JPH10339439A - 燃焼器、その冷却方法及び同燃焼器を備えたガスタービン装置 - Google Patents
燃焼器、その冷却方法及び同燃焼器を備えたガスタービン装置Info
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- JPH10339439A JPH10339439A JP12107698A JP12107698A JPH10339439A JP H10339439 A JPH10339439 A JP H10339439A JP 12107698 A JP12107698 A JP 12107698A JP 12107698 A JP12107698 A JP 12107698A JP H10339439 A JPH10339439 A JP H10339439A
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- 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
- F23R3/002—Wall structures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05B2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
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- 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
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/03041—Effusion cooled combustion chamber walls or domes
-
- 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
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/03044—Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却のために必要な圧縮空気量を最小とする
燃焼タービン装置のための燃焼器、及びそのような冷却
のための方法を提供すること。 【解決手段】 燃焼器は、燃焼域３６の内部で高温ガス
と直接接触する第１ライナー４４を有する。冷却空気通
路７０は第１ライナー４４を囲み、三つの仕方で第１ラ
イナーから熱を除去する。第一には、冷却空気流６６の
一部が第１ライナーの一部におけるしみ出し冷却孔を通
って流れる。第二には、冷却空気流の別の部分が第１ラ
イナーの外側面に配置された冷却フィン上に流れる。第
三には、冷却空気流の更に別の部分が第１ライナーに対
して衝突するようにバッフルアセンブリ１３４により導
かれる。バッフルアセンブリは冷却空気通路内に配設さ
れている。
燃焼タービン装置のための燃焼器、及びそのような冷却
のための方法を提供すること。 【解決手段】 燃焼器は、燃焼域３６の内部で高温ガス
と直接接触する第１ライナー４４を有する。冷却空気通
路７０は第１ライナー４４を囲み、三つの仕方で第１ラ
イナーから熱を除去する。第一には、冷却空気流６６の
一部が第１ライナーの一部におけるしみ出し冷却孔を通
って流れる。第二には、冷却空気流の別の部分が第１ラ
イナーの外側面に配置された冷却フィン上に流れる。第
三には、冷却空気流の更に別の部分が第１ライナーに対
して衝突するようにバッフルアセンブリ１３４により導
かれる。バッフルアセンブリは冷却空気通路内に配設さ
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を圧縮空気に
より燃焼するための燃焼器に関するものである。更に詳
細には、本発明は、ガスタービン用燃焼器の冷却に関す
るものである。
より燃焼するための燃焼器に関するものである。更に詳
細には、本発明は、ガスタービン用燃焼器の冷却に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】燃焼タービン装置における通常の燃焼器
は、高温を受ける諸部品を冷却するために圧縮空気を使
用する。例えば、冷却に圧縮空気を使用する通常の燃焼
器は、パーカー（Ｐａｒｋｅｒ）等の米国特許第５,３
９４,６８８号明細書に開示されており、その全体は参
照によって本明細書の一部に組み込まれる。図３に示さ
れるように、パーカーの通常の燃焼器は、二つの調整可
能な二重反転の一次混合通路９０及び９２、二重燃料ノ
ズル１８、二次混合通路６８、外側ライナー４０、中間
ライナー４２及び第１ライナー４４を有する。
は、高温を受ける諸部品を冷却するために圧縮空気を使
用する。例えば、冷却に圧縮空気を使用する通常の燃焼
器は、パーカー（Ｐａｒｋｅｒ）等の米国特許第５,３
９４,６８８号明細書に開示されており、その全体は参
照によって本明細書の一部に組み込まれる。図３に示さ
れるように、パーカーの通常の燃焼器は、二つの調整可
能な二重反転の一次混合通路９０及び９２、二重燃料ノ
ズル１８、二次混合通路６８、外側ライナー４０、中間
ライナー４２及び第１ライナー４４を有する。
【０００３】第１ライナー４４は一次燃焼域３６を囲
み、燃焼域３６内では燃料及び空気の希薄混合気が燃焼
される。第１ライナー４４は円筒状の中間ライナー４２
によって囲まれており、中間ライナー４２は円筒状の外
側ライナー４０によって囲まれている。ライナー４０，
４２及び４４は同心状に配置されており、第１ライナー
４４と中間ライナー４２との間に環状の冷却空気通路７
０を形成し、且つ中間ライナー４２と外側ライナー４０
との間に環状の二次混合通路６８を形成する。
