JP2013181672A - Combustor, and gas turbine with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気と燃料とが供給されて燃焼ガスが生成される内筒と、内筒の内部で生成された燃焼ガスを送出する尾筒とを有している燃焼器、及びこれを備えているガスタービンに関する。 The present invention includes a combustor having an inner cylinder in which combustion gas is generated by supplying air and fuel, and a tail cylinder that sends out combustion gas generated in the inner cylinder, and the same. Related to gas turbines.
ガスタービンは、圧縮空気を生成する圧縮機と、燃料を圧縮空気に混合して燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスによって回転駆動されるタービンとを備えている。燃焼器は、圧縮空気と共に燃料を噴射する燃料供給器と、圧縮空気と燃料とが内部に供給されて燃焼ガスを生成する内筒と、内筒内で生成された燃焼ガスをタービンに送る尾筒とを備えている。 The gas turbine includes a compressor that generates compressed air, a combustor that mixes fuel with compressed air and burns to generate combustion gas, and a turbine that is rotationally driven by the combustion gas. The combustor includes a fuel supplier that injects fuel together with compressed air, an inner cylinder that supplies compressed air and fuel to generate combustion gas, and a tail that sends combustion gas generated in the inner cylinder to a turbine. And a cylinder.
尾筒の基端部の内周側には、内筒の先端部が挿入されている。内筒の先端部の外周側と尾筒の基端部の内周側との間には、内筒及び尾筒の熱による膨張及び変位を許容するために隙間がある。この隙間を封止するため、特許文献1に記載の技術では、内筒の先端部の外周側と尾筒の基端部の内周側との間に、弾性を有するスプリングシールを配置している。 The distal end portion of the inner cylinder is inserted on the inner peripheral side of the proximal end portion of the tail cylinder. There is a gap between the outer peripheral side of the distal end portion of the inner cylinder and the inner peripheral side of the proximal end portion of the tail cylinder to allow expansion and displacement due to heat of the inner cylinder and the tail cylinder. In order to seal this gap, in the technique described in Patent Document 1, an elastic spring seal is disposed between the outer peripheral side of the distal end portion of the inner cylinder and the inner peripheral side of the proximal end portion of the tail cylinder. Yes.
このスプリングシールは、内筒の先端部の外周側と尾筒の基端部の内周側との間に、内筒の径方向に押し潰された状態で配置されている。このように配置されることによりスプリングシールは、一方の端部が内筒の先端部の外周面に固定され、他方の端部が自身の復元力により尾筒の内周面に押付けられている。 This spring seal is disposed between the outer peripheral side of the distal end portion of the inner cylinder and the inner peripheral side of the proximal end portion of the tail cylinder in a state of being crushed in the radial direction of the inner cylinder. With this arrangement, one end of the spring seal is fixed to the outer peripheral surface of the tip of the inner cylinder, and the other end is pressed against the inner peripheral surface of the tail cylinder by its own restoring force. .
しかしながら、上記特許文献1に記載のようにスプリングシールが配置されると、ガスタービンの運転中にスプリングシールに自励振動が発生する。このため、高温環境下にあるスプリンスシールは自励振動により疲労して、比較的短期間でクラックが発生することがある。 However, when the spring seal is arranged as described in Patent Document 1, self-excited vibration is generated in the spring seal during operation of the gas turbine. For this reason, a spring seal in a high temperature environment may be fatigued by self-excited vibration and cracks may occur in a relatively short period of time.
そこで、本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、封止構造の損傷を抑えることが燃焼器、及びこれを備えているガスタービンを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention pays attention to such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a combustor and a gas turbine equipped with the combustor to suppress damage to the sealing structure.
