JP3993484B2 - Combustor cooling structure - Google Patents

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JP3993484B2
JP3993484B2 JP2002205441A JP2002205441A JP3993484B2 JP 3993484 B2 JP3993484 B2 JP 3993484B2 JP 2002205441 A JP2002205441 A JP 2002205441A JP 2002205441 A JP2002205441 A JP 2002205441A JP 3993484 B2 JP3993484 B2 JP 3993484B2
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克則 田中
達男 石黒
貢生 長谷川
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三菱重工業株式会社
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、ガスタービン燃焼器の冷却構造に関するものである。 The present invention relates to a cooling structure for a gas turbine combustor.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
従来より、ガスタービンの燃焼器においては、その壁面が高温の燃焼ガスに曝されるとともにフレームからの輻射熱を受けるため、そのままでは非常に高温となるので、これを冷却するために壁部を二重壁構造とし、間に冷却媒体を通す構成が一般に採用されている。 Conventionally, in the combustor of a gas turbine, for receiving the radiant heat from the frame with its wall is exposed to high temperature combustion gas, so as such becomes very hot, the wall portion to cool the two a heavy wall structure, configuration through a cooling medium is generally employed in between.
【0003】 [0003]
具体的には、特開平5−44927号公報に記載されている如く、壁内部に設けられた燃焼ガスの流れ方向と同方向の複数の空気流溝と、前記壁の内・外両面に設けられ、前記空気流溝に連通する空気流溝の断面積より面積の大きい空気穴とを有してなる構成のものが開示されている。 Specifically, as disclosed in JP-A-5-44927, a plurality of air flow grooves in the flow direction and the direction of the combustion gas is provided inside the wall, on the inner and outer surfaces of said wall is, having a structure comprising and a large air hole area than the cross-sectional area of ​​the air flow groove communicating with the air flow groove.
【0004】 [0004]
また、特開平9−303777号公報に記載されている如く、内部に隔壁で区画された多数の流路を有する二重構造となった燃焼器の壁面に、該流路と導通する冷却空気の入口孔、出口孔を設けると共に、燃焼器外壁面に任意の間隔をもって、第三の冷却供給ヘッダーと回収ヘッダーを備え、該両ヘッダー内にあって、流路と導通するそれぞれ冷却媒体入口孔、出口孔を設け、かつ、冷却空気と第三の冷却媒体との流路を異にする構成としたものが開示されている。 Also, as disclosed in JP-A-9-303777, the walls of the combustor a double structure having large numbers of flow paths partitioned by partition walls in the interior, of the cooling air conducting with said channel inlet hole, provided with an outlet hole, with arbitrary intervals into the combustor outer wall surface, provided with a collecting header and the third cooling supply headers, be within both said headers, each coolant inlet holes which conduct a flow path, the outlet hole is provided, and that constitutes a different in the flow path of the cooling air and the third cooling medium is disclosed.
【0005】 [0005]
これらは何れも本出願人により出願されたものである。 These are those both filed by the present applicant. 以上のような構成とすることにより、燃焼器壁部の冷却を効率的に行うことができるとともに、NOxの発生を抑制することができる等としている。 By the above configuration, it is possible to perform cooling of the combustor wall portion efficiently, and the like it is possible to suppress the generation of NOx.
【0006】 [0006]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、上述した従来の構成を用いるにあたっては、溶接部やシール部等、燃焼器の構造に起因する冷却構造の様々な制約が生じており、最適な設計が行い難い状況となっている。 However, when the use of the conventional configuration described above, the welding portion and the seal portion or the like, various restrictions are generated in the cooling structure due to the structure of the combustor, has a difficult situation that performs the optimal design. 本発明は、このような問題に鑑み、効果的な冷却をするための最適な設計を行うことが可能な燃焼器冷却構造を提供することを目的とする。 The present invention aims at providing such a view of the problems, effective optimum combustor cooling structure capable of performing design for cooling.
【0007】 [0007]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記の目的を達成するために、本発明の燃焼器冷却構造は、燃焼器壁部に、燃焼器を冷却する冷却媒体が流れる冷却流溝が複数配列される燃焼器冷却構造において、複数の冷却流溝から成る第一の冷却流溝群と、同様に複数の前記冷却流溝から成る第二の冷却流溝群と、燃焼器の外周の一部を覆うとともにその内部に燃焼器壁部を貫通する音響孔を備えた音響ライナーと、を備え、 第一の冷却流溝群を構成する前記冷却流溝と、第二の冷却流溝群を構成する前記冷却流溝と、が燃焼器の軸方向と略平行であり当該冷却流溝を流れる冷却媒体の流れる方向が略等しく、第一の冷却流溝群と第二の冷却流溝群との間に、 燃焼器の周方向に延びて備えられるとともに第一の冷却流溝群から冷却媒体を流入させることで一時的に冷却媒体を集合させ、 To achieve the above object, the combustor cooling structure of the present invention, the combustor wall, in the combustor cooling structure cooling flow grooves cooling medium flows for cooling the combustor is arrayed in multiple cooling a first cooling flow groove group consisting Nagaremizo, likewise a second cooling flow groove group including a plurality of said cooling flow grooves, a combustor wall with its inside to cover a part of the outer periphery of the combustor and a acoustic liner having a through acoustic hole, and the cooling flow grooves constituting the first cooling flow groove group, said cooling flow grooves constituting the second cooling flow groove group, the combustor axially and substantially parallel substantially equal directions of flow of the cooling medium flowing through the cooling flow grooves, between the first cooling flow groove group and the second cooling flow groove groups, extend in the circumferential direction of the combustor together provided are assembled temporarily cooling medium by flowing a cooling medium from the first cooling flow groove group, 段の第二の冷却流溝群へ冷却媒体を分配し、流出するとともに冷却通路を構成するヘッダー溝を設け、音響ライナーがヘッダー溝と重ならない位置で第二の冷却流溝群を構成する冷却流溝と交差するとともに、当該冷却流溝が音響孔と重ならない位置に設けられることを特徴とする。 Distributes coolant to the second coolant flow groove groups stage, the header grooves constituting the cooling passages with flows provided, constituting a second cooling flow groove group at the position where the acoustic liner does not overlap with the header groove cooling with crossing the Nagaremizo, the cooling flow grooves and which are located at a position not overlapping the acoustic hole.