み、燃焼域３６内では燃料及び空気の希薄混合気が燃焼
される。第１ライナー４４は円筒状の中間ライナー４２
によって囲まれており、中間ライナー４２は円筒状の外
側ライナー４０によって囲まれている。ライナー４０，
４２及び４４は同心状に配置されており、第１ライナー
４４と中間ライナー４２との間に環状の冷却空気通路７
０を形成し、且つ中間ライナー４２と外側ライナー４０
との間に環状の二次混合通路６８を形成する。
【０００４】第１ライナー４４は一次燃焼域３６内の高
温の燃焼ガスに直接さらされているので、冷却されるの
が典型的である。第１ライナー４４を冷却するために、
圧縮機からの圧縮空気流８の冷却部分６６は冷却空気通
路７０を通って流れる。通常の燃焼器においては、第１
ライナー４４の冷却を高めるために、ほぼ円筒状のバッ
フル８０が冷却空気通路７０の出口に配置されて、図４
に示されるように、第１ライナー４４と中間ライナー４
２との間に延長する。バッフル８０は、その下流の端部
１０８において、中間ライナー４２の下流の端部に溶接
１０４により取り付けられる。バッフル８０の前端部１
０６は、第１ライナー４４の外側面に当接するようにば
ね荷重がかけられている。ばね部分は一連の鋸歯状切れ
目（sawcuts）により前端部１０６のところに形成され
ており、これが不都合にも、冷却にとって無益な空気漏
れを引き起こす。
温の燃焼ガスに直接さらされているので、冷却されるの
が典型的である。第１ライナー４４を冷却するために、
圧縮機からの圧縮空気流８の冷却部分６６は冷却空気通
路７０を通って流れる。通常の燃焼器においては、第１
ライナー４４の冷却を高めるために、ほぼ円筒状のバッ
フル８０が冷却空気通路７０の出口に配置されて、図４
に示されるように、第１ライナー４４と中間ライナー４
２との間に延長する。バッフル８０は、その下流の端部
１０８において、中間ライナー４２の下流の端部に溶接
１０４により取り付けられる。バッフル８０の前端部１
０６は、第１ライナー４４の外側面に当接するようにば
ね荷重がかけられている。ばね部分は一連の鋸歯状切れ
目（sawcuts）により前端部１０６のところに形成され
ており、これが不都合にも、冷却にとって無益な空気漏
れを引き起こす。
【０００５】図３及び図４は、バッフル８０の前端部１
０６が第１ライナー４４の長さの約３分の１だけ上流側
に延長していることを示すが、パーカーの特許は、バッ
フル８０が第１ライナー４４の大径部分の全体を囲んで
もよいことを教示している。図４にさらに示されるよう
に、多数の孔１００はバッフル８０の周囲に亙って分布
され、冷却空気６６を第１ライナー４４の外側面に衝突
する多数の噴出流１０２に分けるようになっている。
０６が第１ライナー４４の長さの約３分の１だけ上流側
に延長していることを示すが、パーカーの特許は、バッ
フル８０が第１ライナー４４の大径部分の全体を囲んで
もよいことを教示している。図４にさらに示されるよう
に、多数の孔１００はバッフル８０の周囲に亙って分布
され、冷却空気６６を第１ライナー４４の外側面に衝突
する多数の噴出流１０２に分けるようになっている。
【０００６】通常、冷却空気６６は圧縮機２によって供
給される。燃焼器４を冷却するために圧縮機２からの圧
縮空気を分流することは、二つの欠点を持っている。第
一に、冷却空気は燃焼を維持するために利用できないの
で、そのような空気を使用することはタービン効率を低
下させることである。第二に、そのような空気を使用す
ることは火炎温度を上昇させ、大気汚染物質である窒素
酸化物の生成の増大を引き起こすことである。
給される。燃焼器４を冷却するために圧縮機２からの圧
縮空気を分流することは、二つの欠点を持っている。第
一に、冷却空気は燃焼を維持するために利用できないの
で、そのような空気を使用することはタービン効率を低
下させることである。第二に、そのような空気を使用す
ることは火炎温度を上昇させ、大気汚染物質である窒素
酸化物の生成の増大を引き起こすことである。
【０００７】したがって、燃焼器に対しては、燃焼器を
冷却するために必要な冷却空気量を最小にする必要性が
存在する。特に、第１ライナー４４は一次燃焼域３６内
の高温ガスに直接接触するので、第１ライナー４４を冷
却するために必要な空気量を最小にする必要がある。
冷却するために必要な冷却空気量を最小にする必要性が
存在する。特に、第１ライナー４４は一次燃焼域３６内
の高温ガスに直接接触するので、第１ライナー４４を冷
却するために必要な空気量を最小にする必要がある。
【０００８】
【発明の概要】冷却のために必要な圧縮空気量を最小と
する燃焼器が提供される。燃焼器は、二つの同心状の一
次混合通路、外側の二次混合通路、燃料ノズル及び中間
ライナーを有し、該中間ライナーは第１ライナーを囲ん
で該第１ライナーとの間に環状の冷却空気通路を形成す
る。冷却空気通路を通って流れる冷却空気流は、第１ラ
イナーから熱を除去する。第１ライナーは多数のしみ出
し冷却孔を有し、そこを冷却空気流の一部が通り抜け
る。第１ライナーはまた、その外側面上に配設された冷
却フィンを有し、該外側面上を冷却空気流の別の一部が
流れる。バッフルアセンブリは冷却空気通路の内部に配
設され、冷却空気流の更に別の一部を第１ライナーの外
側面に対して衝突させる。バッフルアセンブリは円錐部
材及び円筒状の板状フィン部材を備える。
する燃焼器が提供される。燃焼器は、二つの同心状の一
次混合通路、外側の二次混合通路、燃料ノズル及び中間
ライナーを有し、該中間ライナーは第１ライナーを囲ん
で該第１ライナーとの間に環状の冷却空気通路を形成す
る。冷却空気通路を通って流れる冷却空気流は、第１ラ
イナーから熱を除去する。第１ライナーは多数のしみ出
し冷却孔を有し、そこを冷却空気流の一部が通り抜け
る。第１ライナーはまた、その外側面上に配設された冷
却フィンを有し、該外側面上を冷却空気流の別の一部が
