JP2021025446A - 音響減衰器、筒アッセンブリ、燃焼器、ガスタービン及び筒アッセンブリの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明の第一態様によれば、音響減衰器は、第一減衰ユニットと、第二減衰ユニットと、溶接部と、連通部と、を備えている。第一減衰ユニットは、第一音響ライナー部と第一音響ダンパー部と、を有している。第一音響ライナー部は、対象物の外面に取り付けられ、前記対象物の内部空間と連通された第一ライナー空間を形成する。第一音響ダンパー部は、前記対象物とは反対側を向く前記音響ライナー部の外面に設けられて前記対象物の内部空間と連通された第一ダンパー空間を形成する。第二音響ダンパー部は、前記対象物の外面に取り付けられる。第二減衰ユニットは、第二音響ダンパー部を有している。第二音響ダンパー部は、前記第一音響ダンパー部と離れて配置された第二ダンパー空間を形成する。溶接部は、少なくとも前記第一音響ダンパー部と前記第二音響ダンパー部との間に設けられている。溶接部は、前記第二減衰ユニットを、前記第一音響ライナー部又は前記対象物の外面に固定する。連通部は、前記溶接部よりも前記対象物の外面から離れた位置に配置され、前記第一ダンパー空間と前記第二ダンパー空間とを連通させる。
このように構成することで、例えば、第二減衰ユニットが第一減衰ユニットの第一音響ライナー部に溶接部を介して直接固定されるような、第一減衰ユニットと第二減衰ユニットとが近接配置されている場合であっても、第一音響ダンパー部と第二音響ダンパー部との間に溶接部を形成するための作業スペースを確保できる。
このように構成することで、対象物の外面から離間する方向で、第一減衰ユニットにおける第一音響ダンパー部の位置と、第二減衰ユニットにおける第二音響ダンパー部の位置とを揃えることができる。従って、第一音響ダンパー部及び第二音響ダンパー部に対して連通部を固定する作業を容易に行うことができる。
このように構成することで、ベース部の内部を第二ライナー空間として有効利用できる。
このように構成することで、第一減衰ユニットの第一音響ダンパー部に対して第二減衰ユニットの第二音響ダンパー部を軸方向に連結できる。さらに、第一減衰ユニットの第一音響ダンパー部に対して第二減衰ユニットの第二音響ダンパー部を周方向に連結することができる。
このように構成することで、筒体の外周面に音響減衰器を容易に取り付けることができる。
このように構成することで、燃焼器の燃焼振動を減衰させる音響減衰器を、燃焼器の燃焼筒に容易に取り付けることができる。
このように構成することで、音響減衰器を具備する燃焼器を有したガスタービンを製造する際の工数を削減することができる。
このようにすることで、第一減衰ユニットと第二減衰ユニットとをそれぞれ個別に組み立てた後に、第一減衰ユニット及び第二減衰ユニットをそれぞれ溶接で固定する際に、第一音響ダンパー部と第二音響ダンパー部とを離して配置した状態にできる。そのため、第一減衰ユニットと第二減衰ユニットとの間に配置される溶接部を容易に形成することができる。また、溶接部を形成後に、連通部によって第一音響ダンパー部と第二音響ダンパー部とを連通させることができる。したがって、筒アッセンブリを容易に製造することが可能となる。
(第一実施形態)
図1は、この発明の第一実施形態におけるガスタービンの構成を示す概念図である。
図1に示すように、ガスタービン10は、空気Aを圧縮する圧縮機20と、圧縮機20で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスGを生成する複数の燃焼器40と、燃焼ガスGにより駆動するタービン30と、を備えている。
図2に示すように、燃焼器40は、高温高圧の燃焼ガスGをタービン30の燃焼ガス流路内に送る燃焼筒50と、この燃焼筒50内に圧縮空気Acomと共に燃料F(図1参照)を噴射する燃料噴射器41と、を有する。燃料噴射器41は、燃焼筒50内に燃料Fを噴射する複数のバーナ42と、複数のバーナ42を支持する枠43を有する。各バーナ42には、燃料ライン45が接続されている。燃料ライン45には、複数のバーナ42へ供給する燃料Fの流量を調節する燃料流量調節弁46が設けられている。燃焼器40の燃焼筒50は、中間ケーシング16内に配置されている。
