JPH0660740B2 - ガスタービンの燃焼器 - Google Patents

ガスタービンの燃焼器

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JPH0660740B2
JPH0660740B2 JP60071055A JP7105585A JPH0660740B2 JP H0660740 B2 JPH0660740 B2 JP H0660740B2 JP 60071055 A JP60071055 A JP 60071055A JP 7105585 A JP7105585 A JP 7105585A JP H0660740 B2 JPH0660740 B2 JP H0660740B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、燃焼器の内筒または尾筒からなる燃焼筒の
壁面を、フイルム冷却、ピンフイン冷却、インピンジ冷
却からなる３つの冷却手段の組み合わせによつて冷却す
るようにしたガスタービンの燃焼器に関する。
［従来の技術］ ガスタービンの燃焼器は、その高温化の対策として従来
からその壁面を冷却することで対処している。
その冷却は、フイルム冷却、ピンフイン冷却、もしく
は、インピンジ冷却、または、これらの組み合わせによ
りなされている。
上記組み合わせによる冷却手段の一例は、たとえば、特
開昭５２−１３０１５号公報に開示されている。
ここにおいて、これら３つの冷却手段のうち、フイルム
冷却手段は、燃焼器の内面に沿つて冷却空気の薄い膜を
作るもので、他の冷却手段に比べてとくに冷却効果が優
れている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記公報におけるフイルム冷却手段は、
燃焼器を形成する壁板を軸方向に沿つて多数に分割して
順次よろい式に組み合わせ、それら前後の壁板のオーバ
ラップする間に形成された空間に導入された冷却空気を
そのまま流出して壁板内面に沿わせることにより冷却を
図るものとされていた。
こうしたフイルム冷却手段によると、壁板がよろい式に
組み合わされているため、燃焼器の構造が複雑化して、
製作面およびコスト面において不利となるだけでなく、
燃焼器全体が強度的に弱くなる欠点がある。
また、冷却空気は壁板間を単に通過するものとされてい
るため、たとえば、燃焼器内に空気を導入するために壁
板に設けられる導入筒の下流側においては冷却空気が十
分に回り込まず、そのことから、壁板の上記下流側に対
応する局部を有効に冷却することができなかつた。
この発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、上記３
つの冷却手段を組み合わせて効果的に燃焼器を冷却する
ものでありながら、燃焼器の構造を製作面およびコスト
面さらに強度面において有利なものとするとともに、フ
イルム冷却による上記局部的な冷却をより一層効果的な
ものとすることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、この出願の発明は、ガスター
ビンの燃焼器の燃焼筒が、外板と内板とを熱伝導性材料
からなる多数の連結部材で連結してなる二重壁で形成さ
れ、上記外板には、外部から外板と内板との間の空間を
通して内板の外面に対し垂直に冷却空気を流入させる流
入孔が設けられ、上記内板には、上記流入された冷却空
気を内板の内面に沿って流出させる流出孔が設けられて
おり、上記各流入孔の孔径は上記各流出孔の孔径よりも
大きく、上記流入孔の総開口面積は上記流出孔の総開口
面積よりも小さいことを特徴とする。
［作用］ この発明では、燃焼器の燃焼筒を単純な二重壁構造と
し、かつ内板に設けた流出孔を通して冷却空気を流出さ
せることにより、流出孔を通しての流れと内板に沿つた
流れとのよつて内板を冷却し、しかも、上記局部にまで
冷却作用が行きわたる。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面にしたがつて説明す
る。
第１図はマルチキヤンタイプの燃焼器１の１つを取り出
して示したものである。２はノズル取付筒で、このノズ
ル取付筒２内には、図示しない燃料ノズルが取り付けら
れている。
上記ノズル取付筒２の外周には、スワーラ３が設けら
れ、このスワーラ３の外周に、支持筒４が設けられてい
る。
上記支持筒４の外周には、第１頭部板５と第２頭部板６
とがよろい式に接続されて設けられている。
これら第１、第２頭部板５，６間には、流出空間７が形
成され、第２頭部板６に形成された流入孔８を通して冷
却空気が導入されることにより、流出空間７を通して流
出される。
９は第１接続筒、１０は第２接続筒で、第１接続筒９
は、上記第２頭部板６の外周に設けられ、また、第２接
