JPH08159473A - ガスタービンの燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービンの燃焼器において、構造の複雑
化を招くことなくバッフル体、スワーラ筒の脱着が容易
に行える構造を提供する。 【構成】 スワーラ筒２２を備えると共に、燃料噴射弁
２４の周囲に掃気用空気をノズル前面に向けて噴出する
バッフル体２５を配設するガスタービンの燃焼器におい
て、燃料噴射弁２４を装着するホルダ２３にバッフル体
２５の基端部４６を受けるボス部３６を形成し、ボス部
３６にバッフル体２５の基端部４６を合わせてその外周
にスワーラ筒２２の先端部を嵌合し、スワーラ筒２２の
内面と半径流スワーラ３０のブレード３１とボス部３６
とでバッフル体２５の基端部４６を挾持すると共に、ス
ワーラ筒２２をホルダ２３に拘持する拘持手段４２，３
９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの燃焼器
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンの燃焼器は、燃焼室に供給
される圧縮空気と燃料噴射弁から噴射される燃料を効率
良く燃焼させるために、燃焼室内に旋回流を生起するス
ワーラを備えている(特開昭５８−１５３０２１号公
報、参照)。

【０００３】ガスタービンの燃焼器として、従来例えば
図９に示すようなものがある。

【０００４】これについて説明すると、燃焼器１は燃焼
筒２の上流側にスワーラ筒３が設けられ、スワーラ筒３
より下流側（図中左方向）に２次空気供給口１２、希釈
空気供給口１３等がそれぞれ開口している。

【０００５】図示しないコンプレッサから送られる圧縮
空気は熱交換器によって加熱された後、図中矢印で示す
ようにダクト１０およびアウターライナ１１を介して燃
焼ガス噴出方向と逆方向から燃焼筒２およびスワーラ筒
３の外周に沿って導かれる。

【０００６】スワーラ筒３の内側に燃料噴射弁４が設け
られ、燃料噴射弁４から噴射される燃料が燃焼筒２内に
導入される空気と燃焼して高温ガスとなり図示しないタ
ービンを駆動するようになっている。なお、図中５は点
火栓である。

【０００７】スワーラ筒３に設けられる半径流スワーラ
７は、複数枚の羽根６が周方向に並んで一体形成され、
スワーラ筒３に流入する空気流に燃料噴射弁４を中心と
する旋回流を生起するようになっている。

【０００８】半径流スワーラ７は、略矩形をした各羽根
６がスワーラ筒３の接線と所定の角度を持って内側に折
り曲げられ、スワーラ筒３には各羽根６の抜けた部分に
開口が形成される。

【０００９】半径流スワーラ７を通って流入する空気流
は、図中矢印で示すように、スワーラ筒３から燃焼筒２
にかけて燃料噴射弁４を中心とする旋回流となって燃焼
筒２内に流入し、燃料噴射弁４から噴射される燃料噴霧
と混合しながら燃焼筒２の中心方向に巻き込み、拡散燃
焼する火炎を安定させる。

【００１０】この場合、スワーラ筒３の先端側から流入
した空気流を掃気用として、燃料噴射弁４の周囲に配設
される図示しないバッフル体によって、燃料噴射弁４の
ノズル前面に向けて噴出させるものがある。

【００１１】掃気用空気をノズル前面に噴出させること
によって、ノズル表面にカーボンが堆積するのを防止す
る。

【００１２】スワーラ筒３は燃焼器キャップ（ホルダ）
１４に対して複数のボルト８およびナット９を介して締
結される。バッフル体は燃焼器キャップ１４に形成され
るボス部にネジ止めされる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の燃焼器にあっては、スワーラ筒３が燃焼器キ
ャップ１４に対して複数のボルト８およびナット９を介
して締結される構造のため、燃焼器キャップ１４とスワ
ーラ筒３間の気密性を十分に確保するのに、ボルト８の
本数が多くなったり、燃焼器キャップ１４に対するスワ
ーラ筒３の接合フランジ１５の肉厚を大きくする必要が
あり、構造の複雑化や重量の増大を招くという問題点が
考えられる。

【００１４】また、ボルト８の周辺部の冷却が不足する
場合、ボルト８等がスワーラ筒３に焼き付く可能性があ
り、スワーラ筒３の脱着が困難になるという問題点が考
えられる。また、バッフル体のネジ部も焼き付く可能性
があり、バッフル体の脱着が困難になって、このためメ
ンテンナス性の悪化を招くという問題点が考えられる。

