JP5540297B2

JP5540297B2 - Combustion gas sampling device for gas turbine engine combustor

Info

Publication number: JP5540297B2
Application number: JP2010289725A
Authority: JP
Inventors: 正佳小林; 秀志山田; 一雄下平; 武山本; 健太山口
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012137380A

Description

本発明は、ガスタービンエンジン用燃焼器から排出される燃焼ガスをサンプリングするサンプリング装置に関するものである。 The present invention relates to a sampling device for sampling combustion gas discharged from a combustor for a gas turbine engine.

ガスタービンエンジン用燃焼器の開発試験において、液冷式のサンプリングプローブを用いて燃焼器出口の温度分布および燃焼ガス成分分布の回転トラバース計測を行なうことが有効である。 In the development test of a combustor for a gas turbine engine, it is effective to measure the rotational traverse of the temperature distribution and combustion gas component distribution at the combustor outlet using a liquid-cooled sampling probe.

一方、近年、地球温暖化をはじめとする環境問題への関心の高まりから、航空機用のジェットエンジンを含むガスタービンエンジンのＣＯ_２排出量の低減が強く求められている。ＣＯ_２排出量の低減のためには、エンジンの熱効率の向上が一つの方法であり、熱効率向上のためには、燃焼器入口条件の高温高圧化が必要である。それに伴い燃焼器出口条件も高温高圧化の傾向にあり、開発試験で用いられるサンプリングプローブやケーシングへの熱負荷も高まる傾向にある（非特許文献１）。 On the other hand, in recent years, due to increasing interest in environmental problems such as global warming, reduction of CO ₂ emissions of gas turbine engines including jet engines for aircraft has been strongly demanded. In order to reduce the CO ₂ emission amount, improvement of the thermal efficiency of the engine is one method, and in order to improve the thermal efficiency, it is necessary to increase the temperature and pressure of the combustor inlet. Along with this, the combustor outlet conditions also tend to increase in temperature and pressure, and the thermal load on the sampling probe and casing used in development tests also tends to increase (Non-Patent Document 1).

一般に、トラバース計測用のサンプリングプローブには、燃焼ガスの高温に耐えるため、液冷構造が必要である。従来用いられてきたサンプリングプローブでは、図６に示すように、冷却媒体は回転トラバース中心軸上のボス２００に供給され、サンプリングプローブ２０１内を満たしながら、サンプリングプローブ２０１に設けられたサンプリングノズル２０２の近傍を冷却する。その後、冷却媒体は、プローブ端部に接続されて回転トラバース中心軸方向へ向かうパイプ２０７を通り、サンプリングプローブ２０１の外部に排出される。揺動（トラバース）するサンプリングプローブ２０１までの冷却媒体の供給、およびサンプリングプローブ２０１からの排出はチューブ２０３，２０４を介して行われ、チューブ２０３，２０４のサンプリングプローブ２０１と反対側の端部はケーシング２０６に固定された給排出用のコネクタ２０５に接続される。 In general, a sampling probe for traverse measurement requires a liquid cooling structure in order to withstand the high temperature of combustion gas. In the sampling probe that has been used conventionally, as shown in FIG. 6, the cooling medium is supplied to the boss 200 on the central axis of the rotational traverse and fills the sampling probe 201 while the sampling nozzle 202 provided in the sampling probe 201 is filled. Cool nearby. Thereafter, the cooling medium is discharged to the outside of the sampling probe 201 through the pipe 207 connected to the probe end portion and directed toward the central axis of the rotational traverse. The supply of the cooling medium to the sampling probe 201 that is swung (traversed) and the discharge from the sampling probe 201 are performed through the tubes 203 and 204, and the ends of the tubes 203 and 204 opposite to the sampling probe 201 are the casings. The connector 205 is connected to a supply / discharge connector 205 fixed to 206.

宇宙航空研究開発機構研究開発資料（２００６年３月）の図３および図８Figures 3 and 8 of the Japan Aerospace Exploration Agency research and development document (March 2006)

図６のサンプリング装置の構造では、サンプリングプローブ２０１への冷却媒体の供給および排出箇所は回転トラバースに伴い移動するので、チューブ２０３，２０４はそれに追随できるように、高いフレキシビリティを有する必要がある。しかしながら、フレキシビリティの高いチューブは、一般に強度が低いので、チューブ内外の大きな圧力差に耐えることができない。そのため、チューブ外圧である燃焼ガスの圧力とチューブ内圧である冷却媒体供給圧力が同程度になるような圧力でしか冷却媒体の供給ができず、高温高圧環境下で試験を行うと、冷却媒体不足により耐熱性に問題が生じる可能性がある。 In the structure of the sampling device of FIG. 6, the supply and discharge locations of the cooling medium to the sampling probe 201 move with the rotation traverse, so the tubes 203 and 204 need to have high flexibility so that they can follow them. However, a highly flexible tube generally has low strength and cannot withstand a large pressure difference between the inside and outside of the tube. Therefore, the cooling medium can only be supplied at a pressure at which the pressure of the combustion gas, which is the external pressure of the tube, and the cooling medium supply pressure, which is the internal pressure of the tube, are approximately the same. May cause problems in heat resistance.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、高温高圧環境下での試験に耐え得るサンプリング装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a sampling apparatus that can withstand a test under a high temperature and high pressure environment.

上記目的を達成するために、本発明に係るサンプリング装置は、ガスタービンエンジン用燃焼器から排出される燃焼ガスをサンプリングする装置であって、前記燃焼器から排出される燃焼ガスを導入するガス導入通路と前記ガス導入通路を冷却する冷却媒体を流す冷却通路とを有する導入ユニット、前記導入ユニットをその軸心部回りに回動させる駆動機構、および前記導入ユニットの前記ガス導入通路と前記冷却通路のそれぞれに連通するガス連通路と冷却連通路とを有し前記軸心部に回転自在に連結された支持ユニットを備え、前記支持ユニットに、燃焼ガスを外部に導出するガス導出管、冷却媒体を外部から導入する冷却媒体導入管、および冷却媒体を外部に導出する冷却媒体導出管が接続されている。 In order to achieve the above object, a sampling device according to the present invention is a device for sampling combustion gas discharged from a combustor for a gas turbine engine, and introduces the combustion gas discharged from the combustor. An introduction unit having a passage and a cooling passage through which a cooling medium for cooling the gas introduction passage flows; a drive mechanism for rotating the introduction unit around its axial center; and the gas introduction passage and the cooling passage of the introduction unit A support unit that has a gas communication path and a cooling communication path communicating with each of the first and second shafts, and is rotatably connected to the shaft center, and the support unit has a gas outlet pipe for leading combustion gas to the outside, and a cooling medium A cooling medium introduction pipe for introducing the cooling medium from the outside and a cooling medium outlet pipe for leading the cooling medium to the outside are connected.

この構成によれば、冷却媒体導入管および冷却媒体導出管が、固定部である支持ユニットに設けられている、すなわち、冷却媒体の導入・導出部が、可動部である導入ユニットから独立して設けられているので、冷却媒体の導入・導出部を導入ユニットの回動に追随させる必要がなくなる。これにより、冷却媒体の導入・導出部に、フレキシビリティの低い、耐圧性の高い配管を用いることが可能となり、冷却媒体の供給圧力を環境圧力（燃焼ガスの圧力）に関係なく高く設定できるから、冷却に十分な冷却媒体を常に供給することができる。その結果、高温高圧環境下での試験への対応が可能となる。また、冷却媒体の導入・導出部を導入ユニットから独立して設けたので、導入ユニットを大きな回動角範囲、例えば３６０°回動させることも可能となり、計測範囲を拡大することができ、試験効率の向上が図られる。 According to this configuration, the cooling medium introduction pipe and the cooling medium lead-out pipe are provided in the support unit that is the fixed part, that is, the cooling medium introduction / lead-out part is independent of the introduction unit that is the movable part. Since it is provided, it is not necessary for the introduction / extraction part of the cooling medium to follow the rotation of the introduction unit. This makes it possible to use piping with low flexibility and high pressure resistance for the introduction / derivation part of the cooling medium, and the supply pressure of the cooling medium can be set high regardless of the environmental pressure (combustion gas pressure). The cooling medium sufficient for cooling can always be supplied. As a result, it is possible to cope with a test under a high temperature and high pressure environment. In addition, since the introduction / lead-out part of the cooling medium is provided independently from the introduction unit, the introduction unit can be rotated in a large rotation angle range, for example, 360 °, and the measurement range can be expanded. Efficiency is improved.

本発明において、前記導入ユニットの軸心部のガス導入通路と冷却通路が同心上に配置されていることが好ましい。この構成によれば、両通路の軸心が異なる場合と比べて、使用するシール材の数が少なくて済み、シール材の不具合の発生を抑えることができる。また、通路の軸心を変えることによる部品点数の増加を避けることができる。 In the present invention, it is preferable that the gas introduction passage and the cooling passage in the axial center portion of the introduction unit are arranged concentrically. According to this structure, compared with the case where the axial center of both channel | paths differs, the number of the sealing materials to be used can be decreased, and it can suppress the malfunction of a sealing material. Further, an increase in the number of parts due to changing the axis of the passage can be avoided.

前記軸心部の各通路が同心上に配置される場合、前記支持ユニットのガス連通路と冷却連通路も同心に配置され、前記導入ユニットの軸心部の各通路と前記支持ユニットの対応する通路との隙間が、軸方向に離間したシール材によってシールされていることが好ましい。この構成によれば、導入ユニットおよび支持ユニットがシール材によって安定して同心に保持される。 When the passages of the shaft center portion are concentrically arranged, the gas communication passage and the cooling communication passage of the support unit are also concentrically arranged, and the passages of the shaft center portion of the introduction unit correspond to the support unit. It is preferable that the gap with the passage is sealed with a sealing material spaced in the axial direction. According to this configuration, the introduction unit and the support unit are stably held concentrically by the sealing material.

