JP6817051B2 - ガスタービンの燃焼システムにおける多段式の燃料および空気噴射 - Google Patents
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Description
別の実施形態によれば、図15に示すように、空気誘導構造体は、外側半径方向壁25の周りおよびその外側に形成された第3の半径方向壁86を含むことができ、それらの間に外側流れアニュラス87を形成する。図示するように、圧縮機排出キャビティ44から導出された空気流を最終的に多段インジェクタ51に供給するスイッチバック冷媒流路88を配置することができる。図示するように、スイッチバック冷媒流路88は、流れアニュラス26の一部分内に形成された上流側部分91と、それに続く外側流れアニュラス87内に形成された下流側部分92と、を含むことができる。このようにして、スイッチバック冷媒流路88は、流れアニュラス26を通って前方に移動する流れを、外側流れアニュラス87を通って移動する後方の流れに方向転換することができる。
11 圧縮機
12 タービン
13 燃焼器
14 圧縮機ロータブレード
15 圧縮機ステータブレード
16 タービン・ロータ・ブレード
17 タービン・ステータ・ブレード
18 中心軸
19 ヘッドエンド
20 後方フレーム
21 前方インジェクタ
22 燃料ライン
23 ノズル
24 内側半径方向壁
25 外側半径方向壁
26 流れアニュラス
26a 内側流れアニュラス
26b 外側流れアニュラス
27 端部カバー
28 前方チャンバ
29 燃焼ゾーン、後方チャンバ
30 キャップアセンブリ
31 燃焼器ケーシング
32 ライナ
33 ライナスリーブ
34 トランジションピース
35 トランジションスリーブ
37 作動流体流路
41 インピンジメントポート
42 開口部
43 圧縮機排出ケーシング
44 圧縮機排出キャビティ
45 キャップ入口
50 多段噴射システム
51 多段インジェクタ
52 燃料流路
53 ノズル
54 外側ポート
55 ポート
56 燃料ポート
57 長手中心軸
58 噴射基準面
61 噴射ポート
62 燃料および空気混合チャンバ
63 シールド壁
67 前方基準面
68 中間基準面
69 後方基準面
70 上流側燃焼ゾーン
71 下流側燃焼ゾーン
72 タービン燃焼ゾーン
75 制御可能なバルブ
81 タービュレータ
82 溝
83 マイクロチャネル
85 軸方向パーティション
86 第3の半径方向壁
87 外側流れアニュラス
88 スイッチバック冷媒流路
91 上流側部分
92 下流側部分
93 前方ポート
94 後方ポート
101 冷媒流路
101a 第1の冷媒流路
101b 第2の冷媒流路
103 取り入れ部
104 冷却回路
105 取り出し部
108 流路壁
108a 内側流路壁
108b 外側流路壁
109 アニュラス壁
109a 内側アニュラス壁
109b 外側アニュラス壁
111 軸方向パーティション
113 翼形部
114 前縁
115 後縁
117 内側側壁、外側側壁
118 表面ポート
119 コネクタチャネル
Claims (15)
- ガスタービン(10)であって、
タービン(12)に結合され、共に作動流体流路(37)を画定する燃焼器(13)であって、前記作動流体流路(37)は、前記燃焼器の前方インジェクタ(21)により画定される前端部から、前記燃焼器が前記タービン(12)に接続される界面を通り、次に前記タービン(12)を通って前記タービン(12)に画定された後端部まで、長手軸に沿って後方に延在する、燃焼器と、
圧縮機(11)により供給される燃焼器の空気供給を受け取るための、前記作動流体流路(37)の周りに形成された圧縮機排出キャビティ(44)と、
前記前方インジェクタ(21)、および前記作動流体流路(37)の前記長手軸に沿って前記前方インジェクタ(21)から後方に軸方向に離間して配置された多段インジェクタ(51)を含む多段噴射システム(50)と、
前記タービン(12)内で円周方向に離間して配置されたステータブレード列内に配置されたステータブレード(17)であって、内側側壁と外側側壁との間の前記作動流体流路(37)を横切って延在する翼形部(113)を含むステータブレード(17)と、