【0008】 [0008]
ここで冷却流溝とは、燃焼器壁部に設けた冷却媒体の流路であり、従来よりこのような冷却流溝は、二重壁構造である燃焼器壁部の内側板或いは外側板の接合面をカッターで加工することにより形成されている。 Here, the cooling flow grooves, a flow path of the cooling medium provided in the combustor wall, such cooling flow grooves than conventional, the inner plate or outer plate of the combustor wall is a double wall structure It is formed by processing a bonding surface with a cutter. また、冷却媒体としては、空気或いは蒸気その他の流体が用いられる。 Further, as the cooling medium, air or steam and other fluids are used.
【0009】 [0009]
また、燃焼器尾筒の溶接部を溝加工し、その溝に蓋を被せることにより冷却通路を形成したことを特徴とする。 Further, the combustor welds of the transition piece grooved, characterized by forming the cooling passage by covering the lid in the groove. また、前記冷却通路は、前記燃焼器尾筒の壁部に配列された複数の冷却流溝間に渡って配置されたヘッダー溝であることを特徴とする。 Moreover, the cooling passages, characterized in that said a plurality of arranged header groove over between cooling flow grooves arranged in the wall of the combustor transition piece. また、前記蓋にインピンジ孔を設けたことを特徴とする。 Also characterized in that a impingement holes in the lid.
【0013】 [0013]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃焼器冷却構造を示す図であり、燃焼器壁部に設けた冷却媒体の流路である冷却流溝の配置の一例を模式的に示す図である。 Figure 1 is a diagram showing a combustor cooling structure according to a first embodiment of the present invention, shows an example of the arrangement of the cooling flow grooves is a flow path of the cooling medium provided to the combustor wall portion schematically it is a diagram. 従来よりこのような冷却流溝は、二重壁構造である燃焼器壁部の内側板或いは外側板の接合面をカッターで加工することにより形成されていた。 Such cooling flow grooves than conventionally, the joining surface of the inner plate or outer plate of the combustor wall is a double wall structure was formed by processing with a cutter.
【0014】 [0014]
従って、途中で配列ピッチや溝巾を容易に変更することができず、また配列ピッチを途中で変更する場合は基本ピッチの倍数でしか設定できない等の制約があり、効果的な冷却のための最適な構造とすることは困難であった。 Therefore, it is impossible to easily change the arrangement pitch and groove width on the way, also when changing the arrangement pitch in the middle there are limitations, such as can only be set in multiples of the base pitches, for effective cooling it has been difficult to the optimum structure. そこで、同図に示すように、例えば燃焼器の軸方向(紙面の左右方向)に延びる冷却流溝1に対して、その途中に各冷却流溝1間に渡って燃焼器の周方向(紙面の上下方向)に延びるヘッダー溝2を配置した構成としている。 Therefore, as shown in the figure, for example, with respect to the cooling flow grooves 1 extending in the combustor axial (the plane of the left-right direction), the circumferential direction (the plane of the combustor over between the cooling flow grooves 1 on its way is the vertical direction) to the structure of the header grooves 2 arranged to extend.
【0015】 [0015]
これにより、ヘッダー溝2の前後で冷却流溝1の配列ピッチや溝巾等を容易に変更することができるので、燃焼器の構造に合わせて溝の引き回しを行うことができ、効果的な冷却のための最適な構造とすることが可能となる。 Thus, it is possible to easily change the arrangement pitch and the groove width and the like of the cooling flow grooves 1 before and after the header grooves 2, it is possible to perform the routing of grooves in accordance with the structure of the combustor, effective cooling it is possible to an optimum structure for. なお、同図の各冷却流溝1に付された○印は燃焼器の外側に開口する入口孔の配置を例示しており、×印は燃焼器の内側に開口する出口孔の配置を例示している。 Incidentally, ○ mark attached to each cooling flow grooves 1 in the figure exemplifies the arrangement of the inlet holes opening to the outside of the combustor, × mark illustrates an arrangement of outlet holes opening on the inner side of the combustor doing.
【0016】 [0016]
図2は、本発明の第2の実施形態に係る燃焼器冷却構造を示す図であり、燃焼振動低減のため燃焼器周囲に設けられる音響ライナーの付近を模式的に示す図である。 Figure 2 is a diagram showing a combustor cooling structure according to a second embodiment of the present invention, is a diagram schematically showing the vicinity of an acoustic liner is provided to the combustor around for combustion vibration reduction. まず、同図(a),(b)は従来の音響ライナー部構造を示す平面図及び縦断面図であり、空気冷却の場合を描いている。 First, FIG. (A), (b) is a plan view and a longitudinal sectional view showing a conventional acoustic liner portion structure depicts the case of air cooling. 但し、平面図は音響ライナー上部を仮に開放した状態で示してある。 However, a plan view is shown in a state of being temporarily opened acoustic liner top. これらに示すように、音響ライナー3内の燃焼器壁部4には音響孔4aが開けられているため、冷却流溝1はそれらの間に配設しなければならず、全体の配列ピッチが粗くなってしまう。 As shown in these, since the combustor wall 4 in the acoustic liner 3 has been opened acoustic holes 4a, cooling flow grooves 1 must be disposed between them, the whole arrangement pitch it becomes rough.
