JP2018003830A - トランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器 - Google Patents

トランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器 Download PDF

Info

Publication number
JP2018003830A
JP2018003830A JP2017010277A JP2017010277A JP2018003830A JP 2018003830 A JP2018003830 A JP 2018003830A JP 2017010277 A JP2017010277 A JP 2017010277A JP 2017010277 A JP2017010277 A JP 2017010277A JP 2018003830 A JP2018003830 A JP 2018003830A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transition piece
piece assembly
collision sleeve
cooling
cooling hole
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
JP2017010277A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6346318B2 (ja
Inventor
サム シム、ヤング
Young Sam Shim
サム シム、ヤング
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.)
Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Original Assignee
Doosan Heavy Industries and Construction Co 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 Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd filed Critical Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Publication of JP2018003830A publication Critical patent/JP2018003830A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6346318B2 publication Critical patent/JP6346318B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/023—Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/14—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid characterised by the arrangement of the combustion chamber in the plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/35—Combustors or associated equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03043—Convection cooled combustion chamber walls with means for guiding the cooling air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03044—Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、トランジションピースの側面に形成される高温領域を冷却させるための、冷却効率が改善されたトランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器に関する。【解決手段】燃焼器ライナーとタービンとを連結するトランジションピースと、前記トランジションピースを取り囲んでいる衝突スリーブと、前記衝突スリーブに形成される冷却ホールと、前記衝突スリーブの内側に形成され、空気をトランジションピースの側面に誘導するためのガイド部とを含むトランジションピース組立体を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、トランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器に関し、より詳細には、ガスタービンのトランジションピースの側面に形成される高温領域を冷却させるための、冷却効率が改善されたトランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器に関する。
タービンとは、蒸気、ガスのような圧縮性流体の流れを利用して衝動力または反動力で回転力を得る機械装置であって、蒸気を利用すれば蒸気タービン、燃焼ガスを利用すればガスタービンと呼ばれる。
ガスタービンは、大気の空気を吸入して圧縮した後、燃焼器に高圧の空気を供給する圧縮機と、高温・高圧の燃焼ガスを生成するための燃焼器と、燃焼器から吐出される燃焼ガスによって駆動されることで回転軸を回転させるタービンとを含んでなる。ガスタービンの作動原理は、まず、大気の空気を吸入して圧縮機で圧縮した後、燃焼器に送り、高温・高圧のガスを作ってタービンを動作させ、排気ガスを大気中に放出するもので、圧縮、加熱、膨張、放熱の段階からなる。
ガスタービンの圧縮機は、大気から空気を吸入して燃焼器に燃焼用空気を供給する役割を果たし、断熱圧縮過程を経るので、圧力と空気の温度が上昇する。また、燃焼器では、等圧燃焼過程を経て流入した圧縮空気を燃料と混合、燃焼させて高いエネルギーの燃焼ガスを作り出す。
