DE112022000444T5

DE112022000444T5 - Gasturbinenbrennkammer, gasturbine und gasturbinen-montageverfahren

Info

Publication number: DE112022000444T5
Application number: DE112022000444.4T
Authority: DE
Inventors: Kentaro Tokuyama; Taiki Kinoshita; Kenta Taniguchi; Kenichi Hashimoto; Satoshi Takiguchi; Kazuhiro Tominaga
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2023-10-05
Also published as: CN117015659A; JP6980144B1; WO2022202516A1; KR20230145415A; JP2022148121A

Abstract

Eine akustische Vorrichtung für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß einer Ausführungsform umfasst: einen ersten Bereich, der an einer stromabwärtigen Seite eines Verbrennungszylinders angeordnet ist, wobei der erste Bereich an einer Position vorhanden ist, die mindestens eine von einem Paar von Positionen quer zu dem Verbrennungszylinder in einer radialen Richtung des Verbrennungszylinders ist, ein Paar zweiter Bereiche, deren Position in einer axialen Richtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder sich zumindest teilweise mit dem Paar von Positionen überschneidet und deren Position in der Umfangsrichtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder sich von der des Paars von Positionen unterscheidet, wobei das Paar zweiter Bereiche an Positionen quer über den Verbrennungszylinder in der radialen Richtung vorhanden ist, und ein dritter Bereich, der an einer stromaufwärtigen Seite des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs in Bezug auf den Verbrennungszylinder angeordnet ist. Die Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem Paar von zweiten Bereichen ist kleiner als die Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem ersten Bereich, und die Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem dritten Bereich ist größer als die Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem Paar von zweiten Bereichen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Gasturbinenbrennkammer, eine Gasturbine und ein Gasturbinen-Montageverfahren. Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-049675 , die am 24. März 2021 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Eine Gasturbine umfasst einen Verdichter, eine Brennkammer und eine Turbine. Der Verdichter saugt Luft an, komprimiert und setzt die Luft auf einen hohen Druck und sendet die Hochdruckluft zu der Brennkammer.
Die Brennkammer spritzt einen Brennstoff in die Hochdruckluft ein und verbrennt den Brennstoff. Das durch die Verbrennung des Brennstoffs entstehende Hochtemperaturverbrennungsgas wird zur Turbine geleitet, und das Hochtemperaturverbrennungsgas treibt die Turbine an.
Die Turbine und der Verdichter drehen sich um dieselbe Welle. Wenn also die Turbine wie oben beschrieben angetrieben wird, wird auch der Verdichter angetrieben, der wie oben beschrieben Luft ansaugt und verdichtet.
In einer Gasturbine, die wie oben beschrieben arbeitet, können bei der Verbrennung des Brennstoffs Verbrennungsschwingungen auftreten, die während des Betriebs der Gasturbine Lärm und Schwingungen verursachen können.
Zur Unterdrückung des Lärms und der Schwingungen aufgrund der Verbrennungsschwingungen ist die Brennkammer daher mit einer akustischen Auskleidung zur Absorption von relativ hochfrequentem Schall, die beispielsweise eine perforierte Platte und eine Abdeckung umfasst, die die Außenseite der perforierten Platte abdeckt, sowie mit einem akustischen Dämpfer zur Absorption von relativ niederfrequentem Schall, der einen großen Resonanzraum aufweist, versehen (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Zitierliste
Patentliteratur
Patentschrift 1: JP2013-117231A
ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Probleme
Im Allgemeinen sind in einer industriellen Gasturbine mehrere Gasturbinenbrennkammern entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine angeordnet. Aufgrund der Beziehung zwischen den Turbinenrotorschaufeln und der Brennkammer in Bezug auf die Position in der radialen Richtung der Gasturbine ist die Vielzahl der Brennkammern nahe an der radialen Innenseite der Gasturbine angeordnet. Daher ist der Abstand zwischen benachbarten Brennkammern in der Umfangsrichtung der Gasturbine tendenziell relativ gering.
Wenn es für die komprimierte Luft aus der Brennkammer weniger einfach ist, den Raum zwischen benachbarten Brennkammern in der Umfangsrichtung der Gasturbine zu durchströmen, kann der in die Brennkammern strömende Strom komprimierter Luft in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung der Brennkammer ungleichmäßiger verteilt werden. Dadurch kann sich beispielsweise die Flammentemperatur innerhalb des Verbrennungszylinders lokal erhöhen, was zu einer Erhöhung der Verbrennungsschwingungen, einer Erhöhung von NOx o.ä. führen kann.
Ein Ziel mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es, eine ungleichmäßige Verteilung des in den Verbrennungszylinder einströmenden Stroms komprimierter Luft in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders zu unterdrücken.
Lösung der Probleme

(1) Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Brennkammer für eine Gasturbine: einen Verbrennungszylinder, und eine akustische Vorrichtung, die an einem Außenumfang des Verbrennungszylinders angeordnet ist, wobei die akustische Vorrichtung umfasst: einen ersten Bereich, der an einer stromabwärtigen Seite des Verbrennungszylinders positioniert ist, wobei der erste Bereich an einer Position vorhanden ist, die mindestens eine von einem Paar von Positionen quer über dem Verbrennungszylinder in einer radialen Richtung des Verbrennungszylinders ist, ein Paar zweiter Bereiche, deren Position in axialer Richtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder sich zumindest teilweise mit dem Paar von Positionen überschneidet und deren Position in einer Umfangsrichtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder sich von der des Paars von Positionen unterscheidet, wobei das Paar zweiter Bereiche an Positionen quer über dem Verbrennungszylinder in der radialen Richtung vorhanden ist, und einen dritten Bereich, der an einer stromaufwärtigen Seite des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs in Bezug auf den Verbrennungszylinder angeordnet ist, wobei eine Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem Paar von zweiten Bereichen kleiner ist als eine Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem ersten Bereich, und wobei eine Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem dritten Bereich größer ist als eine Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem Paar der zweiten Bereiche.
(2) Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Gasturbine eine Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern gemäß der obigen Konfiguration (1), wobei die Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern in einer Umfangsrichtung der Gasturbine angeordnet ist, und zwei der Gasturbinenbrennkammern, die einander in der Umfangsrichtung der Gasturbine benachbart sind, so angeordnet sind, dass ein Bereich des Paares von zweiten Bereichen von einer der beiden Gasturbinenbrennkammern dem anderen Bereich des Paares von zweiten Bereichen der anderen der beiden Gasturbinenbrennkammern in der Umfangsrichtung der Gasturbine benachbart ist.
(3) Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Montage einer Gasturbine ein Verfahren zur Montage einer Gasturbine, das umfasst: einen Schritt des Anordnens einer Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern mit der obigen Konfiguration (1) innerhalb eines Gehäuses der Gasturbine in einer Umfangsrichtung der Gasturbine, und der Schritt des Anordnens umfasst das Anordnen der Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern derart, dass, von zwei der Gasturbinenbrennkammern, die einander in der Umfangsrichtung der Gasturbine benachbart sind, ein Bereich des Paares von zweiten Bereichen einer der Gasturbinenbrennkammern und der andere Bereich des Paares von zweiten Bereichen der anderen der Gasturbinenbrennkammern einander in der Umfangsrichtung der Gasturbine benachbart sind.

Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine ungleichmäßige Verteilung des in den Verbrennungszylinder strömenden Stroms komprimierter Luft in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders zu unterdrücken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Gasturbine gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Brennkammer gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist eine schematische Seitenansicht einer Brennkammer gemäß einigen Ausführungsformen, gesehen in der Umfangsrichtung der Gasturbine, zentriert auf die Mittelachse der Gasturbine.
4A ist eine Pfeil-Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 3.
4B ist eine Pfeil-Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 3.
4C ist eine Pfeil-Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 3
5A ist eine Entwicklungsansicht einer akustischen Vorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen, die entlang der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders entwickelt wurde.
5B ist eine Entwicklungsansicht einer akustischen Vorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen, die entlang der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders entwickelt wurde.
6 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung des Abstands zwischen den benachbarten Brennkammern in der Umfangsrichtung der Gasturbine.
7 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung des Abstands zwischen den benachbarten Brennkammern in der Umfangsrichtung der Gasturbine.
8 ist eine Pfeil-Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 3.
9 ist eine Querschnittsansicht einer Brennkammer von der stromabwärtigen Seite entlang der ersten Mittelachse an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders aus gesehen.
10 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zur Montage einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform beschreibt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten, die in den Ausführungsformen beschrieben werden, nur als illustrativ zu verstehen sind und nicht dazu dienen, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, sofern sie nicht besonders gekennzeichnet sind.
So ist beispielsweise ein Ausdruck einer relativen oder absoluten Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so auszulegen, dass er nur die Anordnung im strengen Wortsinn bezeichnet, sondern auch einen Zustand einschließt, in dem die Anordnung um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand relativ verschoben ist, wodurch es möglich ist, die gleiche Funktion zu erreichen.
So ist beispielsweise ein Ausdruck eines gleichen Zustands wie „derselbe“, „gleich“ und „einheitlich“ nicht so zu verstehen, dass er nur den Zustand angibt, in dem das Merkmal strikt gleich ist, sondern auch einen Zustand, in dem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, mit dem dennoch die gleiche Funktion erreicht werden kann.
Darüber hinaus ist beispielsweise ein Ausdruck einer Form, wie eine rechteckige oder zylindrische Form, nicht so zu verstehen, dass damit nur die geometrisch strenge Form gemeint ist, sondern umfasst auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs, in dem die gleiche Wirkung erzielt werden kann.
Andererseits sind Ausdrücke wie „umfassen“, „einschließen“, „haben“, „enthalten“ und „bilden“ nicht so zu verstehen, dass sie andere Komponenten ausschließen.
(Gasturbine 1)
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Gasturbine gemäß einigen Ausführungsformen.
Eine Gasturbine, die ein Beispiel für die Anwendung einer Gasturbinenbrennkammer gemäß einigen Ausführungsformen ist, wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen einen Verdichter 2 zur Erzeugung von komprimierter Luft, die als Oxidationsmittel dient, eine Gasturbinenbrennkammer 4 zur Erzeugung von Verbrennungsgas unter Verwendung der komprimierten Luft und eines Brennstoffs, und eine Turbine 6, die konfiguriert ist, um durch das Verbrennungsgas zum Drehen angetrieben zu werden. Im Fall der Gasturbine 1 zur Stromerzeugung ist ein Generator (nicht dargestellt) mit der Turbine 6 verbunden, so dass mit der Rotationsenergie der Turbine 6 elektrischer Strom erzeugt wird. In der folgenden Beschreibung wird die Gasturbinenbrennkammer 4 auch nur als Brennkammer 4 bezeichnet.
Es wird ein spezifisches Konfigurationsbeispiel für jede Komponente der Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen beschrieben.
Der Verdichter 2 gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein Verdichtergehäuse 10, einen Lufteinlass 12 zum Ansaugen von Luft, der an einer Einlassseite des Verdichtergehäuses 10 angeordnet ist, einen Rotor 8, der so angeordnet ist, dass er sowohl das Verdichtergehäuse 10 als auch das unten beschriebene Turbinengehäuse 22 durchsetzt, und verschiedene Schaufeln, die innerhalb des Verdichtergehäuses 10 angeordnet sind. Die verschiedenen Schaufeln umfassen eine an der Seite des Lufteinlasses 12 angeordnete Einlassleitschaufel14, eine Vielzahl von an dem Verdichtergehäuse 10 befestigten Statorschaufeln 16 und eine Vielzahl von Rotorschaufeln 18, die an dem Rotor 8 abwechselnd mit den Statorschaufeln 16 eingesetzt sind. Der Verdichter 2 kann weitere, in den Zeichnungen nicht dargestellte Bestandteile enthalten, wie eine Extraktionskammer. In dem obigen Verdichter 2 strömt die vom Lufteinlass 12 angesaugte Luft durch die Vielzahl der Statorschaufeln 16 und die Vielzahl der Rotorschaufeln 18, um komprimiert zu werden und zu komprimierter Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck zu werden. Die komprimierte Luft mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck wird von dem Verdichter 2 zu der Brennkammer 4 einer späteren Stufe geschickt.