【0017】 [0017]
なお、1aは燃焼器の外側に開口する入口孔であり、1bは燃焼器の内側に開口する出口孔であって、矢印は冷却空気が出入り或いは通過する様子を示している(以下同様)。 Incidentally, 1a are inlet holes opening to the outside of the combustor, 1b is a outlet holes opening on the inner side of the combustor, the arrows indicate how the cooling air to enter and exit or pass through (hereinafter the same). 但し蒸気冷却の場合は、これら入口孔,出口孔の代わりに、供給ヘッダー及び回収ヘッダーが設けられる。 However, if the steam cooling, these inlet holes, instead of exit holes, the supply header and the collection header is provided. また、音響ライナー3の天面に開けられた3aは、音響ライナー3内を冷却しつつキャビティー部に入り込んだ燃焼ガスをパージするための空気を導入するインピンジ孔である。 Also, 3a bored in the top surface of the acoustic liner 3 is an impingement holes for introducing air for purging combustion gases having entered the cavity portion while cooling the inside of the acoustic liner 3.
【0018】 [0018]
さて、同図(c),(d)は本実施形態における音響ライナー部構造の一例を示す平面図及び縦断面図である。 Now, FIG. (C), a plan view and a longitudinal sectional view showing an example of an acoustic liner portion structure in (d) of this embodiment. 従来のように冷却流溝1全体の配列ピッチが粗くなってしまうことを防止するため、ここでは冷却流溝1が音響ライナー3から外側へ延びた位置に、上記第1の実施形態で説明したヘッダー溝2を設け、冷却流溝1の配列ピッチや溝巾等を変化させている。 Order to prevent the arrangement pitch of the entire cooling flow grooves 1 as in the prior art becomes rough, wherein a position where the cooling flow grooves 1 extending from acoustic liner 3 to the outside is described in the first embodiment the header grooves 2 provided, and by changing the cooling flow grooves 1 of the array pitch and the groove width and the like. これにより、効果的な冷却のための最適な構造とすることが可能となる。 Thus, it is possible to an optimum structure for effective cooling. なお、ここでも蒸気冷却の構成を用いても良い。 It is also using the configuration of the steam cooling again.
【0019】 [0019]
さらに、同図(e),(f)は本実施形態における音響ライナー部構造の他の例を示す平面図及び縦断面図である。 Further, FIG. (E), a plan view and a longitudinal sectional view showing another example of the acoustic liner portion structure in (f) in this embodiment. ここでは音響ライナー3のインピンジ孔を無しとし、音響ライナー3外部で燃焼器の外側に開口する入口孔1aと、音響ライナー3内部でこれも燃焼器の外側に開口する出口孔1bとを設けた構成としている。 Here, the absence of impingement holes of the acoustic liner 3, is provided with inlet holes 1a which opens to the outside of the combustor with an acoustic liner 3 outside, even this internal acoustic liner 3 and an outlet hole 1b which is opened to the outside of the combustor It has a configuration.
【0020】 [0020]
この構成において、燃焼器壁部4を冷却した後の冷却空気を音響ライナー3のキャビティー部3bに放出し、その後、音響孔4aを通して燃焼ガス中に放出する。 In this configuration, the cooling air after cooling the combustor wall 4 and discharged to the cavity portion 3b of the acoustic liner 3, then released into the combustion gas through the acoustic hole 4a. これにより、音響ライナー3を冷却しつつキャビティー部3bに入り込んだ燃焼ガスをパージすることができるとともに、冷却能力を確保しながら冷却空気量を減少させることが可能となる。 Thus, it is possible to purge the combustion gas which has entered the cavity portion 3b while cooling the acoustic liner 3, it is possible to reduce the amount of cooling air while ensuring the cooling capacity.
【0021】 [0021]
なお、上記(c),(d)で示した例で蒸気冷却の場合と、本例とを組み合わせた構成としても良い。 The above (c), in the case of steam cooling in the example shown in (d), may be configured of a combination of a present example. また、冷却媒体としては、上記各実施形態で示した空気や蒸気に限定されるものではなく、その他の流体であっても良い。 Further, as the cooling medium is not limited to the air and steam as shown in the above embodiments, it may be other fluids. これは、以下の実施形態についても同様である。 This also applies to the following embodiments.
【0022】 [0022]
ところで図3は、従来からの燃焼器の尾筒を模式的に示す斜視図である。 By the way 3 is a perspective view schematically showing the transition piece of the combustor of the prior art. 同図(a)は空気冷却式の尾筒における溶接接合状態を示しており、同図(b)は蒸気冷却式の尾筒における溶接接合状態を示している。 FIG (a) shows the welding conditions at the tail tube of the air-cooled, FIG. (B) shows a welding state in the transition piece of a steam-cooled. 空気冷却式の尾筒は、同図(a)に示すように、本体5上に溶接部aが軸方向に設けられており、後端部には溶接部bが周方向に設けられている。 Transition piece of the air-cooled, as shown in FIG. 6 (a), is provided on the weld portion a is axially on the body 5, the rear end is provided in the weld b is circumferentially . さらに、バイパスエルボ5a周りには溶接部cが設けられている。 Further, the weld c is provided around the bypass elbow 5a.
【0023】 [0023]
また、蒸気冷却式の尾筒は、同図(b)に示すように、本体6上に溶接部dが軸方向にのみ設けられている。 Moreover, the transition piece of a steam-cooled, as shown in FIG. (B), welds d is provided only in the axial direction on the body 6. このように、燃焼器の尾筒は、現状では2〜4枚のパネルを溶接により接合し、製作しているが、これらの溶接部には冷却媒体を通すことができず、無冷却となっていた。 Thus, the transition piece of the combustor, at present by welding a 2-4 panels, but has produced, can not be passed through the cooling medium in these welds, a uncooled which was. このため、溶接部の寿命は他の部分より短くなっていた。 Therefore, the life of the welded portion was shorter than the other portions. なお、各溶接部は図中に波線で示している。 Each weld is shown by the broken line in FIG.
