TW201713901A - 燃燒器噴嘴、燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機和覆蓋件、燃燒器噴嘴的製造方法 - Google Patents
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Abstract
燃燒器噴嘴、燃氣渦輪機燃燒器、燃氣渦輪機、覆蓋件、燃燒器噴嘴的製造方法中,係具備:噴嘴本體(71),其設有燃料流路(72);覆蓋件(75),其配置在噴嘴本體(71)的外側,藉此形成可朝向前方噴出空氣的空氣流路(76、77);以及燃料噴射噴嘴(79),係在噴嘴本體(71)的前端部於圓周方向空出既定間隔且貫通覆蓋件(75)來設置,藉此可將燃料流路(72)的燃料朝前方噴射,覆蓋件(75)具有:外周面遮罩(75a),係覆蓋噴嘴本體(71)的外周面;前端面遮罩(75b),係覆蓋噴嘴本體(71)的前端面;以及複數個傾斜流路(101),係於厚度方向貫通前端面遮罩(75b)並相對於中心軸線(C)方向往既定的方向傾斜。
Description
本發明,係關於用來進行擴散燃燒的燃燒器噴嘴、具備該燃燒器噴嘴的燃氣渦輪機燃燒器、搭載有該燃氣渦輪機燃燒器的燃氣渦輪機、覆蓋件、燃燒器噴嘴的製造方法。
一般的燃氣渦輪機,係由壓縮機、燃燒器、渦輪機所構成。然後,從空氣吸入口所吸入的空氣係藉由壓縮機壓縮而成為高溫、高壓的壓縮空氣,且在燃燒器,對該壓縮空氣供給燃料進行燃燒而得到高溫、高壓的燃燒氣體(動作流體),以該燃燒氣體來驅動渦輪機,並驅動與該渦輪機連結的發電機。
燃氣渦輪機的燃燒器,係包圍點火噴燃器的周圍來配置有複數個主噴燃器,於點火噴燃器安裝有點火噴嘴,且於主噴燃器安裝有主噴嘴,點火噴燃器及複數個主噴燃器係配置在燃氣渦輪機之內筒的內部。然後,點火噴嘴,係配置在中心部故在前端部的附近形成高溫的火
炎,藉由該火炎會使該前端部成為高溫。
作為冷卻點火噴嘴之前端部者,例如,有下述專利文獻所記載者。專利文獻1所記載的燃氣渦輪機燃燒器,係在覆蓋件之噴嘴頭的周邊部分設置有貫通厚度方向之複數個貫通孔,藉此形成具有阻熱效果的空氣層。
[專利文獻1]日本特開2009-168397號公報
但是,點火噴嘴,係朝向前方噴出燃料氣體,朝向該燃料氣體的內側噴出空氣並朝向燃料氣體的外側噴出空氣。所噴出的空氣,係在下游側形成朝向燃料氣體的循環流,在覆蓋件附近使燃料氣體與空氣混合來燃燒藉此提高燃燒穩定性。上述之以往的燃氣渦輪機燃燒器中,空氣係從形成在覆蓋件的複數個貫通孔沿著點火噴嘴的軸心方向噴出。這樣一來,藉由從複數個貫通孔所噴出的空氣,會使火炎從覆蓋件被吹出過頭,有著燃燒穩定性降低的問題。
本發明,係用來解決上述課題者,其目的在於提供謀求確保燃燒穩定性且提高前端部之冷卻性能的燃
燒器噴嘴、燃氣渦輪機燃燒器、燃氣渦輪機、覆蓋件、燃燒器噴嘴的製造方法。
為了達成上述目的之本發明的燃燒器噴嘴,係具備:噴嘴本體,其設有燃料流路且延伸成棒狀;覆蓋件,係在前述噴嘴本體之前端外周部的外側空出既定間隙來配置,藉此形成可朝向前方噴出空氣的空氣流路;以及燃料噴射噴嘴,係在前述噴嘴本體的前端部於圓周方向空出既定間隔且貫通前述覆蓋件來設置,藉此可將前述燃料流路的燃料朝前方噴射,其特徵為,前述覆蓋件具有:外周面遮罩,係呈覆蓋前述噴嘴本體之外周面的圓筒形狀;前端面遮罩,係呈覆蓋前述噴嘴本體之前端面的圓環形狀;以及傾斜流路,係於厚度方向貫通前述前端面遮罩並相對於前述噴嘴本體的軸心方向往既定的方向傾斜。
因此,空氣係通過設在噴嘴本體與覆蓋件之間的空氣流路而可往前方噴出,燃料係從噴嘴本體的燃料流路藉由燃料噴射噴嘴而可往前方噴射,所噴出的空氣使燃料氣體擴散而燃燒,藉此確保燃燒穩定性。此時,空氣從設在覆蓋件之前端面遮罩的傾斜流路噴出,藉此使該噴出空氣沿著前端面遮罩的表面部流動而適當地使火炎遠離。其結果,可謀求抑制覆蓋件的高溫化,且確保燃燒穩定性並提高前端部的冷卻性能。
本發明的燃燒器噴嘴中,其特徵為,前述傾
斜流路,係沿著前述覆蓋件的圓周方向傾斜。
因此,藉由使傾斜流路沿著覆蓋件的圓周方向傾斜,而使從該傾斜流路所噴出的空氣沿著前端面遮罩的表面部流動於圓周方向,可藉由該噴出空氣來有效率地冷卻覆蓋件。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,設有迴旋力賦予部,其對流動於前述空氣流路的空氣流賦予迴旋力,前述傾斜流路,係沿著前述迴旋力賦予部之空氣的迴旋方向來傾斜。
因此,藉由使傾斜流路沿著空氣的迴旋方向來傾斜,從該傾斜流路所噴出的空氣係沿著空氣的迴旋方向而流動於前端面遮罩的表面部,來自傾斜流路的空氣不會對迴旋空氣造成不良影響,可確保燃燒穩定性且有效率地冷卻覆蓋件。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述傾斜流路,係由傾斜角度不同的複數個傾斜流路所構成。
因此,藉由設置傾斜角度不同的複數個傾斜流路,從該傾斜流路所噴出的空氣係遍及前端面遮罩之表面部的廣範圍來流動,可有效率地冷卻覆蓋件。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述複數個傾斜流路,係設定成越朝向前述迴旋力賦予部之空氣迴旋方向的下游側則傾斜角度越大。
因此,藉由使各傾斜流路的傾斜角度成為越朝空氣迴旋方向的下游側越大,可設定因應周圍構造物之
傾斜流路的傾斜角度,可在前端面遮罩之所期望的位置設置多個傾斜流路。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述傾斜流路,係相對於前述覆蓋件之表面的垂直方向傾斜。
因此,藉由使傾斜流路相對於覆蓋件之表面的垂直方向傾斜,可使從該傾斜流路所噴出的空氣沿著前端面遮罩的表面部有效率地流動。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述傾斜流路,係於板厚方向貫通前述覆蓋件的貫通孔。
因此,藉由使傾斜流路成為貫通孔,可提高構造的簡易化及製作的容易性。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述傾斜流路,係於板厚方向貫通前述覆蓋件且沿著徑方向的狹縫。
因此,藉由使傾斜流路成為狹縫,可確保較大的通路面積,使從傾斜流路所噴出之較多的空氣沿著前端面遮罩的表面部流動,藉此可提高冷卻性能。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述狹縫,其長度方向的一端部開口於前述前端面遮罩的內周部。
因此,藉由使狹縫開口於前端面遮罩的內周部,可提高構造的簡易化及製作的容易性。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述前端面遮罩,係設有相對於軸心方向正交的第1表面部、以及
相對於與軸心方向正交之方向傾斜的第2表面部,前述傾斜流路,係開口於前述第1表面部和前述第2表面部。
因此,藉由使傾斜流路開口於角度不同的2個表面部,可使從傾斜流路所噴出的空氣沿著前端面遮罩的表面部有效率地流動。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,設在前述第1表面部之前述傾斜流路的傾斜方向,與設在前述第2表面部之前述傾斜流路的傾斜方向不同。
因此,藉由使設在各表面部之傾斜流路的傾斜方向不同,使從傾斜流路所噴出的空氣遍及前端面遮罩之表面部的廣範圍來流動,可提昇冷卻性能。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述傾斜流路,係沿著前述覆蓋件的徑方向且朝向軸心方向傾斜。
因此,藉由使傾斜流路沿著覆蓋件的徑方向朝向軸心方向,以從該傾斜流路所噴出的空氣來冷卻前端面遮罩的表面部之後,適當地與從空氣流路所噴出的空氣合流,可確保燃燒穩定性。
本發明的燃燒器噴嘴,其特徵為,前述覆蓋件,係在前述前端面遮罩的裏面部沿著徑方向設有複數個溝部。
