JP2015511696A - Improved hole arrangement in the liner of the combustion chamber of a gas turbine engine with low combustion dynamics and low emissions. - Google Patents

Improved hole arrangement in the liner of the combustion chamber of a gas turbine engine with low combustion dynamics and low emissions. Download PDF

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Abstract

内側筐体及び外側筐体を有するガスタービン燃焼チャンバ。内側筐体は、第1孔部配置及び第2孔部配置を有する内側壁要素(501)を有する。内側壁要素は、燃焼器容積を囲む。第1孔部配置は、第1面密度で配置された第1孔部を有し、第2孔部配置は、第2面密度で配置された第2孔部を有し、第1面密度は、第2面密度とは異なる。外側筐体は、さらなる第1孔部配置及びさらなる第2孔部配置を有する外側壁要素(502)を有する。外側筐体の外側壁要素(502)は、内側筐体の内側壁要素(501)を囲み、そのため、それら間に間隙を形成する。さらなる第1孔部配置は、さらなる第1面密度で配置されたさらなる第1孔部を有し、さらなる第2孔部配置は、さらなる第2面密度で配置されたさらなる第2孔部を有し、さらなる第1面密度は、さらなる第2面密度とは異なる。A gas turbine combustion chamber having an inner housing and an outer housing. The inner housing has an inner wall element (501) having a first hole arrangement and a second hole arrangement. The inner wall element surrounds the combustor volume. The first hole arrangement has first holes arranged at a first surface density, the second hole arrangement has second holes arranged at a second surface density, and the first surface density. Is different from the second surface density. The outer housing has an outer wall element (502) having a further first hole arrangement and a further second hole arrangement. The outer wall element (502) of the outer housing surrounds the inner wall element (501) of the inner housing, thus forming a gap therebetween. The further first hole arrangement has a further first hole arranged at a further first surface density, and the further second hole arrangement has a further second hole arranged at a further second surface density. However, the further first surface density is different from the further second surface density.

Description

本発明は、ガスタービンのための燃焼チャンバのための筐体に、及び、ガスタービンの燃焼チャンバを製造するための方法に、関する。   The present invention relates to a housing for a combustion chamber for a gas turbine and to a method for manufacturing a combustion chamber for a gas turbine.

ガスタービン技術の分野では、窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、未燃炭化水素(UHC)のような環境汚染物質の生成を低減することが目的となっている。したがって、ガスタービンの燃焼チャンバ内において信頼性のあるかつ安定した希薄燃焼の燃焼処理を達成することが目的となっている。   In the field of gas turbine technology, the objective is to reduce the production of environmental pollutants such as nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (UHC). Accordingly, it is an object to achieve a reliable and stable lean combustion process in the combustion chamber of a gas turbine.

希薄燃焼の燃焼処理を提供するため、より多くの空気を特に燃焼チャンバの(燃焼処理を開始する)前端部に近接するように向け、燃焼器内で燃料と混合する。これは、有効面積、すなわち燃焼筒(can)の積算孔部面積及び燃焼器つまり旋回器(swirler)の積算孔部面積のバランスを再びとることによって達成される。しかしながら、前端部を通るようにより多くの気流を向けると、燃焼チャンバは、燃焼が不安定になることを促進し、これは、希薄燃焼の燃焼に関連する固有問題である。   In order to provide a lean burn combustion process, more air is directed toward the front end of the combustion chamber (initiating the combustion process) and mixed with fuel in the combustor. This is accomplished by rebalancing the effective area, i.e., the accumulated hole area of the combustion can and the accumulated hole area of the combustor or swirler. However, as more airflow is directed through the front end, the combustion chamber facilitates combustion instability, which is an inherent problem associated with lean burn combustion.

燃焼が不安定になること、特に燃焼チャンバの内側における燃焼力学を抑制するため、燃焼チャンバ筐体の壁要素には、それらを通ってガス交換を行う孔部が設けられている。   In order to suppress combustion instability, particularly combustion dynamics inside the combustion chamber, the wall elements of the combustion chamber housing are provided with holes through which they exchange gas.

特許文献1には、ガスタービン機関燃焼器が開示されており、この燃焼器は、内側燃焼器壁部及び外側燃焼器壁部を備える。燃焼器壁部には、抑制孔部が形成されている。抑制孔部は、壁セクションにわたって均一に配置されている、すなわち、抑制孔部は、互いの間に同一距離を有する。   Patent Document 1 discloses a gas turbine engine combustor, which includes an inner combustor wall and an outer combustor wall. Suppression holes are formed in the combustor wall. The suppression holes are evenly arranged across the wall section, i.e. the suppression holes have the same distance between each other.

特許文献2には、ガスタービン機関のための燃焼チャンバが開示されており、この燃焼チャンバは、二重壁燃焼チャンバである。二重壁燃焼チャンバの内側壁部及び外側壁部は、衝突冷却を提供するために、滲出孔部を備える。滲出孔部は、有効的な内側及び外側壁部にわたって均一に配設されている。   U.S. Patent No. 6,099,077 discloses a combustion chamber for a gas turbine engine, which is a double wall combustion chamber. The inner and outer walls of the double wall combustion chamber are provided with bleed holes to provide impingement cooling. The exudation holes are evenly distributed over the effective inner and outer walls.

特許文献3には、ガスタービンの燃焼チャンバにおける改良型内筒が開示されている。冷却空気は、内筒の各壁部の開口部を通って案内可能である。   Patent Document 3 discloses an improved inner cylinder in a combustion chamber of a gas turbine. The cooling air can be guided through the opening of each wall of the inner cylinder.

英国特許出願公開第2309296号明細書British Patent Application No. 2309296 欧州特許出願公開第1104871号明細書European Patent Application No. 1104871 欧州特許出願公開第1321713号明細書European Patent Application No. 1321713

本発明の目的は、燃焼が不安定になることを低減しかつ排出が低い燃焼チャンバを提供することである。   It is an object of the present invention to provide a combustion chamber that reduces combustion instability and has low emissions.

この目的は、独立請求項にかかる、ガスタービンのための燃焼チャンバのための筐体によって、ガスタービンのための燃焼チャンバによって、及び、ガスタービンのための燃焼チャンバを製造する方法によって、解決される。   This object is solved by a housing for a combustion chamber for a gas turbine, by a combustion chamber for a gas turbine and by a method for manufacturing a combustion chamber for a gas turbine according to the independent claims. The

本発明の第1態様において、ガスタービンのための燃焼チャンバのための筐体を提示する。筐体は、第1孔部配置及び第2孔部配置を備える壁要素を備える。第1孔部配置は、第1孔部を備え、これら第1孔部を通って、流体が流動可能である。第1孔部配置は、第1孔部からなる第1面密度をさらに備える。第2孔部配置は、第2孔部を備え、これら第2孔部を通って、流体が流通可能である。第2孔部配置は、第2孔部からなる第2面密度をさらに備える。第1面密度は、第2面密度とは異なる。   In a first aspect of the invention, a housing for a combustion chamber for a gas turbine is presented. The housing includes a wall element having a first hole arrangement and a second hole arrangement. The first hole arrangement includes first holes through which fluid can flow. The first hole portion arrangement further includes a first surface density composed of the first hole portions. The second hole arrangement includes second holes, through which fluid can flow. The second hole portion arrangement further includes a second surface density composed of the second hole portions. The first surface density is different from the second surface density.

本発明のさらなる態様において、ガスタービンのための燃焼チャンバを提示する。燃焼チャンバは、上記筐体の特徴を備える内側筐体と、上記筐体の特徴を備え得る外側筐体と、を備える。外側筐体の外側壁要素は、内側筐体の内側壁要素を少なくとも部分的に囲み、そのため、内側壁要素とさらなる外側壁要素との間には、間隙が形成される。   In a further aspect of the invention, a combustion chamber for a gas turbine is presented. The combustion chamber includes an inner housing having the housing characteristics and an outer housing that may have the housing characteristics. The outer wall element of the outer housing at least partially surrounds the inner wall element of the inner housing, so that a gap is formed between the inner wall element and the further outer wall element.

用語「内側」及び「外側」は、相対位置、すなわち、燃焼チャンバにおける壁要素と火炎容積との間の距離に関する内側及び外側壁要素の相対位置に関する。燃焼チャンバの中心軸は、(例えばシリンダ状に形成された)燃焼チャンバ(筒タイプの燃焼チャンバなど)の対称線、すなわち、火炎領域を通過する線であり得る、または、ガスタービン(環状燃焼チャンバなど)の回転中心線と例えば平行または一致し得る。   The terms “inner” and “outer” relate to the relative position, ie the relative position of the inner and outer wall elements with respect to the distance between the wall element and the flame volume in the combustion chamber. The central axis of the combustion chamber can be a line of symmetry of a combustion chamber (such as a cylinder-type combustion chamber) (eg, cylindrically shaped), that is, a line passing through the flame region, or a gas turbine (annular combustion chamber) For example, parallel or coincident with the center line of rotation.