【0024】 [0024]
そこで、例えば溶接部に溝加工を施し、蓋を取り付けることにより、冷却通路を形成することが挙げられる。 Therefore, for example, grooving the weld, by attaching the lid, and to form a cooling passage. これにより、溶接部の強制冷却が可能となり、メタル温度を低減し、信頼性を向上させることが可能となる。 This enables forced cooling of the weld, and reduces the metal temperature, it is possible to improve the reliability. 以下、本発明の第3の実施形態に係る燃焼器冷却構造として、このような溶接部における冷却構造の具体例について説明する。 Hereinafter, the combustor cooling structure according to a third embodiment of the present invention, a specific example of the cooling structure in such welds.
【0025】 [0025]
図4は、本発明の第3の実施形態に係る、空気冷却式の尾筒における軸方向の溶接部の冷却構造を模式的に示す図である。 4, according to the third embodiment of the present invention, is a diagram schematically showing a cooling structure of a welded portion in the axial direction of the transition piece of the air-cooled. 同図(a)は斜視図、同図(b)は横断面図、同図(c)は縦断面図となっている。 FIG (a) is a perspective view, FIG. (B) is a cross sectional view, FIG. (C) has a longitudinal sectional view. これらの図に示すように、溶接部aの本体5外側部分を溝加工し、その溝に蓋7を被せることで、冷却流溝1に沿った冷却通路8を形成している。 As shown in these figures, the body 5 outer portion of the weld a grooving, by putting the lid 7 in the groove to form a cooling passage 8 along the cooling channel part 1. そして、本体5の外側に開口する入口孔7aと、内側に開口する出口孔7bとを設けた構成としている。 Then, and an inlet hole 7a that opens to the outside of the main body 5, a structure provided with an outlet hole 7b which opens inwardly.
【0026】 [0026]
また、同図(d),(e)はそれぞれ冷却空気の流れ方が異なる構成を示す縦断面図である。 Further, FIG. (D), (e) the better the flow of the respective cooling air is a longitudinal sectional view showing a different configuration. 同図(d)では、1本の溶接部aに対して入口孔7aは1つとして、ここから入った冷却空気を上流及び下流に分配し、各端部から放出する構成としている。 In FIG. (D), as one inlet hole 7a with respect to one of the welded portion a, distributes cooling air entering from here upstream and downstream, and is configured to be emitted from each end. また同図(e)では、1本の溶接部aに対して入口孔7aは1つとして一端付近に設け、ここから入った冷却空気を他端部から放出する構成としている。 Also in FIG. (E), provided near one end as the one inlet hole 7a with respect to one of the welded portion a, is configured to emit the cooling air entering from here from the other end.
【0027】 [0027]
図5は、本実施形態に係る、空気冷却式の尾筒における周方向の溶接部の冷却構造を模式的に示す斜視図である。 5, according to the present embodiment is a perspective view schematically showing a cooling structure in the circumferential direction of the welded portion of the tail tube of the air-cooled. 同図に示すように、溶接部bの本体5外側部分を溝加工し、その溝に蓋7を被せることで、各冷却流溝1間に渡ったヘッダー溝8aを形成している。 As shown in the figure, the body 5 outer portion of the weld b grooving, by putting the lid 7 in the groove to form a header groove 8a, across between each cooling flow grooves 1. そして、そのヘッダー溝8aに冷却流溝1からの冷却空気が流れ込むようにすることで、溶接部bを冷却する構成としている。 Then, to ensure that the cooling air flows from the cooling flow grooves 1 on the header groove 8a, it has a configuration for cooling the weld b.
【0028】 [0028]
図6は、本実施形態に係る、空気冷却式の尾筒におけるバイパスエルボ周りの冷却構造を模式的に示す縦断面図である。 6, according to the present embodiment, is a longitudinal sectional view schematically showing a cooling structure around the bypass elbow at the tail tube of the air-cooled. 従来は同図(a)に示すように、本体5には冷却流溝1が設けられ、冷却構造が形成されていたが、溶接部cを隔てたバイパスエルボ5aまでは冷却されていなかった(図中1bは出口孔であり、入口孔は不図示)。 As is conventionally shown in FIG. 6 (a), the body 5 is provided with cooling flow grooves 1, the cooling structure had been formed, to bypass elbow 5a of spaced weld c was not cooled ( figure 1b is an outlet hole, the inlet hole is not shown).
【0029】 [0029]
そこで、本実施形態では、同図(b)に示すように、バイパスエルボ5aダクト部に冷却流溝1を形成し、それぞれ入口孔1a及び出口孔1bを設けた構成としている。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. (B), the bypass elbow 5a to form a cooling flow grooves 1 the duct portion has a configuration provided with an inlet hole 1a and the outlet hole 1b, respectively. また、加えて同図(c)に示すように、溶接部cの本体5外側部分を溝加工し、その溝に蓋7を被せることで、各冷却流溝1間に渡ったヘッダー溝8aを形成している。 Further, in addition as shown in the diagram (c), the body 5 outer portion of the weld c grooving, by putting the lid 7 in the groove, the header grooves 8a, across between each cooling flow grooves 1 It is formed. そして、そのヘッダー溝8aに冷却流溝1からの冷却空気が流れ込むようにすることで、溶接部cを冷却する構成としている。 Then, to ensure that the cooling air flows from the cooling flow grooves 1 on the header groove 8a, it has a configuration for cooling the weld c.