燃焼器から出た高温・高圧の燃焼ガスは膨張しながらタービンの回転翼に衝動力・反動力を与えてこれを機械的エネルギーに変換する。前記機械的エネルギーの一部は圧縮機で空気を圧縮するのに必要なエネルギーとして供給され、前記機械的エネルギーの残りは発電機を駆動するのに用いられて電力を発電する。
ガスタービンの燃焼器は、ライナー部と、トランジションピースとを含んでなる。ライナー部は、燃料を圧縮空気とともに燃焼させて高温の圧縮ガスを生成し、前記高温の圧縮ガスはタービンに流入して膨張しながら、タービンに連結された回転軸を回転させる。トランジションピース（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｐｉｅｃｅ）は、燃焼器のライナー部から生成された燃焼ガスをタービン側に伝達するためのもので、高温ガスの速度を増加させる部分である。トランジションピースは、燃焼ガスの高い温度によって破損しないように、外壁部が圧縮機から供給される圧縮空気によって冷却されなければならない。
このために、多孔スリーブが前記トランジションピースを取り囲み、多孔スリーブに形成された冷却ホールを通して圧縮機の放出空気が内部に流動し、トランジションピースの外壁部と衝突して外壁部を冷却する。その後、冷却空気は、トランジションピースを取り囲む多孔スリーブとトランジションピースとの間の空間に沿って流動して、ライナー部側に流動する。
図７は、ガスタービンの駆動時におけるトランジションピースの温度分布を示す温度分布図であり、この時、図７に示されているように、トランジションピースの温度分布をみると、トランジションピースの側面に高温の領域が形成されることが分かる。
しかし、従来のトランジションピースは、トランジションピースを取り囲む多孔スリーブを含んでいるが、側面に冷却空気が十分に流入せず、冷却が効果的に行われないという問題がある。
これによって、トランジションピースが適切に冷却されず、燃焼ガスの高い温度によって破損する危険性があり、ガスタービンの効率が低下し、ガスタービンの寿命が短くなる。
本発明は、上記の問題を解決するためのものであって、トランジションピースの側面に形成される高温領域を冷却させるための、冷却効率が改善されたトランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための本発明は、燃焼器のライナーとタービンとを連結するトランジションピースと、前記トランジションピースを取り囲んでいる衝突スリーブと、前記衝突スリーブに形成される冷却ホールと、前記衝突スリーブの内側に形成され、空気をトランジションピースの側面に誘導するためのガイド部とを含むトランジションピース組立体を提供する。
前記ガイド部は、前記冷却ホール付近に形成されることを特徴とする。
前記ガイド部は、前記衝突スリーブの内側に突出する形態で形成される。
前記ガイド部は、前記トランジションピースの側面に向かって傾斜したテーパ面をなして突出する形態で形成される。
前記ガイド部は、前記衝突スリーブの内側に段差をなして形成される。
前記ガイド部の段差は、階段形状を有することを特徴とする。
前記ガイド部の段差は、曲線状の輪郭形状を有することを特徴とする。
また、圧縮空気を燃料と混合して燃焼させるための前記ライナー部と、前記トランジションピース組立体とを含む燃焼器を提供する。
本発明に係るトランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器は、衝突スリーブの内側に形成され、空気をトランジションピースの側面に誘導するためのガイド部を含むことで、トランジションピースの側面における冷却空気の流入量を増加させながら高温領域の冷却が効率的に行われるようにすることができる。
これによって、トランジションピースの冷却効率が改善されるので、燃焼ガスの高い温度によってトランジションピース組立体が破損する危険性が低下し、ガスタービンの効率が高くなり、ガスタービンの寿命が伸びるという効果がある。
ガスタービンの燃焼器を概略的に示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係るトランジションピース組立体の側断面図である。 図２のＡ−Ａ部分の断面図である。 本発明の第２実施形態に係るトランジションピース組立体を示すための他の断面図である。 本発明の第３実施形態に係るトランジションピース組立体を示すための他の断面図である。 本発明の第４実施形態に係るトランジションピース組立体を示すための他の断面図である。 ガスタービンの駆動時におけるトランジションピースの温度分布を示す温度分布図である。
以下、本発明のトランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器に対する好ましい実施形態を、添付した図１〜図６を参照して説明する。
また、後述する用語は、本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これは使用者、運用者の意図または慣例によって異なり得、以下の実施形態は本発明の権利範囲を限定するものではなく、本発明の特許請求の範囲に提示された構成要素の例示的な事項に過ぎない。
図１は、ガスタービンの燃焼器を概略的に示す側面図、図２は、本発明の第１実施形態に係るトランジションピース組立体の側断面図、図３は、トランジションピース組立体を図２に示すＡ−Ａ線に沿って切って見た場合の断面図、図４は、本発明の第２実施形態に係るトランジションピース組立体を示すための他の断面図、図５は、本発明の第３実施形態に係るトランジションピース組立体を示すための他の断面図であり、図６は、本発明の第４実施形態に係るトランジションピース組立体を示すための他の断面図である。
本発明のトランジションピース組立体が設けられるガスタービン（図示せず）の構成は、従来のガスタービンと同一である。
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態に係るトランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器の構造を説明する。
