JPS61195214A - ガスタ−ビン燃焼器の空気流量調整機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガスタービンの燃焼器の空気流量調整機構に
係り、特に、燃焼用空気の流量調整が要求される低ＮＯ
ｘ燃焼器において有効である。

〔発明の背景〕

ガスタービンの低ＮＯｘ燃焼器においては、燃料流量と
空気流量との比がある一定の値となるように各々を調整
することが必要である。通常、燃料流量は、負荷変化に
応じ調整制御されているが空気流量については、あまり
行われておらず、最近になって特開昭５８−１６８８２
１号に示すような燃焼器内筒において流量調整を行う方
式が考られつつある。しかし、特開昭５８−１６８８２
１号に示される調整機構においては、機械的な摺動部が
あり摩耗の発生に対する考慮がなされていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、燃焼器に流入する空気量を正確に調整
しかつ、燃焼器と可動部との関係を非接触で保持しガス
タービンの長期運転における信頼性の向上と、寿命の増
大が図れる燃焼器の空気流量調整機構を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

大巾な低ＮＯｘ化を図ることが可能な２段燃焼方式の燃
焼器において、燃焼用空気の流量調整の為の制御リング
を設け、この制御リングを板バネにより支持することに
より制御リングを空気流入口の外周側に接触せずして保
持するようにし、さらに作動時においては、板バネによ
り制御リングと空気流入口の外周側との半径方向の位置
関係を一定に保持できるようにしたことを特徴とするも
のである。また、制御リングはリンクを介して作動する
ようになっており、制御リングとリンクとの接続は、板
バネにより連結し各々の芯ずれをこの板バネにより吸収
できるようになっていることを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す。本実施例は、大巾な低
ＮＯｘ化が図れる２段燃焼方式の燃焼器の代表例を示し
ている。同図において、ガスタービンは、圧縮機１、タ
ービン２、燃焼器３などによって構成されている。圧縮
機１で圧縮された空気４は、燃焼器３に導かれるが燃焼
器３は、外筒５、内筒６および頭部燃焼室７に１次燃料
８を供給する１次燃料ノズル９を装着したエンドカバー
１０が取付けられる。内筒６は、頭部燃焼室７とこれよ
りも径が大きい後部燃焼室１１で形成され、頭部燃焼室
７と後部燃焼室１１との接続部１２には、空気供給孔１
３が設けられ、ここに２次燃料１４が噴出され２次空気
と共に後部燃焼室１１へ供給されて、予混合燃焼火炎１
５を形成する。尚、１次燃料ノズル９から噴出される１
次燃焼８への着火は、点火栓（図示せず）により行われ
１次燃焼火炎１６を形成させるが、２次空気供給孔１３
近辺の予混合火炎１５の形成は、１次燃焼火炎１６から
の天与りにより行われるようになっている。さらに、燃
焼器３の廻りには、２段燃焼方式特有の燃焼用空気量の
調整を行うための駆動機構であるリンク装置１７が設け
られている。第２図に、燃焼用空気量調整する部分の詳
細図を示している。第２図において、燃焼器ケーシング
１８の前部には、外筒５が位置し、その外筒５は、前外
筒５ａ、後外筒５ｂにより構成され、前外筒５ａと後外
筒５ｂとの間には、外筒５内部の２次燃料ノズル１９に
２次燃料１４２！ｉｌ−外筒５外部より導くための７ラ
ンジ２０が立置し固定されている。このフランジ２０の
内部は、燃料の流路が設けられておシ、燃料マニホール
ド２０ａを介して、複数本の２次燃料ノズル１９に燃料
が流れるようにな。

つておシ、この２次燃料ノズル１９は、フランジ２０に
固定されている。さらに、フランジ２０に゛は、２次燃
料ノズル１９より噴出された２次燃料１４と空気供給孔
１３に流入した燃焼用空気２１との良好な混合が行われ
るように旋回器２２が取付けられた２次空気供給装置２
３が取付けられ、その外周側には、シールバネ２４、内
周側にはシールバネ２５があり、それらを介して、外周
側には、後部燃焼室１１が組込まれ、内周側には、頭部
燃・焼室７が組込まれておシ、いずれもフランジ２０に
より支持されている。２次空気供給装置２２３の流入口
２６は、円筒形状をした燃焼室内に均等に空気及び燃料
を供給できるように外周側全周が開口している。この流
入口２６の外側には、燃焼器ケーシング１８からの空気
２７が流入口２６に流入する際の流量を調整するための
制御リング２８が流入ロ２６外周とある一定の隙間を保
持して設けられている。制ｄｌＪング２８は、流入口２
６を被うことができるように円筒形状全しておシ、制御
リング２Ｂの外周に設けられた複数のサポート２９によ
り可動ブロック３０が取付けられている。この可動ブロ
ック３０は、外筒５の内面とある隙間が保持されるよう
に調整されている。