【0030】 [0030]
図7は、本実施形態に係る、蒸気冷却式の尾筒における軸方向の溶接部の冷却構造を模式的に示す斜視図である。 7, according to the present embodiment is a perspective view schematically illustrating the cooling structure of the welded portion in the axial direction of the transition piece of a steam-cooled. ここでは同図に示すように、溶接部dの本体6外側部分を溝加工し、その溝に蓋7を被せることで、冷却通路8を形成している。 Here, as the shown in the figure, the body 6 outer portion of the weld d grooving, by putting the lid 7 in the groove to form a cooling passage 8. そして、尾筒の周方向に設けた蒸気ジャケット9に覆われた部分のみ、蓋7に開口部7cを設けることで、ここから冷却通路8に対して蒸気を供給し、或いは回収する構成としている。 Then, only the portion covered by the steam jacket 9 provided in the circumferential direction of the transition piece, by providing the opening 7c in the lid 7 has a configuration in which the steam is supplied to the cooling passage 8 here, or recovered . なお、同図では開口部7c付近の蒸気ジャケット9を仮に切り欠いた状態で描いてある。 In the drawing it is depicted a steam jacket 9 around the opening 7c temporarily cut with lack state.
【0031】 [0031]
図8は、本実施形態における蓋にインピンジ孔を設けた例を示す斜視図である。 Figure 8 is a perspective view showing an example in which the impingement holes in the lid of the present embodiment. 溶接部は材料強度が低下するので、このようなインピンジ孔を設けて冷却するようにしても良い。 Since weld material strength is decreased, it may be cooled by providing such impingement holes. 同図(a)は空気冷却の場合である。 FIG (a) shows the case of air cooling. ここでは蓋7に開けられたインピンジ孔7dから、車室内の冷却空気を直接取り入れる構成としている。 From impingement holes 7d bored in the lid 7 here has a configuration for taking cooling air in the passenger compartment directly. 同図(b)は蒸気冷却の場合である。 FIG (b) shows the case of steam cooling. ここでは蓋7を覆うように蒸気ジャケット9を設け、ここからインピンジ孔7dを通して冷却通路8に蒸気を取り入れる構成としている。 Here is a configuration in which the steam jacket 9 is provided so as to cover the lid 7, incorporate steam to the cooling passage 8 here through impingement holes 7d.
【0032】 [0032]
図9は、本実施形態における溶接部を溝加工しない例を示す図である。 9, the welded part in the present embodiment shows an example which is not grooved. まず、同図(a)は斜視図である。 First, FIG. (A) is a perspective view. これまで述べてきた冷却流溝1と溶接部の冷却通路との接続が必要ない場合は、溶接部に溝加工は不用である。 If you do not need connection to the cooling passages of the cooling channel part 1 and welded portion described so far, grooving the weld is unnecessary. 従って、この図に示すように、尾筒の本体10に設けられたこのような溶接部eには溝加工を施さない状態で、これを覆うように冷媒ジャケット11を設けている。 Accordingly, as shown in the figure, such a weld e provided in the main body 10 of the transition piece in a state not subjected to groove processing, it is provided with a refrigerant jacket 11 so as to cover it. そして、冷媒ジャケット11内に冷却媒体を通すことで、溶接部eを冷却する構成としている。 Then, by passing the cooling medium in the refrigerant jacket 11 has a configuration for cooling the weld e.
【0033】 [0033]
また、同図(b),(c)はそれぞれ冷却媒体の流れ方が異なる構成を示す縦断面図である。 Further, FIG. (B), is a longitudinal sectional view showing towards different configurations stream (c), each cooling medium. 同図(b)では、冷却媒体(ここでは主に冷却空気)が冷媒ジャケット11に開けられた入口孔11aから入って、溶接部eに開けられた出口孔11bから出て行く構成としている。 In FIG. (B), the cooling medium (here mainly cooling air) enters the inlet hole 11a opened in the refrigerant jacket 11 has a configuration exiting from the exit hole 11b bored in the weld e. また同図(c)では、入口孔,出口孔の類は設けずに、冷媒ジャケット11の一端から他端までを冷却媒体が通過する構成としている。 Also in FIG. (C), inlet holes, without providing the kind of outlet holes, the cooling medium from one end to the other end of the refrigerant jacket 11 is configured to pass.
【0034】 [0034]
図10は、本発明の第4の実施形態に係る燃焼器冷却構造として、尾筒外側の冷却構造を模式的に示す図である。 Figure 10 is a combustor cooling structure according to a fourth embodiment of the present invention, is a diagram schematically showing the transition piece outer cooling structure. まず、同図(a)は従来の構造を示す正面図、同図(b)は側面横断面図である。 First, FIG. (A) is a front view showing a conventional structure, FIG. (B) is a side cross-sectional view. 同図(a)に示すように、図示しない圧縮機からの吐出空気がディフューザ13を出て吹き上げられ、矢印で示すように尾筒12の下部に吹き付けられて、尾筒12の表面を冷却するといった構成が従来より採られている。 As shown in FIG. 6 (a), discharge air from a compressor (not shown) is blown up out of the diffuser 13, it is blown into the lower portion of the transition piece 12 as indicated by arrows, to cool the surface of the transition piece 12 configuration is adopted conventionally such.
【0035】 [0035]
ところが、従来の構成では、同図(b)に示すように、尾筒12の下部に吹き付けられた吐出空気は側部で剥離を起こし、上部(車室側)は表面での空気流速が遅くなる。 However, in the conventional configuration, as shown in FIG. (B), the discharge air which is blown to the lower portion of the transition piece 12 undergoes the peeling at the side, upper (cabin side) is slower air velocity at the surface Become. このため、尾筒12から吐出空気への熱伝達率が低くなり、即ち尾筒12に対する冷却能力が低くなるという問題があった。 Therefore, the lower the heat transfer coefficient from the transition piece 12 into the discharge air, i.e. the cooling capacity for the transition piece 12 is disadvantageously lowered. そこで、本実施形態では、下記のようにカバーを設けた構成としている。 Therefore, in the present embodiment has a configuration in which a cover as described below.
