KR20140070437A - 가스 터빈 연소기를 위한 감쇠 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인접벽 냉각 시스템을 갖는 가스 터빈 연소기를 위한 감쇠 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 값비싼 주조 기술의 결점들을 제거하는, 냉각 공기 질량 유동 필요조건들이 크게 감소한 연소 라이너를 위한 그러한 감쇠 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 가스 터빈 연소기(1)를 위한 감쇠 장치는 서로에 대해서 소정 거리를 두고 배열된, 특히 연소기 라이너인 제 1 내벽(5) 및 제 2 외벽(6)을 갖는 벽(4)을 포함하고, 상기 내벽(5)이 고온 가스 유동을 갖는 측부 상의 높은 온도에 영향을 받고, 복수의 냉각 채널들(7)이 상기 제 1 내벽(5) 및 상기 제 2 외벽(6) 사이에서 본질적으로 평행하게 연장되고, 적어도 하나의 감쇠 체적부(9)가 냉각 채널들(7), 또한 냉각 매체를 냉각 채널(7)로부터 상기 감쇠 체적부(9)로 공급하기 위한 제 1 통로(11) 및 상기 감쇠 체적부(9)를 상기 연소 챔버(3)에 연결하기 위한 제 2 통로(13)에 의해서 경계가 형성되고, 단부 플레이트(10)가 상기 감쇠 체적부(9)를 상기 연소 챔버(3)로부터 분리하는 상기 제 1 내벽(5)에 고정되는 것과, 상기 단부 플레이트(10)는 네크 통로(13)를 구비하는 것과, 상기 냉각 매체를 위한 적어도 하나의 공급 플리넘(12,15), 상기 냉각 매체를 위한 적어도 하나의 출구 플리넘(16) 및 적어도 하나의 공급 플리넘(12)으로부터 다른 공급 플리넘(15)으로 또는 상기 적어도 하나의 출구 플리넘(16)으로의 냉각 유체의 유동을 가능하게 하는 적어도 하나의 냉각 통로(14)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 터빈 연소기를 위한 감쇠 장치{DAMPING DEVICE FOR A GAS TURBINE COMBUSTOR}
본 발명은 가스 터빈의 분야에 관한 것으로서, 특히 잘-한정된 감쇠 성능 및 충분한 수명을 보장하도록 적절하게 냉각되어야 하는, 열-음파 유도 압력 진동을 고주파 범위 내에서 억제하기 위하여 하나 이상의 장치들을 갖는 희박 예혼합 저방출 연소 시스템에 관한 것이다.
가스 터빈에서 희박 예혼합 저방출 연소 시스템의 결점은 열-음파 연소 진동을 발생시킬 때 위험성이 증가하는 것이다. 초기 가스 터빈의 발전 이후로 널리 공지된 이러한 진동들은 열 방출 속도의 변화량 및 압력 사이의 강한 연계에 기인하며 기계적 및 열적 손상을 유발하고 작동 범위를 제한한다.
이러한 진동들을 억제하는 가능성은 1/4 파장관들(quarter wave tube), 헬름홀츠 감쇠기(Helmholtz damper)들 또는 음향 스크린과 같은 부착 감쇠 장치에 있다.
음향 스크린을 포함하는 연속 연소에 의한 가스 터빈용 재열 연소 시스템은 문헌 US 2005/229581A1에 기재되어 있다. 혼합 구역 및/또는 연소 챔버 내부에 제공된 음향 스크린은 2개의 천공 벽들로 구성된다. 양자 사이의 체적부는 다중 통합 헬름홀츠 체적부들로서 볼 수 있다. 후방 천공 플레이트는 고온 연소 챔버를 향하는 플레이트의 충돌 냉각(impingement cooling)을 허용한다.