本発明のさらなる態様において、ガスタービンの燃焼チャンバを製造する方法を提示する。方法によれば、内側筐体の内側壁要素に第1孔部を備える第1孔部配置を形成し、これら第1孔部を通って、流体は流動可能であり、第1孔部配置は、第1孔部からなる第1面密度を備える。さらに、方法によれば、内側壁要素に第2孔部を備える第2孔部配置を形成し、これら第2孔部を通って、流体は流動可能であり、第2孔部配置は、第2孔部からなる第2面密度を備える。第1面密度は、第2面密度とは異なる。   In a further aspect of the invention, a method for manufacturing a combustion chamber of a gas turbine is presented. According to the method, a first hole arrangement comprising first holes is formed in the inner wall element of the inner housing, through which the fluid can flow, the first hole arrangement is The first surface density comprising the first hole is provided. Further, according to the method, a second hole arrangement comprising second holes in the inner wall element is formed, fluid can flow through the second holes, and the second hole arrangement is A second surface density composed of two holes is provided. The first surface density is different from the second surface density.

用語「面密度」(表面密度)は、単位面積当たりの孔部の数を規定する。例えば2つの隣接する孔部配置が異なる面密度を備える場合、隣接する孔部配置それぞれは、異なる数の孔部を備える。その結果、各孔部配置にわたって不均一な孔部の分布をもたらす。   The term “area density” (surface density) defines the number of holes per unit area. For example, when two adjacent hole arrangements have different surface densities, each of the adjacent hole arrangements has a different number of holes. The result is a non-uniform distribution of holes across each hole arrangement.

したがって、本発明によって、燃焼チャンバのための筐体の壁要素は、第1面密度を有する第1孔部配置と、第2面密度を有する第2孔部配置と、を備える。したがって、壁要素の孔部は、不均一に分布され、壁要素に沿って流動する流体それぞれの流動特性それぞれに特に適合される。   Thus, according to the invention, the wall element of the housing for the combustion chamber comprises a first hole arrangement having a first surface density and a second hole arrangement having a second surface density. Thus, the pores of the wall element are particularly adapted to each of the flow characteristics of each of the fluids distributed unevenly and flowing along the wall element.

ガスタービンの燃焼チャンバのための筐体は、例えば燃焼チャンバの燃焼容積を囲む内側筐体であってもよい。筐体は、さらに、内側筐体を部分的に囲む外側筐体であってもよい。したがって、内側筐体及び外側筐体を適用することによって、双壁のまたは二重壁の燃焼チャンバ(すなわち二重スキンライナ)を形成する。内側筐体と外側筐体との間には、間隙が存在する。外側壁要素に沿って流れる流体、例えば冷却流体/ガスは、冷却するために、外側壁要素の第1及び第2孔部を通って間隙内に入る。流体は、冷却するために、間隙から内側壁要素の第1及び第2孔部を通って燃焼チャンバの燃焼空間内に流入する。   The housing for the combustion chamber of the gas turbine may be an inner housing that surrounds the combustion volume of the combustion chamber, for example. The housing may further be an outer housing that partially surrounds the inner housing. Thus, by applying an inner housing and an outer housing, a double-walled or double-walled combustion chamber (ie, a double skin liner) is formed. There is a gap between the inner casing and the outer casing. Fluid flowing along the outer wall element, such as cooling fluid / gas, enters the gap through the first and second holes of the outer wall element for cooling. The fluid flows from the gap through the first and second holes in the inner wall element and into the combustion space of the combustion chamber for cooling.

二重スキンライナの内側筐体の内側壁部は、燃焼チャンバの燃焼器容積を囲む。内側筐体の周りひいては燃焼器容積の周りでは、間隙を形成するように、外側筐体の外側壁部がこのような二重スキンライナの内側壁部を囲む。その結果として、間隙は、同様に、燃焼器容積を囲む。冷却流体流れは、外側壁部の孔部それぞれを通って間隙内に流れる。冷却流体流れは、さらに、2つの壁要素間の間隙から内側壁部の孔部を通って燃焼チャンバの燃焼器容積内へ流れる。   The inner wall of the inner skin of the dual skin liner surrounds the combustor volume of the combustion chamber. The outer wall of the outer housing surrounds the inner wall of such a double skin liner so as to form a gap around the inner housing and thus around the combustor volume. As a result, the gap likewise surrounds the combustor volume. The cooling fluid flow flows into the gap through each of the holes in the outer wall. The cooling fluid flow further flows from the gap between the two wall elements through the hole in the inner wall and into the combustor volume of the combustion chamber.

したがって、燃焼チャンバの従来の手法によっては、燃焼チャンバのための筐体の壁要素の孔部を均一に分布させている。従来の手法では、第1孔部配置及び第2孔部配置は、孔部それぞれからなる1つのかつ同一の面密度を備える。本発明にかかる本発明的手法によれば、燃焼チャンバの(内側及び外側)筐体に孔部を不均一に分布させる。これにより、孔部の分布は、燃焼チャンバの(燃焼される)流体の流動パラメータに及び冷却ガスの流動パラメータに適合されかつカスタマイズされる。   Thus, some conventional techniques for the combustion chamber distribute the holes in the wall elements of the housing for the combustion chamber uniformly. In the conventional method, the first hole arrangement and the second hole arrangement have one and the same areal density formed by the holes. According to the inventive method of the present invention, the holes are unevenly distributed in the (inner and outer) housings of the combustion chamber. Thereby, the pore distribution is adapted and customized to the (combusted) fluid flow parameters of the combustion chamber and to the cooling gas flow parameters.

これにより、燃焼チャンバの内側における燃焼力学を低減する。したがって、例えば壁要素における温度プロファイルの変動が低減することに起因して、筐体及び他の燃焼構成要素の長寿命が結果として得られる。さらに、壁セクションの燃焼力学を低減することによって、燃焼チャンバの筐体の寿命に影響を与えることなく、タービンのタービン効率及び動作温度を増大させる。したがって、同様に、例えばガスタービンを希薄燃焼の燃焼でガスタービンを動作させることによって、すなわち、ガスタービンの内側においてパイロット燃料分割分(split)が小さいことによって、窒素酸化物(NOx)排出を低減する。まとめると、不均一な態様で孔部を分布させることによって、及び孔部配置それぞれにおいて所定パターンの孔部を配置することによって、例えば希薄燃焼の燃焼を提供するためにより多くの空気を燃焼処理に供給するので、燃焼チャンバは、低い窒素酸化物(NOx)の排出で動作する。さらに、希薄燃焼の燃焼に起因して、火炎温度を低減する。   This reduces the combustion dynamics inside the combustion chamber. Thus, a long life of the housing and other combustion components results, for example due to reduced temperature profile variations in the wall elements. In addition, reducing the combustion dynamics of the wall section increases the turbine efficiency and operating temperature of the turbine without affecting the life of the combustion chamber housing. Thus, similarly, for example, by operating the gas turbine with lean burn combustion, that is, by reducing the pilot fuel split inside the gas turbine, reducing nitrogen oxide (NOx) emissions To do. In summary, by distributing the holes in a non-uniform manner, and by placing a predetermined pattern of holes in each of the hole arrangements, for example, to provide more combustion to the combustion process to provide lean burn combustion. As supplied, the combustion chamber operates with low nitrogen oxide (NOx) emissions. In addition, the flame temperature is reduced due to lean burn combustion.

さらなる例示的な形態において、壁要素は、燃焼チャンバの中心軸回りの周方向に沿って少なくとも部分的に延在するために形成されている。一般的に、燃焼チャンバは、シリンダ状に(または円錐状に)形成されている。中心軸は、例えば、燃焼チャンバの対称軸を形成する。さらなる例示的な形態によれば、第1孔部配置の第1孔部は、少なくとも1つの第1列の第1孔部を形成するために、周方向に沿って次々に壁要素に形成されている。   In a further exemplary form, the wall element is formed to extend at least partially along a circumferential direction about the central axis of the combustion chamber. Generally, the combustion chamber is formed in a cylinder shape (or a cone shape). The central axis forms, for example, an axis of symmetry of the combustion chamber. According to a further exemplary form, the first holes of the first hole arrangement are formed in the wall elements one after the other in the circumferential direction to form at least one first row of first holes. ing.

