TWI654367B - 燃燒用筒、燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機 - Google Patents

燃燒用筒、燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機

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TWI654367B
TWI654367B TW105135551A TW105135551A TWI654367B TW I654367 B TWI654367 B TW I654367B TW 105135551 A TW105135551 A TW 105135551A TW 105135551 A TW105135551 A TW 105135551A TW I654367 B TWI654367 B TW I654367B
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日商三菱日立電力系統股份有限公司
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Abstract

燃燒用筒、燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機中，設定有：相對於以燃氣渦輪機(10)的徑方向及與軸方向垂直的直線來通過燃燒器內(42)之中心的基準線(L1)，位於外側之區域之冷卻部的外側區域、相對於基準線(L1)位在內側之區域之冷卻部的內側區域，在沿著燃燒器內筒(42)之外面之軸方向的延長線與燃燒器尾筒(43)之內面的交點(D)設定有連接角度(α)，且設定有：在外側區域或內側區域之任一區域中設定在偏靠基準線(L1)之位置的第1區域(θ1、θ2)、設定在比第1區域(θ1、θ2)還遠離基準線(L1)之位置且連接角度(α)比第1區域(θ1、θ2)還大的第2區域(θ3、θ4)，第2區域(θ3、θ4)，係設定成冷卻媒體的流通量比第1區域(θ1、θ1)還多。

Description

燃燒用筒、燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機
本發明係關於：燃燒用筒、在內筒之一端部的外側透過間隙連結有尾筒的燃氣渦輪機燃燒器、具備該燃氣渦輪機燃燒器的燃氣渦輪機。
一般的燃氣渦輪機，係由壓縮機與燃燒器與渦輪所構成。而且，從空氣吸入口所吸入的空氣係藉由壓縮機來壓縮而成為高溫、高壓的壓縮空氣，並在燃燒器，對該壓縮空氣供給燃料來燃燒而得到高溫、高壓的燃燒氣體(動作流體)，藉由該燃燒氣體來驅動渦輪，而驅動與該渦輪連結的發電機。
如此所構成的燃燒器，係由以下所構成：從壓縮機導入有壓縮空氣並生成燃燒氣體的內筒、將所生成的燃燒氣體導引至渦輪的尾筒。而且，該內筒與尾筒，係使內筒之下游側的端部插入至尾筒之上游側的端部內側，在該間隙中介安裝有壓縮狀態的彈簧構件。因此，內筒與尾筒，係藉由該彈簧構件的彈性力而連接成無法脫落。
作為上述般的燃氣渦輪機燃燒器，例如有下 述專利文獻1所記載者。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2006-312903號公報
上述的內筒與尾筒，係在徑方向有著高低差來連結，故內筒的燃燒氣體在流入尾筒時，會從內筒的端部流入至位在外側之尾筒的端部側，使內筒的端部高溫化。因此，內筒，係採用有用來冷卻端部的冷卻構造。但是，燃氣渦輪機燃燒器，係在壓縮機與渦輪之間呈環形狀而被複數配置，各尾筒，其壓縮機側的端部雖呈圓筒形狀，但渦輪側的端部之一部分係被施有塑形加工而呈矩形狀。因此，在內筒與尾筒被連結之位置的連結形狀會在周方向有所不同，有著在周方向的一部分無法充分冷卻內筒的端部之虞。
本發明係解決上述課題者，其目的在於提供：藉由效率良好地冷卻燃燒用筒來謀求可靠性的提升並謀求長壽命化的燃燒用筒、燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機。
為了達成上述目的之本發明的燃燒用筒，係在內部混合壓縮空氣與燃料來燃燒，並使燃燒氣體之流動方向之下游側的端部透過沿著周方向的徑方向間隙而插入轉接段來連接，藉由在與前述轉接段之間的連接部所設置之冷卻部的冷卻媒體來進行冷卻之燃氣渦輪機的燃燒用筒，其特徵為，設定有：相對於在前述燃氣渦輪機的徑方向及與軸方向垂直的直線且通過前述燃燒用筒之中心的基準線，比前述基準線還位在前述燃氣渦輪機之徑方向之外側區域之前述冷卻部的外側區域、相對於前述基準線比前述基準線還位在前述燃氣渦輪機之徑方向之內側區域之前述冷卻部的內側區域，在沿著前述燃燒用筒之外面之軸方向的延長線與前述轉接段之內面之間的交點設定有連接角度，且設定有：在前述外側區域或前述內側區域之任一區域中被設定在偏靠前述基準線之位置的第1區域、被設定在比前述第1區域還遠離前述基準線之位置且前述連接角度比前述第1區域還大的第2區域，前述第2區域，係設定成冷卻媒體的流通量比前述第1區域還多。
因此，在燃燒用筒與轉接段之間的連接部設有藉由冷卻媒體進行冷卻的冷卻部，使燃燒氣體所致之燃燒用筒之端部的高溫化被冷卻部的冷卻媒體給抑制。此時，連接角度較大的第2區域，係容易因燃燒氣體而使燃燒用筒的端部高溫化。因此，冷卻部，係相對於連接角度較小之第1區域之冷卻媒體的流通量，將連接角度較大之第2區域之冷卻媒體的流通量設定成較多。因此，不論轉 接段的形狀，均可藉由冷卻媒體來適當冷卻燃燒用筒的端部。其結果，可藉由效率良好地冷卻燃燒用筒來提升可靠性並可謀求長壽命化。
本發明的燃燒用筒中，其特徵為，前述冷卻部，係相對於前述第1區域之冷卻媒體的流通量，使前述徑方向間隙比前述第1區域還窄的前述第2區域之前述冷卻媒體的流通量設定成較多。
因此，相對於徑方向間隙比前述第1區域還窄且容易因燃燒氣體使燃燒用筒的端部高溫的第2區域，使冷卻媒體的流通量設定成較多，故不論轉接段的形狀，均可藉由冷卻媒體來適當冷卻燃燒用筒的端部。
且，本發明的燃燒用筒，係在內部混合壓縮空氣與燃料來燃燒，並使燃燒氣體之流動方向之下游側的端部透過沿著周方向的徑方向間隙而插入轉接段來連接，藉由在與前述轉接段之間的連接部所設置之冷卻部的冷卻媒體來進行冷卻之燃氣渦輪機的燃燒用筒，其特徵為，相對於在前述燃氣渦輪機的徑方向及與軸方向垂直的直線且通過前述燃燒用筒之中心的基準線，設定有：比前述基準線還位在前述燃氣渦輪機之徑方向之外側區域之前述冷卻部的外側區域、相對於前述基準線比前述基準線還位在前述燃氣渦輪機之徑方向之內側區域之前述冷卻部的內側區域，且設定有：在前述外側區域或前述內側區域之任一區域中被設定在偏靠前述基準線之位置的第1區域、被設定在比前述第1區域還遠離前述基準線之位置且前述徑方向 間隙比前述第1區域還窄的第2區域，前述第2區域，係設定成冷卻媒體的流通量比前述第1區域還多。
因此，在燃燒用筒與轉接段之間的連接部設有藉由冷卻媒體進行冷卻的冷卻部，使燃燒氣體所致之燃燒用筒之端部的高溫化被冷卻部的冷卻媒體給抑制。此時，徑方向間隙比前述第1區域還窄的第2區域，係容易因燃燒氣體而使燃燒用筒的端部高溫化。因此，冷卻部，係相對於徑方向間隙較寬的第1區域之冷卻媒體的流通量，使徑方向間隙比前述第1區域還窄的第2區域之冷卻媒體的流通量設定成較多。因此，不論轉接段的形狀，均可藉由冷卻媒體來適當冷卻燃燒用筒的端部。其結果，可藉由效率良好地冷卻燃燒用筒來提升可靠性並可謀求長壽命化。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述連接部，係使前述燃燒用筒之軸方向的端部與前述轉接段之軸方向的端部在徑方向重疊而構成，前述冷卻部，係設在前述燃燒用筒之軸方向的端部或前述轉接段之軸方向的端部。
