JP2872673B2 - ガスタービン - Google Patents

ガスタービン

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JP2872673B2
JP2872673B2 JP63078330A JP7833088A JP2872673B2 JP 2872673 B2 JP2872673 B2 JP 2872673B2 JP 63078330 A JP63078330 A JP 63078330A JP 7833088 A JP7833088 A JP 7833088A JP 2872673 B2 JP2872673 B2 JP 2872673B2
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    • 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
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    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • 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
    • F01D25/14—Casings modified therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • 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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービンに関し、特にガスタービン内の
遷移ダクトの表面の温度を低下させる手段に関する。
〔従来の技術及び課題〕
代表的なガスタービンエンジンにおいては、圧縮機か
ら吐出された空気は、燃焼器シエルに入り、ここで遷移
ダクトの周りを通り、その後燃焼器バスケツトに流入す
る。燃焼器バスケツトにおいて空気は燃料と混合され高
温で燃焼される。高温高圧の燃焼ガスはその後バスケツ
トから遷移ダクトを経てタービンに流入し、ここで膨張
して仕事を生じる。燃焼ガス平均温度が2000゜Fを越え
る使用においては、従来の耐熱合金から造られた遷移ダ
クトは、短期間の使用ののち上面に劣化領域が現われ始
める。遷移ダクトの下面及び側面は通常このような問題
を回避できる程充分に冷却されるが、上面は圧縮機から
の通常のガス流ではそこまで冷却されない。
過去において、遷移ダクトの上面に複数の小さな冷却
孔を設けることにより該上面の温度を低下させる試みが
なされた。この構成において、圧縮機からの空気は遷移
ダクト内への流入を許され上面に沿つて冷却空気の膜を
形成する。しかしこのような空気は、燃焼器ガス温度の
特性曲線を歪めタービンの効率を下げる結果をもたら
す。
第１図を参照すると、従来技術の構造においては、図
示のガスタービンは圧縮機部10と出力部11とから成るこ
とが理解されよう。圧縮機部10からの圧縮空気は、矢印
12で示す方向に流れる。即ち空気は圧縮機の出力端から
遷移ダクト13を経て、燃焼器バスケツト14上に戻り、バ
スケツトの様々な穿孔を介してバスケツトに流入しここ
で燃料と混合して燃焼される。燃焼器の出力は遷移ダク
トを介して出力部11に伝達される。
タービンは複数の燃焼器と遷移ダクトとを含み、これ
らダクトはタービンの中央部分の周りに円状に配置され
ていることが理解されよう。従つて空気流れは遷移ダク
トを通過するとき、先ず遷移ダクトの下面に行き当り、
次にダクト相互の間を通つてこれらの外面上を登るかま
たは直接下面から燃焼器に向かう。通常は空気流れのわ
ずかな部分のみが遷移ダクトの上面上15を通過すること
が理解されよう。従つて、遷移ダクトのこの部分の温度
は、より多くの空気の流れに曝される下面又は側面のよ
うな他の表面の温度より高いことは明白となろう。
前述のように、遷移ダクトの上面15の温度を低下させ
るために、この表面部分を貫く複数の穿孔を設け以つて
空気をこの領域で遷移ダクトに流入させて空気の冷却表
面流れを生じさせるようにすることが過去において提案
された。既に述べたように、これは悪影響をもたらし
た。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に依れば、圧縮機からの空気はサドルによつ
て、遷移ダクトの上面の周りを強制的に流れるようにさ
れる。前記サドルは遷移ダクトを部分的に囲み且つサド
ルの表面と遷移ダクトの表面との間に空気流れ通路を形
成する。圧縮機から流れる空気の体積及び速度ヘツドに
応じて、サドル部材は単に遷移ダクトの一部のみを囲ん
でも良いし、又は圧縮機からの空気をこれが完全に遷移
ダクトの上面上を流れるよう更に強制しこの流れを確実
にするシール壁に取付けても良い。サドルは遷移ダクト
の表面に植込ボルトにより取付けても良く、これら植込
ボルトは熱交換を向上させ得る。
〔実施例〕
第２図を参照すると、前述したのと同様、ガスタービ
ンは圧縮部10と出力部11とを含み、圧縮機からの空気は
遷移ダクトに向つて流れる。しかし本発明では、複数の
サドル16が設けられサドル16は遷移ダクト上部を囲み且
つサドル16と遷移ダクトの表面15との間に空気通路を形
成している。空気流れの一部は、燃焼器に向かう前に、
この空気通路を通ることを強制される。
第３図により詳しく示すように、空気の一部は遷移ダ
クト上面15とサドル16との間を通り、このようにして空
気が遷移ダクトの上面上を流れこれを冷却するのを確実
にする。各遷移ダクトはこれに組合わされたサドル16を
有する。このサドルは、遷移ダクトの外形に略一致する
形状とされ、その中心線の近くに複数の穿孔17を含むと
共に隣接するサドル部材に向かつて外方に延びこれとの
間に滑らかな隙間を形成する延長縁部分を含む。第３図
により明らかに示すように、空気の一部はこの隙間を貫
