JP7214332B2 - ガスタービンの燃焼システムにおける段階的な燃料および空気噴射 - Google Patents
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Description
結果として、先進的な燃焼システム設計の第一義的な目標の1つは、燃焼による排出、空力的な圧力損失、および漏れを最小限に抑えつつ、より高い着火温度および/またはより効率的な性能を可能とする段階的燃焼構成および冷却法の開発に関する。当然のことながら、このような技術の進歩によって、エンジンの効率レベルは向上する。
んでいてもよい。前方噴射器21および段階的噴射システム50に含まれ得るさまざまな段階的噴射器51は、所望の動作ならびに好ましい空気および燃料分離が実現されるように、複数の方法で制御および構成されるようになっていてもよい。図4に模式的に示すように、これには、制御可能なバルブ75を介して各噴射器に供給される給気および供給燃料の能動的な制御を含んでいてもよいが、関連する流れを測定するように機能する任意の機械的作動機器が用いられるようになっていてもよい。当然のことながら、能動制御は、制御装置が各バルブと電子的に連通することにより制御アルゴリズムに準じてバルブ設定を操作するコンピュータ化制御システムに制御可能なバルブ75を接続することによって実現されるようになっていてもよい。他の考え得る実施形態によれば、段階的噴射器51および前方噴射器21それぞれへの給気および供給燃料は、燃料および空気を各噴射器に供給する燃料および空気導管の相対的なオリフィスサイズ規定によって受動的に制御されるようになっていてもよい。段階的噴射システム50に関する制御法は、さまざまな段階的噴射器51間、さまざまな段階(存在する場合)の段階的噴射器51間、さまざまな段階的噴射器51と前方噴射器21との間、またはこれらのすべてにおける供給燃料および給気の測定を含んでいてもよい。
11 圧縮器
12 タービン
13 燃焼器
14 圧縮器動翼列(動翼)
15 圧縮器静翼列(静翼)
16 タービン動翼
17 タービン静翼
18 中心軸
19 ヘッドエンド
20 後方フレーム
21 前方噴射器
22 燃料経路
23 ノズル
24 内側半径方向壁
25 外側半径方向壁
26 流れ環
27 エンドカバー
28 前方チャンバ
29 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 遷移要素
35 遷移スリーブ
37 作動流体流路
41 インピンジメントポート
43 圧縮器排出ケーシング
44 圧縮器排出空洞
50 段階的噴射システム
51 段階的噴射器
52 燃料通路
53 ノズル
57 中心軸
58 噴射基準面
67 前方基準面
68 中間基準面
69 後方基準面
70 上流燃焼帯
71 下流燃焼帯
72 タービン燃焼帯
75 バルブ
108 流路壁
108a 内部流路壁
108b 外部流路壁
109 環壁
113 エーロフォイル
123 接合部分
124 漏れ流路
125 間隙
126 燃料噴射器
128 燃料プレナム
129 燃料ポート
131 前方縁部
131a 前方縁部
131b 前方縁部
132 後方縁部
135 間隙幅
138 スロット
Claims (9)
- 一体的に作動流体流路(37)を規定するタービン(12)に結合された燃焼器(13)であって、前記作動流体流路(37)が、当該燃焼器(13)の前方噴射器(21)により規定された前端から、当該燃焼器(13)が終わって前記タービン(12)が始まる接合部分(123)を通った後、前記タービン(12)を通って、後端まで、長手軸に沿って後方に延びた、燃焼器(13)と、
前記燃焼器(13)と前記タービン(12)との間の前記接合部分(123)に形成された間隙(125)と、
前記間隙(125)の近傍に配設され、前記間隙(125)を通過する空気流に燃料を噴射する燃料噴射器(126)と、
備え、
前記間隙(125)が、前記接合部分(123)を起点とする前段漏れ通路であって、通過する前記空気流に関して所望のレベルに対応するように拡がった、前段漏れ通路を備え、
前記間隙(125)が、前記燃焼器(13)に堅く取り付けられた構造により前方側まで規定されるとともに、前記タービン(12)に堅く取り付けられた構造により後方側まで規定された軸方向間隙を含む、ガスタービン(10)。 - 一体的に作動流体流路(37)を規定するタービン(12)に結合された燃焼器(13)であって、前記作動流体流路(37)が、当該燃焼器(13)の前方噴射器(21)により規定された前端から、当該燃焼器(13)が終わって前記タービン(12)が始まる接合部分(123)を通った後、前記タービン(12)を通って、後端まで、長手軸に沿って後方に延びた、燃焼器(13)と、
前記燃焼器(13)と前記タービン(12)との間の前記接合部分(123)に形成された間隙(125)と、
前記間隙(125)の近傍に配設され、前記間隙(125)を通過する空気流に燃料を噴射する燃料噴射器(126)と、
前記作動流体流路(37)の周りに形成され、圧縮器(11)により供給された燃焼器給気を受容する圧縮器排出空洞(44)と、
前記燃焼器(13)および前記タービン(12)を通して前記作動流体流路(37)を規定する流路壁(108)を備え、
前記間隙(125)が、前記タービン(12)の前記流路壁(108)の最前方縁部と前記燃焼器(13)の前記流路壁(108)の最後方縁部との間に規定された軸方向間隙を含み、
前記間隙(125)が、当該間隙(125)を通って流れる前記空気流が導出されるように、前記圧縮器排出空洞(44)と流体連通し、
前記燃焼器(13)が、環状燃焼器および缶-環状燃焼器の一方を含む、ガスタービン(10)。 - 前記燃料噴射器(126)が、段階的噴射器(51)を備え、前記前方噴射器(21)および前記燃料噴射器(126)が、段階的噴射システム(50)を備え、