고온 가스들이 연소 챔버로부터 감쇠 체적부 안으로 들어가는 것을 방지하기 위하여 감쇠 효율을 저하시키는 충돌 냉각 질량 유동(impingement cooling mass flow)이 요구된다. 충돌 냉각 질량 유동이 너무 작으면, 고온 가스들은 음향 스크린의 적당한 구멍들을 통과하여 재순환된다. 이러한 현상은 고온 가스 흡수(hot gas ingestion)로 알려져 있다. 고온 가스 흡수의 경우에, 감쇠 체적부에서 온도가 상승한다. 이는 음속을 증가시키고 결국 주파수 변경을 유도하며, 이를 위하여 감쇠 시스템이 설계되었다. 주파수 변경은 감쇠 효율에서 큰 감소를 유도할 수 있다. 또한, 고온 가스가 감쇠 체적부에서 재순환될 때, 냉각 효율이 감소하며, 이는 감쇠 장치의 열적 손상을 유도할 수 있다. 또한, 높은 냉각 질량 유동을 사용하는 것은 연소에 참여하지 않는 공기량을 증가시킨다. 이는 결과적으로 높은 발화 온도를 유발하고 따라서 NOx 방출물의 증가를 유도한다.
상술한 문제들의 해결 방안은 예로서 문헌 EP 2295864호에 기재되어 있다. 여기서, 다수의 층들이 함께 준비되어서 단일의 컴팩트한 헬름홀츠 감쇠기들을 형성하고, 이들은 고온 연소 챔버에 인접하게 내부 인접벽 냉각 기법을 사용하여 냉각된다. 따라서, 냉각 질량 유동은 고온 가스 흡수의 문제점 없이 크게 감소되어서, 작은 방출량과 높은 감쇠 효율을 유도한다. 단일 헬름홀츠 감쇠기들이 사용되므로, 상이한 주파수들이 개별적으로 처리될 수 있다. 단일의 또는 집단의 헬름홀츠 감쇠기들이 사용되든지 간에, 디자인은 인접벽 냉각의 적당한 실행에 기초한다.
냉각 벽 부분을 갖는 연소기를 위한 고주파수 감쇠 시스템의 다른 해결 방안은 EP 2402658호에 개시되어 있다. 축방향으로 연장되는 복수의 냉각 경로들이 연소기 벽에 형성된다. 냉각 경로들은 일 단부에서 스트림 또는 냉각 공기와 같은 냉각 매체의 소스에 연결되고 다른 단부에서 냉각 매체 방출 채널에 연결된다. 냉각 경로들을 통하여 유동하는 냉각 매체는 관통 구멍들의 주변 부분들을 냉각시켜서 고온 가스 흡수의 경우에 관통 구멍들을 통과할 때 고온 연소 가스들에 의해서 발생된 열 응력들을 회피하거나 또는 최소화한다.
문헌 EP 2362147호는 인접벽 냉각이 실현될 수 있는 여러 해결방안들에 대해서 기술하고 있다. 인접벽 냉각 통로들은 직선형 통로이거나 또는 적층 플레이트들과 평행한 코일형 구조들을 나타낸다. 이러한 해결방안의 결점은 인접벽 냉각 채널들의 형상으로 인하여, 구성요소는 단부에서 함께 납땜되어야 하는 여러 층들로 제조된다. 납땜 자체는 터보 기계류 사업에서 널리 공지된 기술이지만, 다른 접합 방법들과 비교할 때 단점들을 가진다.
벽 구조체들에서 인접벽 냉각 채널들의 상이한 형상들을 구현하는 다른 방법은 소위 "로스트 왁스 주조법(lost wax casting process)"을 사용하는 것이다. 터빈 블레이드에서 냉각 통로를 제조하는데 널리 사용되는, 이러한 기술에 의해서, 세라믹 코어가 차후 냉각 채널을 구현하기 위하여 주조 공정 중에 사용된다. 세라믹 코어들의 사용을 회피할 수 있는 주조 공정들과 비교할 때, 제조 비용은 여러배 높다.
본 발명의 목적은 값비싼 주조 기술의 결점들을 제거하는, 냉각 공기 질량 유동 필요조건들이 크게 감소한 가스 터빈 연소기의 감쇠 장치를 위한 인접벽 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 가스 터빈 연소기를 위한 감쇠 장치에 의해서 얻어진다.
