JPH0345287B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガスタービンの燃焼器の空気流量調
整機構に係り、特に、燃焼用空気の流量調整が要
求される低NOx燃焼器において有効である。

〔発明の背景〕

ガスタービンの低NOx燃焼器においては、燃
料流量と空気流量との比がある一定の値となるよ
うに各々を調整することが必要である。通常、燃
料流量は、負荷変化に応じ調整制御されているが
空気流量については、あまり行われておらず、最
近になつて特開昭58−168821号に示すような燃焼
器内筒において流量調整を行う方式が考られつつ
ある。しかし、特開昭58−168821号に示される調
整機構においては、機械的な摺動部があり摩耗の
発生に対する考慮がなされていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、燃焼器に流入する空気量を正
確に調整しかつ、燃焼器と可動部との関係を非接
触で保持しガスタービンの長期運転における信頼
性の向上と、寿命の増大が図れる燃焼器の空気流
量調整機構を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は、空気供給口の開口面積を調
整する制御リングを内筒の外周に間隙を介して配
置するとともに、この制御リングの支持を行う支
持装置を、 制御リングの外周に、内筒の軸方向に所定の間
隔をもつて配置され、かつ内筒の軸方向に弾力性
を有するように配置された一対のリング状板バネ
と、 このリング状板バネの周方向所定個所で、リン
グ状板バネ同志を連結し、かつこの板バネと前記
制御リングを連結するサポートと、 前記リング状板バネの周方向所定個所で、前記
サポートとは周方向にずれた個所に配置され、リ
ング状板バネを前記外筒に支持する固定用ブロツ
クと、 により形成するとともに、 前記制御リングと前記リンク装置とを、少なく
とも１対の板バネにより連結するようになし所期
の目的を達成するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す。本実施例は、
大巾な低NOx化が図れる２段燃焼方式の燃焼器
の代表例を示している。同図において、ガスター
ビンは、圧縮器１、タービン２、燃焼器３などに
よつて構成されている。圧縮器１で圧縮された空
気４は、燃焼器３に導かれるが燃焼器３は、外筒
５、内筒６および頭部燃焼室７に１次燃料８を供
給する１次燃料ノズル９を装着したエンドカバー
１０が取付けられる。内筒６は、頭部燃焼室７と
これよりも径が大きい後部燃焼室１１で形成さ
れ、頭部燃焼室７と後部燃焼室１１との接続部１
２には、空気供給孔１３が設けられ、ここに２次
燃料１４が噴出され２次空気と共に後部燃焼室１
１へ供給されて、予混合燃焼火炎１５を形成す
る。尚、１次燃料ノズル９から噴出される１次燃
焼８への着火は、点火栓（図示せず）により行わ
れ１次燃焼火炎１６を形成させるが、２次空気供
給孔１３近辺の予混合火炎１５の形成は、１次燃
焼火炎１６からの火移りにより行われるようにな
つている。さらに、燃焼器３の廻りには、２段燃
焼方式特有の燃焼用空気量の調整を行うための駆
動機構であるリンク装置１７が設けられている。
第２図に、燃焼用空気量調整する部分の詳細図を
示している。第２図において、燃焼器ケーシング
１８の前部には、外筒５が位置し、その外筒５
は、前外筒５ａ、後外筒５ｂにより構成され、前
外筒５ａと後外筒５ｂとの間には、外筒５内部の
２次燃料ノズル１９に２次燃料１４を外筒５外部
より導くためのフランジ２０が位置し固定されて
いる。このフランジ２０の内部は、燃料の流路が
設けられており、燃焼マニホールド２０ａを介し
て、複数本の２次燃料ノズル１９に燃料が流れる
ようになつており、この２次燃料ノズル１９は、
フランジ２０に固定されている。さらに、フラン
ジ２０には、２次燃料ノズル１９より噴出された
２次燃料１４と空気供給孔１３に流入した燃焼用
空気２１との良好な混合が行われるように旋回器
２２が取付けられた２次空気供給装置２３が取付
けられ、その外周側には、シールバネ２４、内周
側にはシールバネ２５があり、それらを介して、
外周側には、後部燃焼室１１が組込まれ、内周側
には、頭部燃焼室７が組込まれており、いずれも
フランジ２０により支持されている。２次空気供
給装置２２３の流入口２６は、円筒形状をした燃
焼室内に均等に空気及び燃料を供給できるように
外周側全周が開口している。この流入口２６の外
側には、燃焼器ケーシング１８からの空気２７が
流入口２６に流入する際の流量を調整するための