燃焼器の燃料供給を前記前方インジェクタ(21)と前記多段インジェクタ(51)とに配分するように構成された燃料誘導構造体と、
前記燃焼器の空気供給を前記前方インジェクタ(21)と前記多段インジェクタ(51)とに配分するための空気誘導構造体と、を含み、
前記空気誘導構造体は、一方向の連続した冷媒流路(101)を含み、前記冷媒流路(101)は、
前記圧縮機排出キャビティ(44)に流体結合された上流側ポートと、前記内側側壁および前記外側側壁の一方を貫通して形成された下流側ポートと、を含む取り入れ部(103)と、
前記多段インジェクタ(51)に流体結合された下流側ポートと、前記内側側壁および前記外側側壁のうちの、前記取り入れ部(103)の前記下流側ポートが貫通して形成された側壁と反対側の側壁を貫通して形成された上流側ポートと、を含む取り出し部(105)と、
前記ステータブレード(17)の前記翼形部(113)の内部を貫通して延在する冷却回路(104)と、を含み、前記冷却回路(104)は、前記取り入れ部(103)の前記下流側ポートに接続された上流側端部と、前記取り出し部(105)の前記上流側ポートに接続された下流側端部と、を含む、ガスタービン(10)。 - 請求項1に記載のガスタービン(10)であって、前記作動流体流路(37)を囲む流れアニュラス(26)をさらに含み、
前記ステータブレード(17)列は、前記タービン(12)のステータブレードの最前列を含み、
前記冷媒流路(101)の前記取り入れ部(103)および前記取り出し部(105)は、前記内側側壁および前記外側側壁の各側面に存在する前記流れアニュラス(26)の軸方向部分を含む、ガスタービン(10)。 - 請求項2に記載のガスタービン(10)であって、
前記冷媒流路(101)の前記取り入れ部(103)および前記取り出し部(105)は、各々が前記ステータブレード(17)の前縁(114)と後縁(115)との間に画定された軸方向範囲を軸方向に重ね合わせるように配置され、
前記取り入れ部(103)の前記下流側ポートは、前記外側側壁を貫通して形成され、前記取り出し部(105)の前記上流側ポートは、前記内側側壁を貫通して形成される、ガスタービン(10)。 - 請求項2に記載のガスタービン(10)であって、
前記冷媒流路(101)の前記取り入れ部(103)および前記取り出し部(105)は、各々が前記ステータブレード(17)の前縁(114)と後縁(115)との間に画定された軸方向範囲を軸方向に重ね合わせるように配置され、
前記取り入れ部(103)の前記下流側ポートは、前記内側側壁を貫通して形成され、前記取り出し部(105)の前記上流側ポートは、前記外側側壁を貫通して形成される、ガスタービン(10)。 - 請求項2に記載のガスタービン(10)であって、前記多段インジェクタ(51)は、前記作動流体流路(37)内の噴射点に到達するように前記流れアニュラス(26)と交差し、
前記噴射点の軸方向の位置に対して、前方アニュラス部分が前記噴射点の前方側に画定され、後方アニュラス部分が前記噴射点の後方側に画定される、ガスタービン(10)。 - 請求項5に記載のガスタービン(10)であって、前記多段インジェクタ(51)と軸方向に一致するように前記流れアニュラス(26)内に配置された軸方向パーティション(85)をさらに含み、
前記軸方向パーティション(85)は、前記後方アニュラス部分から前記前方アニュラス部分を流体封止するように構成され、
前記前方アニュラス部分に流入する前記燃焼器の空気供給の前記空気の実質的にすべてが、前記前方インジェクタ(21)に導かれ、
前記後方アニュラス部分に流入する前記燃焼器の空気供給の前記空気の実質的にすべてが、前記多段インジェクタ(51)に導かれる、ガスタービン(10)。 - 請求項1に記載のガスタービン(10)であって、前記作動流体流路(37)を囲む流れアニュラス(26)をさらに含み、
流路壁(108)が前記作動流体流路(37)を画定し、前記流路壁(108)は、前記作動流体流路(37)に面する高温側面と、前記高温側面の反対側に、流れアニュラス(26)に面する低温側面と、を有し、
