-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Endrohr-Struktur eines Gasturbinen-Brenners. Die Erfindung
betrifft insbesondere eine Struktur zur Steigerung der Leistung
einer Gasturbine durch Erhöhung des
Kühleffektes
in der Endrohr-Dichtung, Verringerung des Kühlluftstroms zum Zwecke der
Einsparung des Luftverbrauchs, und Verringerung der Kompressorlast.
-
In
den begleitenden Zeichnungen zeigt 7 ein allgemeines
Strukturdiagram eines Gasturbinen-Brenners. Bezugszeichen 80 bezeichnet
einen Brenner. Dieser Brenner 80 ist in einem Gehäuse 81 befestigt.
Bezugszeichen 82 bezeichnet eine Zündbrennstoff-Düse. Zündbrennstoff,
der für
den Zündvorgang
genutzt werden soll, wird der Zündbrennstoff-Düse 82 zugeführt. Bezugszeichen 83 bezeichnet
eine Hauptbrennstoff-Düse.
Eine Mehrzahl von Hauptbrennstoff-Düsen (beispielsweise acht Stück) sind
in einem Kreis um die Zündbrennstoff-Düse 82 angeordnet.
Bezugszeichen 84 bezeichnet ein inneres Rohr, und 85 bezeichnet
ein Endrohr. Das innere Rohr 84 und das Endrohr 85 leiten
ein Hochtemperatur-Verbrennungsgas 200 zu einem Auslass 86 des Endrohrs 85 (im
Folgenden: Endrohr-Auslass).
-
Bezugszeichen 87 bezeichnet
ein Entlastungsrohr, und 88 bezeichnet ein Entlastungsventil. Das
Entlastungsventil 88 wird geöffnet, wenn die Verbrennungsluft
aufgrund von Belastungsschwankungen unzureichend wird. Wenn das
Entlastungsventil 88 geöffnet
wird, wird ein Durchgang geschaffen, um die Luft im Gehäuse 81 in
den Brenner 80 hineinzuleiten. Bezugszeichen 89 bezeichnet
einen Dichtungsbereich. Dieser Dichtungsbereich 89 ist
am peripheren Ende des Endrohr-Auslasses 86 vorgesehen,
wie weiter unten beschrieben. Der Dichtungsbereich 89 dient
zur Abdichtung des Verbindungsbereiches mit der Gaspassage 100 der
Gasturbine. Eine Mehrzahl solcher Brenner 80 (beispielsweise
sechzehn Stück)
sind um den Rotor im Gehäuse 81 angeordnet.
Jeder Brenner 80 führt
der Gaspassage 100 das Hochtemperatur-Verbrennungsgas zu. Dieses Verbrennungsgas
expandiert in der Gaspassage 100, um den Rotor zu betätigen und
zu drehen.
-
In
einem Brenner von solcher Beschaffenheit wird der Brennstoff aus
der Hauptbrennstoff-Düse 83 mit
der aus der Umgebung angesaugten Luft vermischt. Das Gemisch aus
Brennstoff und Luft wird durch die Flamme des Zündbrennstoffs von der Zündbrennstoff-Düse 82 gezündet. Das
Gemisch verbrennt, um ein Hochtemperatur- Verbrennungsgas 200 zu bilden.
Das Hochtemperatur-Verbrennungsgas 200 wird vom Endrohr-Auslass 86 durch
das innere Rohr 84 und das Endrohr 85 in die Gaspassage 100 eingeleitet.
Da die Wand des inneren Rohres 84 und die Wand des Endrohres 85 stets
mit dem Hochtemperatur-Verbrennungsgas 200 in Berührung kommen,
ist ein Kühldurchgang
zum Durchlassen von Kühlluft
in diesen Wänden
vorgesehen, um letztere zu kühlen.
Des Weiteren ist der Endrohr-Auslass 86 durch den Dichtungsbereich 89 mit
der Peripherie des Einlasses der Gaspassage 100 verbunden.
Dieser Dichtungsbereich 89 wird ebenfalls mittels der Kühlluft gekühlt.
-
8 zeigt
eine vergrößerte Schnittansicht des
Teilbereichs Y in 7. Diese Figur zeigt eine Detailstruktur
einer üblichen
Endrohrdichtung. Bezugszeichen 89 bezeichnet den gesamten
Dichtungsbereich. Ein Flansch 86a ist um den Endrohr-Auslass 86 ausgebildet.