因此,藉由在前端面遮罩的裏面部設置複數個溝部,使空氣接觸面積擴大,可提昇覆蓋件的冷卻性能。
且,本發明的燃氣渦輪機燃燒器,係具備:
使高壓空氣與燃料在內部燃燒來產生燃燒氣體的筒;配置在前述筒內之中央部的點火噴燃器;以及配置成包圍前述筒內之前述點火噴燃器的複數個主噴燃器,其特徵為,前述點火噴燃器,係具有前述燃燒器噴嘴。
因此,藉由在燃燒器噴嘴的覆蓋件設置傾斜流路,使來自傾斜流路的噴出空氣不會阻礙來自空氣流路之噴出空氣的流動,能抑制覆蓋件的高溫化,可謀求確保燃燒穩定性並提昇前端部的冷卻性能。
且,本發明的燃氣渦輪機,其特徵為,具備:壓縮空氣的壓縮機;將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合並燃燒的前述燃氣渦輪機燃燒器;以及藉由前述燃氣渦輪機燃燒器所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪機。
因此,藉由在燃燒器噴嘴的覆蓋件設置傾斜流路,使來自傾斜流路的噴出空氣不會阻礙來自空氣流路之噴出空氣的流動,能抑制覆蓋件的高溫化,可謀求確保燃燒穩定性並提昇前端部的冷卻性能。
且,本發明的覆蓋件,其特徵為,具備:外周面遮罩,係呈具有中心軸線的圓筒形狀;前端面遮罩,係呈從前述外周面遮罩的前端部朝向前述中心軸線側且朝向前端側傾斜的圓環形狀;貫通孔,係於厚度方向貫通前述前端面遮罩;以及傾斜流路,係於厚度方向貫通前述前端面遮罩並相對於前述中心軸線往既定的方向傾斜。
因此,從貫通孔所噴出的流體係朝向前方流
動,相對於此,從傾斜流路所噴出的流體係沿著前端面遮罩的表面部流動,抑制從貫通孔所噴出的流體在前端面遮罩的表面部滯留的情況,當從貫通孔所噴出的流體為高溫流體時,抑制覆蓋件的高溫化,可謀求前端部之冷卻性能的提昇。
本發明的覆蓋件,其特徵為,前述貫通孔,係於前述前端面遮罩的圓周方向空出既定間隔來複數設置,前述傾斜流路,係在複數個前述貫通孔之間複數設置。
因此,藉由在複數個貫通孔之間設有傾斜流路,可謀求前端部之冷卻性能的提昇。
本發明的覆蓋件,其特徵為,前述傾斜流路,係沿著前述前端面遮罩的圓周方向來傾斜。
因此,藉由使傾斜流路沿著前端面遮罩的圓周方向傾斜,而使從該傾斜流路所噴出的空氣沿著前端面遮罩的表面部流動於圓周方向,可藉由該噴出空氣來有效率地冷卻覆蓋件。
本發明的覆蓋件,其特徵為,前述傾斜流路,係由傾斜角度不同的複數個傾斜流路所構成。
因此,藉由設置傾斜角度不同的複數個傾斜流路,從該傾斜流路所噴出的空氣係遍及前端面遮罩之表面部的廣範圍來流動,可有效率地冷卻覆蓋件。
且,本發明之燃燒器噴嘴的製造方法,其特徵為,具有於前述噴嘴本體之前端外周部的外側空出既定
間隙來安裝覆蓋件的步驟,上述覆蓋件係設有:外周面遮罩,係呈覆蓋前述噴嘴本體之外周面的圓筒形狀;前端面遮罩,係呈覆蓋前述噴嘴本體之前端面的圓環形狀;以及傾斜流路,係於厚度方向貫通前述前端面遮罩並相對於前述噴嘴本體的軸心方向往既定的方向傾斜。
因此,可容易將設有傾斜流路的覆蓋件組裝於噴嘴本體,可謀求燃燒器噴嘴之冷卻性能的提昇,且謀求組裝性的提昇。
根據本發明的燃燒器噴嘴、燃氣渦輪機燃燒器、燃氣渦輪機、覆蓋件、燃燒器噴嘴的製造方法,由於係設有於厚度方向貫通覆蓋件並相對於軸心方向朝既定方向傾斜的傾斜流路,故可確保燃燒穩定性且謀求前端部之冷卻性能的提昇。
11‧‧‧壓縮機
12‧‧‧燃燒器(燃氣渦輪機燃燒器)
13‧‧‧渦輪機
41‧‧‧燃燒器外筒
42‧‧‧燃燒器內筒(筒)
43‧‧‧燃燒器尾筒
44‧‧‧點火噴燃器
45‧‧‧主噴燃器
52‧‧‧點火器
53‧‧‧點火噴嘴(燃燒器噴嘴)
54‧‧‧迴旋翼
71‧‧‧噴嘴本體
72‧‧‧燃料流路
75‧‧‧覆蓋件
75a‧‧‧外周面遮罩
75b‧‧‧前端面遮罩、第1前端面遮罩
75c、75d‧‧‧第2前端面遮罩
76‧‧‧內側空氣流路
77‧‧‧外側空氣流路
78‧‧‧噴嘴頭
79‧‧‧燃料噴射噴嘴
80‧‧‧貫通孔
81‧‧‧導引部(迴旋力賦予部)
82‧‧‧導引面
101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、113a、113b、114a、114b、115a、115b、116a、116b、117a、117b、131、132、133、134、135、136、137、141、142‧‧‧傾斜流路
121、122‧‧‧溝部
圖1為表示第1實施形態之點火噴嘴之前端部的前視圖。
圖2為將點火噴嘴的前端部在噴嘴頭存在的位置切斷的剖面圖。
圖3為將點火噴嘴的前端部在噴嘴頭不存在的位置切斷的剖面圖。
圖4為將覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖5為圖4的V-V剖面圖。
圖6為圖4的VI-VI剖面圖。
圖7為表示第1實施形態之燃氣渦輪機的概略構成圖。
圖8為表示第1實施形態之燃氣渦輪機燃燒器的概略構成圖。
圖9為第1實施形態之燃氣渦輪機燃燒器的重要部剖面圖。
圖10為將第1實施形態之變形例1之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖11為圖10的XI-XI剖面圖。
圖12為將第1實施形態之變形例2之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖13為圖12的XIII-XIII剖面圖。
圖14為將第1實施形態之變形例3之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖15為圖14的XV-XV剖面圖。
圖16為將第1實施形態之變形例4之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖17為圖16的XVII-XVII剖面圖。
圖18為將第1實施形態之變形例5之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖19為圖18的XIX-XIX剖面圖。
圖20為第1實施形態之變形例6之覆蓋件的剖面圖。
圖21為將第1實施形態之變形例7之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖22為圖21的XXII-XXII剖面圖。
圖23為圖21的XXIII-XXIII剖面圖。
圖24為將第2實施形態之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖25為圖24的XXV-XXV剖面圖。
圖26為圖24的XXVI-XXVI剖面圖。
圖27為將第2實施形態之變形例1之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖28為將第2實施形態之變形例2之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖29為圖28的XXIX-XXIX剖面圖。
圖30為將第2實施形態之變形例3之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖31為將第2實施形態之變形例4之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
圖32為表示第3實施形態之點火噴嘴之前端部的剖面圖。
圖33為表示點火噴嘴之製造方法的概略圖。
圖34為表示點火噴嘴之製造方法的概略圖。
圖35為表示點火噴嘴之製造方法的概略圖。
以下參照附加圖式,來詳細說明關於本發明之燃燒器噴嘴、燃氣渦輪機燃燒器、燃氣渦輪機、覆蓋件、燃燒器噴嘴的製造方法之適合的實施形態。又,該實施形態並不用來限定本發明,且,實施形態有複數種的情況時,亦包含組合各實施形態來構成者。
圖7為表示第1實施形態之燃氣渦輪機的概略構成圖,圖8為表示第1實施形態之燃氣渦輪機燃燒器的概略構成圖,圖9為第1實施形態之燃氣渦輪機燃燒器的重要部剖面圖。
