 ist in dem Strömungsweg 49 für komprimierte Luft angeordnet und an dem Flansch 41 befestigt. Die Strömungsweg-Einspritzdüse 48 kann aufgrund des Verhältnisses, in dem die Strömungsweg-Einspritzdüse 48 an dem oben erwähnten Zylinder befestigt ist, als eine Zylinderdüse bezeichnet werden. Die Strömungsweg-Einspritzdüse 48 spritzt Brennstoff in den Strömungsweg 49 für komprimierte Luft ein. Zwischen dem Flansch 41 und dem Innenrohr 44 ist in der Achsenrichtung Dc ein Spalt vorhanden. Die komprimierte Luft in dem Strömungsweg 49 für komprimierte Luft strömt aus dem Spalt in das Innenrohr 44. Die in das Innenrohr 44 geströmte komprimierte Luft strömt in das Übergangsstück 45 aus. Brennstoff wird aus den mehreren In-Rohr-Einspritzdüsen 47 in das Übergangsstück 45 eingespritzt. Dieser Brennstoff wird in dem Übergangsstück 45 verbrannt. Das durch diese Verbrennung erzeugte Verbrennungsgas G wird durch das Übergangsstück 45 in den Verbrennungsgas-Strömungsweg 39 der Turbine 30 eingeführt.
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Wie in 3 und 5 gezeigt, weist der spitzenseitige akustische Dämpfer 50 einen Übergangsstück bildenden Teil 51 auf, der ein Teil einer das Übergangsstück 45 bildenden Platte ist, und weist eine Akustikabdeckung 53 auf, die einen spitzenseitigen akustischen Raum (nachstehend als ein spitzenseitiger Raum bezeichnet) 57 an einer Außenumfangsseite des Übergangsstücks 45 in Übereinstimmung mit dem Übergangsstück bildenden Teil 51 bildet. Die Akustikabdeckung 53 erstreckt sich in der Umfangsrichtung Dcc. Somit erstreckt sich der spitzenseitige Raum 57 in der Akustikabdeckung 53 auch in der Umfangsrichtung Dcc. Die Akustikabdeckung 53 weist eine Deckplatte 54, die einer Außenumfangsfläche des Übergangsstück bildenden Teils 51 zugewandt ist, und eine Seitenplatte 55 auf, die die Deckplatte 54 und eine Außenumfangsfläche des Übergangsstücks 45 miteinander verbindet. Der Übergangsstück bildende Teil 51 ist mit mehreren akustischen Löchern 52 versehen, die von der Innenumfangsseite des Übergangsstücks 45 in den spitzenseitigen Raum 57 eindringen. Darüber hinaus ist die Deckplatte 54 der Akustikabdeckung 53 mit einer Luftansaugung 54h versehen, die die komprimierte Luft in dem Zwischengehäuse 14 in den spitzenseitigen Raum 57 einführt.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, weist der basisendseitige akustische Dämpfer 60 einen Außenrohr bildenden Teil 61 auf, der ein Teil einer das Außenrohr 43 bildenden Platte ist, und weist eine Akustikabdeckung 63 auf, die einen basisendseitigen akustischen Raum (nachstehend als ein basisendseitiger Raum bezeichnet) 67 auf einer Außenumfangsseite des Außenrohrs 43 in Übereinstimmung mit dem Außenrohr bildenden Teil 61 bildet. Die Akustikabdeckung 63 erstreckt sich in der Umfangsrichtung Dcc. Somit erstreckt sich der basisendseitige Raum 67 in der Akustikabdeckung 63 auch in der Umfangsrichtung Dcc. Die Akustikabdeckung 63 weist eine Deckplatte 64, die einer Außenumfangsfläche des Außenrohr bildenden Teils 61 zugewandt ist, und eine Seitenplatte 65 auf, die die Deckplatte 64 und eine Außenumfangsfläche des Außenrohrs 43 miteinander verbindet. Der Außenrohr bildende Teil 61 ist mit mehreren akustischen Löchern 62 versehen, die von der Innenumfangsseite des Außenrohrs 43 in den basisendseitigen Raum 67 eindringen.