続筒１０は、第２頭部板６の一側に同心状に設けられて
いる。
１１は分流板１２を有する頭部端板である。一方、１３
は尾部端板で、図示しない尾筒に接続される。
こうした燃焼器１の頭部と尾部間に設けられる内筒本体
１４を、内板１５と外板１６とからなる二重構造として
ある。
つまり、上記第１接続筒９の図示右側の端部には、接続
環１７が溶接により固定されており、この接続環１７の
内周に、上記内板１５の一端部を、また、接続環１７の
外周に、上記外板１６の一端をそれぞれ溶接により固定
する一方、上記内板１５と外板１６のそれぞれ図示右端
を閉止リング１８で盲状に連結し、そのうちの外板１６
の外周に上記尾部端板１３を溶接により固定してある。
こうした内板１５と外板１６とは、同じ軸長とされると
ともに、互いの軸方向位置を一致させて完全に二重構造
としてある。
これら内板１５と外板１６との内外間には、流通空間１
９が形成されるとともに、これら内板１５と外板１６間
には、第２図に示すように、熱伝導性材料のピンでなる
連結部材２０が多数配列され、ここでは、拡散接合、つ
まり、高温高圧下の真空状態の炉中で、連結部材２０と
内板１５、外板１６とが互いに分子間接合される。
こうして上記外板１６には、その全面にわたつて多数の
流入孔２１が形成される。各流入孔２１は、ドリル加工
によるもので、第３図に示すように、連結部材２０相互
間にほぼ中央にそれぞれ位置するとともに、燃焼室外筒
（図示省略）との間から流入する冷却空気を第２図のよ
うに、内板１５の外面に垂直に導入して衝突させ、内板
１５をインピンジ冷却してのち、連結部材２０に対しピ
ンフイン冷却を施すようにしてある。
一方、内板１５には、放電加工による多数の流出孔２２
が形成されている。
上記流出孔２２は、その出口側が図示しない尾筒寄りに
位置するように傾斜（角度θは３０度）した孔とされ、
これら流出孔２２は、連結部材２０および流入孔２１に
対応しない箇所に配列されている。
その配列は、第３図に示すように、千鳥配列としたもの
を、第１図に示すように、内板１５の軸方向に間隔をお
いて多数列にわたつて設けたものとされている。
ここにおいて、上記流入孔２１は、第３図に示すよう
に、流出孔２２に対してより大径ではあるが、孔開口面
積の点ではその逆である。
つまり、流出孔総開口面積／流入孔総開口面積≒３〜４
の関係にあり、このことから、流入孔２１からの冷却空
気（矢印Ｘ）の速度を大として、上記インポンジおよび
ピンフイン冷却を効果的なものとするとともに、流出孔
２２からの冷却空気（矢印Ｙ）の速度を小としてゆるや
かに流出させることにより、内板１５の内面に冷却空気
を沿わせてフイルム冷却を有効に行なわせるように配慮
してある。
また、上記内板１５と外板１６とからなる内筒は、第１
図に示すように、点火栓筒２３のほか、燃焼器１相互間
を結ぶ火炎伝播管２４、さらには、１次空気導入筒２５
とか、希釈空気導入筒２６などが設けられているが、こ
れらに対しては、第４図にその一例を示すように対処し
ている。
つまり、第４図は、挿通筒２７を有する希釈空気導入筒
２６の周辺に対する一例を示すもので、この場合、内板
１５における挿通筒２７の下流側（図示右側）に対応す
る部分に上記流出孔２２を設けることにより、内板１５
の局部冷却を有効なものとしてある。
上記構成においては、第１図に示すように、内板１５と
外板１６とを軸方向に一致させて、内板１５を外板１６
が完全に覆う関係として、連結部材２０で相互に連結し
た完全二重構造としてあるので、構造的に非常に簡単な
ものとなつて、燃焼器１が政策しやすいものとなるだけ
でなく、構造が簡単でありながら従来のよろい型に比べ
て強度的に有利なものとなる。
また、第２図に示すように、矢印Ｘにより、インピンジ
冷却とピンフイン冷却をするが、とくに、フイルム冷却
については、内板１５に形成した流出孔２２を通して行
なうので、内板１５それ自体が冷却を受けるとともに、
各流出孔２２からのそれぞれ分流した冷却空気によつて
有効なフイルム冷却が得られる。
また、上記実施例では、流入孔２１からの冷却空気（矢
印Ｘ）の速度を大としたので、インピンジおよびピンフ
イン冷却が効果的になる一方、流出孔２からの冷却空気
（矢印Ｙ）の速度を小としたので、内板１５に冷却空気
がより沿いやすくなつて、フイルム冷却がより効果的な
ものとなる。さらに、ここにおいて、流出孔２２を流れ
方向に向けて傾斜させると、一層フイルム冷却が効果的
になるだけでなく、流出孔２２自体の冷却空気との接触
面積が大きくなるので、内板１５の冷却がより有効とな
る。
また、上記フイルム冷却については、第４図に示すよう
に、流出孔２２を局部に設けたので、局部冷却にきわめ
て有効である。
さらに、上記のように、内板１５が外板１６で支持され