因此，藉由將冷卻部設在燃燒用筒之軸方向的端部或轉接段之軸方向的端部，可有效率地藉由冷卻媒體來冷卻燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述冷卻部，係在前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部，具有沿著燃燒氣體之流動方向且於周方向空出既定 間隔來設置的複數個冷卻通路，相對於前述第1區域之前述複數個冷卻通路的平均間隔，使前述第2區域之前述複數個冷卻通路的平均間隔設定成較小。
因此，藉由把冷卻部設成沿著燃燒氣體之流動方向的複數個冷卻通路，可謀求冷卻部的簡單化，且相對於第1區域之複數個冷卻通路的平均間隔，使第2區域之複數個冷卻通路的平均間隔設定成較小，藉此可由簡單的構造來有效率地冷卻第2區域之燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述複數個冷卻通路，係一端部開口於前述徑方向間隙，另一端部開口於前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端面。
因此，藉由將複數個冷卻通路的一端部開口於徑方向間隙，並將另一端部開口於燃燒用筒的端面，而在藉由從外部吸入的冷卻媒體來冷卻燃燒用筒的端部之後，排出至燃燒氣體通路，可抑制燃燒器效率的降低。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，設在前述第2區域的前述複數個冷卻通路，係具有：一端部開口於前述徑方向間隙的第1通路、一端部開口於前述燃燒用筒之前述端面且數量比前述第1通路還多的第2通路、連通前述第1通路之另一端部與前述第2通路之另一端部的合流部。
因此，冷卻媒體，係從複數個第1通路流到合流部而合流之後，流過數量增加的第2通路而被排出， 來增加被高溫化之燃燒用筒之端部的冷卻面積，可有效率地冷卻燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述轉接段，係使燃燒氣體之流動方向的上游側呈圓筒形狀，且燃燒氣體之流動方向的下游側，係相對於沿著燃氣渦輪機之徑方向之第1邊的長度使沿著前述燃氣渦輪機之周方向之第2邊的長度較長而呈矩形筒形狀，前述第1區域，係設在第1邊側，前述第2區域，係設在第2邊側。
因此，即使是從圓筒形狀變化成矩形筒形狀的轉接段，亦可對連接於該轉接段之燃燒用筒的端部以遍及全周效率良好地進行冷卻。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述冷卻部，係在前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部，具有沿著燃燒氣體的流動方向且於周方向空出既定間隔來設置的複數個冷卻通路，且周方向之每單位長度之前述冷卻通路的剖面積，係設定成前述第2區域比前述第1區域還大。
因此，將第2區域之冷卻通路的剖面積設定成比第1區域之冷卻通路的剖面積還大，藉此可由簡單的構造來有效率地冷卻第2區域之燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述外側區域，係設定成：構成前述第1區域的外側第1區域、在比前述外側第1區域還靠前述燃氣渦輪機之徑方向的外側來構成前述第2區域的外側第2區域，且前述外側第2區域 係設定成比前述外側第1區域還大。
因此，將外側第2區域設定成比外側第1區域還大，藉此可效率良好地冷卻外側第2區域之燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述內側區域，係設定成：構成前述第1區域的內側第1區域、在比前述內側第1區域還靠前述燃氣渦輪機之徑方向的內側來構成前述第2區域的內側第2區域，且前述內側第2區域係設定成比前述內側第1區域還小。
因此，將內側第2區域設定成比內側第1區域還小，藉此可效率良好地冷卻外側第2區域之燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述外側區域，係設定成：構成前述第1區域的外側第1區域、在比前述外側第1區域還靠前述燃氣渦輪機之徑方向外側來構成前述第2區域的外側第2區域，且前述外側第2區域係設定成比前述外側第1區域還大，前述內側區域，係設定成：構成前述第1區域的內側第1區域、在比前述內側第1區域還靠前述燃氣渦輪機之徑方向的內側來構成前述第2區域的內側第2區域，且前述外側第2區域係設定成比前述內側第2區域還大。
因此，將外側第2區域設定成比內側第2區域還大，藉此可有效率地冷卻容易高溫化的外側第2區域。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述第1區域及前述第2區域，係分別相對於前述基準線及與燃燒用筒之軸方向垂直的第2基準線設定成線對稱。
因此，將第1區域及第2區域相對於第2基準線設定成線對稱，藉此可均衡良好地冷卻燃燒用筒。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述冷卻部，係在前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部，具有沿著燃燒氣體之流動方向且於周方向空出既定間隔來設置的複數個冷卻通路，前述外側區域之前述冷卻通路的數量，係設定成比前述內側區域之前述冷卻通路的數量還多。
因此，將外側區域之冷卻通路的數量設定成比內側區域之冷卻通路的數量還要多，藉此可由簡單的構造來有效率地冷卻第2區域之燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述冷卻部，係在前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部，具有沿著燃燒氣體之流動方向且於周方向空出既定間隔來設置的複數個冷卻通路，前述第1區域之前述冷卻通路的數量，係設定成比前述第2區域之前述冷卻通路的數量還少。
因此，將第1區域之冷卻通路的數量設定成比第2區域之冷卻通路的數量還要少，藉此可由簡單的構造來有效率地冷卻第2區域之燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述複數個 冷卻通路的平均間隔，在前述第1區域係設定成5.5mm~8.5mm，在前述第2區域係設定成2.0mm~5.0mm。
因此，將複數個冷卻通路的平均間隔在第1區域與第2區域設定成最佳值，藉此可有效率地冷卻燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述外側第1區域與前述外側第2區域，係在前述燃燒用筒的周方向鄰接，前述外側第1區域與前述外側第2區域的邊界位置，係設定成離前述基準線15度~30度的範圍。
因此，將外側第1區域與外側第2區域的邊界位置設定成最佳位置，藉此可效率良好地冷卻燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，前述內側第1區域與前述內側第2區域，係在前述燃燒用筒的周方向鄰接，前述內側第1區域與前述內側第2區域的邊界位置，係設定成離前述基準線60度~75度的範圍。
因此，將內側第1區域與內側第2區域的邊界位置設定成最佳位置，藉此可效率良好地冷卻燃燒用筒的端部。
本發明的燃燒用筒，其特徵為，使前述燃燒用筒與前述基準線交差之位置的連接角度設定為0度，使前述外側區域之中與前述第2基準線交差之位置的連接角度設定為12度~16度，使前述內側區域之中與前述第2基準線交差之位置的連接角度設定為8度~12度。
因此，將外側區域之中與第2基準線交差之位置的連接角度、內側區域之中與第2基準線交差之位置的連接角度設定為最佳位置，藉此可效率良好地冷卻燃燒用筒的端部。
且，本發明的燃氣渦輪機燃燒器，其特徵為，具備：在內部混合壓縮空氣與燃料並燃燒的前述燃燒用筒、使前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部透過沿著周方向的徑方向間隙而插入並連接的轉接段。
因此，藉由效率良好地冷卻燃燒用筒，可提升燃氣渦輪機的可靠性並可謀求長壽命化。