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Hier wird, wie in 6 gezeigt, ein Bereich des Übergangsstück bildenden Teils 51, in dem die mehreren akustischen Löcher 52 gebildet sind, als ein spitzenseitiger Loch bildender Bereich 58 bezeichnet, und ein Bereich des Außenrohr bildenden Teils 61, wo die mehreren akustischen Löcher 62 gebildet sind, wird als ein basisendseitiger Loch bildender Bereich 68 bezeichnet. Die mehreren akustischen Löcher 52 bilden eine Lochgruppe. Darüber hinaus bilden die mehreren akustischen Löcher 62 auch eine Lochgruppe. Alle oben genannten Loch bildenden Bereiche sind Bereiche, die von einer Linie umgeben sind, die die mehreren äußersten akustischen Löcher unter den mehreren akustischen Löchern in der Lochgruppe umschreibt. Eine Breite L1 des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 in der Achsenrichtung Dc ist größer als eine Breite L2 des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58 in der Achsenrichtung Dc. Darüber hinaus ist eine Breite Lc1 des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 in der Umfangsrichtung Dcc größer als eine Breite Lc2 des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58 in der Umfangsrichtung Dcc. Aus diesem Grund ist die Fläche des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 größer als die Fläche des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58.
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Darüber hinaus ist der basisendseitige Loch bildende Bereich 68 an der Spitzenseite Dct in Bezug auf eine Position angeordnet, an der die Strömungsweg-Einspritzdüse 48 Brennstoff einspritzt.
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Wie oben beschrieben, kann Verbrennungsschwingung unterdrückt werden, da die Brennkammer 40 der vorliegenden Ausführungsform den spitzenseitigen akustischen Dämpfer 50 und den basisendseitigen akustischen Dämpfer 60 enthält.
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Der basisendseitige akustische Dämpfer 60 ist weiter von einer Erzeugungsquelle der Verbrennungsschwingung entfernt als der spitzenseitige akustische Dämpfer 50. Darüber hinaus ist die Position der Erzeugungsquelle für Verbrennungsschwingung in dem Übergangsstück 45. Aus diesem Grund ist in der vorliegenden Ausführungsform die Fläche des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 größer als die Fläche des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58, um den Effekt des Unterdrückens der Verbrennungsschwingung mittels des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 zu verstärken. In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, die Breite L1 des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 in der Achsenrichtung Dc größer als die Breite L2 des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58 in der Achsenrichtung Dc, und die Breite Lc1 des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 in der Umfangsrichtung Dcc ist größer als die Breite Lc2 des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58 in der Umfangsrichtung Dcc. Wenn jedoch die Fläche des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 größer als die Fläche des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58 ist, ist es nicht erforderlich, dass die Breite L1 des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 in der Achsenrichtung Dc größer als die Breite L2 des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58 in der Achsenrichtung Dc ist, und dass die Breite Lc1 des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 in der Umfangsrichtung Dcc größer als die Breite Lc2 des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58 in der Umfangsrichtung Dcc ist.
