| 【発明の名称】 |
ガスタービン用燃焼器 |
| 【発明者】 |
【氏名】片 懸 誠
|
| 【要約】 |
【課題】内筒の上部隔壁の空気取り入れ口付近で発生するカルマン渦、または内筒と外筒との間のクリアランスの不均衡による、多大な圧力損失及び旋回流の低下を改善し、燃焼器内筒内における燃料と圧縮空気との混合比の最適化及び排気ガス成分を向上させる。
【解決手段】タービンケーシングに取り付けられた外筒と、同外筒の内部に配置された内筒と、同外筒の端部を覆うカバーに取り付けられ同内筒の内部に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、同内筒の内部でスパークを発生する点火プラグと、同外筒と同内筒との間に形成された圧縮空気の導入部に圧縮空気を旋回させる旋回板を備えた整流部材を設けたガスタービン用燃焼器において、前記内筒を前記整流部材を介して前記外筒に固定して同内筒を同整流部材によって支持させたことを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】タービンケーシングに取り付けられた外筒と、同外筒の内部に配置された内筒と、同外筒の端部を覆うカバーに取り付けられ同内筒の内部に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、同内筒の内部でスパークを発生する点火プラグと、同外筒と同内筒との間に形成された圧縮空気の導入部に圧縮空気を旋回させる旋回板を備えた整流部材を設けたガスタービン用燃焼器において、前記内筒を前記整流部材を介して前記外筒に固定して同内筒を同整流部材によって支持させたことを特徴とするガスタービン用燃焼器。
【請求項２】前記内筒を二重構造とし、同内筒の外側壁を前記整流部材と一体とするとともに、内側壁をばね板による差込み構造として同外壁に支持させたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン用燃焼器。
【請求項３】前記内筒を二重構造とし、同内筒の上端に周方向に複数の整流板を配置し、同整流板に同内筒の外側壁を固定するとともに、同内筒の内側壁に設けた穴に同整流板を差し込んで同内側壁を支持するようにしたことを特徴とする請求項２記載のガスタービン用燃焼器。
【請求項４】前記整流板の一部の板厚を変えて定常燃焼状態で内輪の熱膨張により内輪が移動して整流板と密嵌されるようにしたことを特徴とする請求項３記載のガスタービン用燃焼器。
【請求項５】前記カバーの前記整流板の上方に位置する内面に前記内筒の熱膨張による伸びを許容する溝を設けたことを特徴とする請求項３記載のガスタービン用燃焼器。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼器内筒内における燃料と圧縮空気との混合比の最適化及び排気ガス成分を向上させたガスタービン用燃焼器の改良に係る。
【０００２】
【従来の技術】図６に従来のガスタービン用燃焼器の断面模式図を示す。図６において、燃焼器外筒５の内部には燃焼器内筒１がカバー４とともにボルト締めで外筒５に固定され、内筒１の上部には燃焼噴射ノズル２及びスワーラ３がカバー４にボルトで固定されて配置されている。外筒５はその下部にあるタービンケーシング８に取り付けられ、外筒５と内筒１との間には放射状に配列された旋回板９をもつ整流板７が配置され、外筒５側に固定されている。なお内筒１の全面には複数個の空気取り入れ口１−ａが設けられている。
【０００３】このような構造の燃焼器において、圧縮空気は内筒１の下方から整流板７の各旋回板９の間から進入する。整流板７は一方向の大きな旋回流をもたせる機能をもち、圧縮空気は内筒の上部隔壁に設けられた空気取り入れ口及びスワーラ３を通過して内筒１の内部に供給される。一方燃料は外部から燃料噴射ノズル２により内筒１の内部に噴射された後、圧縮空気と適度な混合比で混合され、内筒内部で発生した点火プラグ６のスパークにより着火され燃焼する。内筒１から放出された燃焼ガスはタービンを駆動して、その後大気へ放出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関においては、燃費の向上及び低公害化は必須であり、このため燃料と圧縮空気との混合度合いや燃焼性能を向上させることが重要である。しかしながら図６に示した従来の燃焼器の構造では、内筒５の上部隔壁の空気取り入れ口付近でカルマン渦が発生し、また内筒１と外筒５との間のクリアランスの不均衡により、多大な圧力損失及び旋回流の低下が発生しており、その結果燃費、燃焼性能及び排気ガス成分の悪化を招いている。本発明は、このような問題点を改善し、燃焼器内筒内における燃料と圧縮空気との混合比の最適化及び排気ガス成分を向上させることを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明は、タービンケーシングに取り付けられた外筒と、同外筒の内部に配置された内筒と、同外筒の端部を覆うカバーに取り付けられ同内筒の内部に燃料を噴射する燃料噴射ノズルと、同内筒の内部でスパークを発生する点火プラグと、同外筒と同内筒との間に形成された圧縮空気の導入部に圧縮空気を旋回させる旋回板を備えた整流部材を設けたガスタービン用燃焼器において、前記内筒を前記整流部材を介して前記外筒に固定して同内筒を同整流部材によって支持させたことを特徴とする。
【０００６】本発明装置においては、前記内筒を前記整流部材を介して前記外筒に固定して同内筒を同整流部材によって支持させたことにより、従来カルマン渦等の発生の原因になっていた内筒の上部隔壁をなくすことができ、これによって内筒上部に発生していた渦流れや圧力損失を改善でき、スムーズな空気流れを形成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下本発明装置の実施の形態を図面に基づき説明する。図１〜２において、外筒１５の内部には、内筒１１が配置され、内筒１１は外筒１５に固定された旋回板１９からなる整流部材に一体に固定されている。内筒１１の上部には燃料噴射ノズル１２及びスワーラ１３がカバー１４にボルトで固定されている。