さらなる例示的な形態において、第2孔部配置の第2孔部は、少なくとも1つの第2列の第2孔部を形成するために、周方向に沿って次々に壁要素に形成されている。第1孔部の総数は、例えば、全周面にわたってみると第2孔部の総数と等しいが、各列の孔部の面密度は、第1及び第2列の孔部間で変化している。   In a further exemplary form, the second holes of the second hole arrangement are formed in the wall elements one after the other in the circumferential direction so as to form at least one second row of second holes. . For example, the total number of first holes is equal to the total number of second holes when viewed over the entire circumference, but the surface density of the holes in each row varies between the holes in the first and second rows. Yes.

さらなる例示的な形態によれば、第2孔部配置の第2孔部は、少なくとも1つの第2列の第2孔部を形成するために、周方向に沿って次々に壁要素に形成されている。第1孔部配置の第1孔部が第2孔部配置の第2孔部の第2面密度とは異なる第1面密度を備えているので、第1孔部の総数は、例えば、第2孔部の総数とは異なる。   According to a further exemplary form, the second holes of the second hole arrangement are formed in the wall element one after the other in the circumferential direction to form at least one second row of second holes. ing. Since the first hole portion of the first hole arrangement has a first surface density different from the second surface density of the second hole portion of the second hole arrangement, the total number of first holes is, for example, It is different from the total number of two holes.

第1列及び第2列を備える上記例示的な実施形態に関して、第1列の総量は、第2列の総量とは異なる。さらにまたはあるいは、第1列における第1孔部の総量は、第2列における第2孔部の総量とは異なる。その結果、第2面密度とは異なる第1面密度、ひいては壁要素に沿って第1及び第2孔部の不均一な分布をもたらす。   With respect to the exemplary embodiment comprising a first column and a second column, the total amount in the first column is different from the total amount in the second column. Additionally or alternatively, the total amount of the first holes in the first row is different from the total amount of the second holes in the second row. As a result, a first surface density different from the second surface density, and thus a non-uniform distribution of the first and second holes along the wall element.

さらなる例示的な形態において、第1孔部配置の第1孔部は、第1方向に沿って次々に壁要素に形成されている。第1方向は、少なくとも1つのさらなる第1列の第1孔部を形成するために、周方向とは異なる。   In a further exemplary form, the first holes of the first hole arrangement are formed in the wall element one after the other along the first direction. The first direction is different from the circumferential direction to form at least one further first row of first holes.

特に、さらなる例示的な形態において、第1方向と周方向との間の第1角度は、約10°から約80°の間、特に約30°から約60°の間である。したがって、第1孔部は、壁要素に配置されており、そのため、さらなる第1列は、(例えば管状の)壁要素それぞれに沿ってスパイラル様式で延びる。   In particular, in a further exemplary form, the first angle between the first direction and the circumferential direction is between about 10 ° and about 80 °, in particular between about 30 ° and about 60 °. Thus, the first hole is arranged in the wall element, so that a further first row extends in a spiral manner along each (eg tubular) wall element.

さらなる例示的な形態において、第2孔部配置の第2孔部は、第2方向に沿って次々に壁要素に形成されている。第2方向は、少なくとも1つのさらなる第2列の第2孔部を形成するために、周方向及び/または第1方向とは異なる。   In a further exemplary form, the second holes of the second hole arrangement are formed in the wall element one after the other along the second direction. The second direction is different from the circumferential direction and / or the first direction to form at least one further second row of second holes.

特に、さらなる例示的な形態において、第2方向と周方向との間の第2角度は、約10°から約80°の間、特に約30°から約60°の間である。さらなる第1列及びさらなる第2列によって、第1及び/または第2孔部それぞれは、第1及び第2方向それぞれに沿って次々に形成され、そのため、さらなる第1列及びさらなる第2列は、壁要素に沿って中心軸回りに螺旋状の(すなわちスパイラル状の)広がりを形成する。   In particular, in a further exemplary form, the second angle between the second direction and the circumferential direction is between about 10 ° and about 80 °, in particular between about 30 ° and about 60 °. With the further first row and the further second row, the first and / or second holes, respectively, are formed one after the other along the first and second directions respectively, so that the further first row and the further second row are Form a spiral (ie spiral) extension around the central axis along the wall element.

さらなる例示的な実施形態にかかる方法において、外側筐体の外側壁要素は、内側壁要素に関して配置されており、そのため、外側壁要素は、内側壁要素を少なくとも部分的に囲み、そのため、内側壁要素と外側壁要素との間には、間隙が形成される。   In a method according to a further exemplary embodiment, the outer wall element of the outer housing is arranged with respect to the inner wall element, so that the outer wall element at least partly surrounds the inner wall element and therefore A gap is formed between the element and the outer wall element.

さらなる例示的な実施形態にかかる方法において、さらなる第1孔部配置は、外側壁要素に形成され、さらなる第1孔部配置は、さらなる第1孔部を備え、これらさらなる第1孔部を通って、さらなる流体(例えば冷却流体/ガス)は、流動可能である。さらなる第1孔部配置は、さらなる第1孔部からなるさらなる第1面密度を備える。さらに、さらなる第2孔部を備えるさらなる第2孔部配置は、外側壁要素に形成され、これらさらなる第2孔部を通って、さらなる流体(例えば冷却流体/ガス)は、流動可能であり、さらなる第2孔部配置は、第2孔部からなるさらなる第2面密度を備える。さらなる第1面密度は、さらなる第2面密度と異なる。   In a method according to a further exemplary embodiment, a further first hole arrangement is formed in the outer wall element, the further first hole arrangement comprising a further first hole and passing through these further first holes. Thus, additional fluid (eg, cooling fluid / gas) is flowable. The further first hole arrangement comprises a further first surface density consisting of a further first hole. Furthermore, a further second hole arrangement comprising additional second holes is formed in the outer wall element, through which further fluid (eg cooling fluid / gas) can flow, The further second hole arrangement comprises a further second surface density consisting of the second hole. The further first surface density is different from the further second surface density.

内側及び外側壁部に関する沿う孔部面積は、壁部にわたって分布されており、そのため、異なる孔部密度の帯または領域は、出現する。分布の基準は、例えば温度、流速、流動方向並びに/または流体の及び/またはさらなる流体の乱流であり得る流動パラメータに依存する。   The hole area along the inner and outer walls is distributed over the wall, so that bands or regions of different hole density appear. Distribution criteria depend on flow parameters, which can be, for example, temperature, flow velocity, flow direction, and / or fluid and / or further fluid turbulence.

したがって、上述した方法によって、流体それぞれの流動パラメータを考慮しながら、第1孔部及び第2孔部の配置を設計しかつ形成する。したがって、孔部の有効孔部分布ひいては流体及びさらなる流体を壁要素それぞれに沿って案内することの改善をもたらす。これにより、同様に、適合した孔部配置に起因して、燃焼チャンバの効率を達成する。   Therefore, the arrangement of the first hole and the second hole is designed and formed by the above-described method while considering the flow parameter of each fluid. Thus, there is an improvement in guiding the effective hole distribution of the holes and thus the fluid and further fluid along each of the wall elements. This likewise achieves the efficiency of the combustion chamber due to the matched hole arrangement.

例えば、壁要素における孔部配置の孔部は、この方法の当初において、均等に分布されており、したがって、同一の面積孔部密度を備える。次に、既存の孔部配置から一部の孔部を除去し、そのため、孔部配置間で不均等な分布及び不均等な孔部密度を形成する。次に、確認のため、流動試験においてどの程度全孔部面積を低減したか測定する。次に、どのように孔部それぞれを機械加工して配置し、公称流動パラメータを得て良好な抑制特性を実現するか計算する。次に、孔部それぞれを孔部配置それぞれに分布させ、そのため、燃焼チャンバに関する計算した公称流動パラメータ及び全有効流動面積それぞれに一致させるために、均一でない分布及び/または均一でない面密度の孔部を形成する。   For example, the holes of the hole arrangement in the wall element are evenly distributed at the beginning of the method and thus have the same area hole density. Next, some of the holes are removed from the existing hole arrangement, thus creating an uneven distribution and uneven hole density between the hole arrangements. Next, for confirmation, it is measured how much the total hole area has been reduced in the flow test. Next, calculate how each hole is machined and placed to obtain a nominal flow parameter to achieve good suppression characteristics. Next, the holes with non-uniform distribution and / or non-uniform surface density are then distributed in order to match each of the holes to each of the hole arrangements, and thus to match each of the calculated nominal flow parameters and total effective flow area for the combustion chamber. Form.