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Inzwischen ist es nicht erforderlich, dass der spitzenseitige akustische Dämpfer 50 die Luftansaugung 54h zum Unterdrücken der Verbrennungsschwingung aufweist. In einem Fall, in dem der spitzenseitige akustische Dämpfer 50 nicht die Luftansaugung 54h aufweist, besteht jedoch eine Besorgnis, dass Gas mit hoher Temperatur, wie beispielsweise in dem Übergangsstück 45 erzeugtes Verbrennungsgas, durch die akustischen Löcher 52 in den spitzenseitigen Raum 57 strömen kann. Aus diesem Grund ist es in diesem Fall erforderlich, mittels des spitzenseitigen akustischen Dämpfers 50 eine Wärmebeständigkeitsbehandlung auf eine den spitzenseitigen Raum 57 definierende Oberfläche anzuwenden. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform die Luftansaugung 54h in der Akustikabdeckung 53 des spitzenseitigen akustischen Dämpfers 50 gebildet. Die komprimierte Luft in dem Zwischengehäuse 14 strömt aus der Luftansaugung 54h in den spitzenseitigen Raum 57. Die in den spitzenseitigen Raum 57 geströmte komprimierte Luft strömt aus den akustischen Löchern 52 in das Übergangsstück 45. Auf diese Weise kann die aus den akustischen Löchern 52 in das Übergangsstück 45 ausströmende komprimierte Luft verhindern, dass das in dem Übergangsstück 45 erzeugte Gas mit hoher Temperatur durch die akustischen Löcher 52 in den spitzenseitigen Raum 57 strömt.
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Die Luft, die aus der Innenseite des spitzenseitigen akustischen Dämpfers 50 in das Übergangsstück 45 strömt, kühlt eine Innenumfangsfläche des Übergangsstücks 45 und kühlt ein brennbares Gas, das aus den In-Rohr-Einspritzdüsen 47 in das Übergangsstück 45 ausgestoßen wird, beispielsweise Brennstoffgas oder vorgemischtes Gas, in dem Brennstoff und Luft vorgemischt sind. Wenn das brennbare Gas gekühlt wird, wird der in dem brennbaren Gas enthaltene Brennstoff nicht vollständig verbrannt, und CO wird erzeugt. Im Allgemeinen müssen Brennkammern die CO-Emissionen, die aufgrund einer unvollständigen Verbrennung von Brennstoff erzeugt werden, unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes reduzieren.
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Die Brennkammer 40 der vorliegenden Ausführungsform enthält den basisendseitigen akustischen Dämpfer 60 zusätzlich zu dem spitzenseitigen akustischen Dämpfer 50. Aus diesem Grund ist es möglich, einen gewünschten akustischen Dämpfungseffekt zu erhalten, selbst wenn die Gesamtöffnungsfläche aller akustischen Löcher 52, die in dem spitzenseitigen Loch bildenden Bereich 58 gebildet sind, kleiner als im Fall von nur dem spitzenseitigen akustischen Dämpfer 50 ist. Somit kann in der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsrate von Luft, die aus der Innenseite des spitzenseitigen akustischen Dämpfers 50 in das Übergangsstück 45 strömt, im Vergleich zu einem Fall von nur dem spitzenseitigen akustischen Dämpfer 50 unterdrückt werden, während ein gewünschter akustischer Dämpfungseffekt erhalten wird, und die CO-Emissionen können reduziert werden.
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Die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 kann auch an der basisendseitigen Seite Dcb des Flansches 41 vorgesehen sein. In diesem Fall befindet sich der basisendseitige Raum außerhalb des Gasturbinengehäuses 15. Aus diesem Grund wird eine Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Akustikabdeckung groß, und die Akustikabdeckung muss eine druckfeste Struktur aufweisen. Daher sind in diesem Fall die Herstellungskosten hoch.
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Da in der vorliegenden Ausführungsform die Akustikabdeckung 63 des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 in dem Gasturbinengehäuse 15 an der Außenumfangsseite des Außenrohrs 43 angeordnet ist, werden sowohl der Druck außerhalb der Akustikabdeckung 63 als auch der Druck innerhalb der Akustikabdeckung 63 zu dem Druck innerhalb des Gasturbinengehäuses 15, und die Akustikabdeckung 63 muss keine druckfeste Struktur aufweisen. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform eine Erhöhung der Herstellungskosten unterdrückt werden.