第1實施形態中,係如圖7所示般,燃氣渦輪機10係由壓縮機11、燃燒器12、渦輪機13所構成。該燃氣渦輪機10,係於同軸上連結有未圖示的發電機而可發電。
壓縮機11,係具有吸入空氣的空氣吸入口20,於壓縮機腔室21內配設有入口導引翼(IGV:Inlet Guide Vane)22,並使複數個靜翼23和動翼24於前後方向(後述之轉子32的軸方向)交互配設,且在其外側設有抽氣室25。燃燒器12,係對於以壓縮機11所壓縮的壓縮空氣供給燃料,而可藉由點火來燃燒。渦輪機13,係在渦輪機腔室26內使複數個靜翼27與動翼28於前後方
向(後述之轉子32的軸方向)交互配設。於該渦輪機腔室26的下游側,透過排氣腔室29配設有排氣室30,排氣室30,係具有與渦輪機13連接的排氣擴散器31。
且,轉子(旋轉軸)32位在貫穿壓縮機11、燃燒器12、渦輪機13、排氣室30的中心部。轉子32,其壓縮機11側的端部被軸承部33支撐成旋轉自如,另一方面,排氣室30側的端部被軸受部34支撐成旋轉自如。然後,該轉子32,係於壓縮機11,使安裝有各動翼24的碟片複數重疊而固定,於渦輪機13,使安裝有各動翼28的碟片複數重疊而固定,於排氣室30側的端部連結有未圖示的發電機之驅動軸。
然後,該燃氣渦輪機10,係使壓縮機11的壓縮機腔室21被腳部35支撐,使渦輪機13的渦輪機腔室26被腳部36支撐,使排氣室30被腳部37支撐。
因此,由壓縮機11的空氣吸入口20所吸入的空氣,係通過入口導引翼22、複數個靜翼23和動翼24來壓縮藉此成為高溫、高壓的壓縮空氣。於燃燒器12,對該壓縮空氣供給有既定的燃料,並且燃燒。然後,於該燃燒器12所生成的動作流體之高溫、高壓的燃燒氣體,係通過構成渦輪機13的複數個靜翼27與動翼28藉此使轉子32驅動旋轉,而驅動與該轉子32連結的發電機。另一方面,驅動過渦輪機13的燃燒氣體,係作為排氣氣體被排放至大氣。
上述的燃燒器12中,係如圖8所示般,燃燒
器外筒41,在內部空出既定間隔而支撐有燃燒器內筒42,於該燃燒器內筒42的前端部連結有燃燒器尾筒43而構成燃燒器外殼。燃燒器內筒42,係位在內部的中心且配置有點火噴燃器44,並沿著圓周方向在燃燒器內筒42的內周面配置有複數個主噴燃器45來包圍點火噴燃器44。且,燃燒器尾筒43係連結有旁路管46,於該旁路管46設有旁路閥47。
詳細說明,係如圖9所示般,燃燒器外筒41,係在基端部安裝有燃燒器內筒42的基端部,藉此在兩者之間形成有空氣流路51。然後,燃燒器內筒42,係位在內部的中心且配置有點火噴燃器44,並在其周圍配置有複數個主噴燃器45。
點火噴燃器44,係由以下所構成:被燃燒器內筒42所支撐的點火器52、配置在點火器52內部的點火噴嘴53、以及設置在點火噴嘴53之外周部的迴旋翼(旋流器葉片)54。且,各主噴燃器45,係由以下所構成:噴筒55、配置在噴筒55內部的主噴嘴56、以及設在主噴嘴56之外周部的迴旋翼(旋流器葉片)57。
且,燃燒器外筒41,係使未圖示的點火燃料管線連結於點火噴嘴53的燃料埠58,且未圖示的主燃燒管線連接於各主噴嘴56的燃料埠59。
因此,高溫、高壓之壓縮空氣的空氣流在流入空氣流路51時,該壓縮空氣會流入燃燒器內筒42內,而在該燃燒器內筒42內,使該壓縮空氣與從主噴燃器45
所噴射的燃料混合,成為予混合氣的迴旋流。且,壓縮空氣,係與從點火噴燃器44所噴射的燃料混合,並藉由未圖示的火星點火而燃燒,成為燃燒氣體並於燃燒器內筒42內噴出。此時,燃燒氣體的一部分係在燃燒器內筒42內判隨著火炎往周圍擴散地噴出,藉此使從各主噴燃器45流入燃燒器內筒42內的予混合氣點火而燃燒。亦即,從點火噴燃器44所噴射的點火燃料所致的擴散火炎,可進行維持火炎,其用來進行來自主噴燃器45之稀薄予混合燃料的穩定燃燒。
在此,針對第1實施形態的點火噴嘴53進行詳細說明。圖1為表示第1實施形態之點火噴嘴之前端部的前視圖,圖2為將點火噴嘴的前端部在噴嘴頭存在的位置切斷的剖面圖,圖3為將點火噴嘴的前端部在噴嘴頭不存在的位置切斷的剖面圖。
於點火噴嘴53,係如圖1~圖3所示般,噴嘴本體71,係呈中空圓筒形狀且延伸成棒狀,沿著點火噴嘴53的中心軸線C來配置。噴嘴本體71,係在內部設有燃料流路72。該燃料流路72,其基端部側連通有燃料埠58(參照圖9),可使燃料與壓縮空氣的混合氣(點火燃料)流向前端側。
噴嘴本體71,係在外側設有空氣流路74。該空氣流路74,其基端部側連通至空氣流路51,可使被壓縮的空氣(壓縮空氣)流向前端部側。且,噴嘴本體71,在前端部側配置有覆蓋件75。該覆蓋件75呈圓筒形
狀,且在噴嘴本體71的外側空出既定間隙配置於空氣流路74,前端部側朝向內側(中心軸線C側)折曲。
亦即,噴嘴本體71,係由以下所構成:圓筒部71a;從該圓筒部71a的前端部朝向內側(中心軸線C側)折曲而呈圓錐形狀的圓錐部71b;以及將該圓錐部71b的前端部塞住的圓盤部71c。該圓錐部71b,係成為其前端部朝向中心軸線C側且朝向前端部側的傾斜形狀,圓盤部71c,係成為與中心軸線C正交的平板形狀。覆蓋件75,係具有:位在噴嘴本體71之外側的外周面遮罩75a;以及從該外周面遮罩75a的前端部朝向中心軸線C側並朝向前端部側傾斜的前端面遮罩75b。然後,噴嘴本體71與覆蓋件75,係在兩者之間於圓周方向空出既定間隔而中介裝有複數個內側間隔器(圖示省略),藉此確保既定的間隙。因此,設在噴嘴本體71之外側的空氣流路74,其前端部側係被覆蓋件75給分歧成內側空氣流路76與外側空氣流路77。
且,噴嘴本體71,係在圓盤部71c之前端部側的表面於圓周方向空出既定間隔(均等間隔)固定有複數個噴嘴頭78。然後,貫通該各噴嘴頭78地設有燃料噴射噴嘴79。各燃料噴射噴嘴79,其前端部側朝向外側而相對於中心軸線C以既定角度傾斜,其基端部連通於燃料流路72,且前端部開口於外方。覆蓋件75,係在前端面遮罩75b於圓周方向空出既定間隔(均等間隔)形成有複數個貫通孔80,各噴嘴頭78的前端部係分別嵌合於該貫
通孔80。
因此,於噴嘴本體71之前端外周部的外側空出既定間隙來配置覆蓋件75,藉此在兩者之間形成有內側空氣流路76,內側空氣流路76,係使前端部朝中心軸線C側彎曲,藉此可在噴嘴本體71的前方,且,朝向中心軸線C側噴出空氣(空氣流A1)。且,在噴嘴本體71的前端部於圓周方向空出既定間隔來安裝有複數個噴嘴頭78並安裝有連通於燃料流路72的燃料噴射噴嘴79,藉此可朝向空氣流A1的外側來噴射燃料(混合氣F)。此外,雖未圖示,但藉由在覆蓋件75之外周部的外側空出既定間隙來配置護套,而在覆蓋件75與護套之間形成有外側空氣流路77,外側空氣流路77,係可朝向混合氣F的外側來噴出空氣(空氣流A2)。
且,該點火噴嘴53,係設有對流動於內側空氣流路76的空氣賦予迴旋力的迴旋力賦予部。亦即,複數個噴嘴頭78,係設有導引部81來作為於中心軸線C側延伸出去的迴旋力賦予部,該各導引部81,係形成有導引面82,來將流動於內側空氣流路76的空氣導引至圓周方向的一方側。
因此,點火噴嘴53,係可藉由迴旋翼54(圖9參照)來對空氣賦予從正面觀看時為順時針方向的迴旋力,另一方面,可藉由導引部81的導引面82來對空氣賦予從正面觀看時為逆時針方向的迴旋力。
但是,上述的點火噴嘴53,由於係配置在燃
燒器12的中心部,故前端部附近形成有高溫的火炎,由該火炎使得前端部成為高溫。複數個噴嘴頭78,係被覆蓋件75覆蓋來保護,故該覆蓋件75成為高溫。因此,本實施形態中,於覆蓋件75設有複數個傾斜流路101,將流動於內側空氣流路76之空氣的一部分由各傾斜流路101從覆蓋件75的表面噴出,藉此冷卻該覆蓋件75。
圖4為將覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖,圖5為圖4的V-V剖面圖,圖6為圖4的VI-VI剖面圖。
覆蓋件75,係如圖4~圖6所示般,由外周面遮罩75a和前端面遮罩75b所構成。外周面遮罩75a,係呈圓筒形狀,在軸心方向的前端部一體設置有前端面遮罩75b。前端面遮罩75b,係成為從外周面遮罩75a的前端部朝向中心軸線C側並朝向軸心方向的前端部側傾斜的圓環形狀。然後,如圖3所示般,外周面遮罩75a,係覆蓋噴嘴本體71的外周面,前端面遮罩75b,係覆蓋噴嘴本體71的前端面。