流れる。バッフルアセンブリは冷却空気通路の内部に配
設され、冷却空気流の更に別の一部を第１ライナーの外
側面に対して衝突させる。バッフルアセンブリは円錐部
材及び円筒状の板状フィン部材を備える。
【０００９】本発明は燃焼器の第１ライナーを冷却する
ための冷却方法も包含する。その方法は冷却空気流の一
部が第１ライナーのしみ出し冷却孔を通り抜け、冷却空
気流の別の一部が冷却フィン中を通り、そして、冷却空
気流の更に別の部分が第１ライナーに対して衝突するス
テップを有する。
ための冷却方法も包含する。その方法は冷却空気流の一
部が第１ライナーのしみ出し冷却孔を通り抜け、冷却空
気流の別の一部が冷却フィン中を通り、そして、冷却空
気流の更に別の部分が第１ライナーに対して衝突するス
テップを有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】図面について説明する。図中、類
似参照符号は全図にわたって対応構造を示すもので、図
１には本発明を用いた燃焼器４を有する型式のガスター
ビン装置１の略図が示される。ガスタービン装置１は、
軸２６を介してタービン６により駆動される圧縮機２を
有する。周囲の空気１２は圧縮機２内に吸引され圧縮さ
れる。圧縮機２によって産出された圧縮空気８は、一つ
あるいはそれ以上の燃焼器４を含んだ燃焼装置に導か
れ、これら燃焼器４の各々は気体燃料１６、燃料油１
４、あるいは気体燃料１６と燃料油１４との両方を燃焼
器内に導入する燃料ノズル１８を含んでいる。燃焼器４
の内部で、燃料は圧縮空気８により燃焼され、それによ
ってタービン６を駆動するための高温圧縮ガス２０が作
られる。図２には本発明を使用する、ガスタービン装置
１の燃焼部３０が示される。燃焼部３０から出た高温圧
縮ガス２０はダクト５によりタービン部６に導かれる。
似参照符号は全図にわたって対応構造を示すもので、図
１には本発明を用いた燃焼器４を有する型式のガスター
ビン装置１の略図が示される。ガスタービン装置１は、
軸２６を介してタービン６により駆動される圧縮機２を
有する。周囲の空気１２は圧縮機２内に吸引され圧縮さ
れる。圧縮機２によって産出された圧縮空気８は、一つ
あるいはそれ以上の燃焼器４を含んだ燃焼装置に導か
れ、これら燃焼器４の各々は気体燃料１６、燃料油１
４、あるいは気体燃料１６と燃料油１４との両方を燃焼
器内に導入する燃料ノズル１８を含んでいる。燃焼器４
の内部で、燃料は圧縮空気８により燃焼され、それによ
ってタービン６を駆動するための高温圧縮ガス２０が作
られる。図２には本発明を使用する、ガスタービン装置
１の燃焼部３０が示される。燃焼部３０から出た高温圧
縮ガス２０はダクト５によりタービン部６に導かれる。
【００１１】次に、図５及び図６について説明すると、
本発明を使用する燃焼器４が示されている。燃焼器４は
燃料ノズル１８、同心状の二つの混合通路９０，９２、
外側ライナー４０、中間ライナー４２及び第１ライナー
４４を含む。第１ライナー４４の内側面１３０は一次燃
焼域３６を形成する。第１ライナー４４は三つの部分、
すなわち、切頭円錐部分１２４、円筒状部分１２６及び
先細部分１２８を含んでいる。切頭円錐部分１２４は湾
曲して円筒状部分１２６になり、その円筒状部分１２６
は先細部分１２８で終端する。中間ライナー４２は実質
的に円筒状であり、第１ライナー４４を同心状に囲む。
冷却空気通路７０は中間ライナー４２と第１ライナー４
４との間の空間に形成される。
本発明を使用する燃焼器４が示されている。燃焼器４は
燃料ノズル１８、同心状の二つの混合通路９０，９２、
外側ライナー４０、中間ライナー４２及び第１ライナー
４４を含む。第１ライナー４４の内側面１３０は一次燃
焼域３６を形成する。第１ライナー４４は三つの部分、
すなわち、切頭円錐部分１２４、円筒状部分１２６及び
先細部分１２８を含んでいる。切頭円錐部分１２４は湾
曲して円筒状部分１２６になり、その円筒状部分１２６
は先細部分１２８で終端する。中間ライナー４２は実質
的に円筒状であり、第１ライナー４４を同心状に囲む。
冷却空気通路７０は中間ライナー４２と第１ライナー４
４との間の空間に形成される。
【００１２】本発明に従って、切頭円錐部分１２４は多
数の小径のしみ出し孔１４４を有する。しみ出し孔１４
４は、冷却空気流６６のしみ出し部分６６’が冷却空気
通路７０から燃焼域３６内に流れることを可能とする。
円筒状部分１２６の外側面１３２は、軸方向に向けられ
且つ等角度隔てられた多数の冷却フィン１３５を有す
る。冷却フィン１３５は例えば鋳造や切削といった通常
の方法により形成される。冷却フィン１３５は冷却空気
流６６の板状フィン用部分６６''と接触する。当業者に
は分かるように、しみ出し孔（冷却孔）１４４と冷却フ
ィン１３５の数量、寸法及び間隔は、燃焼器のサイズ、
材質及び作動条件に従って異なる。
数の小径のしみ出し孔１４４を有する。しみ出し孔１４
４は、冷却空気流６６のしみ出し部分６６’が冷却空気
通路７０から燃焼域３６内に流れることを可能とする。
円筒状部分１２６の外側面１３２は、軸方向に向けられ
且つ等角度隔てられた多数の冷却フィン１３５を有す
る。冷却フィン１３５は例えば鋳造や切削といった通常
の方法により形成される。冷却フィン１３５は冷却空気
流６６の板状フィン用部分６６''と接触する。当業者に
は分かるように、しみ出し孔（冷却孔）１４４と冷却フ
ィン１３５の数量、寸法及び間隔は、燃焼器のサイズ、
材質及び作動条件に従って異なる。
【００１３】また、本発明に従って、バッフルアセンブ
リ１３４は冷却空気通路７０内部に収容されている。環
状の衝突空気通路１５２は中間ライナー４２とバッフル
アセンブリ１３４との間に形成されている。バッフルア
センブリ１３４は、円筒状の板状フィン部材１３６、円
錐部材１３８並びに同数の内側ブロック１４０及び外側
ブロック１４２を含む。板状フィン部材１３６は冷却フ
