JPH06193461A - ガスタービン群 - Google Patents

ガスタービン群

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JPH06193461A
JPH06193461A JP5237976A JP23797693A JPH06193461A JP H06193461 A JPH06193461 A JP H06193461A JP 5237976 A JP5237976 A JP 5237976A JP 23797693 A JP23797693 A JP 23797693A JP H06193461 A JPH06193461 A JP H06193461A
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JP
Japan
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combustion chamber
fluid machine
gas turbine
gas
fluid
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Withdrawn
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JP5237976A
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English (en)
Inventor
Alfred Haeusermann
アルフレート・ホイザーマン
Hans Wettstein
ハンス・ウエットシユタイン
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/425—Combustion chambers comprising a tangential or helicoidal arrangement of the flame tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/18—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines without stationary working-fluid guiding means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/023—Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/58—Cyclone or vortex type combustion chambers

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービン群において、燃焼室の形を大き
く変えないで、燃焼室内でのガス粒子の滞留時間を最大
にすることである。 【構成】 ガスタービン群の場合、環状燃焼室１として
形成された燃焼室は二つの流体機械２，３の間に配置さ
れている。普通の場合、環状燃焼室１の上流側に設けら
れた流体機械２は圧縮機２ｂであり、環状燃焼室１の下
流側に配置された流体機械３はタービンである。その
際、環状燃焼室１の下流側に配置された流体機械は、最
初の案内羽根列を備えておらず、その付勢は回転羽根列
６によってただちに開始される。この回転羽根列は、環
状燃焼室１の上流に設けられた流体機械２からの旋回運
動によって付勢される。旋回運動自体は環状燃焼室１の
全長にわたって維持される。その際、旋回運動によっ
て、ガス流が環状燃焼室１の軸方向流れ方向においてら
せん状の運動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第１と第２の流体機械
と、その間に接続配置された少なくとも一つの燃焼室と
を備えたガスタービン群（ガスターボグループ）に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】新しい世代の燃焼室を、例えば環状燃焼
室として設計する場合、軸の安定性をできるだけ高くす
るために、構造長さを最小限にする努力がなされる。こ
の構造長さを最小限にする場合、必要な燃焼にとって供
される時間が短すぎるので、このような設計によって、
効率と有害物質エミッションに関して重大な欠点が生じ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は対策を
講じるものである。本発明の根底をなす課題は、冒頭に
述べた種類のガスタービン群において、燃焼室の形を大
きく変えないで、燃焼室でのガス粒子の滞留時間を最大
にすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、第２の流体機械が最初の案内羽根列を備えておら
ず、第２の流体機械の最初の回転羽根列が第１の流体機
械からのガスの旋回運動によって付勢可能であることに
よって解決される。
【０００５】有効な燃焼室の長さを最小にすると共にガ
ス粒子の滞留時間を長くすることは、ガス流にらせん状
の旋回運動を強制することによって達成される。この旋
回運動は、燃焼空間を通るガス粒子の単なる通過運動に
比べて、通過時間の大幅な延長をもたらす。
【０００６】このような運動を達成するために、燃焼室
の上流側に接続配置された流体機械からの流出旋回運動
が、そこで作用する後案内羽根列によって消滅しない
で、燃焼室に移行させられ、もし必要であれば強められ
る。
【０００７】本発明の重要な効果は、燃焼室の上流側で
作用する流体機械の最後の後案内羽根列が省略されるこ
とにある。それによって、燃焼室の上流側に作用する流
体機械の最後の回転羽根列によって生じる、この流体機
械内の旋回運動が、燃焼室に移行し、そこで速度ベクト
ルを変えないでらせん状に進行し、維持される。その結
果、燃焼と有害物質エミッションに関して利点が生じ
る。勿論、旋回運動を発生する羽根を、燃焼室のすぐ手
前に配置することができる。これは慣用のガスタービン
群の場合に有利である。
【０００８】本発明の他の効果は、燃焼室の下流側に接
続配置された流体機械の最初の案内羽根列が全部省略さ
れることにある。なぜなら、この流体機械の最初の回転
羽根列へのガス流の流入のための条件が、燃焼室内の旋
回運動によって満たされるからである。
【０００９】本発明の他の効果は、旋回運動発生器が、
燃焼室の下流側の高温の場所から、上流の低温の場所へ
移され、冷却空気の消費量が非常に少なくなることにあ
る。これは設備の効率を高める。なぜなら、高温ガス温
度が同じ場合、ＩＳＯ温度が高くなるからである。
【００１０】本発明の他の効果は、燃焼室の下流側に接
続配置された流体機械の最初の回転羽根列への流れが均
一な流れであることである。本発明による課題解決策の
他の有利な構成は、従属請求項に記載してある。
【００１１】
【実施例】次に、図に基づいて本発明の実施例を詳しく
説明する。本発明の直接的な理解にとって必要でない要
素はすべて省略してある。媒体の流れ方向は矢印で示し
てある。
【００１２】図は上流と下流に接続配置した流体機械を
備えた代表的な環状燃焼室を略示している。図に示した
環状燃焼室１は、上流に接続配置した第１の流体機械
（流体流れエンジンまたは速度式機関）２と、下流に接
続配置した第２の流体機械３との間に延長形成されてい
る。流体機械２，３と環状燃焼室１は好ましくは共通の
ロータ軸１１上に設けられている。第１の流体機械２は
ガスタービン群の圧縮機２ｂであってもよし、また発電
所、例えば複合設備の高圧ガスタービンであってもよ
い。環状燃焼室１の下流側に設けられた流体機械３はガ
スタービン、例えば高圧タービンまたは低圧タービンで
ある。燃焼室１の長さ自体は、ガス粒子の滞留時間を最
大にするために、供されるスペースの内法内で最大とな
っている。この場合、後述するように、燃焼室内におい
て流体機械２以降、らせん状の旋回運動がガス流に付与
される。流体機械２が圧縮機であるかあるいはタービン
であるかに関係なく、必要な場合にのみ、流体機械２の
最後の回転羽根列５の後に、後案内羽根列４が設けられ
ている。ガス流が流体機械２の最後の回転羽根列から、
充分な強さの旋回運動を伴って環状燃焼室１に入るとき
には、後案内羽根列４を省略することができる。従っ
て、流体機械２の選択的に設けられた後案内羽根列４
は、場合によって必要となる旋回運動の増強を生じ、そ
れによって旋回運動が環状燃焼室１の全長にわたって充
分な強さで発生する。ガス流は旋回運動によって環状燃
焼室１の軸方向の流れ方向９においてらせん状運動１２
を行う。その際、第１の流体機械２と第２の流体機械３
の間でガス粒子が進む距離は、ガスが環状燃焼室１を単
に軸方向に流過する場合よりも長い。軸方向に流過する
ときに発生する流速はできかぎりらせん状の流れの場合
の流速を超えない。これは大きな燃焼室流過横断面積を
必要とする。更に、旋回運動は、第１の流体機械２のす
ぐ下流で環状燃焼室１に噴射される燃料１０との混合作
用を強める。環状燃焼室１の下流に接続配置された流体
機械３はその入口に、最初の案内羽根列を備えておら
ず、回転羽根列６が最初に設けられている。続いて流体
機械３はタービンとして公知のごとく形成されている。
すなわち、案内羽根列７、回転羽根列８等が続く。環状
燃焼室１の下流の流体機械３のための旋回運動発生器
を、環状燃焼室の上流に配置することにより、冷却空気
の消費について顕著な効果がある。旋回運動発生器が低
い温度の場所で作用することにより、冷却空気の消費が
最小となる。それによって、高温ガス温度が同じで、Ｉ
ＳＯ温度が高くなる。流速が一定の状態で旋回運動の強
さを増大させる例は、環状燃焼室１の平均半径が流れ方
向において累減することにある。すなわち、流過横断面
積を同じにして機関の中心軸線１３に対して環状燃焼室
１を流れ方向に円錐状に形成することにある。流れ技術
的な観点から第１の流体機械の後にディフューザーが設
けられる場合には、このディフューザーの後に後案内羽
根列４を設けることが望ましい。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるガスタ
ービン群は、燃焼室の形を大きく変えないで、燃焼室で
のガス粒子の滞留時間を最大にすることができるという
利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図は上流と下流に接続配置した流体機械を備え
た代表的な環状燃焼室を略示している。
【符号の説明】
１ 環状燃焼室 ２ 第１の流体機械 ２ａ タービン ２ｂ 圧縮機 ３ 第２の流体機械 ４ 後案内羽根列 ５ 第１の流体機械の最後の
回転羽根列 ６ 第２の流体機械の回転羽
根列 ７ 第２の流体機械の案内羽
根列 ８ 第２の流体機械の回転羽
根列 ９ 流れ方向 １０ 燃料噴射ノズル １１ ロータ軸 １２ らせん状運動 １３ 中心軸線