上述した発明により、燃焼チャンバの内側における燃料の燃焼力学を低減する。すなわち、内側壁要素及び外側壁要素には、不均一でカスタマイズされた態様の孔部が穿孔されている。したがって、燃焼力学が低減することに起因して、燃焼チャンバの構成要素と下流側に位置するタービン段の構成要素とに関する寿命は、炎の変動及び温度プロファイルが低減されている結果、達成される。さらに、燃焼力学の低減に起因して低いパイロット燃料の分割分(パイロット燃料/[パイロット燃料+主燃料])を適用するので、NOx廃棄物を低減する。   The invention described above reduces the combustion dynamics of the fuel inside the combustion chamber. That is, the inner wall element and the outer wall element are perforated with holes in a non-uniform and customized manner. Thus, due to the reduced combustion dynamics, lifetimes for the combustion chamber components and downstream turbine stage components are achieved as a result of reduced flame variation and temperature profile. . Furthermore, a low pilot fuel split (pilot fuel / [pilot fuel + main fuel]) due to reduced combustion dynamics is applied, thus reducing NOx waste.

留意しなければならないことは、本発明の形態がさまざまな主題を参照して説明されていることである。特に、いくつかの形態は、装置タイプの請求項を参照して説明されている一方、他の形態は、方法タイプの請求項を参照して説明されている。しかしながら、当業者が上記説明及び以下の説明から推測することは、他に通知しない限り、1つのタイプの主題に属する特徴を任意に組み合わせることに加え、異なる主題に関連する特徴間、特に装置タイプの請求項の特徴と方法タイプの請求項の特徴との間の任意の組み合わせも、本願に開示されているとみなされることである。   It should be noted that the forms of the invention have been described with reference to various subject matters. In particular, some aspects have been described with reference to apparatus type claims whereas other aspects have been described with reference to method type claims. However, those skilled in the art will infer from the above description and the following description, unless otherwise noted, in addition to arbitrarily combining features belonging to one type of subject matter, between features associated with different subject matter, particularly device types Any combination between the features of the following claims and the features of the method type claims is to be considered as disclosed herein.

本発明の上記態様及びさらなる態様は、後述する実施形態の例から明らかであり、実施形態の例を参照して説明される。本発明は、実施形態の例を参照しながら以下で詳述されるが、これら実施形態は、本発明を限定しない。   The above aspects and further aspects of the invention are apparent from the examples of embodiment to be described hereinafter and are explained with reference to the examples of embodiment. The present invention is described in detail below with reference to exemplary embodiments, which, however, do not limit the present invention.

本発明の例示的な実施形態にかかる第1及び第2列の孔部を有する燃焼チャンバの筐体を示す図である。FIG. 3 shows a combustion chamber housing having first and second rows of holes according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態にかかる第1及び第2列の孔部を有する燃焼チャンバの筐体を示す図である。FIG. 3 shows a combustion chamber housing having first and second rows of holes according to an exemplary embodiment of the present invention. 本発明の例示的な実施形態にかかる燃焼チャンバの各筐体における孔部パターンを示す概略図である。It is the schematic which shows the hole part pattern in each housing | casing of the combustion chamber concerning illustrative embodiment of this invention. 本発明の例示的な実施形態にかかる燃焼チャンバの各筐体における孔部パターンを示す概略図である。It is the schematic which shows the hole part pattern in each housing | casing of the combustion chamber concerning illustrative embodiment of this invention. 内側及び外側筐体を備える燃焼チャンバを示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a combustion chamber with inner and outer housings. 本発明の例示的な実施形態にかかる筐体を製造するための方法を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a housing according to an exemplary embodiment of the present invention.

図面に示されているものは、概略的である。留意することは、さまざまな図において同様のまたは同一の構成要素には同一の参照符号を付していることである。   What is shown in the drawings is schematic. It should be noted that similar or identical components are provided with the same reference signs in the various figures.

図1は、ガスタービンのための燃焼チャンバ100用の筐体を示す。筐体は、第1孔部配置I及び第2孔部配置IIを備える壁要素101を備える。第1孔部配置Iは、第1孔部110を備えており、これら第1孔部110を通って、流体が流通可能である。第1孔部配置Iは、第1面密度の第1孔部110を備える。   FIG. 1 shows a housing for a combustion chamber 100 for a gas turbine. The housing includes a wall element 101 having a first hole arrangement I and a second hole arrangement II. The first hole arrangement I includes first holes 110, and fluid can flow through the first holes 110. The first hole arrangement I includes a first hole 110 having a first surface density.

第2孔部配置IIは、第2孔部120を備えており、これら第2孔部120を通って、流体が流通可能である。第2孔部配置IIは、第2面密度の第2孔部120を備える。   The second hole arrangement II includes second holes 120 through which fluid can flow. The second hole arrangement II includes a second hole 120 having a second surface density.

第1面密度は、第2面密度とは異なる。つまり、面積単位当たりの第1孔部110の積算は、面積単位当たりの第2孔部120の積算とは異なる。すなわち、第1孔部110は、第2孔部配置IIにある第2孔部120に対して、異なるパターンでかつ/または異なる量でかつ/または異なるサイズ(例えば穴径)で分布されている。   The first surface density is different from the second surface density. That is, the integration of the first hole 110 per area unit is different from the integration of the second hole 120 per area unit. That is, the first holes 110 are distributed in different patterns and / or different amounts and / or different sizes (for example, hole diameters) with respect to the second holes 120 in the second hole arrangement II. .

例えば、図1からわかるように、第1孔部配置I、第2孔部配置II及び例えば第3孔部配置IIIは、同一面サイズを備える。さらに、第1孔部配置I、第2孔部配置II及び第3孔部配置IIIは、孔部の第1、第2及び/または第3面密度それぞれを規定する面積単位を規定する。   For example, as can be seen from FIG. 1, the first hole arrangement I, the second hole arrangement II, and the third hole arrangement III, for example, have the same surface size. Furthermore, the 1st hole arrangement | positioning I, the 2nd hole arrangement | positioning II, and the 3rd hole arrangement | positioning III prescribe | regulate the area unit which prescribes | regulates each 1st, 2nd and / or 3rd surface density of a hole.

図1において、第1孔部配置Iにおける第1孔部110の密度は、第2孔部配置II及び第3孔部配置IIIそれぞれにおける第2面密度及び第3面密度それぞれよりも高くなっている。   In FIG. 1, the density of the first hole 110 in the first hole arrangement I is higher than the second surface density and the third surface density in the second hole arrangement II and the third hole arrangement III, respectively. Yes.

上流前端部には炎が位置するので、より多くの孔部を壁要素101の上流前端部に配置してもよい。例えば、図1に例示的に示すように、第1孔部配置Iは、3つの第1列111を有し、より下流側に位置する第2孔部配置IIは、2つの第2列121を有し、さらに下流側に位置する第3孔部配置IIIは、1つの第3列131を有する。   Since the flame is located at the upstream front end, more holes may be arranged at the upstream front end of the wall element 101. For example, as exemplarily shown in FIG. 1, the first hole arrangement I has three first rows 111, and the second hole arrangement II located further downstream has two second rows 121. And the third hole arrangement III located further downstream has one third row 131.

特に、図1に示すように、燃焼チャンバ100は、燃焼チャンバ100の中心軸102に沿う流体の流動方向に関する燃焼チャンバ100の上流位置において燃焼器セクション104(例えば前端セクション)を備える。中心軸102に沿う流体の流動方向に関する燃焼チャンバ100の下流側端部において、燃焼ガスは、例えば、燃焼チャンバ100から出て、ガスタービンのタービン段にさらに流入する。図1からわかるように、各孔部110、120、130の面密度は、燃焼チャンバ100の上流側端部から下流側端部へ減少する。図1の例示的な孔部110、120、130の分布によって、第1孔部配置Iの第1孔部110は、第1列111の第1孔部110を形成するために、周方向103に沿って次々に壁要素101に形成されている。第1列111に隣接してかつ下流方向に沿って、第2孔部配置IIの第2孔部120は、例えば第2列121の第2孔部120を形成するために、次々に壁要素101に形成されている。さらに、図1に示すように、第3孔部配置IIIの第3孔部113は、少なくとも第3列131の第3孔部130を形成するために、周方向に沿って次々に壁要素101に形成されている。   In particular, as shown in FIG. 1, the combustion chamber 100 includes a combustor section 104 (eg, a front end section) at a location upstream of the combustion chamber 100 with respect to the direction of fluid flow along the central axis 102 of the combustion chamber 100. At the downstream end of the combustion chamber 100 with respect to the direction of fluid flow along the central axis 102, the combustion gas exits the combustion chamber 100 and further flows into the turbine stage of the gas turbine, for example. As can be seen from FIG. 1, the surface density of each hole 110, 120, 130 decreases from the upstream end to the downstream end of the combustion chamber 100. Due to the distribution of the exemplary holes 110, 120, 130 of FIG. 1, the first holes 110 in the first hole arrangement I are arranged in the circumferential direction 103 to form the first holes 110 in the first row 111. Are formed in the wall element 101 one after another. Adjacent to the first row 111 and along the downstream direction, the second hole portions 120 of the second hole arrangement II are successively wall elements to form, for example, the second hole portions 120 of the second row 121. 101. Further, as shown in FIG. 1, the third hole portions 113 of the third hole portion arrangement III are successively wall elements 101 along the circumferential direction to form at least the third hole portions 130 of the third row 131. Is formed.