【0036】 [0036]
さて、同図(c),(d)は本実施形態における構造を示す正面図及び側面横断面図である。 Now, FIG. (C), a front view and a side cross-sectional view showing the structure in (d) of this embodiment. ここでは尾筒12の車室側に、その表面に対して隙間を有する状態でカバー14を設け、圧縮機からの吐出空気を導く構成としている。 Here the cabin side of the transition piece 12 has a configuration in which the cover 14 is provided in a state of having a gap, it leads to discharge air from the compressor to its surface. これにより、吐出空気は剥離を起こすことなく上端まで導かれるので、表面での空気流速が保たれ、冷却能力が改善される。 Thus, since the discharge air is led to the upper end without causing delamination, air velocity at the surface is maintained, the cooling capacity is improved.
【0037】 [0037]
なお、カバー14は尾筒12から支持棒等で支持するか、或いは車室の天井等から吊り下げるといった方法で配置される。 The cover 14 is arranged in such a way suspended from or supported by a support rod or the like from the transition piece 12, or the cabin ceiling or the like. またカバー14には、尾筒12のバイパスエルボ12aを通すための孔14aが開けられている。 Also on the cover 14, a hole 14a for passing the bypass elbow 12a of the transition piece 12 are opened. 以上のようにして、燃焼器圧損や冷却空気量を増加させることなく、尾筒の冷却能力を向上させることができる。 As described above, without increasing the combustor pressure loss and amount of cooling air, thereby improving the cooling capacity of the transition piece.
【0038】 [0038]
図11は、本発明の第5の実施形態に係る燃焼器冷却構造として、空気冷却式の尾筒における尾筒シールの冷却構造を模式的に示す縦断面図である。 Figure 11 is a combustor cooling structure according to a fifth embodiment of the present invention, is a longitudinal sectional view schematically showing a cooling structure of the tail tube seal of the tail tube of the air-cooled. まず、同図(a)は従来の構造を示している。 First, FIG. (A) shows the conventional structure. 同図に示すように、従来より尾筒5の鍔状をした出口部5bには、断面がフック形状の尾筒シール15が全周に渡って設けられており、これにより尾筒5と第一段静翼シュラウド16とが接続されつつシールされている。 As shown in the figure, the outlet portion 5b in which the collar-shaped transition piece 5 conventionally section is provided over the tail tube seal 15 of the hook-shaped the entire circumference, thereby the tail tube 5 second being connected to a single-stage stationary blade shroud 16 is sealed.
【0039】 [0039]
ところが、従来は冷却流溝1からの冷却空気は、尾筒5の出口部5b付近の出口孔1bより内側に放出するのみであったので、尾筒シール15が十分に冷却されないという不具合が生じていた。 However, the conventional cooling air from the cooling flow grooves 1, alone was the will release from the outlet hole 1b in the vicinity of the outlet portion 5b of the transition piece 5 on the inside, resulting disadvantageously tail tube seal 15 is not sufficiently cooled which was. そこで、本実施形態では、下記のように尾筒シールの冷却或いはオフセットを行い、尾筒シールの加熱を防止する構成としている。 Therefore, in this embodiment, cooling or offset of the tail tube seal as described below, it is configured to prevent the heating of the tail tube seal.
【0040】 [0040]
さて、同図(b)は本実施形態に係る、空気冷却式の尾筒における尾筒シールの冷却構造の一例を示す図である。 Now, FIG. (B) is according to the present embodiment, a diagram illustrating an example of a cooling structure of the tail tube seal of the tail tube of the air-cooled. ここでは冷却流溝1が尾筒5の後端まで貫通しており、ここから冷却空気を尾筒シール15に吹き付ける構成としている。 Here cooling flow grooves 1 extends through to the rear end of the transition piece 5 has a configuration to blow cooling air into the tail tube seal 15 from here. これにより尾筒シール15を冷却している。 Thereby to cool the tail tube seal 15.
【0041】 [0041]
また、同図(c)は本実施形態に係る、空気冷却式の尾筒における尾筒シールの冷却構造の他の例を示す図である。 Further, FIG. (C) is according to the present embodiment, a diagram showing another example of the cooling structure of the tail tube seal of the tail tube of the air-cooled. ここでは尾筒5の後端が第一段静翼シュラウド16まで延びており、尾筒シール15が尾筒5の外側に離れて配置されている。 Wherein the rear end of the transition piece 5 extends to the first stage stationary blade shrouds 16, tail tube seal 15 is spaced apart outside the transition piece 5. 即ち、尾筒シール15が燃焼ガス通過部からオフセットされた構成となっている。 That has a structure in which the tail tube seal 15 is offset from the combustion gas passing portion. これにより尾筒シール15が過熱することを防止している。 Thereby preventing that the tail tube seal 15 is overheated. なお、冷却流溝1は尾筒5の後端まで貫通しており、ここから冷却空気を放出する。 The cooling flow grooves 1 extends through to the rear end of the transition piece 5, to release the cooling air from here.