【００１５】本発明は上記の問題点に着目し、構造の簡
素化、軽量化を図り、スワーラ筒、バッフル体の脱着、
位置決めを容易に行える構造を提供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、燃焼筒の
上流側に円筒状のスワーラ筒を形成し、スワーラ筒の内
側に燃料噴射弁を配置し、スワーラ筒に燃料噴射弁を中
心とする旋回空気流を生起する半径流スワーラを備える
と共に、燃料噴射弁の周囲に掃気用空気をノズル前面に
向けて噴出するバッフル体を配設するガスタービンの燃
焼器において、燃料噴射弁を装着するホルダにバッフル
体の基端部を受けるボス部を形成し、ボス部にバッフル
体の基端部を合わせてその外周にスワーラ筒の先端部を
嵌合し、スワーラ筒の内面と半径流スワーラのブレード
とボス部とでバッフル体の基端部を挾持すると共に、ス
ワーラ筒をホルダに拘持する拘持手段を設ける。

【００１７】第２の発明は、前記拘持手段は、スワーラ
筒に設けた折り曲げ可能な係止爪と、係止爪に係合する
ホルダに設けた係合部からなる。

【００１８】第３の発明は、前記拘持手段は、ホルダに
設けた係合部にスワーラ筒の周面の一部を打ち込む外径
カシメからなる。

【００１９】第４の発明は、前記拘持手段は、スワーラ
筒に設けたスナップ片と、スナップ片の突起部に係合す
るホルダに設けた係合部からなる。

【００２０】第５の発明は、前記半径流スワーラのブレ
ードは、バッフル体の基端部側と周面側との間の端部を
バッフル体に接触しないように切り欠いてある。

【００２１】

【作用】第１の発明は、燃料噴射弁を装着するホルダに
バッフル体、燃焼筒を組み付ける際、ホルダに形成した
ボス部に、バッフル体の基端部を合わせて、その外周に
スワーラ筒の先端部を嵌合して、スワーラ筒を拘持手段
によりホルダに拘持することで、組み付ける。

【００２２】この状態で、バッフル体の基端部がスワー
ラ筒の内面と半径流スワーラのブレードとボス部とで、
位置決めされ、挾持される。このため、バッフル体に固
定用のネジ部が不要となる。

【００２３】また、スワーラ筒の先端部をボス部側に嵌
合するため、気密性の確保にスワーラ筒の肉厚を厚くす
る必要がなく、拘持手段はスワーラ筒を軸方向に拘束で
きる構造で良い。したがって、部品数が増加したり、重
量が増大することが避けられる。

【００２４】第２の発明は、スワーラ筒の係止爪を折り
曲げてホルダの係合部に係合させることで、スワーラ筒
がホルダに拘持される。分解する際は、係止爪を外せば
良い。

【００２５】第３の発明は、ホルダの係合部にスワーラ
筒の周面の一部を打ち込む外径カシメによって拘持され
る。

【００２６】第４の発明は、スワーラ筒に設けたスナッ
プ片の突起部をホルダの係合部に係合させることで、拘
持される。

【００２７】第５の発明は、半径流スワーラのブレード
端部がバッフル体に接触して組み付けにくくなるのを防
止する。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２９】図１に示すように、ガスタービンの燃焼器
２０は、燃焼筒２１の上流側にスワーラ筒２２が一体に
形成され、燃焼器キャップ（ホルダ）２３に燃料噴射弁
２４が装着される。スワーラ筒２２の内側に燃料噴射弁
２４が配置され、燃料噴射弁２４の周囲にバッフル体２
５が配設される。図中２９は点火栓である。

【００３０】図示しないコンプレッサから送られる圧縮
空気は熱交換器によって加熱された後、スワーラ筒２２
内に流入して燃料噴射弁２４を中心とする旋回流となっ
て燃焼筒２１内に、およびバッフル体２５によってノズ
ル２６前面に噴出して燃焼筒２１内に流入するととも
に、その下流側に開口した２次空気供給口２７および希
釈空気供給口２８等から流入するようになっている。燃
料噴射弁２４から噴射される燃料が燃焼筒２１内に導入
される空気と燃焼して高温ガスとなり図示しないタービ
ンを駆動するようになっている。

【００３１】図２にも示すように、円筒状をしたスワー
ラ筒２２に設けられる半径流スワーラ３０は、複数枚の
ブレード３１が周方向に並んで一体形成される。略矩形
をした各ブレード３１がスワーラ筒２２の接線方向と所
定角度を持って内側に折り曲げられ、スワーラ筒２２に
は各ブレード３１の抜けた部分に開口３２が形成され
る。

【００３２】燃焼器キャップ２３はガスタービンのエン
ジン外壁に複数のボルトを介して取付けられる。図３に
も示すように、燃焼器キャップ２３は、エンジン外壁に
対する接合フランジ３３と、燃料噴射弁２４が装着され
るボス部３４と、点火栓２９が装着されるボス部３５を
有する。

