JPS5857657B2 - ガスタ−ビン燃焼器の内筒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高い耐熱性をもちしかも製作の容易なガスター
ビン燃焼器内筒に関するものである。

ガスタービンに釦いてはタービン入口のガス温度を高く
するに伴い、高効率運転が可能となることは周知であり
、近時にネーける省エネルギー化の機運の高１りは一層
の高温化を要求している。

ところでガスの高温化のきめ手の一つはガスを作る燃焼
器内筒が高温に耐えて機械的強度を保持し得るようにす
ることにある。

そこで従来から例えば第１図に示す断面図のように、内
筒ａの外周に同軸状に外筒すを設けて、その間に冷却空
気Ｃを流して内筒ａを外側から冷却すると同時に、冷却
空気の一部を内筒ａの内周面に設けた空気放出孔ｄと、
方向性を与えるひさ、Ｌｅとにより内筒ａの表面に流し
て空気のフィルムを形成して、内筒壁を高温雰囲気から
熱遮断する方法その他が提案されている。

な訟第１図においてｆは燃料噴射口、ｇは燃焼空気路、
ｈは冷却空気供給路、ｉは尾筒、ｊはタービン入口であ
る。

しかし例えばタービン入口の温度が１５００℃程度にな
るようにした場合には、内筒ａ内の火焔温度は１８００
℃程度の高温となると共に冷却空気量が相対的に不足す
る。

従って上記した従来の方法では内筒周面の熱遮断ち−よ
び冷却効果は不十分であって、長期間所望の機械的強度
を維持することが難かしく、根本的には高耐熱性の金属
素材の開発が必要とされる。

しかし現状にち−いては素材面にむける技術的進展は望
み得ない状況にあり、ガス温度の上昇は一つの壁に突当
っているのが現状である。

そこで最近このような隘路を解決するため第２図ａに示
す部分断面斜視図のように、タービン翼などにむいてそ
つ金属構造にの表面に入口のくびれた保持溝ｌを設け、
こＸに基部のくびれた被保持突起ｍをもつ高耐熱性の熱
遮断体片ｎ、例えば焼結ジルコニウム、焼結炭化硅素な
どで作られた熱遮断体片ｎを嵌めこんで表面を被覆する
か、或いは第２図すに示すように金属構造物にの表面と
の間に更に熱遮断用の空隙０を作るように嵌めこんで、
金属構造物の表面を隙間なく被覆する方法が提案された
。

そして実験の結果この方法が熱遮断に偉力を発揮するこ
とが明らかにされたと同時に、この熱遮断体片ｎの面上
にひさしｅにより空気フィルムを形成することにより、
ガスによる熱遮断体片の熱的損傷を防ぎうろことが明ら
かにされ、これを燃焼器の内筒の熱遮断に適用すること
により、大幅にガス温度を上昇できることが確められた
。

しかし実際上複雑な形状をなす第１図図示の空気フィル
ム形成用のひさしｅを含む内筒の大きな曲面全面を、空
気放出口ｄを残して熱遮断体片ｎを用いて被覆すること
は技術的に難かしく、とのま＼では実現が困難である。

本発明は上記のような熱遮断方法を応用した製作の容易
な内筒を提供し、ガス温度の上昇による高効率化に貢献
しうるようにしたものである。

次に図面を用いてその詳細を説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す部分断面斜視図で、図
において１は内筒、２は平板状の内筒形成素体で、次の
各部からなる。

３は平板状の金属構成体、４ばその表面全面を被覆する
熱遮断体片で、これはその裏面に設けた基部がくびれた
被保時突起５を、金属構成体３の表面の長手方向に設け
た保持条溝６内に嵌めこむことにより取付けられる。

７は金属構成体３の裏面に設けた固定脚、８は冷却フィ
ンで、これらは金属構成体３の長手方向、即ち冷却空気
の流通方向に沿って設けられる。

９は空気放出間隙形成用の斜面で、金属構成体３の一端
の長手方向の全長に亘って設けられ、以上で内筒形成素
体２が形成される。

１０は内筒形成素体の環状固定体で、これは８枚の内筒
形成素体２のそれぞれの斜面９と斜面を設けない端部を
空気フィルム形成用の空気放出間隙１１を残して重なり
合うように固定脚７を複数箇所に釦いて保持して、内壁
面の全面が熱遮断体片４によって被覆された８角筒状の
内筒１を形成する。