シール材を軸方向に離間して配置する場合、前記シール材を前記冷却通路または冷却連通路を構成する通路壁に接触させるのが好ましい。この構成によれば、冷却媒体により通路壁を介してシール材が冷却され、シール材の高温化による不具合の発生を抑えることができる。 In the case where the sealing materials are arranged apart from each other in the axial direction, it is preferable that the sealing material is brought into contact with a passage wall constituting the cooling passage or the cooling communication passage. According to this configuration, the sealing material is cooled by the cooling medium through the passage wall, and occurrence of problems due to the high temperature of the sealing material can be suppressed.

本発明において、前記導入ユニットは、中心に前記ガス導入通路が形成され、周囲に前記冷却通路が形成されていることが好ましい。この構成によれば、導入ユニット内で、ガス連通路を取り囲むように冷却媒体連通路が配置されているので、燃焼ガスの高温によって導入ユニット内のガスが高温化することが抑制され、さらに、ガス導入通路を一様な横断面で形成することができるので、淀み点がなくなり、燃焼ガス性状の正確な計測が可能になる。これに対し、ガス導入通路を外側に設けると、ガス導入通路を、冷却通路をまたぐように分岐させる必要があるので、分岐点で通路の横断面形状が急激に変化することから、ガスが淀んだり、煤が付着したりして、燃焼ガスの性状を正確に計測することが困難になる。 In the present invention, it is preferable that the introduction unit has the gas introduction passage formed at the center and the cooling passage formed around the introduction unit. According to this configuration, since the cooling medium communication path is disposed so as to surround the gas communication path in the introduction unit, the temperature of the gas in the introduction unit is suppressed from being increased by the high temperature of the combustion gas. Since the gas introduction passage can be formed with a uniform cross section, there is no stagnation point, and the combustion gas property can be accurately measured. On the other hand, if the gas introduction passage is provided outside, it is necessary to branch the gas introduction passage so as to straddle the cooling passage. Therefore, the cross-sectional shape of the passage changes abruptly at the branch point. It becomes difficult to accurately measure the properties of the combustion gas due to soaking and soot adhering.

本発明において、前記導入ユニットを収納するケーシングに前記支持ユニットが固定されていることが好ましい。さらに好ましくは、前記冷却媒体導入管および冷却媒体導出管により前記支持ユニットが、前記ケーシングに取り付けられている。この構成によれば、簡単な構造で、支持ユニットを安定して支持することができる。これに対し、例えば、上流チャンバ（燃焼器室）と下流チャンバ（サンプリング室）とを区画する仕切り板に、支持ユニットを固定すると、燃焼ガスの熱や圧力により仕切り板が変形して、導入ユニットと支持ユニットの軸がずれることで、金属のかじりやトラバースの誤差が生じる。 In this invention, it is preferable that the said support unit is being fixed to the casing which accommodates the said introduction unit. More preferably, the support unit is attached to the casing by the cooling medium introduction pipe and the cooling medium outlet pipe. According to this configuration, the support unit can be stably supported with a simple structure. On the other hand, for example, when the support unit is fixed to the partition plate that partitions the upstream chamber (combustor chamber) and the downstream chamber (sampling chamber), the partition plate is deformed by the heat and pressure of the combustion gas, and the introduction unit As a result, the shaft of the support unit is displaced, and metal galling and traverse errors occur.

本発明において、前記支持ユニットが、冷却媒体の流入側の第１管部と、冷却媒体の流出側およびガス導出用の第２管部とを有していることが好ましい。この構成によれば、支持ユニットの製造が容易になる。支持ユニットが一体物であると、同時に挿入されるシール材の数が多くなるので、組立性が低下する。 In the present invention, it is preferable that the support unit includes a first pipe section on the cooling medium inflow side, and a cooling medium outflow side and a second pipe section for gas extraction. According to this structure, manufacture of a support unit becomes easy. If the support unit is a single unit, the number of sealing materials inserted at the same time increases, and the assemblability deteriorates.

本発明において、前記導入ユニットと前記支持ユニットとの軸方向への相対移動が、前記導入ユニットに螺合したナットと前記導入ユニットに設けたストッパ部材とにより規制されていることが好ましい。この構成によれば、燃焼ガスの圧力と冷却媒体の圧力との差により両ユニットが相対移動しても、両ユニットが分離したり、それに伴いシール材が外れたりすることが避けられる。また、シール材が、一方のユニットとともに移動して、他方のユニットに当たって破損するのを避けることができる。 In the present invention, it is preferable that relative movement in the axial direction between the introduction unit and the support unit is restricted by a nut screwed into the introduction unit and a stopper member provided in the introduction unit. According to this configuration, even if both units move relative to each other due to the difference between the pressure of the combustion gas and the pressure of the cooling medium, it is possible to avoid the separation of both units and the accompanying removal of the sealing material. Moreover, it can avoid that a sealing material moves with one unit, and hits the other unit and is damaged.

本発明のサンプリング装置によれば、冷却媒体導入管および冷却媒体導出管が、固定部である支持ユニットに設けられて、可動部である導入ユニットから独立して設けられているので、冷却媒体導入管および冷却媒体導出管を導入ユニットの回動に追随させる必要がなくなる。これにより、冷却媒体導入管および冷却媒体導出管として、フレキシビリティの低い、耐圧性の高い配管を用いることが可能となるので、冷却媒体の供給圧力を高く設定して、冷却に十分な冷却媒体を常に供給することができる。その結果、高温高圧環境下での試験への対応が可能となる。また、冷却媒体導入管および冷却媒体導出管を導入ユニットから独立して設けたので、導入ユニットの回動範囲を大きくして、計測範囲を拡大することができ、試験効率の向上が図られる。 According to the sampling apparatus of the present invention, the cooling medium introduction pipe and the cooling medium outlet pipe are provided in the support unit that is the fixed part and are provided independently from the introduction unit that is the movable part. It is not necessary for the pipe and the cooling medium outlet pipe to follow the rotation of the introduction unit. This makes it possible to use piping with low flexibility and high pressure resistance as the cooling medium introduction pipe and the cooling medium outlet pipe. Therefore, the cooling medium supply pressure is set high so that the cooling medium is sufficient for cooling. Can always be supplied. As a result, it is possible to cope with a test under a high temperature and high pressure environment. Further, since the cooling medium introduction pipe and the cooling medium outlet pipe are provided independently from the introduction unit, the rotation range of the introduction unit can be enlarged, the measurement range can be expanded, and the test efficiency can be improved.

本発明の一実施形態に係るサンプリング装置を備えたガスタービンエンジンの燃焼器の試験設備を燃焼器の下流側から見た図である。It is the figure which looked at the test equipment of the combustor of the gas turbine engine provided with the sampling device which concerns on one Embodiment of this invention from the downstream of the combustor. 同試験設備のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of the test equipment. 同上サンプリング装置の要部を拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the principal part of a sampling apparatus same as the above. 同上サンプリング装置のシール部を拡大して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which expands and shows the seal | sticker part of a sampling apparatus same as the above. 同試験設備のウォータジャケットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the water jacket of the test equipment. 従来のサンプリング装置を備えたガスタービンエンジンの燃焼器の試験設備を燃焼器の下流側から見た図である。It is the figure which looked at the test equipment of the combustor of the gas turbine engine provided with the conventional sampling apparatus from the downstream of the combustor.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るサンプリング装置２を備えたガスタービンエンジン用の燃焼器の試験設備１を示している。試験設備１は、その外郭を形成する筒状のケーシング４に、ボルト１００によって円形の仕切板６が取り付けられ、図２に示すように、仕切板６によりケーシング４の内部が、水平な軸心Ｃ１を持つ上流チャンバ８と下流チャンバ１０とに区画されている。上流チャンバ８にはガスタービンエンジンのセクタ型の燃焼器１２が配置され、下流チャンバ１０内に燃焼器１２からの燃焼ガスGを導入する導入ユニット１１が配置されている。導入ユニット１１は軸心部３０と燃焼ガスGを導入する導入部３６とを有している。燃焼器１２は、図示しない圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を混合して燃焼させ、その燃焼により発生する高温・高圧の燃焼ガスＧを、仕切板６に形成された円弧状の燃焼器出口１４を介して下流チャンバ１０に送る。この試験設備１は、図１に示すように、燃焼器１２の一部分である３つの燃料噴射ユニット１３を含んでいる。実際のガスタービンエンジンのアニュラー型燃焼器では、例えば、１４個の燃料噴射ユニットを備えている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a combustor test facility 1 for a gas turbine engine equipped with a sampling device 2 according to an embodiment of the present invention. In the test facility 1, a circular partition plate 6 is attached by a bolt 100 to a cylindrical casing 4 that forms an outer shell thereof, and the interior of the casing 4 is horizontally centered by the partition plate 6 as shown in FIG. It is divided into an upstream chamber 8 and a downstream chamber 10 having C1. A gas turbine engine sector combustor 12 is disposed in the upstream chamber 8, and an introduction unit 11 for introducing the combustion gas G from the combustor 12 is disposed in the downstream chamber 10. The introduction unit 11 has an axial center part 30 and an introduction part 36 for introducing the combustion gas G. The combustor 12 mixes and burns fuel with compressed air supplied from a compressor (not shown), and forms a high-temperature and high-pressure combustion gas G generated by the combustion into an arc-shaped combustor formed on the partition plate 6. It is sent to the downstream chamber 10 via the outlet 14. As shown in FIG. 1, the test facility 1 includes three fuel injection units 13 that are part of a combustor 12. An actual combustor of a gas turbine engine includes, for example, 14 fuel injection units.

図２に示す下流チャンバ１０内でケーシング４の内周面に近接して筒状のヒートシールド１６が配置され、その一端部（前端部）が複数のボルト（図示せず）により仕切板６に取り付けられて、ケーシング４の熱シールドを行っている。ヒートシールド１６の他端部（後端部）は上流チャンバ８と反対側に開口している。ヒートシールド１６の内面にはウォータジャケット１８の前部側が配置されている。ウォータジャケット１８の後部側は、ヒートシールド１６から後方へ突出しており、ヒートシールド１６およびウォータジャケット１８と、ケーシング４との間に、断熱材２４が充填されている。ウォータジャケット１８の詳細については、後述する。 A cylindrical heat shield 16 is disposed in the downstream chamber 10 shown in FIG. 2 adjacent to the inner peripheral surface of the casing 4, and one end (front end) thereof is attached to the partition plate 6 by a plurality of bolts (not shown). It is attached and the casing 4 is heat shielded. The other end (rear end) of the heat shield 16 opens to the opposite side to the upstream chamber 8. The front side of the water jacket 18 is disposed on the inner surface of the heat shield 16. The rear side of the water jacket 18 protrudes rearward from the heat shield 16, and a heat insulating material 24 is filled between the heat shield 16 and the water jacket 18 and the casing 4. Details of the water jacket 18 will be described later.