図１にはガスタービンの燃焼器１が概略的に示されており、ガスタービンの燃焼器１は、点火部５２と、燃焼器ライナー５０と、トランジションピース組立体１００とを含んでなる。点火部５２は、燃料を点火させる部分であり、燃焼器ライナー５０は、燃料を圧縮空気とともに燃焼させて高温の圧縮ガスを生成する部分である。本発明の燃焼器１の点火部５２および燃焼器ライナー５０の構成は、一般的な点火部およびライナーの構成と同一であり、本発明は、トランジションピース組立体１００に特徴があることから、これについて詳細に説明する。
トランジションピース組立体１００は、燃焼器ライナー５０から生成された燃焼ガスをタービン（図示せず）側に伝達するためのもので、高温ガスの速度を増加させる部分である。
前記燃焼器１から出た高温・高圧の燃焼ガスはタービン（図示せず）側に流入して膨張しながらタービンの回転翼に衝動力・反動力を与えてこれを機械的エネルギーに変換する。前記機械的エネルギーの一部は圧縮機で空気を圧縮するのに必要なエネルギーとして供給され、前記機械的エネルギーの残りは発電機を駆動するのに用いられて電力を発電する。
図２および図３に示されているように、本発明の第１実施形態に係るガスタービンのトランジションピース組立体１００は、ガスタービンの燃焼器ライナー５０とタービン（図示せず）とを連結するトランジションピース１１０と、前記トランジションピース１１０を取り囲んでいる衝突スリーブ１２０と、前記衝突スリーブ１２０に形成される冷却ホール１３０と、前記衝突スリーブ１２０の内側に形成され、空気をトランジションピース１１０の側面に誘導するためのガイド部２００とを含む。
前記トランジションピース（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｐｉｅｃｅ）１１０は、チューブ形状に形成され、ガスタービンの燃焼器ライナー５０とタービン（図示せず）とを連結し、燃焼器ライナー５０から生成された燃焼ガスをタービン側に伝達するための伝達手段である。燃焼ガスは、トランジションピース１１０を通して流動速度を増加させながらタービン内に高速流動する。前記トランジションピース１１０は、燃焼器ライナーの断面形状に合わせて円筒、四角筒などの多様な形状に形成されるが、燃焼器ライナー５０と結合される一端部は、対向する燃焼器ライナー５０の断面形状と同一に形成され、タービン側と結合される他端部は、対向するタービンの断面形状と同一に形成されることが好ましい。
本実施形態において、トランジションピース１１０の一端は燃焼器ライナー５０に連結されるが、一部の適用例では、別個のコネクタ部品がトランジションピース１１０の一端と燃焼器ライナー５０との間に位置してもよい。
衝突スリーブ１２０は、半径方向に離隔した状態で前記トランジションピース１１０を取り囲み、円筒形状に形成される。したがって、前記トランジションピース１１０と衝突スリーブ１２０との間には一定の空間部１４０が形成される。前記衝突スリーブ１２０には冷却ホール１３０が四方を向いて形成されており、前記冷却ホール１３０は多数の列を成して配列される。前記冷却ホール１３０は、円形または楕円形に形成される。
ガイド部２００は、前記衝突スリーブ１２０の内側に形成され、空気をトランジションピース１１０の側面に誘導するための役割を果たす。そのため、前記ガイド部２００は、前記冷却ホール１３０付近に形成されることが好ましく、第１実施形態によれば、前記ガイド部２００は、前記冷却ホール１３０付近に形成され、前記衝突スリーブ１２０の内側に突出するように形成される。
図３に示されているように、前記ガイド部２００は、前記衝突スリーブ１２０の下部内側に形成され、冷却ホール１３０付近に配置される。前記ガイド部２００は、前記冷却ホール１３０を通して流入した冷却空気をトランジションピース１１０の側面の外壁部に向けて誘導できるように突出して形成されている。さらに、前記トランジションピース組立体１００のＡ−Ａ線を切断面とする断面において左右の中心となる中心線ａを基準とすると、中心線ａより左側に位置した左側冷却ホール１３０ａに流入する冷却空気は左側面に誘導されるようにし、中心線ａより右側に位置した右側冷却ホール１３０ｂに流入する冷却空気は右側面に誘導されるようにする。
このために、左側冷却ホール１３０ａの場合には、それぞれの冷却ホールの右側に位置した衝突スリーブの端部にガイド部２００が壁を形成して突出している。これにより、左側冷却ホール１３０ａに流入した冷却空気はそれぞれ右側に突出して形成されたガイド部２００によって右側に移動することができず、大部分の冷却空気が左側に移動するように配向される。また、右側冷却ホール１３０ｂの場合には、それぞれの冷却ホールの左側に位置した衝突スリーブの端部にガイド部２００が壁を形成して突出している。これにより、右側冷却ホール１３０ｂに流入した冷却空気はそれぞれ左側に突出して形成されたガイド部２００によって左側に移動することができず、大部分の冷却空気が右側に移動するように配向される。
したがって、それぞれ左側および右側に冷却空気が集中的に配向され、流動する空気の量が多くなるにつれ、各側面部への冷却空気の流入量も増加する。これによって、トランジションピース１１０の側面に形成される高温領域を効果的に冷却させることができる。参照として、図３に冷却空気の移動経路を矢印で示した。
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係るガスタービンのトランジションピース組立体２１００の構造を説明する。第２実施形態に係るトランジションピース組立体２１００は、第１実施形態に係るトランジションピース組立体１００の構造およびガイド部の形状のみが異なるだけで、残りの構成は同一である。したがって、トランジションピース１１０、衝突スリーブ１２０および冷却ホール１３０に関する説明は省略し、第１実施形態とは異なる構成を有するガイド部を中心に説明する。