な於この場合空気放出間隙形成用斜面９の傾斜角度は内
筒１を形成する角の数によって適当に選定される。

１２は外筒で、環状固定体１０の外周端に固定され、内
筒２との間に冷却空気の流通路１３を形成するもので、
以上のように構成された燃焼器の内筒部には、第１図に
示したと同様に燃料噴射口、燃焼空気供給口、冷却空気
供給路、尾筒などが取付けられて使用されることは説明
するオでもない。

このように構成すれば内筒形成素体２の金属構成体３は
、熱遮断体片４と、これと金属構成体３間の空隙釦よび
第３図中の矢印のように空気放出間隙１１から放出され
て、熱遮断体片面上に形成される空気のフィルム層によ
り高温雰囲気と遮断されて保護されると同時に、内筒１
と外筒１２間に流される冷却空気により冷却されて高温
から保護される。

また熱遮断体片４も空気のフィルム層により熱的に保護
される。

しかも本発明の内筒１は熱遮断体片４により表面を被覆
された平板状の金属構成体３、従って内筒形成素体２を
、空気フィルム形成用の空気放出間隙１１を残すように
角筒状に組合せて構成したものである。

従って第１図で示した従来の燃焼器のように周方向に複
数筒の空気フィルム形成用の環状の空気放出孔を作った
り、空気を局面に流すためのひさしを作る必要がないの
で構造が極めて簡単となる。

しかも熱遮断体片の取付面には第１図で示した内筒のよ
うに曲面が全くなく、これに加えて複雑な曲面をもった
空気フィルム構成用のひさしも存在しない全くの平面で
あるため、熱遮断体片の形状釦よびその取付構造も簡単
となる。

従って製作の容易な耐高温性の燃焼器の内筒を提供でき
、ガス温度の上昇によるタービンの高効率化が可能とな
る。

な３以上にむいては内筒を８角筒状とした例を示したが
、金属構成体３の幅を狭くして８角筒以上の多角筒状と
することにより、空気フィルム形成用の空気放出間隙の
数を増して、熱遮断能力を向上することもできる。

また以上においては固定脚７を金属構成体３の裏面中央
に１箇設けた例を示したが、更に左右端に設けて機械的
強度を向上したり、更に固定脚７を金属構成体３の全長
に設けることなく環状固定体９の部分にのみ設けて、冷
却空気通路を犬とするなどの変形が可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば耐高熱
性にすぐれしかも製作の容易な燃焼器を提供しうるもの
で、ガス温度の上昇によるタービンの高効率化に著しい
貢献をなすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスタービン燃焼器の断面構造図、第２
図はセラ□ツクのような熱遮断体による耐高温性の向上
方法の説明用部分斜視図、第３図は本発明の一実施例を
示す部分断面斜視図である。 １・・・内筒、２・・・内筒形成素体、３・・・金属構
成体、４・・・熱遮断体片、５・・・被保持突起、６・
・・保持条溝、７・・・固定脚、８・・・冷却フィン、
９・・・空気放出間隙形成用斜面、１０・・・内筒形成
素体の環状固定体、１１・・・空気フィルム形成用の空
気放出間隙、１２・・・外筒、１３・・・冷却空気通路
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平板状金属構成体の表面を平板状熱遮断体片により
   被覆した複数枚の平板状内筒形成素体を形成すると共に
   ・、上記平板状金属構成体の平板状熱遮断体片による被
   覆面と反対側の面の一端角部の全表には空気放出間隙形
   成用の斜面を設けて、この斜面が隣接する平板状内筒形
   成素体の平板状熱遮断体片による被覆面側の一側端部と
   の間に、空気放出用間隙を残すように上記複数枚の内筒
   形成素体を多角筒状に組合せ、また上記斜面を隣接平板
   状内筒形成素体の平板状熱遮断体片による被覆面とはビ
   平行な面を形成するように選定して熱遮断体片による各
   被覆面全面にフィルム状冷却空気層を形成するようにし
   たことを特徴とするガスタービン燃焼器の内筒。