前記タービン(12)に静翼列(17)を形成するように、円周方向に離隔して位置決めされた静翼(17)と、
前記前方噴射器(21)と前記燃料噴射器(126)との間で燃焼器供給燃料を分配するように構成された燃料配向構造と、
前記前方噴射器(21)と前記間隙(125)との間で前記圧縮器(11)により供給された燃焼器給気を分配するように構成された空気配向構造と、
をさらに備え、
前記燃焼器(13)が、前記前方噴射器(21)の下流に燃焼帯を規定する内側半径方向壁(24)と、前記内側半径方向壁(24)との間に流れ環が形成されるように、前記内側半径方向壁(24)の周りに同心円状に形成された外側半径方向壁(25)とを備えた、請求項2に記載のガスタービン(10)。 - 前記タービン(12)内において、
前記流路壁(108)が、前記作動流体流路(37)の内部境界を規定する内部流路壁(108a)と、前記作動流体流路(37)の外部境界を規定する外部流路壁(108b)とを含み、前記タービン(12)を通る前記作動流体流路(37)が環状の断面形状を含むように、前記外部流路壁(108b)が前記内部流路壁(108a)の周りに同心円状に形成され、
前記内部流路壁(108a)の前方縁部(131a)が、前記内部流路壁(108a)の前方終端点を含み、
前記外部流路壁(108b)の前方縁部(131b)が、前記外部流路壁(108b)の前方終端点を含む、請求項3に記載のガスタービン(10)。 - 前記燃焼器(13)が、缶-環状燃焼器を含み、
前記前方噴射器(21)の下流に燃焼帯を規定する前記燃焼器(13)の内側半径方向壁(24)が、前端における略円筒形状から、前記接合部分(123)における前記作動流体流路(37)の環状形状の部位の断面形状に対応する後端での断面形状へと軸方向に遷移する断面形状を含み、
前記燃焼器(13)内において、
前記流路壁(108)が、前記内側半径方向壁(24)を含み、
前記内側半径方向壁(24)の後方縁部(132)が、前記内側半径方向壁(24)の後方終端点を含み、
前記軸方向間隙が、前記タービン(12)内における前記内部流路壁(108a)および前記外部流路壁(108b)の前記前方縁部(131a、131b)の少なくとも一方と前記燃焼器(13)内における前記内側半径方向壁(24)の前記後方縁部(132)の対応する対向部との間に規定された、請求項4に記載のガスタービン(10)。 - 前記燃焼器(13)が、環状燃焼器を含み、
前記燃焼器(13)において、
前記流路壁(108)が、前記作動流体流路(37)の内部境界を規定する内部流路壁(108a)と、前記作動流体流路(37)の外部境界を規定する外部流路壁(108b)とを含み、前記燃焼器(13)を通る前記作動流体流路(37)が環状の断面形状を含むように、前記外部流路壁(108b)が前記内部流路壁(108a)の周りに同心円状に形成され、
前記内部流路壁(108a)の後方縁部(132)が、前記内部流路壁(108a)の後方終端点を含み、
前記外部流路壁(108b)の後方縁部(132)が、前記外部流路壁(108b)の後方終端点を含み、
前記軸方向間隙が、(i)前記燃焼器(13)の前記内部流路壁(108a)および前記外部流路壁(108b)の前記後方縁部(132)の少なくとも一方と(ii)前記タービン(12)の前記内部流路壁(108a)および前記外部流路壁(108b)の前記前方縁部(131a、131b)の少なくとも一方との間に規定された、請求項4に記載のガスタービン(10)。 - 前記燃焼器(13)が、前記前方噴射器(21)の下流に生じる燃焼帯の後端において当該燃焼器(13)の前記流路壁(108)を支持するように構成された後方フレーム(20)を備え、
前記静翼(17)の内部側壁および外部側壁の少なくとも一方が、前記タービン(12)の前記流路壁(108)の前記最前方縁部を形成し、
前記後方フレーム(20)が、前記燃焼器(13)の前記流路壁(108)の前記最後方縁部を形成する、請求項4に記載のガスタービン(10)。 - 前記静翼(17)それぞれについて、前記内部側壁、および前記外部側壁が、一体的に形成された構成要素を含む、請求項7に記載のガスタービン(10)。
- 前記間隙(125)が、前記タービン(12)の前記流路壁(108)の前記最前方縁部と前記燃焼器(13)の前記流路壁(108)の前記最後方縁部との間の軸方向距離を示す間隙幅(135)を含み、
前記間隙幅(135)が実質的に一定となるように、前記タービン(12)の前記流路壁(108)の前記最前方縁部および前記燃焼器(13)の前記流路壁(108)の前記最後方縁部が構成された、請求項4に記載のガスタービン(10)。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
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JP2010159956A (ja) | 2009-01-07 | 2010-07-22 | General Electric Co <Ge> | 気流分割の調節による希薄遅延噴射 |
JP2014181896A (ja) | 2013-03-15 | 2014-09-29 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンにおける下流の燃料および空気噴射に関するシステムおよび装置 |
JP2016070082A (ja) | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | シール部材 |
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