図４に示されているように、第２実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部２２００は、前記衝突スリーブ１２０の下部内側に形成され、冷却ホール１３０付近に位置する。前記ガイド部２２００は、第１実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部２００と同様に、前記冷却ホール１３０を通して流入した冷却空気をトランジションピース１１０の側面の外壁部に向けて誘導できるように突出して形成されている。ただし、前記ガイド部２２００は、前記トランジションピース１１０の側面に向かって傾斜したテーパ面をなして突出するように形成される。さらに、前記トランジションピース組立体２１００のＡ−Ａ線を切断面とする断面において左右の中心となる中心線ａを基準とすると、中心線ａより左側に位置した左側冷却ホール１３０ａに流入する冷却空気は左側面に誘導されるようにし、中心線ａより右側に位置した右側冷却ホール１３０ｂに流入する冷却空気は右側面に誘導されるようにする。
このために、左側冷却ホール１３０ａの場合には、それぞれの冷却ホールの右側に位置した衝突スリーブの端部にガイド部２２００が壁を形成して突出しており、前記ガイド部２２００は左側面に向かって傾斜した状態に形成される。これにより、左側冷却ホール１３０ａに流入した冷却空気はそれぞれ右側に突出して形成されたガイド部２２００によって右側に移動することができず、大部分の冷却空気が左側に移動するように配向される。さらに、前記ガイド部２２００は、左側面に向かって傾斜したテーパ面を形成するため、空気流をより容易に配向させることが可能である。また、右側冷却ホール１３０ｂの場合には、それぞれの冷却ホールの左側に位置した衝突スリーブの端部にガイド部２２００が壁を形成して突出しており、前記ガイド部２２００は、右側面に向かって傾斜した状態に形成される。これにより、右側冷却ホール１３０ｂに流入した冷却空気はそれぞれ左側に突出して形成されたガイド部２２００によって左側に移動することができず、大部分の冷却空気が右側に移動するように配向される。さらに、前記ガイド部２２００は、右側面に向かって傾斜したテーパ面を形成するため、空気流をより容易に配向させることが可能である。
したがって、それぞれ左側および右側に冷却空気が集中的に配向され、流動する空気の量が多くなるにつれ、各側面部への冷却空気の流入量も増加する。これによって、トランジションピース１１０の側面に形成される高温領域を効果的に冷却させることができる。参照として、図４に冷却空気の移動経路を矢印で示した。
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態に係るガスタービンのトランジションピース組立体３１００の構造を説明する。第３実施形態に係るトランジションピース組立体３１００は、第１実施形態に係るトランジションピース組立体１００の構造およびガイド部の形状のみが異なるだけで、残りの構成は同一である。したがって、トランジションピース１１０、衝突スリーブ１２０および冷却ホール１３０に関する説明は省略し、第１および第２実施形態とは異なる構成を有するガイド部を中心に説明する。
図５に示されているように、第３実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部３２００は、前記衝突スリーブ１２０の下部内側に形成され、冷却ホール１３０付近に位置する。前記ガイド部３２００は、冷却ホール１３０を通して流入した冷却空気をトランジションピース１１０の側面の外壁部に向けて誘導できるように、前記衝突スリーブ１２０の内側に段差をなして形成される。さらに、前記トランジションピース組立体３１００のＡ−Ａ線を切断面とする断面において左右の中心となる中心線ａを基準とすると、中心線ａより左側に位置した左側冷却ホール１３０ａに流入する冷却空気は左側面に誘導されるようにし、中心線ａより右側に位置した右側冷却ホール１３０ｂに流入する冷却空気は右側面に誘導されるようにする。
本実施形態において、前記ガイド部３２００の段差は、階段形状からなる。具体的には、左側冷却ホール１３０ａの場合には、それぞれの冷却ホールの左側に位置した衝突スリーブの端部に溝が形成され、左側へいくにつれ、衝突スリーブの厚さが厚くなって階段（ｓｔｅｐ）を形成する。これにより、左側冷却ホール１３０ａの場合には、左側に位置した衝突スリーブが右側に位置した衝突スリーブより高さが低くなるように形成されていて、第１実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部２００と同様に、左側冷却ホール１３０ａの右側に突出した壁が形成されたような効果を奏する。したがって、左側冷却ホール１３０ａに流入した冷却空気は右側に移動せず、大部分の冷却空気が左側に位置したガイド部３２００に沿って左側に移動するように配向させることが可能である。
また、右側冷却ホール１３０ｂの場合には、それぞれの冷却ホールの右側に位置した衝突スリーブの端部に溝が形成され、右側へいくにつれ、衝突スリーブの厚さが厚くなって階段（ｓｔｅｐ）を形成する。これにより、右側冷却ホール１３０ｂの場合には、右側に位置した衝突スリーブが左側に位置した衝突スリーブより高さが低くなるように形成されていて、第１実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部２００と同様に、右側冷却ホール１３０ｂの左側に突出した壁が形成されたような効果を奏する。したがって、右側冷却ホール１３０ｂに流入した冷却空気は左側に移動せず、大部分の冷却空気が右側に位置したガイド部３２００に沿って右側に移動するように配向させることが可能である。
したがって、それぞれ左側および右側に冷却空気が集中的に配向され、流動する空気の量が多くなるにつれ、各側面部への冷却空気の流入量も増加する。これによって、トランジションピース１１０の側面に形成される高温領域を効果的に冷却させることができる。参照として、図５に冷却空気の移動経路を矢印で示した。
次に、図６を参照して、本発明の第４実施形態に係るガスタービンのトランジションピース組立体４１００の構造を説明する。第４実施形態に係るトランジションピース組立体４１００は、第３実施形態に係るトランジションピース組立体３１００の構造およびガイド部の形状のみが異なるだけで、残りの構成は同一である。したがって、トランジションピース１１０、衝突スリーブ１２０および冷却ホール１３０に関する説明は省略し、第１〜第３の実施形態とは異なる構成を有するガイド部を中心に説明する。