Die Wand des Endrohrs ist Hochtemperatur-Verbrennungsgas 200 ausgesetzt,
wobei die Temperatur des Gases beispielsweise 1500 Grad Celsius
beträgt.
-
Jedoch
sind eine Mehrzahl von Durchlässen (nicht
dargestellt) für
Kühlluft
in der Wand des Endrohrs 85 ausgebildet, und die Wand wird
durch die Kühlluft
gekühlt.
Außerdem
ist eine Aussparung 90 für Kühlluft auch um den Endrohr-Auslass 86 ausgebildet.
Der Endrohr-Auslass 86 wird gekühlt, indem Kühlluft in
diese Aussparung 90 durchgelassen wird.
-
Der
Endrohr-Auslass 86 ist mit der Gaspassage 100 durch
eine Endrohr-Dichtung 61 verbunden. Ein Ende der Endrohr-Dichtung 61 weist
eine U-förmige
Aussparung 61a auf. Ein peripherer Flansch 86a des
Endrohr-Auslasses 86 ist in diese Aussparung 61a eingebracht.
Das andere Ende der Endrohr-Dichtung 61 weist eine pi-förmige Aussparung 61b auf.
Flansch-Enden 102a, 103a einer äußeren Abdeckung 102 und
einer inneren Abdeckung 103 eines in einer ersten Stufe
ruhenden Blattes 101 in der Gaspassage 100 sind
in diese Aussparung 61b eingebracht, wodurch der Verbindungsbereich
abgedichtet wird.
-
Da
die Endrohr-Dichtung 61 ebenfalls Hochtemperatur-Verbrennungsgas 200 wie
oben erwähnt ausgesetzt
ist, ist eine Vielzahl von Kühllöchern 61c um
die Endrohr-Dichtung 61 eingebohrt,
wobei deren Richtung senkrecht zu derjenigen Richtung verläuft, in
die das Gas am Einlass der Gaspassage 100 strömt. Hochdruckluft 91 aus
der Brennerumgebung im Gehäuse
strömt
ein und kühlt
die Wand der Endrohr-Dichtung 61. Nach dem Kühlvorgang
strömt
diese Luft in die Gaspassage 100 ein. Die Menge an Kühlluft,
die benötigt
wird, um die Endrohr-Dichtung 61 zu kühlen, beträgt etwa 1 bis 2 % der Menge
an komprimierter Luft, die vom Kompressor abgegeben wird.
-
Daher
sind in der Endrohr-Dichtung des üblichen Gasturbinen-Brenners
am Umfang der Endrohr-Dichtung 61 Luftlöcher 61c gebohrt und
die Endrohr-Dichtung 61 wird gekühlt, indem Kühlluft 91 in die
Luftlöcher 61c eingelassen
wird. Die Peripherie der Löcher 61c wird
mittels Durchlassen von Kühlluft in
die Löcher 61c gekühlt, jedoch
wird die mit der Seite der Gaspassage 100 verbundene Seite
der Aussparung 61b nicht genügend mittels Durchlassen von Kühlluft in
die Löcher 61c allein
gekühlt.
Da die Kühlung
unzureichend ist, dehnen sich die Flansch-Enden 102a, 103a zur
Gaspassagen-Seite
hin aufgrund von thermischer Ausdehnung aus. Diese thermische Ausdehnung
der Flansch-Enden 102a, 103a erzeugt eine Reibungskraft
an der Kontaktstelle mit der Aussparung 61b und die Aussparung 61b verschleißt. Aufgrund
dessen wird die Leistung der Endrohr-Dichtung 61 beeinträchtigt.
-
Zudem
beträgt
die Menge an Luft, die benötigt
wird, um die Endrohr-Dichtung 61 zu kühlen, etwa 1 bis 2 % der gesamten
Menge an komprimierter Luft, die vom Kompressor abgegeben wird.
Es ist jedoch wünschenswert,
dass dieser Luftverbrauch so gering wie möglich ist, da, wenn der Luftverbrauch
geringer ist, die Effizienz des Kompressors verbessert und die Leistung
der Gasturbine gesteigert werden kann. Für eine solche Abnahme des Luftverbrauchs
bestand Bedarf, sie wurde jedoch bislang nicht verwirklicht.