【０００８】本装置において、圧縮空気はタービンケーシング１８内より旋回板１９を通過して、旋回板１９により一方向の大きな旋回流をもたせられ、内筒上部の空気取り入れ口１１−ａ及びスワーラ１３より内筒１１の内部に導入される。一方外部から供給され燃料噴射ノズル１２から噴射された燃料は、空気取り入れ口１１−ａ及びスワーラ１３を通過した圧縮空気と適度な混合比で混合され、内筒内部で発生した点火プラグ１６のスパークにより着荷及び燃焼させられる。
【０００９】本装置によれば、旋回板１９によって内筒１１の下部を支持したことにより、従来カルマン渦等の発生の原因になっていた内筒の上部隔壁をなくすことができ、これによって内筒上部に発生していた渦流れや圧力損失を改善でき、スムーズな空気流れを形成することができる。加えて内筒１１と旋回板１９とを一体化したことにより、圧縮空気に従来より大きな旋回流を与えることができ、これによって内筒内における燃料との混合比が改善され、燃費及び排気ガス成分が向上する。
【００１０】次に本発明装置の別の実施形態例を図面に基づいて説明する。図３において、内筒１１は、外輪２１及び内輪２２で構成された二重構造をなす。内筒５の支持構造を図３に示す。外筒１５と内筒１１との間に設けられた整流部材は複数の旋回板１９を圧縮空気の流れに対して適宜角度傾けて配置したものであり、旋回板１９は一方で外筒１５及びタービンケーシング１８とボルト締めで固定され、他方で内筒１１の外輪２１と突き合わせ溶接又はロウ付けで一体構造となっている。また内筒１１の内輪２２にはばね板２２−ａがロウ付けされて一体となっており、ばね板２２−ａが外輪２１内に差し込まれて支持されている。なお外筒１１の外輪２１及び内輪２２には複数の空気取り入れ口１１−ａが設けられている。本実施形態例の他の構成は図１〜２の前記実施形態例と同一である。
【００１１】本装置によれば、旋回板１９によって内筒１１の下部を支持したことにより、従来カルマン渦等の発生の原因になっていた内筒の上部隔壁をなくすことができ、これによって内筒上部に発生していた渦流れや圧力損失を改善でき、スムーズな空気流れを形成することができるとともに、内筒１１の外輪２１と旋回板１９とを一体化したことにより、圧縮空気に従来より大きな旋回流を与えることができ、これによって内筒内における燃料との混合比が改善され、燃費及び排気ガス成分が向上する。さらに内筒の内輪２２をばね板２２−ａにより外輪２１に差込んで支持させているため、熱伸びを吸収でき、かつ燃焼器の組立て、分解が容易となり、メンテナンス性も向上する利点もある。また外輪２１と内輪２２との間に圧縮空気の一部を冷却空気として導入することにより、内輪２２の冷却を効果的に行うことができる。
【００１２】次に本発明装置のさらに別の実施形態例を図面に基づいて説明する。図４〜６において、本装置において、燃焼器内筒１１の外輪３１は全周複数個所に放射状に配置された整流板３３と溶接又はロウ付けで固定され、内輪３２は整流板３３を内輪３２に設けた穴に差し込んだ状態で固定されている。ただしこのままでは内輪３２の固定が不十分であり、定常燃焼時に振動を発生してしまうので、図5に示すように、整流板３３の一部の板厚を変えて定常燃焼状態で内輪３２の熱膨張により内輪３２が整流板３３と密嵌されてガタがこない構造とした。また図4に示すように整流板３３の上部のカバー１４の内面には整流板３３の先端部と嵌め合う溝３４が設けられており、内筒１１の軸方向の伸びを許容するとともに、ガイドする機能をもたせた。なお他の構造は図１の前記実施形態例と同一である。
【００１３】本装置において、燃焼時内筒１１は熱伸びにより上方向へ伸びていくが、カバー１４に設けられた溝３４に沿って伸び、カバー１４に拘束されることはない。また圧縮空気の一部は内筒１１の壁面に設けられた冷却穴１１−ａ、１１−ｂ及び外輪３１と内輪３２の隙間を通り、内輪３２の冷却作用に使われる。
【００１４】本装置によれば、内筒の内輪３２と整流板３３との固定を差込み組立て構造にしたことで、燃焼器製作時の溶接による歪みや残留応力を考慮することなく、精度の安定した装置を製作することができる。また運転時内輪及び外輪に温度差が生じても熱伸びが許容され、内輪及び外輪に変形が生じない。さらに定常燃焼状態で内輪３２が整流板３３に強固に支持される構造となっており、内輪と外輪との隙間が一定に保たれて、安定した冷却作用を維持できる。加えて整流板３３には熱伸びに対するガイト゛と差込み構造による内輪の脱落防止の構造を採用しているため、燃焼器の信頼性も向上されるという利点がある。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、前記内筒を前記整流部材を介して前記外筒に固定して同内筒を同整流部材によって支持させたことにより、従来カルマン渦等の発生の原因になっていた内筒の上部隔壁をなくすことができ、これによって内筒上部に発生していた渦流れや圧力損出を改善でき、スムーズな空気流れを形成することができるという顕著な利点をもつ。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−１２７３９（Ｐ２００１−１２７３９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１９日（２００１．１．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１８５５５６ |
|