例えば、各孔部配置I、II、IIIが同一の規定面積を備えている場合、孔部110、120、130の量及び列111、121、131の量は、燃焼チャンバ100の上流側端部から燃焼チャンバ100の下流側端部までの方向に沿って減少する。すなわち、第2列121間の距離は、例えば、第3列131間の距離よりも小さい。例えば、燃焼チャンバ100の上流側端部における第1列111間の距離は、燃焼チャンバ100の下流側セクションにおいて第3列131間の距離の半分となっている。   For example, if each hole arrangement I, II, III has the same defined area, the amount of holes 110, 120, 130 and the amount of rows 111, 121, 131 are the upstream end of the combustion chamber 100. To the downstream end of the combustion chamber 100. That is, the distance between the second columns 121 is smaller than the distance between the third columns 131, for example. For example, the distance between the first rows 111 at the upstream end of the combustion chamber 100 is half the distance between the third rows 131 in the downstream section of the combustion chamber 100.

図1において、図1に示すように、孔部配置I、II、IIIは、内側壁要素501(図5参照)(内側ライナ)に付されている。燃焼チャンバ100の上流側端部から燃焼チャンバ100の下流側端部まで中心軸102に沿って穴分布が均一でないことに起因して、下流側部分における面密度は、燃焼チャンバの上流側部分における孔部の面密度よりも低い。さらに、均一に配置した孔部配置と比較して、特に壁要素101の上流側部分において、正確な滲出冷却も達成する。さらに、図1に示すように、孔部分布によって、燃焼チャンバ100内における燃焼力学の正確な抑制特性を達成する。軸方向列111、121、131の配置は、燃焼チャンバの有効面積の消耗の低減と内側壁部を通る孔部110、120、130それぞれを通った冷却流体の所望の流量とに基づいて生じる。   In FIG. 1, as shown in FIG. 1, the hole arrangements I, II, and III are attached to an inner wall element 501 (see FIG. 5) (inner liner). Due to the non-uniform hole distribution along the central axis 102 from the upstream end of the combustion chamber 100 to the downstream end of the combustion chamber 100, the areal density at the downstream portion is at the upstream portion of the combustion chamber. It is lower than the surface density of the hole. Furthermore, accurate exudation cooling is also achieved, especially in the upstream part of the wall element 101, compared to the uniformly arranged hole arrangement. Further, as shown in FIG. 1, accurate suppression characteristics of combustion dynamics in the combustion chamber 100 are achieved by the hole distribution. The arrangement of the axial rows 111, 121, 131 occurs based on a reduction in the effective area of the combustion chamber and the desired flow rate of the cooling fluid through the holes 110, 120, 130 respectively through the inner wall.

図2は、燃焼チャンバ100を示しており、壁要素101は、第1孔部配置I及び第2孔部配置IIを備える。第1孔部配置Iの第1孔部110は、第1方向201に沿って次々に壁要素101に形成される。第1方向201は、少なくとも1つのさらなる第1列211の孔部110を形成するために、周方向103とは異なる。   FIG. 2 shows a combustion chamber 100 in which the wall element 101 comprises a first hole arrangement I and a second hole arrangement II. The first hole portions 110 of the first hole portion arrangement I are formed in the wall element 101 one after another along the first direction 201. The first direction 201 is different from the circumferential direction 103 to form at least one further first row 211 of holes 110.

追加のまたは代替的な第2孔部配置IIの第2孔部120は、第2方向202に沿って次々に壁要素101に形成されている。第2方向202は、少なくとも1つのさらなる第2列221の第2孔部120を形成するために、周方向103とは異なる。   The second holes 120 of the additional or alternative second hole arrangement II are formed in the wall element 101 one after the other along the second direction 202. The second direction 202 is different from the circumferential direction 103 to form at least one further second row 221 of second holes 120.

図2からわかるように、さらなる第1列211は、例えば2つの第1孔部110を備える。さらなる第2列221は、例えば3つの第2孔部120を備える。したがって、第2孔部配置IIにおける第2孔部120の面密度120は、第1孔部配置Iにおける第1孔部110の面密度よりも高い。   As can be seen from FIG. 2, the further first row 211 comprises, for example, two first holes 110. The further second row 221 comprises, for example, three second holes 120. Accordingly, the surface density 120 of the second hole 120 in the second hole arrangement II is higher than the surface density of the first hole 110 in the first hole arrangement I.

さらに、図2に示すように、第1及び第2方向に沿って各孔部110、120を配置することによって、壁要素101に沿って中心軸102の周りに螺旋状(スパイラル状)の流れを形成する。すなわち、図2において、各孔部110、120は、周方向103に関して斜めの態様(スパイラル状パターン)で配置されている。   Furthermore, as shown in FIG. 2, by arranging the holes 110, 120 along the first and second directions, a spiral flow around the central axis 102 along the wall element 101. Form. That is, in FIG. 2, the holes 110 and 120 are arranged in an oblique manner (spiral pattern) with respect to the circumferential direction 103.

特に、図2に示すような孔部パターンを備える筐体は、外側壁要素502(図5参照)を有する外側筐体のために適用される。特に、斜めのさらなる第1及び第2列211、221における第1方向及び第2方向は、燃焼チャンバ100の内側における燃焼ガスのスパイラル状かつ螺旋状の運動と同方向となっている。さらに、2つの隣接する斜めのさらなる列211、221は、各孔部110、120、130を通る必要な流動パラメータに応じて、周方向103に沿って均一であっても不均一であってもよい。   In particular, a housing with a hole pattern as shown in FIG. 2 is applied for an outer housing having an outer wall element 502 (see FIG. 5). In particular, the first and second directions in the further oblique first and second rows 211, 221 are in the same direction as the spiral and spiral movement of the combustion gas inside the combustion chamber 100. Furthermore, two adjacent diagonal further rows 211, 221 may be uniform or non-uniform along the circumferential direction 103, depending on the required flow parameters through each hole 110, 120, 130. Good.

図1に示す内側筐体及び図2に示す外側筐体を備える燃焼チャンバ100は、効果的な冷却特性、効果的な火炎力学の抑制及び燃焼チャンバにおける安定した火炎特性という驚くべき効果を有する。   Combustion chamber 100 comprising the inner housing shown in FIG. 1 and the outer housing shown in FIG. 2 has the surprising effects of effective cooling characteristics, effective flame dynamics suppression, and stable flame characteristics in the combustion chamber.

図3は、図2に示すような孔部パターンのより概略的な図である。図3では、特に、燃焼チャンバ100の外側筐体の外側壁部502(図5参照)の孔部パターンを示す。図3では、例示的に、第1孔部配置I及び第2孔部配置IIを示す。第1孔部110は、さらなる第1列211に沿って次々に配置されている。さらなる第1列211は、第1方向201に沿って延在する。第1方向201と周方向103との間には、第1角度α1を規定する。   FIG. 3 is a more schematic diagram of the hole pattern as shown in FIG. FIG. 3 particularly shows the hole pattern of the outer wall 502 (see FIG. 5) of the outer housing of the combustion chamber 100. FIG. 3 exemplarily shows the first hole arrangement I and the second hole arrangement II. The first holes 110 are arranged one after another along the further first row 211. The further first row 211 extends along the first direction 201. A first angle α1 is defined between the first direction 201 and the circumferential direction 103.

第2孔部120は、第2方向202に沿って次々に第2孔部配置IIに配置されており、さらなる第2列221を形成する。第2方向202と周方向103との間には、第2角度α2を規定する。   The second holes 120 are sequentially arranged in the second hole arrangement II along the second direction 202, and form a further second row 221. A second angle α2 is defined between the second direction 202 and the circumferential direction 103.

図3に示すように、さらなる第1列211とさらなる第2列221とは、周方向103に関してスパイラル状の(斜めの)広がりを有する。特に、図3に示すように、周方向103に沿って、さらなる列211、221それぞれ間の距離は、互いの間とは異なる。例えば、第1孔部配置Iに示すように、第1孔部配置Iは、3対のさらなる第1列211を備え、さらなる第1列211の各対の間には、さらなる第1列211の各対を規定する各2つのさらなる第1列211間の距離よりも長い距離がある。   As shown in FIG. 3, the further first row 211 and the further second row 221 have a spiral (oblique) spread with respect to the circumferential direction 103. In particular, as shown in FIG. 3, along the circumferential direction 103, the distance between each of the further rows 211, 221 is different from each other. For example, as shown in the first hole arrangement I, the first hole arrangement I comprises three pairs of further first rows 211, and between each pair of further first rows 211, a further first row 211. There is a distance that is longer than the distance between each two additional first rows 211 that define each pair.