前記問題点を解決するための発明に係る燃焼器は、
空気と燃料とが供給されて燃焼ガスが生成される内筒と、前記内筒の先端部が外周側に隙間を有して基端部内に挿入され、該内筒の内部で生成された前記燃焼ガスを送出する尾筒と、前記内筒の前記先端部の外周側と前記尾筒の前記基端部の内周側との前記隙間を封止する封止構造と、を備え、
前記封止構造は、前記内筒及び前記尾筒に対して相対移動可能に、該内筒の前記先端部に外装された環状のリング部材と、該内筒の該先端部と前記尾筒の前記基端部との一方に形成され他方から遠ざかる向きに凹み、該リング部材の外周側又は内周側が相対移動可能に入り込む環状の溝と、を有することを特徴とする。
A combustor according to the invention for solving the above problems is
The inner cylinder in which combustion gas is generated by supplying air and fuel, and the distal end portion of the inner cylinder is inserted into the base end portion with a gap on the outer peripheral side, and the inner cylinder is generated inside the inner cylinder. A transition piece for sending combustion gas, and a sealing structure for sealing the gap between the outer peripheral side of the distal end portion of the inner cylinder and the inner peripheral side of the proximal end portion of the tail cylinder,
The sealing structure includes an annular ring member sheathed at the tip of the inner cylinder so as to be relatively movable with respect to the inner cylinder and the tail cylinder, and the tip and the tail cylinder of the inner cylinder. An annular groove is formed on one side of the base end portion and is recessed in a direction away from the other, and the outer peripheral side or the inner peripheral side of the ring member is inserted in a relatively movable manner.
当該燃焼器では、内筒の先端部の外周側と尾筒の基端部の内周側との間の隙間を封止構造により封止することができる。しかも、当該燃焼器では、封止構造のリング部材が内筒及び尾筒のいずれに対しても相対移動可能であるため、自砺振動に伴う変形によるリング部材の疲労損傷を避けることができる。 In the combustor, a gap between the outer peripheral side of the distal end portion of the inner cylinder and the inner peripheral side of the proximal end portion of the tail cylinder can be sealed with a sealing structure. In addition, in the combustor, since the ring member having the sealing structure can move relative to both the inner cylinder and the tail cylinder, fatigue damage of the ring member due to deformation caused by self-oscillation can be avoided.
ここで、前記燃焼器において、前記内筒を基準にして前記尾筒から前記燃焼ガスが送出される側を下流側とした場合、前記リング部材の少なくとも下流側の部分を冷却空気により冷却する冷却手段を備えていることが好ましい。この場合、冷却手段は、前記リング部材の前記下流側と反対側の上流側から該下流側へ貫き、前記冷却空気が通る冷却空気路を有してもよい。また、冷却手段は、前記尾筒の外周側から内周側へ貫通し、前記冷却空気が通る冷却空気路を有してもよい。 Here, in the combustor, when the side from which the combustion gas is sent out from the tail cylinder with respect to the inner cylinder is the downstream side, at least a downstream portion of the ring member is cooled by cooling air. Preferably means are provided. In this case, the cooling means may have a cooling air passage that penetrates from the upstream side opposite to the downstream side of the ring member to the downstream side and through which the cooling air passes. Further, the cooling means may have a cooling air passage that penetrates from the outer peripheral side of the transition piece to the inner peripheral side and through which the cooling air passes.
当該燃焼器では、内筒内で生成された高温の燃焼ガスによるリング部材の熱損傷を抑えることができる。 In the combustor, thermal damage of the ring member due to high-temperature combustion gas generated in the inner cylinder can be suppressed.
また、前記燃焼器において、前記リング部材は、前記溝に少なくとも一部が入り込むフランジ部と、前記内筒の径方向であって該フランジ部を基準にして溝と反対側に位置し該フランジ部に固定されているベース部と、を有し、前記内筒を基準にして前記尾筒から前記燃焼ガスが送出される方向を上下流方向とした場合、前記ベース部の前記上下流方向の幅は、前記溝の該上下流方向の幅よりも広くてもよい。 Further, in the combustor, the ring member includes a flange portion at least partially entering the groove, and a radial portion of the inner cylinder that is located on the opposite side of the groove with respect to the flange portion. And a width of the base portion in the upstream / downstream direction when the direction in which the combustion gas is sent out from the tail cylinder with respect to the inner cylinder is defined as an upstream / downstream direction. May be wider than the width of the groove in the upstream / downstream direction.
当該燃焼器では、内筒の先端部と尾筒の基端部とのうちの溝が形成されていない端部の周面と、この周面に対向するベース部との間における隙間の上下流方向の長さが比較的長くなるため、この隙間を通ろうとする流体に対する抵抗が大きくなり、封止効果を高めることができる。 In the combustor, the upstream and downstream of the gap between the peripheral surface of the end of the inner cylinder and the base end of the tail cylinder where the groove is not formed, and the base portion facing the peripheral surface Since the length in the direction is relatively long, the resistance to the fluid trying to pass through the gap is increased, and the sealing effect can be enhanced.