【００３３】さらに、燃焼器キャップ２３は、ボス部３
４の外側に、スワーラ筒２２の先端部が嵌合されるボス
部３６が形成される。ボス部３６は、所定高さに形成さ
れ、先端外周にスワーラ筒２２との嵌合部３７が形成さ
れると共に、基部３８と間に段差が設けられる。

【００３４】ボス部３６の円周方向の数箇所に、嵌合部
３７から基部３８に、基部３８に設けた係合穴３９にか
けて溝４０が形成される。基部３８には、係合穴３９と
同様に円周方向の数箇所にボス部３６の外側と内側とを
連通する空気導入孔４１が形成される。

【００３５】図２にも示すように、スワーラ筒２２の先
端部には、円周方向の数箇所に、前記ボス部３６の溝４
０および係合穴３９と係合する係止爪４２が軸方向に突
設される。

【００３６】バッフル体２５は、図４、図５にも示すよ
うに、所定の開口４３を設けた前端部４４と、前端部４
４からややテーパ状に拡がる周壁部４５と、周壁部４５
の後端外周に設けたフランジ状の基端部４６とから形成
される。

【００３７】基端部４６の外径は、前記ボス部３６の嵌
合部３７の外径とほぼ同径に形成される。基端部４６の
外周部の円周方向の数箇所に、軸方向に突起片４７が形
成される。

【００３８】このような燃焼器キャップ２３にバッフル
体２５、燃焼筒２１を組み付ける際は、燃焼器キャップ
２３のボス部３４に燃料噴射弁２４を装着した後、ボス
部３６の先端にバッフル体２５の基端部４６を合わせ、
スワーラ筒２２の先端部をボス部３６の先端外周の嵌合
部３７に嵌合する。

【００３９】バッフル体２５は、基端部４６の突起片４
７をボス部３６の溝４０に入れることで、基端部４６が
ボス部３６の先端に容易に合わせられ、位置がずれるこ
とがない。

【００４０】スワーラ筒２２は、先端部の係止爪４２を
バッフル体２５の突起片４７に重ねボス部３６の溝４０
に合わせて、先端部をボス部３６の嵌合部３７に嵌め込
む。

【００４１】そして、スワーラ筒２２の半径流スワーラ
３０のブレード３１がバッフル体２５の基端部４６に当
接するまで嵌め込むと、係止爪４２の先端を内側に折り
曲げてボス部３６の係合穴３９に係合させる。

【００４２】なお、半径流スワーラ３０のブレード３１
の、バッフル体２５の基端部４６側と周面側との間の端
部４８は、バッフル体２５に接触して組み付けに支障等
をきたさないように、先端を所定角度にあるいは図６に
示すように曲形状に面取りされる。

【００４３】このようにしたので、バッフル体２５は、
スワーラ筒２２の内面と半径流スワーラ３０のブレード
３１と燃焼器キャップ２３のボス部３６とで、容易に位
置決めされ、支持される。

【００４４】また、スワーラ筒２２の先端部をボス部３
６に嵌合する構造のため、気密性を確保するためにスワ
ーラ筒２２の肉厚を厚くする必要がない。このため、軽
量化が図られる。

【００４５】また、スワーラ筒２２の先端部をボス部３
６に嵌合する構造のため、スワーラ筒２２に設けた係止
爪４２によって軸方向に拘束するだけで、スワーラ筒２
２が容易に拘持される。

【００４６】したがって、部品点数を削減でき、構造が
簡素化すると共に、燃焼器キャップ２３に対するバッフ
ル体２５、燃焼筒２１のスワーラ筒２２の組み付けを容
易に行える。

【００４７】一方、スワーラ筒２２、バッフル体２５を
外す際は、係止爪４２を外すせば、簡単に分解でき、こ
のためメンテナンス性が向上する。

【００４８】なお、バッフル体２５への掃気用空気は、
ボス部３６に設けた空気導入孔４１よりバッフル体２５
内に流入し、ノズル２６の前面に向け噴出される。

【００４９】図７はスワーラ筒２２の先端部に前述の係
止爪４２を設ける代わりにスナップ片５０を設けたもの
である。

【００５０】この場合、スナップ片５０の先端を折り曲
げて内側に突起部５１を形成する。この突起部５１に係
合する係合部は、燃焼器キャップ２３のボス部３６の基
部３８（前図３等参照）に形成するが、その突起部５１
に確実に係合するように、係合部を角穴状あるいは角溝
状にする。