然後,回到圖4~圖6,覆蓋件75,係設有複數個傾斜流路101,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路101,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z和徑方向D配列成格子狀,但亦可配列成鋸齒狀。且,複數個傾斜流路101,係從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
複數個傾斜流路101,係沿著覆蓋件75的圓周方向Z傾斜。此情況時,由於通過內側空氣流路76朝前方噴出的空氣,係藉由導引部81的導引面82(參照圖1)而成為往逆時針方向迴旋的空氣流A1,故複數個傾斜流路101,係沿著空氣流A1的迴旋方向傾斜。
亦即,各傾斜流路101。係形成為於覆蓋件75之前端面遮罩75b的板厚方向貫通的圓形剖面。各傾斜流路101,係相對於開口在前端面遮罩75b之裏面部的入口部101a,使開口在表面部的出口部101b位在迴旋之空氣流A1的下游側,為連通該入口部101a和出口部101b之直線狀的孔。該傾斜流路101,係相對於軸心方向X往圓周方向Z傾斜,亦相對於前端面遮罩75b之表面部的垂直方向V傾斜。
在此,針對第1實施形態的點火噴嘴53及燃燒器12的作用進行說明。
如圖1~圖3、圖9所示般,於點火噴嘴53,由燃料噴射噴嘴79所噴射的混合氣(燃料)F,係藉由未圖示的火星而被點火後燃燒,成為高溫的燃燒氣體伴隨著火炎而往周圍擴散地噴出。另一方面,通過空氣流路74的空氣,係被覆蓋件75分割成通過內側空氣流路76的空氣、以及通過外側空氣流路77的空氣。然後,內側空氣流路76的空氣,係被導引至覆蓋件75的內側,藉由前端面遮罩75b而在內側改變方向來行進,朝向噴嘴本體71的前方於混合氣F的內側噴射來作為空氣流A1。此時,
由內側空氣流路76所噴出的空氣流A1,係藉由設在各噴嘴頭78的各導引面82而成為以噴嘴本體71的中心軸線C為中心的迴旋流。且,外側空氣流路77的空氣,係被導引至覆蓋件75的外側,而從噴嘴本體71的外側朝向前方於混合氣F的外側噴出來作為空氣流A2。
另一方面,於燃燒器12,係如圖9所示般,由主噴嘴56所噴射之燃料與壓縮空氣的予混合氣,係藉由迴旋翼57而成為迴旋流,故與空氣流A2一起在燃燒器內筒42內從外周側往中心軸線C再次循環,成為循環流A12而流向點火噴嘴53的前端部側。由點火噴嘴53所噴出且成為迴旋流的空氣流A1,係一邊往一方向迴旋一邊沿著中心軸線C流動。
此時,內側空氣流路76的空氣,其一部分的空氣係從設在覆蓋件75之前端面遮罩75b的複數個傾斜流路101往前方噴出。如此一來,由複數個傾斜流路101所噴出的空氣,係成為在前端面遮罩75b之表面部沿著圓周方向流動的薄片空氣,而使火炎遠離至前方。因此,抑制覆蓋件75之表面部的高溫化。且,由傾斜流路101所噴出的空氣,係沿著覆蓋件75之前端面遮罩75b的表面部來流動,故不會離所形成的火炎太遠,且,在最適當的位置保持火炎,可兼具覆蓋件75的冷卻與燃燒穩定性的確保。
如上述般之第1實施形態的點火噴嘴,係具備:噴嘴本體71,其設有燃料流路72;覆蓋件75,係配
置在噴嘴本體71的外側,藉此形成可朝向前方噴出空氣的空氣流路76、77;以及燃料噴射噴嘴79,係在噴嘴本體71的前端部於圓周方向空出既定間隔且貫通覆蓋件75來設置,藉此可將燃料流路72的燃料朝前方噴射,覆蓋件75具有:外周面遮罩75a,係覆蓋噴嘴本體71的外周面;前端面遮罩75b,係覆蓋噴嘴本體71的前端面;以及複數個傾斜流路101,係於厚度方向貫通前端面遮罩75b並相對於中心軸線C方向往既定的方向傾斜。
因此,於內側空氣流路76流動之空氣的一部分從前端面遮罩75b的各傾斜流路101噴出,藉此使該噴出空氣沿著前端面遮罩75b的表面部流動而適當地使火炎遠離。其結果,可謀求抑制覆蓋件75的高溫化,且確保燃燒穩定性並提高前端部的冷卻性能。
第1實施形態的點火噴嘴中,傾斜流路101係沿著覆蓋件75的圓周方向傾斜。因此,由該傾斜流路101所噴出的空氣係沿著前端面遮罩75b的表面部於圓周方向流動,而可藉由該噴出空氣來有效率地冷卻覆蓋件75。
第1實施形態的點火噴嘴中,設置有導引部81來作為對於在內側空氣流路76流動的空氣流賦予迴旋力的迴旋力賦予部,且在圓周方向的一方側形成導引面82。因此,由該傾斜流路101所噴出的空氣係沿著空氣的迴旋方向而流動於前端面遮罩75b的表面部,來自傾斜流路101的空氣不會對迴旋空氣造成不良影響,可確保燃燒
穩定性且有效率地冷卻覆蓋件75。
第1實施形態的點火噴嘴中,傾斜流路101係相對於軸心方向X往圓周方向Z傾斜,且相對於前端面遮罩75b之表面部的垂直方向V傾斜。因此,可使由該傾斜流路101所噴出的空氣沿著前端面遮罩75b的表面部有效率地流動。
第1實施形態的點火噴嘴中,係將傾斜流路101作為於板厚方向貫通覆蓋件75的貫通孔。因此,可提高構造的簡易化及製作的容易性。
且,第1實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中,係設置:配置在燃燒器內筒42之中央部的點火噴燃器44、以及包圍燃燒器內筒42的點火噴燃器44來配置的複數個主噴燃器45,且在點火噴燃器44設置前述之點火噴嘴53。因此,藉由在點火噴嘴53的覆蓋件75設置傾斜流路101,可謀求抑制覆蓋件75的高溫化,且確保燃燒穩定性並提高前端部的冷卻性能。
且,第1實施形態的燃氣渦輪機中,係設置壓縮機11、燃燒器12、渦輪機13。因此,可謀求抑制覆蓋件75的高溫化,且確保燃燒穩定性並提高前端部的冷卻性能。
且,第1實施形態的覆蓋件中,係設置有:外周面遮罩75a,係呈具有中心軸線C的圓筒形狀;前端面遮罩75b,係呈從外周面遮罩75a的前端部朝向中心軸線C側且朝向前端側傾斜的圓環形狀;貫通孔80,係於
厚度方向貫通前端面遮罩75b;以及傾斜流路101,係於厚度方向貫通前端面遮罩75b並相對於中心軸線C往既定的方向傾斜。
因此,由嵌合於貫通孔80之噴嘴頭78的燃料噴射噴嘴79所噴出的燃料(流體),係朝向前方流動而成為火炎,相對於此,由傾斜流路101所噴出的空氣(流體),係沿著前端面遮罩75b的表面部來流動,故該噴出空氣沿著前端面遮罩75b的表面部流動而適當地使火炎遠離。其結果,可謀求抑制覆蓋件75的高溫化,且確保燃燒穩定性並提高前端部的冷卻性能。
第1實施形態的覆蓋件中,係於前端面遮罩75b的圓周方向空出既定間隔來複數設置貫通孔80,且在複數個貫通孔80之間複數設置傾斜流路101。因此,可謀求前端面遮罩75b之冷卻性能的提昇。
又,上述的實施形態中,係於覆蓋件75的前端面遮罩75b設置有相對於軸心方向X往圓周方向Z傾斜的複數個傾斜流路101,但並不限定於該構造。圖10為將第1實施形態之變形例1之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖,圖11為圖10的XI-XI剖面圖。
第1實施形態的變形例1中,如圖10及圖11所示般,覆蓋件75A,係設有複數個傾斜流路102,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路102,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z和徑方向D配列成鋸齒狀。且,
複數個傾斜流路102,係從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
複數個傾斜流路102,係沿著覆蓋件75A的徑方向D傾斜,並朝向中心軸線C(參照圖1)側傾斜。此情況時,由於通過內側空氣流路76朝前方噴出的空氣,係在沿著覆蓋件75A的徑方向D噴出之後藉由導引部81的導引面82(參照圖1)成為繞逆時針方向迴旋的空氣流A1,故複數個傾斜流路102,係朝向該空氣的噴出方向傾斜。
