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JPH0914603A - 燃焼室 - Google Patents

燃焼室

Info

Publication number
JPH0914603A
JPH0914603A JP8136977A JP13697796A JPH0914603A JP H0914603 A JPH0914603 A JP H0914603A JP 8136977 A JP8136977 A JP 8136977A JP 13697796 A JP13697796 A JP 13697796A JP H0914603 A JPH0914603 A JP H0914603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion chamber
flow
vortex generator
vortex
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8136977A
Other languages
English (en)
Inventor
Burkhard Schulte-Werning
シュルテ−ヴェルニング ブルクハルト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Management AG
Original Assignee
ABB Management AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7763530&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0914603(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ABB Management AG filed Critical ABB Management AG
Publication of JPH0914603A publication Critical patent/JPH0914603A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04—Air inlet arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/26—Controlling the air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/221—Improvement of heat transfer
    • F05B2260/222—Improvement of heat transfer by creating turbulence
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03041—Effusion cooled combustion chamber walls or domes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １次ゾーン（１）と流れ方向で見て該１次ゾ
ーン（１）の下流側に接続された２次段（３）とを有
し、１次ゾーン（１）と２次段（３）とが燃焼のために
互いに作用結合されている形式の燃焼室において、混合
質を改善しかつ燃焼室の熱的負荷を低減させ、同時に有
害成分の放出を減少させると共に効率を高めること。 【解決手段】 １次ゾーン（１）と２次段との間の中間
に混合区間（２）が配置されており、該混合区間（２）
が渦流発生器（２００，２０１，２０２）を備えてお
り、混合区間（２）と渦流発生器（２００，２０１，２
０２）が流過開口（２２０，２２１，２２３；２２５，
２２６，２２７）を有し、該流過開口（２２０，２２
１，２２３；２２５，２２６，２２７）を介して混合空
気（８）が主流（４）へ吹込み可能であること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項１の上位概念
に記載した燃焼室に関する。さらに本発明はこのような
燃焼室を運転する方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】通常はガスタービンの燃焼室において
は、適当なバーナを介して流れる熱ガスはタービンの前