図６に示されているように、第４実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部４２００は、前記衝突スリーブ１２０の下部内側に形成され、冷却ホール１３０付近に位置する。前記ガイド部４２００は、第３実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部３２００と同様に、冷却ホール１３０を通して流入した冷却空気をトランジションピース１１０の側面の外壁部に向けて誘導できるように、前記衝突スリーブ１２０の内側に段差をなして形成される。ただし、前記ガイド部４２００の段差は、曲線状の輪郭形状を有するように構成される。さらに、前記トランジションピース組立体４１００のＡ−Ａ線を切断面とする断面において左右の中心となる中心線ａを基準とすると、中心線ａより左側に位置した左側冷却ホール１３０ａに流入する冷却空気は左側面に誘導されるようにし、中心線ａより右側に位置した右側冷却ホール１３０ｂに流入する冷却空気は右側面に誘導されるようにする。さらに、図面に示されていないが、ガイド部４２００の形状は、流入した冷却空気をトランジションピース１１０の外側に誘導できるように、トランジションピース組立体の中心線ａから両サイドへいくほど厚さが厚くなる形状であってもよい。
本実施形態において、前記ガイド部４２００の段差は、曲線状の輪郭形状を有するように構成される。具体的には、左側冷却ホール１３０ａの場合には、それぞれの冷却ホールの左側に位置した衝突スリーブの端部に溝が形成され、前記溝は、曲線をなして凹状に形成され、これによって左側へいくほど徐々に衝突スリーブの高さが高くなって段差を形成する。ここで、前記溝は、凹形状に限定されず、曲線状に形成される凸形状、波形状などのいずれでも構わない。これにより、左側冷却ホール１３０ａの場合には、左側に位置した衝突スリーブが右側に位置した衝突スリーブより高さが低くなるように形成されていて、第１実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部２００と同様に、左側冷却ホール１３０ａの右側に突出した壁が形成されたような効果を奏する。したがって、左側冷却ホール１３０ａに流入した冷却空気は右側に移動せず、大部分の冷却空気が左側に位置したガイド部４２００に沿って左側に移動するように配向させることが可能である。さらに、前記ガイド部４２００は、曲線状に形成され、徐々に高さが高くなって段差を形成するため、急激に段差を形成するより、冷却空気のエネルギーの損失なく空気流を容易に配向させることができる。
また、右側冷却ホール１３０ｂの場合には、それぞれの冷却ホールの右側に位置した衝突スリーブの端部に溝が形成され、前記溝は、曲線をなして凹形状に形成され、これによって右側へいくほど徐々に衝突スリーブの高さが高くなって段差を形成する。ここで、前記溝は、凹形状に限定されず、曲線に形成される凸形状、波形状などのいずれでも構わない。これにより、右側冷却ホール１３０ｂの場合には、右側に位置した衝突スリーブが左側に位置した衝突スリーブより高さが低くなるように形成されていて、第１実施形態に係るトランジションピース組立体のガイド部２００と同様に、右側冷却ホール１３０ｂの左側に突出した壁が形成されたような効果を奏する。したがって、右側冷却ホール１３０ｂに流入した冷却空気は左側に移動せず、大部分の冷却空気が右側に位置したガイド部４２００に沿って右側に移動するように配向させることが可能である。さらに、前記ガイド部４２００は、曲線状に形成され、徐々に高さが高くなって段差を形成するため、急激な段差を形成するよりも、冷却空気のエネルギーの損失なく空気流を容易に配向させることができる。
したがって、それぞれ左側および右側に冷却空気が集中的に配向され、流動する空気の量が多くなるにつれ、各側面部への冷却空気の流入量も増加する。これによって、トランジションピース１１０の側面に形成される高温領域を効果的に冷却させることができる。参照として、図６に冷却空気の移動経路を矢印で示した。
次に、本発明のガスタービンのトランジションピース組立体１００、２１００、３１００、４１００においてトランジションピース１１０が冷却される過程を簡略に説明する。
前記燃焼器ライナー５０内で燃焼された燃焼ガスの温度は、約１５００℃と非常に高温のガスであるため、前記トランジションピース１１０は、燃焼ガスの高い温度によって破損しないように、外壁部が圧縮機から供給される圧縮空気によって冷却されなければならない。
圧縮機から排出された圧縮冷却空気は、前記衝突スリーブ１２０に形成された多数の冷却ホール１３０を通して前記トランジションピースと衝突スリーブとの間の空間部１４０に進入して、トランジションピースの外壁部とぶつかって外壁部を冷却させる。この時、前記衝突スリーブの下部に位置した冷却ホールに流入した冷却空気は、衝突スリーブの下部内側に形成されたガイド部２００、２２００、３２００、４２００に沿って流れの向きが誘導され、左側冷却ホール１３０ａに流入した冷却空気はトランジションピース１１０の左側面に、右側冷却ホール１３０ｂに流入した冷却空気はトランジションピース１１０の右側面に配向させられる形で移動する。
このように、ガイド部２００、２２００、３２００、４２００によってトランジションピース１１０の側面部に冷却空気が誘導されるにつれ、側面部への空気の流入量が増加する。これによって、流速の増加によって圧力が下降し、衝突スリーブ１２０の外部流体と対比して低い圧力を形成して衝突スリーブの内部に空気が流入する。結果的に、トランジションピース１１０の側面部に形成される高温領域の冷却が効率的に行われる。
前記トランジションピースと衝突スリーブとの間の空間部１４０でトランジションピース１１０の外壁部を冷却させた冷却空気は、燃焼器ライナー５０側の空間部に移動してライナーの外壁部も冷却させた後、結果的に、燃焼器内の燃焼ガスと混合される。
１ 燃焼器
５０ 燃焼器ライナー
５２ 点火部
１００ トランジションピース組立体
１１０ トランジションピース
１２０ 衝突スリーブ
１３０ 冷却ホール
１４０ 空間部
２００ ガイド部
２１００ トランジションピース組立体
２２００ ガイド部
３１００ トランジションピース組立体
３２００ ガイド部
４１００ トランジションピース組立体
４２００ ガイド部