Die Brennkammer 4 ist gemäß einigen Ausführungsformen in einem Gehäuse 20 angeordnet. Wie in 1 dargestellt, ist eine Vielzahl von Brennkammern 4 ringförmig um den Rotor 8 in dem Gehäuse 20 angeordnet. Die Brennkammer 4 wird mit einem Brennstoff und der vom Verdichter 2 erzeugten komprimierten Luft versorgt und verbrennt den Brennstoff und die komprimierte Luft, um Verbrennungsgas zu erzeugen, das als Arbeitsmedium der Turbine 6 dient. Das Verbrennungsgas wird der Turbine 6 in einer späteren Stufe von der Brennkammer 4 zugeführt. Das Konfigurationsbeispiel der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen wird später im Detail beschrieben.
Die Turbine 6 gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein Turbinengehäuse 22 und verschiedene Schaufeln, die innerhalb des Turbinengehäuses 22 angeordnet sind. Die verschiedenen Schaufeln umfassen eine Vielzahl von Statorschaufeln 24, die an dem Turbinengehäuse 22 befestigt sind, und eine Vielzahl von Rotorschaufeln 26, die an dem Rotor 8 so eingesetzt sind, dass sie abwechselnd mit den Statorschaufeln 24 angeordnet sind. Die Turbine 6 kann noch weitere Elemente enthalten, wie Auslassleitschaufeln und dergleichen. In der Turbine 6 wird der Rotor 8 in Drehung versetzt, wenn das Verbrennungsgas durch die Vielzahl von Leitschaufeln 24 und die Vielzahl von Rotorschaufeln 26 strömt. Auf diese Weise wird der mit dem Rotor 8 gekoppelte Generator angetrieben.
Eine Abgaskammer 30 ist über ein Abgasgehäuse 28 mit der stromabwärtigen Seite des Turbinengehäuses 22 verbunden. Das Verbrennungsgas wird nach dem Antrieb der Turbine 6 über das Abgasgehäuse 28 und die Abgaskammer 30 nach Außen ausgetragen.
(Brennkammer 4)
2 ist eine Querschnittsansicht einer Brennkammer gemäß einigen Ausführungsformen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird die spezifische Konfiguration der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, sind eine Vielzahl von Brennkammern 4 gemäß einigen Ausführungsformen in einer ringförmigen Form angeordnet, die auf den Rotor 8 zentriert ist (siehe 1). Jede Brennkammer 4 umfasst eine Brennkammerauskleidung 46, die in einem durch das Gehäuse 20 definierten Brennkammergehäuse 40 angeordnet ist, einen in der Brennkammerauskleidung 46 angeordneten Pilotverbrennungsbrenner 50 und eine Vielzahl von in der Brennkammerauskleidung 46 angeordneten Vormischverbrennungsbrennern (Hauptverbrennungsbrennern) 60. Die Brennkammer 4 umfasst ferner ein Zylindergehäuse 45, das an der radialen Außenseite des Brennkammerkorbs 47 der Brennkammerauskleidung 46 innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet ist. An der radialen Außenseite des Brennerkorbs 47 und der radialen Innenseite des Zylindergehäuses 45 ist ein Luftdurchgang 43 gebildet, durch den komprimierte Luft strömt.
Die Brennkammer 4 kann weitere Bestandteile aufweisen, wie ein Bypass-Rohr (nicht abgebildet), durch das das Verbrennungsgas umgeleitet werden kann.
Die Brennkammerauskleidung 46 umfasst beispielsweise einen Brennkammerkorb 47, der um den Pilotverbrennungsbrenner 50 und die mehreren Vormischverbrennungsbrenner 60 herum angeordnet ist, sowie ein Übergangsstück 48, das mit einem distalen Ende des Brennkammerkorbs 47 verbunden ist. Der Brennerkorb 47 und das Übergangsstück 48 können eine integrierte Brennkammerauskleidung bilden. In der folgenden Beschreibung wird die Brennkammerauskleidung 46 auch als Verbrennungszylinder 46 bezeichnet, einschließlich des Falles, dass der Brennkammerkorb 47 und das Übergangsstück 48 einen integrierten Verbrennungszylinder bilden.
Der Pilotverbrennungsbrenner 50 ist entlang der Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46 angeordnet. Die Vielzahl der Vormischverbrennungsbrenner 60 sind in Abständen voneinander so angeordnet, dass sie den Pilotverbrennungsbrenner 50 umgeben.
In der Brennkammer 4 mit der obigen Konfiguration wird die im Verdichter 2 erzeugte komprimierte Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck dem Brennkammergehäuse 40 von einem Verdichterauslass zugeführt und strömt dann vom Brennkammergehäuse 40 über den Luftdurchgang 43 in den Brennerzylinder 66. Im Brennerzylinder 66 werden die komprimierte Luft und ein aus dem Brennstoffanschluss 62 zugeführter Brennstoff vorgemischt. Zu diesem Zeitpunkt bildet das vorgemischte Gas hauptsächlich eine Drallströmung mit einem Verwirbler (nicht abgebildet) und strömt in den Verbrennungszylinder 46. Im Verbrennungszylinder 46 werden außerdem die komprimierte Luft und ein vom Pilotverbrennungsbrenner 50 über den Brennstoffanschluss 52 eingespritzter Brennstoff gemischt und durch eine Pilot- oder Zündflamme (nicht dargestellt) gezündet, um verbrannt zu werden, wodurch Verbrennungsgas erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt diffundiert ein Teil des Verbrennungsgases mit Flammen in die Umgebung, wodurch das vorgemischte Gas, das von jedem Vormischverbrennungsbrenner 60 in den Verbrennungszylinder 46 strömt, gezündet wird, um eine Verbrennung zu bewirken. Insbesondere ist es mit der Pilotflamme, die durch den vom Pilotverbrennungsbrenner 50 eingespritzten Pilotbrennstoff erzeugt wird, möglich, Flammen zu halten, um eine stabile Verbrennung des vorgemischten Gases (vorgemischtes Brennstoff-Gas-Gemisch) aus dem Vormischverbrennungsbrenner 60 durchzuführen.
(Akustische Vorrichtung 100)
3 ist eine schematische Seitenansicht einer Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen, gesehen in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1, zentriert auf die Mittelachse des Rotors 8, d.h. die Mittelachse AX der Gasturbine 1. In 3 erstreckt sich die Mittelachse AX der Gasturbine 1 in der Zeichnung in Rechts-Links-Richtung am unteren Teil der Brennkammer 4 in der Zeichnung.
Die Brennkammer 4 umfasst gemäß einigen Ausführungsformen eine akustische Vorrichtung 100, die an dem Außenumfang des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist.
4A ist eine Pfeil-Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 3.
4B ist eine Pfeil-Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 3.
4C ist eine Pfeil-Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 3.
4A, 4B und C zeigen die Querschnitte der Platte des Verbrennungszylinders 46 und des unten beschriebenen Gehäuses 150 entlang der Dickenrichtung, und die Querschnitte sind als durchgezogene Linien dargestellt. Die von den durchgezogenen Linien umschlossenen Bereiche entsprechen also dem Innenraum des Verbrennungszylinders 46 und der Resonanzkammer (Resonanzraum) 160 der nachfolgend beschriebenen akustischen Vorrichtung 100. In 4A ist für ein Element, dessen Plattenoberfläche vor der Zeichnung liegt (z.B. das unten beschriebene erste Plattenelement 181), die Oberfläche schraffiert dargestellt.
5A ist eine Entwicklungsansicht einer akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen, die entlang der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 entwickelt wurde, und zeigt eine Entwicklungsansicht einer inneren akustischen Vorrichtung 101 entsprechend der Pfeilansicht I in 4A.
5B ist eine Entwicklungsansicht einer akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen, die entlang der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 entwickelt wurde, und zeigt eine Entwicklungsansicht einer äußeren akustischen Vorrichtung 103, die der Pfeilansicht II in 4A entspricht.
In 5A und5B sind in Bezug auf die Position des Verbrennungszylinders 46 in der axialen Richtung die Positionen des A-A-Pfeilquerschnitts, des B-B-Pfeilquerschnitts und des C-C-Querschnitts in 3 in einfach gepunkteten Strichlinien dargestellt.
Die akustische Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen hat ein Gehäuse 150, das eine Vielzahl von Resonanzkammern (Resonanzräumen) 160 zur Dämpfung von Verbrennungsschwingungen bildet, die unabhängig voneinander angeordnet sind. Das Gehäuse 150 bildet eine innere akustische Vorrichtung 101, die an der Innenseite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders angeordnet ist, und eine äußere akustische Vorrichtung 103, die von der inneren akustischen Vorrichtung 101 verschieden ist und zumindest teilweise an der Außenseite der inneren akustischen Vorrichtung 101 in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist. Das heißt, die akustische Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die innere akustische Vorrichtung 101 und die äußere akustische Vorrichtung 103.
Jedes der Plattenelemente, die das Gehäuse 150 bilden, ist direkt oder indirekt an der Außenoberfläche des Verbrennungszylinders 46 befestigt.
Wenn beispielsweise der inneren akustischen Vorrichtung 101 und der äußeren akustischen Vorrichtung 103 unterschiedliche Funktionen zugewiesen werden, wie z.B. die Dämpfung von Verbrennungsschwingungen unterschiedlicher Frequenzen, kann eine Funktion, die mit einer relativ kleinen Kapazität wirksam sein kann, der inneren akustischen Vorrichtung 101 zugewiesen werden, die an der inneren Seite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist, die wahrscheinlich eine kleinere Kapazität hat. Darüber hinaus kann beispielsweise eine Funktion, die eine relativ große Kapazität erfordert, der äußeren akustischen Vorrichtung 103 zugewiesen werden, die an der Außenseite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist und ohne weiteres eine größere Kapazität haben kann.
Das heißt, bei der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist es einfacher, Funktionen, die der inneren akustischen Vorrichtung 101 und der äußeren akustischen Vorrichtung 103 zuzuweisen sind, unter dem Gesichtspunkt der Kapazität vernünftig einzustellen.
In der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen bildet die innere akustische Vorrichtung 101 eine akustische Auskleidung 201, und die äußere akustische Vorrichtung 103 bildet einen akustischen Dämpfer 203.
Die akustische Auskleidung 201 ist eine akustische Vorrichtung, die in der Lage ist, Schwingungen mit einer relativ hohen Frequenz zu reduzieren, die durch Verbrennungsschwingungen verursacht werden, und der akustische Dämpfer 203 ist eine akustische Vorrichtung, die in der Lage ist, Schwingungen mit einer relativ niedrigen Frequenz zu reduzieren, die durch Verbrennungsschwingungen verursacht werden. Daher benötigt der akustische Dämpfer 203 einen relativ großen Resonanzraum im Vergleich zu der akustischen Auskleidung 201.
Daher kann die akustische Auskleidung 201, die auch mit einer relativ kleinen Kapazität eine Wirkung ausüben kann, vorzugsweise der inneren akustischen Vorrichtung 101 zugeordnet werden, die an der Innenseite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist und tendenziell eine kleinere Kapazität aufweist. Ferner kann beispielsweise der akustische Dämpfer 203, der eine relativ große Kapazität benötigt, vorzugsweise der äußeren akustischen Vorrichtung 103 zugeordnet werden, die in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 an der Außenseite angeordnet ist und eher eine größere Kapazität aufweist.
Dementsprechend ist es bei der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen möglich, Funktionen, die der inneren akustischen Vorrichtung 101 und der äußeren akustischen Vorrichtung 103 zuzuordnen sind, unter dem Gesichtspunkt der Kapazität sinnvoll einzustellen.
Wie in 5A und 5B dargestellt ist, haben die innere akustische Vorrichtung 101 und die äußere akustische Vorrichtung 103 gemäß einigen Ausführungsformen jeweils eine Vielzahl von Resonanzkammern (Resonanzräumen) 160, die voneinander unabhängig sind. Wie in den 5A und 5B dargestellt ist, sind benachbarte Resonanzkammern 160 durch ein in unterbrochenen Linien dargestelltes Trennelement 151 getrennt.
Jede Resonanzkammer 160 kann nicht dargestellte Trennplatten aufweisen, die im Inneren der Resonanzkammer 160 angeordnet sind, so dass sich der Resonanzraum bogenförmig oder gewunden im Inneren der Resonanzkammer 160 erstreckt.