図2から図6に示すように、音響減衰器61Aは、筒51の外周面55oに取り付けられている。この音響減衰器61Aは、燃焼器40で燃料Fを燃焼させた際に発生する燃焼振動を減衰させる。音響減衰器61Aは、本体部62Aと拡張部63と連通部64Aとをそれぞれ備えている。
図3、図7に示すように、上述した本体部62Aは、複数の本体部減衰ユニット(第一減衰ユニット)71Aを含んでいる。複数の本体部減衰ユニット71Aは、本体部62Aを筒51に取り付ける作業の前に、予め組み立てられてユニット化(小組み)される。これら複数の本体部減衰ユニット71Aは、溶接により筒51に固定されるとともに、追加部品(図示せず)等を介して、周方向Dccで隣り合う本体部減衰ユニット71A同士が結合される。これら本体部減衰ユニット71Aは、それぞれ上述した本体部音響ライナー部73と本体部音響ダンパー部74とを備えている。
第一実施形態における音響減衰器61A、筒アッセンブリ80A、燃焼器40及びガスタービン10は、上述した構成を備えている。次に、第一実施形態における筒アッセンブリ80Aの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図8に示すように、この第一実施形態における筒アッセンブリ80Aの製造方法では、まず、本体部62Aを構成する本体部減衰ユニット71Aを組み立てる工程(ステップS01)、拡張部63(拡張部の減衰ユニット)を組み立てる工程(ステップS02)、及び連通部64Aを準備する工程(ステップS03)を行う。
上述した第一実施形態によれば、本体部音響ダンパー部74と拡張部音響ダンパー部84とが軸線方向Dcomで離れて配置されている。そのため、拡張部63を筒51の本体部減衰ユニット71Aに溶接部W1を介して固定する作業を行う際に、本体部音響ダンパー部74と拡張部音響ダンパー部84との間の隙間を利用して、容易に溶接部W1を形成することができる。そのため、本体部減衰ユニット71Aと、拡張部63とをそれぞれ組み立てた後でも、本体部減衰ユニット71Aと拡張部63とを容易に設置することができる。
図9は、この発明の第一実施形態の変形例における図6に相当する筒アッセンブリの断面図である。
上述した第一実施形態では、周方向Dccに延びる溶接部W1として、本体部音響ライナー部73にベース部83の縁部83cを固定する溶接部W1を例示した。しかし、図9に示すように、本体部音響ライナー部73とベース部83とが軸線方向Dcomで僅かに離れている場合、上記周方向Dccに延びる溶接部は、本体部音響ライナー部73を筒51の外周面55oに固定するための溶接部W2であってもよい。
さらに、本体部音響ライナー部73とベース部83とが軸線方向Dcomで僅かに離れている場合、ベース部83は、二つのベース部側壁83aを備えている。上記周方向Dccに延びる溶接部は、これら二つのベース部側壁83aのうち本体部62Aに近い側のベース部側壁83aを筒51の外周面55oに固定する溶接部W4であってもよい。
次に、この発明の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態に対して拡張部63を設けずに、本体部62Aの隣り合う本体部減衰ユニット71の本体部ダンパー空間同士を連通部によって連通させる点で異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。また、第一実施形態と重複する構成については、詳細説明を省略する。
この第二実施形態の筒アッセンブリ80Bは、上述した第一実施形態の筒アッセンブリ80Aと同様に、ガスタービン10の燃焼器40の一部を構成している。図10に示すように、筒アッセンブリ80Bは、筒51と、音響減衰器61Bと、を備えている。音響減衰器61Bは、燃焼器40で燃料Fを燃焼させた際に発生する燃焼振動を減衰させる。音響減衰器61Bは、本体部62Bを備えている。