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來燃燒的燃燒器、由前述燃燒器所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪，作為前述燃燒器係使用有前述燃氣渦輪機燃燒器。
因此，不論轉接段的形狀，均可藉由冷卻媒體來適當冷卻燃燒用筒的端部，藉由效率良好地冷卻燃燒用筒，可提升燃氣渦輪機的可靠性並可謀求長壽命化。
根據本發明的燃燒用筒、燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機，係藉由效率良好地冷卻燃燒用筒而可提升可靠性並可謀求長壽命化。
10‧‧‧燃氣渦輪機
11‧‧‧壓縮機
12‧‧‧燃燒器
13‧‧‧渦輪
41‧‧‧燃燒器外筒
42‧‧‧燃燒器內筒(燃燒用筒)
43‧‧‧燃燒器尾筒(轉接段)
61‧‧‧圓筒部
64a、64b‧‧‧第1邊
65a、65b‧‧‧第2邊
66‧‧‧彈簧夾
67‧‧‧波狀夾
71‧‧‧端部
81‧‧‧第1冷卻部
82‧‧‧第1冷卻通路
83‧‧‧第1冷卻孔
91‧‧‧第2冷卻部
92‧‧‧第1通路(第2冷卻通路)
93‧‧‧第2通路(第2冷卻通路)
94‧‧‧合流部(第2冷卻通路)
95‧‧‧第2冷卻孔
101、111‧‧‧冷卻部
102、112、113‧‧‧冷卻通路
D‧‧‧連接點(交點)
L‧‧‧延長線
L1‧‧‧基準線
L2‧‧‧第2基準線
S、S1、S2‧‧‧徑方向間隙
α、α1、α2‧‧‧連接角度
θ1、θ2‧‧‧第1區域
θ3‧‧‧外側第2區域(第2區域)
θ4‧‧‧內側第2區域(第2區域)
θ11、θ21‧‧‧外側第1區域
θ12、θ22‧‧‧內側第1區域
圖1為表示第1實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部的剖面圖。
圖2為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖1的II-II剖面圖。
圖3為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖2的III-III剖面圖。
圖4為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖1的IV-IV剖面圖。
圖5為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖4的V-V剖面圖。
圖6為表示第1實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。
圖7為表示燃氣渦輪機燃燒器的概略圖。
圖8為表示燃燒器尾筒的立體圖。
圖9為表示第2實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部的剖面圖。
圖10為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖9的X-X剖面圖。
圖11為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖9的XI-XI剖面圖。
圖12為表示第3實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃 燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部的剖面圖。
圖13為表示第3實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之變形例的剖面圖。
圖14為表示第4實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部的剖面圖。
以下參照附加圖式，詳細說明關於本發明之燃燒用筒、燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機之合適的實施形態。又，本發明並不受該實施形態所限定，且，在實施形態為複數的情況，亦包含組合各實施形態來構成者。
〔第1實施形態〕
圖6為表示第1實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖，圖7為表示燃氣渦輪機燃燒器的概略圖，圖8為表示燃燒器尾筒的立體圖。
第1本實施形態中，係如圖6所示般，燃氣渦輪機10，係由壓縮機11與燃燒器12與渦輪13所構成。該燃氣渦輪機10，係在同軸上連結有未圖示的發電機，而成為可發電。
壓縮機11，係具有吸取空氣的空氣吸入口20，於壓縮機車室21內配設有入口導引葉片(IGV：Inlet Guide Vane)22，並使複數個定子葉片23與轉子葉片24交互配設在前後方向(後述之轉子32的軸方向)，在其 外側設有抽氣室25。燃燒器12，係對被壓縮機11所壓縮的壓縮空氣供給燃料，且藉由點火而成為可燃燒。渦輪13，係在渦輪車室26內使複數個定子葉片27與轉子葉片28交互配設於前後方向(後述之轉子32的軸方向)。於該渦輪車室26的下游側，透過排氣車室29配設有排氣室30，排氣室30，係具有連續於渦輪13的排氣擴散器31。
且，使轉子(旋轉軸)32位在貫通壓縮機11、燃燒器12、渦輪13、排氣室30的中心部。轉子32，係使壓縮機11側的端部旋轉自如地被支撐在軸承部33，另一方面，使排氣室30側的端部旋轉自如地被支撐在軸承部34。而且，該轉子32，係在壓縮機11，使安裝有各轉子葉片24的旋盤複數重疊來固定，且在渦輪13，使安裝有各轉子葉片28的旋盤複數重疊來固定，且在排氣室30側的端部連結有未圖示之發電機的驅動軸。
而且，該燃氣渦輪機10，係使壓縮機11的壓縮機車室21被腳部35支撐，使渦輪13的渦輪車室26被腳部36支撐，使排氣室30被腳部37支撐。
因此，從壓縮機11的空氣吸入口20所吸入的空氣，會通過入口導引葉片22、複數個定子葉片23與轉子葉片24來被壓縮而成為高溫、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而燃燒。而且，在該燃燒器12所生成的動作流體亦即高溫、高壓的燃燒氣體，係通過構成渦輪13的複數個定子葉片27與轉子葉片28來旋轉驅動轉子32，並驅動與該轉子32連結 的發電機。另一方面，驅動渦輪13後的燃燒氣體，係作為排氣氣體而排放至大氣。
上述的燃燒器12，係如圖7所示般，燃燒器外筒41，係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並構成有燃燒器外殼。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。
詳細說明的話，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內伴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，可進行維持火焰，其用來進行來自主噴燃器45之希薄予混合燃料的穩定燃燒。
但是，燃燒器尾筒43，係如圖8所示般，使平板被撓曲加工並熔接端部彼此(熔接部W)而形成筒形狀。此時，燃燒器尾筒43，係一端部側被撓曲加工成圓筒形狀，另一方面，另一端部側被撓曲加工及塑形加工成矩形狀。因此，燃燒器尾筒43，係由圓筒部61、形狀移行部62、矩形筒部63所構成，且圓筒部61與矩形筒部63係藉由形狀移行部62而平滑地連續。該燃燒器尾筒43，係在燃氣渦輪機10(參照圖6)的周方向空出既定間隔而配置有複數個成為環狀。因此，各燃燒器尾筒43，係使流動有燃燒氣體G之軸中心O的前端部，傾斜配置成接近轉子32(參照圖6)的軸中心。而且，矩形筒部63的開口，係由沿著燃氣渦輪機10之徑方向的第1邊 64a、64b、以及沿著燃氣渦輪機10之周方向的第2邊65a、65b所形成，位在燃氣渦輪機10之徑方向之外側的第2邊65a，其周方向長度係比位在燃氣渦輪機10之徑方向之內側的第2邊65b的長度還長。