また、前記燃焼器において、前記リング部材の前記ベース部で、前記内筒の先端部と前記尾筒の前記基端部とのうち前記溝が形成されていない前記他方の周面に対向する面には、前記溝が凹んでいる向きに凹んだ環状のシール溝が形成されていてもよい。 In the combustor, a surface of the base portion of the ring member that faces the other peripheral surface of the distal end portion of the inner cylinder and the proximal end portion of the tail cylinder where the groove is not formed. An annular seal groove that is recessed in the direction in which the groove is recessed may be formed.
当該燃焼器では、内筒の先端部と尾筒の基端部とのうちの溝が形成されていない端部の周面と、この周面に対向するベース部との間における隙間の封止効果をより高めることができる。 In the combustor, sealing of a gap between the peripheral surface of the end portion of the inner cylinder at the tip end portion and the base end portion of the tail cylinder where the groove is not formed and the base portion facing the peripheral surface is provided. The effect can be further enhanced.
また、前記問題点を解決するためのガスタービンは、
前記燃焼器と、前記燃焼器の前記尾筒から送出された前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えていることを特徴とする。
Further, a gas turbine for solving the above problems is
It is provided with the said combustor and the turbine driven with the said combustion gas sent out from the said transition piece of the said combustor.
当該ガスタービンは、前記燃焼器を備えているので、封止構造のリング部材の自砺振動に伴う変形による、このリング部材の疲労損傷を避けることができる。 Since the gas turbine includes the combustor, it is possible to avoid fatigue damage to the ring member due to deformation caused by the self-vibration of the ring member having a sealing structure.
本発明では、封止構造を構成するリング部材の自励振動に伴う変形による、このリング部材の疲労損傷を避けることができる。よって、本発明によれば、封止構造の損傷を抑えることができる。 In the present invention, fatigue damage of the ring member due to deformation caused by self-excited vibration of the ring member constituting the sealing structure can be avoided. Therefore, according to the present invention, damage to the sealing structure can be suppressed.
以下、本発明に係るガスタービンの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of a gas turbine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
「第一実施形態」
まず、本発明に係る第一実施形態のガスタービンについて、図1〜図4を参照して説明する。
"First embodiment"
First, a gas turbine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態のガスタービンGTは、図1に示すように、圧縮空気を生成する圧縮機1と、燃料を圧縮空気に混合して燃焼させ燃焼ガスを生成する燃焼器3と、燃焼ガスによって回転駆動されるタービン5とを備えている。タービン5は、内部に車室7を形成するタービンケーシング6と、車室7内に回転可能に設けられているタービンロータ8とを有している。
As shown in FIG. 1, the gas turbine GT according to the present embodiment includes a compressor 1 that generates compressed air, a combustor 3 that mixes fuel with compressed air and burns to generate combustion gas, and is rotated by the combustion gas. And a
圧縮機1は、その空気取込口2から外部の空気を取り込み、この空気を圧縮することによって圧縮空気を生成する。燃焼器3は、圧縮機1からの圧縮空気に燃料を混合して燃焼させる。燃料の燃焼により生成された高温且つ高圧の燃焼ガスは、タービンロータ8を回転駆動させる。
The compressor 1 takes in external air from the