それと比較して、第2孔部配置IIに示すように、第2孔部配置II2対のさらなる第2列221と、3つのさらなる第2列221を備える1つのさらなる第2列配置と、を備える。   In comparison, as shown in the second hole arrangement II, an additional second row 221 of the second hole arrangement II2 pair and one additional second row arrangement comprising three additional second rows 221. Prepare.

したがって、周方向に沿って、さらなる列211、221それぞれ間の距離は、孔部110、120の不均一な分布を形成するように、変化している。   Thus, along the circumferential direction, the distance between each of the further rows 211, 221 varies to form a non-uniform distribution of the holes 110, 120.

図4は、図1において概略的に示すような孔部パターンの概略図である。特に、図4に示す孔部パターンは、燃焼チャンバ100の内側筐体の内側壁部501(図5参照)に適用したときに、有益となる。第1列111の第1孔部110と第2列121の第2孔部120とは、軸方向102に沿って次々に配置されており、第1列111及び第2列121は、周方向103に関して平行となっている。第1孔部配置Iにおける第1列111間の距離は、第2孔部配置IIの第2列121間の距離よりも小さい。   FIG. 4 is a schematic view of a hole pattern as schematically shown in FIG. In particular, the hole pattern shown in FIG. 4 is beneficial when applied to the inner wall 501 (see FIG. 5) of the inner housing of the combustion chamber 100. The first hole portions 110 in the first row 111 and the second hole portions 120 in the second row 121 are arranged one after another along the axial direction 102, and the first row 111 and the second row 121 are arranged in the circumferential direction. 103 is parallel. The distance between the first rows 111 in the first hole arrangement I is smaller than the distance between the second rows 121 in the second hole arrangement II.

図5は、二重壁筒タイプの燃焼チャンバ100の横断面のより良好な全体のために示す。内側筐体の内側壁部501は、燃焼チャンバ100の燃焼器容積を囲む。外側筐体の外側壁部502は、間隙を形成するように内側筐体の周りを囲む。冷却流体流れ503は、外側壁部502の孔部110、120それぞれを通って間隙内に流動可能である。冷却流体流れ503は、2つの壁要素501、502間の間隙から内側壁部501の孔部110、120、130を通って燃焼チャンバ100内に流れる冷却流体流れ504の少なくとも一部を形成する。冷却流体流れ504は、2つの壁要素501、502間の間隙内で冷却流体を追加するまたは除去するかに応じて、冷却流体流れ503よりも小さいまたは大きい。   FIG. 5 shows for a better overall cross section of a double-walled cylinder type combustion chamber 100. The inner wall portion 501 of the inner housing surrounds the combustor volume of the combustion chamber 100. The outer wall 502 of the outer casing surrounds the inner casing so as to form a gap. The cooling fluid flow 503 can flow into the gap through each of the holes 110, 120 in the outer wall 502. The cooling fluid stream 503 forms at least a portion of the cooling fluid stream 504 that flows from the gap between the two wall elements 501, 502 through the holes 110, 120, 130 of the inner wall 501 into the combustion chamber 100. The cooling fluid flow 504 is smaller or larger than the cooling fluid flow 503 depending on whether cooling fluid is added or removed in the gap between the two wall elements 501, 502.

図5に示すように、内側壁部502及び外側壁部502は、中心軸102を囲んでおり、そのため、燃焼チャンバ100の管状セクションを形成する。   As shown in FIG. 5, the inner wall 502 and the outer wall 502 surround the central axis 102 and thus form a tubular section of the combustion chamber 100.

図6は、内側壁要素501及び外側壁要素502の所望の孔部配置I、II、IIIを調整して配置する方法を示す。ステップ601では、内燃チャンバデザインを規定する。内燃チャンバデザインは、内側壁要素501に及び/または外側壁要素502において均一にまたは不均一に分布した孔部パターンを備える。   FIG. 6 shows a method of adjusting and arranging the desired hole arrangements I, II, III of the inner wall element 501 and the outer wall element 502. In step 601, an internal combustion chamber design is defined. The internal combustion chamber design comprises a hole pattern that is uniformly or non-uniformly distributed in the inner wall element 501 and / or in the outer wall element 502.

次に、燃焼チャンバを公称動作条件の下で動作させ、測定しまたは解析し、そのため、内側壁要素501及び外側壁要素502を冷却流体流れ503及びさらなる冷却流体流れ504それぞれにさらす。冷却流体は、その動作流動パラメータそれぞれを有し、内側壁要素501及び外側壁要素502の孔部それぞれを通って流動する。   The combustion chamber is then operated under nominal operating conditions and measured or analyzed so that the inner wall element 501 and the outer wall element 502 are exposed to a cooling fluid stream 503 and a further cooling fluid stream 504, respectively. The cooling fluid has its respective operational flow parameters and flows through each of the holes in the inner wall element 501 and the outer wall element 502.

次に、ステップ602では、内側壁要素501の孔部配置I、II、IIIを決定する。内側壁要素501の有効面積は、内側壁要素501の孔部110、120、130の総数から判断される。同様に、ステップ603では、外側壁要素502の孔部配置I、II、IIIを決定する。外側壁要素(外側ライナ)502の有効面積は、外側壁要素502の壁部にある孔部120、130、140の総数から判断される。   Next, in step 602, the hole arrangement I, II, III of the inner wall element 501 is determined. The effective area of the inner wall element 501 is determined from the total number of holes 110, 120, 130 of the inner wall element 501. Similarly, in step 603, the hole arrangements I, II, III of the outer wall element 502 are determined. The effective area of the outer wall element (outer liner) 502 is determined from the total number of holes 120, 130, 140 in the wall of the outer wall element 502.

次に、ステップ605では、内側壁要素501の孔部配置I、II、III及び外側壁要素502の孔部配置I、II、IIIに基づいて、燃焼チャンバ100の全有効面積を決定する。   Next, in step 605, the total effective area of the combustion chamber 100 is determined based on the hole arrangements I, II, III of the inner wall element 501 and the hole arrangements I, II, III of the outer wall element 502.

さらに、内側壁要素501から燃焼チャンバ100の燃焼空間内に出る流体の流動パラメータ(例えば、さらなる冷却流体流れ504の速度)を決定する(ステップ604参照)。   Further, a flow parameter of fluid exiting the inner wall element 501 into the combustion space of the combustion chamber 100 (eg, the velocity of the additional cooling fluid flow 504) is determined (see step 604).

次に、ステップ606では、冷却流体503、504の流体パラメータの決定した値と、組み合わせた内壁及び外側壁要素501、502の幾何形状パラメータと、を例えば冷却流体503、504の速度及び燃焼チャンバ100の有効面積の公称値と比較する。   Next, in step 606, the determined values of the fluid parameters of the cooling fluids 503, 504 and the geometric parameters of the combined inner and outer wall elements 501, 502 are combined, for example, with the velocity of the cooling fluids 503, 504 and the combustion chamber 100. Compare with the nominal value of the effective area.

測定した流体パラメータ及び/または燃焼チャンバ100の幾何形状の公称値が各公称値に対応していない場合、ステップ607では、内側壁要素501及び/または外側壁要素502における孔部それぞれの第1面密度、さらなる第1面密度、第2面密度及び/またはさらなる第2面密度、ひいては孔部パターンそれぞれを、流動/幾何形状パラメータの公称値に達するまで、個別に補正する。   If the measured fluid parameters and / or the nominal values of the geometry of the combustion chamber 100 do not correspond to the respective nominal values, in step 607 the first surface of each of the holes in the inner wall element 501 and / or outer wall element 502 Each of the density, further first surface density, second surface density and / or further second surface density, and thus the hole pattern, is individually corrected until the nominal value of the flow / geometry parameter is reached.

公称値を達成すると、内側壁要素501及び外側壁要素502の孔部パターンの最終デザインを達成する(ステップ608参照)。   When the nominal value is achieved, the final design of the hole pattern of the inner wall element 501 and outer wall element 502 is achieved (see step 608).