-
EP-A-0615055
offenbart eine Dichtungsanordnung zum Verbinden eines Brenner-Endrohrs
mit einem Turbinenstufen-Einlass gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Im Flansch des Turbinenstufen-Einlasses sind geneigte Löcher zur
Versorgung mit Kühlluft
vorgesehen, und weitere Löcher
sind im Brenner-Endrohr vorgesehen.
-
Eine
doppelwandige Verbindungsanordnung für eine Brenner/Turbine-Verbindung wird in US-A-4,901,522
offenbart und der Einsatz einer Bürstendichtung oder einer O-Ring-Dichtung
in Gasturbinen wird in US-A-5,480,162 bzw. in JP-A-59-134333 gezeigt.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Endrohr-Dichtstruktur
eines Brenners vorzustellen, welche in der Lage ist, die Kühlstruktur
einer Endrohr-Dichtung eines Brenners einer Gasturbine zu verbessern,
den Kühleffekt
zu erhöhen,
die Luftmenge durch Kühlen
mittels einer geringeren Luftmenge einzuschränken, und zu einer verbesserten
Leistung der gesamten Gasturbine beizutragen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Endrohr-Dichtstruktur eines Brenners zur Verwendung
in einem Gasturbinen-Brenner vorgesehen, wobei die Endrohr-Dichtstruktur umfasst:
einen
Endrohr-Auslass, der an einer stromabwärts liegenden Seite des Gasturbinen-Brenners
ausgebildet ist; und
einen Gaspassagen-Einlass, der mit dem
Endrohr-Auslass verbunden ist; und
ein Dichtelement, das den
Endrohr-Auslass und den Gaspassagen-Einlass verbindet und eine erste
Aussparung, wobei ein Flansch um den Endrohr-Auslass an einer Seite
angebracht ist, eine zweite Aussparung, wobei ein Flansch-Ende der
Gaspassagen-Seite an anderer Seite angebracht ist, und eine Mehrzahl
von Kühllöchern hat,
die in einem Gasdurchgang geöffnet
sind, sodass Kühlluft
von außen
in den Gasdurchgang passieren kann, und wobei sich eine Wand entlang
dem Gasdurchgang erstreckt, und wobei die Wand einen Bereich zwischen
der zweiten Aussparung und dem Gasdurchgang hat, und eine Mehrzahl
von geneigten Kühllöchern in
dem Dichtelement an der stromabwärts
liegenden Seite der Kühllöcher vorgesehen
sind, wobei jedes der geneigten Kühllöcher eine Öffnung an der Wand in dem Bereich
zwischen der zweiten Aussparung und dem Gasdurchgang hat, und Durchlässe in der
Nähe der zweiten
Aussparung, um Kühlluft
von außen
in die Nähe
einer inneren Wand des Gaspassagen-Einlasses durchzulassen, wodurch der
Filmkühlungseffekt entlang
der inneren Wand des Gaspassagen-Einlasses verstärkt wird und der Einfluss thermischer
Ausdehnung an der zweiten Aussparung durch Kühlen des Dichtelements verringert
wird.
-
Außerdem weist
die Gaspassage im Allgemeinen eine zylindrische Form auf, wobei
die geneigten Kühllöcher bei
bestimmten Abständen
in der gesamten peripheren Richtung ausgebildet sind. Daher kann
die innere Wand der Gaspassage ebenfalls in der peripheren Richtung
gleichmäßig und
effizient gekühlt
werden.
-
Außerdem fließt die Luft,
die von den geneigten Kühllöchern ausströmt, ruhig
an der inneren Wand der Gaspassagen-Seite entlang, die aus einer leichten
Krümmung
gebildet ist. Deshalb wird der Filmkühlungseffekt verstärkt und
die Kühlung
des Flansch-Endes an der Gaspassagen-Seite ist noch weiter effektiv.
-
Außerdem kann
eine Bürstendichtung
verwendet werden. Diese Bürstendichtung
dichtet durch Berührung
mit der glatten Fläche
des Flansch-Endes der Gaspassagen-Seite, und, sofern eine relative Abweichung
zwischen dem Gaspassagen-Seiten-Flansch-Ende und der Endrohrseite auftritt,
mittels Verschieben der Bürstendichtung.