특히 인접벽 냉각 시스템을 갖는 라이너 세그먼트를 위한 감쇠 장치인, 가스 터빈 연소기를 위한 감쇠 장치는 서로에 대해서 소정 거리를 두고 배열된, 특히 라이너인 제 1 내벽 및 제 2 외벽을 갖는 벽을 포함하고, 상기 내벽이 고온 가스 유동을 갖는 측부 상의 높은 온도에 영향을 받고, 복수의 냉각 채널들이 상기 제 1 내벽 및 상기 제 2 외벽 사이에서 본질적으로 평행하게 연장되고, 적어도 하나의 감쇠 체적부가 냉각 채널들, 냉각 매체를 냉각 채널로부터 상기 감쇠 체적부로 공급하기 위한 제 1 통로 및 상기 감쇠 체적부를 상기 연소 챔버에 연결하기 위한 제 2 통로에 의해서 경계가 형성되고, 단부 플레이트가 상기 감쇠 체적부를 상기 연소 챔버로부터 분리하는 상기 제 1 내벽에 고정되고, 상기 단부 플레이트는 네크 통로를 구비하고, 상기 냉각 매체를 위한 적어도 하나의 공급 플리넘, 냉각 매체를 위한 적어도 하나의 출구 플리넘 및 적어도 하나의 공급 플리넘으로부터 다른 공급 플리넘으로 또는 상기 적어도 하나의 출구 플리넘으로의 냉각 유체의 유동을 가능하게 하는 적어도 하나의 냉각 통로를 추가로 구비한다.
상기 플리넘 사이의 상기 냉각 통로는 인접벽 냉각 채널들로서 작용한다.
양호한 실시예에 따라서, 단부 플레이트의 측방향 에지들은 리세스들을 구비한다. 상기 리세스들은 내벽에 연결될 때, 공급 및 출구 플리넘을 형성한다.
신규 발명은 냉각 공기 질량 유동 요구조건들이 감소한 고주파 감쇠 시스템의 최적화된 냉각 및 수명 성능을 가능하게 한다. 상술한 제조 공정은 가공 및 용접 기술을 사용하고, 따라서 세라믹 코어들을 사용하는 납땜 및 값비싼 주조 기술을 사용하는 상기 결점들을 제거한다. 신규한 인접벽 냉각 디자인은 효율적인 감쇠작용을 가능하게 하고 제조 위험성을 감소시킬 수 있다.
대체로, 캔 연소기 시스템들 내의 고주파 감쇠기들은 축방향으로 제한된 범위를 갖는 캔 라이너(can liner)의 원주 주위에 장착된다. 이러한 방식으로 인접벽 냉각 감쇠기 배열체가 설치되면, 굽힘 공정이 냉각 채널 기하학적 형태에 영향을 주므로 불균일한 냉각 분포를 유발할 수 있기 때문에, 제조 공정에서 어려움이 발생된다. 인접벽 감쇠기 체적부들을 축방향으로 배열함으로써, 상기 어려움들을 극복할 수 있다.
본 발명은 상이한 실시예 및 도면을 참조하여 더욱 상세하게 기술된다.
도 1은 가스 터빈의 재열 연소기의 개략도.
도 2는 연소 챔버 벽의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 감쇠 장치의 확대도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 감쇠 장치를 위한 단부 플레이트의 더욱 상세한 실시예들을 도시하는 도면.