したがって、図6に示すように、上述の方法によって、燃焼チャンバの実際の動作条件の下で、内側壁要素501及び外側壁要素502のカスタマイズされかつ最適化された壁パターンを達成し、そのため、最適な流体流動及び効果的な燃焼チャンバ100を設計する。従来の手法では、孔部パターンを設計して所定の面にわたって均等に分布させている。本手法によって、図6に示すようなかつ上述したような繰り返し処理を用いて、抑制することの要件と面にわたって冷却空気を分布させることの要件とのバランスを取りながら、所定の面内の孔部パターンを決定する。すなわち、孔部パターンは、燃焼チャンバ100と燃焼チャンバ100が取り付けられるガスタービンとの動作条件にカスタマイズされる。   Thus, as shown in FIG. 6, the above described method achieves a customized and optimized wall pattern of the inner wall element 501 and the outer wall element 502 under the actual operating conditions of the combustion chamber, and therefore Design an optimal fluid flow and effective combustion chamber 100. In the conventional method, the hole pattern is designed and distributed uniformly over a predetermined surface. With this technique, using a repetitive process as shown in FIG. 6 and described above, a hole in a given plane is balanced between the requirement to suppress and the requirement to distribute cooling air over the surface. Determine the pattern. That is, the hole pattern is customized to the operating conditions of the combustion chamber 100 and the gas turbine to which the combustion chamber 100 is attached.

明確にする目的で、孔部110、120、130及び列111、121、131、211、221のすべてを、上記図面においてそれぞれの参照符号で識別する。   For the sake of clarity, all of the holes 110, 120, 130 and the rows 111, 121, 131, 211, 221 are identified by their respective reference numbers in the drawings.

留意すべきことは、用語「備える」が他の構成要素またはステップを排除せず、「a」または「an」が複数あることを排除しないことである。また、異なる実施形態に関連して説明した構成要素を組み合わせてもよい。また、留意すべきことは、請求項における参照符号が特許請求の範囲を限定すると解釈しないことである。   It should be noted that the term “comprising” does not exclude other components or steps and does not exclude the presence of a plurality of “a” or “an”. Moreover, you may combine the component demonstrated in relation to different embodiment. It should also be noted that reference signs in the claims shall not be construed as limiting the scope of the claims.

100 燃焼チャンバ、102 中心軸、103 周方向、110 第1孔部,さらなる第1孔部,孔部、111 第1列,さらなる第1列,軸方向列,列、120 第2孔部,さらなる第2孔部,孔部、121 第2列,さらなる第2列,軸方向列,列、201 第1方向,さらなる第1方向、211 さらなる第1列,さらなる列、221 さらなる第2列,第2列,さらなる列、501 内側壁要素,内側壁部、502 外側壁要素,外側壁部、503 流体流れ,冷却流体、504 さらなる流体流れ,冷却流体、I 第1孔部配置,孔部配置、II 第2孔部配置,孔部配置、α1 第1角度、α2 第2角度 100 combustion chamber, 102 central axis, 103 circumferential direction, 110 first hole, further first hole, hole, 111 first row, further first row, axial row, row, 120 second hole, further Second hole, hole, 121 second row, further second row, axial row, row, 201 first direction, further first direction, 211 further first row, further row, 221 further second row, second 2 rows, further rows, 501 inner wall element, inner wall portion, 502 outer wall element, outer wall portion, 503 fluid flow, cooling fluid, 504 further fluid flow, cooling fluid, I first hole arrangement, hole arrangement, II Second hole arrangement, hole arrangement, α1 first angle, α2 second angle

Claims (11)