Deshalb ist abhängig
von der Abweichung eine Relativbewegung möglich, und keine übermäßige Kraft
wird auf den Verbindungsbereich ausgeübt, so dass die Zuverlässigkeit
der Endrohrdichtung gesteigert wird.
-
Außerdem ist
dort, wo eine Bürstendichtung verwendet
wird, zusätzlich
zu den oben genannten Auswirkungen, falls eine relative Abweichung
zwischen der Gaspassagen-Einlassseite und der Endrohrseite auftritt,
mittels Verschieben der Bürstendichtung
ohne Beeinträchtigung
der Dichtungswirksamkeit eine Relativbewegung möglich, welche dieser Abweichung
entspricht, wobei keine übermäßige Kraft
auf den Verbindungsbereich ausgeübt
wird, so dass die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung gewährleistet
werden können.
-
Außerdem ist
die Form der geneigten Kühllöcher entweder
kreisförmig
oder elliptisch, und die Lochform kann abhängig von Typ oder Bauart des Brenners
ausgewählt
werden, oder es kann durch Bildung schlanker Löcher die Anzahl der Löcher reduziert
werden, und die Form der geneigten Kühllöcher kann passend ausgewählt werden
abhängig
von Größe oder
Form des Brenners, Größe an der
Gaspassagen-Seite und anderen Bedingungen, und die Gestaltungsfreiheit
ist größer, was
zu einer optimierten Konstruktion beiträgt.
-
Entsprechend
eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung kann aus der Vielfalt
der hierin veranschaulichten Endrohr-Dichtstrukturen die beste Endrohrdichtstruktur
abhängig
von der Kapazität
oder dem Typ der Gasturbine ausgewählt werden, und durch deren
Einsatz kann eine Gasturbine realisiert werden, welche einen verstärkten Kühlungseffekt
in der Endrohrdichtung, eine eingeschränkte Menge an Kühlluft und
eine gesteigerte Leistung aufweist.
-
Die
Erfindung wird weiterhin durch Beispiele anhand der zugehörigen Zeichnungen
beschrieben, wobei
-
1 eine
Teilschnittansicht einer Endrohr-Dichtstruktur eines Gasturbinen-Brenners darstellt,
wobei eine Dichtung gezeigt wird, welche einen ersten Aspekt der
Erfindung demonstriert;
-
2 eine
Teilschnittansicht einer Endrohr-Dichtstruktur eines Gasturbinen-Brenners darstellt
nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine
Teilschnittansicht einer Endrohr-Dichtstruktur eines Gasturbinen-Brenners darstellt
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
4 eine
Teilschnittansicht einer Endrohr-Dichtstruktur eines Gasturbinen-Brenners darstellt
nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung;
-
5A bis 5F Ansichten
entlang der in 4 gezeigten Pfeile X-X sind,
in welchen 5A bis 5C die
Anwendungsbeispiele zeigen und 5D bis 5F Seitenansichten
zeigen;
-
6 ein
allgemeines Strukturdiagram einer Gasturbine darstellt, welche die
Endrohr-Dichtstruktur der vorliegenden Erfindung verwendet;
-
7 ein
allgemeines Strukturdiagram eines Gasturbinen-Brenners darstellt;
und
-
8 eine
Querschnittsansicht einer Endrohr-Dichtstruktur eines Gasturbinen-Brenners nach konventioneller
Technik darstellt.
-
Bezüglich der
Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung nachfolgend im Detail beschrieben. 1 stellt eine
Querschnittsansicht einer Endrohr-Dichtstruktur eines Gasturbinen-Brenners
dar, in welcher die Kühllöcher des
ersten Aspekts der Erfindung beschrieben werden. Die Figur zeigt
lediglich den innen liegenden Teil. Die Endrohr-Auslass-Seite 86 ist
am Umfang mit einer Kühl-Aussparung 90 in
der gleichen Weise versehen wie bei der konventionellen Technik
und sie wird durch Kühlluft
gekühlt.
Der periphere Flansch 86a des Endrohr-Auslasses 86 und
der Flansch 103a der Gaspassagen-Seite sind durch Aussparungen 1a, 1b der
Endrohr-Dichtung 1 verbunden.
-
Die
Form der Endrohr-Dichtung 1 ist im Grunde die gleiche wie
die der in Fig. 10 gezeigten konventionellen Endrohr-Dichtung 61,
außer
dass darin ein Kühlloch 1d vorgesehen
ist. Das Kühlloch 1c ist
an der gleichen Stelle gebohrt wie das in Fig. 10 gezeigte Kühlloch 61c.