で、バーナを介して流れない質量流をタービンの前の混
合ゾーンにおいて混合することにより、タービンに適し
た温度プロフィールに調節されなければならない。この
混合の質は通常は空気流入開口の横断面の寸法と数とを
介して制御される。同時に混合空気ノズルとして作用す
る空気流入開口はそこを流過する、温度の低い方の空気
が熱ガス流に侵入する必要な深さを与え、ひいては迅速
な混合に必要な巨視的な乱流を発生させるためにも、燃
焼室壁に亙って温度の低い空気を十分に均一に分配する
ためにも役立つ。
【０００３】この両方の効果は、大きいノズルは大きす
ぎる侵入深さをもたらし、均等分配を低下させ、ひいて
は熱ガス流において熱すぎるかもしくは冷すぎる部分を
もたらすので、両方を達成することはできない。したが
って混合において達成可能な均一性には限界があり、こ
の結果、有害成分の放出が増大すると共に効率が低下す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記欠
点を除くことであり、請求項に記載した特徴を有する本
発明の課題は、冒頭に述べた形式の燃焼室と方法におい
て、混合質を改善しかつ燃焼室の熱的負荷を低減させる
ことである。同時に本発明は有害成分の放出を減少させ
かつ効率を高めることも課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】他の課題目標を解決する
混合質の改善は、上記の両方の効果がそれぞれ個別に見
て適正化されるように互いに分離させられることにより
達成された。
【０００６】熱ガス流において巨視的な渦流運動を発生
させることは、渦流を発生させる部材（以後渦流発生器
と呼ぶ）が１次ゾーンの下流側で、混合区間における燃
焼室壁に固定されていることにより達成される。この渦
流発生器は熱ガスと混合しようとする混合空気との間に
必要な強く、空間的に大きな混合運動を生ぜしめるため
に役立つ。この混合運動は通常の方法とは異なって混合
空気流とは無関係に行なわれる。
【０００７】混合空気は燃焼室壁における多数の小さな
孔を介して均一に熱ガスに、同時に滲み出し冷却を保証
するスーパクリティカルな吹出し値が得られるように供
給される。得られたスーパクリティカルな吹出し値に基
づき混合空気は渦流発生器によって形成された渦流の縁
ゾーンに侵入し、したがって迅速に熱ガスと混合させら
れる。渦流発生器は熱ガスに直接的に晒されるので、こ
れによって達成可能な十分な冷却はこのような混合セク
ションにとって不可欠な前提条件である。
【０００８】滲み出し冷却効果は主として混合空気が流
過開口を通過する場合の内部の対流冷却に帰因すると共
に熱ガス側に冷却空気膜が形成され得ることに帰因す
る。混合空気流のインパルスと熱ガス流のインパルスと
の比が十分に小さいと、熱ガス側で流れ限界層が混合空
気により突き破られず、冷却空気膜は申し分なく形成さ
れる。この吹出し値がスーパクリティカルな値を越える
と、混合空気流は冷却空気流膜を形成することなく熱ガ
ス流へ侵入する。しかしながら適当な設計で吹出し値が
上昇すると同時に壁内部の冷却効果も増大し、総冷却作
用はほぼ一定に保たれる。
【０００９】スーパクリティカルな範囲においては熱ガ
ス流への混合空気流の侵入深さは渦流発生器の近くでは
僅かに保つことができ、通常の空気流入開口の場合より
も少なくとも１等級小さく保つことができる。何故なら
ば侵入深さは混合空気が渦流内へは侵入するが、混合空
気流自体が必要なスケールの大きい乱流のために働く必
要はない深さであればよいからである。したがって大き
な直径は必要でなく、混合空気の供給は大きな面で行な
うことができる。
【００１０】提案された混合セクションはガスタービン
の種々の負荷状態に適合させることもできる。混合に供
される圧力差が、例えば調節可能な前絞りを介して可変
であると、混入しようとする混合空気流もコントロール
することができる。この場合に吹出し値がスーパクリテ
ィカルな範囲からサブクリティカルな範囲に変わると、
混合空気流の大きな変化にも拘わらず、大きな負荷範囲
に亙って変わらない滲み出し冷却効果が与えられる。こ
のような形式で混入させようとする空気が大きな面で混
合プロセスに供給され、ひいては全体として混合質が高
められると共に、混合セクションの壁も混合効率とは無
関係に、高すぎる温度に対して保護される。
【００１１】本発明の課題解決策の有利でかつ合目的的
である実施例は請求項２以下に開示されている。
【００１２】