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Zusätzlich kann die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 an der Außenumfangsseite des Innenrohrs 44 vorgesehen sein. In diesem Fall befindet sich die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 in einem Bereich des Strömungswegs 49 für komprimierte Luft. Wenn sich die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 in einem Bereich des Strömungswegs 49 für komprimierte Luft befindet, tritt eine Verzerrung der Strömung von komprimierter Luft in dem Innenrohr 44 auf. Insbesondere ist beispielsweise die Strömungsrate der komprimierten Luft in einem Bereich in dem Innenrohr 44 nahe dem basisendseitigen akustischen Dämpfer 60 geringer als die Strömungsrate der komprimierten Luft in einem Bereich in dem Innenrohr 44 fern von dem basisendseitigen akustischen Dämpfer 60. Auf diese Weise kann es sein, dass ein Teil des in das Übergangsstück 45 eingespritzten Brennstoffs nicht vollständig verbrannt wird, wenn eine Verzerrung der Strömung der komprimierten Luft in dem Innenrohr 44 auftritt.
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Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform der basisendseitige akustische Dämpfer 60 an der Außenumfangsseite des Außenrohrs 43 vorgesehen, um die Verzerrung der Strömung der komprimierten Luft in dem Innenrohr 44 zu unterdrücken.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, der basisendseitige Loch bildende Bereich 68 an der Spitzenseite Dct in Bezug auf die Brennstoffeinspritzposition der Strömungsweg-Einspritzdüse 48 angeordnet. Hier ist vorübergehend eine Luftansaugung in der Akustikabdeckung 63 des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 vorgesehen, so dass komprimierte Luft aus der Innenseite des basisendseitigen Raums 67 durch das akustische Loch 62 in den Strömungsweg 49 für komprimierte Luft strömt. In diesem Fall wird in der vorliegenden Ausführungsform die Verzerrung der Brennstoffkonzentration in der komprimierten Luft in dem Innenrohr 44 unterdrückt, im Vergleich zu einem Fall, in dem der basisendseitige Loch bildende Bereich 68 an der Basisendseite Dcb in Bezug auf die Brennstoffeinspritzposition angeordnet ist.
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Darüber hinaus enthält die Brennkammer 40 der vorliegenden Ausführungsform den spitzenseitigen akustischen Dämpfer 50 und den basisendseitigen akustischen Dämpfer 60. Wenn jedoch der gewünschte akustische Dämpfungseffekt nur mit dem basisendseitigen akustischen Dämpfer 60 erhalten werden kann, kann der spitzenseitige akustische Dämpfer 50 weggelassen werden.
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[Zusätzliche Hinweise]
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Die Brennkammer in der obigen Ausführungsform ist beispielsweise wie folgt zu verstehen.
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(1) Eine Brennkammer in einem ersten Aspekt enthält einen Flansch 41, der sich in einer Radialrichtung von einer Achse Ac aus ausbreitet und der an einem Gasturbinengehäuse 15 befestigt ist; ein Außenrohr 43, das eine rohrförmige Form um die Achse Ac bildet und das in dem Gasturbinengehäuse 15 angeordnet und an dem Flansch 41 befestigt ist; ein Innenrohr 44, das eine rohrförmige Form um die Achse Ac bildet und das an einer Innenumfangsseite des Außenrohrs 43 angeordnet ist; eine In-Rohr-Einspritzdüse 47, die an einer Innenumfangsseite des Innenrohrs 44 angeordnet und an dem Flansch 41 befestigt ist und die in der Lage ist, Brennstoff einzuspritzen; ein Übergangsstück 45, das eine rohrförmige Form um die Achse Ac bildet, mit dem Innenrohr 44 verbunden ist und es ermöglicht, dass der von der In-Rohr-Einspritzdüse 47 eingespritzte Brennstoff auf einer Innenumfangsseite des Übergangsstücks verbrannt wird; und einen basisendseitigen akustischen Dämpfer 60, der einen Außenrohr bildenden Teil 61, der ein Teil einer Platte ist, die das Außenrohr 43 bildet, und eine Akustikabdeckung 63 aufweist, die einen basisendseitigen Raum 67 in dem Gasturbinengehäuse 15 auf einer Außenumfangsseite des Außenrohrs 43 in Übereinstimmung mit dem Außenrohr bildenden Teil 61 bildet. An einer Spitzenseite Dct, die eine Seite ist, an der das Außenrohr 43 in einem Fall angeordnet ist, in dem der Flansch 41 als eine Referenz verwendet wird, und an einer Basisendseite Dcb, die eine Seite gegenüber der Spitzenseite Dct von beiden Seiten einer Achsenrichtung Dc ist, in der sich die Achse Ac erstreckt, ist das Übergangsstück 45 mit einem Abschnitt des Innenrohrs 44 an der Spitzenseite Dct verbunden und erstreckt sich zu der Spitzenseite Dct hin. Der Außenrohr bildende Teil 61 ist mit mehreren akustischen Löchern 62 versehen, die von der Innenumfangsseite des Außenrohrs 43 in den basisendseitigen Raum 67 eindringen.