第一本体部減衰ユニット71Baは、第一音響ライナー部73Aと第一音響ダンパー部74Aとを備えている。第二本体部減衰ユニット71Bbは、第二音響ライナー部73Bと第二音響ダンパー部74Bとを備えている。
第二音響ダンパー部74Bは、第二音響ライナー部73Bのライナー上壁73bの外面73boに設けられている。第二音響ダンパー部74Bは、第二音響ライナー部73Bのライナー上壁73bの一部と共に第二音響ダンパー空間(第二ダンパー空間)SdBを形成する。
この第二実施形態における音響減衰器61B、筒アッセンブリ80B、燃焼器40及びガスタービン10は、上述した構成を備えている。次に第二実施形態における筒アッセンブリ80Bの製造方法について図面を参照しながら説明する。
図11に示すように、この第二実施形態における筒アッセンブリ80Bの製造方法では、まず、本体部62Bを構成する複数の本体部減衰ユニット71Bを組み立てる工程(ステップS11)及び連通部64Bを準備する工程(ステップS12)を行う。
上述した第二実施形態によれば、第一音響ダンパー部74Aと第二音響ダンパー部74Bとが周方向Dccで離れて配置されている。そのため、第一音響ライナー部73Aと第二音響ライナー部73Bとを溶接して固定する作業を行う際に、第一音響ダンパー部74Aと第二音響ダンパー部74Bとの間の隙間を利用して、容易に溶接部W5を形成することができる。そのため、第一本体部減衰ユニット71Baと、第二本体部減衰ユニット71Bbとをそれぞれ組み立てた後でも、筒51の外周面55oに第一本体部減衰ユニット71Baと第二本体部減衰ユニット71Bbとを容易に設置することができる。
この発明は上述した各実施形態及び変形例の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した第一実施形態では、拡張部63がベース部83を備える場合について説明したが、ベース部83を備えていなくてもよい。また、ベース部83は、本体部音響ライナー部73と同様に、筒51の内周側燃焼空間Sc(内部空間)と連通されたベース部ライナー空間(図示せず;第二ライナー空間)を形成するようにしてもよい。
上述した第二実施形態では、拡張部63を備えていない場合について説明した。しかし、図12に示す音響減衰器61Cのように、第二実施形態の本体部62Bと第一実施形態の拡張部63とを両方備えるようにしてもよい。この場合、軸線方向Dcomで隣り合う第一本体部減衰ユニット71Baの第一音響ダンパー部74Aと、拡張部63の拡張部音響ダンパー部84とを、連通部64Aにより接続する。さらに、周方向Dccで隣り合う第一音響ダンパー部74Aと第二音響ダンパー部74Bとを連通部64Bにより接続する。
11 ガスタービンロータ
15 ガスタービンケーシング
16 中間ケーシング
20 圧縮機
21 圧縮機ロータ
22 ロータ軸
23 動翼列
25 圧縮機ケーシング
26 静翼列
30 タービン
31 タービンロータ
32 ロータ軸
33 動翼列
35 タービンケーシング
36 静翼列
40 燃焼器
41 燃料噴射器
42 バーナ
43 枠
45 燃料ライン
46 燃料流量調節弁
50 燃焼筒
51 筒(対象物)
54i 入口開口
54o 出口開口
55i 内周面
55o 外周面(外面)
59 孔
61A,61B,61C 音響減衰器
62A,62B 本体部
63 拡張部(第二減衰ユニット)
64a 側壁
64A,64B 連通部
64Aa 第一端部
64Ab 第二端部
64b 上壁
64Ba 第一端部
64Bb 第二端部
66 取付フランジ
71 本体部減衰ユニット
71A 本体部減衰ユニット(第一減衰ユニット)
71B 本体部減衰ユニット
71Ba 第一本体部減衰ユニット(第一減衰ユニット)
71Bb 第二本体部減衰ユニット(第二減衰ユニット)