Es wird zugelassen, dass Luft 91 in die innere Wand des
Verbindungsbereiches der Endrohr-Dichtung 1 ausströmt und dadurch
die Peripherie kühlt.
Außerdem
ist das geneigte Kühlloch 1d schräg in die
Wand 2 der Gasdurchgang-Seite
der Aussparung 1b gebohrt und öffnet sich zur Gasdurchgang-Seite.
-
Kühlluft 92 strömt von außen in dieses
Kühlloch 1d,
und die Luft 92 wird schräg von der Wand der Hochtemperatur-Gasdurchgang-Seite
der pi-förmigen
Aussparung 1b hinausgeblasen, und dieses Teilstück wird
gekühlt,
und derjenige Teil der Aussparung 1b, in den das Gaspassagen-Seiten-Flansch-Ende 103a eingebracht
ist, wird gekühlt, wodurch
der Effekt des Unterschieds in der thermischen Ausdehnung zwischen
dem Endrohr-Dichtelement der Gaspassagen-Seite und dem Flansch-Ende 103a an
der Zusammenfügung
verringert wird und der Verschleiß der Endrohr-Dichtung 1 und
des Flansch-Endes 103a reduziert wird und somit die Zuverlässigkeit
gesteigert wird.
-
Zudem
kann, wenn die geneigten Kühllöcher 1d in
bestimmten Abständen
auf der gesamten peripheren Richtung der Wand 2 entlang
der Gaspassage der Endrohr- Dichtung 1 vorgesehen
sind, die innere Wand der Gaspassage gleichmäßig und effizient gekühlt werden.
-
2 ist
eine Querschnittsansicht einer weiteren Endrohr-Dichtstruktur eines
Gasturbinen-Brenners. Die Figur zeigt lediglich den innen liegenden Teil.
Die Struktur der Seite des Endrohr-Auslasses 86 ist im
Grunde gleich wie in 1 gezeigt. Der Endrohr-Auslass 86 und
die Gaspassagen-Seite sind nämlich
durch die Endrohr-Dichtung 11 verbunden und
die Peripherie ist abgedichtet. Die Form der Endrohr-Dichtung 11 ist
im Grunde gleich wie die in 1 gezeigte
Endrohr-Dichtung 1, außer
dass ein Kühlloch 11d und
eine Flansch-Neigung 12 an der Gaspassagen-Seite unterschiedlich
sind.
-
In
der Endrohr-Dichtung 11 ist ein Kühlloch 11c an der
gleichen Position ausgebildet wie das in 1 gezeigte
Kühlloch 1c,
und Luft 91 strömt
von der Wand des Gasdurchgangs an der inneren Seite aus, und die
Peripherie dieses Abschnitts wird gekühlt. Zudem ist das geneigte
Kühlloch 11d schräg in einer
Wand 13 der Gasdurchgang-Seite der Aussparung 11b ausgebildet.
Außerdem
ist die Flansch-Neigung 12 vorgesehen,
indem das in der Aussparung 11b eingebrachte Flansch-Ende 103a in
Gasströmungsrichtung
glatt vom Auslass der Aussparung 11b zurückgeführt wird.
-
Gemäß dieser
Anordnung wird die Verbindungs-Einlass-Seite der Endrohr-Dichtung 11 durch die
Luft 91, die aus dem Kühlloch 11c ausströmt, in gleicher
Weise gekühlt,
wie in der konventionellen Technik. Außerdem wird die Wand der Gasdurchgang-Seite
der Aussparung 11b durch die Kühlluft 93 gekühlt, die
vom geneigten Kühlloch 11d ausströmt. Daher
ist es, gleichermaßen
wie in 1, wirksam, um den Verschleiß aufgrund des Unterschieds
in der thermischen Ausdehnung zwischen der Aussparung 11b und
dem darin eingebrachten Flansch-Ende 103a zu reduzieren.