仕切板６の下部に、ケーシング４の軸心Ｃ１と平行な円形の軸受孔２６が形成され、この軸受孔２６にシール部材２７を介して導入ユニット１１の軸心部３０の一端部３０ａが回転自在に支持されている。回転部３０の他端部３０ｂは、ケーシング４に固定された支持ユニット３４により回転自在に支持されている。このように、軸心部３０は両端で安定して支持されている。この一端部３０ａは上流チャンバ８内に突出し、連結シャフト３２、歯車機構３３および駆動シャフト３１を介して、電動モータのような駆動機３５に連結されている。これら連結シャフト３２、歯車機構３３、駆動シャフト３１および駆動機３５が駆動機構Ｋを形成する。軸心部３０は軸心本体４０が下流チャンバ１０内に位置し、軸心部３０の一端部３０ａを形成するエンド部材３８が、中間部材４２を介して軸心本体４０に連結されている。 A circular bearing hole 26 parallel to the axis C1 of the casing 4 is formed in the lower part of the partition plate 6, and one end 30a of the axis part 30 of the introduction unit 11 rotates through the seal member 27 in the bearing hole 26. It is supported freely. The other end 30 b of the rotating unit 30 is rotatably supported by a support unit 34 fixed to the casing 4. Thus, the axial center part 30 is stably supported at both ends. The one end 30 a protrudes into the upstream chamber 8 and is connected to a drive machine 35 such as an electric motor via a connection shaft 32, a gear mechanism 33 and a drive shaft 31. The connecting shaft 32, the gear mechanism 33, the drive shaft 31, and the drive machine 35 form a drive mechanism K. The shaft center portion 30 has a shaft center body 40 located in the downstream chamber 10, and an end member 38 that forms one end 30 a of the shaft center portion 30 is connected to the shaft center body 40 via an intermediate member 42.

図３に示すように、エンド部材３８の一端部は、複数のボルト１０２によって連結シャフト３２に連結されている。エンド部材３８の他端部の中央部分には、一端側へ凹入した凹入部４６が形成され、この凹入部４６に中間部材４２の胴部４２ａが嵌合され、胴部４２ａを貫通した締結部材の一例であるボルト１０４がエンド部材３８に設けられたねじ孔にねじ込まれることにより、中間部材４２がエンド部材３８に連結されている。 As shown in FIG. 3, one end of the end member 38 is connected to the connection shaft 32 by a plurality of bolts 102. A recessed portion 46 that is recessed toward one end side is formed in the central portion of the other end portion of the end member 38, and the body portion 42a of the intermediate member 42 is fitted into the recessed portion 46 and fastened through the body portion 42a. The intermediate member 42 is connected to the end member 38 by screwing a bolt 104 which is an example of a member into a screw hole provided in the end member 38.

中間部材４２の径方向外方に突出したフランジ部４２ｂとエンド部材３８の他端面との間に、環状の調整部材４４を１枚以上介在させ、調整部材４４の枚数を変更することにより、軸心部３０、より具体的には導入部３６の軸方向位置が調整される。 One or more annular adjusting members 44 are interposed between the flange portion 42b projecting radially outward of the intermediate member 42 and the other end surface of the end member 38, and the number of adjusting members 44 is changed. The axial position of the core part 30, more specifically the introduction part 36, is adjusted.

軸心本体４０の一端部４０ａと中間部材４２とは、軸方向に突出する環状の突片同士が径方向の内外に重合されて、複数の止めねじ１０６によって連結されている。これにより、エンド部材３８、軸心本体４０および中間部材４２が連結されて、軸心部３０が構成される。導入部３６は、軸心部３０に溶接のような手段により固定されており、駆動機構Ｋから伝達される駆動力により軸心部３０が回転し、これに伴い導入部３６が、図１の回動角度θ内において、往復回動する。 The one end portion 40a of the shaft main body 40 and the intermediate member 42 are connected to each other by a plurality of set screws 106 in which annular projecting pieces projecting in the axial direction are superposed on each other in the radial direction. Thereby, the end member 38, the axial center main body 40, and the intermediate member 42 are connected, and the axial center part 30 is comprised. The introduction portion 36 is fixed to the shaft center portion 30 by means such as welding, and the shaft center portion 30 is rotated by the driving force transmitted from the drive mechanism K. Accordingly, the introduction portion 36 is moved to the position shown in FIG. It reciprocates within the rotation angle θ.

図３に示す軸心本体４０の内部は、中心部に燃焼ガス通路５８が形成され、燃焼ガス通路５８の周囲に、冷却媒体である冷却水Ｃが通る冷却水通路６０が形成されている。冷却水通路６０は径方向内側の環状の冷却水戻り通路６２と、径方向外側の環状の冷却水供給通路６４とからなる。具体的には、軸心本体４０は、外側の冷却水供給通路６４を覆う外筒部６６と、内側の冷却水戻り通路６２を覆う中間部６８と、内部に燃焼ガス通路５８が形成された内筒部７０とを有している。 3, a combustion gas passage 58 is formed at the center, and a cooling water passage 60 through which the cooling water C as a cooling medium passes is formed around the combustion gas passage 58. The cooling water passage 60 includes an annular cooling water return passage 62 on the radially inner side and an annular cooling water supply passage 64 on the radially outer side. Specifically, the shaft main body 40 has an outer cylinder portion 66 covering the outer cooling water supply passage 64, an intermediate portion 68 covering the inner cooling water return passage 62, and a combustion gas passage 58 formed therein. And an inner cylinder part 70.

軸心本体４０の他端部４０ｂは、固定部である支持ユニット３４に支持されている。支持ユニット３４は、軸方向一端部側の第１管部７２と、他端部側の第２管部７４とを有している。第１管部７２と第２管部７４は互いに嵌合されて、第２管部７４に挿通した締結部材の一例であるボルト１１４を、第１管部７２に設けたねじ孔にねじ込むことにより連結されている。この実施形態では、ボルト１１４により、第１管部７２と第２管部７４との連結部分を外周から覆う円筒状のカバー６７が共締めされている。このカバー６７は、後述するＯリング８２を下流チャンバ１０内の燃焼ガスＧの高温から保護している。第１管部７２は円筒状の部材であり、軸心本体４０の外筒部６６の外周面および中間筒部６８の外周面との間にそれぞれ、低摩擦・高耐熱の第１および第２のシール部材７６Ａ、７６Ｂが装着されている。 The other end portion 40b of the shaft main body 40 is supported by a support unit 34 that is a fixed portion. The support unit 34 has a first pipe portion 72 on the one end side in the axial direction and a second pipe portion 74 on the other end side. The first tube portion 72 and the second tube portion 74 are fitted to each other, and a bolt 114 that is an example of a fastening member inserted through the second tube portion 74 is screwed into a screw hole provided in the first tube portion 72. It is connected. In this embodiment, a cylindrical cover 67 that covers the connecting portion between the first tube portion 72 and the second tube portion 74 from the outer periphery is fastened together by the bolt 114. The cover 67 protects an O-ring 82 described later from the high temperature of the combustion gas G in the downstream chamber 10. The first pipe portion 72 is a cylindrical member, and the first and second low friction and high heat resistance are respectively provided between the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 66 and the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical portion 68 of the shaft body 40. The sealing members 76A and 76B are mounted.

図４に示すように、第１管部７２と外筒部６６の外周面との間の第１のシール部材７６Ａは、軸心部３０の冷却水供給通路６４と後述する第１管部７２の支持ユニット内冷却水供給通路８１との隙間をシールする。さらに、第１のシール部材７６Ａは、下流チャンバ１０内のガス雰囲気と上記各冷却水供給通路６４，８１とを仕切っており、供給冷却水の圧力よりもガス雰囲気の圧力が高いことを想定した向き（図４の左側）に指向性を持っている。具体的には、シール部材７６Ａは、断面形状が高圧側（図４の左側）を向いたＵ字形の、樹脂からなる環状のカバー部７６Ａａと、Ｕ字形のカバー部７６Ａａの内部に組み込まれた環状のコイルスプリングからなるスプリング部７６Ａｂとを有している。この実施形態では、樹脂としてテフロン（登録商標）が用いられているが、これに限定されない。 As shown in FIG. 4, the first seal member 76 </ b> A between the first pipe portion 72 and the outer peripheral surface of the outer cylinder portion 66 is a cooling water supply passage 64 of the shaft center portion 30 and a first pipe portion 72 described later. The gap with the cooling water supply passage 81 in the support unit is sealed. Furthermore, the first seal member 76A partitions the gas atmosphere in the downstream chamber 10 and the cooling water supply passages 64 and 81, and it is assumed that the pressure of the gas atmosphere is higher than the pressure of the supply cooling water. It has directivity in the direction (left side of FIG. 4). Specifically, the seal member 76A is incorporated in a U-shaped annular cover portion 76Aa made of resin and a U-shaped cover portion 76Aa whose cross-sectional shape faces the high-pressure side (left side in FIG. 4). And a spring portion 76Ab made of an annular coil spring. In this embodiment, Teflon (registered trademark) is used as the resin, but it is not limited to this.