制御リング２８が流入口２６外周とある一定の隙
間を保持して設けられている。制御リング２８
は、流入口２６を被うことができるように円筒形
状をしており、制御リング２８の外周に設けられ
た複数のサポート２９により可動ブロツク３０が
取付けられている。この可動ブロツク３０は、外
筒５の内面とある隙間が保持されるように調整さ
れている。可動ブロツク３０は、サポート２９と
同じく複数個設けられているが、それらの可動ブ
ロツク３０の円周方向の間にはさらに固定用ブロ
ツク３１（第２図では図示せず、第３図参照）が
設けられており、この固定用ブロツク３１は、第
２図における外筒５の内面に固定されており、固
定用ブロツク３１と前述した可動ブロツク３０と
は、帯状をなした板バネが平打ち曲げされた、す
なわち内筒の軸方向に弾性を有するように形成さ
れたリング状の板バネ３２の積層状のものより円
周方向に連結されている。板バネ３２は、可動ブ
ロツク３０及び固定用ブロツク３１共に、前後１
ケ所ずつ計２ケ所で連結され制御リング２８が軸
方向に移動する際の倒れあるいはねじれ等の変形
を防止するようになつている。以上述べた内容を
判り易く立体的に図示すると第３図に示すように
なる。但し、第２図における外筒５、フランジ２
０、２次空気供給装置２３、２次燃料ノズル１
９、頭部燃焼室７及び後部燃焼室１１は、本発明
の内容を理解するに妨げとなるため図示していな
い。第３図において、前述した内容を対応させて
述べる。制御リング２８は、複数のサポート２９
により可動ブロツク３０ａ，３０ｂに取付けられ
ている。可動ブロツク３０ａ，３０ｂの円周方向
の間には、固定用ブロツク３１が位置しておりこ
れらのブロツクは、帯状の薄い積層状の板バネ３
２ａ，３２ｂが軸方向同一位置となるように連結
支持されている。すなわち、制御リング２８の軸
方向位置が、２次空気供給装置の流入口に対して
適正な位置となるように組込まれることになる。
尚、固定用ブロツク３１は、図示していないが、
その外周に位置する外筒５（第２図参照）の内面
に軸方向、周方向共に動かないように固定されて
いる。一方、可動ブロツク３０ａ，３０ｂは、固
定用ブロツク３１同様、外筒の内側に位置する
が、外筒の内面からある隙間が保持されるよう
に、ブロツクの高さが、調整されており、固定用
ブロツク３１の間にある板バネ３２ａ，３２ｂに
より空間に保持され、このことによりサポート２
９を介して制御リング２８が保持されるようにな
つており、２次空気供給装置２３の流入口２６
（第２図参照）に対し半径方向においては、ある
一定の間隙が全周にわたり保持され、接触するよ
うなことがないようになつている。可動ブロツク
の内、左右の２ケ所の可動ブロツク３０ｂについ
ては、駆動装置３３が連結されている。駆動装置
３３は、板バネ３４、レバー３５、シヤフト３
６、リンク３７及び第２図に示すコロ３８、カム
３９、コントロールリング４０、ローラ４１、サ
ポート４２により構成されている。リンク３７と
シヤフト３６及びレバー３５は、キーあるいはボ
ルト締めなどの手段により機械的に１体化されて
おり、リンク３７がシヤフト３６を中心にして軸
方向に移動することにより、レバー３５は、リン
ク３７とは逆に軸方向に移動するようになつてい
る。このレバー３５は、リンク３７同様にシヤフ
ト３６を中心に回転移動し、その移動量を軸方向
の移動に変換するために、薄いい帯状の板バネ３
４が取付けられ可動ブロツク３０ｂに連結されて
いる。この板バネ３４は、レバー３５の回転によ
る可動ブロツク３０ｂとの位置のずれを、板バネ
がたわむことにより吸収することができるように
なつており、複雑なリンク機構を用いる必要がな
いようになつている。前述したシヤフト３６は、
第４図に示すように、外筒５の外周側に突出た座
４３の中を通して組込むことにより外筒５内と外
の遮断を行うようになつている。特に、外筒５内
の運転中における空気の圧力は、10数Kg／cm²ｇに
もなり、外側の大気圧と比べ圧力差が大である
が、シヤフト３６が回転できる程度の隙間で十分
シールすることができるようになつている。一
方、リンク３７の軸方向の移動をもたらしめる機
構であるが、第２図に示す如く、リンク３７の最
高点３７ａには、コロ３８が設けられており、コ
ントロールリング４０に取付けられたカム３９と
接している。コントロールリング４０の内周側に
は、コントロールリングが移動する場合、移動が
容易なようにローラ４１がいくつか設けられてお
り、コントロールリング４０が図中の矢印の方向
に移動することにより、それに取付いているカム
３９の形状により、コロ３８が押し上げられ、実