且，如圖7所示般，燃燒器內筒42之燃燒氣體G之流動方向之下游側的端部71，係透過沿著周方向的徑方向間隙而插入至燃燒器尾筒43之燃燒氣體G之流動方向之上游側的端部(圓筒部61)。而且，在燃燒器內筒42的端部71與燃燒器尾筒43的圓筒部61於徑方向重疊之位置的周方向中介安裝有彈簧夾(彈簧構件)66，藉此連接燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43。
在此，針對燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43的連接部進行詳細說明。圖1為表示第1實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部的剖面圖，圖2為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖1的II-II剖面圖，圖3為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖2的III-III剖面圖，圖4為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖1的IV-IV剖面圖，圖5為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖4的V-V剖面圖。
如圖1及圖2所示般，燃燒器內筒42，係呈圓筒形狀，且燃燒氣體G之流動方向之下游側之端部71的外徑，係設定成比燃燒器尾筒43之燃燒氣體G之流動方向之上游側的端部、亦即比圓筒部61的內徑還小的尺 寸。此情況時，燃燒器內筒42的端部71，係透過沿著周方向的徑方向間隙S而插入至燃燒器尾筒43的圓筒部61內，且該燃燒器內筒42的端部71與燃燒器尾筒43的圓筒部61在徑方向重疊的區域成為連接部C。而且，在燃燒器內筒42的端部71與燃燒器尾筒43的圓筒部61之間的徑方向間隙S配置有彈簧夾66。
燃燒器內筒42，係在端部71的外周面固定有可彈性變形之板狀的波狀夾67。該波狀夾67，係呈使燃燒氣體G之流動方向的中間部朝外側突出的彎曲形狀，且被固定於端部71的外周面。該彈簧夾66，係發揮出將燃燒器內筒42對燃燒器尾筒43連接成無法脫離的作用。該彈簧夾66，係可彈性變形的板簧構件，使燃燒氣體G之流動方向之下游側的端部被固定在燃燒器內筒42之圓筒部61的外周面，另一方面，使燃燒氣體G之流動方向之上游側的端部從燃燒器內筒42的外周面浮起而被夾在波狀夾67與圓筒部61的內面之間。
該彈簧夾66與波狀夾67，係於燃燒器內筒42的外側遍及全周來配置。而且，在燃燒器內筒42的端部71插入至燃燒器尾筒43的圓筒部61之狀態中，在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間被壓扁的波狀夾67會藉由欲恢復原形的力，而使彈簧夾66被按壓往燃燒器尾筒43的內周面。因此，係防止燃燒器內筒42從燃燒器尾筒43脫落。
而且，第1實施形態中，係如圖1~圖5所示 般，在燃燒器內筒(燃燒用筒)42與燃燒器尾筒(轉接段)43之間的連接部C設有藉由作為冷卻媒體之壓縮空氣來進行冷卻的冷卻部81、91。本實施形態中，冷卻部81、91，係設在燃燒器內筒42的端部71，且設定成：使相對於燃燒器內筒42的端部71讓燃燒器尾筒43的形狀移行部62接近之第2區域θ3、θ4所設置的第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量，比使相對於燃燒器內筒42的端部71讓燃燒器尾筒43的形狀移行部62分離之第1區域θ1、θ2所設置的第1冷卻部81之壓縮空氣的流通量還多。
燃燒器尾筒43，係如前述般，相對於圓筒部61使形狀移行部62及矩形筒部63呈塑形形狀，故相對於燃燒器內筒42的端部71使燃燒器尾筒43之形狀移行部62的後端部往中心側彎曲，並設定有連接角度α，使該連接角度α在周方向不同。
亦即，如圖2及圖4所示般，將燃燒器內筒42的外面沿著軸方向來朝向燃燒氣體G之流動方向的下游側延長成直線狀的延長線L，會在與燃燒器尾筒43之形狀移行部62內面的交點(連接點D)抵接。此時，將交點(連接點D)的延長線L與形狀移行部62內面所夾的角度定為連接角度α。因此，本實施形態中，係將在連接角度α較大的第2區域θ3、θ4所設置之第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量，設定成比在連接角度α較小的第1區域θ1、θ2所設置之第1冷卻部81之壓縮空氣的流通量 還多。
在此，從燃燒器內筒42的後端到連接點D為止的距離，係在周方向成為一定，且圓筒部61與形狀移行部62之間的連結彎曲部的位置在周方向於軸方向不同。但是，亦可使連結彎曲部的位置在周方向於軸方向成為一定，並使從燃燒器內筒42的後端到連接點D為止的距離在周方向不同。且，在燃燒器內筒42的外面為彎曲的情況，後端之位置的切線會成為延長線L，在燃燒器尾筒43的內面為彎曲的情況，在燃燒器尾筒43之內面的連接點D處，內面的切線與延長線L所夾的角度會成為連接角度α。此外，形狀移行部62沒有傾斜，且延長線L沒有與形狀移行部62內面交差時，定為連接角度α=0。
如圖1及圖4所示般，在燃氣渦輪機10之周方向之兩側的第1區域θ1、θ2中，形狀移行部62之壁面的傾斜角度較小故連接角度α2較小。另一方面，如圖1及圖2所示般，在燃氣渦輪機10之徑方向的外側與內側的第2區域θ3、θ4中，形狀移行部62之壁面的傾斜角度較大故連接角度α1較大。因此，第2區域θ3、θ4中，使流動於燃燒器內筒42的燃燒氣體G從端部71流入形狀移行部62的內側，使燃燒器內筒42的端部71高溫化，而有著發生高溫氧化薄化之虞。因此，相對於連接角度α2較小的第1區域θ1、θ2，有必要以良好的效率來冷卻連接角度α1較大的第2區域θ3、θ4。
此情況時，第1冷卻部81，係設在連接角度 α2較小的第1區域θ1、θ2，第2冷卻部91，係設在連接角度α1較大的第2區域θ3、θ4。且，第1區域θ1、θ2，係設在第1邊64a、64b(參照圖8)側，第2區域θ3、θ4，係設在第2邊65a、65b(參照圖8)側。此情況時，第2邊65a比第2邊65b還長，故第2區域θ3的周方向長度，係設定成比第2區域θ4的周方向長度還長。又，第1邊64a、64b側的長度為相同，故第1區域θ1、θ2的周方向長度係設定成相同。又，燃燒器尾筒43的溶接部W(參照圖8)，係配置在第1區域θ2。
如圖1、圖4及圖5所示般，第1冷卻部81，係設在燃燒器內筒42之軸方向的端部71且在第1區域θ1、θ2(第1邊64a、64b側)。第1冷卻部81，係在燃燒器內筒42之燃燒氣體G之流動方向之下游側的端部71，沿著燃燒氣體G的流動方向，並在燃燒器內筒42的周方向空出既定間隔來貫通設置的複數個冷卻通路。亦即，第1冷卻部81，係由以下所構成：沿著燃燒器內筒42的軸方向而在周方向空出既定間隔所形成的複數個第1冷卻通路82、沿著燃燒器內筒42的徑方向而在周方向空出既定間隔所形成的複數個第1冷卻孔83。第1冷卻通路82，係使一端部連通於第1冷卻孔83，使另一端部開口於燃燒器內筒42的端面。第1冷卻孔83，係開口於徑方向間隙S。
如圖1~圖3所示般，第2冷卻部91，係設在燃燒器內筒42之軸方向的端部71且在第2區域θ3、 θ4(第2邊65a、65b側)。第2冷卻部91，係在燃燒器內筒42之燃燒氣體G之流動方向之下游側的端部71，沿著燃燒氣體G的流動方向，並在燃燒器內筒42的周方向空出既定間隔來貫通設置的複數個冷卻通路。亦即，第2冷卻部91，係由以下所構成：沿著燃燒器內筒42的軸方向而在周方向空出既定間隔所形成的複數個第1通路92及第2通路93、沿著燃燒器內筒42的周方向來與第1通路92及第2通路93連通的合流部94、沿著燃燒器內筒42的徑方向而在周方向空出既定間隔所形成的複數個第2冷卻孔95。在此，係藉由第1通路92與第2通路93與合流部94來構成第2冷卻通路。第1通路92，係使一端部連通於第2冷卻孔95，使另一端部連通於合流部94。第2通路93，係使一端部連通於合流部94，使另一端部開口於燃燒器內筒42的端面。第2冷卻孔95，係開口於徑方向間隙S。