ているので、内板１５については専ら冷却を重点におい
たものとして対応でき、これにより、流出孔２２の形状
とか配置についての設定の自由度が高くなることによ
り、冷却空気流量のコントロール、ひいては、冷却空気
を最適な配分でもつて流出させることが可能となる。こ
のことは、燃焼器１の内面がほとんどの場合、熱負荷の
はかり方が一定でなく、場所によつてその差が大きいこ
と、冷却空気として使用しうる空気量には一定の限界が
ある場合に有効である。
なお、この発明は、図示しない尾筒にも適用がある。ま
た、たとえば、内板１５については、その長手方向を２
分割型とし、分割間を外板１６とともに連結する構造を
採用することができる。
さらに、上記連結部材２０、流入孔２１、および、流出
孔２２の形状、配置については、上記実施例に限定され
ず、たとえば、流出孔２２については、第５図に示すよ
うに、スリット形としてもよく、このことに関連して、
内板１５を第６図に示すように、小片状に分割してタイ
ルを敷きつめるように配列して、相互間でスリツト形の
流出孔２２を形成してもよい。この場合、内板１５は、
成形性に優れないＣｏ系、または、Ｎｉ系等の耐熱金属
を使用することが可能となり、内板１５の耐久性の向上
が期待される。また、第１図の実施例では、頭部をよろ
い型の壁板で形成したが、第７図に示すように、この発
明に係る二重構造を採用することもできる。さらに、第
１図の実施例は、マルチキヤンタイプの燃焼器を例とし
たが、アニユラタイプのものにもこの発明を適用するこ
とが可能である。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、燃焼器の燃焼
筒を多数の連結部材で連結した単純な二重壁からなる一
体構造とするとともに、内板に設けた流出孔を通して冷
却空気を流出させることにより、流出孔を通しての流れ
と内板に沿つた流れとによつて内板を冷却し、しかも、
上記局分にまで冷却作用が行きわたるようにしてあるの
で、上記３つの冷却手段を組み合わせて効果的に燃焼器
を冷却するものである。しかも、燃焼器の構造を製作面
およびコスト面さらに強度面において有利なものとする
ことができるとともに、フイルム冷却による上記局部的
な冷却をより一層効果的なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例を示す燃焼器の断面図、第
２図は第１図II部の拡大図、第３図は第２図の斜視説明
図、第４図は第１図IV部の拡大図、第５図は流出孔をス
リツト形とした他の実施例を示す斜視図、第６図は内板
をタイル式に分割しスリツト形の流出孔を形成した他の
実施例を示す斜視図、第７図は燃焼器頭部にこの発明の
二重構造を適用した場合の燃焼器頭部の断面図である。 １……燃焼器、１５……内板、１６……外板、２０……
連結部材、２１……流入孔、２２……流出孔。
フロントページの続き (72)発明者 木村 武清 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 審判の合議体 審判長 木村 良雄 審判官 深井 弘光 審判官 石原 正博 (56)参考文献 特開 昭52−13015（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−64307（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−11152（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−189471（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−175372（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ガスタービンの燃焼器の燃焼筒が、外板と
    内板とを熱伝導性材料からなる多数の連結部材で連結し
    てなる二重壁で形成され、上記外板には、外部から外板
    と内板との間の空間を通して内板の外面に対し垂直に冷
    却空気を流入させる流入孔が設けられ、上記内板には、
    上記流入された冷却空気を内板の内面に沿って流出させ
    る流出孔が設けられており、上記各流入孔の孔径は上記
    各流出孔の孔径よりも大きく、上記流入孔の総開口面積
    は上記流出孔の総開口面積よりも小さいことを特徴とす
    るガスタービンの燃焼器。
JP60071055A 1985-04-05 1985-04-05 ガスタービンの燃焼器 Expired - Lifetime JPH0660740B2 (ja)

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