73 本体部音響ライナー部(第一音響ライナー部)
73a ライナー側壁
73A 第一音響ライナー部
73At 端部(縁部)
73b ライナー上壁
73B 第二音響ライナー部
73bo 外面
73Bt 端部(縁部)
74 本体部音響ダンパー部(第一音響ダンパー部)
74a ダンパー側壁(縁部)
74A 第一音響ダンパー部
74At 端部(縁部)
74b ダンパー上壁
74B 第二音響ダンパー部
74Bt 端部(縁部)
80A,80B 筒アッセンブリ
83 ベース部
83a ベース部側壁
83b ベース部上壁
83c 縁部
84 拡張部音響ダンパー部(第二音響ダンパー部)
84a ダンパー側壁(縁部)
84b ダンパー上壁
Claims (9)
- 対象物の外面に取り付けられ、前記対象物の内部空間と連通された第一ライナー空間を形成する第一音響ライナー部と、
前記対象物とは反対側を向く前記第一音響ライナー部の外面に設けられて前記対象物の内部空間と連通された第一ダンパー空間を形成する第一音響ダンパー部と、
を有した第一減衰ユニットと、
前記第一音響ダンパー部と離れて配置された第二ダンパー空間を形成する第二音響ダンパー部を有し、前記対象物の外面に取り付けられる第二減衰ユニットと、
少なくとも前記第一音響ダンパー部と前記第二音響ダンパー部との間に設けられ、前記第二減衰ユニットを、前記第一音響ライナー部又は前記対象物の外面に固定する溶接部と、
前記溶接部よりも前記対象物の外面から離れた位置に配置され、前記第一ダンパー空間と前記第二ダンパー空間とを連通させる連通部と、
を備える音響減衰器。 - 前記第二減衰ユニットに近い側の前記第一音響ライナー部の縁部は、前記第二減衰ユニットに近い側の前記第一音響ダンパー部の縁部よりも、前記第二減衰ユニットの近くに配置されている請求項1に記載の音響減衰器。
- 前記第二減衰ユニットは、前記対象物の外面に取り付けられるベース部を備え、
前記第二音響ダンパー部は、前記対象物とは反対側を向く前記ベース部の外面に設けられている請求項1又は2に記載の音響減衰器。 - 前記ベース部は、
前記対象物の内部空間と連通された第二ライナー空間を形成する請求項3に記載の音響減衰器。 - 前記対象物は、筒状に形成され、
前記第二減衰ユニットは、前記第一減衰ユニットに対して、前記対象物の中心軸の延びる軸方向と、前記対象物の中心軸を中心とした周方向との少なくとも一方に配置されている請求項1から4の何れか一項に記載の音響減衰器。 - 筒状に形成された筒体と、
前記筒体の外周面に固定された請求項1から5の何れか一項に記載の音響減衰器と、
を備える筒アッセンブリ。 - 請求項6に記載の筒アッセンブリと、
前記筒体の内部に燃料を噴射するバーナと、を備える燃焼器。 - 請求項7に記載の燃焼器と、
前記燃焼器で生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備えるガスタービン。 - 第一ライナー空間を形成する第一音響ライナー部と、第一ダンパー空間を形成する第一音響ダンパー部と、を備える第一減衰ユニットを組み立てる工程と、
第二ダンパー空間を形成する第二音響ダンパー部を備える第二減衰ユニットを組み立てる工程と、
前記第一ダンパー空間と前記第二ダンパー空間とを連通させる連通部を準備する工程と、
前記第一減衰ユニットを対象物の外面に溶接により固定する工程と、
少なくとも前記第一音響ダンパー部と前記第二音響ダンパー部との間で、前記第一減衰ユニットの前記第一音響ライナー部又は前記対象物の外面に前記第二減衰ユニットを溶接して固定する工程と、
前記溶接により形成された溶接部を跨ぐように前記連通部を配置して、前記連通部の第一端部を前記第一音響ダンパー部に溶接により固定するとともに、前記連通部の第二端部を前記第二音響ダンパー部に溶接により固定して前記第一ダンパー空間と前記第二ダンパー空間とを連通させる工程と、
を含む筒アッセンブリの製造方法。
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