而且，如圖5所示般，第1冷卻部81的複數個第1冷卻通路82，係在周方向以既定的間距(間隔)P1來配置。另一方面，如圖3所示般，第2冷卻部91的複數個第1通路92，係在周方向以既定的間距(間隔)P1來配置，複數個第2通路93，係在周方向以既定的間距(間隔)P2來配置。在此，第1冷卻部81之第1冷卻通路82的間距P1與第2冷卻部91之第1通路92的間距P1，係設定成同間距。另一方面，相對於第1冷卻通路82及第1通路92的間距P1，使第2冷卻部91之第2通 路93的間距(間隔)P2設定成較小(P1>P2)，藉此使第2通路93的數量變多。又，第1冷卻通路82與第1通路92與第2通路93的內徑為同徑。
因此，第1冷卻部81及第2冷卻部91，係將燃燒器內筒42的板件內予以貫通來設置，故相較於在連接角度α2較小的第1區域θ1、θ2所設置之第1冷卻部81(第1冷卻通路82)之壓縮空氣的合計通路面積，在連接角度α1較大的第2區域θ3、θ4所設置之第2冷卻部91(第2通路93)之壓縮空氣的合計通路面積較大。其結果，相對於在連接角度α2較小的第1區域θ1、θ2所設置之第1冷卻部81之壓縮空氣的流通量，在連接角度α1較大的第2區域θ3、θ4所設置之第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量較多。
如此一來，如圖2及圖4所示般，由壓縮機11所壓縮的壓縮空氣，其一部分會通過彈簧夾66的間隙而被導入至徑方向間隙S。第1冷卻部81，係將徑方向間隙S的壓縮空氣從各第1冷卻孔83導入至各第1冷卻通路82，並在各第1冷卻通路82內流動藉此冷卻燃燒器內筒42的端部71亦即第1區域θ1、θ2。且，第2冷卻部91，係將徑方向間隙S的壓縮空氣從各第2冷卻孔95導入至各第1通路92，並在合流部94合流。然後，壓縮空氣，係從合流部94被導入各第2通路93，並在該各第2通路93內流動藉此冷卻燃燒器內筒42的端部71亦即第2區域θ3、θ4。
在此，燃燒器尾筒43，在第1區域θ1、θ2的連接角度α2較小，在第2區域θ3、θ4的連接角度α1較大，故在第2區域θ3、θ4中，流動在燃燒器內筒42的燃燒氣體G會從端部71流入形狀移行部62的內側，而使該燃燒器內筒42的端部71高溫化。但是，第2冷卻部91，在與第1冷卻部81相比之下，於各第2通路93流通有多量的壓縮空氣，故效率良好地冷卻容易高溫化之燃燒器內筒42之端部71的第2區域θ3、θ4。
如上述般之第1實施形態的燃氣渦輪機燃燒器，係設有：在內部混合壓縮空氣與燃料來燃燒的燃燒器內筒42、使燃燒器內筒42之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部71透過沿著周方向的徑方向間隙S而插入連接的燃燒器尾筒43、在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C所設置之藉由壓縮空氣(冷卻媒體)來進行冷卻的冷卻部81、91，相對於用來冷卻連接角度α2較小之第1區域θ1、θ2的第1冷卻部81之壓縮空氣的流通量，將用來冷卻連接角度α1較大之第2區域θ3、θ4的第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量設定成較多。
因此，藉由在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C設有藉由壓縮空氣來進行冷卻的冷卻部81、91，可藉由冷卻部81、91的壓縮空氣來抑制燃燒氣體所導致之燃燒器內筒42之端部71的高溫化。此時，連接角度α1較大的第2區域θ3、θ4，係容易因燃燒氣體而使燃燒器內筒42的端部71高溫化。因此，相對於第1冷 卻部81之壓縮空氣的流通量，使第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量較多，故不論燃燒器尾筒43之周方向的形狀，均可藉由壓縮空氣來適當地冷卻燃燒器內筒42的端部71。其結果，可藉由效率良好地冷卻燃燒器內筒42來提升可靠性，並可降低補修成本並謀求長壽命化。
第1實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，連接部C，係使燃燒器內筒42的端部71與燃燒器尾筒43的圓筒部61在徑方向重疊來構成，並將冷卻部81、91設在燃燒器內筒42之軸方向的端部71。藉由壓縮空氣可有效率地冷卻燃燒器內筒42的端部71。
第1實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，作為第1冷卻部81係設有在周方向空出既定間隔來設置的複數個第1冷卻通路82，作為第2冷卻部91係設有在周方向空出既定間隔來設置的複數個第1通路92，相對於複數個第1冷卻通路82的間距P1，將複數個第2通路93的間距P2設定成較小。因此，將冷卻部81、91設為沿著燃燒氣體之流動方向的複數個通路82、92、93，藉此可謀求冷卻部81、91的簡單化，且，將第2通路93的間距P2設定成比第1冷卻通路82的間距P1還要小，藉此能夠以簡單的構造來效率良好地冷卻連接角度α1較大之第2區域θ3、θ4之燃燒器內筒42的端部71。
第1實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，係將冷卻部81、91之通路82、92、93的一端部開口於徑方向間隙S，將另一端部開口於燃燒器內筒42之燃燒氣體之 流動方向之下游側的端面。因此，在以從外部吸入的壓縮空氣來冷卻燃燒器內筒42的端部71之後，排出至燃燒氣體通路，藉此可抑制燃燒器效率的降低。
第1實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，作為第2冷卻部91，係設有：一端部開口於徑方向間隙S的第2冷卻孔95、一端部與第2冷卻孔95連通的第1通路92、一端部開口於燃燒器內筒42之端面且數量比第1通路92還多的第2通路93、連通第1通路92之另一端部與第2通路93之另一端部的合流部94。因此，壓縮空氣，係從複數個第2冷卻孔95通過第1通路92而流往合流部94合流之後，流過數量增加的第2通路93而被排出，來增加高溫化之燃燒器內筒42之端部71的冷卻面積，可有效率地冷卻燃燒器內筒42的端部71。
第1實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，燃燒器尾筒43，係由圓筒部61與形狀移行部62與矩形筒部63所構成，第1區域θ1、θ2，係設在沿著徑方向的第1邊64a、64b側，第2區域θ3、θ4，係設在沿著周方向的第2邊65a、65b側。因此，即使是由圓筒形狀變化成矩形筒形狀的燃燒器尾筒43，亦可對連接於該燃燒器尾筒43之燃燒器內筒42的端部71以遍及全周效率良好地進行冷卻。
第1實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，將位在燃氣渦輪機10之徑方向之外側的第2區域θ3之周方向長度，設定成比位在燃氣渦輪機10之徑方向之內側的第 2區域θ4之周方向長度還要長。因此，因應燃燒器尾筒43的形狀來設定第2區域θ3、θ4的周方向長度，藉此可將燃燒器內筒42的端部71以遍及全周有效率地進行冷卻。
且，第1實施形態的燃氣渦輪機，係具備：壓縮空氣的壓縮機11、將壓縮機11所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器12、由燃燒器12所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪13，在燃燒器12，於燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C設有藉由壓縮空氣(冷卻媒體)來進行冷卻的冷卻部81、91。因此，可藉由效率良好地冷卻燃燒器內筒42來提升可靠性並謀求長壽命化。