アニュラス壁(109)が前記流路壁(108)との間に前記流れアニュラス(26)を形成するように前記流路壁(108)を囲み、かつ前記流路壁(108)からオフセットされ、前記アニュラス壁(109)は、前記流れアニュラス(26)に面する高温側面と、前記圧縮機排出キャビティ(44)と流体連通する低温側面と、を有する、ガスタービン(10)。 - 請求項7に記載のガスタービン(10)であって、前記冷媒流路(101)の前記取り入れ部(103)の前記上流側ポートは、前記燃焼器の空気供給の一部が前記取り入れ部(103)に入ることを可能にするための、前記アニュラス壁(109)の対応する部分を貫通して形成された開口部(42)を含み、
前記開口部は、前記前方インジェクタ(21)に流れる前記燃焼器の空気供給の残りの部分に対して、前記多段インジェクタ(51)に流れる前記燃焼器の空気供給の前記一部を調整するように構成される、ガスタービン(10)。 - 請求項8に記載のガスタービン(10)であって、前記アニュラス壁(109)を貫通して形成された前記開口部は、前記流路壁(108)の前記低温側面を冷却するように構成されたインピンジメントポート(41)を含む、ガスタービン(10)。
- 請求項8に記載のガスタービン(10)であって、前記燃焼器の空気供給を調整することは、前記燃焼器の空気供給の少なくとも30%を前記多段インジェクタ(51)に導くことを含む、ガスタービン(10)。
- 請求項8に記載のガスタービン(10)であって、前記燃焼器の空気供給を調整することは、前記燃焼器の空気供給の少なくとも50%を前記多段インジェクタ(51)に導くことを含む、ガスタービン(10)。
- 請求項7に記載のガスタービン(10)であって、
前記タービン(12)内において、
前記流路壁(108)は、前記作動流体流路(37)の内側境界を画定する内側流路壁(108a)と、前記作動流体流路(37)の外側境界を画定する外側流路壁(108b)と、を含み、
前記流れアニュラス(26)は、内側流れアニュラス(26a)および外側流れアニュラス(26b)を含み、前記アニュラス壁(109)は、内側アニュラス壁(109a)および外側アニュラス壁(109b)を含み、前記内側側壁および前記外側側壁は、それぞれ前記内側流路壁および前記外側流路壁の軸方向部分を含み、
前記内側アニュラス壁は、前記内側流路壁との間に前記内側流れアニュラス(26a)を形成するように前記内側流路壁からオフセットされ、
前記外側アニュラス壁は、前記外側流路壁との間に前記外側流れアニュラス(26b)を形成するように前記外側流路壁からオフセットされ、
前記燃焼器内において、
前記流路壁(108)は、内側半径方向壁(24)を含み、
前記アニュラス壁(109)は、前記内側半径方向壁の周りに形成された外側半径方向壁(25)を含み、前記内側半径方向壁および前記外側半径方向壁は、前記作動流体流路(37)の前記長手軸の周りに同心円状に配置される、ガスタービン(10)。 - 請求項10に記載のガスタービン(10)であって、前記取り入れ部(103)および前記取り出し部(105)は、互いに軸方向に重なり合うように配置され、
前記冷媒流路(101)の前記取り入れ部(103)および前記取り出し部(105)の両方は、前記ステータブレード(17)の前縁(114)と後縁(115)との間に画定された軸方向範囲を完全に含む軸方向範囲を画定するように構成される、ガスタービン(10)。 - 請求項12に記載のガスタービン(10)であって、
前記冷媒流路(101)の前記取り入れ部(103)は、前記内側流れアニュラス(26a)の軸方向部分を含み、
前記冷媒流路(101)の前記取り出し部(105)は、前記外側流れアニュラス(26b)の軸方向部分を含む、ガスタービン(10)。 - 請求項12に記載のガスタービン(10)であって、
前記冷媒流路(101)の前記取り入れ部(103)は、前記外側流れアニュラス(26b)の軸方向部分を含み、
前記冷媒流路(101)の前記取り出し部(105)は、前記内側流れアニュラス(26a)の軸方向部分を含む、ガスタービン(10)。
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