ィン１３５を同心状に囲む。好適な実施の形態において
は、板状フィン部材１３６は熱膨張差を吸収するために
冷却フィン１３５から半径方向に離間するように設置さ
れる。板状フィン部材１３６及び円筒状部分１２６が普
通の作動温度にあるときは、半径方向のクリアランスは
好適にはゼロである。円筒状部分１２６は板状フィン部
材１３６よりも熱くなるので、円筒状部分１２６はより
大きな熱膨張を有し、それにより半径方向の隙間は閉じ
る。
リ１３４は冷却空気通路７０内部に収容されている。環
状の衝突空気通路１５２は中間ライナー４２とバッフル
アセンブリ１３４との間に形成されている。バッフルア
センブリ１３４は、円筒状の板状フィン部材１３６、円
錐部材１３８並びに同数の内側ブロック１４０及び外側
ブロック１４２を含む。板状フィン部材１３６は冷却フ
ィン１３５を同心状に囲む。好適な実施の形態において
は、板状フィン部材１３６は熱膨張差を吸収するために
冷却フィン１３５から半径方向に離間するように設置さ
れる。板状フィン部材１３６及び円筒状部分１２６が普
通の作動温度にあるときは、半径方向のクリアランスは
好適にはゼロである。円筒状部分１２６は板状フィン部
材１３６よりも熱くなるので、円筒状部分１２６はより
大きな熱膨張を有し、それにより半径方向の隙間は閉じ
る。
【００１４】好適には内側ブロック１４０は板状フィン
部材１３６の外周の回りに溶接される。外側ブロック１
４２は中間ライナー４２の内側表面に溶接される。外側
ブロック１４２の各々の接触面１４３は各内側ブロック
１４０の接触面１４１を受ける。バッフルアセンブリ１
３４が中間ライナー４２に関して熱膨張及び熱収縮する
とき、内側ブロックの接触面１４１は外側ブロックの接
触面１４３上をスライドする。当業者には分かるよう
に、好適には接触面１４１，１４３は耐摩耗コーティン
グで被覆される。あるいはまた、ブロック１４０，１４
２が耐摩耗合金から形成されていてもよい。好適にはブ
ロック１４０，１４２は、図７に示されるように、ほぼ
等間隔で離間される。当業者には分かるように、ブロッ
ク１４０，１４２の弧の長さ及び間隔は、燃焼器の直
径、ブロック高さ並びに冷却空気流量及び作動温度のよ
うな作動条件に従って異なる。
部材１３６の外周の回りに溶接される。外側ブロック１
４２は中間ライナー４２の内側表面に溶接される。外側
ブロック１４２の各々の接触面１４３は各内側ブロック
１４０の接触面１４１を受ける。バッフルアセンブリ１
３４が中間ライナー４２に関して熱膨張及び熱収縮する
とき、内側ブロックの接触面１４１は外側ブロックの接
触面１４３上をスライドする。当業者には分かるよう
に、好適には接触面１４１，１４３は耐摩耗コーティン
グで被覆される。あるいはまた、ブロック１４０，１４
２が耐摩耗合金から形成されていてもよい。好適にはブ
ロック１４０，１４２は、図７に示されるように、ほぼ
等間隔で離間される。当業者には分かるように、ブロッ
ク１４０，１４２の弧の長さ及び間隔は、燃焼器の直
径、ブロック高さ並びに冷却空気流量及び作動温度のよ
うな作動条件に従って異なる。
【００１５】円錐部材１３８は先細部分１２８を実質的
に囲む。円錐部材１３８の下流の端部は中間ライナー４
２に固着される。円錐部材１３８の上流側の端部は板状
フィン部材１３６の下流側の端部に取着される。円錐部
材１３８を中間ライナー４２及び板状フィン部材１３６
のそれぞれに取着するためには、すみ肉溶接１５０及び
１５１が好適に使用されるが、すみ肉溶接１５１にはス
ポット溶接が使用されてもよい。円錐部材１３８の下流
側の端部は、すみ肉溶接１５０による溶接部の応力を安
全値まで減少するために高温の燃焼ガスから隔てられ
る。円錐部材１３８は、冷却空気流６６の衝突部分６
６''' を先細部分１２８上に向ける多数の衝突冷却孔１
４６を有する。バッフルアセンブリ１３４は鋸歯状切れ
目によって形成されていないので、従前の設計の空気漏
れを無くす。
に囲む。円錐部材１３８の下流の端部は中間ライナー４
２に固着される。円錐部材１３８の上流側の端部は板状
フィン部材１３６の下流側の端部に取着される。円錐部
材１３８を中間ライナー４２及び板状フィン部材１３６
のそれぞれに取着するためには、すみ肉溶接１５０及び
１５１が好適に使用されるが、すみ肉溶接１５１にはス
ポット溶接が使用されてもよい。円錐部材１３８の下流
側の端部は、すみ肉溶接１５０による溶接部の応力を安
全値まで減少するために高温の燃焼ガスから隔てられ
る。円錐部材１３８は、冷却空気流６６の衝突部分６
６''' を先細部分１２８上に向ける多数の衝突冷却孔１
４６を有する。バッフルアセンブリ１３４は鋸歯状切れ
目によって形成されていないので、従前の設計の空気漏
れを無くす。
【００１６】本発明はまた、冷却空気流６６により第１
ライナー４４から熱を除去することによる燃焼器４の冷
却方法をも含む。本発明の実施に従って、冷却空気流は
三つの部分、すなわちしみ出し空気６６’、板状フィン
用空気６６''及び衝突空気６６''' に分割されている。
まず、しみ出し空気流６６’は、しみ出し冷却孔１４４
を貫流することによってライナーの切頭円錐部分１２４
を冷却する。
ライナー４４から熱を除去することによる燃焼器４の冷
却方法をも含む。本発明の実施に従って、冷却空気流は
三つの部分、すなわちしみ出し空気６６’、板状フィン
用空気６６''及び衝突空気６６''' に分割されている。
まず、しみ出し空気流６６’は、しみ出し冷却孔１４４
を貫流することによってライナーの切頭円錐部分１２４
を冷却する。
【００１７】次に、板状フィン用空気流６６''は、ライ
ナーの外側面１３２及び冷却フィン１３５上を流れるこ
とにより、第１ライナー４４の特に円筒状部分１２６を
冷却する。冷却フィン１３５は、第１ライナー４４から
の熱を伝えることにより、且つ板状フィン用空気流６
６''への対流熱伝達を増すための比較的広い（真っすぐ