〔第2實施形態〕
圖9為表示第2實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部的剖面圖，圖10為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖9的X-X剖面圖，圖11為表示燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之圖9的XI-XI剖面圖。又，對於與上述第1實施形態具有相同功能的構件，附上相同的符號並省略詳細說明。
第2實施形態，係如圖9~圖11所示般，在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C設有藉由作為冷卻媒體的壓縮空氣來進行冷卻的冷卻部81、91。本實施形態中，冷卻部81、91，係設在燃燒器內筒42的 端部71，相對於在徑方向間隙S1較寬的第1區域θ1、θ2所設置之第1冷卻部81之壓縮空氣的流通量，使在徑方向間隙S2比第1區域θ1、θ2的徑方向間隙S1還要窄的第2區域θ3、θ4所設置之第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量設定成較多。
燃燒器尾筒43，係如前述般，相對於圓筒部61使形狀移行部62及矩形筒部63呈塑形形狀，故燃燒器內筒42的端部71與燃燒器尾筒43的形狀移行部62之間的徑方向間隙S1、S2在周方向不同。亦即，在燃氣渦輪機10之周方向之兩側的第1區域θ1、θ2，形狀移行部62的壁面係呈直線狀，故燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的徑方向間隙S1比第2區域θ3、θ4的徑方向間隙S2還寬。另一方面，燃氣渦輪機10之徑方向之外側與內側的第2區域θ3、θ4，形狀移行部62的壁面係往中心部側傾斜，故燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的徑方向間隙S2比第1區域θ1、θ2的徑方向間隙S1還窄。因此，第2區域θ3、θ4中，使流動於燃燒器內筒42的燃燒氣體G從端部71流入形狀移行部62的內側，使燃燒器內筒42的端部71高溫化，而有著發生高溫氧化薄化之虞。因此，相對於徑方向間隙S1較寬的第1區域θ1、θ2，有必要對徑方向間隙S2比第1區域θ1、θ2之徑方向間隙S1還窄的第2區域θ3、θ4有效率地進行冷卻。
此情況時，第1冷卻部81，係設在徑方向間隙S1較寬的第1區域θ1、θ2，第2冷卻部91，係設在徑 方向間隙S2比第1區域θ1、θ2之徑方向間隙S1還窄的第2區域θ3、θ4。且，第1區域θ1、θ2，係設在第1邊64a、64b(參照圖8)側，第2區域θ3、θ4，係設在第2邊65a、65b(參照圖8)側。此情況時，第2邊65a比第2邊65b還長，故第2區域θ3的周方向長度，係設定成比第2區域θ4的周方向長度還長。又，第1邊64a、64b側的長度為相同，故第1區域θ1、θ2的周方向長度係設定成相同。又，燃燒器尾筒43的溶接部W(參照圖8)，係配置在第1區域θ2。
又，第1冷卻部81與第2冷卻部91，係與第1實施形態相同，故省略說明。
因此，第1冷卻部81及第2冷卻部91，係將燃燒器內筒42的板件內予以貫通來設置，故相較於在徑方向間隙S1較寬之第1區域θ1、θ2所設置之第1冷卻部81(第1冷卻通路82)之壓縮空氣的合計通路面積，使在徑方向間隙S2比第1區域θ1、θ2之徑方向間隙S1還窄之第2區域θ3、θ4所設置之第2冷卻部91(第2通路93)之壓縮空氣的合計通路面積較大。其結果，相對於在徑方向間隙S1較寬之第1區域θ1、θ2所設置之第1冷卻部81之壓縮空氣的流通量，使在徑方向間隙S2比第1區域θ1、θ2之徑方向間隙S1還窄之第2區域θ3、θ4所設置之第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量較多。
如此一來，由壓縮機11所壓縮的壓縮空氣，其一部分會通過彈簧夾66的間隙而被導入至徑方向間隙 S。第1冷卻部81，係將徑方向間隙S的壓縮空氣從各第1冷卻孔83導入至各第1冷卻通路82，並在各第1冷卻通路82內流動藉此冷卻燃燒器內筒42的端部71亦即第1區域θ1、θ2。且，第2冷卻部91，係將徑方向間隙S的壓縮空氣從各第2冷卻孔95導入至各第1通路92，並在合流部94合流。然後，壓縮空氣，係從合流部94被導入各第2通路93，並在該各第2通路93內流動藉此冷卻燃燒器內筒42的端部71亦即第2區域θ3、θ4。
在此，燃燒器尾筒43，在第1區域θ1、θ2的徑方向間隙S1較寬，在第2區域θ3、θ4的徑方向間隙S2較窄，故在第2區域θ3、θ4中，流動在燃燒器內筒42的燃燒氣體G會從端部71流入形狀移行部62的內側，而使該燃燒器內筒42的端部71高溫化。但是，第2冷卻部91，在與第1冷卻部81相比之下，於各第2通路93流通有多量的壓縮空氣，故效率良好地冷卻容易高溫化之燃燒器內筒42之端部71的第2區域θ3、θ4。
如上述般之第2實施形態的燃氣渦輪機燃燒器，係設有：在內部混合壓縮空氣與燃料來燃燒的燃燒器內筒42、使燃燒器內筒42之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部透過徑方向間隙S而插入連接的燃燒器尾筒43、在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C所設置之藉由壓縮空氣(冷卻媒體)來進行冷卻的冷卻部81、91，相對於用來冷卻徑方向間隙S1較寬之第1區域θ1、θ2之第1冷卻部81之壓縮空氣的流通量，將用來冷 卻徑方向間隙S2較窄之第2區域θ3、θ4之第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量設定成較多。
因此，藉由在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C設有藉由壓縮空氣來進行冷卻的冷卻部81、91，可藉由冷卻部81、91的壓縮空氣來抑制燃燒氣體所導致之燃燒器內筒42之端部71的高溫化。此時，徑方向間隙S2較窄的第2區域θ3、θ4，係容易因燃燒氣體而使燃燒器內筒42的端部71高溫化。因此，相對於第1冷卻部81之壓縮空氣的流通量，使第2冷卻部91之壓縮空氣的流通量較多，故不論燃燒器尾筒43之周方向的形狀，均可藉由壓縮空氣來適當地冷卻燃燒器內筒42的端部71。其結果，可藉由效率良好地冷卻燃燒器內筒42來提升可靠性，並可降低補修成本並謀求長壽命化。
又，第1實施形態中，相較於連接角度α2較小之第1區域θ1、θ2之壓縮空氣的流通量，將連接角度α1較大之第2區域θ3、θ4之壓縮空氣的流通量設定成較多，第2實施形態，係相較於往徑方向間隙S1較寬之第1區域θ1、θ2之壓縮空氣的流通量，將徑方向間隙S2較窄之往第2區域θ3、θ4之壓縮空氣的流通量設定成較多。在此，亦可於第1實施形態加上第2實施形態，藉此成為：相較於連接角度α2較小，且徑方向間隙S1較寬之往第1區域θ1、θ2之壓縮空氣的流通量，將連接角度α1較大，且徑方向間隙S2較窄之往第2區域θ3、θ4之壓縮空氣的流通量設定成較多。
〔第3實施形態〕
圖12為表示第3實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部的剖面圖。又，對於與上述之實施形態具有相同功能的構件，附上相同的符號並省略詳細說明。
第3實施形態中，如圖12所示般，燃燒器內筒42，其端部71係透過徑方向間隙S而插入至燃燒器尾筒43的圓筒部61內，且該燃燒器內筒42的端部71與燃燒器尾筒43的圓筒部61在徑方向重疊的區域成為連接部C。而且，在燃燒器內筒42的端部71與燃燒器尾筒43的圓筒部61之間的徑方向間隙S配置有彈簧夾66。