燃焼器3は、図2に示すように、圧縮機1からの圧縮空気A及び燃料を噴射する燃料供給器10と、燃料供給器10からの圧縮空気A及び燃料が内部に供給されて燃焼ガスGを生成する内筒20と、内筒20内で生成された燃焼ガスGをタービン5に送る尾筒30と、尾筒30内に圧縮空気Aを送るためのバイパス管50と、を備えている。燃焼器3の内筒20、尾筒30及びバイパス管50は、いずれもタービン5の車室7内に配置されている。
As shown in FIG. 2, the combustor 3 includes a
燃料供給器10は、パイロット燃料及び圧縮機1からの圧縮空気Aを内筒20内に供給して、この内筒20内に拡散火炎を形成するパイロットバーナ11と、メイン燃料及び圧縮機1からの圧縮空気Aを予混合して、予混合気体として内筒20内に供給し、この内筒20内に予混合火炎を形成する複数のノズル12と、を備えている。
The
内筒20は、円筒状を成し、一方の端部に燃料供給器10が設けられ、他方の端部に開口25が形成されている。なお、以下では、一方の端部を基端部21、他方の端部を先端部22とし、一方の端部である基端部21の側を上流側、他方の端部である先端部22の側を下流側とする。
The
尾筒30は、筒状を成し、両端部に開口35,36が形成されている。両端部のうち、上流側の端部の開口35の内径は、内筒20の先端部22の外径よりも大きい。なお、以下では、尾筒30の上流側の端部を基端部31とし、下流側の端部を先端部32とする。この尾筒30の基端部31内には、内筒20の先端部22が挿入されている。この尾筒30の基端部31の内周側と内筒20の先端部22の外周側との間には、環状の隙間Sがある。この隙間Sは、封止構造40により封止されている。
The
燃料供給器10は、タービンケーシング6の上流側に固定されている。内筒20は、その基端部21がタービンケーシング6に固定されている燃料供給器10に支持され、その先端部22が尾筒30の基端部31と共にタービンケーシング6に設けられている支持部材59により支持されている。尾筒30の先端部32は、タービン5のタービン側ガス流路9に接続され、このタービン側ガス流路9を形成する部材に支持されている。バイパス管50は、一方の端部がタービンケーシング6に取り付けられ、他方の端部が尾筒30の中胴部に接続されている。
The
燃料供給器10のパイロットバーナ11は、パイロット燃料及び圧縮空気Aを内筒20内に供給して、この内筒20内に拡散火炎を形成する。また、複数のノズル12は、メイン燃料及び圧縮空気Aを予混合して、予混合気体として内筒20内に供給する。この予混合気体は、拡散火炎により着火する。この結果、内筒20内には予混合火炎が形成される。パイロット燃料やメイン燃料の燃焼により生成された燃焼ガスGは、内筒20の開口25から尾筒30内に流れ込み、この尾筒30からタービン側ガス流路9内へ送出される。タービン側ガス流路9内に入った燃焼ガスGは、前述したように、タービンロータ8を回転駆動させる。尾筒30内には、圧縮機1からの圧縮空気Aが、必要に応じて、燃料供給器10を経ずにバイパス配管50からも供給される。
The
内筒20の先端部22の外周側と尾筒30の基端部31の内周側との間には、前述したように、環状の隙間Sがある。この隙間Sは、内筒20及び尾筒30の熱による膨張及び変位を許容するために設けられている。この隙間Sを封止するために、この隙間Sには、前述したように、封止構造40が設けられている。
As described above, there is an annular gap S between the outer peripheral side of the
封止構造40は、図3及び図4に示すように、内筒20の先端部22に外装された環状のフローティングリング(リング部材)41と、尾筒30の基端部31に形成され、フローティングリング41の外周側が入りこむ環状の溝47とを有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the sealing
フローティングリング41は、内径R3(図4参照)が内筒20の先端部22の外径R4よりも僅かに大きい円筒状のベース部42と、このベース部42の下流側の端から外周側に延びているフランジ部44と、を有している。ベース部42には、上流側の端から下流側の端へ貫通する冷却空気孔(冷却空気路)43が周方向に間隔をあけて複数形成されている。このフローティングリング41は、例えば、ハステロイ(米国Haynes International,Incの商標)等の耐熱性及び耐食性の高いニッケル基合金で形成されている。
The floating
尾筒30の基端部31に形成されている環状の溝47は、尾筒30の内周側から外周側の向きに凹んでいる。
An
尾筒30は、筒状の筒本体33と、この筒本体33の下流側の端から外周側に延びているフランジ部35と、このフランジ部35の外周端部に固定されている溝形成ピース36と、を有している。溝形成ピース36は、断面がL字形を成し、L字の一方の腕に相当する部分を成し、フランジ部35の外周端部に固定されている溝底形成部37と、L字の他方の腕に相当する部分を成し、フランジ部35と間隔をあけて対向している溝壁形成部38と、を有している。先に説明した溝47は、尾筒30のフランジ部35と溝形成ピース36とで形成されている。すなわち、溝47の溝底面48は溝形成ピース36の溝底形成部37で形成され、溝47の一対の側壁は尾筒30のフランジ部35及び溝形成ピース36の溝壁形成部38で形成されている。
The
溝47の上下流方向に幅W1(図3参照)は、フローティングリング41のベース部42の上下流方向の幅W3より狭く、フローティングリング41のフランジ部44の上下流方向の幅W2より広い。また、環状の溝47の溝底面48の径R1(図4参照)は、フローティングリング41のフランジ部44の外径R2よりも大きい。このため、フローティングリング41のフランジ部44の表面と溝47の内面との間には、上下流方向及び径方向のそれぞれに隙間がある。また、前述したように、フローティングリング41のベース部42の内径R3は内筒20の先端部22の外径R4よりも僅かに大きい。よって、フローティングリング41のフランジ部44の外周側が溝47に入り込んでいても、このフローティングリング41は、尾筒30に対して上下流方向及び径方向で僅かではあるが相対移動可能である。また、フローティングリング41は、内筒20に対しても上下流方向及び径方向で相対移動可能である。