ガスタービンのための燃焼チャンバ(100)であって、当該燃焼チャンバ(100)が、
内側筐体及び外側筐体を備え、
前記内側筐体が、第1孔部配置(I)及び第2孔部配置(II)を備える内側壁要素(501)を備え、前記内側壁要素(501)が、当該燃焼チャンバ(100)の燃焼器容積を囲み、
前記第1孔部配置(I)が、第1孔部(110)を備え、前記第1孔部(110)を通って、流体が流動可能であり、前記第1孔部(110)が、第1面密度で配置され、
前記第2孔部配置(II)が、第2孔部(120)を備え、前記第2孔部(120)を通って、流体が流動可能であり、前記第2孔部(120)が、第2面密度で配置され、
前記第1面密度が、前記第2面密度と異なり、
前記外側筐体が、さらなる第1孔部配置(I)及びさらなる第2孔部配置(II)を備える外側壁要素(502)を備え、
前記外側筐体の前記外側壁要素(502)が、前記内側筐体の前記内側壁要素(501)を少なくとも部分的に囲み、そのため、前記内側壁要素(501)と前記外側壁要素(502)との間には、間隙が形成され、
前記さらなる第1孔部配置(I)が、さらなる第1孔部(110)を備え、前記さらなる第1孔部(110)を通って、流体が流動可能であり、前記さらなる第1孔部(110)が、さらなる第1面密度で配置され、
前記さらなる第2孔部配置(II)が、さらなる第2孔部(120)を備え、前記さらなる第2孔部(120)を通って、流体が流動可能であり、前記さらなる第2孔部(120)が、さらなる第2面密度で配置され、
前記さらなる第1面密度が、前記さらなる第2面密度と異なることを特徴とする燃焼チャンバ。
A combustion chamber (100) for a gas turbine, the combustion chamber (100) comprising:
An inner housing and an outer housing;
The inner housing includes an inner wall element (501) having a first hole arrangement (I) and a second hole arrangement (II), and the inner wall element (501) is disposed in the combustion chamber (100). Enclose the combustor volume,
The first hole arrangement (I) includes a first hole (110), fluid can flow through the first hole (110), and the first hole (110) Arranged with a first areal density,
The second hole arrangement (II) includes a second hole (120), fluid can flow through the second hole (120), and the second hole (120) Arranged with a second areal density,
The first surface density is different from the second surface density,
The outer housing comprises an outer wall element (502) comprising a further first hole arrangement (I) and a further second hole arrangement (II);
The outer wall element (502) of the outer housing at least partially surrounds the inner wall element (501) of the inner housing, so that the inner wall element (501) and the outer wall element (502) A gap is formed between
Said further first hole arrangement (I) comprises a further first hole (110) through which the fluid can flow and said further first hole (110) 110) are arranged with a further first areal density,
The further second hole arrangement (II) comprises a further second hole (120) through which the fluid can flow and the further second hole (120) 120) are arranged with a further second areal density,
The combustion chamber, wherein the further first surface density is different from the further second surface density.
前記内側壁要素(501)が、当該燃焼チャンバ(100)の中心軸(102)回りの周方向(103)に沿って延在する、かつ/または、
前記外側壁要素(502)が、当該燃焼チャンバ(100)の中心軸(102)回りの周方向(103)に沿って延在することを特徴とする請求項1に記載の燃焼チャンバ。
The inner wall element (501) extends along a circumferential direction (103) about a central axis (102) of the combustion chamber (100) and / or
The combustion chamber of claim 1, wherein the outer wall element (502) extends along a circumferential direction (103) about a central axis (102) of the combustion chamber (100).
前記内側壁要素(501)が、当該ガスタービンの中心軸(102)回りの周方向(103)に沿って延在する、かつ/または、
前記外側壁要素(502)が、当該ガスタービンの中心軸(102)回りの周方向(103)に沿って延在することを特徴とする請求項1に記載の燃焼チャンバ。
The inner wall element (501) extends along a circumferential direction (103) about a central axis (102) of the gas turbine, and / or
The combustion chamber of claim 1, wherein the outer wall element (502) extends along a circumferential direction (103) about a central axis (102) of the gas turbine.
前記第1孔部配置(I)の前記第1孔部(110)が、当該第1孔部(110)の少なくとも1つの第1列(111)を形成するために、前記周方向(103)に沿って次々に前記内側壁要素(501)に形成されている、かつ/または、
前記さらなる第1孔部配置(I)の前記さらなる第1孔部(110)が、当該さらなる第1孔部(110)の少なくとも1つのさらなる第1列(111)を形成するために、前記周方向(103)に沿って次々に前記外側壁要素(502)に形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の燃焼チャンバ。
The circumferential direction (103) for the first hole portion (110) of the first hole portion arrangement (I) to form at least one first row (111) of the first hole portion (110). Along the inner wall element (501) one after the other and / or
In order to form the further first hole (110) of the further first hole arrangement (I) to form at least one further first row (111) of the further first hole (110). 4. Combustion chamber according to claim 2 or 3, characterized in that it is formed in the outer wall element (502) one after the other along the direction (103).
前記第2孔部配置(II)の前記第2孔部(120)が、当該第2孔部(120)の少なくとも1つの第2列(121)を形成するために、前記周方向(103)に沿って次々に前記内側壁要素(501)に形成されている、かつ/または、
前記さらなる第2孔部配置(II)の前記さらなる第2孔部(120)が、当該さらなる第2孔部(120)の少なくとも1つのさらなる第2列(121)を形成するために、前記周方向(103)に沿って次々に前記内側壁要素(501)に形成されていることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の燃焼チャンバ。
The circumferential direction (103) for the second hole portion (120) of the second hole portion arrangement (II) to form at least one second row (121) of the second hole portion (120). Along the inner wall element (501) one after the other and / or
The additional second holes (120) of the additional second hole arrangement (II) form the circumference to form at least one additional second row (121) of the additional second holes (120). The combustion chamber according to any one of claims 2 to 4, characterized in that it is formed in the inner wall element (501) one after another along the direction (103).
前記第1孔部配置(I)の前記第1孔部(110)が、第1方向(201)に沿って次々に前記内側壁要素(501)に形成され、
前記第1方向(201)が、少なくとも1つのさらなる第1列(211)の前記第1孔部(110)を形成するために、前記周方向(103)と異なり、
前記さらなる第1孔部配置(I)の前記さらなる第1孔部(110)が、さらなる第1方向(201)に沿って次々に前記外側壁要素(502)に形成され、
前記さらなる第1方向(201)が、少なくとも1つのさらなる第1列(211)を形成するために、前記周方向(103)と異なることを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の燃焼チャンバ。
The first hole portion (110) of the first hole portion arrangement (I) is formed in the inner wall element (501) one after another along a first direction (201),
The first direction (201) differs from the circumferential direction (103) to form the first holes (110) in at least one further first row (211),
The further first hole arrangement (I) of the further first hole arrangement (I) is formed in the outer wall element (502) one after another along a further first direction (201);
6. The method according to claim 2, wherein the further first direction (201) is different from the circumferential direction (103) to form at least one further first row (211). A combustion chamber as described.
前記第1方向(201)と前記周方向(103)との間の第1角度(α1)が、10°から80°の間、特に30°から60°の間である、かつ/または、
前記さらなる第1方向(201)と前記周方向(103)との間のさらなる第1角度(α1)が、10°から80°の間、特に30°から60°の間であることを特徴とする請求項6に記載の燃焼チャンバ。
The first angle (α1) between the first direction (201) and the circumferential direction (103) is between 10 ° and 80 °, in particular between 30 ° and 60 °, and / or
The further first angle (α1) between the further first direction (201) and the circumferential direction (103) is between 10 ° and 80 °, in particular between 30 ° and 60 °, The combustion chamber of claim 6.
前記第2孔部配置(II)の前記第2孔部(120)が、第2方向(202)に沿って次々に前記内側壁要素(501)に形成され、
前記第2方向(202)が、少なくとも1つのさらなる第2列(221)の第2孔部(120)を形成するために、前記周方向(103)と異なり、
前記さらなる第2孔部配置(II)の前記さらなる第2孔部(120)が、さらなる第2方向(202)に沿って次々に前記外側壁要素(502)に形成され、
前記さらなる第2方向(202)が、少なくとも1つのさらなる第2列(221)のさらなる第2孔部(120)を形成するために、前記周方向(103)と異なることを特徴とする請求項2から7のいずれか1項に記載の燃焼チャンバ。
The second hole portion (120) of the second hole portion arrangement (II) is formed in the inner wall element (501) one after another along the second direction (202),
The second direction (202) differs from the circumferential direction (103) to form at least one further second row (221) of second holes (120);
The further second hole portion (120) of the further second hole arrangement (II) is formed in the outer wall element (502) one after another along a further second direction (202);
The further second direction (202) differs from the circumferential direction (103) to form a further second hole (120) in at least one further second row (221). The combustion chamber according to any one of 2 to 7.
前記第2方向(202)と前記周方向(103)との間の第2角度(α2)が、10°から80°の間、特に30°から60°の間である、かつ/または、
前記さらなる第2方向(202)と前記周方向(103)との間のさらなる第2角度(α2)が、10°から80°の間、特に30°から60°の間であることを特徴とする請求項8に記載の燃焼チャンバ。
The second angle (α2) between the second direction (202) and the circumferential direction (103) is between 10 ° and 80 °, in particular between 30 ° and 60 °, and / or
The further second angle (α2) between the further second direction (202) and the circumferential direction (103) is between 10 ° and 80 °, in particular between 30 ° and 60 °. The combustion chamber of claim 8.
ガスタービンのための燃焼チャンバ(100)を製造する方法であって、当該方法が、
第1孔部(110)を備える第1孔部配置(I)を前記燃焼チャンバ(100)の内側筐体の内側壁要素(501)に形成する工程であって、前記第1孔部(110)を通って流体が流動可能であり、前記第1孔部(110)が、第1面密度で配置される、工程と、
第2孔部(120)を備える第2孔部配置(II)を前記内側壁要素(501)に形成する工程であって、前記第2孔部(120)を通って流体が流動可能であり、前記第2孔部(120)が、第2面密度で配置され、
前記第1面密度が、前記第2面密度と異なり、
前記内側壁要素(501)が、前記燃焼チャンバ(100)の燃焼器容積を囲む、工程と、
前記燃焼チャンバ(100)の外側筐体の外側壁要素(502)を前記内側壁要素(501)に関して配置し、そのため、前記外側壁要素(502)が、前記内側壁要素(501)を少なくとも部分的に囲み、そのため、前記内側壁要素(501)と前記外側壁要素(502)との間には、間隙が形成される、工程と、
さらなる第1孔部(110)を備えるさらなる第1孔部配置(I)を前記外側壁要素(502)に形成する工程であって、前記さらなる第1孔部(110)を通ってさらなる流体が流動可能であり、前記さらなる第1孔部(110)が、さらなる第1面密度で配置される、工程と、
さらなる第2孔部(120)を備えるさらなる第2孔部配置(II)を前記外側壁要素(502)に形成する工程であって、前記さらなる第2孔部(120)を通ってさらなる流体が流動可能であり、前記さらなる第2孔部(120)が、さらなる第2面密度で配置され、
前記さらなる第1面密度が、前記さらなる第2面密度と異なる、工程と、
を備えることを特徴とする方法。
A method of manufacturing a combustion chamber (100) for a gas turbine, the method comprising:
Forming a first hole arrangement (I) including a first hole (110) in an inner wall element (501) of an inner housing of the combustion chamber (100), wherein the first hole (110) ) Through which fluid can flow and the first holes (110) are arranged at a first areal density;
Forming a second hole arrangement (II) with a second hole (120) in the inner wall element (501), wherein fluid can flow through the second hole (120). The second holes (120) are arranged at a second surface density;
The first surface density is different from the second surface density,
The inner wall element (501) surrounds a combustor volume of the combustion chamber (100);
An outer wall element (502) of an outer housing of the combustion chamber (100) is positioned with respect to the inner wall element (501) so that the outer wall element (502) at least partially covers the inner wall element (501). Enclosing and thus forming a gap between the inner wall element (501) and the outer wall element (502);
Forming a further first hole arrangement (I) comprising a further first hole (110) in the outer wall element (502), wherein further fluid is passed through the further first hole (110). Flowable and wherein said further first holes (110) are arranged with a further first areal density;
Forming a second second hole arrangement (II) in the outer wall element (502) comprising a second second hole (120), wherein additional fluid is passed through the second second hole (120). Flowable, wherein the further second holes (120) are arranged with a further second areal density;
The further first area density is different from the further second area density;
A method comprising the steps of:
流体流れ(503)を前記第1孔部配置(I)及び前記第2孔部配置(II)を通って流す工程と、
さらなる流体流れ(504)を前記さらなる第1孔部配置(I)及び前記さらなる第2孔部配置(II)を通って流す工程と、
前記流体流れ(503)及び/または前記さらなる流体流れ(504)の流動パラメータを決定する工程と、
前記流体流れ(503)の前記流動パラメータ及び/または前記燃焼チャンバ(100)の幾何形状パラメータの測定値が前記流動パラメータ及び/または前記燃焼チャンバ(100)の幾何形状パラメータの対応する公称値に適合するまで、前記第1面密度、前記さらなる第1面密度、前記第2面密度及び/または前記さらなる第2面密度を補正する工程と、
を備えることを特徴とする請求項10に記載の方法。
Flowing a fluid flow (503) through the first hole arrangement (I) and the second hole arrangement (II);
Flowing further fluid stream (504) through said further first hole arrangement (I) and said further second hole arrangement (II);
Determining flow parameters of the fluid flow (503) and / or the further fluid flow (504);
Measurements of the flow parameter of the fluid flow (503) and / or the geometry parameter of the combustion chamber (100) are adapted to corresponding nominal values of the flow parameter and / or the geometry parameter of the combustion chamber (100). Correcting the first surface density, the further first surface density, the second surface density, and / or the further second surface density until:
The method of claim 10, comprising:
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