In 5A und 5B ist die Richtung von oben nach unten in den Zeichnungen die axiale Richtung entlang der Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46, und die Richtung von rechts nach links in den Zeichnungen ist die Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46, zentriert auf die Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46. In der folgenden Beschreibung wird die axiale Richtung entlang der Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46 als die axiale Richtung des Verbrennungszylinders 46 oder einfach als die axiale Richtung bezeichnet, und die auf die Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46 zentrierte Umfangsrichtung wird als die Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 oder einfach als die Umfangsrichtung bezeichnet. In ähnlicher Weise wird in der folgenden Beschreibung die radiale Richtung, die in der Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46 zentriert ist, als die radiale Richtung des Verbrennungszylinders 46 oder einfach als die radiale Richtung bezeichnet.
In Bezug auf die axiale Richtung des Verbrennungszylinders 46 wird die Seite, an der sich der Einspritzanschluss oder -port 46d für das Verbrennungsgas befindet, als die stromabwärtige Seite bezeichnet, und die andere Seite, an der sich der Pilotverbrennungsbrenner 50 und dergleichen befindet, wird als die stromaufwärtige Seite bezeichnet.
Ferner wird in der folgenden Beschreibung die axiale Richtung entlang der Mittelachse AX der Gasturbine 1 als die axiale Richtung der Gasturbine 1 bezeichnet, die Umfangsrichtung, die auf die Mittelachse AX der Gasturbine 1 zentriert ist, wird als die Umfangsrichtung der Gasturbine 1 bezeichnet, und die radiale Richtung, die auf die Mittelachse AX der Gasturbine 1 zentriert ist, wird als die radiale Richtung der Gasturbine 1 bezeichnet.
In Bezug auf die axiale Richtung der Gasturbine 1 wird die Seite, auf der die Turbine 6 und die Abgaskammer 30 angeordnet sind, als die stromabwärtige Seite und die andere Seite, auf der der Verdichter 2 angeordnet ist, als die stromaufwärtige Seite bezeichnet, und zwar in Bezug auf die Position der Brennkammer 4.
In Bezug auf die Position der akustischen Vorrichtung 100 in der Umfangsrichtung, in der radialen Richtung der Gasturbine, die auf die Mittelachse AX der Gasturbine 1 zentriert ist, wird die Position in der Umfangsrichtung, die am weitesten von der Mittelachse AX der Gasturbine 1 entfernt ist, als Null Grad definiert. Der Wert des Winkelgrads der Position in der Umfangsrichtung nimmt von der Position, in der die Position in der Umfangsrichtung null Grad beträgt, wenn der Verbrennungszylinder 46 von der stromabwärtigen Seite in der axialen Richtung betrachtet wird, im Gegenuhrzeigersinn zu.
Die Vielzahl der Resonanzkammern 160 der inneren akustischen Vorrichtung 101 stehen mit dem Innenraum des Verbrennungszylinders 46 über eine Vielzahl von nicht dargestellten akustischen Löchern in Verbindung, die an dem Verbrennungszylinder 46 ausgebildet sind.
Die Vielzahl der Resonanzkammern 160 der äußeren akustischen Vorrichtung 103 stehen mit dem Innenraum des Verbrennungszylinders 46 über eine Vielzahl von nicht dargestellten akustischen Löchern in Verbindung, die an dem Verbrennungszylinder 46 in einem Bereich 119 ausgebildet sind, in dem die innere akustische Vorrichtung 101 nicht angeordnet ist, wie in 5A dargestellt ist.
In dem in den 5A und 5B dargestellten Beispiel sind die Vielzahl der akustischen Löcher, die die Vielzahl der Resonanzkammern 160 der äußeren akustischen Vorrichtung 103 und den Innenraum des Verbrennungszylinders 46 in Verbindung bringen, in einem Bereich der akustischen Vorrichtung 100 an der stromabwärtigen Seite in der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 ausgebildet. Die akustischen Löcher können jedoch auch in einem anderen Bereich als dem oben genannten Bereich ausgebildet sein. In ähnlicher Weise können die Vielzahl der akustischen Löcher in einem Bereich in der Nähe von Null Grad und in der Nähe von 180 Grad in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 gebildet werden, während die Vielzahl der akustischen Löcher in einem anderen Bereich als dem oben genannten Bereich gebildet werden.
(Abstand zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 nebeneinander angeordneten Brennkammern 4)
6 und 7 sind schematische Diagramme zur Beschreibung des Abstands zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 nebeneinander angeordneten Brennkammern 4, wobei die Verbrennungszylinder 46 von zwei in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 nebeneinander angeordneten Brennkammern 4 von der Außenseite in der radialen Richtung der Gasturbine 1 gesehen werden, wie in der Pfeilansicht VII von 3. In 6 wird die Darstellung der akustischen Vorrichtung 100 aus Gründen der Beschreibung weggelassen.
Im Allgemeinen sind in einer Industriegasturbine eine Vielzahl von Brennkammern 4 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angeordnet, wie die Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen. Aufgrund der Lagebeziehung zwischen den Turbinenrotorschaufeln 26 der Turbine 6 und den Brennkammern 4 in der radialen Richtung der Gasturbine 1 müssen die Vielzahl der Brennkammern 4 nahe der radialen Innenseite der Gasturbine 1 angeordnet sein. Daher ist der Abstand zwischen benachbarten Brennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 tendenziell relativ klein.
Wie in 2 dargestellt, strömt die vom Verdichter 2 in das Brennkammergehäuse 40 eingeleitete komprimierte Luft für die Verbrennung in das Brennkammergehäuse 40 zu der stromabwärtigen Seite in der axialen Richtung der Gasturbine 1, wie durch den Pfeil „a“ angezeigt ist, an einer Position näher an der Innenseite in der radialen Richtung der Gasturbine 1 im Vergleich zu der Vielzahl der in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart angeordneten Brennkammern 4. Dann strömt die in das Brennkammergehäuse 40 eingeleitete komprimierte Luft für die Verbrennung in der radialen Richtung der Gasturbine zu der Außenseite, wie durch die Pfeile „b“ und „c“ angedeutet ist, während sie sich in der axialen Richtung der Gasturbine 1 zu der stromaufwärtigen Seite dreht, wie durch die Pfeile „d“ und „e“ angedeutet ist, wodurch sie von der stromaufwärtigen Seite in der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 in den Verbrennungszylinder 46 einströmt.
Nachdem die komprimierte Luft wie oben beschrieben in das Brennkammergehäuse 40 einströmt, strömt ein Teil der komprimierten Luft im Verlauf des Einströmens in den Verbrennungszylinder 46, wie durch den Pfeil „c“ angedeutet ist, durch den Raum (Spalt) 40a zwischen den Verbrennungszylindern 46 benachbarter Brennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 (siehe 6). Wenn also der Raum 40a zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbarten Verbrennungszylindern 46 zu klein ist, kann der in den Verbrennungszylinder 46 einströmende Strom komprimierter Luft in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 ungleichmäßiger verteilt werden. Dadurch kann sich beispielsweise die Flammentemperatur innerhalb des Verbrennungszylinders 46 lokal erhöhen, was beispielsweise zu einer Erhöhung der Verbrennungsschwingungen oder einer Erhöhung von NOx führen kann.
Darüber hinaus ist eine Industriegasturbine häufig mit einer akustischen Vorrichtung 100 zur Dämpfung von Verbrennungsschwingungen ausgestattet, wie dies bei der Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen der Fall ist. Die akustische Vorrichtung 100 ist häufig an dem äußeren Umfang des Verbrennungszylinders 46 angebracht, so dass der Raum 40a zwischen den benachbarten Verbrennungszylindern 46 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 tendenziell noch kleiner wird (siehe 7). In 7 zeigen die durchgezogenen Linien, die die akustische Vorrichtung 100 darstellen, schematisch die Form der akustischen Vorrichtung 100 in einem Fall, in dem das unten beschriebene Paar von zweiten Bereichen 113, 114 vorgesehen ist. Darüber hinaus zeigen die gestrichelten Linien in 7, die die akustische Vorrichtung 100 zeigen, schematisch die Form einer typischen akustischen Vorrichtung, die nicht das Paar der unten beschriebenen zweiten Bereiche 113, 114 hat.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen umfasst die akustische Vorrichtung 100 ein Paar von ersten Bereichen 111, 112 und den unten beschriebenen dritten Bereich 120.
Dabei weist die akustische Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen ein Paar von ersten Bereichen 111, 112 auf, die an der stromabwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 positioniert sind und an einem Paar von Positionen 111A, 112A quer zu dem Verbrennungszylinder 46 in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 angeordnet sind (siehe 4A und die unten beschriebenen 8 und 9). Die akustische Vorrichtung 100 weist ein Paar zweiter Bereiche 113, 114 auf, deren Position in axialer Richtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder 46 sich zumindest teilweise mit dem Paar erster Bereiche 111, 112 (dem Paar von Positionen 111A, 112A) überschneidet und deren Position in der Umfangsrichtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder 46 sich von der des Paars erster Bereiche 111, 112 (dem Paar von Positionen 111A, 112A) unterscheidet, wobei das Paar zweiter Bereiche 113, 114 an Positionen quer zu dem Verbrennungszylinder 46 in der radialen Richtung angeordnet ist. Bei der akustischen Vorrichtung 100 befindet sich der dritte Bereich 120 an der stromaufwärtigen Seite der ersten Bereiche 111, 112 und der zweiten Bereiche 113, 114 in Bezug auf den Verbrennungszylinder 46. Die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 ist kleiner als die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in den ersten Bereichen 111, 112. Die Dicke t20 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem dritten Bereich 120 ist größer als die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114.
In einem Fall, in dem die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen die obige Konfiguration aufweist, ist es bei der Anordnung einer Vielzahl der Brennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 bevorzugt, die Vielzahl der Brennkammern 4 so anzuordnen, dass das Paar von zweiten Bereichen 113, 114 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 positioniert ist (siehe 7). Dementsprechend ist die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 kleiner als die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112, und somit ist es einfacher, den Raum 40a zwischen den Verbrennungszylindern 46 sicherzustellen, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 nebeneinander angeordnet sind. Somit kann für den in den Verbrennungszylinder 46 einströmenden Strom komprimierter Luft die oben beschriebene ungleichmäßige Verteilung in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 unterdrückt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Brennkammer 4 zu realisieren, die in der Lage ist, das Auftreten von Verbrennungsschwingungen und beispielsweise NOx zu unterdrücken.
Bei jeder Ausführungsform bezieht sich die Dicke der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung auf den Abstand des Verbrennungszylinders 46 in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 von der äußeren Umfangsoberfläche des mit der akustischen Vorrichtung 100 versehenen Verbrennungszylinders 46 zu der Endoberfläche der akustischen Vorrichtung 100 an der Außenseite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46. Ferner wird in der folgenden Beschreibung die Dicke der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung auch als die Dicke der akustischen Vorrichtung 100 bezeichnet.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen kann die akustische Vorrichtung 100 die folgende Konfiguration aufweisen.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen hat der Verbrennungszylinder 46 einen Einspritzteil 46e, der einen Einspritzanschluss oder -port 46d für Verbrennungsgas bildet, der an einem Endabschnitt an der stromabwärtigen Seite ausgebildet ist. Die Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46 hat die erste Mittelachse AXc1 an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 und die zweite Mittelachse AXc2 an dem Einspritzteil 46e, die sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken. Das Paar der ersten Bereiche 111, 112 kann sich vorzugsweise mit der ersten virtuellen Ebene Pv1 schneiden, die die erste Mittelachse AXc1 und die zweite Mittelachse AXc2 enthält. Das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 kann sich vorzugsweise mit der zweiten virtuellen Ebene Pv2 schneiden, die die erste Mittelachse AXc1 enthält und sich orthogonal mit der ersten virtuellen Ebene Pv1 schneidet.