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Die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 kann auch an der basisendseitigen Seite Dcb des Flansches 41 vorgesehen sein. In diesem Fall befindet sich der basisendseitige Raum außerhalb des Gasturbinengehäuses 15. Aus diesem Grund wird eine Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Akustikabdeckung groß, und die Akustikabdeckung muss eine druckfeste Struktur aufweisen. Daher sind in diesem Fall die Herstellungskosten hoch.
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Da in dem vorliegenden Aspekt die Akustikabdeckung 63 des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 in dem Gasturbinengehäuse 15 an der Außenumfangsseite des Außenrohrs 43 angeordnet ist, werden sowohl der Druck außerhalb der Akustikabdeckung 63 als auch der Druck innerhalb der Akustikabdeckung 63 zu dem Druck innerhalb des Gasturbinengehäuses 15, und die Akustikabdeckung 63 muss keine druckfeste Struktur aufweisen. Daher kann in dem vorliegenden Aspekt eine Erhöhung der Herstellungskosten unterdrückt werden.
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Zusätzlich kann die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 an der Außenumfangsseite des Innenrohrs 44 vorgesehen sein. In diesem Fall befindet sich die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 in einem Bereich des Strömungswegs 49 für komprimierte Luft zwischen dem Außenrohr 43 und dem Innenrohr 44. Wenn sich die Akustikabdeckung des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 in einem Bereich des Strömungswegs 49 für komprimierte Luft befindet, tritt eine Verzerrung der Strömung von komprimierter Luft in dem Innenrohr 44 auf. Insbesondere ist beispielsweise die Strömungsrate der komprimierten Luft in einem Bereich in dem Innenrohr 44 nahe dem basisendseitigen akustischen Dämpfer 60 geringer als die Strömungsrate der komprimierten Luft in einem Bereich in dem Innenrohr 44 fern von dem basisendseitigen akustischen Dämpfer 60. Auf diese Weise kann es sein, dass ein Teil des in das Übergangsstück 45 eingespritzten Brennstoffs nicht vollständig verbrannt wird, wenn eine Verzerrung der Strömung der komprimierten Luft in dem Innenrohr 44 auftritt.
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Daher ist in dem vorliegenden Aspekt der basisendseitige akustische Dämpfer 60 an der Außenumfangsseite des Außenrohrs 43 vorgesehen, um die Verzerrung der Strömung der komprimierten Luft in dem Innenrohr 44 zu unterdrücken.
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(2) Die Brennkammer in einem zweiten Aspekt ist die Brennkammer des ersten Aspekts, die ferner einen spitzenseitigen akustischen Dämpfer 50, der einen Übergangsstück bildenden Teil 51 aufweist, der ein Teil einer Platte ist, die das Übergangsstück 45 bildet, und eine Akustikabdeckung 53, die einen spitzenseitigen Raum 57 an einer Außenumfangsseite des Übergangsstücks 45 in Übereinstimmung mit dem Übergangsstück bildenden Teil 51 bildet, enthält. Der Übergangsstück bildende Teil 51 ist mit mehreren akustischen Löchern 52 versehen, die von der Innenumfangsseite des Übergangsstücks 45 in den spitzenseitigen Raum 57 eindringen.
