JP2014105983A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

ガスタービン燃焼器 Download PDF

Info

Publication number
JP2014105983A
JP2014105983A JP2012261840A JP2012261840A JP2014105983A JP 2014105983 A JP2014105983 A JP 2014105983A JP 2012261840 A JP2012261840 A JP 2012261840A JP 2012261840 A JP2012261840 A JP 2012261840A JP 2014105983 A JP2014105983 A JP 2014105983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas turbine
turbine combustor
notch
piece
flow sleeve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012261840A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6092597B2 (ja
Inventor
Takashi Sekihara
傑 関原
Kunihiro Ichikawa
国弘 市川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2012261840A priority Critical patent/JP6092597B2/ja
Priority to CN201310505265.2A priority patent/CN103851646B/zh
Priority to EP13192687.5A priority patent/EP2738354B1/en
Priority to US14/079,920 priority patent/US9920639B2/en
Publication of JP2014105983A publication Critical patent/JP2014105983A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6092597B2 publication Critical patent/JP6092597B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/023Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60Support structures; Attaching or mounting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/94Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00005Preventing fatigue failures or reducing mechanical stress in gas turbine components

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

【課題】
耐振動性能を向上させたフロースリーブ構造を具備するガスタービン燃焼器を提供する。
【解決手段】
ライナー5と、トランジションピース4と、複数の分割片で構成され、その突合せ部に沿ってタイピース8を溶接して一体化されるフロースリーブ7とを備え、タイピースは、前記分割片の突合せ部の長手方向に沿って連続的に延伸すると共に、前記突合せ部を被覆するように配置される第1の部材81と、該第1の部材の端部に形成される、前記第1の部材より幅広であって切欠き部10を有する第2の部材82により構成する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、ガスタービンの構成要素である燃焼器に係り、特にトランジションピースを内包するフロースリーブ構造に関する。
ガスタービン燃焼器の部品であるトランジションピースは、一般に、筒状のライナーと環状流路であるタービン流路とを連結する形状となっており、さらにトランジションピースの外側面との間に圧縮機の吐出空気をライナーへ誘導する流路を構成するためのフロースリーブが配置される。
このフロースリーブは、複雑なトランジションピースを内包する構造であるため、半割の構造の合せ面でタイピースを溶接により繋ぎ合わせた構造を採用することが多い。また、ガスタービンの燃焼器には、燃焼時に微小な振動を伴うことがある。このため、溶接部で振動による疲労損傷が発生する可能性もあるため、タイピースの形状を適正化することが望ましい。一般的にはタイピース構造の例として、特許文献1のように、断続的に板幅の異なる端部に切欠きを有する帯板状のタイピース、および別途設けた切欠きを有する矩形板状のタイピースからなる構造がある。
特開2007-285692号公報
しかしながら、特許文献1では、将来的な高圧力比化、出力増大化を考慮すると、不十分となる可能性も考えられることから、更なる効果的な耐振動構造が必要である。
本発明の目的は、耐振動性能を向上させたフロースリーブ構造を具備するガスタービン燃焼器を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のガスタービン燃焼器は、ライナーと、トランジションピースと、複数の分割片で構成され、その突合せ部に沿ってタイピースを溶接して一体化されるフロースリーブとを備えたガスタービン燃焼器において、前記タイピースは、前記分割片の突合せ部の長手方向に沿って連続的に延伸すると共に、前記突合せ部を被覆するように配置される第1の部材と、該第1の部材の端部に形成される、前記第1の部材より幅広であって切欠き部を有する第2の部材により構成する。
本発明によれば、耐振動性能を向上させたフロースリーブ構造を具備するガスタービン燃焼器を提供することができる。
一般的なガスタービンの全体構造例を示す図である。 半割のフロースリーブを合せ面にてタイピースを溶接した構造を示す図である。 図2中のA部の拡大図である。 本発明の実施例1のフロースリーブ構造を示す図である。 本発明の実施例2のフロースリーブ構造を示す図である。 本発明の実施例3のフロースリーブ構造を示す図である。 本発明の実施例4のフロースリーブ構造を示す図である。 本発明の実施例5のフロースリーブ構造を示す図である。 本発明の実施例6のフロースリーブ構造を示す図である。 本発明の実施例7のフロースリーブ構造を示す図である。