亦即,各傾斜流路102,係在覆蓋件75A之前端面遮罩75b於板厚方向貫通之呈圓形剖面的貫通孔。各傾斜流路102,係相對於開口在前端面遮罩75b之裏面部的入口部102a,使開口於表面部的出口部102b位在徑方向D的中心軸線C側,為連通該入口部102a與出口部102b之直線狀的孔。
第1實施形態的變形例1中,傾斜流路102係沿著覆蓋件75A的徑方向D而往中心軸線C方向傾斜。因此,在藉由從該傾斜流路102所噴出的空氣來冷卻前端面遮罩75b的表面部之後,適當地與從內側空氣流路76所噴出的空氣合流,可確保燃燒穩定性。
圖12為將第1實施形態之變形例2之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖,圖13為圖12的XIII-XIII剖面圖。
第1實施形態的變形例2中,如圖12及圖13
所示般,覆蓋件75B,係設有複數個傾斜流路103、104,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路103、104,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z和徑方向D配列成格子狀。且,複數個傾斜流路103、104,係從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
覆蓋件75B,係具有:外周面遮罩75a;從外周面遮罩75a的前端部相對於徑方向D以既定角度傾斜的第1前端面遮罩75b;以及從第1前端面遮罩75b的前端部沿著徑方向D的第2前端面遮罩75c。因此,覆蓋件75B,係設定成使第1前端面遮罩75b之傾斜的第1表面部、與第2前端面遮罩75c之沿著徑方向之水平的第2表面部成為不同角度。複數個傾斜流路103,係設在第1前端面遮罩75b,相對於覆蓋件75B的徑方向D及圓周方向Z沿著傾斜既定角度(例如45度)的方向傾斜。且,複數個傾斜流路104,係設在第2前端面遮罩75c,且沿著覆蓋件75B的圓周方向Z來傾斜。
亦即,各傾斜流路103、104,係在覆蓋件75B之前端面遮罩75b、75c於板厚方向貫通之呈圓形剖面的貫通孔。各傾斜流路103、104,係相對於開口在各前端面遮罩75b、75c之裏面部的入口部103a、104a,使開口在表面部的出口部103b、104b位在迴旋之空氣流A1的下游側,為連通該入口部103a、104a和出口部103b、104b之直線狀的孔。
第1實施形態的變形例2中,使設在第1前端面遮罩75b之傾斜流路103的傾斜方向、與設在第2前端面遮罩75c之傾斜流路104的傾斜方向不同。因此,從該傾斜流路103、104所噴出的空氣係遍及前端面遮罩75b之表面部的廣範圍來流動,可有效率地冷卻覆蓋件75B。
又,亦可於第1前端面遮罩75b設置傾斜流路104,且於第2前端面遮罩75c設置傾斜流路103。
圖14為將第1實施形態之變形例3之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖,圖15為圖14的XV-XV剖面圖。
第1實施形態的變形例3中,如圖14及圖15所示般,覆蓋件75C,係設有複數個傾斜流路105、106,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路105、106,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z和徑方向D配列成鋸齒狀。且,複數個傾斜流路105、106,係從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
複數個傾斜流路105、106,係設在前端面遮罩75b,且沿著覆蓋件75C的圓周方向Z傾斜。而且,複數個傾斜流路105,係朝向繞逆時針方向迴旋之空氣流A1的流動方向下游側來傾斜,複數個傾斜流路106,係朝向空氣流A1之流動方向的上游側來傾斜。
亦即,各傾斜流路105、106,係在覆蓋件
75C之前端面遮罩75b於板厚方向貫通之呈圓形剖面的貫通孔。傾斜流路105,係相對於開口在前端面遮罩75b之裏面部的入口部105a,使開口在表面部的出口部105b位在迴旋之空氣流A1的下游側,為連通該入口部105a和出口部105b之直線狀的孔。另一方面,傾斜流路106,係相對於開口在前端面遮罩75b之裏面部的入口部106a,使開口在表面部的出口部106b位在迴旋之空氣流A1的上游側,為連通該入口部106a和出口部106b之直線狀的孔。
第1實施形態的變形例3中,係使2種類的傾斜流路105、106的傾斜方向設置成交叉。因此,從該傾斜流路105、106所噴出的空氣係遍及前端面遮罩75b之表面部的廣範圍來流動,可有效率地冷卻覆蓋件75C。
圖16為將第1實施形態之變形例4之覆蓋件的一部予以擴大的前視圖,圖17為圖16的XVII-XVII剖面圖。
第1實施形態的變形例4中,如圖16及圖17所示般,覆蓋件75D,係設有複數個傾斜流路107、108、109、110、111,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路107、108、109、110、111,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z和徑方向D配列成鋸齒狀。且,複數個傾斜流路107、108、109、110、111,係從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
複數個傾斜流路107、108、109、110、111,係設在前端面遮罩75b,且沿著覆蓋件75D的圓周方向Z傾斜。而且,複數個傾斜流路107、108、109、110、111,係朝向繞逆時針方向迴旋之空氣流A1的流動方向下游側來傾斜。且,複數個傾斜流路107、108、109、110、111,其各自的傾斜角度不同,設定成越靠迴旋之空氣流A1的流動方向下游側則相對於中心軸線C的傾斜角度越大。
亦即,各傾斜流路107、108、109、110、111,係在覆蓋件75D之前端面遮罩75b於板厚方向貫通之呈圓形剖面的貫通孔。各傾斜流路107、108、109、110、111,係相對於開口在前端面遮罩75b之裏面部的入口部107a、108a、109a、110a、111a,使開口在表面部的出口部107b、108b、109b、110b、111b位在迴旋之空氣流A1的下游側,為連通該入口部107a、108a、109a、110a、111a和出口部107b、108b、109b、110b、111b之直線狀的孔。而且,各傾斜流路107、108、109、110、111的中心線與平行於中心軸線C的線之間的各傾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5,係設定成θ1<θ2<θ3<θ4<θ5之關係。
第1實施形態的變形例4中,係設置有傾斜角度不同的複數個傾斜流路107、108、109、110、111,且設定成越靠迴旋之空氣流A1的流動方向下游側則相對於中心軸線C的傾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5越大。因
此,從該傾斜流路107、108、109、110、111所噴出的空氣係遍及前端面遮罩75b之表面部的廣範圍來流動,可有效率地冷卻覆蓋件75D。
且,係成為越靠空氣流A1的流動方向下游側就越大的傾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5,故可設定成因應周圍之構造物之傾斜流路107、108、109、110、111的傾斜角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5,可在前端面遮罩75b之所期望的位置設置多個傾斜流路107、108、109、110、111。亦即,傾斜流路107,因為在貫通孔80的附近,故設定成較大的傾斜角度時,出口部107b會成為設置在遠離貫通孔80的位置,而難以對貫通孔80的附近噴出空氣。因此,藉由將貫通孔80附近之傾斜流路107的傾斜角度設定成較小,可將出口部107b設在貫通孔80的附近,可遍及前端面遮罩75b的廣範圍來噴出空氣。