【実施例】次に図示の実施例に基づき本発明を詳細に説
明する。本発明の理解に不要なすべての部材は省略して
ある。媒体の流れ方向は矢印で示してある。種々の図に
おいて同一エレメントは同じ符号で示してある。
【００１３】図１では、記入した軸線１５から判るよう
に、燃焼室はリング燃焼室１００である。このリング燃
焼室１００はほぼ、連続した円筒状又は準円筒状の形を
有している。そのうえ、このような燃焼室は、軸方向、
準軸方向又は螺旋形に配置された、個々に閉鎖された多
数の燃焼室から成っていることができる。燃焼室は唯一
の管から成っていることもできる。さらにこの燃焼室は
ガスタービンの唯一の燃焼段又は順次燃焼させられるガ
スタービンの燃焼段であることもできる。図１のリング
燃焼室１００は流動方向で見て、１次ゾーン１を有し、
この１次ゾーン１には混合区間２が接続され、この混合
区間２の後ろに接続されて２次段３が作用する。この２
次段３は有利にはタービンへの流入部として構成されて
いる。バーナ並びに燃料供給部及び１次空気供給部はほ
ぼ１次ゾーン１の始めに配置され、図１においては矢印
１３で略示されている。１次ゾーン１は同心的な管１１
で間隔をおいて取り囲まれている。１次ゾーン１と管１
１との間を逆流動方向へ冷却空気量１２が流れる。この
冷却空気量１２は１次ゾーン１の対流冷却を保証する。
この空気は貫流し終わると例えばバーナが通って流れる
ことができる。１次ゾーン１からの熱ガスは混合区間２
へ流れる。この混合区間２の内壁６と外壁５には一連の
渦流発生器２００で装備されている。これらの渦流発生
器２００は前記壁の周方向に何度も種々異なって配置さ
れていることができる。渦流発生器２００の種々異なる
形、作用形式及び配置についてはあとで詳細に説明す
る。渦流発生器２００の範囲で混合区間２は室１０によ
り取囲まれている。この室１０内には混合空気８が調整
機構９を介して流入し、そこで内壁６と外壁５とにおけ
る種々の開口を介し、渦流発生器２００によって分配さ
れて、次いで混合区間２内へ流入する。前記開口は例え
ば図８，図１０、図１２，図１４及び図１５に示されて
いる。これらの図についてはあとで詳しく説明する。混
合空気８自体は大きな量であって、例えば総質量流の５
０％又はそれ以上である。このような混合空気量では混
合区間２への吹出し値はスーパクリティカルであるの
で、壁５，６に沿った冷却膜自体は形成されない。もち
ろん、混合空気８を調整機構９を介して強く絞った場合
には、混入される空気量は著しく低下し、熱ガス流４の
量が上昇することになる。この混合空気量８がサブクリ
ティカルな吹出し値に達すると、壁５，６に沿って依然
として冷却膜が形成され、これによって十分な冷却が依
然として保証される。しかしながらサブクリティカルな
吹き出し量自体は望まれる。何故ならばこの場合には混
合空気８はそこに配置された渦流発生器２００により発
生させられた下流の縁ゾーンへ侵入するからである。こ
の渦流によって流入する混合空気８は壁５，６から離さ
れ、混合空気８は燃焼室１００を通って流れる熱ガス４
に迅速に混合させられる。さらに渦流発生器２００の全
面的な開口（図１５を参照）は、渦流発生器を熱ガス４
に対し十分に冷却する。さらにスーパクリティカルな吹
き出し量は渦流発生器２００の範囲において熱ガス４へ
混合空気８が侵入する深さを小さく保つことができるた
めにも役立つ。この侵入深さは、混合空気８が渦流発生
器２００から発生させられた渦流に侵入するが、流入す
る混合空気８がスケールの大きな乱流のためには働く必
要がないような大きさであるだけで十分である。したが
って開口は大きな横断面もしくは直径も有しておらず、
混合区間２への混合空気８の侵入は大きな面で行なわれ
得る。もちろん、混合区間２への混合空気８の侵入は設
備の負荷に関連して調整することができる。渦流発生器
２００の垂直な混合縁（図４−７の位置２１６を参照）
は同時に、混合区間２から２次段３への移行部を形成す
る。この場合には混合区間２は狭窄され、この狭窄によ
って２次段３の始端部においては直接的な横断面の拡大
１４が与えられる。質量流４，８の可変な配分は、設備
の負荷状態に応じて、混合空気８が壁を通過するときに
開口の内部における熱伝達だけで又は冷却膜との組合せ
で冷却することを可能にする。
【００１４】前者は質量流が大きくかつ前圧が高いスー
パクリティカルな場合であって、後者は質量流がわずか
でかつ前圧が低いサブクリティカルな場合である。した
がってこのように形成された混合構成は材料、特に渦流