図1は、一般的なガスタービンの構造断面図を示す。ガスタービンは大きく分けて、圧縮機1、燃焼器2及びタービン3によって構成されている。圧縮機1は大気から吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮し、燃焼器2は圧縮機1から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成し、そしてタービン3は燃焼器2から導入した燃焼ガスの膨張の際に回転動力を発生する。タービン3からの排気は大気中に放出される。
特に、燃焼器2の部品であるトランジションピース4は、筒状のライナー5と管状流路であるタービン流路6とを連結する形状となっている。なお、ライナー5は燃焼室するものであり、燃焼ガスの流れ方向から見てその下流側にトランジションピース4が接続されている。また、トランジションピース4の外側には、このトランジションピース4を内包すると共に、トランジションピース4と所定の間隙を有して配置されるフロースリーブ7が備えられている。前述した圧縮機2より吐出された圧縮空気は、フロースリーブ7とトランジションピース4の間の間隙により形成される流路を経て、ライナー5の入口側に導かれる。
図2は、図1に示すフロースリーブ7の構造例を示す図、図3は、図2中のA部の拡大図であり、タイピース8の端部構造を示す図である。フロースリーブ7は、複数の分割片(図示の例では半割)によって構成されており、その突合せ部に沿ってタイピース8を溶接して一体化されるのが一般的である。
以上説明した燃焼器のフロースリーブ構造(比較例)に基づき、本発明の実施の形態を図面を用いて以下説明する。
図4は、本発明の実施の形態1として本発明の特徴を最も良く表わしているフロースリーブ構造を示す図である。図に示すように、フロースリーブ構造は、半割の構造の合せ面でタイピース8を溶接して形成する構造をとっている。そして、本実施例におけるタイピース8は、分割片の突合せ部の長手方向に沿って連続的に延伸すると共に、突合せ部を被覆するように配置される第1の部材81と、この第1の部材の端部に形成される、第1の部材より幅広の第2の部材82によって構成している。そして、第2の部材82にはフロースリーブ7の突合せ部に対して非被覆領域となる半円状の切欠き部10が形成されている。なお、第2の部材82は、フロースリーブ7半割合せ面に対して傾斜した面821、および平行な面822を有している。ここで、タイピース8における第1の部材81の幅をW1、第2の部材の幅をW2、第2の部材82の端部における切欠き部10の幅(開口幅)をW3とすると、W1<W3<W2の関係となる。本構造により、タイピース8全体から見ると、切欠き部10の存在により第2の部材82は低剛性部となる。
このように、タイピース8の溶接部長を長くとり剛性を向上するとともに、内包する高温側のトランジションピース4からの熱膨張変形による変位制御型応力を切欠き部10の剛性低減により抑制することが可能となる。
図5は、本発明の実施の形態2として本発明の特徴を最も良く表わしているフロースリーブ構造を示す図である。図に示すように、本実施例におけるタイピース8は、第2の部材82を半割合せ面に対して直交した面823、および平行な面822によって形成していることを特徴としている。このようにタイピース8の溶接部長を長くとり剛性を向上するとともに、内包する高温側のトランジションピース4からの熱膨張変形による変位制御型応力を切欠き部の剛性低減により抑制することが可能となる。
図6は、本発明の実施の形態3として本発明の特徴を最も良く表わしているフロースリーブ構造を示す図である。図4に示す切欠き部10が半円状であったのに対して、本実施例では矩形状に形成していることを特徴としている。このようにタイピース8の溶接部長を長くとり剛性を向上するとともに、内包する高温側のトランジションピース4からの熱膨張変形による変位制御型応力を切欠き部の剛性低減により抑制することが可能となる。
図7は、本発明の実施の形態4として本発明の特徴を最も良く表わしているフロースリーブ構造を示す図である。本実施例では、図5に示す切欠き部10が半円状であったのに対して、矩形状に形成したことを特徴としている。このようにタイピース8の溶接部長を長くとり剛性を向上するとともに、内包する高温側のトランジションピース4からの熱膨張変形による変位制御型応力を切欠き部の剛性低減により抑制することが可能となる。
図8は、本発明の実施の形態5として本発明の特徴を最も良く表わしているフロースリーブ構造を示す図である。図4から図7に示した第2の部材82では、その端部に切欠き部11を形成した構成としていたが、本実施例では第2の部材に代えて、T字状の第3の部材83を設けた構成としたことを特徴とするものである。具体的には、第1の部材81の端部に、その幅W2が第1の部材W1より広く、且つタイピースの長手方向に見た長さtをW1より短く形成した第3の部材83を備えている。この3者の関係はt<W1<W2である。なお、第3の部材83は半割合せ面に対して直交した面831、および平行な面832を有する。このようにタイピース8の溶接部長を長くとり剛性を向上することが可能となる。
図9は、本発明の実施の形態6として本発明の特徴を最も良く表わしているフロースリーブ構造を示す図である。図4に示す切欠き部10が半円状であったのに対して、本実施例では、半割合せ面に対して直交する面、傾斜した面、および平行な面の組み合わせからなる切欠き12を設けたタイピースを有していることを特徴としている。このようにタイピース8の溶接部長を長くとり剛性を向上するとともに、内包する高温側のトランジションピース4からの熱膨張変形による変位制御型応力を切欠き部の剛性低減により抑制することが可能となる。
図10は、本発明の実施の形態7として本発明の特徴を最も良く表わしているフロースリーブ構造を示す図である。図5に示す切欠き部10が半円状であったのに対して、本実施例では半割合せ面に対して直交した面と傾斜した面の組み合わせからなる切欠き13を設けたタイピースを有していることを特徴としている。このようにタイピースの溶接部長を長くとり剛性を向上するとともに、内包する高温側のトランジションピース4からの熱膨張変形による変位制御型応力を切欠き部の剛性低減により抑制することが可能となる。
1:圧縮機
2:燃焼器
3:タービン
4:トランジションピース
5:ライナー
6:タービン流路
7:フロースリーブ
8:タイピース
81:第1の部材
82:第2の部材
821:半割合せ面に対して傾斜した面
822:半割合せ面に対して平行な面
823:半割合せ面に対して直交した面
83:第3の部材
831:半割合せ面に対して直交した面
832:半割合せ面に対して平行な面
10:半円状の切欠き部
11:矩形状の切欠き部
12:半割合せ面に対して直交、傾斜、並行する三つの面の組み合わせからなる切欠き
13:半割合せ面に対して直交、傾斜する二つの面の組み合わせからなる切欠き