圖18為將第1實施形態之變形例5之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖,圖19為圖18的XIX-XIX剖面圖。圖20為第1實施形態之變形例6之覆蓋件的剖面圖。
第1實施形態的變形例5中,如圖18及圖19所示般,覆蓋件75E,係設有複數個傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a和複數個傾斜流路113b、114b、115b、116b、117b,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a和複數個傾斜流
路113b、114b、115b、116b、117b,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z和徑方向D配列成格子狀。且,複數個傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a和複數個傾斜流路113b、114b、115b、116b、117b,係從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
覆蓋件75E,係具有外周面遮罩75a、第1前端面遮罩75b、第2前端面遮罩75c。因此,覆蓋件75E,係設定成使第1前端面遮罩75b之傾斜的第1表面部、與第2前端面遮罩75c之水平的第2表面部成為不同角度。複數個傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a,係設在第1前端面遮罩75b,複數個傾斜流路113b、114b、115b、116b、117b,係設在第2前端面遮罩75c,其各自沿著覆蓋件75E的圓周方向Z來傾斜。各傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a、113b、114b、115b、116b、117b,係與前述的變形例同樣地,為在覆蓋件75E之前端面遮罩75b、75c於板厚方向貫通之呈圓形剖面的貫通孔,相對於入口部使出口部位在迴旋之空氣流A1的下游側位置。
且,第1實施形態的變形例6中,係如圖20所示般,覆蓋件75F,係具有外周面遮罩75a、第1前端面遮罩75b、第2前端面遮罩75d。因此,覆蓋件75F,係設定成使第1前端面遮罩75b之傾斜的第1表面部、與第2前端面遮罩75d之水平的第2表面部成為不同角度,另一方面,設定成使各前端面遮罩75b、75d之傾斜的裏
面部成為相同角度。而且,複數個傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a,係設在第1前端面遮罩75b,複數個傾斜流路113b、114b、115b、116b、117b,係設在第2前端面遮罩75d。
第1實施形態的變形例6、7中,作為覆蓋件75E、75F,係設置外周面遮罩75a、第1前端面遮罩75b、及第2前端面遮罩75c、75d,且在第1前端面遮罩75b和第2前端面遮罩75c、75d設置傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a、113b、114b、115b、116b、117b,並於各表面部開口。因此,藉由使傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a、113b、114b、115b、116b、117b開口於角度不同的2個表面部,可將由傾斜流路113a、114a、115a、116a、117a、113b、114b、115b、116b、117b所噴出的空氣沿著前端面遮罩75c、75d的表面部有效率地流動。
圖21為將第1實施形態之變形例7之覆蓋件的一部予以擴大的前視圖,圖22為圖21的XXII-XXII剖面圖,圖23為圖21的XXIII-XXIII剖面圖。
第1實施形態的變形例7中,如圖21~圖23所示般,覆蓋件75G,係設有複數個傾斜流路103、104,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b、75c並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路103、104,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z和徑方向D配列成格子狀。
覆蓋件75G,係具有外周面遮罩75a、第1前端面遮罩75b、第2前端面遮罩75c。複數個傾斜流路103,係設在第1前端面遮罩75b,相對於覆蓋件75G的徑方向D及圓周方向Z沿著傾斜既定角度(例如45度)的方向傾斜。且,複數個傾斜流路104,係設在第2前端面遮罩75c,且沿著覆蓋件75G的圓周方向Z來傾斜。
且,覆蓋件75G,係在前端面遮罩75b、75c的裏面部設有沿著徑方向D的複數個溝部121、122。亦即,第1前端面遮罩75b,係在各傾斜流路103之間的裏面部設有沿著徑方向D的複數個溝部121。且,第2前端面遮罩75c,係在各傾斜流路104之間的裏面部設有沿著徑方向D的複數個溝部122。
第1實施形態的變形例7中,在覆蓋件75G之前端面遮罩75b、75c的裏面部設有沿著徑方向D的複數個溝部121、122。因此,於內側空氣流路76流動的空氣與前端面遮罩75b、75c接觸的面積會擴大,可提昇覆蓋件75G的冷卻性能。
圖24為將第2實施形態之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖,圖25為圖24的XXV-XXV剖面圖,圖26為圖24的XXVI-XXVI剖面圖。又,對於具有與上述第1實施形態相同功能的構件,係標記成相同符號並省略詳細的說明。
第2實施形態中,如圖24~圖26所示般,覆蓋件75H,係設有複數個傾斜流路131,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路131,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z配列成直列。傾斜流路131,係沿著前端面遮罩75b之徑方向D的狹縫,從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
複數個傾斜流路131,係沿著覆蓋件75H的徑方向D,朝向迴旋之空氣流A1的下游側傾斜。且,呈狹縫形狀的傾斜流路131,係使長度方向的一端部開口於前端面遮罩75b的內周部。
亦即,各傾斜流路131,係在覆蓋件75H之前端面遮罩75b於板厚方向貫通之呈矩形剖面的狹縫。各傾斜流路131,係相對於開口在前端面遮罩75b之裏面部的入口部131a,使開口在表面部的出口部131b位在迴旋之空氣流A1的下游側,為連通該入口部131a和出口部131b之直線狀的狹縫。
如上述般之第2實施形態的點火噴嘴,係具備:噴嘴本體71、覆蓋件75、燃料噴射噴嘴79,覆蓋件75H具有:外周面遮罩75a,係覆蓋噴嘴本體71的外周面;前端面遮罩75b,係覆蓋噴嘴本體71的前端面;以及複數個傾斜流路131,係於厚度方向貫通前端面遮罩75b並相對於中心軸線C方向往既定的方向傾斜。
因此,於內側空氣流路76流動之空氣的一部
分從前端面遮罩75b的各傾斜流路131噴出,藉此使該噴出空氣沿著前端面遮罩75b的表面部流動而使火炎遠離。其結果,來自各傾斜流路131的噴出空氣不會擾亂由各空氣流路76、77所噴出的空氣流,而抑制覆蓋件75H的高溫化,可確保燃燒穩定性並謀求前端部之冷卻性能的提昇。