-
Außerdem strömt Luft 93,
welche vom Kühlloch 11d ausströmt, zur
Gaspassagen-Seite entlang der glatten Flansch-Neigung 12 an
der Gaspassagen-Seite aus und kühlt
das Flansch-Ende 103a und die daran angrenzende Flansch-Neigung
mit Hilfe des Filmeffekts, wodurch der Unterschied in der thermischen
Ausdehnung zwischen der Aussparung 11b der Endrohr-Dichtung 11 und
dem Gaspassagen-Seiten-Flansch 103a eliminiert wird, so
dass der Kühlungseffekt
des oberen Abschnitts der Aussparung 11b noch weiter verstärkt werden
kann.
-
3 ist
eine Querschnittsansicht einer Endrohr-Dichtstruktur eines Gasturbinen-Brenners nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Figur zeigt lediglich den innen
liegenden Teil. Die Struktur des Endrohr-Auslasses 86 ist
die gleiche wie die in 1 und 2 gezeigte.
Die Form der Endrohr-Dichtung 31 ist nämlich im Grunde die gleiche
wie die in 2 gezeigte Endrohr-Dichtung 11,
außer
dass eine Bürsten-Dichtung 32 vorgesehen
ist.
-
Wie
in 3 gezeigt, ist an einer Seite der Endrohr-Dichtung 31 eine
U-förmige
Aussparung 31a vorgesehen. Außerdem ist ein Flansch 86a des Endrohr-Auslasses 86 eingebracht,
und eine pi-förmige
Aussparung 31b ist an anderer Seite vorgesehen. Außerdem ist
in der Aussparung 31b eine Bürstendichtung 32 vorgesehen.
Die Bürste
der Bürstendichtung 32 stellt
den Kontakt mit der Seite der inneren Abdeckung 103 der
Gaspassagen-Seite her, wodurch dieses Ende abgedichtet wird.
-
In
dieser Ausführungsform
ist das Kühlloch 31c der
Endrohr-Dichtung 31 an der gleichen Position vorgesehen
wie das Kühlloch 11c in 2.
Luft 91 strömt
zur Wand des inneren Gasdurchgangs aus, um den umliegenden Bereich
zu kühlen,
und Kühlluft 95 strömt schräg in das
Kühlloch 31d hinein,
um die Wand 33 der Gasdurchgang-Seite der Aussparung 31b zu
kühlen,
und die Luft 95, die aus dem Kühlloch 31d ausströmt, strömt entlang
der inneren Abdeckung 103 aus und kühlt den Vorsprung der Bürstendichtung 32 und
die Stirnfläche
der inneren Abdeckung.
-
Deshalb
wird der gleiche Effekt erzielt wie in 2 erläutert, und
die Bürstendichtung 32 in
der Aussparung 31b kann effektiv gekühlt werden. Außerdem wird
durch die Verwendung der Bürstendichtung 32,
falls die Endrohr-Dichtung 31 und die Gaspassagen-Seiten-Innenabdeckung 103 sich
relativ bewegen, durch Rutschen der Bürste eine Relativbewegung zugelassen,
und keine übermäßige Kraft wird
auf die Aussparung 31b ausgeübt.
-
4 ist
eine Querschnittsansicht einer weiteren Endrohr-Dichtstruktur eines
Gasturbinen-Brenners. Die Figur zeigt lediglich den innen liegenden Teil.
Die Struktur des Endrohr-Auslasses 86 und die Form der
Endrohr-Dichtung 51 sind im Grunde die gleiche wie in 2.
Das bedeutende Merkmal liegt in der Form und der Gestaltung der
in 7 gezeigten Kühllöcher 51d.
-
Wie
in 4 gezeigt, besitzt die Endrohr-Dichtung 51 eine
U-förmige
Aussparung 51a an einer Seite, in die ein Flansch 86a eingefügt ist,
und eine Aussparung 51b ist auf einer anderen Seite vorgesehen,
und das Flansch-Ende 103a ist eingebracht, um den Dichtungsbereich
zu bilden. Luft 91 strömt
von einem Kühlloch 51c zur
Wand des Gasdurchgangs an der inneren Seite aus, und die Peripherie
dieses Abschnitts wird gekühlt.
Zudem ist ein geneigtes Kühlloch 51d schräg in einer
Wand 53 der Gasdurchgang-Seite der Aussparung 51b ausgebildet.
Außerdem
ist die Flansch-Neigung 12 vorgesehen,
um das in die Aussparung 51b eingebrachte Flansch-Ende 103a in
Gasströmungsrichtung
glatt vom Auslass der Aussparung 51b zurückzuführen. Die
hier erläuterte
Struktur ist im Grunde die gleiche wie die in 2 gezeigte.