도 1은 종래 기술에 따른 연속 연소를 갖는 가스 터빈의 재열 연소기(1)를 도시한다. 연소기(1)는 연소 챔버(3)에 축방향으로 연결된 버너 섹션(2)을 포함한다. 상기 버너 섹션(2)에 들어가는 고온 가스 유동에는 상기 고온 가스 유동 안으로 연장되는 연료 공급 주입기(예로서, 연료 랜스)에 의해서 연료가 공급되고 그때 혼합 구역을 따라 흐른다. 상기 혼합 구역 내에 형성된 혼합물은 그 출구에서 상기 버너 섹션(2)을 떠나서 연소 챔버(3) 안으로 팽창된다. 연소 챔버(3)에서, 상기 혼합물은 화염(27)에서 연소되어서 터빈 내에서 평창되는 고온 가스들(G)을 발생시킨다(도시생략). 상기 버너 섹션(2) 및 상기 연소 챔버(3) 사이의 계면은 버너 섹션(2)의 출구로부터 연소 챔버(3)의 주변벽으로 연장되는 수직 전방 플레이트(2a)를 포함하는 규칙적인 급격한 단면적 변화를 특징으로 한다. 버너 섹션(2) 및/또는 연소 챔버(3) 및/또는 전방 플레이트(2a)를 포함하는 연소기 벽들의 적어도 일 부분(4)에는 냉각 수단이 설치되어 있다. 예로서, 전체적으로 연소기 벽들 또는 버너 섹션(2)의 임의의 부분들 및/또는 연소 챔버(3) 및/또는 전방 플레이트(2a)는 내부 라이너(5) 및 소정 거리에 있는 외부 커버 플레이트(6)를 포함하고, 내부 라이너(5) 및 외부 커버 플레이트(6)는 개재된 냉각 챔버를 형성한다. 공기 또는 증기와 같은 냉각 매체는 (화살표 F에 표시된 바와 같이) 이러한 냉각 챔버 내의 냉각 채널들(7)을 통하여 순환되고, 그에 의해서 버너 섹션(2), 연소 챔버(3) 및 전방 플레이트(2a)를 냉각시킨다.
도 2는 냉각 매체를 위한 채널들(7)을 형성하는 커버 플레이트(6) 및 라이너(5)를 도시하는 연소 챔버 벽의 단면이다. 커버 플레이트(6)는 라이너 면으로부터 연장되는 핀들 상에 용접되는 고정 클립(8)을 사용하여 라이너(5)와 결합된다. 라이너(5)의 외측부 상의 웨브(web)들은 냉각 채널들(7)의 측벽들로 작용하고 벽 구조체(5,6)를 지지한다. 내부 라이너(5) 및 커버 플레이트(6) 사이의 거리에서, 흡향 감쇠 장치(acoustic damping device)들이 위치한다. 감쇠 체적부(9)는 냉각 채널들(7)에 의해서 경계가 형성된다. 연소 챔버(3)를 향하여, 감쇠 체적부(9)는 하기 기술된 바와 같이 단부 플레이트(10)에 의해서 분리된다.
이러한 디자인의 장점은 음향 감쇠기의 외부 형상이 라이너(5)의 주조 공정에 통합될 수 있다는 것이다. 필요한 음향 감쇠 체적부(9)를 형성하고 감쇠 장치를 폐쇄하기 위하여, 가공된 단부 플레이트(10)는 라이너(5) 상에 용접되어서 몰딩된 리세스를 덮는다. 단부 플레이트(10)에는 적어도 하나의 관통 구멍(13)과, 연소 챔버(3) 및 감쇠 체적부(9) 사이의 상호 작용을 위한 네크 통로가 설비되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 감쇠 장치의 확대된 영상 원리 구조체를 도시한다. 연소기(1)의 라이너 구성요소(5)는 주조에 의해서 규칙적으로 제조된다. 주조 공정에서 다수의 리세스들(9)이 라이너(5) 내에 몰딩된다. 하기 단계에서, 상기 리세스들(9)은 모든 리세스(9) 상에 단부 플레이트(10)를 용접함으로써 덮혀진다. 오목한 라이너(5) 및 단부 플레이트(10)에 의해서 경계가 형성되는 체적부는 감쇠 장치의 감쇠 체적부(9)를 형성한다. 연소 챔버(3)를 음향 감쇠 체적부(9)와 연결하는 적어도 하나의 음향 네크 통로(13)가 단부 플레이트(10) 안으로 통합된다.