【００５１】これによれば、スワーラ筒２２の脱着をよ
り容易に行える。

【００５２】なお、燃焼器キャップ２３のボス部３６の
嵌合部３７（前図３等参照）に凹部を設けて、これに図
８のようにスワーラ筒２２の周面の一部５２を打ち込む
外径カシメにより、固定することもできる。ただし、こ
れはメンテナンス後の組み付け毎にカシメを行うことに
なる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように第１の発明は、燃焼筒の上
流側に円筒状のスワーラ筒を形成し、スワーラ筒の内側
に燃料噴射弁を配置し、スワーラ筒に燃料噴射弁を中心
とする旋回空気流を生起する半径流スワーラを備えると
共に、燃料噴射弁の周囲に掃気用空気をノズル前面に向
けて噴出するバッフル体を配設するガスタービンの燃焼
器において、燃料噴射弁を装着するホルダにバッフル体
の基端部を受けるボス部を形成し、ボス部にバッフル体
の基端部を合わせてその外周にスワーラ筒の先端部を嵌
合し、スワーラ筒の内面と半径流スワーラのブレードと
ボス部とでバッフル体の基端部を挾持すると共に、スワ
ーラ筒をホルダに拘持する拘持手段を設けたので、構造
の簡素化、軽量化を図れると共に、バッフル体、スワー
ラ筒の位置決め、組み付けを容易に行うことができる。

【００５４】第２の発明は、スワーラ筒に設けた係止爪
を折り曲げてホルダの係合部に係合するので、スワーラ
筒の脱着が容易である。

【００５５】第３の発明は、外径カシメによってスワー
ラ筒を容易に拘持できる。

【００５６】第４の発明は、スワーラ筒に設けたスナッ
プ片の突起部をホルダの係合部に係合するので、スワー
ラ筒の脱着がより容易である。

【００５７】第５の発明は、半径流スワーラのブレード
端部がバッフル体に接触して組み付けにくくなるのを防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す燃焼器の断面図である。

【図２】燃焼筒およびスワーラ筒の断面図である。

【図３】燃焼器キャップ（ホルダ）の斜視図である。

【図４】バッフル体の正面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】半径流スワーラのブレードの平面図である。

【図７】他の実施例の拘持手段の部分側面図である。

【図８】他の実施例の拘持手段の部分斜視図である。

【図９】従来例を示す燃焼器の断面図である。

【符号の説明】

２０ 燃焼器 ２１ 燃焼筒 ２２ スワーラ筒 ２３ 燃焼器キャップ ２４ 燃料噴射弁 ２５ バッフル体 ２６ ノズル ３０ 半径流スワーラ ３１ ブレード ３６ ボス部 ３７ 嵌合部 ３９ 係合穴 ４０ 溝 ４１ 空気導入孔 ４２ 係止爪 ４６ 基端部 ４７ 突起片 ４８ 端部 ５０ スナップ片 ５１ 突起部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山森 健司 東京都杉並区桃井三丁目５番１号 株式会 社日産エアロスペースエンジニアリング内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼筒の上流側に円筒状のスワーラ筒を
   形成し、スワーラ筒の内側に燃料噴射弁を配置し、スワ
   ーラ筒に燃料噴射弁を中心とする旋回空気流を生起する
   半径流スワーラを備えると共に、燃料噴射弁の周囲に掃
   気用空気をノズル前面に向けて噴出するバッフル体を配
   設するガスタービンの燃焼器において、燃料噴射弁を装
   着するホルダにバッフル体の基端部を受けるボス部を形
   成し、ボス部にバッフル体の基端部を合わせてその外周
   にスワーラ筒の先端部を嵌合し、スワーラ筒の内面と半
   径流スワーラのブレードとボス部とでバッフル体の基端
   部を挾持すると共に、スワーラ筒をホルダに拘持する拘
   持手段を設けたことを特徴とするガスタービンの燃焼
   器。
2. 【請求項２】 前記拘持手段は、スワーラ筒に設けた折
   り曲げ可能な係止爪と、係止爪に係合するホルダに設け
   た係合部からなる請求項１に記載のガスタービンの燃焼
   器。
3. 【請求項３】 前記拘持手段は、ホルダに設けた係合部
   にスワーラ筒の周面の一部を打ち込む外径カシメからな
   る請求項１に記載のガスタービンの燃焼器。
4. 【請求項４】 前記拘持手段は、スワーラ筒に設けたス
   ナップ片と、スナップ片の突起部に係合するホルダに設
   けた係合部からなる請求項１に記載のガスタービンの燃
   焼器。
5. 【請求項５】 前記半径流スワーラのブレードは、バッ
   フル体の基端部側と周面側との間の端部をバッフル体に
   接触しないように切り欠いてある請求項１に記載のガス
   タービンの燃焼器。