カバー部７６Ａａの開口は、軸心Ｃ２に平行な方向であって、第１管部７２の内周面と外筒部６６の外周面間との隙間のうち、下流チャンバ１０に連通している側を向いている。これにより、下流チャンバ１０内の高圧のガス雰囲気が作用しても、Ｕ字形のカバー部７６Ａａの内外２つのリップが開くように変形して隙間をシールする。さらに、カバー部７６Ａａの基部の背面（図４の右側）と第１管部７２との間に、樹脂製のバックアップリング７６Ａｃが挿入されている。バックアップリング７６Ａｃは、カバー部７６Ａａが高温に長時間さられることでクリープ変形を生じて、シールすべき隙間に流れ込むのを避けるために設置される。 The opening of the cover portion 76Aa is in a direction parallel to the axis C2, and communicates with the downstream chamber 10 in the gap between the inner peripheral surface of the first tube portion 72 and the outer peripheral surface of the outer tube portion 66. Facing the side. As a result, even if a high-pressure gas atmosphere in the downstream chamber 10 acts, the U-shaped cover portion 76Aa is deformed so that the two inner and outer lips open, and the gap is sealed. Further, a resin backup ring 76Ac is inserted between the back surface of the base portion of the cover portion 76Aa (the right side in FIG. 4) and the first pipe portion 72. The backup ring 76Ac is installed to prevent the cover portion 76Aa from creeping due to being kept at a high temperature for a long time and flowing into the gap to be sealed.

第１管部７２の内周面と中間筒部６８の外周面との間の第２のシール部材７６Ｂは、軸心部３０の冷却水戻り通路６２と後述する支持ユニット３４の第１管部７２内の冷却水戻り通路８３との隙間をシールする。さらに、第２のシール部材７６Ｂは、冷却水戻り通路６２と冷却水供給通路６４とを仕切っており、戻り冷却水の圧力よりも供給冷却水の圧力が高いことを想定した向き（図４の左側）に指向性を持っており、シール部材７６Ａと同様に、カバー部７６Ｂａとスプリング部７６Ｂｂとを有し、カバー部７６Ｂａの基部の背面（図４の右側）と第１管部７２との間に、バックアップリング７６Ｂｃが挿入されている。カバー部７６Ｂａの開口は、軸心Ｃ２に平行な方向であって、第１管部７２の内周面と中間筒部６８の外周面間との隙間のうち、冷却水供給通路６４に連通している側を向いている。 The second seal member 76B between the inner peripheral surface of the first tube portion 72 and the outer peripheral surface of the intermediate tube portion 68 is a cooling water return passage 62 of the shaft center portion 30 and a first tube portion of the support unit 34 described later. The gap with the cooling water return passage 83 in 72 is sealed. Furthermore, the second seal member 76B partitions the cooling water return passage 62 and the cooling water supply passage 64, and assumes a direction in which the pressure of the supply cooling water is higher than the pressure of the return cooling water (FIG. 4). The left side) has directivity, and has a cover portion 76Ba and a spring portion 76Bb, similar to the seal member 76A, and the back surface (right side in FIG. 4) of the cover portion 76Ba and the first pipe portion 72. A backup ring 76Bc is inserted between them. The opening of the cover portion 76Ba is in a direction parallel to the axis C2 and communicates with the cooling water supply passage 64 in the gap between the inner peripheral surface of the first tube portion 72 and the outer peripheral surface of the intermediate tube portion 68. Facing side.

図３に示す第１管部７２の一端部７２ａは、軸心本体４０の外周面に突設されたストッパ部材９２に近接している。これにより、支持ユニット３４が一端側に移動しても、各シール部材７６Ａ，７６Ｂが、導入ユニット１１の軸心部３０に当たって、損傷しないように設定されている。 One end portion 72 a of the first pipe portion 72 shown in FIG. 3 is close to a stopper member 92 that protrudes from the outer peripheral surface of the shaft center body 40. Thereby, even if the support unit 34 moves to one end side, each seal member 76A, 76B hits the axial center part 30 of the introduction unit 11, and is set so that it may not be damaged.

第１管部７２の他端部７２ｂには、一端側（左側）に向かって凹入した環状凹部８０が形成されている。第２管部７４は、有底筒状の部材で、開口側である一端部７４ａが、第１管部７２の環状凹部８０に挿入され、一端部７４ａの内周面と環状凹部８０の側壁との間がOリング８２により、下流チャンバ１０内のガス雰囲気と冷却水戻り通路６２がシールされている。また、環状凹部８０にＯリング８２を設置することで、下流チャンバ１０内の高温がＯリング８２に伝わりにくくしている。 An annular recess 80 that is recessed toward one end side (left side) is formed at the other end portion 72 b of the first pipe portion 72. The second tube portion 74 is a bottomed cylindrical member, and one end portion 74 a on the opening side is inserted into the annular recess 80 of the first tube portion 72, and the inner peripheral surface of the one end portion 74 a and the side wall of the annular recess 80. A gas atmosphere in the downstream chamber 10 and the cooling water return passage 62 are sealed by an O-ring 82. Further, by installing the O-ring 82 in the annular recess 80, the high temperature in the downstream chamber 10 is hardly transmitted to the O-ring 82.

第２管部７４の有底部側である他端部７４ｂには、嵌合凹部７３を形成する突出部７４ｃが設けられており、この嵌合凹部７３に内筒部７０の先端部７０ａ、つまり軸心本体４０の他端部４０ｂが嵌合され、嵌合凹部７３の内周面と内筒部７０の先端部７０ａの外周面との間に低摩擦・高耐熱の第３および第４のシール部材８６Ａ，８６Ｂが装着されている。第４シール部材８６Ｂは、前記ストッパ部材９２により、支持ユニット３４の第２管部７４の他端部７４ｂに当たって、損傷しないように設定されている。 A projecting portion 74c that forms a fitting recess 73 is provided on the other end 74b, which is the bottomed side of the second tube portion 74, and the distal end portion 70a of the inner cylinder portion 70, that is, the fitting recess 73 is provided in this fitting recess 73. The other end 40b of the shaft main body 40 is fitted, and the third and fourth of low friction and high heat resistance are provided between the inner peripheral surface of the fitting recess 73 and the outer peripheral surface of the distal end portion 70a of the inner cylindrical portion 70. Seal members 86A and 86B are mounted. The fourth seal member 86B is set so as not to be damaged by hitting the other end portion 74b of the second pipe portion 74 of the support unit 34 by the stopper member 92.

図４に示すように、第３および第４のシール部材８６Ａ，８６Ｂは、軸心部３０の燃焼ガス通路５８と後述する支持ユニット内ガス導入通路７７との隙間をシールしており、いずれも冷却水戻り通路６２と燃焼ガス通路５８とを仕切っている。第３および第４のシール部材８６Ａ，８６Ｂも、第１および第２のシール部材７６Ａ、７６Ｂと同様に、カバー部８６Ａａ，８６Ｂａとスプリング部８６Ａｂ，８６Ｂｂとを有しているが、各カバー部８６Ａａ，８６Ｂａの開口は、軸心Ｃ２に平行な方向であって、互いに逆側に向いている。これにより、冷却水戻り通路６２内の圧力と燃焼ガス通路５８内の圧力のどちらが高くても対応できるようになっている。 As shown in FIG. 4, the third and fourth seal members 86A and 86B seal the gap between the combustion gas passage 58 of the shaft center portion 30 and a support unit internal gas introduction passage 77 described later. The cooling water return passage 62 and the combustion gas passage 58 are partitioned. Similarly to the first and second seal members 76A and 76B, the third and fourth seal members 86A and 86B have cover portions 86Aa and 86Ba and spring portions 86Ab and 86Bb. The openings 86Aa and 86Ba are parallel to the axis C2 and are opposite to each other. As a result, the pressure in the cooling water return passage 62 or the pressure in the combustion gas passage 58 can be dealt with higher.

また、嵌合凹部７３を形成する筒状壁７１は一端側（左側）へ延出されており、この筒状壁７１の内周面と内筒部７０の外周面との間に第３のシール部材８６Ａが介装されている。冷却水戻り通路８３の他端は、他端側（図４の右側）へ深く延出した通路となっており、これによって、筒状壁７１が広い面積で、冷却水戻り通路８３を流れる温度の低い供給冷却水Ｃと接するから、筒状壁７１を介して第３および第４のシール部材８６Ａ，８６Ｂの冷却が促進される。 The cylindrical wall 71 forming the fitting recess 73 extends to one end side (left side). A third wall is formed between the inner peripheral surface of the cylindrical wall 71 and the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 70. A seal member 86A is interposed. The other end of the cooling water return passage 83 is a passage extending deeply toward the other end side (the right side in FIG. 4), and thereby the temperature at which the cylindrical wall 71 flows through the cooling water return passage 83 in a wide area. Therefore, the cooling of the third and fourth seal members 86A and 86B is promoted through the cylindrical wall 71.

本実施形態では、第４のシール部材８６Ｂのカバー部８６Ｂａの基部の背面（図４の左側）にのみ、バックアップリング８６Ｂｃが挿入されているが、両方のシール部材８６Ａ，８６Ｂに設けてもよく、また、第３のシール部材８６Ａのみに設けてもよく、あるいは両方に設けなくてもよい。同図に示すように、各シール部材７６Ａ、７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂは軸心Ｃ２方向に離間して同心軸上に配置されている。これにより、各シール部材７６Ａ、７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂがストレスなく摺動し、導入ユニット１１の軸心部３０と支持ユニット３４とが安定して保持される。 In this embodiment, the backup ring 86Bc is inserted only on the back surface (left side in FIG. 4) of the base portion of the cover portion 86Ba of the fourth seal member 86B. However, the backup ring 86Bc may be provided on both of the seal members 86A and 86B. In addition, it may be provided only on the third seal member 86A, or may not be provided on both. As shown in the figure, the seal members 76A, 76B, 86A, 86B are spaced apart in the direction of the axis C2 and arranged on the concentric axis. Thereby, each sealing member 76A, 76B, 86A, 86B slides without stress, and the axial center part 30 and the support unit 34 of the introduction unit 11 are stably hold | maintained.

図３の軸心本体４０の内筒部７０の先端部７０ａと第２管部７４の嵌合凹部７３の底面との間には、隙間７７が設けられている。この隙間７７は内筒部７０内部の燃焼ガス通路５８と連通している。つまり、隙間７７は前記支持ユニット内ガス導入通路７７を構成する。 A gap 77 is provided between the distal end portion 70 a of the inner cylinder portion 70 of the shaft main body 40 in FIG. 3 and the bottom surface of the fitting recess 73 of the second tube portion 74. The gap 77 communicates with the combustion gas passage 58 inside the inner cylinder portion 70. That is, the gap 77 constitutes the support unit gas introduction passage 77.