Claims (8)

  1. 燃焼器ライナーとタービンとを連結するトランジションピースと、
    前記トランジションピースを取り囲んでいる衝突スリーブと、
    冷却用の空気の通気口として前記衝突スリーブに形成される冷却ホールと、
    前記衝突スリーブの内側に形成され、前記冷却ホールを介して供給される前記空気をトランジションピースの側面に沿って誘導するためのガイド部と、
    を含むトランジションピース組立体。
  2. 前記ガイド部は、前記冷却ホールの付近に形成される請求項１に記載のトランジションピース組立体。
  3. 前記ガイド部は、前記衝突スリーブの内側に突出して形成される請求項１または２に記載のトランジションピース組立体。
  4. 前記ガイド部は、前記トランジションピースの側面に向かって傾斜したテーパ面をなして突出して形成される請求項１〜３のいずれか１項に記載のトランジションピース組立体。
  5. 前記ガイド部は、前記衝突スリーブの内側に段差をなして形成される請求項１または２に記載のトランジションピース組立体。
  6. 前記ガイド部の段差は、階段形状を有する請求項５に記載のトランジションピース組立体。
  7. 前記ガイド部の段差は、曲線状の輪郭形状を有するように構成される請求項５に記載のトランジションピース組立体。
  8. 圧縮空気を燃料と混合して燃焼させるための燃焼器ライナーと、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載のトランジションピース組立体と、
    を含む燃焼器。
JP2017010277A 2016-06-28 2017-01-24 トランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器 Active JP6346318B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0081029 2016-06-28
KR20160081029 2016-06-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018003830A true JP2018003830A (ja) 2018-01-11
JP6346318B2 JP6346318B2 (ja) 2018-06-20