The width W1 in the upstream / downstream direction of the groove 47 (see FIG. 3) is narrower than the width W3 in the upstream / downstream direction of the
燃焼器3の内筒20内で燃料が燃焼すると、内筒20、尾筒30、封止構造40の一部を成すフローティングリング41のそれぞれが熱膨張する。内筒20は、その基端部21が燃料供給器10に支持されているため、上下流方向で下流側に伸びる。また、尾筒30は、その先端部32がタービン5のタービン側ガス流路9に接続されているため、上下流方向で上流側に伸びる。このため、内筒20と尾筒30とは、上下流方向で、相対的に、内筒20の先端部22が尾筒30の基端部31内により入り込む方向にそれぞれ膨張する。ここで、フローティングリング41は、尾筒30に対して、溝47の上下流方向の幅W1とフローティングリング41のフランジ部44の上下流方向の幅W2との差分だけ、つまり上下流方向に僅かに相対移動可能であり、内筒20に対して、上下流方向に自由に相対移動可能である。よって、本実施形態の燃焼器3では、内筒20と尾筒30との間の隙間Sにフローティングリング41を設けていても、尾筒30の基端部31に対する内筒20の先端部22の上下流方向の相対変位が規制されず、尾筒30及び内筒20の熱による上下流方向の膨張及び変位を許容することができる。
When the fuel burns in the
また、内筒20、尾筒30、フローティングリング41のそれぞれは、それぞれの径が大きくなる向きにも熱膨張する。フローティングリング41の内径R3は、前述したように、内筒20の先端部22の外径R4よりも僅かに大きい。このため、内筒20の先端部22の外周側とフローティングリング41の内周側とに僅かな隙間がある。また、尾筒30に形成されている溝47の溝底面48の径R1は、前述したように、フローティングリング41の外径R2よりも大きい。このため、尾筒30に形成されている溝47の溝底面48の内周側とフローティングリング41の外周側との間にも隙間がある。よって、本実施形態では、内筒20と尾筒30との間の隙間Sにフローティングリング41を設けていても、尾筒30の基端部31に対する内筒20の先端部22の径方向の膨張及び変位を許容することができる。
In addition, each of the
燃焼器3の内筒20内で燃料が燃焼している際、タービン5の車室7内であって内筒20及び尾筒30外の圧力は、内筒20及び尾筒30内の圧力より高い。このため、圧縮機1から車室7内に送り込まれた圧縮空気Aは、内筒20の先端部22の外周側とフローティングリング41の内周側との間の隙間、及び、尾筒30に形成されている溝47の溝底面48の内周側とフローティングリング41の外周側との間の隙間を通って、尾筒30内に入り込もうとする。
When fuel is combusting in the
燃焼器3の内筒20内で燃料が燃焼している際の内筒20及び尾筒30外の圧力は、前述したように、内筒20及び尾筒30内の圧力より高いため、フローティングリング41の上流側が下流側よりも圧力が高い。このため、フローティングリング41は下流側に向って移動しようとする。しかしながら、フローティングリング41のフランジ部44は、尾筒30に形成されている溝47内に入りこんでいるため、このフローティングリング41のフランジ部44よりも下流側に位置している尾筒30のフランジ部35に接触し、フローティングリング41の下流側への移動が規制される。このように、燃焼器3の内筒20内で燃料が燃焼している際、フローティングリング41のフランジ部44と尾筒30のフランジ部44とが接触するため、圧縮機1から車室7内に送り込まれた圧縮空気Aのうち、溝底面48の内周側とフローティングリング41の外周側との間の隙間を通って、尾筒30内に入り込もうとする圧縮空気Aは、フローティングリング41のフランジ部44と尾筒30のフランジ部35との間で封止される。
Since the pressure outside the
フローティングリング41のベース部42の上下流方向の幅W3は、前述したように、尾筒30に形成されている溝47の上下流方向の幅W1より広い。このため、内筒20の外周面とフローティングリング41の内周面との間の隙間の上下流方向の幅、つまりベース部42の上下流方向の幅W3は比較的広い。よって、内筒20の外周面とフローティングリング41の内周面との間の隙間を通って、尾筒30内に入り込もうとする圧縮空気Aに対する抵抗が大きく、この隙間Sを通って尾筒30内に入り込もうとする圧縮空気Aをある程度封止することができる。
As described above, the width W3 in the upstream / downstream direction of the
以上のように、本実施形態では、尾筒30及び内筒20の熱による膨張及び変位を許容しつつも、内筒20の外周側と尾筒30の内周側との間の隙間Sを封止することができる。また、本実施形態では、仮に、フローティングリング41が自励振動しても、フローティングリング41が内筒20及び尾筒30に対して相対移動可能であるため、一方の端部が内筒に固定されている従来のスプリングシールのような、自砺振動に伴う変形による疲労損傷を避けることができる。
As described above, in the present embodiment, the clearance S between the outer peripheral side of the