軸心本体４０の内筒部７０における第２管部７４に嵌合される部分よりも一端部寄り（左側）の外周面に、雄ねじ７０ｂが形成されている。この雄ねじ７０ｂに、外径の大きい第１のナット８８と外径の小さい第２のナット９０とが螺合されており、このダブルナット構造により第１管部７２が軸心本体４０に対して一端側（左側）に押圧されている。第１管部７２は、冷却水供給通路６４内の高圧の冷却水により他端側（右側）へ押圧されて、ダブルナットによる押圧力とバランスし、第１管部７２の軸方向位置が決まる。これらのナット８８，９０とストッパ部材９２により、第１管部７２および第２管部が軸心部３０から外れるのが防がれる。 A male screw 70b is formed on the outer peripheral surface closer to one end (left side) than the portion fitted to the second tube portion 74 in the inner cylindrical portion 70 of the shaft body 40. A first nut 88 having a large outer diameter and a second nut 90 having a small outer diameter are screwed to the male screw 70b, and the first pipe portion 72 is attached to the shaft body 40 by this double nut structure. It is pressed to one end side (left side). The first pipe portion 72 is pressed to the other end side (right side) by the high-pressure cooling water in the cooling water supply passage 64 and balances with the pressing force by the double nut, and the axial position of the first pipe portion 72 is determined. . The nuts 88 and 90 and the stopper member 92 prevent the first pipe portion 72 and the second pipe portion from being detached from the shaft center portion 30.

第１のナット８８には、軸方向に貫通した複数の貫通孔９４が周方向に等間隔で設けられ、この貫通孔９４を介して第２管部７４の内部空間８３と冷却水戻り通路６２とが連通している。つまり、内部空間８３が前記支持ユニット内の冷却水戻り通路８３を形成している。 The first nut 88 is provided with a plurality of through holes 94 penetrating in the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and the internal space 83 of the second pipe portion 74 and the cooling water return passage 62 through the through holes 94. And communicate with each other. That is, the internal space 83 forms a cooling water return passage 83 in the support unit.

第１管部７２の外周面には、冷却水Ｃを導入する冷却水導入口７２ｃが設けられ、冷却水導入口７２ｃに冷却水導入管７８が接続されている。冷却水導入管７８は、例えば鋼管のような高剛性の材料で構成され、ケーシング４（図１）に取り付けられている。つまり、支持ユニット３４の第１管部７２は、冷却水導入管７８によりケーシング４に取り付けられている。この冷却水導入管７８には、ケーシング４の外部から冷却水Ｃが供給される。冷却水導入管７８は、第１管部７２に形成された前記支持ユニット内冷却水供給通路８１を介して軸心本体４０の冷却水供給通路６４に連通している。この実施形態では、第１管部７２の外周面の一部が内側に凹入し、別体の蓋部材９５で該凹入部に蓋をすることで、環状の支持ユニット内冷却水供給通路８１が形成され、前記蓋部材９５に冷却水導入口７２ｃが形成されている。 A cooling water inlet 72c for introducing the cooling water C is provided on the outer peripheral surface of the first pipe portion 72, and a cooling water inlet pipe 78 is connected to the cooling water inlet 72c. The cooling water introduction pipe 78 is made of a highly rigid material such as a steel pipe, and is attached to the casing 4 (FIG. 1). That is, the first pipe portion 72 of the support unit 34 is attached to the casing 4 by the cooling water introduction pipe 78. Cooling water C is supplied to the cooling water introduction pipe 78 from the outside of the casing 4. The cooling water introduction pipe 78 communicates with the cooling water supply path 64 of the shaft main body 40 via the support unit cooling water supply path 81 formed in the first pipe portion 72. In this embodiment, a part of the outer peripheral surface of the first pipe portion 72 is recessed inward, and the recessed portion is covered with a separate lid member 95, so that the cooling water supply passage 81 in the annular support unit is formed. The cooling water inlet 72c is formed in the lid member 95.

図４に示すように、環状の支持ユニット内冷却水供給通路８１は一端側（左側）に延出した通路となっており、この延出した部分を形成する第１管部７２の一端部７２ａ近傍通路壁内周面と外筒部６６の外周面との間に、前記第１のシール部材７６Ａが介装されている。このように、第１のシール部材７６Ａの外周面および内周面がそれぞれ、支持ユニット内冷却水供給通路８１の内側の通路壁である内壁の内周面および冷却水供給通路６４の外壁（外筒６６）の外周面に当接するから、両通路８１，６４を流れる温度の低い供給冷却水Ｃにより、第１のシール部材７６Ａが冷却される。 As shown in FIG. 4, the annular cooling water supply passage 81 in the support unit is a passage extending to one end side (left side), and one end portion 72a of the first pipe portion 72 that forms this extended portion. The first seal member 76 </ b> A is interposed between the inner peripheral surface of the adjacent passage wall and the outer peripheral surface of the outer cylinder portion 66. As described above, the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the first seal member 76A are respectively the inner peripheral surface of the inner wall which is the inner wall of the support unit internal coolant supply passage 81 and the outer wall (outer wall) of the coolant supply passage 64. The first seal member 76A is cooled by the supply cooling water C having a low temperature flowing through both the passages 81 and 64 since it contacts the outer peripheral surface of the cylinder 66).

また、冷却水供給通路６４の上流端部（他端側）に連なる支持ユニット内冷却水供給通路８１の下流端部の内壁は、第１管部７２から一端側へ突出した筒状の突出壁７９（通路壁）により形成されている。この筒状の突出壁７９の内周面と中間筒部６８の外周面との間に、前記第２のシール部材７６Ｂが介装されている。このように、第２のシール部材７６Ｂの外周面が、冷却水供給通路６４の内壁（突出壁７９）の内周面に当接するから、冷却水供給通路６４を流れる温度の低い供給冷却水により、第２のシール部材７６Ｂが冷却される。 Further, the inner wall of the downstream end portion of the cooling water supply passage 81 in the support unit that is connected to the upstream end portion (the other end side) of the cooling water supply passage 64 is a cylindrical protruding wall that protrudes from the first pipe portion 72 to the one end side. 79 (passage wall). The second seal member 76 </ b> B is interposed between the inner peripheral surface of the cylindrical projecting wall 79 and the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical portion 68. As described above, the outer peripheral surface of the second seal member 76B contacts the inner peripheral surface of the inner wall (projecting wall 79) of the cooling water supply passage 64. The second seal member 76B is cooled.

図３の第２管部７４の他端部７４ｂ寄りの外周面には、冷却水Ｃを導出する冷却導出口７４ｄが設けられ、冷却水導出口７４ｄに冷却水導出管９６が接続されている。冷却水導出管９６は、例えば鋼管のような高剛性の材料で構成され、ケーシング４（図１）に支持されている。つまり、支持ユニット３４の第２管部７４は、冷却水導出管９６によりケーシング４に取り付けられている。この冷却水導出管９６は、冷却水戻り通路６２から支持ユニット内の冷却水戻り通路８３に流入した冷却水Ｃをケーシング４の外部へ排出する。 A cooling outlet 74d for leading the cooling water C is provided on the outer peripheral surface near the other end 74b of the second pipe portion 74 in FIG. 3, and a cooling water outlet pipe 96 is connected to the cooling water outlet 74d. . The cooling water lead-out pipe 96 is made of a highly rigid material such as a steel pipe, and is supported by the casing 4 (FIG. 1). That is, the second pipe portion 74 of the support unit 34 is attached to the casing 4 by the cooling water outlet pipe 96. The cooling water outlet pipe 96 discharges the cooling water C that has flowed from the cooling water return passage 62 into the cooling water return passage 83 in the support unit to the outside of the casing 4.

第２管部７４の底壁の突出部７４ｃの周壁には、燃焼ガスＧを導出するガス導出口７５ｃが設けられ、ガス導出口７５ｃにガス導出管９８が接続されている。ガス導出管９８は、例えば鋼管のような高剛性の材料で構成され、ケーシング４（図１）に支持されている。このガス導出管９８は、ケーシング４の外部へ燃焼ガスＧを導出する。ガス導出管９８は前記支持ユニット内ガス導入通路７７を介して軸心部３０内の燃焼ガス通路５８と連通している。これら冷却水導入管７８、冷却水導出管９６およびガス導出管９８は、図１に示すように、ケーシング４に設けたコネクタ部９３，９５，９７に連結されて、外部と接続されている。 A gas outlet 75c for leading the combustion gas G is provided on the peripheral wall of the protruding portion 74c on the bottom wall of the second pipe portion 74, and a gas outlet pipe 98 is connected to the gas outlet 75c. The gas outlet pipe 98 is made of a highly rigid material such as a steel pipe and is supported by the casing 4 (FIG. 1). This gas outlet pipe 98 leads the combustion gas G to the outside of the casing 4. The gas lead-out pipe 98 communicates with the combustion gas passage 58 in the shaft center portion 30 via the support unit internal gas introduction passage 77. As shown in FIG. 1, the cooling water introduction pipe 78, the cooling water outlet pipe 96, and the gas outlet pipe 98 are connected to connector parts 93, 95, and 97 provided on the casing 4 and connected to the outside.

図２に示すように、導入部３６は、軸心部３０から径方向外方に延びて外壁を形成する円筒状のユニット外筒５０を有し、このユニット外筒５０の内側に、ガス導入管５１と、冷却水導入用の内筒５２とが配置されている。ユニット外筒５０の先端部は閉止部材５６により閉止されている。 As shown in FIG. 2, the introduction portion 36 has a cylindrical unit outer cylinder 50 that extends radially outward from the axial center portion 30 to form an outer wall, and a gas introduction is provided inside the unit outer cylinder 50. A pipe 51 and an inner cylinder 52 for introducing cooling water are arranged. The front end of the unit outer cylinder 50 is closed by a closing member 56.