発生器２００と壁５，６の過熱を発生させることなしに
混合空気流８が強く負荷に依存できるように変化させる
ことができる。したがって吹込み幾何学的形状に関する
設計基準は大きな範囲に亙って混合空気流８に対する依
存性が弱い冷却効果性である。このように構成された混
合区間２は段階的な燃焼の場合にも負荷が変化するにも
拘わらず一定の燃料−空気比で運転できるバーナの場合
にも使用することができる。
【００１５】図２は図１の断面ＩＩ−ＩＩの１部であっ
て、外壁５にも内壁６にも固定されている渦流発生器２
００の構成を示している。渦流発生器２００は周方向に
互いに接触している。この場合には空間を通る熱ガス４
の通過は、渦流発生器２００の互いに向き合った先端の
半径方向の間隔と流れに晒される面の間の空気とによっ
て与えられる。この図に示した湾曲した線は渦流発生器
２００により発生させられた渦流を示そうとするもので
ある。
【００１６】図３はほぼ図２に相当する図である。ここ
では渦流発生器２００は内壁６にだけ固定されている。
【００１７】図４，図５及び図６においては本来の混合
区間２は図示されていない。これに対してこれらの図に
は矢印により熱ガス４の流れが示され、ひいては流れの
方向も示されている。これらの図に示されている。これ
らの図に示されているように、渦流発生２００，２０
１，２０２は主として、流れに晒される３つの３角形の
面から成っている。これらの面は１つの屋根面２１０と
２つの側面２１１と２１３である。これらの面は、その
長手方向で見て、所定の角度を成して流れ方向に延びて
いる。渦流発生器２００，２０１，２０２は有利には直
角３角形から成り、その長手方向の面で少なくとも、す
でに述べた通路壁６の上に、有利にはガス密に固定され
ている。渦流発生器は矢印角αを形成して狭幅面が合衝
部を形成するように配向されている。合衝部はシャープ
な結合縁２１６として構成され、側面が整合させられて
いる各通路壁５，６に対し垂直に延びている。矢印角α
を成す両方の側面２１１，２１３は図４においては形、
大きさ及び配向が対称的であり、側面２１１，２１３は
通路軸線と同じ方向に向けられた対称軸線２１７の両側
に配置されている。屋根面２１０は、貫流される通路に
対して横方向に延びる、きわめて幅狭く構成された縁２
１５で、側面２１１，２１３が接触しているのと同じ通
路壁６に接触している。屋根面２１０の長手方向に向け
られた縁２１２，２１４は側面２１１，２１３の、通路
内へ突入する、長手方向に向けられた縁と整合してい
る。屋根面２１０は通路壁６に対して迎角θを成して延
び、屋根面２１０の長手方向縁２１２，２１４は結合縁
２１６と共に先端２１８を形成している。もちろん渦流
発生器２００，２０１，２０２はこれらが適当な形式で
通路壁６に固定される底面を備えていることができる。
このような底面は該渦流発生器の作用形式には何等関係
しない。
【００１８】渦流発生器２００，２０１，２０２の作用
形式は以下の通りである。主流は縁２１２と２１４とを
めぐって流れる場合に、図に概略的に示されているよう
に１対の逆向きの渦流に変換される。渦流軸は主流の軸
線上に位置している。渦流数及び渦流消滅（Vortex Bre
akdown）個所は、後者が望まれる場合には、迎角θと矢
印角αとの適当な選択により決定される。角度が上昇す
るにつれて渦流強さもしくは渦流数は高められ、渦流消
滅個所は上流側に向かって渦流発生器２００，２０１，
２０２自体の範囲まで移動させられる。作用に応じて前
記両方の角度θとαは構成的な所与及びプロセス自体に
よってあらかじめ決定される。これらの渦流発生器が適
合させられなければならないのは、あとで図７と関連し
て詳しく述べるように、長さと高さに関してのみであ
る。
【００１９】図４においては両方の側面２１１，２１３
の結合縁２１６は渦流発生器２００の下流側の縁を形成
している。貫流される通路に対して横方向に延びる屋根
面２１０の縁２１５は通路流により最初に負荷される縁
である。
【００２０】図５には図４の渦流発生器をベースとした
いわゆる半渦流発生器が示されている。ここに示された
渦流発生器２０１は一方の側面だけが矢印角α／２を備
えている。他方の側面は真っ直ぐであって、流れ方向に
向けられている。対称的な渦流発生器とは異なって、こ
の場合には、図面に略示されているように傾斜させられ
た側に１つの渦流しか発生させられない。したがってこ
の渦流発生器の下流には渦流中立域は存在せず、流れは