Claims (8)

  1. 燃焼室を形成するライナーと、該ライナーの下流側に接続されるトランジションピースと、該トランジションピースを内包するフロースリーブとを備え、前記フロースリーブは複数の分割片の突合せ部に沿ってタイピースを溶接することで一体化するように構成されたガスタービン燃焼器において、
    前記タイピースは、前記分割片の突合せ部の長手方向に沿って連続的に延伸すると共に、前記突合せ部を被覆するように配置される第1の部材と、
    該第1の部材の端部に形成される、前記第1の部材より幅広であって切欠き部を有する第2の部材により構成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
  2. 請求項1に記載のガスタービン燃焼器において、
    前記第2の部材は、前記分割片の合せ面に対して傾斜した面と、平行な面を有することを特徴とするガスタービン燃焼器。
  3. 請求項1に記載のガスタービン燃焼器において、
    前記第2の部材は、前記分割片の合せ面に対して直交した面と、平行な面を有することを特徴とするガスタービン燃焼器。
  4. 請求項1に記載のガスタービン燃焼器において、
    前記切欠き部は、半円状に形成されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
  5. 請求項1に記載のガスタービン燃焼器において、
    前記切欠き部は、矩形状に形成されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
  6. 請求項4または5に記載のガスタービン燃焼器において、
    前記切欠き部は、前記第2の部材の端部における切欠きの幅が、前記第1の部材の幅より大きく形成されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
  7. 請求項1に記載のガスタービン燃焼器において、
    前記第2の部材に代えて、前記第1の部材の端部に、その幅が前記第1の部材より広く、前記タイピースの長手方向に見た長さが前記第1の部材の幅より短く形成した第3の部材を有することを特徴とするガスタービン燃焼器。
  8. 請求項1に記載のガスタービン燃焼器において、
    前記切欠き部は、前記分割片の合せ面に平行な面と、直交した面及び又は傾斜した面の組み合わせによって形成されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
JP2012261840A 2012-11-30 2012-11-30 ガスタービン燃焼器 Active JP6092597B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012261840A JP6092597B2 (ja) 2012-11-30 2012-11-30 ガスタービン燃焼器
CN201310505265.2A CN103851646B (zh) 2012-11-30 2013-10-24 燃气涡轮燃烧器
EP13192687.5A EP2738354B1 (en) 2012-11-30 2013-11-13 Gas turbine combustion chamber and transition piece
US14/079,920 US9920639B2 (en) 2012-11-30 2013-11-14 Gas turbine combustion chamber having a flow sleeve with a plurality of integrated segments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012261840A JP6092597B2 (ja) 2012-11-30 2012-11-30 ガスタービン燃焼器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014105983A true JP2014105983A (ja) 2014-06-09
JP6092597B2 JP6092597B2 (ja) 2017-03-08