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In dem vorliegenden Aspekt kann die Verbrennungsschwingung im Vergleich zu einem Fall unterdrückt werden, in dem nur der basisendseitige akustische Dämpfer 60 aus dem basisendseitigen akustischen Dämpfer 60 und dem spitzenseitigen akustischen Dämpfer 50 verwendet wird.
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(3) Die Brennkammer in einem dritten Aspekt ist die Brennkammer des zweiten Aspekts, in der eine Fläche eines Loch bildenden Bereichs 68 des Außenrohr bildenden Teils 61, in dem die mehreren akustischen Löcher 62 gebildet sind, größer als eine Fläche eines Loch bildenden Bereichs 58 des Übergangsstück bildenden Teils 51 ist, in dem die mehreren akustischen Löcher 52 gebildet sind.
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Der basisendseitige akustische Dämpfer 60 ist weiter von einer Erzeugungsquelle der Verbrennungsschwingung entfernt als der spitzenseitige akustische Dämpfer 50. Aus diesem Grund ist in dem vorliegenden Aspekt die Fläche des basisendseitigen Loch bildenden Bereichs 68 größer als die Fläche des spitzenseitigen Loch bildenden Bereichs 58, um den Effekt des Unterdrückens der Verbrennungsschwingung mittels des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 zu verstärken.
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(4) Die Brennkammer in dem vierten Aspekt ist die Brennkammer eines beliebigen der ersten bis dritten Aspekte, die ferner eine Strömungsweg-Einspritzdüse 48 enthält, die den Brennstoff in einen ringförmigen Strömungsweg 49 für komprimierte Luft zwischen der Innenumfangsseite des Außenrohrs 43 und einer Außenumfangsseite des Innenrohrs 44 einspritzt. Die Strömungsweg-Einspritzdüse 48 ist an dem Flansch 41 befestigt. Ein Loch bildender Bereich 68 des Außenrohr bildenden Teils 61, in dem die mehreren akustischen Löcher 62 gebildet sind, ist an der Spitzenseite Dct in Bezug auf eine Position angeordnet, wo die Strömungsweg-Einspritzdüse 48 den Brennstoff einspritzt.
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Vorübergehend ist eine Luftansaugung in der Akustikabdeckung 63 des basisendseitigen akustischen Dämpfers 60 vorgesehen, so dass komprimierte Luft aus der Innenseite des basisendseitigen Raums 67 durch das akustische Loch 62 in den Strömungsweg 49 für komprimierte Luft strömt. In diesem Fall wird in dem vorliegenden Aspekt die Verzerrung der Brennstoffkonzentration in der komprimierten Luft in dem Innenrohr 44 unterdrückt, im Vergleich zu einem Fall, in dem der basisendseitige Loch bildende Bereich 68 an der Basisendseite Dcb in Bezug auf die Brennstoffeinspritzposition der Strömungsweg-Einspritzdüse 48 angeordnet ist.
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Die Gasturbine in der obigen Ausführungsform ist beispielsweise wie folgt zu verstehen.
