JP5821550B2 - 燃焼器ライナ - Google Patents
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Description
この構成を採用することによって、本発明では、内壁部を形成する複数の板状部材のそれぞれが支持案内手段によって挿抜自在にガイドされるので、整備すべき板状部材を選択的に取り外すことが容易に可能となる。また、支持案内手段は、複数の板状部材のそれぞれを熱膨張による変形を吸収可能な間隔をあけて支持するので、板状部材のそれぞれが自由に熱膨張でき、過大な熱応力の発生を抑制することができる。
この構成を採用することによって、本発明では、レール部材によって板状部材の両側がガイドされ、レールが延在する方向に板状部材が挿抜自在となる。
この構成を採用することによって、本発明では、外壁部に対して板状部材を位置決めすることによって、二重壁間のクリアランスが一定に規定されるため、冷却効率を考慮した板状部材の形状等の設計が容易になる。
この構成を採用することによって、本発明では、外壁部に対する板状部材の距離を保持しつつ、板状部材が熱膨張しても、その熱膨張に応じて可動部材が外壁部に対して可動するので、当該位置決めによって板状部材の熱膨張が阻害されることはない。
この構成を採用することによって、本発明では、固定部材及び可動部材で外壁部に対する板状部材の距離を保持しつつ、固定部材を中心として板状部材が熱膨張しても、その熱膨張に応じて可動部材が外壁部に対して可動するので、当該位置決めによって板状部材の熱膨張が阻害されることはない。
この構成を採用することによって、本発明では、板状部材の中央位置に固定部材を配置すれば、熱膨張によって発生する板状部材の縁部の変位量は略均一になるため、クリアランスや板状部材の形状等の設計が容易になる。
この構成を採用することによって、本発明では、アニュラー(環)型のライナの周方向おいては、燃料供給ノズルが配置された位置に応じて燃焼が生じ、また、温度分布が生じることから、燃料供給ノズルの配置に応じて板状部材を配置することによって、分割された各板状部材の熱膨張を偏らせることなく略均一にすることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、高温に曝される板状部材の熱を、伝熱により二重壁間に導くと共に、二重壁間における熱放出面積を増加させて、二重壁間を流通する冷却ガスによる冷却効率を高めることができる。
図1は、本発明の第1実施形態における燃焼器ライナを有するガスタービン1の構成図である。
図1に示すように、ガスタービン1は、圧縮機2と、燃焼器3と、タービン4とを有する。圧縮機2は、吸気口5から外気を吸気し、吸気した外気を、タービン軸6と共に回転する圧縮機動翼7と、ハウジング8に固定された圧縮機静翼9と、の間で圧縮して昇圧させる構成となっている。昇圧した圧縮空気は、燃焼器3が配置された圧縮空気室10に供給される。
タービン4は、タービン軸6と共に回転するタービン動翼14と、ハウジング8に固定されたタービン静翼15とによって、燃焼器3から供給される燃焼ガスから回転運動エネルギーを得る構成となっている。タービン翼を通過した燃焼ガスは、排気口16を介して外部に排気される。
ライナ12の圧縮機2から圧縮空気が供給される側(紙面左側)には、燃料供給ノズル11が接続されている。燃料供給ノズル11は、環状となったライナ12に対し、所定間隔毎に複数接続されている。各燃料供給ノズル11の周りには、スワラ18が設けられている。スワラ18は、圧縮機2から供給された圧縮空気を、燃料供給ノズル11近傍から燃焼領域13に導き入れると共に旋回流を与えて、圧縮空気と燃料ガスとが混合した混合ガスを生成する構成となっている。
外壁部20には、複数のインピンジ冷却孔21が形成されている。インピンジ冷却孔21は、圧縮空気室10から圧縮空気(冷却ガス)を間隙Sに導き入れて、内壁部30に向けて噴射・衝突させることで、燃焼領域13側に配置されている内壁部30を冷却する構成となっている。
内壁部30は、分割された複数の板状部材40から形成されている。すなわち、本実施形態では、複数の板状部材40が集まって、一つの内壁部30が形成されている。板状部材40は、平面視で略長方形状を呈している。板状部材40には、複数のエフュージョン冷却孔31と、複数のピン(放熱ピン)32とが設けられている。
図4及び図5に示すように、外壁部20には、上記構成の板状部材40を支持案内する支持案内手段50が設けられている。支持案内手段50は、複数の板状部材40のそれぞれを挿抜自在にガイドすると共に、複数の板状部材40のそれぞれを熱膨張による変形を吸収可能な間隔をあけて支持する構成となっている。