ところで、内筒20の外周側と尾筒30の内周側との間の隙間Sを封止すると、内筒20内で生成され、尾筒30内に流れ込んだ高温の燃焼ガスGの一部は、逆流して、この隙間Sを封止しているフローティングリング41の下流側の面に接触することが考えられる。このため、フローティングリング41が高温の燃焼ガスGにより損傷する恐れがある。そこで、本実施形態では、フローティングリング41のベース部42に、上流側の端から下流側の端へ貫通する複数の冷却空気孔43を形成し、この冷却空気孔43を通して、内筒20及び尾筒30外の圧縮空気Aを冷却空気としてフローティングリング41の下流側に少量流している。この結果、フローティングリング41が冷却空気としての圧縮空気Aにより冷却されると共に、内筒20の外周側と尾筒30の内周側との間の隙間S内に高温の燃焼ガスGが逆流するのを抑えることができる。よって、本実施形態では、高温の燃焼ガスGによるフローティングリング41の熱損傷を抑えることができる。
By the way, when the gap S between the outer peripheral side of the
以上のように、本実施形態では、フローティングリング41の自砺振動による疲労損傷や高温の燃焼ガスGによる熱損傷を抑えることができるため、燃焼器3のメインテナンス性を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, fatigue damage due to self-vibration of the floating
なお、以上の実施形態では、高温の燃焼ガスGによるフローティングリング41の熱損傷を抑えるため、冷却空気路として、フローティングリング41のベース部42を貫通する冷却空気孔43を形成したが、この冷却空気孔43の替わりに、このベース部42の内周面に、外周側に向って凹み且つ上下流方向に伸びる溝を形成してもよい。さらに、冷却空気路は、ベース部42ではなくフランジ部44に形成してもよい。
In the above embodiment, in order to suppress thermal damage of the floating
また、以上は、フローティングリング41に冷却空気路を形成する例であるが、図5に示すように、尾筒30に冷却空気路39に形成してもよい。この場合、尾筒30外の圧縮空気Aがフローティングリング41の下流側面に至るように、冷却空気路39を形成することが好ましい。また、フローティングリング41と尾筒30との両方に冷却空気路を形成してもよい。
Further, the above is an example in which the cooling air passage is formed in the floating
また、以上の実施形態のフローティングリング41は、ベース部42の内周面が上下流方向で平坦であるが、図6に示すように、フローティングリング41aのベース部42aの内周面に、外周側に向って凹み且つ周方向に伸びるシール溝45を形成し、内筒20の外周面とフローティングリング41の内周面との間の隙間を通って、尾筒30内に入り込もうとする圧縮空気Aに対する抵抗を大きくし、この隙間Sを通って尾筒30内に入り込もうとする圧縮空気Aの封止能力を高めるようにしてもよい。
Further, in the floating
「第二実施形態」
次に、本発明に係る第二実施形態のガスタービンについて、図7を参照して説明する。
"Second embodiment"
Next, a gas turbine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態のガスタービンは、内筒20bの先端部22の外周側と尾筒30bの基端部31の内周側との間の封止構造40bが第一実施形態と異なっており、その他の構成は第一実施形態のガスタービンと基本的に同一である。よって、以下では、本実施形態の封止構造40bを主として説明する。
The gas turbine of the present embodiment differs from the first embodiment in the sealing
本実施形態の封止構造40bは、内筒20bの先端部22に外装された環状のフローティングリング41bと、内筒20bの先端部22に形成され、フローティングリング41bの内周側が入りこむ環状の溝47bとを有している。
The sealing
フローティングリング41bは、外径が尾筒30bの基端部31の内径よりも僅かに小さい円筒状のベース部42bと、このベース部42bの下流側の端から内周側に延びているフランジ部44bと、を有している。ベース部42bには、上流側の端から下流側の端へ貫通する冷却空気孔43(冷却空気路)が周方向に間隔をあけて複数形成されている。
The floating
内筒20bは、第一実施形態における内筒20と同じ筒本体23と、この筒本体23の外周に固定され、上下流方向で互いの間隔があけられている一対の溝形成リング26と、を有している。封止構造40bの溝47bは、筒本体23の外周面と一対の溝形成リング26とで形成されている。すなわち、溝47bの溝底面は筒本体23の外周面で形成され、溝47bの側壁は一対の溝形成リング26で形成されている。
The
この溝47bの上下流方向に幅は、フローティングリング41bのベース部42bの上下流方向の幅より狭く、フローティングリング41bのフランジ部44bの上下流方向の幅より広い。また、環状の溝47bの溝底面の径は、フローティングリング41bのフランジ部44bの内径よりも小さい。このため、フローティングリング41bのフランジ部44bの内周側が溝47bに入り込んでいても、このフローティングリング41bは、内筒20bに対して上下流方向及び径方向で僅かではあるが相対移動可能である。また、フローティングリング41bは、尾筒30bに対しても上下流方向及び径方向で相対移動可能である。
The width in the upstream / downstream direction of the
よって、本実施形態でも、第一実施形態と同様、内筒20b及び尾筒30bの熱による膨張及び変位を許容しつつも、内筒20bの外周側と尾筒30bの内周側との間の隙間Sを封止することができると共に、自砺振動に伴う変形による疲労損傷を避けることができる。