-
Gemäß dieser
Anordnung wird die Verbindungs-Einlass-Seite der Endrohr-Dichtung 51 durch die
Luft 91, die aus dem Kühlloch 51c ausströmt, in gleicher
Weise gekühlt,
wie in der konventionellen Technik. Außerdem wird die Wand der Gasdurchgang-Seite
der Aussparung 51b durch die Kühlluft 93 gekühlt, die
vom geneigten Kühlloch 51d ausströmt. Daher
ist es, in gleicher Weise wie in 2, wirksam, um
den Verschleiß aufgrund
des Unterschieds in der thermischen Ausdehnung zwischen der Aussparung 51b und
dem daran angebrachten Flansch-Ende 103a zu reduzieren.
-
Außerdem strömt Luft 93,
welche vom Kühlloch 51d ausströmt, zur
Gaspassagen-Seite entlang der glatten Flansch-Neigung 12 an
der Gaspassagen-Seite aus und kühlt
das Flansch-Ende 103a und die daran angrenzende Flansch-Neigung
mit Hilfe des Filmeffekts, wodurch der Unterschied in der thermischen
Ausdehnung zwischen der Aussparung 51b der Endrohr-Dichtung 51 und
der Gaspassagen-Seite eliminiert wird, so dass der Kühlungseffekt
des oberen Abschnitts der Aussparung 51b gleich wie in 2 verstärkt werden
kann.
-
5A bis 5F zeigen
Ansichten aus der Sicht entlang der in 4 gezeigten
Pfeile X-X (wobei das Kühlloch 51c weggelassen
ist). 5A bis 5C zeigen
die Anwendungsbeispiele, und 5D bis 5F zeigen
Seitenansichten. Die Kühllöcher 51d können kreisförmig geformt
sein, wie in 5A und 5D gezeigt,
oder können
elliptisch geformt sein, wie in 5B und 5E gezeigt,
oder können
schlank geformt sein, wie in 5C und 5F gezeigt.
Hinsichtlich zu bevorzugender Abmessungen kann, wenn die Löcher kreisförmig oder elliptisch
sind, ihr Durchmesser in der Größenordnung
von 2mm oder äquivalent
zu 2mm sein, und, wenn die Löcher
schlank sind, kann ihre Länge
in der Größenordnung
von 4 bis 8 mm, ihre Breite in der Größenordnung von 0,8 bis 1,5
mm sein. Außerdem ist
es wünschenswert,
dass die Löcher
in einem Abstand von etwa 21 mm gebohrt sind.
-
6 ist
ein allgemeines Strukturdiagramm einer Gasturbine, welche irgendeine
der Endrohr-Dichtungen verwendet, welche oben als Endrohr-Dichtung
eines Gasturbinen-Brenners beschrieben wurden. Wie in dieser Figur
gezeigt sind der Endrohr-Auslass 86 des Endrohrs 85 im
Gehäuse 81 und die
Gaspassage durch eine Endrohr-Dichtung 301 verbunden und
abgedichtet. Die Endrohr-Dichtung 301 ist irgendeine der
oben beschriebenen Endrohr-Dichtungen und wird mit Bezugszeichen 301 bezeichnet.
-
Die
Gaspassage der Gasturbine besteht aus vier Stufen ruhender Blätter 101s, 102s, 103s, 104s und
vier Stufen beweglicher Blätter 101M, 102M, 103M, 104M.
Das Hochtemperatur-Verbrennungsgas 200 durchfließt den Endrohr-Auslass 86 durch das
Endrohr 85 des Brenners und wird in die Gaspassage eingeleitet
und expandiert, um den Rotor zu betätigen und zu drehen. Die Endrohr-Dichtung 301 wird
in einer zweckmäßigen Form
für die
Struktur der Brenner-Auslass-Einheit und die Einlass-Struktur der Gaspassage
ausgewählt.
Als Resultat wird der Kühleffekt
der Endrohr-Dichtung
erhöht,
das Kühlluft-Volumen
der Endrohr-Dichtung wird eingeschränkt, und es trägt zur Steigerung
der Leistung der gesamten Gasturbine bei.