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１と第２の流体機械と、その間に接続
    配置された少なくとも一つの燃焼室とを備えたガスター
    ビン群において、第２の流体機械（３）が最初の案内羽
    根列を備えておらず、第２の流体機械（３）の最初の回
    転羽根列（６）が第１の流体機械（２）からのガスの旋
    回運動によって付勢可能であることを特徴とするガスタ
    ービン群。
  2. 【請求項２】 第１の流体機械（２）が圧縮機（２ｂ）
    であり、第２の流体機械（３）がタービンであることを
    特徴とする請求項１のガスタービン群。
  3. 【請求項３】 第１の流体機械（２）と第２の流体機械
    （３）がタービンであることを特徴とする請求項１のガ
    スタービン群。
  4. 【請求項４】 第１の流体機械（２）の最後の回転羽根
    列（５）の旋回運動の強化およびまたは方向づけが、そ
    れに後続配置された後案内羽根列（４）によって達成可
    能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つ
    のガスタービン群。
  5. 【請求項５】 燃焼室（１）が第１と第２の流体機械
    （２，３）の間で軸方向またはほぼ軸方向に延びる環状
    燃焼室であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
    一つのガスタービン群。
  6. 【請求項６】 環状燃焼室（１）が同じ流過横断面積を
    有すると共に流れ方向において累減する平均半径を有す
    ることを特徴とする請求項５のガスタービン群。
  7. 【請求項７】 燃焼室が環状に配置された一つまたは複
    数の燃焼空間からなり、この燃焼空間が第１と第２の流
    体機械（２，３）の間に設けられ、第１の流体機械
    （２）で発生した旋回運動が第２の流体機械（３）を付
    勢するまで維持されることを特徴とする請求項１〜４の
    いずれか一つのガスタービン群。
  8. 【請求項８】 旋回運動を伝達するための、周囲に設け
    られた複数の単一燃焼空間が、らせん状の形を有するこ
    とを特徴とする請求項７のガスタービン群。
JP5237976A 1992-09-26 1993-09-24 ガスタービン群 Withdrawn JPH06193461A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4232383:5 1992-09-26
DE4232383A DE4232383A1 (de) 1992-09-26 1992-09-26 Gasturbogruppe

Publications (1)

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JPH06193461A true JPH06193461A (ja) 1994-07-12

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ID=6468967

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EP (1) EP0590297A1 (ja)
JP (1) JPH06193461A (ja)
KR (1) KR940007348A (ja)
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DE (1) DE4232383A1 (ja)
PL (1) PL300467A1 (ja)

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