Family

ID=57850914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017010277A Active JP6346318B2 (ja) 2016-06-28 2017-01-24 トランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10495311B2 (ja)
EP (1) EP3263840B1 (ja)
JP (1) JP6346318B2 (ja)
KR (1) KR101877675B1 (ja)
WO (1) WO2018004097A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019132218A (ja) * 2018-02-01 2019-08-08 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及びトランジションピースフロースリーブ

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000146186A (ja) * 1998-11-10 2000-05-26 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JP2007309247A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
JP2008169840A (ja) * 2007-01-09 2008-07-24 General Electric Co <Ge> シンブル、スリーブ並びに燃焼器アセンブリの冷却法
JP2008286199A (ja) * 2007-05-18 2008-11-27 General Electric Co <Ge> タービンエンジンを冷却する方法及び装置
JP2010175239A (ja) * 2009-01-27 2010-08-12 General Electric Co <Ge> その中で燃焼が行われるガスタービン構成要素内で使用するための流れ調整装置
US20120297784A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 General Electric Company System and method for flow control in gas turbine engine
JP2015135111A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 ドゥサン ヘヴィー インダストリーズ アンド コンストラクション カンパニー リミテッド 冷却スリーブ付きライナー、冷却スリーブ付きフロースリーブ、及びガスタービン燃焼器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6484505B1 (en) * 2000-02-25 2002-11-26 General Electric Company Combustor liner cooling thimbles and related method
JP2003286863A (ja) * 2002-03-29 2003-10-10 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の冷却方法
US7827801B2 (en) 2006-02-09 2010-11-09 Siemens Energy, Inc. Gas turbine engine transitions comprising closed cooled transition cooling channels
US8387396B2 (en) * 2007-01-09 2013-03-05 General Electric Company Airfoil, sleeve, and method for assembling a combustor assembly
US8127553B2 (en) * 2007-03-01 2012-03-06 Solar Turbines Inc. Zero-cross-flow impingement via an array of differing length, extended ports
US8448443B2 (en) * 2007-10-11 2013-05-28 General Electric Company Combustion liner thimble insert and related method
US8151570B2 (en) * 2007-12-06 2012-04-10 Alstom Technology Ltd Transition duct cooling feed tubes
US9046269B2 (en) * 2008-07-03 2015-06-02 Pw Power Systems, Inc. Impingement cooling device
US8291711B2 (en) * 2008-07-25 2012-10-23 United Technologies Corporation Flow sleeve impingement cooling baffles
US20100269513A1 (en) * 2009-04-23 2010-10-28 General Electric Company Thimble Fan for a Combustion System
US8646276B2 (en) 2009-11-11 2014-02-11 General Electric Company Combustor assembly for a turbine engine with enhanced cooling
JP5579011B2 (ja) * 2010-10-05 2014-08-27 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器
US9127551B2 (en) * 2011-03-29 2015-09-08 Siemens Energy, Inc. Turbine combustion system cooling scoop
US9267687B2 (en) * 2011-11-04 2016-02-23 General Electric Company Combustion system having a venturi for reducing wakes in an airflow
US8479518B1 (en) * 2012-07-11 2013-07-09 General Electric Company System for supplying a working fluid to a combustor
US9739201B2 (en) * 2013-05-08 2017-08-22 General Electric Company Wake reducing structure for a turbine system and method of reducing wake
US10422235B2 (en) * 2014-05-29 2019-09-24 General Electric Company Angled impingement inserts with cooling features
JP6204881B2 (ja) * 2014-06-26 2017-09-27 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法
EP2960436B1 (en) * 2014-06-27 2017-08-09 Ansaldo Energia Switzerland AG Cooling structure for a transition piece of a gas turbine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000146186A (ja) * 1998-11-10 2000-05-26 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
JP2007309247A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン
JP2008169840A (ja) * 2007-01-09 2008-07-24 General Electric Co <Ge> シンブル、スリーブ並びに燃焼器アセンブリの冷却法
JP2008286199A (ja) * 2007-05-18 2008-11-27 General Electric Co <Ge> タービンエンジンを冷却する方法及び装置
JP2010175239A (ja) * 2009-01-27 2010-08-12 General Electric Co <Ge> その中で燃焼が行われるガスタービン構成要素内で使用するための流れ調整装置
US20120297784A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 General Electric Company System and method for flow control in gas turbine engine
JP2015135111A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 ドゥサン ヘヴィー インダストリーズ アンド コンストラクション カンパニー リミテッド 冷却スリーブ付きライナー、冷却スリーブ付きフロースリーブ、及びガスタービン燃焼器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019132218A (ja) * 2018-02-01 2019-08-08 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及びトランジションピースフロースリーブ