な円筒と比較して）表面を提供することによって、第１
ライナー４４から板状フィン用空気流６６''への熱伝達
を促進する。
ナーの外側面１３２及び冷却フィン１３５上を流れるこ
とにより、第１ライナー４４の特に円筒状部分１２６を
冷却する。冷却フィン１３５は、第１ライナー４４から
の熱を伝えることにより、且つ板状フィン用空気流６
６''への対流熱伝達を増すための比較的広い（真っすぐ
な円筒と比較して）表面を提供することによって、第１
ライナー４４から板状フィン用空気流６６''への熱伝達
を促進する。
【００１８】最後に、衝突空気流６６''' は、直接衝突
することによってライナーの先細部分１２８を冷却す
る。衝突空気６６''' は衝突空気通路１５２を通って板
状フィン部材１３６の外側を流れる。衝突空気６６'''
は、衝突冷却孔１４６により円錐部材１３８を貫通して
先細部分１２８の表面に導かれる。したがって、全冷却
空気流６６が冷却のために使用され、漏れに起因した
“無駄な”空気がない。
することによってライナーの先細部分１２８を冷却す
る。衝突空気６６''' は衝突空気通路１５２を通って板
状フィン部材１３６の外側を流れる。衝突空気６６'''
は、衝突冷却孔１４６により円錐部材１３８を貫通して
先細部分１２８の表面に導かれる。したがって、全冷却
空気流６６が冷却のために使用され、漏れに起因した
“無駄な”空気がない。
【００１９】本発明は、その本質的な特徴及び精神から
逸脱することなく他の特定の形態で実施可能であり、本
発明の範囲を示すものとしては、前述した明細書という
よりむしろ特許請求の範囲を参照されたい。
逸脱することなく他の特定の形態で実施可能であり、本
発明の範囲を示すものとしては、前述した明細書という
よりむしろ特許請求の範囲を参照されたい。
【００２０】尚、本発明は、特許請求の範囲の欄の請求
項に記載されたもの以外に、種々の形態で実際可能であ
り、そのような形態について以下に項分けして列挙す
る。 （イ） 第１ライナーの外側面上に形成され且つ該第１
ライナーから冷却空気流の板状フィン用部分への熱伝達
を高めるため冷却空気通路の内部に配設された複数の冷
却フィンを更に備えた請求項１に記載の燃焼器。 （ロ） 前記冷却フィンはほぼ軸方向に向けられ且つ第
１ライナーの外側面の周りに等間隔で隔てられる上記
（イ）項に記載の燃焼器。 （ハ） 前記中間ライナーは前記板状フィン部材を同心
状に支持可能に受ける請求項１に記載の燃焼器。 （ニ） 前記バッフルアセンブリは、前記中間ライナー
に堅く連結された少なくとも一つの内側ブロックと、前
記中間ライナーに堅く連結された少なくとも一つの外側
ブロックとを備え、該少なくとも一つの外側ブロックが
前記少なくとも一つの内側ブロックを摺動可能に支持
し、それにより、前記中間ライナーは前記板状フィン部
材を同心状に支持可能に受ける請求項１に記載の燃焼
器。 （ホ） 前記少なくとも一つの内側ブロックは、ほぼ等
間隔で離間した複数の内側ブロックからなり、前記少な
くとも一つの外側ブロックはほぼ等間隔で離間した複数
の外側ブロックからなる上記（ニ）項に記載の燃焼器。 （へ） 前記少なくとも一つの外側ブロックは前記少な
くとも一つの内側ブロックの接触面を摺動可能に受ける
接触面を有し、該少なくとも一つの外側ブロックの接触
面及び該少なくとも一つの内側ブロックの接触面の各々
は、該接触面の各々の摩耗を減らすために耐摩耗コーテ
ィングを有する上記（ニ）項に記載の燃焼器。 （ト） 前記円錐部材の前記一端は前記中間ライナーに
溶接されており、該円錐部材の前記他端は前記板状フィ
ン部材に溶接されている請求項１に記載の燃焼器。 （チ） 前記第１ライナーは、該第１ライナーを冷却す
べく、前記冷却空気通路と前記燃焼室との間でしみ出し
冷却空気の連絡を可能とするため、該ライナーを貫通し
て延びる複数のしみ出し孔を有する請求項１に記載の燃
焼器。 （リ） 前記第１ライナーは、少なくとも一つの混合通
路に剛につなげられた小径の端部を有する円錐部分であ
って、前記冷却空気通路と前記燃焼室との間でしみ出し
冷却空気の連絡を可能とするための、該円錐部分を貫通
して延びる複数のしみ出し孔を有する該円錐部分と、該
円錐部分の大径の端部に剛につなげられた端部を有する
実質的に円筒状部分であって、前記第１ライナーから冷
却空気流の板状フィン用部分への熱伝達を高めるため冷
却空気通路の内部で該第１ライナーの外側面上に配設さ
れた複数の軸方向の冷却フィンを有する該実質的に円筒
状部分と、該円筒状部分の他端につなげられている先細
部分であって、バッフルアセンブリにより冷却空気流の
衝突部分を前記先細部分の端部上に導くことができるよ
うに該バッフルアセンブリに隣接して配設された該先細
部分とを備えた請求項１に記載の燃焼器。 （ヌ） 円筒状の板状フィン部材及び貫通した複数の孔
を備えた円錐部材を有するバッフルアセンブリを設ける
ステップと、前記板状フィン部材の内側の前記冷却空気
流の板状フィン用部分を前記冷却フィンを通るように導
くステップと、前記複数の孔を通る前記冷却空気流の衝
突部分を前記第１ライナーの外側面の少なくとも一部分
に導くステップとを更に有する請求項２に記載の方法。 （ル） 前記第１ライナーとして、冷却のために貫通し
て延びた複数のしみ出し冷却孔を備えた円錐部分と、第
１ライナーから前記冷却空気流の前記板状フィン用部分
への熱伝達を高めるための複数の冷却フィンを備えた実
質的に円筒状部分と、バッフルアセンブリに隣接して配
設された先細部分であって該バッフルアセンブリにより
冷却空気流の前記衝突部分を該先細部分の端部に導くこ
とができる該先細部分とを有する、該第１ライナーを用
意するステップを更に有する請求項２に記載の方法。
項に記載されたもの以外に、種々の形態で実際可能であ
り、そのような形態について以下に項分けして列挙す
る。 （イ） 第１ライナーの外側面上に形成され且つ該第１