内壁部30に衝突した圧縮空気は、立設するピン32の間を流通する。ピン32は、高温に曝される内面30a側からの熱を伝熱により間隙S内に導くと共に、間隙Sにおける内壁部30の熱放出面積を増加させて、間隙Sを流通する圧縮空気による冷却効率を高める。
このように、本実施形態の二重壁冷却構造によれば、インピンジ冷却、ピン32による伝熱促進、傾斜エフュージョン冷却の3つの冷却機能を併せ持つため、高い冷却性能が得られる。
したがって、本実施形態では、整備性及び熱耐久性が高い燃焼器3のライナ12が得られる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図6は、本発明の第2実施形態における燃焼器3の構成図である。
また、ライナ12の構成が、燃料供給ノズル11が接続されるライナ根元側と、その逆のライナ先端側とで異なっている。ライナ先端側には、位置決め手段60が設けられている。
位置決め手段60は、支持案内手段50に支持された板状部材40を外壁部20に対して位置決めする構成となっている。上述した第1実施形態では、間隙Sと燃焼領域13との圧力差によって、板状部材40を支持部53に押し付け、内壁部30と外壁部20との二壁間のクリアランスを維持していた。しかし、そのようにすると、所定の冷却効率を得るためには、二重壁間のクリアランスが最悪の場合を想定して、板状部材40の大きさや形状等を設計する必要がある。
位置決め手段60は、板状部材40と外壁部20との間の距離を保持すると共に外壁部20に対して固定される固定部材61と、板状部材40と外壁部20との間の距離を保持すると共に外壁部20に対して板状部材40の熱膨張方向に可動自在な可動部材62とを有する。
図8に示すように、固定部材61は、板状部材40の中央位置に配置され、可動部材62は、板状部材40の中央位置の周りに4つ、略等間隔で配置されている。板状部材40の中央位置に固定部材61を配置すると、固定部材61を中心として板状部材40の熱膨張が発生することとなる。
また、板状部材40の中央位置に固定部材61を配置すれば、当該固定点からの熱膨張によって発生する板状部材40の縁部の変位量は略均一になるため、板状部材40の形状や孔部22の形状若しくはそれらの大きさ、クリアランス等の設計が容易になる。
Claims (8)
- 燃焼領域を囲うと共に複数のエフュージョン冷却孔が形成された内壁部と、前記内壁部に対し間をあけて設けられると共に複数のインピンジ冷却孔が形成された外壁部とを備える二重壁冷却構造の燃焼器ライナであって、
前記内壁部は、分割された複数の板状部材から形成されており、
前記複数の板状部材のそれぞれを挿抜自在にガイドすると共に、前記複数の板状部材のそれぞれを熱膨張による変形を吸収可能な間隔をあけて支持する支持案内手段を有することを特徴とする燃焼器ライナ。 - 前記支持案内手段は、前記板状部材の両側をガイドするレール部材を有することを特徴とする請求項1に記載の燃焼器ライナ。
- 前記支持案内手段に支持された前記板状部材を前記外壁部に対して位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の燃焼器ライナ。
- 前記位置決め手段は、前記板状部材と前記外壁部との間の距離を保持すると共に前記外壁部に対して前記板状部材の熱膨張方向に可動自在な可動部材を有することを特徴とする請求項3に記載の燃焼器ライナ。
- 前記位置決め手段は、
前記可動部材と、
前記板状部材と前記外壁部との間の距離を保持すると共に前記外壁部に対して固定される固定部材と、を有することを特徴とする請求項4に記載の燃焼器ライナ。 - 前記固定部材は、前記板状部材の中央位置に配置され、
前記可動部材は、前記板状部材の中央位置の周りに1または複数配置されていることを特徴とする請求項5に記載の燃焼器ライナ。 - 前記燃焼領域に燃料を供給する燃料供給ノズルが周方向に間隔をあけて複数配置されるアニュラー形状を呈しており、
前記支持案内手段に支持された前記複数の板状部材は、前記周方向に配置された前記複数の燃料供給ノズルと対応して配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃焼器ライナ。 - 前記板状部材には、前記外壁部に向かって突出する複数の放熱ピンが設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の燃焼器ライナ。
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