Therefore, in this embodiment as well as in the first embodiment, while allowing expansion and displacement due to heat of the
また、本実施形態においても、第一実施形態と同様、フローティングリング41bのベース部42bに、上流側の端から下流側の端へ貫通する複数の冷却空気孔43を形成している。このため、本実施形態においても、高温の燃焼ガスGによるフローティングリング41bの熱損傷を抑えることができる。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, a plurality of cooling air holes 43 penetrating from the upstream end to the downstream end are formed in the
なお、本実施形態においても、第一実施形態に対する変形例を適用してもよい。すなわち、本実施形態において、フローティングリング41bのベース部42bを貫通する冷却空気孔43(冷却空気路)の替わりに、このベース部42bの外周面に、内周側に向って凹み且つ上下流方向に伸びる溝を形成してもよい。また、冷却空気路は、ベース部42bではなくフランジ部44bに形成してもよい。さらに、冷却空気路は、尾筒30bに形成してもよい。また、本実施形態において、ベース部42bの外周面に、内周側に向って凹み且つ周方向に伸びるシール溝を形成してもよい。
Also in this embodiment, a modification to the first embodiment may be applied. That is, in this embodiment, instead of the cooling air hole 43 (cooling air passage) penetrating the
1:圧縮機、3:燃焼器、5:タービン、6:タービンケーシング、7:車室、8:タービンロータ、10:燃料供給器、20,20b:内筒、30,30b:尾筒、39:冷却空気路、40,40b:封止構造、41,41b:フローティングリング(リング部材)、42,42b:ベース部、43:冷却空気孔(冷却空気路)、44,44b:フランジ部、45:シール溝、47,47b:溝 1: compressor, 3: combustor, 5: turbine, 6: turbine casing, 7: vehicle compartment, 8: turbine rotor, 10: fuel supply, 20, 20b: inner cylinder, 30, 30b: tail cylinder, 39 : Cooling air path, 40, 40b: sealing structure, 41, 41b: floating ring (ring member), 42, 42b: base part, 43: cooling air hole (cooling air path), 44, 44b: flange part, 45 : Seal groove, 47, 47b: Groove
Claims (7)
前記内筒の先端部が外周側に隙間を有して基端部内に挿入され、該内筒の内部で生成された前記燃焼ガスを送出する尾筒と、
前記内筒の前記先端部の外周側と前記尾筒の前記基端部の内周側との前記隙間を封止する封止構造と、
を備え、
前記封止構造は、前記内筒及び前記尾筒に対して相対移動可能に、該内筒の前記先端部に外装された環状のリング部材と、該内筒の該先端部と前記尾筒の前記基端部との一方に形成され他方から遠ざかる向きに凹み、該リング部材の外周側又は内周側が相対移動可能に入り込む環状の溝と、を有する、
ことを特徴とする燃焼器。 An inner cylinder in which combustion gas is generated by supplying air and fuel;
A tail tube in which a distal end portion of the inner cylinder is inserted into a base end portion with a gap on the outer peripheral side, and sends out the combustion gas generated inside the inner cylinder;
A sealing structure for sealing the gap between the outer peripheral side of the distal end portion of the inner cylinder and the inner peripheral side of the proximal end portion of the tail cylinder;
With
The sealing structure includes an annular ring member sheathed at the tip of the inner cylinder so as to be relatively movable with respect to the inner cylinder and the tail cylinder, and the tip and the tail cylinder of the inner cylinder. An annular groove that is formed in one of the base end portion and is recessed in a direction away from the other, and into which the outer peripheral side or inner peripheral side of the ring member is relatively movable,
Combustor characterized by that.