ライナーから冷却空気流の板状フィン用部分への熱伝達
を高めるため冷却空気通路の内部に配設された複数の冷
却フィンを更に備えた請求項１に記載の燃焼器。 （ロ） 前記冷却フィンはほぼ軸方向に向けられ且つ第
１ライナーの外側面の周りに等間隔で隔てられる上記
（イ）項に記載の燃焼器。 （ハ） 前記中間ライナーは前記板状フィン部材を同心
状に支持可能に受ける請求項１に記載の燃焼器。 （ニ） 前記バッフルアセンブリは、前記中間ライナー
に堅く連結された少なくとも一つの内側ブロックと、前
記中間ライナーに堅く連結された少なくとも一つの外側
ブロックとを備え、該少なくとも一つの外側ブロックが
前記少なくとも一つの内側ブロックを摺動可能に支持
し、それにより、前記中間ライナーは前記板状フィン部
材を同心状に支持可能に受ける請求項１に記載の燃焼
器。 （ホ） 前記少なくとも一つの内側ブロックは、ほぼ等
間隔で離間した複数の内側ブロックからなり、前記少な
くとも一つの外側ブロックはほぼ等間隔で離間した複数
の外側ブロックからなる上記（ニ）項に記載の燃焼器。 （へ） 前記少なくとも一つの外側ブロックは前記少な
くとも一つの内側ブロックの接触面を摺動可能に受ける
接触面を有し、該少なくとも一つの外側ブロックの接触
面及び該少なくとも一つの内側ブロックの接触面の各々
は、該接触面の各々の摩耗を減らすために耐摩耗コーテ
ィングを有する上記（ニ）項に記載の燃焼器。 （ト） 前記円錐部材の前記一端は前記中間ライナーに
溶接されており、該円錐部材の前記他端は前記板状フィ
ン部材に溶接されている請求項１に記載の燃焼器。 （チ） 前記第１ライナーは、該第１ライナーを冷却す
べく、前記冷却空気通路と前記燃焼室との間でしみ出し
冷却空気の連絡を可能とするため、該ライナーを貫通し
て延びる複数のしみ出し孔を有する請求項１に記載の燃
焼器。 （リ） 前記第１ライナーは、少なくとも一つの混合通
路に剛につなげられた小径の端部を有する円錐部分であ
って、前記冷却空気通路と前記燃焼室との間でしみ出し
冷却空気の連絡を可能とするための、該円錐部分を貫通
して延びる複数のしみ出し孔を有する該円錐部分と、該
円錐部分の大径の端部に剛につなげられた端部を有する
実質的に円筒状部分であって、前記第１ライナーから冷
却空気流の板状フィン用部分への熱伝達を高めるため冷
却空気通路の内部で該第１ライナーの外側面上に配設さ
れた複数の軸方向の冷却フィンを有する該実質的に円筒
状部分と、該円筒状部分の他端につなげられている先細
部分であって、バッフルアセンブリにより冷却空気流の
衝突部分を前記先細部分の端部上に導くことができるよ
うに該バッフルアセンブリに隣接して配設された該先細
部分とを備えた請求項１に記載の燃焼器。 （ヌ） 円筒状の板状フィン部材及び貫通した複数の孔
を備えた円錐部材を有するバッフルアセンブリを設ける
ステップと、前記板状フィン部材の内側の前記冷却空気
流の板状フィン用部分を前記冷却フィンを通るように導
くステップと、前記複数の孔を通る前記冷却空気流の衝
突部分を前記第１ライナーの外側面の少なくとも一部分
に導くステップとを更に有する請求項２に記載の方法。 （ル） 前記第１ライナーとして、冷却のために貫通し
て延びた複数のしみ出し冷却孔を備えた円錐部分と、第
１ライナーから前記冷却空気流の前記板状フィン用部分
への熱伝達を高めるための複数の冷却フィンを備えた実
質的に円筒状部分と、バッフルアセンブリに隣接して配
設された先細部分であって該バッフルアセンブリにより
冷却空気流の前記衝突部分を該先細部分の端部に導くこ
とができる該先細部分とを有する、該第１ライナーを用
意するステップを更に有する請求項２に記載の方法。
【図１】 本発明を使用する例示的な燃焼器を備えたガ
スタービン装置の略図である。
スタービン装置の略図である。
【図２】 図１に示したガスタービン装置の燃焼器部分
を通る縦断面図である。
を通る縦断面図である。
【図３】 従来技術の在来型燃焼器を通る縦断面図であ
る。
る。
【図４】 図３の従来技術の燃焼器の一部の詳細図であ
る。
る。
【図５】 本発明を図示する、図２に示された例示的な
燃焼器を通る縦断面図である。
燃焼器を通る縦断面図である。
【図６】 本発明を図示する、図５の例示的な燃焼器の
一部の詳細図である。
一部の詳細図である。
【図７】 本発明を図示する、図６の７−７線に沿った
例示的な燃焼器の部分断面図である。
例示的な燃焼器の部分断面図である。
１…ガスタービン装置、２…圧縮機（圧縮機部分）、４
…燃焼器、１８…燃料ノズル、３６…燃焼域（燃焼
室）、４０…外側ライナー、４２…中間ライナー、４４
…第１ライナー、６６…冷却空気流、６６’…しみ出し
空気（しみ出し部分）、６６''…板状フィン用空気（板
状フィン用部分）、６６''' …衝突空気（衝突部分）、
６８…二次混合通路、７０…冷却空気通路（一次冷却空
気通路）、９０，９２…混合通路（一次混合通路）、１
３４…バッフルアセンブリ、１３５…冷却フィン、１３
６…板状フィン部材、１３８…円錐部材、１４４…しみ
出し孔（しみ出し冷却孔）、１４６…衝突冷却孔。
…燃焼器、１８…燃料ノズル、３６…燃焼域（燃焼
室）、４０…外側ライナー、４２…中間ライナー、４４
…第１ライナー、６６…冷却空気流、６６’…しみ出し
空気（しみ出し部分）、６６''…板状フィン用空気（板
状フィン用部分）、６６''' …衝突空気（衝突部分）、
６８…二次混合通路、７０…冷却空気通路（一次冷却空
気通路）、９０，９２…混合通路（一次混合通路）、１
３４…バッフルアセンブリ、１３５…冷却フィン、１３
６…板状フィン部材、１３８…円錐部材、１４４…しみ