Family

ID=49554154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012261840A Active JP6092597B2 (ja) 2012-11-30 2012-11-30 ガスタービン燃焼器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9920639B2 (ja)
EP (1) EP2738354B1 (ja)
JP (1) JP6092597B2 (ja)
CN (1) CN103851646B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018040504A (ja) * 2016-09-05 2018-03-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6476516B2 (ja) * 2015-01-30 2019-03-06 三菱日立パワーシステムズ株式会社 トランジションピース、これを備える燃焼器、及び燃焼器を備えるガスタービン
US11333253B2 (en) * 2018-12-19 2022-05-17 Pratt & Whitney Canada Corp. Magnetic seal assembly

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2999704A (en) * 1955-09-13 1961-09-12 Haller John Tolerance ring
JP2004037035A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JP2007285692A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 General Electric Co <Ge> 前方スリーブ保持方法及び装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5554636A (en) * 1978-10-16 1980-04-22 Hitachi Ltd Combustor of gas turbine
US7707835B2 (en) * 2005-06-15 2010-05-04 General Electric Company Axial flow sleeve for a turbine combustor and methods of introducing flow sleeve air
US8141370B2 (en) * 2006-08-08 2012-03-27 General Electric Company Methods and apparatus for radially compliant component mounting
US20090235668A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 General Electric Company Insulator bushing for combustion liner

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2999704A (en) * 1955-09-13 1961-09-12 Haller John Tolerance ring
JP2004037035A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JP2007285692A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 General Electric Co <Ge> 前方スリーブ保持方法及び装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018040504A (ja) * 2016-09-05 2018-03-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器

Also Published As

Publication number Publication date
US9920639B2 (en) 2018-03-20
US20140150453A1 (en) 2014-06-05
JP6092597B2 (ja) 2017-03-08
CN103851646B (zh) 2016-03-30
EP2738354B1 (en) 2019-09-25
EP2738354A2 (en) 2014-06-04
CN103851646A (zh) 2014-06-11
EP2738354A3 (en) 2018-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10119405B2 (en) Cooling circuit for a multi-wall blade
US9528701B2 (en) System for tuning a combustor of a gas turbine
EP2586978A2 (en) Turbine of a turbomachine
US10837365B2 (en) Combustor panel, combustor, combustion device, gas turbine, and method of cooling combustor panel
JP6029274B2 (ja) シール組立体、及びこれを備えたガスタービン
US8920124B2 (en) Turbine blade with contoured chamfered squealer tip
JP6110665B2 (ja) タービン集成体及び集成体の温度を制御するための方法
US20140369814A1 (en) Diffuser pipe for a gas turbine engine and method for manufacturing same
JP6092597B2 (ja) ガスタービン燃焼器
KR102432493B1 (ko) 다중 벽 블레이드를 위한 플랫폼 코어 공급부
JP2012077709A (ja) ガスタービン燃焼器
US9863323B2 (en) Tapered gas turbine segment seals
US10480452B2 (en) TEC mixer with variable thicknesses
JP6196449B2 (ja) 非円形ヘッドエンドを有する燃焼器
JP2019002397A (ja) ターボ機械冷却システム
JP2012102869A (ja) シールオーバレイを備えた移行部品シール組立体本発明は、米国エネルギー省(doe)によって授与れた契約第de−fc26−05nt42643号に基づき連邦政府の支援を得て為されたものである。連邦政府は、本発明に一定の権利を有する。
US10161266B2 (en) Nozzle and nozzle assembly for gas turbine engine
US9163728B2 (en) Strip seals
US11204164B2 (en) System with conduit arrangement for dual utilization of cooling fluid in a combustor section of a gas turbine engine
JP7146390B2 (ja) タービンシステムの排気フレーム用ストラット
US20140041391A1 (en) Apparatus including a flow conditioner coupled to a transition piece forward end
JP5647039B2 (ja) ガスタービン
KR101662121B1 (ko) 라이너와 트랜지션피스 연결부 발명
JP2013213492A (ja) 移行ノズル燃焼システム
US9400108B2 (en) Acoustic damping system for a combustor of a gas turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20140828

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151019

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160714

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160916

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6092597

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250