-
Wie
oben erläutert
wird, gemäß der Endrohr-Dichtstruktur
eines Brenners nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, weil
die Luft im Gehäuse aus
einer Mehrzahl geneigter Kühllöcher einströmt und schräg in die
Gaspassage ausströmt
und die Wand durch Filmeffekt kühlt,
die mit dem Gasdurchgang in der Aussparung, in die das Flansch-Ende
der Gaspassage eingebracht ist, in Kontakt ist, die Kühlung in
diesem Bereich verstärkt.
Wegen dieser Kühlung
wird das übliche
Problem des Verschleißes
aufgrund eines Unterschieds in der thermischen Ausdehnung zwischen
dem Anschlussbereich des Elements und dem anzuschließenden Gaspassagen-Seiten-Flansch-Ende verringert,
und die Zuverlässigkeit
der Endrohr-Dichtstruktur wird gesteigert.
-
Außerdem kann,
da die geneigten Kühllöcher bei
bestimmten Abständen
in der gesamten peripheren Richtung der Wand entlang der Gaspassage der
Wand vorgesehen sind, auch in der peripheren Richtung gleichmäßig und
effizient gekühlt
werden. Ebenso wie oben kann der Verschleiß der Aussparung und ihres
Anschluss-Flansches reduziert werden, und die Zuverlässigkeit
der Endrohr-Dichtstruktur wird gesteigert.
-
Außerdem,
da eine leichte Neigung ausgebildet ist, so dass die Luft, die aus
den geneigten Kühllöchern ausströmt, ruhig
an der inneren Wand der Gaspassagen-Seite entlang strömen kann,
wird der Filmkühlungseffekt
gesteigert, und die Kühlung des
Flansch-End-Teilstücks
der Gaspassagen-Seite ist noch weiter effektiv.
-
Außerdem,
da eine Bürstendichtung
verwendet wird, dichtet diese Bürstendichtung
durch Berührung
mit der glatten Fläche
des Flansch-Endes der Gaspassagen-Seite, und, sofern eine relative
Abweichung zwischen dem Gaspassagen- Seiten-Flansch-Ende und der Endrohrseite
auftritt, ist mittels Verschiebens der Bürstendichtung abhängig von
der Abweichung eine Relativbewegung möglich, und keine übermäßige Kraft
wird auf den Verbindungsbereich ausgeübt, so dass die Zuverlässigkeit der
Endrohrdichtung gesteigert wird.
-
Außerdem,
da eine Bürstendichtung
verwendet wird, ist zusätzlich
zu den oben genannten Auswirkungen, falls eine relative Abweichung
zwischen der Gaspassagen-Einlass-Seite
und der Endrohrseite auftritt, mittels Verschiebens der Bürstendichtung ohne
Beeinträchtigung
der Dichtungswirksamkeit eine Relativbewegung möglich, welche dieser Abweichung
entspricht, wobei keine übermäßige Kraft
auf den Verbindungsbereich ausgeübt
wird, so dass die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung gewährleistet
werden können.
-
Außerdem ist
die Form der geneigten Kühllöcher entweder
kreisförmig
oder elliptisch, und die Lochform kann abhängig von Typ oder Bauart des Brenners
ausgewählt
werden, oder es kann durch Bildung schlanker Löcher die Anzahl der Löcher reduziert
werden, und die Form der geneigten Kühllöcher kann passend ausgewählt werden
abhängig
von Größe oder
Form des Brenners, Größe an der
Gaspassagen-Seite und anderen Bedingungen, und die Gestaltungsfreiheit
ist größer, was
zu einer optimierten Konstruktion beiträgt.
-
Die
vorliegende Erfindung sieht des weiteren eine Gasturbine vor, die
eine Endrohr-Dichtstruktur eines Brenners nach Art irgendeiner der
oben beschriebenen im Verbindungsbereich des Endrohr-Auslasses des
Brenners und des Gaspassagen-Einlasses
verwendet, und daher kann, aus der Vielfalt der hierin veranschaulichten
Endrohr-Dichtstrukturen die beste Endrohr-Dichtstruktur abhängig von
der Kapazität
oder dem Typ der Gasturbine ausgewählt werden, und durch deren
Einsatz wird eine Gasturbine realisiert, welche einen gesteigerten
Kühlungseffekt
in der Endrohr-Dichtung,
eine eingeschränkte
Menge an Kühlluft
und eine gesteigerte Leistung aufweist.