ガス導入管５１の内部には燃焼ガスＧが流れるガス通路５３が形成され、内筒５２の内部には導入部３６の先端側（サンプリング装置２の径方向外方）に冷却水Ｃを送る冷却水供給通路５４が形成されている。ユニット外筒５０における閉止部材５６の近傍には支持板５７が固定されており、ユニット外筒５０内を、先端側の冷却水折り返し空間６３と、基端側のガス導入管収納空間５５とに区画している。支持板５７に、内筒５２の先端部（下流端部）が貫通して冷却水折り返し空間６３に連通している。また、支持板５７には複数の貫通孔５７ａが形成されており、内筒５２内の冷却水供給通路５４を通って冷却水折り返し空間６３に入った冷却水が、支持板５７の貫通孔５７ａを通って、ガス導入管収納空間５５内に入り、ガス導入管５１を冷却する。このガス導入管収納空間５５は、冷却水戻り通路５５を形成している。これにより、高温の燃焼ガスＧから導入部３６を構成する部材を保護することができる。 A gas passage 53 through which combustion gas G flows is formed inside the gas introduction pipe 51, and cooling water C is sent inside the inner cylinder 52 to the tip side of the introduction portion 36 (outward in the radial direction of the sampling device 2). A water supply passage 54 is formed. A support plate 57 is fixed in the vicinity of the closing member 56 in the unit outer cylinder 50, and the inside of the unit outer cylinder 50 is divided into a cooling water return space 63 on the distal end side and a gas introduction pipe storage space 55 on the proximal end side. It is partitioned. The support plate 57 passes through the distal end portion (downstream end portion) of the inner cylinder 52 and communicates with the cooling water return space 63. A plurality of through holes 57 a are formed in the support plate 57, and the cooling water that has entered the cooling water return space 63 through the cooling water supply passage 54 in the inner cylinder 52 passes through the through holes 57 a of the support plate 57. Then, the gas is introduced into the gas introduction pipe storage space 55 and the gas introduction pipe 51 is cooled. The gas introduction pipe storage space 55 forms a cooling water return passage 55. Thereby, the member which comprises the introducing | transducing part 36 from the high temperature combustion gas G can be protected.

支持板５７は、冷却水折り返し後の冷却水の流れ方を規定する役割を持っている。また、支持板５７におけるガス導入管収納空間５５側の面には、軸心Ｃ３方向に延びるブロック６１が取り付けられ、このブロック６１により冷却水戻り通路５５の通路断面積が小さくなり、その結果、冷却水戻り通路５５内を流れる冷却水Ｃの流速が増して、冷却能力が高くなる。 The support plate 57 has a role of defining how the cooling water flows after the cooling water is turned back. Further, a block 61 extending in the direction of the axis C3 is attached to the surface of the support plate 57 on the gas introduction pipe storage space 55 side, and this block 61 reduces the passage cross-sectional area of the cooling water return passage 55. The flow rate of the cooling water C flowing in the cooling water return passage 55 is increased, and the cooling capacity is increased.

これらユニット外筒５０、ガス導入管５１および内筒５２の基端部は、軸心本体４０に溶接のような固着手段で固定されている。導入部３６内のガス通路５３、冷却水供給通路５４および冷却水戻り通路５５は、図３に示す軸心本体４０の燃焼ガス通路５８、冷却水供給通路６４および冷却水戻り通路６２にそれぞれ接続されている。こうして、ガス導入管５１内のガス通路５３と軸心部３０内の燃焼ガス通路５８とにより、導入ユニット１１内のガス導入通路ＧＰが形成され、内筒５２内の冷却水供給通路５４およびユニット外筒５０内の冷却水戻り通路５５、冷却水折り返し空間６３（図２）と軸心部３０内の冷却水通路６０とにより、導入ユニット１１内の冷却通路ＣＰが形成されている。 The base end portions of the unit outer cylinder 50, the gas introduction pipe 51, and the inner cylinder 52 are fixed to the shaft body 40 by fixing means such as welding. The gas passage 53, the cooling water supply passage 54, and the cooling water return passage 55 in the introduction section 36 are connected to the combustion gas passage 58, the cooling water supply passage 64, and the cooling water return passage 62 of the shaft main body 40 shown in FIG. Has been. Thus, the gas passage 53 in the introduction unit 11 is formed by the gas passage 53 in the gas introduction pipe 51 and the combustion gas passage 58 in the shaft center portion 30, and the cooling water supply passage 54 and the unit in the inner cylinder 52 are formed. A cooling passage CP in the introduction unit 11 is formed by the cooling water return passage 55 in the outer cylinder 50, the cooling water return space 63 (FIG. 2), and the cooling water passage 60 in the shaft center portion 30.

図２に示すユニット外筒５０の外周面の上流側（先端側）における支持板５７よりも若干基端側に、仕切板６の燃焼器出口１４に対向するようにサンプリング開口５９が形成されている。また、ユニット外筒５０の外周面には、燃焼ガスＧの温度を計測する熱電対からなる温度センサ８４（図１）を取り付ける温度センサ取付座８５が固着されている。この実施形態では、温度センサ取付座８５は、サンプリング開口５９よりも若干基端側で導入部３６の後側に位置している。 A sampling opening 59 is formed on the upstream side (front end side) of the outer peripheral surface of the unit outer cylinder 50 shown in FIG. 2 at a position slightly proximal to the support plate 57 so as to face the combustor outlet 14 of the partition plate 6. Yes. Further, a temperature sensor mounting seat 85 for fixing a temperature sensor 84 (FIG. 1) composed of a thermocouple for measuring the temperature of the combustion gas G is fixed to the outer peripheral surface of the unit outer cylinder 50. In this embodiment, the temperature sensor mounting seat 85 is located on the rear side of the introduction portion 36 on the slightly proximal side with respect to the sampling opening 59.

ガス導入管５１の先端は支持板５７よりも若干基端側に位置している。ガス導入管５１の先端に、サンプリング開口５９に嵌合されたノズルブロック８７が装着されている。ノズルブロック８７とサンプリング開口５９との間はシールされている。ノズルブロック８７には、ケーシング４の軸心Ｃ１と平行な前後方向に延びてガス通路５３に連通する貫通孔であるサンプリングノズル６９が形成されている。この実施形態では、サンプリングノズル６９はガス導入管５１の軸方向に等間隔で５つ設けられているが、数量はこれに限定されない。燃焼器１２が排出した燃焼ガスＧをガス通路５３に取り込む。ガス導入管５１におけるノズルブロック８７が装着された先端部は、ユニット外筒５０内における上流側に位置し、この先端部を除くガス導入管５１の主要部は、先端部から屈曲して後側に偏位し、ユニット外筒５０の軸心Ｃ３付近に位置している。 The distal end of the gas introduction pipe 51 is located slightly on the proximal side with respect to the support plate 57. A nozzle block 87 fitted to the sampling opening 59 is attached to the tip of the gas introduction pipe 51. The nozzle block 87 and the sampling opening 59 are sealed. The nozzle block 87 is formed with a sampling nozzle 69 that is a through hole extending in the front-rear direction parallel to the axis C 1 of the casing 4 and communicating with the gas passage 53. In this embodiment, five sampling nozzles 69 are provided at equal intervals in the axial direction of the gas introduction pipe 51, but the quantity is not limited to this. The combustion gas G discharged by the combustor 12 is taken into the gas passage 53. The front end portion of the gas introduction pipe 51 to which the nozzle block 87 is attached is located on the upstream side in the unit outer cylinder 50, and the main part of the gas introduction pipe 51 excluding this front end portion is bent from the front end portion and rear side. And is located near the axis C3 of the unit outer cylinder 50.

つぎに、前述したウォータジャケット１８について説明する。ウォータジャケット１８は、ヒートシールド１６の他端側からヒートシールド１６の内面における開口近傍に向かって円筒状に巻かれた第１チューブ２０と前記開口からヒートシールド１６の軸方向中央部近傍まで巻かれた第２チューブ２２とを有している。第１チューブ２０はヒートシールド１６から連なる外壁としての機能を果たしており、第１チューブ２０の巻径は一端側に向かうにつれて大きくなっている。 Next, the water jacket 18 described above will be described. The water jacket 18 is wound from the other end side of the heat shield 16 to the vicinity of the opening in the inner surface of the heat shield 16 in a cylindrical shape and from the opening to the vicinity of the axial center of the heat shield 16. And a second tube 22. The first tube 20 functions as an outer wall continuous from the heat shield 16, and the winding diameter of the first tube 20 increases toward one end side.

図５に示すように、ウォータジャケット１８の第１チューブ２０と第２チューブ２２は、例えば鋼製のパイプからなり、共通の冷却水供給口から水Ｗが供給される。具体的には、ケーシング４（図１）外部から冷却水供給路３７を通って送られた水Ｗが、ヒートシールド１６に取り付けられた分岐導入部３９に導入され、第１通路４１と第２通路４３とに分かれ、第１通路４１が第１チューブ２０の一端側（図５の上側）に設けられた第１供給口４５に接続され、第２通路４３が第２チューブ２２の一端側（図５の下側）に設けられた第２供給口４７に接続されている。 As shown in FIG. 5, the 1st tube 20 and the 2nd tube 22 of the water jacket 18 consist of steel pipes, for example, and the water W is supplied from a common cooling water supply port. Specifically, the water W sent from the outside of the casing 4 (FIG. 1) through the cooling water supply passage 37 is introduced into the branch introduction portion 39 attached to the heat shield 16, and the first passage 41 and the second passage W are introduced. The first passage 41 is connected to a first supply port 45 provided on one end side (the upper side in FIG. 5) of the first tube 20, and the second passage 43 is connected to one end side of the second tube 22 ( It is connected to the second supply port 47 provided on the lower side of FIG.

第１供給口４５から第１チューブ２０に供給された水Ｗは、第１チューブ２０の他端側（図５の下側）に設けられた第１排出口４８から取り出されてケーシング４の外部に排出される。第２供給口４７から第２チューブ２２に供給された水Ｗは、第２チューブ２２の他端側（図５の下側）に設けられた第２排出口４９から取り出されてケーシング４の外部に排出される。 The water W supplied to the first tube 20 from the first supply port 45 is taken out from the first discharge port 48 provided on the other end side (lower side in FIG. 5) of the first tube 20 and is outside the casing 4. To be discharged. The water W supplied from the second supply port 47 to the second tube 22 is taken out from the second discharge port 49 provided on the other end side (the lower side in FIG. 5) of the second tube 22 and the outside of the casing 4. To be discharged.