出し孔（しみ出し冷却孔）、１４６…衝突冷却孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレイドン・レイン・ウィッドン アメリカ合衆国、フロリダ州、オーラン ド、グレイト・ブルー・コート 631 (72)発明者 ヴェンデル・ゾリオミ アメリカ合衆国、フロリダ州、オビエド、 ハンターズ・スタンド・ラン 1592 (72)発明者 デイビッド・マーチャント・パーカー アメリカ合衆国、フロリダ州、オビエド、 エコー・ホロー・ウェイ 206
Claims (3)
- 【請求項１】 ガスタービン装置において圧縮空気を加
熱する燃焼器であって、 内部に燃焼室を形成する内側面を備えた実質的に円筒状
の第１ライナーと、 前記燃焼室と燃料流の連通状態で中央に配設された燃料
ノズルと、 燃料及び圧縮空気を前記燃焼室内に導入するために前記
第１ライナー及び前記燃料ノズルの間に形成された少な
くとも一つの環状の一次混合通路と、 前記第１ライナーを同心状に囲み該第１ライナーとの間
に環状の一次冷却空気通路を形成する実質的に円筒状の
中間ライナーと、 前記一次冷却空気通路内に冷却空気流を導入するための
手段と、 前記中間ライナーを同心状に囲み該中間ライナーとの間
に環状の二次混合通路を形成する実質的に円筒状の外側
ライナーと、 前記一次冷却空気通路の内部に配設され円周方向に延長
したバッフルアセンブリであって、（ｉ）前記中間ライ
ナーに連結する一端を備えると共に、前記第１ライナー
の外側面に衝突する冷却空気流の衝突部分を導くため、
前記バッフルアセンブリを貫通して延びる複数の孔を備
えた円錐部材と、（ｉｉ）前記円錐部材の他端に連結す
る端部を備えた実質的に円筒状の板状フィン部材とを備
え、該板状フィン部材が前記冷却空気流の板状フィン用
部分を前記第１ライナーの外側面上に流すように導く前
記バッフルアセンブリとを有する燃焼器。 - 【請求項２】 燃焼器の冷却方法であって、 冷却空気流のしみ出し部分を、前記燃焼器の第１ライナ
ーを貫通して延びた複数のしみ出し冷却孔を通るように
導くステップと、 冷却空気流の板状フィン用部分を、前記第１ライナーの
外側面上に形成された複数の冷却フィンを通るように導
くステップと、 前記第１ライナーの外側面の少なくとも一部分に衝突す
るように前記冷却空気流の衝突部分を導くステップと、 を有する燃焼器の冷却方法。 - 【請求項３】 圧縮空気を生産するための圧縮機部分、
及び該圧縮空気を加熱するための燃焼器を備えたガスタ
ービン装置であって、該燃焼器は、 内部に燃焼室を形成する内側面を備えた実質的に円筒状
の第１ライナーと、 前記燃焼室と燃料流の連通状態で中央に配設された燃料
ノズルと、 前記第１ライナーを同心状に囲み該第１ライナーとの間
に環状の冷却空気通路を形成する実質的に円筒状の中間
ライナーと、 前記冷却空気通路に冷却空気流を導入するための手段
と、 前記冷却空気通路内に配設され円周方向に延長したバッ
フルアセンブリであって、（ｉ）前記中間ライナーに連
結する一端を備えると共に、前記第１ライナーの外側面
に衝突する冷却空気流の衝突部分を導くため、前記バッ
フルアセンブリを貫通して延びる複数の孔を備えた円錐
部材と、（ｉｉ）前記円錐部材の対峙する他端に連結す
る端部を備えた実質的に円筒状の板状フィン部材とを備
え、該板状フィン部材が前記冷却空気流の板状フィン用
部分を前記第１ライナーの外側面上に流すように導く前
記バッフルアセンブリとを有する、燃焼器を備えたガス
タービン装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US84714297A | 1997-04-30 | 1997-04-30 | |
| US08/847142 | 1997-04-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10339439A true JPH10339439A (ja) | 1998-12-22 |
Family
ID=25299876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12107698A Pending JPH10339439A (ja) | 1997-04-30 | 1998-04-30 | 燃焼器、その冷却方法及び同燃焼器を備えたガスタービン装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10339439A (ja) |
| TW (1) | TW403812B (ja) |
| WO (1) | WO1998049496A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013234837A (ja) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | General Electric Co <Ge> | 燃焼器に作動流体を供給するためのシステム |
| CN103672966A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-03-26 | 清华大学 | 利用发汗冷却对超燃发动机燃料喷注支板的热防护方法 |
| JP2018091478A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-06-14 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 摺動接合キット、摺動接合キットを内包するシステム、及び関連方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1486730A1 (de) * | 2003-06-11 | 2004-12-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Hitzeschildelement |