【0042】 [0042]
図12は、本実施形態に係る、蒸気冷却式の尾筒における尾筒シールの冷却構造の一例を模式的に示す図である。 12, according to the present embodiment, a diagram schematically showing an example of a cooling structure of the tail tube seal of the transition piece of a steam-cooled. 同図(a)は平面断面図、同図(b)は縦断面図を示している。 FIG (a) is a plan sectional view and FIG. (B) is a longitudinal sectional view. ここではまず、前記図11(c)の構成と同様にして、尾筒6の後端が第一段静翼シュラウド16まで延びており、尾筒シール15が尾筒6の外側に離れて配置されている。 Here, first, similarly to the configuration of FIG. 11 (c), the rear end of the transition piece 6 extends to the first stage stationary blade shrouds 16, tail tube seal 15 is separated to the outside of the transition piece 6 arranged It is. 即ち、尾筒シール15が燃焼ガス通過部からオフセットされた構成としている。 That is, a configuration in which the tail tube seal 15 is offset from the combustion gas passing portion.
【0043】 [0043]
さらに、配列された冷却流溝1には、一つ置きに尾筒6の外側に開口する出口孔1bが設けられている。 Furthermore, the cooling flow grooves 1 arranged, the outlet hole 1b which is opened to the outside of the transition piece 6 is provided in every other. 加えて、尾筒6の後端部には各冷却流溝1間に渡ってヘッダー溝2が設けられている。 In addition, the rear end portion of the transition piece 6 header grooves 2 are provided across between the cooling flow grooves 1. そして、各冷却流溝1を通る冷却蒸気は、直接或いはヘッダー溝2で迂回した後に出口孔1bから放出される。 Then, the cooling steam through the cooling flow grooves 1 is released from the outlet hole 1b after bypassed directly or header groove 2. 放出された冷却蒸気は、出口部6bの前部に設けられた回収ジャケット17に回収される。 Released cooling steam is recovered in the recovery jacket 17 provided on the front of the outlet portion 6b.
【0044】 [0044]
また、同図(c),(d)は蒸気冷却式の尾筒における尾筒シールの冷却構造に空気冷却を加えた例を示す図であり、それぞれ平面断面図,縦断面図である。 Further, FIG. (C), (d) is a diagram showing an example of added air cooling to the cooling structure of the tail tube seal of the transition piece of a steam-cooled, respectively sectional plan view, a longitudinal sectional view. ここでは上記と同様にして、尾筒6の後端が第一段静翼シュラウド16まで延びており、尾筒シール15が尾筒6の外側に離れて配置されている。 Here, in the same manner as described above, the rear end of the transition piece 6 extends to the first stage stationary blade shrouds 16, tail tube seal 15 is spaced apart outside the transition piece 6. そして、蒸気流溝20と空気流溝21とが交互に配列されている。 Then, the steam flow grooves 20 and the air flow grooves 21 are arranged alternately.
【0045】 [0045]
まず、蒸気流溝20端部には、尾筒6の外側に開口する出口孔20aが設けられている。 First, the steam flow grooves 20 end, an outlet hole 20a that opens to the outside of the transition piece 6 is provided. そして、蒸気流溝20を通る冷却蒸気は、直接に出口孔20aから放出される。 Then, the cooling steam through the steam flow grooves 20 is directly discharged from the outlet hole 20a. 放出された冷却蒸気は、出口部6bの前部に設けられた回収ジャケット17に回収される。 Released cooling steam is recovered in the recovery jacket 17 provided on the front of the outlet portion 6b. 一方、空気流溝21には、尾筒6の外側に開口する入口孔21aが設けられており、ここから冷却空気が導入される。 On the other hand, the air flow grooves 21, inlet hole 21a that opens to the outside of the transition piece 6 is provided, cooling air is introduced from here. そして、空気流溝21が尾筒6の後端まで貫通しており、ここから冷却空気を放出する。 The air flow grooves 21 extends through to the rear end of the transition piece 6, to release the cooling air from here.
【0046】 [0046]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明したように、本発明によれば、効果的な冷却をするための最適な設計を行うことが可能な燃焼器冷却構造を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a combustor cooling structure that can perform an optimum design for effective cooling.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃焼器冷却構造を示す図。 It shows a combustor cooling structure according to a first embodiment of the present invention; FIG.
【図2】本発明の第2の実施形態に係る燃焼器冷却構造を示す図。 It shows a combustor cooling structure according to a second embodiment of the present invention; FIG.
【図3】従来からの燃焼器の尾筒を模式的に示す斜視図。 Figure 3 is a perspective view schematically showing the transition piece of the combustor of the prior art.
【図4】本発明の第3の実施形態に係る、空気冷却式の尾筒における軸方向の溶接部の冷却構造を模式的に示す図。 [4] according to a third embodiment of the present invention, schematically shows a cooling structure of a welded portion in the axial direction of the transition piece of the air-cooled.
【図5】本実施形態に係る、空気冷却式の尾筒における周方向の溶接部の冷却構造を模式的に示す斜視図。 [5] according to the present embodiment, perspective view schematically illustrating the cooling structure of the weld portion in the circumferential direction of the transition piece of the air-cooled.
【図6】本実施形態に係る、空気冷却式の尾筒におけるバイパスエルボ周りの冷却構造を模式的に示す縦断面図。 [6] according to the present embodiment, longitudinal sectional view schematically showing a cooling structure around the bypass elbow at the tail tube of the air-cooled.
【図7】本実施形態に係る、蒸気冷却式の尾筒における軸方向の溶接部の冷却構造を模式的に示す斜視図。 [7] according to the present embodiment, perspective view of the cooling structure in the axial direction of the welded portion of the transition piece of a steam-cooled schematically shows.
【図8】本実施形態における蓋にインピンジ孔を設けた例を示す斜視図。 Perspective view showing an example in which the impingement holes in the lid in Figure 8 this embodiment.
【図9】本実施形態における溶接部を溝加工しない例を示す図。 9 is a diagram showing an example in which no welds grooving in this embodiment.
【図10】本発明の第4の実施形態に係る燃焼器冷却構造として、尾筒外側の冷却構造を模式的に示す図。 As combustor cooling structure according to a fourth embodiment of the invention; FIG, schematically shows a transition piece outer cooling structure.