際には、リンク３７の軸方向の移動となつて駆動
されるようになつている。リンク３７の移動によ
りレバーが回転し、可動ブロツクを軸方向に移動
させ、同時にその内側に位置している制御リング
が板バネが全周均等にたわむことにより軸方向に
全周均等に移動することになる。尚、図示はして
いないが、第３図に示す板バネ３２ａ，３２ｂ
は、制御リング２８が軸方向に移動した場合、板
バネ自体に大きな引張力が加わらぬように板バネ
自体は、波形状あるいは、それに類する形状に成
形されており周方向に伸縮できるようになつてい
る。このことにより２次空気供給装置より流入す
る空気量が流入口全周にわたり均等に調整される
ことになるわけである。尚、カム３９とコロ３８
との接触は、リンク３７が第２図中左方へ押され
る場合は、板バネをたわませる力により、又、右
方へ動く場合は、板バネの復元力により、常に、
同一条件に保たれるようになつている。一般に、
ガスタービンにおいては、燃焼器は、多筒方式が
多くとり入れられており、今までの説明は、単筒
方式の場合で述べたが、多筒方式の場合でも、第
５図に示す如く、コントロールリング４０を、燃
焼器４３の全周に配置し、このコントロールリン
グ４０を油圧シリンダー４４で回転させることに
より前述した動作を各燃焼器について行わせるこ
とができるものである。尚通常の制御リングの動
作としては、第６図に示す如く、中間負荷帯にお
いて行われ、特に目的としては、２段燃焼方式に
おいて１次側から２次側へ火移りを行わせる場合
に多用されるものである。以上のことにより、本
発明によれば、燃焼器内へ流入する空気量の調整
を行うための制御リングを信頼性の高い板バネに
より非接触状態で支持し、かつ移動時においても
組込状態と同一の位置関係で移動が行われるよう
にしたため、信頼性の向上が図れるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、可動部が静止体と非接触の状
態に設定でき、かつ移動時においても初期設定状
態を保持した状態で移動が行われるので、機械的
な摩耗や損傷が起る可能性を完全に排除すること
ができる。また、板バネの力が常にこの空気調整
機構に働いているため、機構としての機械的なガ
タがなくなり、正確な制御が可能となるものであ
り、ガスタービンの全負荷帯にわたり、低NOx
化が図れるものである。以上のことから、長時間
運転における信頼性の向上と寿命の増大が図れる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２段燃焼方式の燃焼器の断面図、第
２図は、空気流量調整機構の詳細断面図、第３図
は、同じく詳細斜視図、第４図は、シヤフトシー
ル部の説明図、第５図は、多筒方式の燃焼器に実
施した場合の外観図、第６図は、空気流量流制御
特性図である。 ３…燃焼器、５…外筒、６…内筒、９…一次燃
料ノズル、１３…空気供給口、１７…リンク装
置、１９…二次燃料ノズル、２０…フランジ、２
８…制御リング、２９…サボート、３０…可動ブ
ロツク、３１…固定ブロツク、３２…板バネ、３
５…レバー、３７…リンク、３９…カム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼室を形成する内筒と、 該内筒内に燃料を供給する燃料ノズルと、 前記内筒の周壁に開口し、内筒内に空気を供給
   する複数個の空気供給口と、 内筒をとりかこみ、かつ内筒外周面との間に空
   気供給路となる空気を形成している外筒と、 前記内筒の外側に同心状に設けられ、内筒の軸
   方向に移動して前記空気供給口の開口面積を調整
   する制御リングと、 前記外筒に支持され、かつ前記制御リングを移
   動させるリンク装置と、 を備えたガスタービン燃焼器において、 前記制御リングを前記内筒の外周に間隙を介し
   て配置するとともに、該制御リングの支持を行う
   支持装置を、 制御リングの外周に内筒の軸方向に所定の間隔
   をもつて配置され、かつ内筒の軸方向に弾力性を
   有するように配置された一対のリング状板バネ
   と、 該リング状板バネの周方向所定個所で、リング
   状板バネ同志を連結し、かつ該板バネと前記制御
   リングを連結するサポートと、 前記リング状板バネの周方向所定個所で、前記
   サポートとは周方向にずれた個所に配置され、リ
   ング状板バネを前記外筒に支持する固定用ブロツ
   クと、 により形成するとともに、 前記制御リングと前記リンク装置とを、少なく
   とも１対の板バネにより連結するようにしたこと
   を特徴とするガスタービン燃焼器の空気流量調整
   機構。