−′可動ブロック３０は、サポート２９と同じく複数個
設けられてつるが、それらの可動ブロック３００円周方
向の間にはさらに固定用ブロック３１（第２図では図示
せず、第３図参照）が設けられており、この固定用ブロ
ック３１は、第２図における外筒５の内面に固定されて
おシ、固定用ブロック３１と前述した可動ブロック３０
とは、帯状の薄い板バネ３２の積層状のものより円周方
向に連結されている。板バネ３２は、可動ブロック３０
及び固定用ブロック３１共に、前後１ケ所ずつ計２ケ所
で連結され制御リング２８が軸方向に移動する際の倒れ
あるいはねじれ等の変形を防止するようになっている。

以上述べた内容を判シ易く立体的に図示すると第３図に
示すようになる。

但し、第２図における外筒５．７ランジ２０．２次空気
供給装置２３．２次燃料ノズル１９、頭部燃焼室７及び
後部燃焼室１１は、本発明の内容を理解するに妨げとな
るため図示していない。第３図において、前述した内容
を対応させて述べる。

制御１ｍ１Ｊング２８は、複数のサポート２９により可
動ブロック３０ａ、３０ｂに取付けられている。

可動ブロック３０ａ、３０ｂの円周方向の間には、固定
用ブロック３１が位置しておシこれらのブロックは、帯
状の薄い積層状の板バネ３２ａ、３２ｂが軸方向同一位
置となるように連結支持されている。すなわち、ＩＩＪ
ＮＩＪング２８の軸方向位置が、２次空気供給装置の流
入口に対して適正な位置となるように組込まれることに
なる。尚、固定用ブロック３１は、図示していないが、
その外周に位置する外筒５（第２図参照）の内面に軸方
向、周方向共に動かないように固定されている。一方、
可動ブロック３０ａ、３０ｂは、固定用ブロック３１同
様、外筒の内側に位置するが、外筒の内面からある隙間
が保持されるように、ブロックの高さが、調侵されてお
り、固定用ブロック３１の間にある板バネ３２ａ、、３
２ｂにより空間に保持され、このことによりサポート２
９を介して制御４リング２８が保持されるようになって
おり、２次空気供給装置１２３の流入口２６（第２図参
照）に対し半径方向においては、ある一定の間隙が全周
にわたり保持され、擬触するようなことがないようにな
っている。可動ブロックの内、左右の２ケ所の可動ブロ
ック３０ｂについては、駆動装置３３が連結されている
。駆動装置３３は、板バネ３４、レバー３５、シャフト
３６、リンク３７及び第２図に示すコロ３８、カム３９
、コントロールリング４０、ローラ４１、サポート４２
により構成されている。リンク３７とシャフト３６及び
レバー３５は、キーあるいはボルト締めなどの手段によ
り機械的に１体化されておシ、リンク３７がシャフト３
６を中心にして軸方向に移動することにより、レバー−
３′５は、リンク３７とは逆に軸方向に移動するように
なっている。このレバー３５は、リンク３７同様にシャ
フト３６’ｉ中心に回転移動し、その移動量を軸方向の
移動に変換するために、薄い帯状の板バネ３４が取付け
られ可動ブロック３０ｂに連結されている。この板バネ
３４は、レバー３５０回＋ｉによる可動ブロック３０ｂ
との位置のずれを、板バネ３４がたわむことにより吸収
することができるようになっておシ、複雑なリンク機、
；＊を用いる必要がないようになっている。前−述した
シャフト３６は、第４図に示すように、外筒５の外周側
に突出た座４３の中を通して組込むことにより外筒５内
と外の遮断を行うようになっている。特に、外筒５内の
４転中における空気の圧力は、１０数”ｑ　／　ｃＡ　
ｇにもなシ、外側の大気圧と比べ圧力差が大であるが、
シャフト３６が回転できる程度の隙間で十分シールする
ことかでさるようになっている。一方、リンク３７の軸
方向の移動をもたらしめる機構であるが、第２図に示す
如く、リンク３７の最高点３７ａには、コロ３８が設け
られており、コントロールリング４０に拒付けられたカ
ム３９と接している。コントロールリング４０の内周側
には、コントロールリングが移動する場合、移動が答易
なようにロー２４１がいくつか設けられており、コント
ロールリング４０が図中の矢印の方向に移動することに
より、それに取付いているカム３９の形状により、コロ
３８が押し上げられ、実際には、リンク３７の軸方向の
移動となって駆動されるようになっている。