Also Published As

Publication number Publication date
US20170370582A1 (en) 2017-12-28
KR101877675B1 (ko) 2018-07-12
EP3263840B1 (en) 2019-06-19
KR20180002013A (ko) 2018-01-05
JP6346318B2 (ja) 2018-06-20
EP3263840A1 (en) 2018-01-03
WO2018004097A1 (ko) 2018-01-04
US10495311B2 (en) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10094573B2 (en) Liner, flow sleeve and gas turbine combustor each having cooling sleeve
KR101863779B1 (ko) 라이너 냉각을 촉진하는 나선형 구조 및 이를 포함하는 가스 터빈용 연소기
US20190107284A1 (en) Combustor and gas turbine including the same
EP3401601B1 (en) Combustor and method of distributing compressed air in a combustor
KR102226741B1 (ko) 링 세그먼트, 및 이를 포함하는 터빈
US20190107054A1 (en) Turbulence generating structure for liner cooling enhancement and gas turbine combustor having the same
JP6346318B2 (ja) トランジションピース組立体およびこれを含む燃焼器
KR101984396B1 (ko) 트랜지션 피스, 이를 포함하는 연소기 및 가스 터빈
US11136917B2 (en) Airfoil for turbines, and turbine and gas turbine including the same
US11187087B2 (en) Turbine blade, and turbine and gas turbine including the same
KR20220096928A (ko) 마이크로 믹서 및 이를 포함하는 연소기
KR102050562B1 (ko) 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈
KR102051988B1 (ko) 이중관 라이너 내부 유동가이드를 포함하는 가스 터빈 엔진의 연소기, 및 이를 포함하는 가스터빈
US10982854B2 (en) Combustor and gas turbine including the same
KR102377720B1 (ko) 압력 강하가 개선된 라이너 냉각구조 및 이를 포함하는 가스터빈용 연소기
KR102088048B1 (ko) 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈
KR102223117B1 (ko) 트랜지션 피스과 이를 포함하는 연소기 및 가스 터빈
US10865988B2 (en) Plate for supporting nozzle tubes and method of assembling the same
KR102131155B1 (ko) 허니콤 실 링을 구비한 연소기
KR101842745B1 (ko) 가스터빈의 트랜지션피스와 터빈의 결합장치
KR20190048901A (ko) 연소기의 트랜지션피스 장착 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈
KR20190045745A (ko) 덕트 조립체, 이를 포함하는 연소기 및 가스 터빈

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171130

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: 20180424

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180524

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6346318

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250