図２に示すウォータジャケット１８によれば、水Ｗは共通の冷却水供給路３７の１系統から供給され、分岐導入部３９により２系統に分岐されて、分岐後は合流することなく２箇所から排出される。これにより、パイプ全長の長いウォータジャケット１８でありながら、冷却水供給口４５，４７から排出口４８，４９までの長さを短くすることができ、その結果、冷却機能を強化しつつ、水Ｗがパイプの途中で沸騰することを防ぐことができる。さらに、第２チューブ２２の径方向外側にはヒートシールド１６を設け、図２に示すように、第１チューブ２０とケーシング４との間には断熱材２４が充填されているので、燃焼ガスＧの熱からケーシング４が保護され、高温高圧環境下での試験を可能としている。 According to the water jacket 18 shown in FIG. 2, the water W is supplied from one system of the common cooling water supply path 37, branched into two systems by the branch introduction part 39, and after branching from two places without joining. Discharged. Accordingly, the length from the cooling water supply ports 45 and 47 to the discharge ports 48 and 49 can be shortened while the water jacket 18 has a long overall pipe length. As a result, the water W can be enhanced while enhancing the cooling function. Can be prevented from boiling in the middle of the pipe. Further, the heat shield 16 is provided on the radially outer side of the second tube 22 and, as shown in FIG. 2, the heat insulating material 24 is filled between the first tube 20 and the casing 4, so that the combustion gas G The casing 4 is protected from this heat, and the test under a high temperature and high pressure environment is possible.

つぎに、上記試験設備１の動作について説明する。図２の燃焼器１２から排出された燃焼ガスＧは、仕切板６の燃焼器出口１４を通って下流チャンバ１０に入る。下流チャンバ１０に入った燃焼ガスＧの一部は、導入部３６のサンプリングノズル６９からガス通路５３に取り込まれる。 Next, the operation of the test facility 1 will be described. The combustion gas G discharged from the combustor 12 in FIG. 2 enters the downstream chamber 10 through the combustor outlet 14 of the partition plate 6. A part of the combustion gas G entering the downstream chamber 10 is taken into the gas passage 53 from the sampling nozzle 69 of the introduction part 36.

ガス通路５３に取り込まれた燃焼ガスＧは、図３に示す軸心部３０の軸心本体４０に形成された燃焼ガス通路５８に入り、つづいて、支持ユニット３４の第２管部７４に設けられた支持ユニット内ガス導入通路７７に入り、第２管部７４に接続されたガス導出管９８を通ってケーシング４の外部に導出され、分析装置（図示せず）に供給される。 The combustion gas G taken into the gas passage 53 enters the combustion gas passage 58 formed in the shaft main body 40 of the shaft center portion 30 shown in FIG. 3, and is subsequently provided in the second pipe portion 74 of the support unit 34. The gas is introduced into the support unit internal gas introduction passage 77, led out to the outside of the casing 4 through the gas lead-out pipe 98 connected to the second pipe portion 74, and supplied to the analyzer (not shown).

導入ユニット１１は、図２の駆動機構Ｋにより、軸心部３０の軸心Ｃ２の回りに回動される。その回動角度θは、図１の例では、約７５°である。導入部３６は、この角度範囲内で移動しながら燃焼ガスＧをサンプリングする。同時に、導入部３６に固定された温度センサ８４が回動して、燃焼ガスＧの温度を測定する。 The introduction unit 11 is rotated around the axis C2 of the axis 30 by the drive mechanism K in FIG. The rotation angle θ is about 75 ° in the example of FIG. The introduction part 36 samples the combustion gas G while moving within this angular range. At the same time, the temperature sensor 84 fixed to the introduction part 36 rotates to measure the temperature of the combustion gas G.

冷却水Ｃは、図３の支持ユニット３４の第１管部７２に接続された冷却水導入管７８を介して、ケーシング４の外部から第１管部７２に形成された支持ユニット内冷却水供給通路８１に供給される。支持ユニット内冷却水供給通路８１に供給された冷却水Ｃは、軸心本体４０に形成された冷却水供給通路６４を経て、図２の導入部３６内に入り、ガス導入管５１を冷却する。導入ユニット１１の導入部３６を出た冷却水Ｃは、図３に示す軸心本体４０に形成された冷却水戻り通路６２に流入し、第１のナット８８に設けられた貫通孔９４を通って支持ユニット３４の第２管部７４に形成された支持ユニット冷却水戻り通路８３に入る。支持ユニット冷却水戻り通路８３に入った冷却水Ｃは、第２管部７４に接続された冷却水導出管９６を介してケーシング４の外部に排出される。 The cooling water C is supplied from the outside of the casing 4 to the cooling water in the support unit 72 formed in the first pipe part 72 via the cooling water introduction pipe 78 connected to the first pipe part 72 of the support unit 34 in FIG. It is supplied to the passage 81. The cooling water C supplied to the cooling water supply passage 81 in the support unit enters the introduction portion 36 of FIG. 2 through the cooling water supply passage 64 formed in the shaft main body 40 and cools the gas introduction pipe 51. . The cooling water C exiting the introduction portion 36 of the introduction unit 11 flows into the cooling water return passage 62 formed in the shaft body 40 shown in FIG. 3 and passes through the through hole 94 provided in the first nut 88. Then, it enters the support unit cooling water return passage 83 formed in the second pipe portion 74 of the support unit 34. The cooling water C that has entered the support unit cooling water return passage 83 is discharged to the outside of the casing 4 through the cooling water outlet pipe 96 connected to the second pipe portion 74.

上記構成において、図２の冷却水導入管７８および冷却水導出管９６が、固定部である支持ユニット３４に設けられている、すなわち、冷却水Ｃの導入・導出部が、可動部である導入ユニット１１から独立して設けられているので、冷却水導入管７８および冷却水導出管９６を導入ユニット１１の回動に追随させる必要がなくなる。これにより、冷却水導入管７８および冷却水導出管９６に、フレキシビリティの低い、耐圧性の高い配管を用いることが可能となり、冷却水Ｃの供給圧力を環境圧力（燃焼ガスＧの圧力）に関係なく設定できるから、冷却に十分な冷却水Ｃを常に供給することができる。その結果、高温高圧環境下での試験への対応が可能となる。また、冷却水導入管７８および冷却水導出管９６を導入ユニット１１から独立して設けたので、試験設備１を改良して導入ユニット１１を大きな回動角度θ（図１）、例えば３６０°にわたって回動させることも可能となり、計測範囲を容易に拡大することができる。 In the above configuration, the cooling water introduction pipe 78 and the cooling water outlet pipe 96 of FIG. 2 are provided in the support unit 34 that is a fixed part, that is, the introduction / outlet part of the cooling water C is an introduction part that is a movable part. Since it is provided independently from the unit 11, it is not necessary to cause the cooling water introduction pipe 78 and the cooling water outlet pipe 96 to follow the rotation of the introduction unit 11. As a result, it is possible to use piping with low flexibility and high pressure resistance for the cooling water introduction pipe 78 and the cooling water outlet pipe 96, and the supply pressure of the cooling water C is set to the environmental pressure (pressure of the combustion gas G). Since it can be set regardless, cooling water C sufficient for cooling can always be supplied. As a result, it is possible to cope with a test under a high temperature and high pressure environment. Further, since the cooling water introduction pipe 78 and the cooling water outlet pipe 96 are provided independently from the introduction unit 11, the test equipment 1 is improved and the introduction unit 11 is moved over a large rotation angle θ (FIG. 1), for example, 360 °. It can also be rotated, and the measurement range can be easily expanded.

図３に示すように、導入ユニット３６の軸心部３０のガス導入通路５８、冷却水戻り通路６２および冷却水供給通路６４が同心上に配置されているので、使用するシール材の数が少なくて済み、シール材の不具合の発生を抑えることができる。また、通路の軸心を変えることによる部品点数の増加を避けることができる。 As shown in FIG. 3, since the gas introduction passage 58, the cooling water return passage 62, and the cooling water supply passage 64 of the axial center portion 30 of the introduction unit 36 are arranged concentrically, the number of sealing materials to be used is small. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of problems with the sealing material. Further, an increase in the number of parts due to changing the axis of the passage can be avoided.

さらに、軸方向に離間したシール部材７６Ａ，６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂによって前記軸心部３０のガス導入通路５８，冷却水戻り通路６２および冷却水供給通路６４と支持ユニット３４の対応する各通路７７、８３、８１がシールされているので、導入ユニット１１の軸心部３０および支持ユニット３４がシール材７６Ａ，６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂによって安定して同心に保持される。 Further, the gas introduction passage 58, the cooling water return passage 62 and the cooling water supply passage 64 of the shaft center portion 30 and the corresponding passages 77 of the support unit 34 are provided by seal members 76A, 6B, 86A, 86B spaced apart in the axial direction. Since 83 and 81 are sealed, the shaft center portion 30 and the support unit 34 of the introduction unit 11 are stably and concentrically held by the sealing materials 76A, 6B, 86A and 86B.

また、第１〜４のシール部材７６Ａ，７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂの内周面または外周面が、冷却水が流れる通路６２，６４，８１，８３を構成する通路壁に接触しているので、冷却水により第１〜４のシール材７６Ａ，７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂが冷却され、第１〜４のシール材７６Ａ，７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂの高温化による不具合の発生を抑えることができる。 Moreover, since the inner peripheral surface or outer peripheral surface of the first to fourth seal members 76A, 76B, 86A, 86B is in contact with the passage walls constituting the passages 62, 64, 81, 83 through which the cooling water flows, the cooling is performed. The first to fourth sealing materials 76A, 76B, 86A, 86B are cooled by water, and the occurrence of problems due to the high temperature of the first to fourth sealing materials 76A, 76B, 86A, 86B can be suppressed.