오목한 라이너(5)의 외부 부분들은 냉각 채널들(7)을 통하여 유동하는 냉각 매체(F)로 채워지고 따라서 적절하게 냉각된다. 그러나, 감쇠 장치는 주로 감쇠 체적부(9)로 구성되고, 상기 체적부는 냉각 회로(7)로부터 공기 공급량을 거의 또는 전혀 배출하지 않기 때문에, 감쇠 체적부(9) 및 연소 챔버(3) 사이의 벽 온도는 재료 한계값을 벗어난다. 결과적으로, 추가 냉각 수단이 단부 플레이트(10) 내에 합체되어야 한다. 이러한 구성요소를 냉각하기 위한 하나의 대안은 인접벽 냉각 수단이다. 본 발명에 따른 감쇠 장치를 위한 인접벽 냉각 수단을 구현하기 위하여, 라이너(5) 내에 제 1 통로(11)가 형성된다. 이 통로(11)는 일 단부에서 냉각 채널(7)에 연결된다. 다른 단부에서는 상기 통로(11)는 제 1 공급 플리넘(12)에 연결되므로, 냉각 매체(F)는 통로(11)를 통하여 유동할 수 있고 상기 냉각 채널(7)로부터 상기 플리넘(12)으로 냉각 매체(F)를 공급할 수 있다. 이러한 제 1 플리넘(12)은 라이너(5) 및 단부 플레이트(10) 사이에 배치된다. 양호한 실시예에 따라서, 플리넘(12)은 단부 플레이트(10)에 위치한다. 측방향 에지의 영역에서, 리세스는 단부 플레이트(10) 안으로 밀링가공된다. 이들 리세스가 라이너(5)에 연결될 때, 플리넘(12)을 형성한다. 여기서 플리넘(12)은 본 발명의 감쇠 장치의 인접벽 냉각 시스템의 개시점이 된다.
도 4, 도 5 및 도 6은 단부 플레이트(10)의 디자인의 더욱 상세한 다른 실시예들을 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 공급 스트림(F)은 제 1 공급 플리넘(12)을 통하여 인접벽 냉각 장치로 들어간다. 제 1 공급 플리넘(12)으로부터 제 2 통로(14)는 냉각 공기를 제 2 공급 플리넘(15) 안으로 안내한다. 이러한 원리는 제 2 통로(14)가 출구 플리넘(16)에 도달할 때까지 반복된다. 이 위치에서, 냉각 공급 스트림(F)은 단부 플레이트(10)를 나와서 음향 체적부(9)로 진입하여 감쇠 장치의 임의의 배출을 제공하거나 또는 냉각 공급 스트림(F)이 단부 플레이트(10)를 나와서 연소 챔버(3) 안으로 진입한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 단부 플레이트(10)를 통한 냉각 공급 스트림(F)의 경로 설정을 위한 다른 방법도 실현가능하다. 공통 생각은 여러 공급 및 출구 플리넘들(12,15,16)을 연결하는 직선형 제 2 통로들을 갖는 것이다.
작은 냉각 질량 유동(인접벽 냉각 장치에 대한 높은 압력 강하로 인한)은 연소 챔버(3)로부터 열 부하를 개선시키는데 효율적으로 사용된다. 인접벽 냉각 장치의 디자인은 단부 플레이트(10)를 완전히 덮기 때문에, 벽 온도 분포는 균일하다. 균일한 온도 분포는 열 응력을 감소시키고 수명을 증가시킨다.
인접벽 냉각 장치의 통로들 및 모든 공급 플리넘들은 천공, 레이저 절취, 물 분사, 밀링가공 등에 의해서 제조될 수 있다는 것이 상기 구조체의 장점이다. 최근까지, 이러한 냉각 기술을 구현하는 것은 취급하기 어려운 값비싼 주조 공정들(세락믹 코어를 포함하는) 또는 납땜 기술들을 필요로 한다. 본 발명의 장점은 단지 가공 및 용접 기술만을 사용한다는 것이다.