| US8079219B2 (en) * | 2008-09-30 | 2011-12-20 | General Electric Company | Impingement cooled combustor seal |
| US8739404B2 (en) | 2010-11-23 | 2014-06-03 | General Electric Company | Turbine components with cooling features and methods of manufacturing the same |
| US10107497B2 (en) * | 2012-10-04 | 2018-10-23 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine combustor liner |
| US10047958B2 (en) * | 2013-10-07 | 2018-08-14 | United Technologies Corporation | Combustor wall with tapered cooling cavity |
| CN106605101A (zh) * | 2014-07-30 | 2017-04-26 | 西门子公司 | 燃气涡轮发动机中的燃烧器筒中的热气体路径冷却系统内的多流入板翅 |
| EP3242084A1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-11-08 | Siemens Aktiengesellschaft | A combustor assembly with impingement plates for redirecting cooling air flow in gas turbine engines |
| RU2761262C2 (ru) * | 2017-12-26 | 2021-12-06 | Ансальдо Энергия Свитзерленд Аг | Трубчатая камера сгорания для газовой турбины и газовая турбина, содержащая такую трубчатую камеру сгорания |
| JP7262364B2 (ja) * | 2019-10-17 | 2023-04-21 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
| EP3835657A1 (en) * | 2019-12-10 | 2021-06-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion chamber with wall cooling |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB626275A (en) * | 1947-08-22 | 1949-07-12 | Parsons & Co Ltd C A | Improvements in or relating to flame tubes for gas turbine combustion chambers |
| JPH0752014B2 (ja) * | 1986-03-20 | 1995-06-05 | 株式会社日立製作所 | ガスタ−ビン燃焼器 |
| US5394688A (en) | 1993-10-27 | 1995-03-07 | Westinghouse Electric Corporation | Gas turbine combustor swirl vane arrangement |
| DE4443864A1 (de) * | 1994-12-09 | 1996-06-13 | Abb Management Ag | Gek}hltes Wandteil |
| US5737922A (en) * | 1995-01-30 | 1998-04-14 | Aerojet General Corporation | Convectively cooled liner for a combustor |
-
1998
- 1998-04-21 WO PCT/US1998/008316 patent/WO1998049496A1/en active Application Filing
- 1998-04-30 JP JP12107698A patent/JPH10339439A/ja active Pending
- 1998-05-13 TW TW87106717A patent/TW403812B/zh active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013234837A (ja) * | 2012-05-08 | 2013-11-21 | General Electric Co <Ge> | 燃焼器に作動流体を供給するためのシステム |
| CN103672966A (zh) * | 2013-11-12 | 2014-03-26 | 清华大学 | 利用发汗冷却对超燃发动机燃料喷注支板的热防护方法 |
| JP2018091478A (ja) * | 2016-07-27 | 2018-06-14 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 摺動接合キット、摺動接合キットを内包するシステム、及び関連方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW403812B (en) | 2000-09-01 |
| WO1998049496A1 (en) | 1998-11-05 |
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