第2實施形態的點火噴嘴中,係將傾斜流路131作為於板厚方向貫通覆蓋件75H且沿著徑方向D延伸的狹縫。因此,可確保較大的通路面積,使由傾斜流路131所噴出之較多的空氣沿著前端面遮罩75b的表面部流動,藉此可提高冷卻性能。
第2實施形態的點火噴嘴中,係使狹縫形狀之傾斜流路131之長度方向的一端部開口於前端面遮罩75b的內周部。因此,可提高構造的簡易化及製作的容易性。
又,上述的實施形態中,係在覆蓋件75H的前端面遮罩75b將相對於軸心方向X往圓周方向Z傾斜的複數個傾斜流路131設為狹縫,但並不限定於該構造。圖27為將第2實施形態之變形例1之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
第2實施形態的變形例1中,如圖27所示般,覆蓋件75J,係設有複數個傾斜流路132,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b、75c並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路132,係在鄰接的貫通
孔80之間,於圓周方向Z配列成直列。傾斜流路132,係沿著前端面遮罩75b、75c之徑方向D的狹縫,從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
覆蓋件75J,係具有外周面遮罩75a、第1前端面遮罩75b、第2前端面遮罩75c。複數個傾斜流路132,係跨越各前端面遮罩75b、75c來設置。亦即,複數個傾斜流路132,係使第1傾斜流路132a與第2傾斜流路132b連通來構成。第1傾斜流路132a,係於第1前端面遮罩75b沿著圓周方向Z傾斜設置,且沿著覆蓋件75J的徑方向D來形成。且,第2傾斜流路132b,係於第2前端面遮罩75c沿著圓周方向Z傾斜設置,且相對於覆蓋件75J的徑方向D以既定角度傾斜來形成。且,呈狹縫形狀的傾斜流路132,係使長度方向的一端部開口於第2前端面遮罩75c的內周部。
第2實施形態的變形例1中,係將複數個傾斜流路132跨越各前端面遮罩75b、75c來設置,相對於設在第1前端面遮罩75b的第1傾斜流路132a,使設在第2前端面遮罩75c的第2傾斜流路132b彎曲。因此,在藉由從該傾斜流路132所噴出的空氣來冷卻前端面遮罩75b、75c的表面部之後,適當地與從內側空氣流路76所噴出的空氣合流,可確保燃燒穩定性。
圖28為將第2實施形態之變形例2之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖,圖29為圖28的XXIX-XXIX剖面圖。
第2實施形態的變形例2中,如圖28及圖29所示般,覆蓋件75K,係設有複數個傾斜流路133、134、135、136,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路133、134、135、136,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z配列成直列。傾斜流路133、134、135、136,係沿著前端面遮罩75b之徑方向D的狹縫,從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。
複數個傾斜流路133、134、135、136,係沿著覆蓋件75K的圓周方向Z傾斜,且朝向迴旋之空氣流A1的下游側傾斜。且,呈狹縫形狀的傾斜流路133、134、135、136,係於覆蓋件75K的徑方向D錯開配置。此外,各傾斜流路133、134、135、136的中心線與平行於中心軸線C的線之間的各傾斜角度θ11、θ12、θ13、θ14,係設定成θ11<θ12<θ13<θ14之關係。
第2實施形態的變形例2中,係設置有傾斜角度不同的複數個傾斜流路133、134、135、136,且設定成越靠迴旋之空氣流A1的流動方向下游側則相對於中心軸線C的傾斜角度θ11、θ12、θ13、θ14越大。因此,從該傾斜流路133、134、135、136所噴出的空氣係遍及前端面遮罩75b之表面部的廣範圍來流動,可有效率地冷卻覆蓋件75K。
圖30為將第2實施形態之變形例3之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
第2實施形態的變形例3中,如圖30所示般,覆蓋件75L,係設有複數個傾斜流路137,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路137,係在鄰接的貫通孔80之間,於圓周方向Z和徑方向D配列成鋸齒狀。傾斜流路137,係沿著前端面遮罩75b之圓周方向Z的狹縫,從中心軸線C(參照圖1)配列成放射狀(沿著徑方向D)。複數個傾斜流路137,係沿著覆蓋件75L的圓周方向Z,朝向徑方向D的中心軸線C側傾斜。
第2實施形態的變形例3中,呈狹縫形狀的傾斜流路137係沿著覆蓋件75L的徑方向D而往中心軸線C方向傾斜。因此,在藉由從該傾斜流路137所噴出的空氣來冷卻前端面遮罩75b的表面部之後,適當地與從內側空氣流路76所噴出的空氣合流,可確保燃燒穩定性。
圖31為將第2實施形態之變形例4之覆蓋件的一部分予以擴大的前視圖。
第2實施形態的變形例4中,如圖31所示般,覆蓋件75M,係設有複數個傾斜流路141、142,其於厚度方向貫穿前端面遮罩75b並相對於軸心方向X於既定的方向傾斜。該複數個傾斜流路141、142,係配置在鄰接的貫通孔80之間。傾斜流路141係貫通孔,且設在前端面遮罩75b的外周部側,傾斜流路142係貫通狹縫,且設在前端面遮罩75b的內周部側。
複數個傾斜流路141,係沿著覆蓋件75M的
圓周方向Z傾斜,且朝向迴旋之空氣流A1的下游側傾斜。複數個傾斜流路142,係沿著覆蓋件75M的徑方向D,且沿著圓周方向Z朝向迴旋之空氣流A1的下游側傾斜。
第2實施形態的變形例4中,係設有貫通孔形狀的傾斜流路141和狹縫形狀的傾斜流路142。因此,可藉由形狀不同的傾斜流路141、142所噴出的空氣來有效率地冷卻前端面遮罩75b的表面部,可提昇覆蓋件75M的冷卻性能。
又,上述的實施形態中,亦可適當組合各實施例及各變形例來構成。例如,將第1實施形態和其變形例1的傾斜通路適用於變形例2的覆蓋件亦可。且,亦可組合第1實施形態的變形例4和變形例5、或組合變形例4和變形例6。此外,將第1實施形態之變形例7的溝部適用於其他變形例或第2實施形態亦可。
圖32為表示第3實施形態之點火噴嘴之前端部的剖面圖,圖33~圖35為表示點火噴嘴之製造方法的概略圖。又,對於具有與上述實施形態相同功能的構件,係標記成相同符號並省略詳細的說明。
第3實施形態中,如圖32所示般,於點火噴嘴53,其噴嘴本體71係呈中空圓筒形狀,且沿著中心軸線C來配置。噴嘴本體71,係在內部設有燃料流路72。
噴嘴本體71,係於外側使呈圓筒形狀的護套73在同軸上空出既定間隙來配置,而在噴嘴本體71與護套73之間設有空氣流路74。且,噴嘴本體71,係在前端部側配置有覆蓋件75。該覆蓋件75呈圓筒形狀,且在噴嘴本體71的外側空出既定間隙配置於空氣流路74,且前端部側朝向內側(中心軸線C側)折曲。
亦即,噴嘴本體71,係接合基端部201和前端部202而構成。基端部201,係呈圓筒形狀,前端部202,係呈圓筒形狀並塞住一端部。亦即,前端部202,係形成為從前端部朝向內側(中心軸線C側)折曲的圓錐形狀,且前端部被塞住。覆蓋件75,係具有:位在噴嘴本體71之外側的外周面遮罩75a;以及從該外周面遮罩75a的前端部朝向中心軸線C側並朝向前端部側傾斜的前端面遮罩75b。而且,覆蓋件75,係配置在噴嘴本體71和護套73之間,藉此使空氣流路74的前端部側藉由覆蓋件75分歧成內側空氣流路76與外側空氣流路77。
且,噴嘴本體71,在前端部202之前端部側的表面於圓周方向空出既定間隔固定有複數個噴嘴頭78。然後,貫通該各噴嘴頭78地設有燃料噴射噴嘴79。各燃料噴射噴嘴79,其前端部側朝向外側而相對於中心軸線C以既定角度傾斜,其基端部連通於燃料流路72,且前端部開口於外方。覆蓋件75,係在前端面遮罩75b於圓周方向空出既定間隔(均等間隔)形成有複數個貫通孔80,各噴嘴頭78的前端部係分別嵌合於該貫通孔80。