全体として渦流をなすことを強制される。
【００２１】図６は渦流発生器２０２のシャープな結合
縁２１６が、通路流により最初に負荷される個所である
点で、図４とは異なっている。したがって渦流発生器は
１８０゜回動させられて配置されている。図面から判る
ように両方の逆向きの渦流はその回転方向を変えてい
る。
【００２２】図７には混合区間２に組み込まれた渦流発
生器２００の基本的な幾何学的形状が示されている。通
常は、結合縁２１６の高さｈは、通路高さＨ又は渦流発
生器が配属された通路部分の高さに、発生した渦流がす
でに渦流発生器のすぐ下流側で通路高さＨ全体を充たす
ような大きさに達するように調和させられている。この
結果、負荷された横断面においては均一な速度分布がも
たらされる。選択される両方の高さの比ｈ／Ｈに影響を
与えることのできる別の規準は渦流発生器２００をめぐ
って流れる場合の圧力降下である。比ｈ／Ｈが大きくな
ると圧力損失値も上昇することになる。
【００２３】渦流発生器２００，２０１，２０２は、主
としてかつ有利には、２つの流れを互いに混合させる必
要のあるところに使用される。熱ガスとしての主流４は
矢印方向で、横方向に向けられた縁２１５もしくは結合
縁２１６にあたる。混合空気８（図１参照）は主流４の
５０％及びそれ以上の量を有している。この場合にはこ
の混合空気流８は図１に特に良好に示されているよう
に、渦流発生器の上流と下流でかつ渦流発生器自体を通
して主流４に導入される。
【００２４】図２と図３に示された例では、渦流発生器
は互いに整合させられて配置されている。もちろんこれ
らの渦流発生器は互いに間隔をおいて混合区間２の周面
に亙って分配されていることもできる。渦流発生器の幾
何学的形状、数及び配置の選択にとって最後に重要なこ
とは発生させようとする渦流である。
【００２５】図８から図１５までには、混合空気が主流
へ流入するための貫通開口又は孔に関して種々の構成を
有する別の渦流発生器が示されている。これらの貫通開
口又は孔は、選択的に別の他の媒体、例えば燃料を混合
区間へ流入させるために利用されることもできる。図１
０には渦流発生器の下流にある通路壁孔２２０並びに渦
流発生器が固定されているのと同じ通路壁６に側面２１
１，２１３のすぐ横にかつこの側面２１１，２１３の長
手方向に位置する別の壁孔が示されている。壁孔２２１
を通して混合空気流を導入することは、発生した渦流に
付加的なインパルス及び冷却作用を与える。この結果、
渦流発生器の寿命が延長される。
【００２６】図９、図１０においては、混合空気流はス
リット２２２又は壁孔２２３を介して吹き込まれる。こ
の場合、両方の手段は屋根面２１０の、貫流する通路に
対して横方向に延びる縁２１５の直前に、該縁２１５に
沿って、渦流発生器が配置されているのと同じ通路壁６
に位置している。壁孔２２３又はスリット２２２の幾何
学的な形状は、混合空気、必要とあれば他の媒体が所定
の吹込み角で主流４へ与えられ、後置の渦流発生器を保
護膜として熱い主流に対し、この渦流発生器の周囲を流
れることにより遮蔽するように選択されている。
【００２７】以下に記述する例では混合空気流は図１か
ら判るように渦流発生器の中空の内部へ導入される。こ
れによって別の処置を施すことなく、主流４に対する、
望まれる混合メカニズム並びに渦流発生器のために非常
に重要な冷却の可能性が自動的に得られる。
【００２８】もちろん、混合空気流はすでに記述した吹
込み可能性の組合わせ（図８−１０）並びに以後記述し
た図１１−１５に示された別の可能性に基づき流入させ
ることができる。図面を見やすくするために種々の図８
−１４における矢印の付けられた流過開口は質的にのみ
示されている。したがって渦流発生器の当該面又はすべ
ての面に図１５に示したように全体的に、互いに間隔を
おいた流過開口を設けることも可能である。
【００２９】図１１においては混合空気流は屋根面２１
０を占める孔２２４を介して吹き込まれる。この場合に
は混合空気流の流入は、貫流される通路もしくは縁２１
５に対して横方向に行なわれる。渦流発生器の冷却はこ
の場合には内部よりも外部で多く行われる。流出する混
合空気流はサブクリティカルな吹出し値では屋根面２１
０をめぐって流れる場合には屋根面２１０を熱い主流４
に対して遮蔽する保護層を形成する。スーパクリティカ
ル吹出し値では図１で記述したような混合作用が発生す
る。
【００３０】図１２においては混合空気流は屋根面２１
０内に少なくとも対称線１７に沿って階段状に配置され