1. 연소기
2. 버너 섹션
2a. 전방 플레이트
3. 연소 챔버
4. 벽
5. 내벽, 라이너
6. 외벽, 커버 플레이트
7. 냉각 채널들
8. 고정 클립들
9. 감쇠 체적부
10. 단부 플레이트
11. 냉각 매체를 12로 공급하기 위한 공급 통로
12. 제 1 공급 플리넘
13. 음향 감쇠 장치의 네크 통로
14. 냉각 매체용 통로, 인접벽 냉각 채널
15. 제 2 공급 플리넘
16. 출구 플리넘
F 냉각 매체
G 고온 가스

Claims (17)

  1. 서로에 대해서 소정 거리를 두고 배열된 제 1 내벽(5) 및 제 2 외벽(6)을 갖는 벽(4)을 포함하는, 가스 터빈 연소기(1)를 위한 감쇠 장치로서, 상기 내벽(5)이 고온 가스 유동을 갖는 측부 상의 높은 온도에 영향을 받고, 복수의 냉각 채널들(7)이 상기 제 1 내벽(5) 및 상기 제 2 외벽(6) 사이에서 본질적으로 평행하게 연장되고, 적어도 하나의 감쇠 체적부(9)가 냉각 채널들(7), 냉각 매체를 냉각 채널(7)로부터 상기 감쇠 체적부(9)로 공급하기 위한 제 1 통로(11) 및 상기 감쇠 체적부(9)를 상기 연소 챔버(3)에 연결하기 위한 네크 통로(13)에 의해서 경계가 형성되는, 상기 감쇠 장치에 있어서,
    단부 플레이트(10)가 상기 감쇠 체적부(9)를 상기 연소 챔버(3)로부터 분리하는 상기 제 1 내벽(5)에 고정되고, 상기 단부 플레이트(10)는 상기 네크 통로(13)를 구비하며, 상기 냉각 매체를 위한 적어도 하나의 공급 플리넘(plenum;12,15), 상기 냉각 매체를 위한 적어도 하나의 출구 플리넘(16) 및 상기 적어도 하나의 제 1 공급 플리넘(12)으로부터 제 2 공급 플리넘(15)으로 또는 상기 적어도 하나의 출구 플리넘(16)으로의 냉각 유체의 유동을 가능하게 하는 적어도 하나의 냉각 통로(14)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 냉각 통로(14)는 인접벽 냉각 채널로서 작용하는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단부 플레이트(10)는 복수의 인접벽 냉각 채널들(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인접벽 냉각 채널들(14)은 본질적으로 동일한 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공급 플리넘(12)은 벽(5) 내의 공급 통로(11)를 통해서 냉각 채널(7)과 교통하는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 2개의 공급 플리넘들(12,15)이 하나 이상의 냉각 통로들(14)에 의해서 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    적어도 3개의 공급 플리넘들(12,15)이 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    연속 플리넘들(12,15,16)이 상기 단부 플레이트(10)의 상이한 측방향 에지들에 배열되는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    연속 플리넘들(12,15,16)이 상기 단부 플레이트(10)의 대향 에지들에 배열되는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각 통로들(14)은 평행하게 이어지는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 출구 플리넘(16)은 상기 감쇠 체적부(9) 또는 상기 연소 챔버(3)와 교통하는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 단부 플레이트(10)의 측방향 에지들은 리세스들을 구비하고, 연결된 내벽(5)과의 상호작용에서 상기 리세스들은 상기 플리넘들(12,15,16)을 형성하는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단부 플레이트(10)는 용접에 의해서 상기 내벽(5)에 고정되는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내벽(5)은 가스 터빈 연소기(1)의 라이너인 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벽(4)은 하나 초과의 개별 감쇠 체적부들(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나 초과의 개별 감쇠 체적부들(9)은 (상기 연소기 축에 대해서) 축방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 개별 감쇠 체적부들(9)은 상이한 변수들을 갖는 것을 특징으로 하는 감쇠 장치.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3048370A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-27 Siemens Aktiengesellschaft Combustion chamber for a gas turbine engine
DE102015216772A1 (de) * 2015-09-02 2017-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Fertigung und Montage eines Resonators für einen Brenner
FR3041704B1 (fr) * 2015-09-29 2017-11-03 Snecma Panneau d'echange thermique et de reduction de bruit pour un ensemble propulsif
RU173450U1 (ru) * 2016-11-15 2017-08-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя с демпфирующими полостями
US10221769B2 (en) 2016-12-02 2019-03-05 General Electric Company System and apparatus for gas turbine combustor inner cap and extended resonating tubes
US10228138B2 (en) 2016-12-02 2019-03-12 General Electric Company System and apparatus for gas turbine combustor inner cap and resonating tubes
US10220474B2 (en) 2016-12-02 2019-03-05 General Electricd Company Method and apparatus for gas turbine combustor inner cap and high frequency acoustic dampers
EP3543610B1 (en) * 2018-03-23 2021-05-05 Ansaldo Energia Switzerland AG Gas turbine having a damper
US11536454B2 (en) * 2019-05-09 2022-12-27 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor wall assembly for gas turbine engine