軸心部３０と支持ユニット３４はそれぞれ、中心に燃焼ガス通路５０および支持ユニットガス導入通路７７が形成され、周囲に冷却水戻り通路６２、冷却水供給通路６４および支持ユニット内冷却水供給通路８１、支持ユニット内冷却水戻り通路８３が形成されているので、軸心部３０および支持ユニット３４内において、燃焼ガスＧの通路を取り囲むように冷却水Ｃの通路が配置される結果、軸心部３０および支持ユニット３４内のガスが高温化するのを抑制することができる。したがって、燃焼ガスＧの高温から第１および第２シール材７６Ａ，７６Ｂ，Ｏリング８２を保護することができる。特に、低温の冷却水供給通路６４および支持ユニット内冷却水供給通路８１が、これらよりも高温の冷却水戻り通路６２および支持ユニット内冷却水戻り通路８３の外方に設けられているので、軸心部３０および支持ユニット３４の外周部が効果的に冷却される。 Each of the shaft 30 and the support unit 34 is formed with a combustion gas passage 50 and a support unit gas introduction passage 77 at the center, and a cooling water return passage 62, a cooling water supply passage 64 and a cooling water supply passage 81 within the support unit. Since the cooling water return passage 83 in the support unit is formed, the passage of the cooling water C is disposed so as to surround the passage of the combustion gas G in the shaft portion 30 and the support unit 34. It can suppress that the gas in 30 and the support unit 34 heats up. Therefore, the first and second sealing materials 76A, 76B and the O-ring 82 can be protected from the high temperature of the combustion gas G. In particular, the low-temperature cooling water supply passage 64 and the cooling water supply passage 81 in the support unit are provided outside the cooling water return passage 62 and the cooling water return passage 83 in the support unit that are higher than these, so that the shaft The outer periphery of the core 30 and the support unit 34 is effectively cooled.

さらに、ガス導入通路５８は、導入ユニット１１の軸心本体４０の中心に設けられているから、一様な横断面で形成することができるので、淀み点がなくなり、燃焼ガス性状の正確な計測が可能になる。これに対し、ガス導入通路を導入ユニット１１の軸心本体４０の外側に設けると、ガス導入通路を、冷却通路をまたぐように分岐させる必要があるので、分岐点で通路の横断面形状が急激に変化することから、ガスが淀んだり、煤が付着したりして、燃焼ガスの性状を正確に計測することが困難になる。 Further, since the gas introduction passage 58 is provided at the center of the shaft main body 40 of the introduction unit 11, it can be formed with a uniform cross section, so that there is no stagnation point and accurate measurement of combustion gas properties is possible. Is possible. On the other hand, when the gas introduction passage is provided outside the axial main body 40 of the introduction unit 11, it is necessary to branch the gas introduction passage so as to straddle the cooling passage. Therefore, it becomes difficult to accurately measure the properties of the combustion gas due to gas stagnating or soot adhering.

図１に示すように、支持ユニット３４は冷却水導入管７８および冷却水導出管９６を介してケーシング４に固定されているので、簡単な構造で支持ユニット３４をケーシング４に安定して支持することができる。これに対し、例えば、仕切り板６に、支持ユニット３４を固定すると、燃焼ガスＧの熱や圧力により仕切り板６が変形して、導入ユニット１１と支持ユニット３４の軸がずれることで、金属のかじりやトラバースの誤差が生じるが、上記構成によれば、そのような不具合は起こらない。 As shown in FIG. 1, since the support unit 34 is fixed to the casing 4 via the cooling water introduction pipe 78 and the cooling water outlet pipe 96, the support unit 34 is stably supported on the casing 4 with a simple structure. be able to. On the other hand, for example, when the support unit 34 is fixed to the partition plate 6, the partition plate 6 is deformed by the heat and pressure of the combustion gas G, and the axes of the introduction unit 11 and the support unit 34 are shifted, so that the metal Although errors in galling and traverse occur, such a problem does not occur according to the above configuration.

支持ユニット３４は、複数の通路が形成された複雑な形状になるが、図３に示すように、冷却水導入管７８が接続される第１管部７２と、冷却水導出管９６およびガス導出管９８が接続される第２管部７４とで構成しているので、各管部７２，７４の構造を単純化して支持ユニット３４の製造を容易化できる。支持ユニット３４が一体物であると、複数のシール材７６Ａ，７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂを同時に１つの支持ユニット３４内に入れる必要があるから、組立性が低下する。 Although the support unit 34 has a complicated shape in which a plurality of passages are formed, as shown in FIG. 3, the first pipe portion 72 to which the cooling water introduction pipe 78 is connected, the cooling water outlet pipe 96, and the gas outlet. Since it comprises the 2nd pipe part 74 to which the pipe | tube 98 is connected, the structure of each pipe part 72 and 74 can be simplified and manufacture of the support unit 34 can be facilitated. When the support unit 34 is a single body, it is necessary to put a plurality of sealing materials 76A, 76B, 86A, 86B into one support unit 34 at the same time, so that the assemblability is lowered.

さらに、導入ユニット１１および支持ユニット３４の軸Ｃ２方向への移動がナット８８，９０およびストッパ部材９２により規制されているので、燃焼ガスＧの圧力により両ユニット１１、３４が移動しても、両ユニット１１，３４が分離したり、それに伴い第１〜４のシール材７６Ａ，７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂが外れたりすることが避けられる。また、第１〜４のシール材７６Ａ，７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂが、燃焼ガスＧの圧力と冷却水Ｃの圧力との差により両ユニット１１，３４が相対移動しても、一方のユニット１１，３４とともに移動して、他方のユニット３４，１１に当たって破損するのを避けることができる。 Further, since the movement of the introduction unit 11 and the support unit 34 in the direction of the axis C2 is regulated by the nuts 88 and 90 and the stopper member 92, both the units 11 and 34 are moved by the pressure of the combustion gas G. It is avoided that the units 11 and 34 are separated and the first to fourth sealing materials 76A, 76B, 86A, and 86B are detached accordingly. Even if the first and fourth sealing materials 76A, 76B, 86A, 86B move relative to each other due to the difference between the pressure of the combustion gas G and the pressure of the cooling water C, It can move with 34, and it can avoid that it hits the other units 34 and 11 and is damaged.

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。たとえば、上記実施形態では、冷却水導入管７８と冷却水導出管９６とは別々の配管で構成されているが、１つの配管で構成してその内部に２つの通路を形成することもできる。また、冷却媒体として、水以外にエチレングリコーリル，プロピレングリコール等も使用できる。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the cooling water introduction pipe 78 and the cooling water outlet pipe 96 are configured by separate pipes, but may be configured by one pipe to form two passages therein. In addition to water, ethylene glycolyl, propylene glycol, etc. can be used as the cooling medium. Therefore, such a thing is also included in the scope of the present invention.

２サンプリング装置
４ケーシング
６仕切板
８上流チャンバ
１０下流チャンバ
１１導入ユニット
１２燃焼器
３０軸心部
３０ａ軸心部の一端部
３０ｂ軸心部の他端部
３４支持ユニット
５０ユニット外筒
７２第１管部
７４第２管部
７６Ａ，７６Ｂ，８６Ａ，８６Ｂシール材
７７支持ユニット内ガス導入通路（ガス連通路）
７８冷却水導入管
８１支持ユニット内冷却水供給通路（冷却水連通路）
８３支持ユニット内冷却水戻り通路（冷却水連通路）
８８，９０ナット
９２ストッパ部材
９６冷却水導出管
９８ガス導出管
Ｃ冷却水
Ｇ燃焼ガス
Ｋ駆動機構
ＣＰ（５４，６３，５５，６０）冷却通路
ＧＰ（５３，５８）ガス導入通路 2 Sampling device 4 Casing 6 Partition plate 8 Upstream chamber 10 Downstream chamber 11 Introducing unit 12 Combustor 30 Axis 30a Axis 1 end 30b Axis other end 34 Support unit 50 Unit outer cylinder 72 First tube Portion 74 Second pipe portion 76A, 76B, 86A, 86B Sealing material 77 Gas introduction passage (gas communication passage) in the support unit
78 Cooling water introduction pipe 81 Cooling water supply passage in the support unit (cooling water communication passage)
83 Cooling water return passage in the support unit (cooling water communication passage)
88, 90 Nut 92 Stopper member 96 Cooling water outlet pipe 98 Gas outlet pipe C Cooling water G Combustion gas K Drive mechanism CP (54, 63, 55, 60) Cooling passage GP (53, 58) Gas introduction passage

Claims

An apparatus for sampling combustion gas discharged from a combustor for a gas turbine engine,
An introduction unit having a gas introduction passage for introducing combustion gas discharged from the combustor and a cooling passage for flowing a cooling medium for cooling the gas introduction passage;
A drive mechanism for rotating the introduction unit around its axial center; and a gas communication passage and a cooling communication passage communicating with the gas introduction passage and the cooling passage of the introduction unit, respectively. A support unit that is rotatably connected to
A sampling apparatus in which the support unit is connected to a gas outlet pipe for leading the combustion gas to the outside, a cooling medium inlet pipe for introducing the cooling medium from the outside, and a cooling medium outlet pipe for leading the cooling medium to the outside.

The sampling apparatus according to claim 1, wherein the gas introduction passage and the cooling passage in the axial center portion of the introduction unit are concentrically arranged.

3. The gas communication passage and the cooling communication passage of the support unit are arranged concentrically, and a gap between each passage of the axial center portion of the introduction unit and the corresponding passage of the support unit is separated in the axial direction. A sampling device that is sealed by a sealing material.

The sampling apparatus according to claim 3, wherein the sealing material is in contact with a passage wall constituting the cooling passage or the cooling communication passage.

5. The sampling apparatus according to claim 1, wherein the introduction unit has the gas introduction passage formed at a center thereof and the cooling passage formed at a periphery thereof. 6.

6. The sampling apparatus according to claim 1, wherein the support unit is fixed to a casing that houses the introduction unit.

7. The sampling device according to claim 6, wherein the support unit is attached to the casing by the cooling medium introduction pipe and the cooling medium outlet pipe.

The sampling according to any one of claims 1 to 7, wherein the support unit includes a first pipe portion on a cooling medium inflow side, a cooling medium outflow side, and a second pipe portion for gas discharge. apparatus.

9. The relative movement in the axial direction of the introduction unit and the support unit according to claim 1 is restricted by a nut screwed into the introduction unit and a stopper member provided in the introduction unit. Sampling equipment.