前記内筒を基準にして前記尾筒から前記燃焼ガスが送出される側を下流側とした場合、前記リング部材の少なくとも下流側の部分を冷却空気により冷却する冷却手段を備えている、
ことを特徴とする燃焼器。 The combustor according to claim 1.
A cooling means for cooling at least a downstream portion of the ring member with cooling air when the side from which the combustion gas is sent out from the tail cylinder with respect to the inner cylinder as a downstream side is provided;
Combustor characterized by that.
前記冷却手段は、前記リング部材の前記下流側と反対側の上流側から該下流側へ貫き、前記冷却空気が通る冷却空気路を有する、
ことを特徴とする燃焼器。 The combustor according to claim 2, wherein
The cooling means has a cooling air path that penetrates from the upstream side opposite to the downstream side of the ring member to the downstream side and through which the cooling air passes.
Combustor characterized by that.
前記冷却手段は、前記尾筒の外周側から内周側へ貫通し、前記冷却空気が通る冷却空気路を有する、
ことを特徴とする燃焼器 The combustor according to claim 2 or claim 3,
The cooling means penetrates from the outer peripheral side of the transition piece to the inner peripheral side, and has a cooling air passage through which the cooling air passes.
Combustor characterized by
前記リング部材は、前記溝に少なくとも一部が入り込むフランジ部と、前記内筒の径方向であって該フランジ部を基準にして溝と反対側に位置し該フランジ部に固定されているベース部と、を有し、
前記内筒を基準にして前記尾筒から前記燃焼ガスが送出される方向を上下流方向とした場合、前記ベース部の前記上下流方向の幅は、前記溝の該上下流方向の幅よりも広い、
ことを特徴とする燃焼器。 The combustor according to any one of claims 1 to 4, wherein
The ring member includes a flange portion at least partially entering the groove, and a base portion that is positioned on the opposite side of the groove with respect to the flange portion in the radial direction of the inner cylinder and is fixed to the flange portion. And having
When the direction in which the combustion gas is delivered from the tail cylinder with respect to the inner cylinder as an upstream / downstream direction, the width of the base portion in the upstream / downstream direction is larger than the width of the groove in the upstream / downstream direction. wide,
Combustor characterized by that.
前記リング部材の前記ベース部で、前記内筒の先端部と前記尾筒の前記基端部とのうち前記溝が形成されていない前記他方の周面に対向する面には、前記溝が凹んでいる向きに凹んだ環状のシール溝が形成されている、
ことを特徴とする燃焼器。 The combustor according to claim 5.
In the base portion of the ring member, the groove is recessed on a surface of the distal end portion of the inner cylinder and the proximal end portion of the tail cylinder that faces the other peripheral surface where the groove is not formed. An annular seal groove is formed that is recessed in the protruding direction.
Combustor characterized by that.
前記燃焼器の前記尾筒から送出された前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備えていることを特徴とするガスタービン。 A combustor according to any one of claims 1 to 6,
A turbine driven by the combustion gas delivered from the transition piece of the combustor;
A gas turbine comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012044671A JP2013181672A (en) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Combustor, and gas turbine with the same |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2013181672A true JP2013181672A (en) | 2013-09-12 |
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| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014177909A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Combustor and gas turbine |
| CN119982110A (en) * | 2025-01-14 | 2025-05-13 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | A high temperature air pipeline compensation structure passing through three-layer casing |
-
2012
- 2012-02-29 JP JP2012044671A patent/JP2013181672A/en active Pending
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