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(5) Eine Gasturbine in einem fünften Aspekt enthält die Brennkammer 40 eines beliebigen der ersten bis vierten Aspekte; einen Kompressor 20, der in der Lage ist, Luft zu komprimieren, um der Brennkammer 40 komprimierte Luft zuzuführen; eine Turbine 30, die in der Lage ist, durch in der Brennkammer 40 erzeugtes Verbrennungsgas angetrieben zu werden; und ein Zwischengehäuse 14. Der Kompressor 20 weist einen Kompressorrotor 21, der sich um eine Rotorachse Ar dreht, und ein Kompressorgehäuse 25 auf, das eine Außenumfangsseite des Kompressorrotors 21 abdeckt. Die Turbine 30 ist auf einer zweiten Seite aus einer ersten Seite und der zweiten Seite in einer Rotorachsenrichtung Da angeordnet, in der sich die Rotorachse Ar erstreckt, und weist einen Turbinenrotor 31, der sich um die Rotorachse Ar dreht, und ein Turbinengehäuse 35 auf, das eine Außenumfangsseite des Turbinenrotors 31 abdeckt. Der Kompressorrotor 21 und der Turbinenrotor 31 sind miteinander gekoppelt, um einen Gasturbinenrotor 11 zu bilden. Das Zwischengehäuse 14 ist zwischen dem Kompressorgehäuse 25 und dem Turbinengehäuse 35 in der Rotorachsenrichtung Da angeordnet und bildet einen Raum, in den die von dem Kompressor 20 komprimierte Luft strömt. Das Kompressorgehäuse 25, das Zwischengehäuse 14 und das Turbinengehäuse 35 sind miteinander gekoppelt, um das Gasturbinengehäuse 15 zu bilden. Der Flansch 41 der Brennkammer 40 ist an dem Zwischengehäuse 14 befestigt. Industrielle Anwendbarkeit
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Herstellungskosten der Brennkammer zu senken und gleichzeitig die Verbrennungsschwingung zu unterdrücken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gasturbine
- 11
- Gasturbinenrotor
- 14
- Zwischengehäuse
- 14h
- Brennkammer-Befestigungsloch
- 15
- Gasturbinengehäuse
- 20
- Kompressor
- 21
- Kompressorrotor
- 22
- Rotorwelle
- 23
- Rotorschaufelreihe
- 25
- Kompressorgehäuse
- 26
- Statorschaufelreihe
- 30
- Turbine
- 31
- Turbinenrotor
- 32
- Rotorwelle
- 33
- Rotorschaufelreihe
- 35
- Turbinengehäuse
- 36
- Statorschaufelreihe
- 39
- Verbrennungsgas-Strömungsweg
- 40
- Brennkammer
- 41
- Flansch
- 42
- Bolzen
- 43
- Außenrohr
- 44
- Innenrohr
- 45
- Übergangsstück
- 46
- Stütze für Übergangsstück
- 47
- In-Rohr-Einspritzdüse
- 47p
- Pilotdüse
- 47m
- Hauptdüse
- 48
- Strömungsweg-Einspritzdüse
- 49
- Strömungsweg für komprimierte Luft
- 50
- spitzenseitiger akustischer Dämpfer
- 51
- Übergangsstück bildender Teil
- 52
- akustisches Loch
- 53
- Akustikabdeckung
- 54
- Deckplatte
- 54h
- Luftansaugung
- 55
- Seitenplatte
- 56
- Trennplatte
- 57
- spitzenseitiger akustischer Raum (oder spitzenseitiger Raum)
- 58
- spitzenseitiger Loch bildender Bereich
- 60
- basisendseitiger akustischer Dämpfer
- 61
- Außenrohr bildender Teil
- 62
- akustisches Loch
- 63
- Akustikabdeckung
- 64
- Deckplatte
- 65
- Seitenplatte
- 66
- Trennplatte
- 67
- basisendseitiger akustischer Raum (oder basisendseitiger Raum)
- 68
- basisendseitiger Loch bildender Bereich
- A
- Außenluft
- F
- Brennstoff
- G
- Verbrennungsgas
- Ar
- Rotorachse
- Ac
- Brennkammerachse
- Da
- Rotorachsenrichtung
- Dau
- Stromaufwärtsachsenseite
- Dad
- Stromabwärtsachsenseite
- Dc
- Achsenrichtung
- Dcb
- Basisendseite
- Dct
- Spitzenseite
- Dcc
- Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2020050646 [0002]
- JP 2004183944 [0006]