リンク３７の移動によりレバーが回転し、可動プ′ロッ
クを軸方向に移動させ、同時にその内側に位置している
制御リングが板バネが全周均等にたわむこと（（よシ軸
方向に全周均等に７移動することになる。尚、図示はし
ていないが、第３図に示す板バネ３２ａ、３２ｂは、制
御リング２８が軸方向に移動した場合、板バネ自体に大
きな引張力が加わらぬように板バネ自体は、波形状ある
いは、それに類する形状に成形されておシ周方向に伸縮
できるようになっている。このことにより２次空気供給
装置より流入する空気量が流入口全周にわたシ均等に、
Ａｆｆｉされることになるわけである。尚、カム３９と
コロ３８との接触は、リンク３７が第２図中左方へ押さ
れる場合は、板バネをたわませる力により、又、右方へ
動く場合は、板バネの復元力により、常に、同一条件に
保たれるようになっている。一般に、ガスタービンにお
いては、燃焼器は、多筒方式が多くとシ入れられており
、今までの説明は、単筒方式の場合で述べたが、多筒方
式の場合でも、第５図に示す如く、コントロー（ルリレ
グ４０を、燃・焼型４３の全周に設置し、このコントロ
ールリング４０ｆ油圧シリンダー４４で回転させること
により前述した動作を各燃焼器について行わせることが
できるものである。尚通常の制御リングの動作としては
、第６図に示す如く、中間食、萌帯において行われ、特
に目的としては、２段燃焼方式において１次側から２次
側へ天与シを行わせる場合に多用されるものである。以
上のことにより、本発明によれば、燃焼器内へ流入する
空気量の調整を行うだめの制御リングを信頼性の高い板
バネにより非接触状態で支持し、かつ移動時においても
組込状態と同一の位置関係で移動が行われるようにした
ため、信頼性の向上が　　図れるものである。

〔発明の効果〕　　　′ 本発明によれば、可動部が静止体と非接触の状態に設定
でき、かつ移動時においても初期設定状　”態を保持し
た状態で移動が行われるので、機械的な李耗や損傷が起
る可能性を完全に排除することができる。また、板バネ
の力が常にこの空気調整機構に働いているため、機構と
しての機械的なガタがなくなり、正確な？ＩｔｌＪ御が
可能となるものであり、ガスタービンの全負荷帯にわた
り、低ＮＯｘ化が図れるものである。以上のことから、
長期間運転における信頼性の向上と寿命の増大が図れる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２段燃焼方式の燃焼器の断面図、第２図は、
空気流量調整機構の詳細断面図、第３図は、同じく詳細
斜視図、第４図は、シーヤフトシール部の説明図、第５
図は、多筒方式の燃焼器に実施した場合の外観図、第６
図は、空気流量流制御特性図である。 ３・・・燃焼器、５・・・外筒、６・・・内筒、９・・
・−次燃料ノズル、１３・・・空気供給口、１７・・・
リンク装置、１９・・・二次燃料ノズル、２０・・・フ
ランジ、２８・・・制御リング、２９・・・サポート、
３０・・・可動ブロック、３１・−・固定ブロック、３
２・・・板バネ、３５・・・レバー、３７・・・リンク
、３９・・・カム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃焼室を形成する筒状の内筒と、内筒内に燃料を供
   給する燃料ノズルと、内筒の周壁に開口した複数の空気
   供給口と、内筒をとりかこみ内筒外周面との間に空気供
   給のための空間を形成する外筒と、前記内筒の外側に設
   けられ内筒の軸方向に移動して前記空気供給口の開口面
   積を調整する制御リングと、前記外筒に支持され前記制
   御リングを移動させるためのリンク装置とを有するガス
   タービン燃焼器において、前記制御リングとリンク装置
   とを、少くとも１対の板バネにより連結したことを特徴
   とするガスタービン燃焼器の空気流量調整機構。