In einigen Ausführungsformen ist es in einem Fall, in dem die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angeordnet sind, durch Anordnen der Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 derart, dass das Paar von zweiten Bereichen 113, 114 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 positioniert ist, einfacher, den Raum 40a zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbarten Verbrennungszylindern 46 wie oben beschrieben sicherzustellen. Ferner sind in einem Fall, in dem die Gasturbinenbrennkammern 4 wie oben beschrieben angeordnet sind, der Bereich 111 und der andere Bereich 112 des Paars erster Bereiche 111, 112 mit einer größeren Dicke t12 in der radialen Richtung als die Dicke t11 in der radialen Richtung in dem Paar zweiter Bereiche 113, 114 in der radialen Richtung der Gasturbine 1 angeordnet. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass das Paar der ersten Bereiche 111, 112 sich zwischen den Gasturbinenbrennkammern 4, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind, gegenseitig stören, und somit ist es einfacher, die Kapazität des Paares der ersten Bereiche 111, 112 sicherzustellen.
8 ist eine Pfeil-Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 3 zur Beschreibung der Positions- und Abmessungsbeziehung zwischen dem Paar der ersten Bereiche 111, 112 und dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen, wie sie in 8 dargestellt ist, kann zumindest ein Teil von zumindest einem des Paares der zweiten Bereiche 113, 114 vorzugsweise an der Außenseite in der radialen Richtung eines Liniensegments Lf angeordnet sein, das zwei Endabschnitte verbindet, die quer zu dem zumindest einen des Paares der zweiten Bereiche 113, 114 der Endabschnitte 100b in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 der Außenoberfläche 100a in dem Paar der ersten Bereiche 111, 112 positioniert sind, wenn man sie entlang der ersten Mittelachse AXc1 an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 betrachtet.
Bei einigen Ausführungsformen wird in einem Fall, in dem die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angeordnet sind, durch Anordnen der Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 derart, dass das Paar zweiter Bereiche 113, 114 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 positioniert ist, die Richtung der Anordnung des Bereichs 111 und des anderen Bereichs 112 des Paars erster Bereiche 111, 112 näher an der radialen Richtung der Gasturbine 1. Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ragt der Endabschnitt 100b nicht weiter in der Umfangsrichtung vor als der am weitesten vorstehende Abschnitt eines des Paars von zweiten Bereichen 113, 114, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 vorstehen. Somit ist es möglich, die Größe des Paares der ersten Bereiche 111, 112 entlang der Umfangsrichtung zu unterdrücken, und somit ist es weniger wahrscheinlich, dass das Paar der ersten Bereiche 111, 112 einander zwischen den Gasturbinenbrennkammern 4, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind, stören.
9 ist eine Querschnittsansicht einer Brennkammer 4 von der stromabwärtigen Seite entlang der ersten Mittelachse AXc1 betrachtet an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46, die die Brennkammer 4 mit anderen vier Brennkammern 4 zeigt, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind.
Bei einigen Ausführungsformen umfassen, wie in 9 dargestellt, die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 die erste bis dritte Gasturbinenbrennkammer 4A, 4B, 4C, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 aufeinanderfolgend angeordnet sind. In der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B ist der zweite Punkt P2 als ein Punkt definiert, der innerhalb eines Bereichs in der axialen Richtung der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B, in dem das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 vorhanden ist, und auf der ersten Mittelachse AXc1 an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B liegt. In der ersten Gasturbinenbrennkammer 4A ist der erste Punkt P1 als ein Punkt definiert, der innerhalb eines Bereichs in der axialen Richtung der ersten Gasturbinenbrennkammer 4A, in dem das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 vorhanden ist, und auf der ersten Mittelachse AXc1 an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 der ersten Gasturbinenbrennkammer 4A liegt, wobei der Punkt die gleiche Position in axialer Richtung hat wie der zweite Punkt P2 der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B. In der dritten Gasturbinenbrennkammer 4C ist der dritte Punkt P3 als ein Punkt definiert, der innerhalb eines Bereichs in der axialen Richtung der dritten Gasturbinenbrennkammer 4C, in dem das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 vorhanden ist, und auf der Mittelachse AXc1 an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 der dritten Gasturbinenbrennkammer 4C liegt, wobei der Punkt die gleiche Position in der axialen Richtung hat wie der zweite Punkt P2 der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B. Die erste Tangentialebene Pt1 ist definiert als eine Tangentialebene an die Außenoberfläche 113a, 114a der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114, die die äußere Oberfläche 113a, 114a an einer Schnittpunktposition CP berühren, wo das erste Liniensegment Lv1, das den zweiten Punkt P2 und den ersten Punkt P1 verbindet, und die äußere Oberfläche 113a, 114a sich zwischen dem zweiten Punkt P2 und dem ersten Punkt P1 schneiden. Die zweite Tangentialebene Pt2 ist definiert als eine Tangentialebene an die Außenoberfläche 113a, 114a der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114, die die Außenoberfläche 113a, 114a an einer Schnittpunktposition CP berühren, an der sich das zweite Liniensegment Lv2, das den zweiten Punkt P2 und den dritten Punkt P3 verbindet, und die Außenoberfläche 113a, 114a zwischen dem zweiten Punkt P2 und dem dritten Punkt P3 schneiden.
Das Paar der ersten Bereiche 111, 112 der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B kann vorzugsweise zwischen der ersten Tangentialebene Pt1 und der zweiten Tangentialebene Pt2 liegen.
Dementsprechend ist es möglich, die Größe des Paares der ersten Bereiche 111, 112 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 zu unterdrücken, und somit ist es weniger wahrscheinlich, dass das Paar der ersten Bereiche 111, 112 einander zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbarten Gasturbinenbrennkammern 4 stört.
Zum Beispiel ist in der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen die Größe Lc von einem des Paares von zweiten Bereichen 113, 114 entlang der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 größer als die Größe Lax entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46.
Dementsprechend ist es möglich, den Abstand zwischen benachbarten Brennkammern 4 im Vergleich zu einem Fall zu vergrößern, in dem die Größe Lc entlang der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 kleiner ist als die Größe Lax 46 entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders, während die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 sichergestellt wird.
Die Größe Lc entlang der Umfangsrichtung kann zwischen dem Bereich 113 und dem anderen Bereich 114 unterschiedlich sein. In ähnlicher Weise kann die Größe Lcx entlang der axialen Richtung zwischen dem Bereich 113 und dem anderen Bereich 114 unterschiedlich sein.
In der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen kann sich ein Teil des dritten Bereichs 120 in der Umfangsrichtung mit mindestens einem Teil des Paars der zweiten Bereiche 113, 114 überlappen.
Im Allgemeinen ist die Brennkammer 4, wenn sie an dem Gehäuse 20 der Gasturbine 1 angebracht ist, in Bezug auf die Mittelachse AX so geneigt, dass die stromabwärtige Seite des Verbrennungszylinders 46 näher an der Achse des Rotors 8 der Gasturbine 1, d.h. der Mittelachse AX der Gasturbine 1, liegt als die stromaufwärtige Seite. Wenn also die Vielzahl der Brennkammern 4 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angeordnet sind, wird der Teilkreis um die Mittelachse AXc jeder Brennkammer 4 zur stromabwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 hin kleiner. Somit wird der Abstand zwischen benachbarten Verbrennungszylindern 46 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 zur stromabwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 hin tendenziell kleiner. Andererseits tendiert der Abstand zwischen benachbarten Verbrennungszylindern 46 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 dazu, zur stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 hin größer zu werden.
Selbst wenn der dritte Bereich 120, der an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist, im Vergleich zu dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 und dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 in der Umfangsrichtung mit zumindest einem Teil des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 überlappt, wie oben beschrieben, wird die Strömung der komprimierten Luft, die durch den Raum 40a zwischen den benachbarten Verbrennungszylindern 46 hindurchgeht, nicht wesentlich beeinträchtigt. Darüber hinaus ist es einfacher, die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 in dem dritten Bereich 120 sicherzustellen, wenn der dritte Bereich 120, der an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 im Vergleich zu dem Paar der ersten Bereiche 111, 112 und dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 positioniert ist, in der Umfangsrichtung mit zumindest einem Teil des Paars der zweiten Bereiche 113, 114 überlappen kann, wie oben beschrieben ist.
In der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 vorzugsweise nicht kleiner als das Doppelte der Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in den zweiten Bereichen 113, 114.
Durch Einstellen einer größeren Differenz zwischen der Dicke t12 der Akustikvorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 und der Dicke t11 der Akustikvorrichtung 100 in der radialen Richtung in den zweiten Bereichen 113, 114 ist es möglich, den Abstand zwischen den benachbarten Brennkammern 4 zu vergrößern und gleichzeitig die Kapazität der Akustikvorrichtung 100 sicherzustellen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die akustische Vorrichtung 100 ferner einen vierten Bereich 130 umfassen, der an der stromaufwärtigen Seite des dritten Bereichs 120 in Bezug auf den Verbrennungszylinder 46 angeordnet ist, wobei der vierte Bereich 130 einen anderen Existenzbereich als der dritte Bereich 120 in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 aufweist. Die Dicke t30 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem vierten Bereich 130 ist vorzugsweise größer als die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114.
Wie oben beschrieben neigt der Abstand zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 nebeneinander angeordneten Verbrennungszylindern 46 dazu, zur stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 hin größer zu werden. Daher hat das Vorsehen des vierten Bereichs 130 an der stromaufwärtigen Seite des dritten Bereichs 120 einen geringeren Einfluss auf die Strömung der komprimierten Luft, die durch den Raum 40a zwischen den benachbarten Verbrennungszylindern 46 strömt.
Durch das Vorsehen des vierten Bereichs 130 ist es möglich, den Einfluss auf die Strömung der komprimierten Luft, die durch den Raum 40a zwischen den benachbarten Verbrennungszylindern 46 strömt, zu unterdrücken und gleichzeitig die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 sicherzustellen.
Bei einigen Ausführungsformen kann, wie oben beschrieben, die akustische Vorrichtung 100 vorzugsweise eine Vielzahl von Resonanzkammern 160 umfassen, die unabhängig voneinander sind. Mindestens eine Resonanzkammer 160 kann, wie beispielsweise in 5 dargestellt ist, über einem der beiden ersten Bereiche 111, 122 (d.h. mindestens einem von dem Bereich 111 oder dem anderen Bereich 112) und dem dritten Bereich 120 angeordnet sein.
Dementsprechend ist es einfacher, die Kapazität der Resonanzkammer 160 zu gewährleisten.
Darüber hinaus kann, wie beispielsweise in 5B dargestellt ist, mindestens eine Resonanzkammer 160 über dem dritten Bereich 120 und dem vierten Bereich 130 oder über mindestens einem von dem Bereich 111 oder dem anderen Bereich 112, dem dritten Bereich 120 und dem vierten Bereich 130 angeordnet sein.
In der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist vorzugsweise die innere akustische Vorrichtung 101 vorhanden und die äußere akustische Vorrichtung 103 ist nicht in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 vorhanden, und die innere akustische Vorrichtung 101 und die äußere akustische Vorrichtung 103 sind in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 vorhanden.
Dementsprechend ist es möglich, die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 einfach so einzustellen, dass sie kleiner ist als die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in den ersten Bereichen 111, 112.
In der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen können die innere akustische Vorrichtung 101 und die äußere akustische Vorrichtung 103 vorzugsweise jeweils mindestens eine Resonanzkammer 160 aufweisen.
Dementsprechend ist es möglich, den Resonanzkammern 160 der inneren akustischen Vorrichtung 101 und der äußeren akustischen Vorrichtung 103 unterschiedliche Funktionen zuzuordnen, wie beispielsweise die Dämpfung von Verbrennungsschwingungen unterschiedlicher Frequenzen.
In der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Resonanzkammer 160 der äußeren akustischen Vorrichtung 103, wie beispielsweise in 5B dargestellt ist, über mindestens einem des Paares der ersten Bereiche 111, 112 (d.h. mindestens einem von dem Bereich 111 oder dem anderen Bereich 112) und dem dritten Bereich 120 angeordnet sein.
Dementsprechend ist es einfacher, die Kapazität der Resonanzkammer 160 zu gewährleisten.
Darüber hinaus kann, wie beispielsweise in 5B dargestellt ist, mindestens eine Resonanzkammer 160 der äußeren akustischen Vorrichtung 103 über dem dritten Bereich 120 und dem vierten Bereich 130 oder über mindestens einem von dem Bereich 111 oder dem anderen Bereich 112, dem dritten Bereich 120 und dem vierten Bereich 130 angeordnet sein.