US11506382B2 (en) 2019-09-12 2022-11-22 General Electric Company System and method for acoustic dampers with multiple volumes in a combustion chamber front panel
US11371699B2 (en) * 2019-11-12 2022-06-28 General Electric Company Integrated front panel for a burner
US11460191B2 (en) 2020-08-31 2022-10-04 General Electric Company Cooling insert for a turbomachine
US11614233B2 (en) 2020-08-31 2023-03-28 General Electric Company Impingement panel support structure and method of manufacture
US11994292B2 (en) 2020-08-31 2024-05-28 General Electric Company Impingement cooling apparatus for turbomachine
US11994293B2 (en) 2020-08-31 2024-05-28 General Electric Company Impingement cooling apparatus support structure and method of manufacture
US11371702B2 (en) 2020-08-31 2022-06-28 General Electric Company Impingement panel for a turbomachine
CN112228905B (zh) * 2020-10-13 2022-01-21 西北工业大学 一种可抑制超临界流体流量分配偏差的通道结构
US11255545B1 (en) 2020-10-26 2022-02-22 General Electric Company Integrated combustion nozzle having a unified head end
DE102020213836A1 (de) * 2020-11-04 2022-05-05 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Resonatorring, Verfahren und Brennkorb
CN113757719B (zh) * 2021-09-18 2023-05-05 北京航空航天大学 燃烧室燃烧振荡的控制方法及燃烧室
CN114811649B (zh) * 2022-04-07 2024-05-10 中国联合重型燃气轮机技术有限公司 燃烧室和具有它燃气轮机
US11767766B1 (en) 2022-07-29 2023-09-26 General Electric Company Turbomachine airfoil having impingement cooling passages

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6530221B1 (en) 2000-09-21 2003-03-11 Siemens Westinghouse Power Corporation Modular resonators for suppressing combustion instabilities in gas turbine power plants
GB2390150A (en) 2002-06-26 2003-12-31 Alstom Reheat combustion system for a gas turbine including an accoustic screen
RU2219439C1 (ru) 2002-09-03 2003-12-20 Андреев Анатолий Васильевич Камера сгорания
US7080514B2 (en) * 2003-08-15 2006-07-25 Siemens Power Generation,Inc. High frequency dynamics resonator assembly
US7334408B2 (en) 2004-09-21 2008-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Combustion chamber for a gas turbine with at least two resonator devices
US7311175B2 (en) * 2005-08-10 2007-12-25 United Technologies Corporation Acoustic liner with bypass cooling
DE102006026969A1 (de) * 2006-06-09 2007-12-13 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenbrennkammerwand für eine mager-brennende Gasturbinenbrennkammer
JP5291790B2 (ja) 2009-02-27 2013-09-18 三菱重工業株式会社 燃焼器およびこれを備えたガスタービン
ES2400267T3 (es) * 2009-08-31 2013-04-08 Alstom Technology Ltd Dispositivo de combustión de una turbina de gas
EP2362147B1 (en) 2010-02-22 2012-12-26 Alstom Technology Ltd Combustion device for a gas turbine
EP2385303A1 (en) * 2010-05-03 2011-11-09 Alstom Technology Ltd Combustion Device for a Gas Turbine
US9546558B2 (en) * 2010-07-08 2017-01-17 Siemens Energy, Inc. Damping resonator with impingement cooling
JP5653705B2 (ja) * 2010-09-30 2015-01-14 三菱重工業株式会社 回収式空気冷却ガスタービン燃焼器冷却構造
US8973365B2 (en) 2010-10-29 2015-03-10 Solar Turbines Incorporated Gas turbine combustor with mounting for Helmholtz resonators

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Publication number Publication date
EP2762784B1 (en) 2016-02-03
CA2835575A1 (en) 2014-05-30
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RU2013153256A (ru) 2015-06-10
CN103851645B (zh) 2016-01-20
KR101574980B1 (ko) 2015-12-07
CA2835575C (en) 2016-09-20
RU2570990C2 (ru) 2015-12-20
JP2014109435A (ja) 2014-06-12
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US9557062B2 (en) 2017-01-31
JP5730379B2 (ja) 2015-06-10

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