た孔２２５を介して吹き込まれる。このヴァリエーショ
ンによっては通路壁６は特に良好に、熱い主流４に対し
て保護される。何故ならば混合空気流はまず渦流の外周
部に導入されるからである。
【００３１】図１３においては混合空気流は少なくとも
屋根面２１０の長手方向に向けられた縁２１２，２１４
にある孔２２６を介して吹き込まれる。この解決策は渦
流発生器の良好な冷却を保証する。何故ならば混合空気
流は渦発発生器の末端において流出し、ひいては渦流発
生器の内壁を完全に擦過するからでる。この場合には混
合空気流は対応する渦流に直接的に吹き込まれ、スーパ
クリティカルな吹出し値の場合には主流内での規定され
た混合がもたらされる。
【００３２】図１４においては混合空気流の吹込みは側
面２１１と２１３にあり、一方では長手方向縁２１２，
２１４の範囲にあり、他方では結合縁２１６の範囲にあ
る孔２２７を介して行なわれる。このヴァリエーション
は図８（孔２２１）と図１３（孔２２６）のヴァリエー
ションとに作用的に類似している。
【図面の簡単な説明】
【図１】１次ゾーン、混合区間及び２次段を有する、リ
ング燃焼室として構成された燃焼室を示した図。
【図２】断面ＩＩ−ＩＩ沿った断面図。この場合、渦流
発生器は燃焼室の内壁と外壁に固定されている。
【図３】内壁に固定された渦流発生器の配置を示した
図。
【図４】渦流発生器の斜視図。
【図５】渦流発生器の変化実施例を示した図。
【図６】図５の渦流発生器の配置の変化例を示した図。
【図７】混合区間における渦流発生器を示した図。
【図８】渦流発生器を介した混合空気の供給のヴァリエ
ーションを示した図。
【図９】渦流発生器を介した混合空気の供給のヴァリエ
ーションを示した図。
【図１０】渦流発生器を介した混合空気の供給のヴァリ
エーションを示した図。
【図１１】渦流発生器を介した混合空気の供給のヴァリ
エーションを示した図。
【図１２】渦流発生器を介した混合空気の供給のヴァリ
エーションを示した図。
【図１３】渦流発生器を介した混合空気の供給のヴァリ
エーションを示した図。
【図１４】渦流発生器を介した混合空気の供給のヴァリ
エーションを示した図。
【図１５】全面に孔のあけられた渦流発生器を示した
図。
【符号の説明】
１ １次ゾーン、 ２ 混合区間、通路、 ３ ２次
段、 ４ 熱ガス、主流、 ５ 燃焼室の外壁、通路
壁、 ６ 燃焼室の内壁、通路壁、 ７ 流体機械を負
荷する熱ガス、 ８ 混合空気、混合空気流、２次流、
９ 調整機構、１０ 分配室、 １１ 同心的な管、
１２ 冷却空気、 １３ バーナ、燃料供給部、 １
４ 軸線、 １００ 燃焼室、 ２００，２０１，２０
２ 渦流発生器、 ２１０ 屋根面、 ２１１，２１３
側面、 ２１２，２１４ 長手方向縁、 ２１５ 横
方向縁、 ２１６ 結合縁、 ２１７ 対称軸、 ２１
８先端、 ２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，
２２５，２２６，２２７主流へ混合空気を吹込む流過開
口又は孔

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １次ゾーン（１）と流れ方向で見て該１
    次ゾーン（１）の下流側に接続された２次段（３）とを
    有し、１次ゾーン（１）と２次段（３）とが燃焼のため
    に互いに作用結合されている形式の燃焼室において、１
    次ゾーン（１）と２次段との間の中間に混合区間（２）
    が配置されており、該混合区間（２）が渦流発生器（２
    ００，２０１，２０２）を備えており、混合区間（２）
    と渦流発生器（２００，２０１，２０２）が流過開口
    （２２０，２２１，２２３；２２５，２２６，２２７）
    を有し、該流過開口（２２０，２２１，２２３；２２
    ５，２２６，２２７）を介して混合空気（８）が主流
    （４）へ吹込み可能であることを特徴とする、燃焼室。
  2. 【請求項２】 渦流発生器（２００）が、流れに晒され
    る３つの面を有し、該面が流れ方向に延在しており、該
    面の１つが屋根面（２１０）を成し、残った２つの面が
    側面（２１１，２１３）を成しており、両方の側面（２
    １１，２１３）が通路（２）の同じ壁セグメントと整合
    しかつ互いに矢印角（α）を成しており、屋根面（２１
    ０）が、環流される通路（２）に対して横方向に延びる
    縁（２１５）で、前記通路（２）の、側面（２１１，２