(Verbindungselement 180)
Bei einigen Ausführungsformen kann die akustische Vorrichtung 100 ferner ein Verbindungselement 180 umfassen, das eine Endoberfläche 150a in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 und eine äußere Umfangsoberfläche (Außenoberfläche 100a) der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 verbindet.
Die Einzelheiten des Verbindungselements 180 werden im Folgenden näher beschrieben.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 verschieden von der Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114. Somit ist die Steifigkeit der akustischen Vorrichtung 100 zwischen dem Paar der ersten Bereiche 111, 112 und dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 unterschiedlich. Insbesondere ist die Steifigkeit der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 geringer als die Steifigkeit der akustischen Vorrichtung 100 in den ersten Bereichen 111, 112. Wenn also das Luft-Brennstoff-Gemisch aus dem Brennstoff und der komprimierten Luft für die Verbrennung in der Brennkammer 4 verbrennt und die Temperatur des Verbrennungszylinders 46 ansteigt, neigt der Verbrennungszylinder 46 dazu, sich so zu verformen, dass sich der Bereich 113 und der andere Bereich 114 des Paares der zweiten Bereiche 113, 114 weiter voneinander entfernen und der Bereich 111 und der andere Bereich 112 des Paares der ersten Bereiche 111, 112 sich einander nähern. Eine solche Verformung des Verbrennungszylinders 46 wird auch als seitliche ovale Verformung bezeichnet.
In der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen wird durch Verbinden der Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 und der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 über das Verbindungselement 180 die akustische Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 weniger wahrscheinlich verformt, und somit ist es möglich, die oben beschriebene seitliche ovale Verformung des Verbrennungszylinders 46 zu unterdrücken.
Zum Beispiel kann das Verbindungselement 180 mindestens ein Plattenelement 181 umfassen, das so angeordnet ist, dass die Richtung der Plattendicke entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 liegt.
In 4A ist die Oberfläche der Platte des ersten Plattenelements 181 zu der Vorderseite und zu der Rückseite der Zeichnung hin ausgerichtet. Daher ist in 4A, wie oben beschrieben ist, die Oberfläche der Platte des ersten Plattenelements 181 schraffiert dargestellt.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen schneidet sich die Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar erster Bereiche 111, 112 mit der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar zweiter Bereiche 113, 114. Somit weist die Oberfläche der Brennkammer 4 einen Ausnehmungsabschnitt 191 auf, der von der Endoberfläche 150a und der äußeren Umfangsoberfläche 100a gebildet wird.
Wie oben beschrieben ist das erste Plattenelement 181 ein Plattenelement, das die Endoberfläche 150a und die äußere Umfangsoberfläche 100a verbindet, und es ist so angeordnet, dass die Richtung der Plattendicke entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 verläuft. Das heißt, das erste Plattenelement 181 ist ein rippenförmiges Element, dessen Umfangskante mit der Endoberfläche 150a und der äußeren Umfangsoberfläche 100a verbunden ist und sich in der Umfangsrichtung und der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 erstreckt. Somit dient das erste Plattenelement 181 dazu, die oben beschriebene seitliche ovale Verformung des Verbrennungszylinders 46 zu unterdrücken, bei der sich das Plattenelement 153 mit der Endoberfläche 150a relativ zu dem Plattenelement 155 mit der Außenumfangsoberfläche 100a so verformt, als ob es kollabiert. Auf diese Weise ist es möglich, die oben beschriebene seitliche ovale Verformung des Verbrennungszylinders 46 mit einem plattenförmigen Element zu unterdrücken, das eine relativ einfache Form aufweist.
Weiterhin kann das Verbindungselement 180 beispielsweise mindestens ein zweites Plattenelement 182 umfassen, dessen Plattenoberfläche sich in der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 erstreckt. Das zweite Plattenelement 182 kann vorzugsweise die in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 verlaufende Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 in mindestens einem der beiden ersten Bereiche 111, 112 (d.h. mindestens einem von dem Bereich 111 oder dem anderen Bereich 112) und die äußere Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in den beiden zweiten Bereichen 113, 114 verbinden.
Es sollte beachtet werden, dass 4 den Querschnitt des zweiten Plattenelements 182 entlang der Dickenrichtung der Platte zeigt.
Dementsprechend ist es möglich, die oben beschriebene seitliche ovale Verformung des Verbrennungszylinders 46 mit einem plattenförmigen Element zu unterdrücken, das eine relativ einfache Form aufweist. Darüber hinaus ist es durch die Bereitstellung des zweiten Plattenelements 182 möglich, Turbulenzen des Stroms komprimierter Luft zu unterdrücken, der in einer Richtung strömt, die den Bereich 111 und den anderen Bereich 112 des Paars von ersten Bereichen 111, 112 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 verbindet, wie unten beschrieben wird. Das heißt, der oben beschriebene Ausnehmungsabschnitt 191 ist auf der Oberfläche der Brennkammer 4 angeordnet. Wenn also das zweite Plattenelement 182 nicht vorgesehen ist, wird die Strömung der komprimierten Luft, die in einer Richtung fließt, die den Bereich 111 und den anderen Bereich 112 des Paars erster Bereiche 111, 112 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar zweiter Bereiche 113, 114 verbindet, turbulent, wenn sie durch den Ausnehmungsabschnitt 191 fließt.
Das zweite Plattenelement 182 verbindet die Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der ersten Bereiche 111, 112 und die äußere Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 und hat eine Plattenfläche, die sich entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 erstreckt. Somit ist das zweite Plattenelement 182 in der Lage, den Ausnehmungsabschnitt 191 abzudecken, um die Tiefe des Ausnehmungsabschnitts 191 zu verringern.
Somit ist es durch das Vorsehen des zweiten Plattenelements 182 möglich, Turbulenzen des Stroms komprimierter Luft zu unterdrücken, der in einer Richtung strömt, die den Bereich 111 und den anderen Bereich 112 des Paars von ersten Bereichen 111, 112 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 verbindet.
Dabei ist der Strom der komprimierten Luft, der in einer Richtung strömt, die den Bereich 111 und den anderen Bereich 112 des Paares der ersten Bereiche 111, 112 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 verbindet, entweder in Richtung des anderen Bereichs 112 von dem Bereich 111 aus oder entgegengesetzt gerichtet. Daher ist es aus dem Bereich 111 und dem anderen Bereich 112 ausreichend, wenn das zweite Plattenelement 182 in einem Bereich angeordnet ist, der auf der stromabwärtigen Seite der Strömung der komprimierten Luft positioniert ist, und es ist nicht immer notwendig, das zweite Plattenelement 182 in einem Bereich vorzusehen, der auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist. In dem in 4A dargestellten Beispiel strömt die komprimierte Luft von der unteren Seite der Zeichnung, die die radial innere Seite der Gasturbine 1 ist, zur oberen Seite der Zeichnung, die die radial äußere Seite der Gasturbine 1 ist, und daher kann das zweite Plattenelement 182 vorzugsweise in dem Bereich 111 angeordnet sein. Das heißt, bei einigen Ausführungsformen entspricht die Strömung der komprimierten Luft ai, die in einer Richtung strömt, die den Bereich 111 und den anderen Bereich 112 des Paares der ersten Bereiche 111, 112 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 verbindet, der Strömung der komprimierten Luft, die durch den Pfeil „c“ in 2 angezeigt wird.
Darüber hinaus können das oben beschriebene erste Plattenelement 181 und das zweite Plattenelement 182 so vorgesehen sein, dass das zweite Plattenelement 182 den Ausnehmungsabschnitt 191 abdeckt und mindestens ein erstes Plattenelement 181 auf dem durch das zweite Plattenelement 182 abgedeckten Ausnehmungsabschnitt 191 angeordnet ist.
Das heißt, das Verbindungselement 180 kann mindestens ein zweites Plattenelement 182, wie unten beschrieben, und mindestens ein erstes Plattenelement 181 umfassen. Dabei ist das zweite Plattenelement 182 vorzugsweise ein Plattenelement mit einer Platte, deren Oberfläche sich in der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 erstreckt. Das erste Plattenelement 181 ist vorzugsweise ein Plattenelement, das in einem Bereich angeordnet ist, der von dem zweiten Plattenelement 182, der Endoberfläche 150a in der Umfangsrichtung der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 und der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 umgeben ist, und das so positioniert ist, dass die Plattendickenrichtung des ersten Plattenelements 181 entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 verläuft.
Dementsprechend ist es möglich, die oben beschriebene vorteilhafte Wirkung des ersten Plattenelements 181 und die vorteilhafte Wirkung des zweiten Plattenelements 182 zu erzielen. Darüber hinaus ist das erste Plattenelement 181 in einem Bereich angeordnet, der von dem zweiten Plattenelement 182, der Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 und der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 umgeben ist. Dementsprechend ist es möglich, den Einfluss des ersten Plattenelements 181 auf die Strömung der komprimierten Luft zu unterdrücken, die in einer Richtung strömt, die den Bereich 111 und den anderen Bereich 112 des Paars der ersten Bereiche 111, 112 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 verbindet.
Zum Beispiel ist in der akustischen Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen die Dicke des Plattenelements 153 mit der Endoberfläche 150a in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der ersten Bereiche 111, 112 vorzugsweise größer als die Dicke des Plattenelements 156 mit der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der ersten Bereiche 111, 112.
Durch die Erhöhung der Dicke des Plattenelements 153 ist es möglich, die oben beschriebene seitliche ovale Verformung des Verbrennungszylinders 46 zu unterdrücken.
In einem Fall, in dem die Brennkammer 4 gemäß einigen oben beschriebenen Ausführungsformen an der Gasturbine 1 angeordnet werden soll, können zwei Brennkammern 4, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 nebeneinander angeordnet sind, so angeordnet werden, dass der Bereich 113 des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 einer der beiden Brennkammern 4 an den anderen Bereich 114 des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 der anderen der beiden Brennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine angrenzt (siehe 7).
Dementsprechend ist es möglich, den Abstand zwischen den beiden Brennkammern 4 zu vergrößern. Dadurch kann für den in den Verbrennungszylinder 46 einströmenden Strom der komprimierten Luft die oben beschriebene ungleichmäßige Verteilung in Bezug auf die Lage in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 unterdrückt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Gasturbine 1 zu realisieren, die in der Lage ist, beispielsweise das Auftreten von Verbrennungsschwingungen und NOx zu unterdrücken.
(Verfahren zur Montage der Gasturbine)
10 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Zusammenbau bzw. zur Montage einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform beschreibt. Das in 10 gezeigte Flussdiagramm dient zur Beschreibung der Anordnung der Brennkammer 4 gemäß einigen oben beschriebenen Ausführungsformen.
Das Verfahren zur Montage einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform ist ein Verfahren zur Montage der Gasturbine 1 gemäß einigen der oben beschriebenen Ausführungsformen.
Das Verfahren zur Montage einer Gasturbine gemäß einigen Ausführungsformen umfasst einen Schritt S10 des Anordnens einer Vielzahl der Brennkammern 4 gemäß einigen oben beschriebenen Ausführungsformen in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 innerhalb des Gehäuses 20 der Gasturbine 1.
In dem Anordnungsschritt S10, wie beispielsweise in 7 dargestellt ist, werden die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 so angeordnet, dass in den beiden Gasturbinenbrennkammern 4, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart angeordnet sind, der Bereich 113 des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 einer der Gasturbinenbrennkammern 4 und der andere Bereich 114 des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 der anderen der beiden Gasturbinenbrennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind.
Dementsprechend ist die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 kleiner als die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112, und somit ist es einfacher, den Raum 40a zwischen den Verbrennungszylindern 46 sicherzustellen, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind. Somit kann für den in den Verbrennungszylinder 46 einströmenden Strom der komprimierten Luft die oben beschriebene ungleichmäßige Verteilung in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders unterdrückt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Gasturbinenbrennkammer 4 zu realisieren, die in der Lage ist, das Auftreten von Verbrennungsschwingungen und NOx zu unterdrücken.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben im Detail beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können implementiert werden.