此外,點火噴嘴53,由於係配置在燃燒器12(參照圖8及圖9)的中心部,故前端部附近形成有高溫的火炎,由該火炎使前端部成為高溫。複數個噴嘴頭78,係被覆蓋件75覆蓋來保護,故該覆蓋件75成為高溫。因此,於覆蓋件75設有複數個傾斜流路101,將流動於內側空氣流路76之空氣的一部分由各傾斜流路101從覆蓋件75的表面噴出,藉此冷卻該覆蓋件75。各傾斜流路101,係於厚度方向貫通前端面遮罩75b,並相對於中心軸心C沿著覆蓋件75的圓周方向來傾斜。
在此,針對第3實施形態之點火噴嘴53的製造方法進行說明。
本實施形態之燃燒器噴嘴的製造方法,係具有:於噴嘴本體71的前端部安裝有噴嘴頭78與燃料噴射噴嘴79的步驟;以及於噴嘴本體71之前端外周部的外側空出既定間隙來安裝覆蓋件75的步驟,該覆蓋件75係設有:覆蓋噴嘴本體71之外周面之呈圓筒形狀的外周面遮罩75a;覆蓋噴嘴本體71之前端面之呈圓環形狀的前端面遮罩75b;以及於厚度方向貫通前端面遮罩75b且相對於噴嘴本體71的中心軸心C於既定方向傾斜的傾斜流路101。
亦即,首先,如圖33所示般,準備噴嘴本體71的基端部201及前端部202、以及複數個噴嘴頭78,在噴嘴本體71的前端部202於圓周方向空出既定間隔藉由熔接來固定噴嘴頭78。在此,對於噴嘴本體71的前端
部202與噴嘴頭78進行孔加工,藉此形成複數個燃料噴射噴嘴79。然後,使噴嘴本體71之基端部201的前端與固定有複數個噴嘴頭78之前端部202的基端抵接,藉由熔接來組裝噴嘴本體71的基端部201與前端部202,藉此在噴嘴本體71的前端部設置噴嘴頭78與燃料噴射噴嘴79。
接著,如圖34所示般,準備由外周面遮罩75a和前端面遮罩75b所成,且在前端面遮罩75b設有貫通孔80和傾斜流路101的覆蓋件75。然後,從噴嘴本體71的前端側空出既定間隙來插通該覆蓋件75,並將覆蓋件75嵌合於噴嘴頭78,藉由熔接來組合覆蓋件75與各噴嘴頭78。在此,形成有空氣流路74和內側空氣流路76。
最後,如圖35所示般,準備護套73,從覆蓋件75的前端側空出既定間隙插通該護套73,並透過未圖示的間隔件來熔接護套73而連接於噴嘴本體71。在此,形成有外側空氣流路77。
如上述般之第3實施形態之燃燒器噴嘴的製造方法中,係具有:於噴嘴本體71的前端部安裝有噴嘴頭78與燃料噴射噴嘴79的步驟;以及於噴嘴本體71之前端外周部的外側空出既定間隙來安裝覆蓋件75的步驟,該覆蓋件75係設有外周面遮罩75a、前端面遮罩75b、以及傾斜流路101。因此,可容易將設有傾斜流路101的覆蓋件75組裝於噴嘴本體71,可謀求點火噴嘴53
之冷卻性能的提昇,且謀求組裝性的提昇。
又,上述的第3實施形態中,係說明了將設有傾斜流路101的覆蓋件75組裝於噴嘴本體71之燃燒器噴嘴的製造方法,但亦可在拆除護套73並將沒有設有傾斜流路101之舊的覆蓋件從噴嘴本體71拆除之後,將設有傾斜流路101之新的覆蓋件75組裝於噴嘴本體71並裝上護套73。
且,上述的實施形態中,噴嘴本體71係構成為在內部設置燃料流路72,且塞住前端部,但並不限定於該構造。例如,亦可構成為在噴嘴本體71的內部設置第1燃料流路,使前端部開口而向內,並於噴嘴本體71的外周部設置呈圓筒形狀的第2燃料流路,而連通於燃料噴射噴嘴79,並供給第1燃料流路的氣體燃料,來對第2燃料流路供給液體燃料。
且,上述的各實施形態中,雖將本發明的燃燒器噴嘴適用於點火噴嘴,但亦可適用於例如構造不同的擴散噴嘴。
53‧‧‧點火噴嘴(燃燒器噴嘴)
71‧‧‧噴嘴本體
75‧‧‧覆蓋件
78‧‧‧噴嘴頭
79‧‧‧燃料噴射噴嘴
80‧‧‧貫通孔
81‧‧‧導引部(迴旋力賦予部)
82‧‧‧導引面
101‧‧‧傾斜流路
Claims (20)
- 一種燃燒器噴嘴,係具備:噴嘴本體,其設有燃料流路且延伸成棒狀;覆蓋件,係在前述噴嘴本體之前端外周部的外側空出既定間隙來配置,藉此形成可朝向前方噴出空氣的空氣流路;以及燃料噴射噴嘴,係在前述噴嘴本體的前端部於圓周方向空出既定間隔且貫通前述覆蓋件來設置,藉此可將前述燃料流路的燃料朝前方噴射,其特徵為,前述覆蓋件具有:外周面遮罩,係呈覆蓋前述噴嘴本體之外周面的圓筒形狀;前端面遮罩,係呈覆蓋前述噴嘴本體之前端面的圓環形狀;以及傾斜流路,係於厚度方向貫通前述前端面遮罩並相對於前述噴嘴本體的軸心方向往既定的方向傾斜。
- 如請求項1所述之燃燒器噴嘴,其中,前述傾斜流路,係沿著前述覆蓋件的圓周方向傾斜。
- 如請求項2所述之燃燒器噴嘴,其中,設有迴旋力賦予部,其對流動於前述空氣流路的空氣流賦予迴旋力,前述傾斜流路,係沿著前述迴旋力賦予部之空氣的迴旋方向來傾斜。
- 如請求項3所述之燃燒器噴嘴,其中,前述傾斜流路,係由傾斜角度不同的複數個傾斜流路所構成。
- 如請求項4所述之燃燒器噴嘴,其中,前述複數個傾斜流路,係設定成越朝向前述迴旋力賦予部之空氣迴旋方向的下游側則傾斜角度越大。
- 如請求項1~5中任一項所述之燃燒器噴嘴,其中,前述傾斜流路,係相對於前述覆蓋件之表面的垂直方向傾斜。
- 如請求項1所述之燃燒器噴嘴,其中,前述傾斜流路,係於板厚方向貫通前述覆蓋件的貫通孔。
- 如請求項1所述之燃燒器噴嘴,其中,前述傾斜流路,係於板厚方向貫通前述覆蓋件且沿著徑方向的狹縫。
- 如請求項8所述之燃燒器噴嘴,其中,前述狹縫,其長度方向的一端部開口於前述前端面遮罩的內周部。
- 如請求項1所述之燃燒器噴嘴,其中,前述前端面遮罩,係設有相對於軸心方向正交的第1表面部、以及相對於與軸心方向正交之方向傾斜的第2表面部,前述傾斜流路,係開口於前述第1表面部和前述第2表面部。
- 如請求項10所述之燃燒器噴嘴,其中,設在前述第1表面部之前述傾斜流路的傾斜方向,與設在前述第2表面部之前述傾斜流路的傾斜方向不同。
- 如請求項1所述之燃燒器噴嘴,其中,前述傾斜流路,係沿著前述覆蓋件的徑方向且朝向軸心方向傾斜。
- 如請求項1所述之燃燒器噴嘴,其中,前述覆蓋 件,係在前述前端面遮罩的裏面部沿著徑方向設有複數個溝部。
- 一種燃氣渦輪機燃燒器,係具備:使高壓空氣與燃料在內部燃燒來產生燃燒氣體的筒;配置在前述筒內之中央部的點火噴燃器;以及配置成包圍前述筒內之前述點火噴燃器的複數個主噴燃器,其特徵為,前述點火噴燃器,係具有請求項1~13項中任一項所記載的燃燒器噴嘴。
- 一種燃氣渦輪機,其特徵為,具備:壓縮空氣的壓縮機;將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合並進行燃燒之請求項14所記載的燃氣渦輪機燃燒器;以及藉由前述燃氣渦輪機燃燒器所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪機。
- 一種覆蓋件,其特徵為,具備:外周面遮罩,係呈具有中心軸線的圓筒形狀;前端面遮罩,係呈從前述外周面遮罩的前端部朝向前述中心軸線側且朝向前端側傾斜的圓環形狀;貫通孔,係於厚度方向貫通前述前端面遮罩;以及傾斜流路,係於厚度方向貫通前述前端面遮罩並相對於前述中心軸線往既定的方向傾斜。
- 如請求項16所述之覆蓋件,其中,前述貫通孔,係於前述前端面遮罩的圓周方向空出既定間隔來複數 設置,前述傾斜流路,係在複數個前述貫通孔之間複數設置。
- 如請求項16或17所述之覆蓋件,其中,前述傾斜流路,係沿著前述端面遮罩的圓周方向傾斜。
- 如請求項16所述之覆蓋件,其中,前述傾斜流路,係由傾斜角度不同的複數個傾斜流路所構成。
- 一種燃燒器噴嘴的製造方法,其特徵為,具備:於前述噴嘴本體之前端外周部的外側空出既定間隙來安裝覆蓋件的步驟,上述覆蓋件係設有:外周面遮罩,係呈覆蓋前述噴嘴本體之外周面的圓筒形狀;前端面遮罩,係呈覆蓋前述噴嘴本體之前端面的圓環形狀;以及傾斜流路,係於厚度方向貫通前述前端面遮罩並相對於前述噴嘴本體的軸心方向往既定的方向傾斜。
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