而且，第3實施形態，係在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C設有藉由壓縮空氣(冷卻媒體)來進行冷卻的冷卻部101。本實施形態中，冷卻部101，係設在燃燒器尾筒43的圓筒部61，相對於在徑方向間隙S1較寬的第1區域θ1、θ2(參照圖1)所設置之第1冷卻部之壓縮空氣的流通量，使在徑方向間隙S2較窄的第2區域θ3、θ4(參照圖1)所設置之第2冷卻部之壓縮空氣的流通量設定成較多。具體來說，冷卻部101，係在燃燒器尾筒43之燃燒氣體G之流動方向之上游側的端部(圓筒部61)，沿著燃燒氣體G的流動方向，並在燃燒器尾筒43的周方向空出既定間隔來貫通設置的複數個冷卻通路102。各冷卻通路102，其一端部開口於燃燒 器尾筒43的外面，另一端部開口於燃燒器尾筒43的內面且與燃燒器內筒42的端部對向。
第3實施形態中，雖未圖示，但與第1實施形態同樣地，相對於在徑方向間隙S1較寬的第1區域θ1、θ2(參照圖1)所設置之冷卻通路102的數量，使在徑方向間隙S2較窄的第2區域θ3、θ4(參照圖1)所設置之冷卻通路102的數量較多。
因此，由壓縮機11所壓縮的壓縮空氣，其一部分會從複數個冷卻通路102被導入至徑方向間隙S，藉由接觸燃燒器內筒42的端部71而冷卻燃燒器內筒42的端部71。在此，徑方向間隙S2較窄的第2區域θ3、θ4，由於冷卻通路102的數量較多，故可有效率地冷卻容易高溫化之燃燒器內筒42之端部71的第2區域θ3、θ4。
又，在此，係將冷卻部101作為設在燃燒器尾筒43之圓筒部61的複數個冷卻通路102，但並不限定於該構造。圖13為表示第3實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部之變形例的剖面圖。
第3實施形態的變形例中，如圖13所示般，係在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C設有藉由壓縮空氣(冷卻媒體)來進行冷卻的冷卻部111。本實施形態中，冷卻部111，係設在燃燒器尾筒43的圓筒部61及形狀移行部62，相對於在徑方向間隙S1較寬的第1區域θ1、θ2(參照圖1)所設置之第1冷卻部之壓縮 空氣的流通量，使在徑方向間隙S2比第1區域θ1、θ2之徑方向間隙S1還窄的第2區域θ3、θ4(參照圖1)所設置之第2冷卻部之壓縮空氣的流通量設定成較多。具體來說，冷卻部111，係在燃燒器尾筒43之燃燒氣體G之流動方向之上游側的圓筒部61及形狀移行部62，沿著燃燒器尾筒43的徑方向，並在燃燒器尾筒43的周方向空出既定間隔來貫通設置的複數個冷卻通路112、113。各冷卻通路112、113，係於燃燒氣體G的流動方向錯開配置，其一端部開口於燃燒器尾筒43的外面，另一端部開口於燃燒器尾筒43的內面且與燃燒器內筒42的端部71對向。
第3實施形態的變形例中，雖未圖示，但與第3實施形態同樣地，相對於在徑方向間隙S較寬的第1區域θ1、θ2(參照圖1)所設置之冷卻通路112、113的數量，使在徑方向間隙S2比第1區域θ1、θ2之徑方向間隙S1還窄的第2區域θ3、θ4(參照圖1)所設置之冷卻通路112、113的數量設定成較多。又，作用係與第3實施形態相同，故省略說明。
如上述般之第3實施形態的燃氣渦輪機燃燒器，係在燃燒器內筒42與燃燒器尾筒43之間的連接部C，設有藉由壓縮空氣(冷卻媒體)來進行冷卻的冷卻部101、111，相對於用來冷卻徑方向間隙S1較寬之第1區域θ1、θ2用的第1冷卻部之壓縮空氣的流通量，使用來冷卻徑方向間隙S2比第1區域θ1、θ2之徑方向間隙S1 還窄的第2區域θ3、θ4用的第2冷卻部之壓縮空氣的流通量設定成較多。
因此，不論燃燒器尾筒43之周方向的形狀，均可藉由壓縮空氣來適當地冷卻燃燒器內筒42的端部71。其結果，可藉由效率良好地冷卻燃燒器內筒42來提升可靠性並謀求長壽命化。
〔第4實施形態〕
圖14為表示第4實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之燃燒器內筒與燃燒器尾筒之連接部的剖面圖。又，對於與上述之實施形態具有相同功能的構件，附上相同的符號並省略詳細說明。
第4實施形態，係如圖14所示般，設定有：相對於在燃氣渦輪機的徑方向及與軸方向垂直的直線且通過燃燒器內筒42之軸中心O的基準線L1，比該基準線L1還位在燃氣渦輪機之徑方向之外側的區域亦即冷卻部81、91(參照圖2及圖4)的外側區域、相對於基準線L1比該基準線L1還位在燃氣渦輪機之徑方向之內側的區域亦即冷卻部81、91的內側區域。而且，在沿著燃燒器內筒42之外面之軸方向的延長線L與燃燒器尾筒43之內面的交點(連接點D)設定有連接角度α。且設定有：外側區域或內側區域之任一區域中設定在偏靠基準線L1之位置的第1區域θ1、θ2以及設定在比第1區域θ1、θ2還遠離基準線L1的位置且連接角度α比第1區域θ1、θ2還大 的第2區域θ3、θ4。而且，第2區域θ3、θ4(第2冷卻部91)，其壓縮空氣(冷卻媒體)的流通量係設定成比第1區域θ1、θ2(第1冷卻部81)還多。該構造，係與第1實施形態幾乎相同的構造。
且設定有：在外側區域或內側區域之任一區域中設定在偏靠基準線L1之位置的第1區域θ1、θ2、設定在比第1區域θ1、θ2還遠離基準線L1的位置且徑方向間隙S比第1區域θ1、θ2還窄的第2區域θ3、θ4，第2區域θ3、θ4，其壓縮空氣(冷卻媒體)的流通量係設定成比第1區域θ1、θ2還多。該構造，係與第2實施形態幾乎相同的構造。
以下，針對第1區域θ1、θ2與第2區域θ3、θ4的關係，且針對第1冷卻部81與第2冷卻部91的關係，進行具體的說明。
在燃燒器內筒42及燃燒器尾筒43之周方向之每單位長度之冷卻部81、91的剖面積，係設定成第2區域θ3、θ4比第1區域θ1、θ2還大。亦即，第1冷卻部81之周方向之每單位長度的剖面積，係設定成比第2冷卻部91之周方向之每單位長度的剖面積還大。
外側區域，係設定成：構成第1區域θ1、θ2之一部分的外側第1區域θ11、θ21、在比外側第1區域θ11、θ21還靠燃氣渦輪機之徑方向之外側來構成第2區域的外側第2區域θ3，且外側第2區域θ3係設定成比外側第1區域θ11、θ21的合計區域還大。
內側區域，係設定成：構成第1區域θ1、θ2之一部分的內側第1區域θ12、θ22、在比內側第1區域θ12、θ22還靠燃氣渦輪機之徑方向之內側來構成第2區域的內側第2區域θ4，且內側第2區域θ4係設定成比內側第1區域θ12、θ22的合計區域還小。
此情況時，外側第2區域θ3係設定成比內側第2區域θ4還大。
第1區域θ1、θ2及第2區域θ3、θ4，係分別相對於基準線L1及與燃燒器內筒42之軸方向垂直的第2基準線L2設定成線對稱。
外側區域之冷卻通路的數量，係設定成比內側區域之冷卻通路的數量還要多。且，第1區域θ1、θ2之冷卻通路的數量，係設定成比第2區域θ3、θ4之冷卻通路的數量還要少。
複數個冷卻通路的平均間隔，在第1區域θ1、θ2係設定成5.5mm~8.5mm，在第2區域θ3、θ4係設定成2.0mm~5.0mm。亦即，第1冷卻部81之冷卻通路的平均間隔，係設定成5.5mm~8.5mm，第2冷卻部91之冷卻通路的平均間隔，係設定成2.0mm~5.0mm。
外側第1區域θ11、θ21與外側第2區域θ3，係在燃燒器內筒42的周方向鄰接，外側第1區域θ11、θ21與外側第2區域θ3的邊界位置，係設定成離基準線L1在15度~30度的範圍。
內側第1區域θ12、θ22與內側第2區域θ4， 係在燃燒器內筒42的周方向鄰接，內側第1區域θ12、θ22與內側第2區域θ4的邊界位置，係設定成離基準線L1在60度~75度的範圍。
使燃燒器內筒42與基準線L1交差之位置的連接角度α設定為0度，使外側區域之中與第2基準線L2交差之位置的連接角度α設定為12度~16度，使內側區域之中與第2基準線L2交差之位置的連接角度α設定為8度~12度。
第1區域θ1、θ2與第2區域θ3、θ4的關係、第1冷卻部81與第2冷卻部91的關係，係設定成上述的範圍為佳，藉由該構造，可效率良好地冷卻燃燒器內筒42。
又，上述的第1實施形態中，作為冷卻部81、91，係構成為在燃燒器內筒42的板件內沿著燃燒氣體G的流動方向貫通的通路82、92、93，或是作為冷卻部101、111，構成為形成在燃燒器尾筒43的通路102、112、113，但並不限定於該構造。例如，該通路，亦可對燃燒氣體G的流動方向傾斜，亦可為沿著燃燒器內筒42的周方向。