Zum Beispiel hat die akustische Vorrichtung 100 gemäß einigen oben beschriebenen Ausführungsformen das Paar erster Bereiche 111, 112 an einem Paar von Positionen 111A, 112A quer zu dem Verbrennungszylinder 46 in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 angeordnet. Dennoch kann die akustische Vorrichtung 100 gemäß einigen Ausführungsformen nur einen von dem ersten Bereich 111 an der Position 111A des Paars von Positionen 111A, 112A oder dem ersten Bereich 112 an der anderen Position 112A aufweisen. Wenn die ersten Bereiche 111, 112 an beiden des Paares von Positionen 111A, 112A angeordnet sind, ist es einfacher, die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 sicherzustellen.
Die in den obigen jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen Inhalte können beispielsweise wie folgt verstanden werden.

(1) Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Gasturbinenbrennkammer 4: einen Verbrennungszylinder 46, und eine akustische Vorrichtung 100, die an einem Außenumfang des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist. Die akustische Vorrichtung 100 weist einen ersten Bereich 111, 112 auf, der an einer stromabwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 positioniert ist, wobei der erste Bereich 111, 112 an einer Position vorhanden ist, die mindestens eine von einem Paar von Positionen quer über dem Verbrennungszylinder 46 in einer radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 ist. Die akustische Vorrichtung 100 weist ein Paar zweiter Bereiche 113, 114 auf, deren Position in axialer Richtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder 46 zumindest teilweise mit dem Paar von Positionen 111A, 112A überlappt und deren Position in der Umfangsrichtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder 46 sich von der des Paars von Positionen 111A, 112A unterscheidet, wobei das Paar zweiter Bereiche 113, 114 an Positionen quer zu dem Verbrennungszylinder 46 in der radialen Richtung vorhanden ist. Die akustische Vorrichtung 100 hat einen dritten Bereich 120, der an der stromaufwärtigen Seite der ersten Bereiche 111, 112 und der zweiten Bereiche 113, 114 in Bezug auf den Verbrennungszylinder 46 angeordnet ist. Die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 ist kleiner als die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in den ersten Bereichen 111, 112. Die Dicke t20 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem dritten Bereich 120 ist größer als die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114.

Mit der obigen Konfiguration (1) ist es in einem Fall, in dem die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angeordnet sind, durch Anordnen der Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 derart, dass das Paar von zweiten Bereichen 113, 114 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 positioniert ist, einfacher, den Raum 40a zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbarten Verbrennungszylindern 46 zu gewährleisten, da die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 kleiner ist als die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in dem ersten Bereich 111, 112. Dadurch ist es möglich, die oben beschriebene ungleichmäßige Verteilung des in den Verbrennungszylinder 46 einströmenden Stroms komprimierter Luft in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 zu unterdrücken. Auf diese Weise ist es möglich, die Gasturbinenbrennkammer 4 zu realisieren, die in der Lage ist, das Auftreten von Verbrennungsschwingungen und NOx zu unterdrücken.
(2) Bei einigen Ausführungsformen ist bei der obigen Konfiguration (1) der erste Bereich 111, 112 vorzugsweise an beiden des Paares von Positionen 111A, 112A vorhanden.
Mit der obigen Konfiguration (2) ist es einfacher, die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 sicherzustellen.
(3) Bei einigen Ausführungsformen hat der Verbrennungszylinder 46 in der obigen Konfiguration (1) oder (2) ein Einspritzteil 46e, das einen Einspritzanschluss oder -port 46d für Verbrennungsgas bildet, die an einem Endabschnitt an der stromabwärtigen Seite ausgebildet ist. Die Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46 hat die erste Mittelachse AXc1 an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 und die zweite Mittelachse AXc2 an dem Einspritzteil 46e, die sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken. Der erste Bereich 111, 112 kann sich vorzugsweise mit der ersten virtuellen Ebene Pv1 schneiden, die die erste Mittelachse AXc1 und die zweite Mittelachse AXc2 enthält. Das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 kann sich vorzugsweise mit der zweiten virtuellen Ebene Pv2 schneiden, die die erste Mittelachse AXc1 enthält und sich orthogonal mit der ersten virtuellen Ebene Pv1 schneidet.
In einem Fall, in dem die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 mit der obigen Konfiguration (3) in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angeordnet sind, ist es einfacher, den Raum 40a zwischen den Verbrennungszylindern 46 nebeneinander in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1, wie oben beschrieben, sicherzustellen, indem die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 so angeordnet werden, dass das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 positioniert ist. Ferner sind in einem Fall, in dem die Gasturbinenbrennkammern 4 wie oben beschrieben angeordnet sind, der Bereich 111 und der andere Bereich 112 der ersten Bereiche 111, 112 mit einer größeren Dicke t12 in der radialen Richtung als die Dicke t11 in der radialen Richtung in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 in der radialen Richtung der Gasturbine 1 angeordnet. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die ersten Bereiche 111, 112 zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbarten Gasturbinenbrennkammern 4 gegenseitig stören, und somit ist es einfacher, die Kapazität der ersten Bereiche 111, 112 sicherzustellen.
(4) Bei einigen Ausführungsformen kann in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (3) zumindest ein Teil von zumindest einem des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 vorzugsweise an der Außenseite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders eines Liniensegments Lf angeordnet sein, das zwei Endabschnitte verbindet, die quer zu dem zumindest einen des Paars von zweiten Bereichen 113 114, positioniert sind, von den Endabschnitten 100b der Außenoberfläche 100a in dem ersten Bereich 111, 112, in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46, gesehen entlang der ersten Mittelachse AXc1 an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46, von der Mittelachse AXc des Verbrennungszylinders 46.
In einem Fall, in dem die Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern 4 mit der obigen Konfiguration (4) in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angeordnet sind, kommen durch Anordnen der Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern 4 derart, dass das Paar von zweiten Bereichen 113, 114 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 positioniert ist, die Richtung der Anordnung des Bereichs 111 und des anderen Bereichs 112 des Paars von ersten Bereichen 111, 112 näher zu der radialen Richtung der Gasturbine 1. Bei der obigen Konfiguration (4) ragt der Endabschnitt 100b nicht weiter in die Umfangsrichtung als der am weitesten vorstehende Abschnitt eines des Paars von zweiten Bereichen 113, 114, die in die Umfangsrichtung der Gasturbine 1 ragen. Somit ist es möglich, die Größe der ersten Bereiche 111, 112 entlang der Umfangsrichtung zu unterdrücken bzw. zu verringern, und somit ist es weniger wahrscheinlich, dass die ersten Bereiche 111, 112 einander zwischen Gasturbinenbrennkammern 4 stören, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind.
(5) Bei einigen Ausführungsformen hat in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (4) mindestens einer der Bereiche 113 oder der andere Bereich 114 des Paares von zweiten Bereichen 113, 114 vorzugsweise eine größere Größe Lc in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders als eine Größe Lax in einer axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46.
Mit der obigen Konfiguration (5) ist es möglich, den Abstand zwischen benachbarten Brennkammern 4 im Vergleich zu einem Fall zu vergrößern, in dem die Größe Lc in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 kleiner ist als die Größe Lax in der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46, während die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 sichergestellt wird.
(6) Bei einigen Ausführungsformen kann in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (5) ein Teil des dritten Bereichs 120 mit mindestens einem Teil des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 in der Umfangsrichtung überlappen.
Wie oben beschrieben wird die Strömung der komprimierten Luft, die durch den Raum 40a zwischen den benachbarten Verbrennungszylindern 46 strömt, nicht wesentlich beeinträchtigt, selbst wenn der dritte Bereich 120, der an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 im Vergleich zu dem Paar der ersten Bereiche 111, 112 und dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 angeordnet ist, mit zumindest einem Teil des Paars der zweiten Bereiche 113, 114 in der Umfangsrichtung wie in der obigen Konfiguration (6) überlappt. Wenn der dritte Bereich 120, der im Vergleich zu den ersten Bereichen 111, 112 und dem Paar zweiter Bereiche 113, 114 an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 positioniert ist, mit zumindest einem Teil des Paars zweiter Bereiche 113, 114 in der Umfangsrichtung überlappen kann, wie in der obigen Konfiguration (6) beschrieben ist, ist es außerdem einfacher, die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 in dem dritten Bereich 120 sicherzustellen.
(7) Bei einigen Ausführungsformen ist in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (6) die Dicke t12 in der radialen Richtung der akustischen Vorrichtung 100 in den ersten Bereichen 111, 112 vorzugsweise nicht kleiner als das Doppelte der Dicke t11 in der radialen Richtung der akustischen Vorrichtung 100 in den zweiten Bereichen 113, 114.
Mit der obigen Konfiguration (7) ist es möglich, durch Einstellen einer größeren Differenz zwischen der Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in dem Paar von ersten Bereichen 111, 112 und der Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in der radialen Richtung in den zweiten Bereichen 113, 114 den Abstand zwischen den benachbarten Brennkammern 4 zu vergrößern, während die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 sichergestellt wird.
(8) Bei einigen Ausführungsformen kann die akustische Vorrichtung 100 in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (7) ferner einen vierten Bereich 130 umfassen, der an der stromaufwärtigen Seite des dritten Bereichs 120 in Bezug auf den Verbrennungszylinder 46 angeordnet ist, wobei der vierte Bereich 130 einen anderen Existenzbereich als der dritte Bereich 120 in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 aufweist. Die Dicke t30 in der radialen Richtung der akustischen Vorrichtung 100 in dem vierten Bereich 130 ist vorzugsweise größer als die Dicke t11 in der radialen Richtung der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114.
Wie oben beschrieben, tendiert der Abstand zwischen den in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 nebeneinander angeordneten Verbrennungszylindern 46 dazu, zur stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders 46 hin größer zu werden. Daher hat das Vorsehen des vierten Bereichs 130 an der stromaufwärtigen Seite des dritten Bereichs 120 einen geringeren Einfluss auf die Strömung der komprimierten Luft, die durch den Raum 40a zwischen den benachbarten Verbrennungszylindern 46 strömt.
Mit der obigen Konfiguration (8) ist es möglich, den Einfluss auf die Strömung der komprimierten Luft, die durch den Raum 40a zwischen den benachbarten Verbrennungszylindern 46 strömt, zu unterdrücken bzw. zu verringern, während die Kapazität der akustischen Vorrichtung 100 sichergestellt wird.
(9) Bei einigen Ausführungsformen kann die akustische Vorrichtung 100 in jeder der obigen Konfigurationen (1) bis (8) vorzugsweise eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Resonanzkammern 160 umfassen. Die mindestens eine Resonanzkammer 160 kann über dem ersten Bereich 111, 112 und dem dritten Bereich 120 angeordnet sein.
Bei der obigen Konfiguration (9) ist es einfacher, die Kapazität der Resonanzkammer 160 sicherzustellen, indem die Resonanzkammer 160 über den ersten Bereichen 111, 112 und dem dritten Bereich 120 angeordnet wird.
(10) Bei einigen Ausführungsformen umfasst die akustische Vorrichtung 100 in jeder der obigen Konfigurationen (1) bis (9) vorzugsweise eine innere akustische Vorrichtung 101, die an der Innenseite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist, und eine äußere akustische Vorrichtung 103, die von der inneren akustischen Vorrichtung 101 verschieden ist und zumindest teilweise an der Außenseite der inneren akustischen Vorrichtung 101 in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 angeordnet ist.
Mit der obigen Konfiguration (10) kann beispielsweise in einem Fall, in dem der inneren akustischen Vorrichtung 101 und der äußeren akustischen Vorrichtung 103 unterschiedliche Funktionen zugewiesen sind, wie z.B. die Dämpfung von Verbrennungsschwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen, eine Funktion, die mit einer relativ kleinen Kapazität wirksam sein kann, der inneren akustischen Vorrichtung 101 zugewiesen werden, die an der inneren Seite in der radialen Richtung positioniert ist, die wahrscheinlich eine kleinere Kapazität hat. Darüber hinaus kann beispielsweise eine Funktion, die eine relativ große Kapazität erfordert, der äußeren akustischen Vorrichtung 103 zugewiesen werden, die in der radialen Richtung an der Außenseite angeordnet ist und eine größere Kapazität aufweisen kann. Das heißt, mit der obigen Konfiguration (10) ist es einfacher, Funktionen, die der inneren akustischen Vorrichtung 101 und der äußeren akustischen Vorrichtung 103 zugewiesen werden sollen, unter dem Gesichtspunkt der Kapazität sinnvoll einzustellen.