いて流れることができる。
空気を強制的にサドル下方と遷移ダクト上面上とを流
れさせるために、シール壁が円錐部材18として設けられ
る。円錐部材18は、その内方端19が圧縮機10のハウジン
グに締着され、開口20のような、個々の遷移ダクトが貫
通する開口を有する。この開口は遷移ダクトの直径より
わずかに大きく、これにより遷移ダクトの周りの空気の
流れの一部がシール壁を貫通してシール壁と遷移ダクト
の間の隙間を通つて流れるのを許容されることが理解さ
れよう。
サドル16はその上縁21がシール壁18に、下縁22が出力
部11のハウジングに夫々締着されている。全ての流れが
サドルの下方と遷移ダクトの上面へ回りこむように強制
する努力は何もされていない。サドル間の隙間とシール
壁と遷移ダクトとの間の隙間とが平行した迂回流れを許
容する。これら迂回流れ並びにオリフイス17を抜ける導
管流れの形成は、できるだけ円滑に保たれる。これは撹
流を減らすためであり、撹流はタービン作動のより大き
な損失、ひいてはタービン効率の低下を招く恐れがある
からである。
前に述べたように、圧縮機の吐出空気の速度ヘツドに
依つてはシール壁は必ずしも用いなくても良い。このよ
うな場合、第４図に示すように、サドルは単に遷移ダク
トに支持植込ボルト23により取付けられる。植込ボルト
は遷移ダクトの表面に溶接され外方端においてサドルに
締着される。隣接した遷移ダクトの間を通る空気はサド
ル端に行き当り一部がすくい上げられてサドルと当該サ
ドルに組合わされた遷移ダクトの表面との間を流れるよ
うにされる。植込ボルト23は２つの働きをする。これら
はサドル片を支持するだけでなく、遷移ダクトの表面か
ら熱を植込ボルトの周りを通る空気に伝達し、いくらか
管型熱交換器に似た熱交換面を提供する。
このような植込ボルトを複数用いて熱伝達を向上させ
以つて空気流れの乱れを最小に抑えながら遷移ダクトの
冷却を可能にし得ることは明白である。そればかりでな
く、リプのような更なる手段をサドル片又はサドル片と
遷移ダクトとの間に設け、遷移ダクトとこれを経て流れ
る空気との間の熱交換を向上できることも明白である。
このような構成は明らかに、他の構成で生じ得る、空気
流れへの干渉及び空気流の圧力損失を減少させると同時
に、遷移ダクトの材料を劣化させることなくダクトをよ
り高い温度で使用することを可能にする。
以上、本発明の好ましい形を説明したが、圧縮機から
の空気流れの一部を強制的に遷移ダクトの略全面上を通
らせ以つてダクトの表面温度をより均一とするために、
他の構造及び装置を用いても良いことは明らかであろ
う。
【図面の簡単な説明】
第１図は圧縮機吐出端から燃焼器バスケツトへの通常の
空気流れを示す従来のガスタービンの部分の一部断面
図、第２図は本発明を適用した同様なガスタービンの一
部断面図、第３図は第２図の断面線DDに沿つた遷移ダク
トの一部とこれに組合わされたサドル部材の断面図、及
び第４図は別の構造を示す第３図と同様の断面図。 10……圧縮機部、11……出力部、12……空気流れ、13…
…遷移ダクト、14……燃焼器バスケツト、15遷移ダクト
上面、16……サドル、17……穿孔、18……シール壁、20
……開口、21……サドル上縁、22……サドル下縁、23…
…植込ボルト。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】空気流を発生させる圧縮機と、この圧縮機
    からの空気により高温燃焼気体を発生させる径方向に放
    射状に配置された複数の燃焼器と、出力タービンと、上
    記燃焼器からの高温燃焼気体を上記出力タービンに供給
    する遷移ダクトと、上記遷移ダクトの表面温度を均等に
    する手段とを備えたガスタービンに於いて、上記遷移ダ
    クトの表面温度を均等にする手段が、上記遷移ダクトの
    径方向外側表面の大部分を覆って上記圧縮機からの空気
    流を略均等に上記遷移ダクトの上記外側表面上に向ける
    サドル状部材と、上記遷移ダクトが通って延びるシール
    壁であって、上記圧縮機出力部を上記燃焼器から分離さ
    せ、かつ上記圧縮機からの空気流を全て上記燃焼器へ流
    れる途中で上記シール壁の開口を通って流れさせるシー
    ル壁とを備えたことを特徴とするガスタービン。
  2. 【請求項２】上記サドル状部材が、上記遷移ダクトの上
    面から離間しており、その一端で上記シール壁に取り付
    けられ、他端で上記出力タービンのフレームに取り付け
    られた請求項１記載のガスタービン。
  3. 【請求項３】圧縮機周囲に放射状に配置されて上記圧縮
    機に軸方向に整列して連結された出力タービンに燃焼気
    体を供給する複数の燃焼器と、上記燃焼器からの燃焼気
    体を上記出力タービンに供給する複数の遷移ダクトと、
    上記遷移ダクトの表面温度を均等にする配置と、上記遷
    移ダクトから径方向外側に離間し、上記遷移ダクトの大
    部分を覆って上記遷移ダクトとの間に空気導管を形成す
    るサドル状部材と、上記圧縮機からの空気流の大部分を
    上記空気導管を通って流れさせる手段を備え、この手段
    は、上記圧縮機出力部を上記燃焼器から分離させるシー
    ル壁と、このシール壁に設けられて上記遷移ダクトを貫
    通させる開口とを有し、上記サドル状部材は一端で上記
    シール壁によって支持されてなり、上記開口は空気流が
    上記圧縮機から上記遷移ダクトの周囲、上記遷移ダクト
    と上記シール壁との間の隙間を通って上記燃焼器に乱流
    を発生せずに流れる程度に充分な大きさであることを特
    徴とするガスタービン。
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CA (1) CA1309873C (ja)
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