Claims (21)

  1. 一種燃燒用筒，係在內部混合壓縮空氣與燃料來燃燒，並使燃燒氣體之流動方向之下游側的端部透過沿著周方向的徑方向間隙而插入轉接段來連接，藉由在與前述轉接段之間的連接部所設置之冷卻部的冷卻媒體來進行冷卻之燃氣渦輪機的燃燒用筒，其特徵為，設定有：相對於在前述燃氣渦輪機的徑方向及與軸方向垂直的直線且通過前述燃燒用筒之中心的基準線，比前述基準線還位在前述燃氣渦輪機之徑方向之外側區域之前述冷卻部的外側區域、相對於前述基準線比前述基準線還位在前述燃氣渦輪機之徑方向之內側區域之前述冷卻部的內側區域，在沿著前述燃燒用筒之外面之軸方向的延長線與前述轉接段之內面之間的交點設定有連接角度，且設定有：在前述外側區域或前述內側區域之任一區域中設定在偏靠前述基準線之位置的第1區域、設定在比前述第1區域還遠離前述基準線之位置且前述連接角度比前述第1區域還大的第2區域，前述第2區域，係設定成冷卻媒體的流通量比前述第1區域還多。
  2. 如請求項1所述之燃燒用筒，其中，前述冷卻部，係相對於前述第1區域之冷卻媒體的流通量，使前述徑方向間隙比前述第1區域還窄的前述第2區域之前述冷卻媒體的流通量設定成較多。
  3. 一種燃燒用筒，係在內部混合壓縮空氣與燃料來燃燒，並使燃燒氣體之流動方向之下游側的端部透過沿著周方向的徑方向間隙而插入轉接段來連接，藉由在與前述轉接段之間的連接部所設置之冷卻部的冷卻媒體來進行冷卻之燃氣渦輪機的燃燒用筒，其特徵為，設定有：相對於在前述燃氣渦輪機的徑方向及與軸方向垂直的直線且通過前述燃燒用筒之中心的基準線，比前述基準線還位在前述燃氣渦輪機之徑方向之外側區域之前述冷卻部的外側區域、相對於前述基準線比前述基準線還位在前述燃氣渦輸機之徑方向之內側區域之前述冷卻部的內側區域，且設定有：在前述外側區域或前述內側區域之任一區域中設定在偏靠前述基準線之位置的第1區域、設定在比前述第1區域還遠離前述基準線之位置且前述徑方向間隙比前述第1區域還窄的第2區域，前述第2區域，係設定成冷卻媒體的流通量比前述第1區域還多。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述之燃燒用筒，其中，前述連接部，係使前述燃燒用筒之軸方向的端部與前述轉接段之軸方向的端部在徑方向重疊而構成，前述冷卻部，係設在前述燃燒用筒之軸方向的端部或前述轉接段之軸方向的端部。
  5. 如請求項4所述之燃燒用筒，其中，前述冷卻部，係在前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部，具有沿著燃燒氣體的流動方向且於周方向空出既定間隔來設置的複數個冷卻通路，相對於前述第1區域之前述複數個冷卻通路的平均間隔，使前述第2區域之前述複數個冷卻通路的平均間隔設定成較小。
  6. 如請求項5所述之燃燒用筒，其中，前述複數個冷卻通路，係一端部開口於前述徑方向間隙，另一端部開口於前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端面。
  7. 如請求項6所述之燃燒用筒，其中，設在前述第2區域的前述複數個冷卻通路，係具有：一端部開口於前述徑方向間隙的第1通路、一端部開口於前述燃燒用筒之前述端面且數量比前述第1通路還多的第2通路、連通前述第1通路之另一端部與前述第2通路之另一端部的合流部。
  8. 如請求項1至請求項3中任一項所述之燃燒用筒，其中，前述轉接段，係使燃燒氣體之流動方向的上游側呈圓筒形狀，且燃燒氣體之流動方向的下游側，係相對於沿著燃氣渦輪機之徑方向之第1邊的長度使沿著前述燃氣渦輪機之周方向之第2邊的長度較長而呈矩形筒形狀，前述第1區域，係設在第1邊側，前述第2區域，係設在第2邊側。
  9. 如請求項4所述之燃燒用筒，其中，前述冷卻部，係在前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部，具有沿著燃燒氣體的流動方向且於周方向空出既定間隔來設置的複數個冷卻通路，且周方向之每單位長度之前述冷卻通路的剖面積，係設定成前述第2區域比前述第1區域還大。
  10. 如請求項1至請求項3中任一項所述之燃燒用筒，其中，前述外側區域，係設定成：構成前述第1區域的外側第1區域、在比前述外側第1區域還靠前述燃氣渦輪機之徑方向的外側來構成前述第2區域的外側第2區域，且前述外側第2區域係設定成比前述外側第1區域還大。
  11. 如請求項1至請求項3中任一項所述之燃燒用筒，其中，前述內側區域，係設定成：構成前述第1區域的內側第1區域、在比前述內側第1區域還靠前述燃氣渦輪機之徑方向的內側來構成前述第2區域的內側第2區域，且前述內側第2區域係設定成比前述內側第1區域還小。
  12. 如請求項1至請求項3中任一項所述之燃燒用筒，其中，前述外側區域，係設定成：構成前述第1區域的外側第1區域、在比前述外側第1區域還靠前述燃氣渦輪機之徑方向外側來構成前述第2區域的外側第2區域，且前述外側第2區域係設定成比前述外側第1區域還大，前述內側區域，係設定成：構成前述第1區域的內側第1區域、在比前述內側第1區域還靠前述燃氣渦輪機之徑方向的內側來構成前述第2區域的內側第2區域，且前述外側第2區域係設定成比前述內側第2區域還大。
  13. 如請求項1至請求項3中任一項所述之燃燒用筒，其中，前述第1區域及前述第2區域，係分別相對於前述基準線及與燃燒用筒之軸方向垂直的第2基準線設定成線對稱。
  14. 如請求項4所述之燃燒用筒，其中，前述冷卻部，係在前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部，具有沿著燃燒氣體的流動方向且於周方向空出既定間隔來設置的複數個冷卻通路，前述外側區域之前述冷卻通路的數量，係設定成比前述內側區域之前述冷卻通路的數量還多。
  15. 如請求項4所述之燃燒用筒，其中，前述冷卻部，係在前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部，具有沿著燃燒氣體的流動方向且於周方向空出既定間隔來設置的複數個冷卻通路，前述第1區域之前述冷卻通路的數量，係設定成比前述第2區域之前述冷卻通路的數量還少。
  16. 如請求項5所述之燃燒用筒，其中，前述複數個冷卻通路的平均間隔，在前述第1區域係設定成5.5mm~8.5mm，在前述第2區域係設定成2.0mm~5.0mm。
  17. 如請求項10所述之燃燒用筒，其中，前述外側第1區域與前述外側第2區域，係在前述燃燒用筒的周方向鄰接，前述外側第1區域與前述外側第2區域的邊界位置，係設定成離前述基準線15度~30度的範圍。
  18. 如請求項11所述之燃燒用筒，其中，前述內側第1區域與前述內側第2區域，係在前述燃燒用筒的周方向鄰接，前述內側第1區域與前述內側第2區域的邊界位置，係設定成離前述基準線60度~75度的範圍。
  19. 如請求項13所述之燃燒用筒，其中，使前述燃燒用筒與前述基準線交差之位置的連接角度設定為0度，使前述外側區域之中與前述第2基準線交差之位置的連接角度設定為12度~16度，使前述內側區域之中與前述第2基準線交差之位置的連接角度設定為8度~12度。
  20. 一種燃氣渦輪機燃燒器，其特徵為，具備：在內部混合壓縮空氣與燃料來燃燒之請求項1或請求項3所述的燃燒用筒、使前述燃燒用筒之燃燒氣體之流動方向之下游側的端部透過沿著周方向的徑方向間隙而插入並連接的轉接段。
  21. 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來燃燒的燃燒器、由前述燃燒器所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪，作為前述燃燒器係使用有請求項20所述的燃氣渦輪機燃燒器。
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