(11) Bei einigen Ausführungsformen ist in der obigen Konfiguration (10) vorzugsweise die innere akustische Vorrichtung 101 vorhanden und die äußere akustische Vorrichtung 103 existiert nicht in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 und die innere akustische Vorrichtung 101 und die äußere akustische Vorrichtung 103 existieren in dem ersten Bereich 111, 112.
Mit der obigen Konfiguration (11) ist es möglich, die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 einfach so einzustellen, dass sie kleiner ist als die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in dem ersten Bereich 111, 112.
(12) Bei einigen Ausführungsformen können in der obigen Konfiguration (10) oder (11) sowohl die innere akustische Vorrichtung 101 als auch die äußere akustische Vorrichtung 103 vorzugsweise mindestens eine Resonanzkammer 160 aufweisen.
Mit der obigen Konfiguration (12) ist es möglich, der inneren akustischen Vorrichtung 101 und der äußeren akustischen Vorrichtung 103 unterschiedliche Funktionen zuzuweisen, wie z.B. die Dämpfung von Verbrennungsschwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen.
(13) Bei einigen Ausführungsformen kann in der obigen Konfiguration (12) die mindestens eine Resonanzkammer 160 vorzugsweise über den ersten Bereichen 111, 112 und dem dritten Bereich 120 angeordnet sein.
Bei der obigen Konfiguration (13) ist es einfacher, die Kapazität der Resonanzkammer 160 sicherzustellen, indem die Resonanzkammer 160 über den ersten Bereichen 111, 112 und dem dritten Bereich 120 angeordnet wird.
(14) Bei einigen Ausführungsformen in einer der obigen Konfigurationen (10) bis (13) bildet die innere akustische Vorrichtung 101 vorzugsweise eine akustische Auskleidung 201, und die äußere akustische Vorrichtung 103 bildet einen akustischen Dämpfer 203.
Die akustische Auskleidung 201 ist eine akustische Vorrichtung 100, die in der Lage ist, Schwingungen mit einer relativ hohen Frequenz zu reduzieren, die durch Verbrennungsschwingungen verursacht werden, und der akustische Dämpfer 203 ist eine akustische Vorrichtung 100, die in der Lage ist, Schwingungen mit einer relativ niedrigen Frequenz zu reduzieren, die durch Verbrennungsschwingungen verursacht werden. Daher benötigt der akustische Dämpfer 203 einen relativ größeren Resonanzraum als die akustische Auskleidung 201.
Daher wird die akustische Auskleidung 201, die auch bei einer relativ kleinen Kapazität eine Wirkung entfalten kann, vorzugsweise der inneren akustischen Vorrichtung 101 zugeordnet, die in der radialen Richtung auf der Innenseite angeordnet ist und tendenziell eine kleinere Kapazität aufweist. Darüber hinaus wird z.B. der akustische Dämpfer 203, der eine relativ große Kapazität benötigt, vorzugsweise der äußeren akustischen Vorrichtung 103 zugeordnet, die in der radialen Richtung an der Außenseite angeordnet ist und eine größere Kapazität aufweisen kann.
Das heißt, mit der obigen Konfiguration (14) ist es möglich, die der inneren akustischen Vorrichtung 101 und der äußeren akustischen Vorrichtung 103 zuzuordnenden Funktionen unter dem Gesichtspunkt der Kapazität vernünftig einzustellen.
(15) Bei einigen Ausführungsformen kann die akustische Vorrichtung 100 in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (14) ferner ein Verbindungselement 180 umfassen, das eine Endoberfläche 150a in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 der akustischen Vorrichtung 100 in dem ersten Bereich 111, 112 und eine äußere Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 verbindet.
Bei der obigen Konfiguration (15) verbindet das Verbindungselement 180 die Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 in dem ersten Bereich 111, 112 und die äußere Umfangsoberfläche (Außenoberfläche 100a) der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114, und somit ist es möglich, die oben beschriebene seitliche ovale Verformung des Verbrennungszylinders 46 zu unterdrücken.
(16) Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verbindungselement 180 in der obigen Konfiguration (15) vorzugsweise mindestens ein Plattenelement 181, das so angeordnet ist, dass die Dickenrichtung entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 verläuft.
Mit der obigen Konfiguration (16) ist es möglich, die oben beschriebene seitliche ovale Verformung des Verbrennungszylinders 46 mit einem Element zu unterdrücken, das eine Plattenform hat, die eine relativ einfache Form ist.
(17) Bei einigen Ausführungsformen kann das Verbindungselement 180 in der obigen Konfiguration (15) oder (16) mindestens ein zweites Plattenelement 182 umfassen, dessen Plattenoberfläche sich in der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 erstreckt. Das zweite Plattenelement 182 verbindet vorzugsweise die in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 verlaufende Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 in den ersten Bereichen 111, 112 und die äußere Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in den beiden zweiten Bereichen 113.
Mit der obigen Konfiguration (17) ist es möglich, die oben beschriebene seitliche ovale Verformung des Verbrennungszylinders 46 mit einem Element zu unterdrücken, das eine Plattenform hat, die eine relativ einfache Form ist. Darüber hinaus ist es mit der obigen Konfiguration (17) möglich, Turbulenzen des Stroms komprimierter Luft zu unterdrücken, der in einer Richtung strömt, die den Bereich 111 und den anderen Bereich 112 des Paars von ersten Bereichen 111, 112 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 verbindet.
(18) Bei einigen Ausführungsformen kann das Verbindungselement 180 in der obigen Konfiguration (15) mindestens ein zweites Plattenelement 182 und mindestens ein unten beschriebenes erstes Plattenelement 181 umfassen. Dabei ist das zweite Plattenelement 182 vorzugsweise ein Plattenelement mit einer Platte, deren Oberfläche sich in der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 erstreckt. Das erste Plattenelement 181 ist vorzugsweise ein Plattenelement, das in einem Bereich angeordnet ist, der von dem zweiten Plattenelement 182, der Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 in dem ersten Bereich 111, 112 in Bezug auf die Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 und der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 umgeben ist, so dass eine Plattendickenrichtung entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders 46 ist.
Bei der obigen Konfiguration (18) hat das erste Plattenelement 181 die gleiche vorteilhafte Wirkung wie bei der obigen Konfiguration (16), und das zweite Plattenelement 182 hat die gleiche vorteilhafte Wirkung wie bei der obigen Konfiguration (17). Außerdem ist bei der obigen Konfiguration (18) das erste Plattenelement 181 in einem Bereich angeordnet, der von dem zweiten Plattenelement 182, der Endoberfläche 150a der akustischen Vorrichtung 100 in den ersten Bereichen 111, 112 und der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 umgeben ist, und somit ist es möglich, den Einfluss des ersten Plattenelements 181 auf die Strömung der komprimierten Luft zu unterdrücken, die in einer Richtung strömt, die den Bereich 111 und den anderen Bereich 112 der ersten Bereiche 111, 112 entlang der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der zweiten Bereiche 113, 114 miteinander verbindet.
(19) Bei einigen Ausführungsformen ist in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (18) die Dicke des Plattenelements 153 mit der Endoberfläche 150a in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 der akustischen Vorrichtung 100 in den ersten Bereichen 111, 112 vorzugsweise größer als die Dicke des Plattenelements 156 mit der äußeren Umfangsoberfläche 100a der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar der ersten Bereiche 111, 112.
Mit der obigen Konfiguration (19) ist es möglich, durch Vergrößerung der Dicke des Plattenelements 153 mit der Endoberfläche 150a eine seitliche ovale Verformung des oben beschriebenen Verbrennungszylinders 46 zu unterdrücken.
(20) Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Gasturbine 1 eine Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern 4 gemäß einer der obigen Ausführungen (1) bis (19). Die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 sind in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angeordnet. Zwei der Gasturbinenbrennkammern 4, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind, sind so angeordnet, dass ein Bereich 113 des Paares von zweiten Bereichen 113, 114 einer der beiden Gasturbinenbrennkammern 4 an den anderen Bereich 114 des Paares von zweiten Bereichen 113, 114 der anderen der beiden Gasturbinenbrennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 angrenzt.
Mit der obigen Konfiguration (20) ist es möglich, den Abstand zwischen den beiden Gasturbinenbrennkammern 4 zu vergrößern. Dadurch ist es möglich, die oben beschriebene ungleichmäßige Verteilung des in den Verbrennungszylinder 46 einströmenden Stroms komprimierter Luft in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders 46 zu unterdrücken. Auf diese Weise ist es möglich, die Gasturbine 1 zu realisieren, die in der Lage ist, das Auftreten von Verbrennungsschwingungen und beispielsweise NOx zu unterdrücken.
(21) Bei einigen Ausführungsformen umfassen in der obigen Konfiguration (20) die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 die ersten bis dritten Gasturbinenbrennkammern 4A, 4B, 4C, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 aufeinanderfolgend angeordnet sind. In der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B ist der zweite Punkt P2 als ein Punkt definiert, der innerhalb eines Bereichs in der axialen Richtung der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B, in dem das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 vorhanden ist, und auf der Mittelachse AXc (der ersten Mittelachse AXc1) der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B liegt. In der ersten Gasturbinenbrennkammer 4A ist der erste Punkt P1 als ein Punkt definiert, der innerhalb eines Bereichs in der axialen Richtung der ersten Gasturbinenbrennkammer 4A, in dem das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 vorhanden ist, und auf der Mittelachse AXc (der ersten Mittelachse AXc1) der ersten Gasturbinenbrennkammer 4A liegt, wobei der Punkt die gleiche Position in der axialen Richtung hat wie der zweite Punkt P2 der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B. In der dritten Gasturbinenbrennkammer 4C ist der dritte Punkt P3 als ein Punkt definiert, der innerhalb eines Bereichs in der axialen Richtung der dritten Gasturbinenbrennkammer 4C existiert, in dem das Paar der zweiten Bereiche 113, 114 existiert, und auf der Mittelachse AXc (der ersten Mittelachse AXc1) der dritten Gasturbinenbrennkammer 4C, wobei der Punkt die gleiche Position in der axialen Richtung hat wie der zweite Punkt P2 der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B. Die erste Tangentialebene Pt1 ist definiert als die Tangentialebene an die äußere Oberfläche 113a, 114a der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114, die die äußere Oberfläche 113a, 114a an einer Schnittpunktposition CP berühren, wo das erste Liniensegment Lv1, das den zweiten Punkt P2 und den ersten Punkt P1 verbindet, und die äußere Oberfläche 113a, 114a sich zwischen dem zweiten Punkt P2 und dem ersten Punkt P1 schneiden. Die zweite Tangentialebene Pt2 ist definiert als die Tangentialebene an die Außenoberfläche 113a, 114a der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114, die die Außenoberfläche 113a, 114a an einer Schnittpunktposition CP berühren, an der sich das zweite Liniensegment Lv2, das den zweiten Punkt P2 und den dritten Punkt P3 verbindet, und die Außenoberfläche 113a, 114a zwischen dem zweiten Punkt P2 und dem dritten Punkt P3 schneiden.
Die ersten Bereiche 111, 112 der zweiten Gasturbinenbrennkammer 4B können vorzugsweise zwischen der ersten Tangentialebene Pt1 und der zweiten Tangentialebene Pt2 liegen.
Mit der obigen Konfiguration (21) ist es möglich, die Größe der ersten Bereiche 111, 112 entlang der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 zu unterdrücken bzw. zu verringern, und somit ist es weniger wahrscheinlich, dass sich die ersten Bereiche 111, 112 zwischen den Gasturbinenbrennkammern 4, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 nebeneinander liegen, gegenseitig stören.
(22) Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Montage der Gasturbine einen Schritt S10 des Anordnens einer Vielzahl von Brennkammern 4 mit der Konfiguration aus einem der obigen Punkte (1) bis (19) in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 innerhalb des Gehäuses 20 der Gasturbine 1. Der Schritt S10 des Anordnens umfasst das Anordnen der Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern 4 derart, dass für zwei der Gasturbinenbrennkammern 4, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind, ein Bereich 113 des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 einer der Gasturbinenbrennkammern 4 und der andere Bereich 114 des Paars von zweiten Bereichen 113, 114 der anderen der Gasturbinenbrennkammern 4 in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind.