【図11】本発明の第5の実施形態に係る燃焼器冷却構造として、空気冷却式の尾筒における尾筒シールの冷却構造を模式的に示す縦断面図。 [11] As combustor cooling structure according to a fifth embodiment of the present invention, longitudinal sectional view showing a cooling structure of the tail tube seal of the tail tube of the air-cooled schematically.
【図12】本実施形態に係る、蒸気冷却式の尾筒における尾筒シールの冷却構造の一例を模式的に示す図。 [12] according to the present embodiment, diagram schematically showing an example of a cooling structure of the tail tube seal of the transition piece of a steam-cooled.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 冷却流溝2 ヘッダー溝3 音響ライナー4 燃焼器壁部5,6,10 本体7 蓋8 冷却通路9 蒸気ジャケット11 冷媒ジャケット12 尾筒13 ディフューザ14 カバー15 尾筒シール16 第一段静翼シュラウド17 回収ジャケット20 蒸気流溝21 空気流溝 1 cooling flow grooves 2 header grooves 3 acoustic liner 4 combustor walls 5, 6 and 10 the body 7 Lid 8 cooling passage 9 a steam jacket 11 refrigerant jacket 12 Tails cylinder 13 diffuser 14 cover 15 Tails tubular seal 16 first stage stationary blade shrouds 17 collected jacket 20 steam flow grooves 21 airflow groove

Claims (5)

  1. 燃焼器壁部に、燃焼器を冷却する冷却媒体が流れる冷却流溝が複数配列される燃焼器冷却構造において、 The combustor wall, in the combustor cooling structure cooling flow grooves cooling medium flows for cooling the combustor is arrayed,
    複数の前記冷却流溝から成る第一の冷却流溝群と、 A first cooling flow groove group including a plurality of said cooling flow grooves,
    同様に複数の前記冷却流溝から成る第二の冷却流溝群と A second cooling flow groove group including a plurality of said cooling flow grooves as well,
    前記燃焼器の外周の一部を覆うとともにその内部に前記燃焼器壁部を貫通する音響孔を備えた音響ライナーと、を備え、 And a acoustic liner having an acoustic hole through said combustor wall portion therein to cover the part of the outer periphery of the combustor,
    前記第一の冷却流溝群を構成する前記冷却流溝と、前記第二の冷却流溝群を構成する前記冷却流溝と、が前記燃焼器の軸方向と略平行であり当該冷却流溝を流れる前記冷却媒体の流れる方向が略等しく、 Wherein the cooling flow groove, said second and said cooling flow grooves constituting a cooling flow groove group, a is substantially parallel to the axial direction of the combustor the cooling flow grooves constituting said first cooling flow groove group substantially equal directions of flow of the cooling medium flowing through,
    前記第一の冷却流溝群と前記第二の冷却流溝群との間に、 前記燃焼器の周方向に延びて備えられるとともに前記第一の冷却流溝群から前記冷却媒体を流入させることで一時的に前記冷却媒体を集合させ、次段の前記第二の冷却流溝群へ前記冷却媒体を分配し、流出するとともに冷却通路を構成するヘッダー溝を設け、 Between the second cooling flow groove group and the first cooling flow groove group, thereby flowing the cooling medium from said first cooling flow groove group with provided extending in a circumferential direction of the combustor in temporarily the cooling medium is set, and distributes the cooling medium to the next stage of the second cooling flow groove group is provided with a header groove constituting the cooling passages with flows,
    前記音響ライナーが前記ヘッダー溝と重ならない位置で前記第二の冷却流溝群を構成する前記冷却流溝と交差するとともに、当該冷却流溝が前記音響孔と重ならない位置に設けられることを特徴とする燃焼器冷却構造。 Wherein the acoustic liner with crossing the cooling flow grooves constituting the second cooling flow groove group in a position that does not overlap with the header groove is provided at a position where the cooling flow grooves does not overlap with the sound holes combustor cooling structure to.
  2. 前記第一の冷却流溝群を構成する前記冷却流溝の間隔と、前記第二の冷却流溝群を構成する前記冷却流溝の間隔とがそれぞれ異なることを特徴とする請求項1に記載の燃焼器冷却構造。 According to claim 1, wherein the the distance between the cooling flow grooves, the fact that the spacing of the cooling flow grooves are different constituting the second cooling flow groove group constituting the first cooling flow groove group the combustor cooling structure.
  3. 前記音響ライナーの内部に開口して成る前記冷却流溝の出口孔を設け、該出口孔から出た前記冷却媒体が該音響ライナーのキャビティー部をパージした後に、該音響ライナーの音響孔から前記燃焼器内部へ放出されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃焼器冷却構造。 The outlet holes of the cooling flow grooves made open to the interior of the acoustic liner is provided, after the cooling medium exiting from the outlet hole was purged cavity portion of the acoustic liner, from said sound hole of the acoustic liner combustor cooling structure as claimed in claim 1 or claim 2, characterized in that it is discharged into the combustor interior.
  4. 複数のパネルを溶接接合して構成された燃焼器尾筒の溶接部を溝加工して、該溝に蓋を被せ冷却通路を形成し、当該冷却通路を前記ヘッダー溝とすることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の燃焼器冷却構造。 Welds a plurality of panels welded to configured combustor transition piece and grooving, to form the cooling passages capped the groove, characterized in that the cooling passages and the header groove combustor cooling structure as claimed in any one of claims 1 to 3.
  5. 前記冷却通路の前記蓋にインピンジ孔を設けたことを特徴とする請求項に記載の燃焼器冷却構造。 Combustor cooling structure according to claim 4, characterized in that a impingement holes in the lid of the cooling passage.
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