    ３１）が接触するのと同じ壁セグメント（５，６）に接
    触しており、屋根面（２１０）の長手方向に向けられた
    縁（２１２，２１４）が側面（２１１，２１３）の、前
    記通路（２）内へ突入する、長手方向に向けられた縁と
    整合しておりかつ前記通路（２）の壁セグメントに対し
    て迎角（θ）を成して延びている、請求項１記載の燃焼
    室。
  3. 【請求項３】 渦流発生器（２００）の、矢印角（α）
    を成す両方の側面（２１１，２１３）が対称軸線（２１
    ７）を中心として対称的に配置されている、請求項２記
    載の燃焼室。
  4. 【請求項４】 矢印角（α，α／２）を成す両方の側面
    （２１１，２１３）が相互間に結合縁（２１６）を有
    し、該結合縁（２１６）が屋根面（２１０）の長手方向
    に向けられた縁（２１２，２１４）と共に尖端（２１
    ８）を形成しており、前記結合縁（２１６）が前記通路
    （２）の半径線に位置している、請求項２記載の燃焼
    室。
  5. 【請求項５】 屋根面（２１０）の、長手方向に向けら
    れた縁（２１２，２１４）及び又は結合縁（２１６）が
    少なくともほぼシャープに構成されている、請求項４記
    載の燃焼室。
  6. 【請求項６】 渦流発生器（２００）の対称軸線（２１
    ７）が通路軸線に対して平行に延び両方の側面（２１
    １，２１３）の結合縁（２１６）が、渦流発生器（２０
    ０）の下流側の縁を形成しており、屋根面（２１０）
    の、貫流される通路（２）に対し横方向に延びる縁（２
    １５）が、主流（４）により最初に負荷される縁であ
    る、請求項１，２，３，４記載の燃焼室。
  7. 【請求項７】 結合縁（２１６）が混合区間（２）と２
    次段（３）との間の移行部を形成している、請求項１及
    び４記載の燃焼室。
  8. 【請求項８】 渦流発生器（２００，２０１，２０２）
    がすべての面（２１０，２１１，２１３）の上と結合縁
    （２１６）の上に流過開口（２２５，２２６，２２７）
    を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載
    の燃焼室。
  9. 【請求項９】 通路（２）の高さ（Ｈ）に対する渦流発
    生器（２００）の高さ（ｈ）の比が、発生した渦流が渦
    流発生器（２００）のすぐ下流側で通路（２）の高さ
    （Ｈ）及び渦流発生器（２００）に配属された通路部分
    の高さ全体を充たすように選択されている、請求項１記
    載の燃焼室。
  10. 【請求項１０】 燃焼室がリング燃焼室である、請求項
    １記載の燃焼室。
  11. 【請求項１１】 渦流発生器（２００，２０１，２０
    ２）の下流側の区間がベンチュリ形に構成されており、
    ベンチュリ形の区間の最大狭窄範囲に別の燃料が吹き込
    み可能である、請求項１記載の燃焼室。
  12. 【請求項１２】 渦流発生器（２００，２０１，２０
    ２）が混合区間（２）の少なくとも１つの通路壁（５，
    ６）に固定されている、請求項１記載の燃焼室。
  13. 【請求項１３】 １次ゾーン（１）が流体機械から見て
    上流側にかつ２次段（３）が下流側に配置されている、
    請求項１記載の燃焼室。
  14. 【請求項１４】 ２次段（３）の下流側の流体機械がタ
    ービンである、請求項１３記載の燃焼室。
  15. 【請求項１５】 主として１次ゾーンと、流れ方向で見
    て該１次ゾーンの下流側に接続された２次段とを有し、
    １次ゾーン（１）と２次段（３）とが燃焼のために互い
    に作用結合されている形式の、請求項１記載の燃焼室を
    運転する方法において、１次ゾーン（１）と２次段との
    間の中間に配置された混合区間（２）において混合空気
    （８）を主流（４）に吹き込み、主流（４）に対する混
    合空気（８）の量が、スーパクリティカルな吹込み値の
    場合には、単に渦流発生器（２００，２０１，２０２）
    により発生させられた渦流に侵入しかつサブクリティカ
    ルな吹込み値の場合には少なくとも混合区間（２）に沿
    って膜冷却を行なうことを特徴とする、燃焼室を運転す
    る方法。
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