Bei dem obigen Verfahren (22) ist die Dicke t11 der akustischen Vorrichtung 100 in dem Paar von zweiten Bereichen 113, 114 kleiner als die Dicke t12 der akustischen Vorrichtung 100 in den ersten Bereichen 111, 112, und daher ist es einfacher, den Raum 40a zwischen den Verbrennungszylindern 46 sicherzustellen, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine 1 benachbart sind. Dadurch kann die oben beschriebene ungleichmäßige Verteilung des in den Verbrennungszylinder 46 einströmenden Stroms komprimierter Luft in Bezug auf die Position in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders unterdrückt werden. Auf diese Weise kann die Gasturbinenbrennkammer 4 realisiert werden, die in der Lage ist, das Auftreten von Verbrennungsschwingungen und z.B. NOx zu unterdrücken.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
4: Gasturbinenbrennkammer (Brennkammer)
46: Verbrennungszylinder (Brennkammerauskleidung)
100: Akustische Einrichtung
101: Innere akustische Einrichtung
103: Äußere akustische Einrichtung
111, 112: Erster Bereich
113, 114: Paar zweiter Bereiche
120: Dritter Bereich
130: Vierter Bereich
160: Resonanzkammer (Resonanzraum)
180: Verbindungselement
181: Erstes Plattenelement
182: Zweiter Plattenkörper
201: Akustische Auskleidung
203: Akustischer Dämpfer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2021049675 [0001]
JP 2013117231 A [0007]

Claims

Eine Gasturbinenbrennkammer, umfassend: einen Verbrennungszylinder, und eine akustische Vorrichtung, die an einem Außenumfang des Verbrennungszylinders angeordnet ist, wobei die akustische Vorrichtung umfasst: einen ersten Bereich, der an einer stromabwärtigen Seite des Verbrennungszylinders positioniert ist, wobei der erste Bereich an einer Position vorhanden ist, die mindestens eine von einem Paar von Positionen quer über dem Verbrennungszylinder in einer radialen Richtung des Verbrennungszylinders ist, ein Paar zweiter Bereiche, deren Position in axialer Richtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder sich zumindest teilweise mit dem Paar von Positionen überschneidet und deren Position in einer Umfangsrichtung in Bezug auf den Verbrennungszylinder sich von der des Paars von Positionen unterscheidet, wobei das Paar zweiter Bereiche an Positionen quer über dem Verbrennungszylinder in der radialen Richtung vorhanden ist, und einen dritten Bereich, der an einer stromaufwärtigen Seite des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs in Bezug auf den Verbrennungszylinder angeordnet ist, wobei eine Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem Paar von zweiten Bereichen kleiner ist als eine Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem ersten Bereich, und wobei eine Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem dritten Bereich größer ist als eine Dicke der akustischen Vorrichtung in der radialen Richtung in dem Paar der zweiten Bereiche.
Die Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1, wobei der erste Bereich an beiden des Paares von Positionen vorhanden ist.
Die Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verbrennungszylinder ein Einspritzteil aufweist, das einen Einspritzanschluss oder -port für Verbrennungsgas bildet, der an einem Endabschnitt an der stromabwärtigen Seite ausgebildet ist, wobei eine Mittelachse des Verbrennungszylinders eine erste Mittelachse an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders und eine zweite Mittelachse an dem Einspritzteil umfasst, wobei sich die erste Mittelachse und die zweite Mittelachse in unterschiedliche Richtungen erstrecken, wobei sich der erste Bereich mit einer ersten virtuellen Ebene schneidet, die die erste Mittelachse und die zweite Mittelachse enthält, und wobei das Paar der zweiten Bereiche eine zweite virtuelle Ebene schneidet, die die erste Mittelachse einschließt und sich orthogonal mit der ersten virtuellen Ebene schneidet.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest ein Teil von zumindest einem des Paares von zweiten Bereichen an einer Außenseite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders eines Liniensegments vorhanden ist, das zwei Endabschnitte, die quer zu dem zumindest einen zweiten Bereich positioniert sind, von Endabschnitten einer Außenoberfläche des ersten Bereichs in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders verbindet, wenn sie entlang einer ersten Mittelachse an der stromaufwärtigen Seite des Verbrennungszylinders betrachtet werden, von der Mittelachse des Verbrennungszylinders.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens ein Bereich oder der andere Bereich des Paares von zweiten Bereichen eine größere Größe in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders als eine Größe in einer axialen Richtung des Verbrennungszylinders aufweist.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich ein Teil des dritten Bereichs mit mindestens einem Teil des Paars von zweiten Bereichen in einer Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders überlappt.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Dicke in der radialen Richtung der akustischen Vorrichtung in dem ersten Bereich nicht kleiner ist als das Doppelte einer Dicke in der radialen Richtung der akustischen Vorrichtung in dem Paar von zweiten Bereichen.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einem vierten Bereich, der an der stromaufwärtigen Seite des dritten Bereichs angeordnet ist, wobei der vierte Bereich einen anderen Existenzbereich als der dritte Bereich in einer Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders aufweist, wobei eine Dicke der akustischen Vorrichtung entlang der radialen Richtung in dem vierten Bereich größer ist als eine Dicke in der radialen Richtung der akustischen Vorrichtung in dem Paar von zweiten Bereichen.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die akustische Vorrichtung eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Resonanzkammern aufweist, und wobei mindestens eine der Resonanzkammern über dem ersten Bereich und dem dritten Bereich angeordnet ist.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die akustische Einrichtung eine innere akustische Einrichtung, die an einer Innenseite in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders angeordnet ist, und eine äußere akustische Einrichtung, die von der inneren akustischen Einrichtung verschieden ist, umfasst, wobei die äußere akustische Einrichtung zumindest teilweise an einer Außenseite der inneren akustischen Einrichtung in der radialen Richtung des Verbrennungszylinders angeordnet ist.
Die Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 10, wobei die innere akustische Vorrichtung vorhanden ist und die äußere akustische Vorrichtung nicht vorhanden ist in dem Paar von zweiten Bereichen, und wobei die innere akustische Vorrichtung und die äußere akustische Vorrichtung in dem ersten Bereich vorhanden sind.
Die Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 10 oder 11, wobei die innere akustische Vorrichtung und die äußere akustische Vorrichtung jeweils mindestens eine Resonanzkammer aufweisen.
Die Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine Resonanzkammer der äußeren akustischen Vorrichtung über dem ersten Bereich und dem dritten Bereich angeordnet ist.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die innere akustische Vorrichtung eine akustische Auskleidung bildet, und wobei die äußere akustische Vorrichtung einen akustischen Dämpfer bildet.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner mit einem Verbindungselement, das eine Endoberfläche in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders der akustischen Vorrichtung in dem ersten Bereich und eine äußere Umfangsoberfläche der akustischen Vorrichtung in dem Paar von zweiten Bereichen verbindet
Die Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 15, wobei das Verbindungselement mindestens ein erstes Plattenelement umfasst, das so angeordnet ist, dass eine Plattendickenrichtung entlang einer axialen Richtung des Verbrennungszylinders verläuft.
Die Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Verbindungselement mindestens ein zweites Plattenelement mit einer Plattenoberfläche umfasst, die sich in einer axialen Richtung des Verbrennungszylinders erstreckt, und wobei das zweite Plattenelement zumindest die in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders verlaufende Endoberfläche der akustischen Einrichtung in dem ersten Bereich und die äußere Umfangsoberfläche der akustischen Einrichtung in dem Paar von zweiten Bereichen verbindet.
Die Gasturbinenbrennkammer nach Anspruch 15, wobei das Verbindungselement umfasst: mindestens ein zweites Plattenelement mit einer Plattenoberfläche, die sich in einer axialen Richtung des Verbrennungszylinders erstreckt, und mindestens ein erstes Plattenelement, das in einem Bereich angeordnet ist, der von dem zweiten Plattenelement, der Endoberfläche der akustischen Vorrichtung in dem ersten Bereich in Bezug auf die Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders und der äußeren Umfangsoberfläche der akustischen Vorrichtung in dem Paar von zweiten Bereichen umgeben ist, so dass eine Plattendickenrichtung entlang der axialen Richtung des Verbrennungszylinders liegt.
Die Gasturbinenbrennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Dicke eines Plattenelements mit einer Endoberfläche in der Umfangsrichtung des Verbrennungszylinders der akustischen Vorrichtung in dem ersten Bereich größer ist als die Dicke eines Plattenelements mit einer äußeren Umfangsoberfläche der akustischen Vorrichtung in dem ersten Bereich.
Eine Gasturbine mit einer Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern in einer Umfangsrichtung der Gasturbine angeordnet sind, und wobei zwei der Gasturbinenbrennkammern, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine benachbart sind, so angeordnet sind, dass ein Bereich des Paares von zweiten Bereichen einer der beiden Gasturbinenbrennkammern an den anderen Bereich des Paares von zweiten Bereichen der anderen der beiden Gasturbinenbrennkammern in der Umfangsrichtung der Gasturbine angrenzt.
Die Gasturbine nach Anspruch 20, wobei die Vielzahl der Gasturbinenbrennkammern eine erste, eine zweite und eine dritte Gasturbinenbrennkammer umfassen, die in der Umfangsrichtung der Gasturbine aufeinanderfolgend angeordnet sind, und wobei, wenn in der zweiten Gasturbinenbrennkammer ein zweiter Punkt als ein Punkt definiert ist, der innerhalb eines Bereichs in einer axialen Richtung der zweiten Gasturbinenbrennkammer, in dem das Paar von zweiten Bereichen existiert, und auf einer Mittelachse der zweiten Gasturbinenbrennkammer existiert, in der ersten Gasturbinenbrennkammer ein erster Punkt als ein Punkt definiert ist, der innerhalb eines Bereichs in einer axialen Richtung der ersten Gasturbinenbrennkammer, in der das Paar von zweiten Bereichen existiert, und auf einer Mittelachse der ersten Gasturbinenbrennkammer existiert, wobei der Punkt eine gleiche Position in der axialen Richtung wie der zweite Punkt der zweiten Gasturbinenbrennkammer hat, in der dritten Gasturbinenbrennkammer ein dritter Punkt als ein Punkt definiert ist, der innerhalb eines Bereichs in einer axialen Richtung der dritten Gasturbinenbrennkammer, in dem das Paar von zweiten Bereichen existiert, und auf einer Mittelachse der dritten Gasturbinenbrennkammer existiert, wobei der Punkt eine gleiche Position in der axialen Richtung wie der zweite Punkt der zweiten Gasturbinenbrennkammer hat, eine erste Tangentialebene als eine Tangentialebene zu einer Außenoberfläche der zweiten Gasturbinenbrennkammer in dem Paar von zweiten Bereichen definiert ist, die die Außenoberfläche an einer Schnittpunktposition berührt, an der ein erstes Liniensegment, das den zweiten Punkt und den ersten Punkt verbindet, und die Außenoberfläche sich zwischen dem zweiten Punkt und dem ersten Punkt schneiden, und eine zweite Tangentialebene als eine Tangentialebene an die Außenoberfläche der zweiten Gasturbinenbrennkammer in dem Paar von zweiten Bereichen definiert ist, die mit der Außenoberfläche an einer Schnittpunktposition in Kontakt stehen, wo ein zweites Liniensegment, das den zweiten Punkt und den dritten Punkt verbindet, und die Außenoberfläche sich zwischen dem zweiten Punkt und dem dritten Punkt schneiden, der erste Bereich der zweiten Gasturbinenbrennkammer zwischen der ersten Tangentialebene und der zweiten Tangentialebene liegt.
Ein Verfahren zur Montage einer Gasturbine, umfassend: einen Schritt des Anordnens einer Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 innerhalb eines Gehäuses der Gasturbine in einer Umfangsrichtung der Gasturbine, wobei der Schritt des Anordnens das Anordnen der Vielzahl von Gasturbinenbrennkammern in der Weise umfasst, dass von zwei der Gasturbinenbrennkammer, die einander in der Umfangsrichtung der Gasturbine benachbart sind, ein Bereich des Paares von zweiten Bereichen eines der Gasturbinenbrennkammer und der andere Bereich des Paares von zweiten Bereichen des anderen der Gasturbinenbrennkammer in der Umfangsrichtung der Gasturbine einander benachbart sind.