JPH04116315A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−にの利用分野］ 本発明は、ガスタービン燃焼器に係り、特に燃焼器ライ
ナを冷却するために燃焼器ライナに冷却フィンを設けた
ガスタービン燃焼器に関する。

［従来の技術］ ガスタービン燃焼器はジェッ１〜エンジンから一般産業
用まて各種産業分野て幅広く利用されており、ガスター
ビン燃焼器の効果的な冷却を図るなめに従来では、第５
図に示すように燃焼器ライナａに冷却空気流に対向させ
て膨出部すを階段状に形成し、その膨出部すに、燃焼器
ライナａの内面に沿わせて冷却空気流を流すための冷却
空気孔Ｃを形成したフィルムクーリング構造４造のもの
や、第６図に示すように、燃焼器ライナｄを二重殻的に
設けて内側面で熱を遮断し、内側面をインピンジ冷却し
かつフィルム冷却も行って冷却効果の向上を図った２重
壁インピンシナフィルムクーリング構造のものか案出さ
れている。

［発明か解決しようとする課題］ しかし、上記フィルムクーリンク構造の燃焼器ライナａ
の温度分布を測定した結果、燃焼器ライナａの壁温度は
、第７図に示すように全体的に均一なものとならず、温
度差に起因して熱応力か発生しているという問題かある
。

燃焼器ライナ温度か均一とならなかった主な理由には、
燃焼器ライナ内に温度分布かあること、フィルムクーリ
ング構造では、冷却空気流の流れの途中で冷却空気流と
ホラ１へカス（燃焼カス）の混合か行われること等が考
えられる。

本発明の目的は、ガスタービン燃焼器の燃焼器ライナの
温度分布を考慮し、燃焼器ライナに単位面積あたりの熱
伝導率の興なるフィンを設げて燃焼器ライナの温度分布
を均一にすることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、燃焼器ライナを所
定温度に均一化ずべく燃焼器ライナの温度分布に対応さ
せて燃焼器ライナの外面に熱伝達率の異なるフィンを配
設したものである。

１作　用］ フィンはそれぞれ燃焼器ライナの温度分布に対応させて
熱伝達率か異なり、燃焼器ライナに対して異なる冷却能
力で各部を冷却し、燃焼器ライナを所定温度に冷却し、
燃焼器ライナの温度偏差を解消する。この結果、燃焼器
ライナの熱応力の発生か解消され、熱応力による燃焼器
ライナの損傷か防止されるようになる。

［実施例］ 以下に本発明に係るガスタービン燃焼器を備えたターボ
ジェットエンジンの好適一実施例を添イ＝ｆ図面に基つ
いて説明する。

第３図に示すように、ターポジエラ１へエンジン１は、
燃焼を行う燃焼器部２と、空気を圧縮して燃焼器部２へ
送る圧縮機部３と、燃焼器部２がら排出された高温・高
圧ガスの膨張エネルギによって駆動され上記圧縮機部２
を駆動するタービン部４とから構成されている。燃焼器
部２は、第４図の部分拡大図に示すように燃焼器ケーシ
ング５と、上記圧縮機部３の排出部６と燃焼器ゲージン
グ５の入口部７を互いに連通させて接続するプレディフ
ィーザ部８と、燃焼器グーシンク５内に設置されてその
内部に実質的に燃焼室９を区画する燃焼器ライナ１０と
、燃焼室９内へ燃料を噴射ずべく燃焼器ライナ１０の前
部側に取付けられた燃料噴射弁１１とから構成されてい
る。つまり、ターポジエラ１〜エンジン１では、圧縮機
部３て昇圧した空気をグレディフィーザ部８を介して燃
焼室９へ送り、燃焼室９内て生成した高温・高圧の燃カ
ン、カスをタービン部４へ送ってタービン翼車１２を駆
動し、圧縮機部３を継続して駆動するようにしている。

タービン部４のタービン段におζフる燃焼カスの圧力降
下は、圧縮機部３における圧力の上昇よりも小さいのて
、タービン部４を出た燃焼カスは、なお大気圧よりも高
くなるため燃焼カスはさらに推進ノズルＪ３において膨
張し、高速ジェッ１〜となって後方へ押出され、推力を
発生ずるようになる。

ところて本発明の目的は、燃焼器ライナ１０の温度分イ
■に基つき燃焼器ライナ１０の単位面積あたりの熱伝達
率を調節して燃焼器う、イナ１０の温度偏差を解消し、
燃焼器ライナ１０の熱応力を解消することにある。

そこで本発明では、第１に、燃焼室９に対する燃焼器ラ
イナ１０の断熱を図り、第２に、燃焼器ライナ１０の外
周面に、円周方向に間隔をおいて熱伝達率の異なるフィ
ン１つを設は燃焼器ライナ１０の温度分布を均一にする
。

具体的に、第２図に示すように、燃焼器ライナ１０の内
面に多孔質の焼結金属層１５を被着して設け、その焼結
金属層１５の表面にポントコ−１〜１６を介してｌ−ツ
プコ−１−１７を被着して設りている。トップコ−１−
１７は断熱効果の高いセラミック祠料から構成され、焼
結金属層１５は、ｌへツブコート１−７と燃焼器ライナ
１０との熱Ｂ５３張差を吸収する材料から構成されてい
る。この結果、燃焼室９の燃焼温度を従来に対して高く
することが可能になる。

このような断熱構造の燃焼器ライナ１０の温度は第１図
に示す如く燃焼器ライナ１０の前部側から後部側にかけ
て上昇し、燃焼器ライナ１０の出口１８側で低下するよ
うな温度分布となる。このなめ、本発明ては、燃焼器ラ
イナ１０の温度を全体的に材料の許容温度に均一化する
ために第２図に示すように燃焼器ライナ１０の外面に円
周及び軸方向に間隔を有してフィン１つか設けられてい
る。これらフィン１９は、燃焼器ライナの温度分布を、
低温度範囲■、中湿度範囲Ｈ、＋Ｅｙ温度範囲■に大き
く区分して説明すると、低温度範囲■には高さが低いフ
ィン１．９　ａを大きな間隔て設ζつ、中湿度範囲Ｈに
は低温度範囲■のフィン１９ａに対して高さを増したフ
ィン１．９１）を狭い間隔て設け、そして高温度範囲■
には、中湿度範囲■のフイン１９１）に対して高さを増
したフィン１９ｃをさらに狭い間隔で設けている。但し
各範囲１〜■におけるフィン１９　ａ〜］−９ｃの高さ
及び間隔は、これらフィン１９ａ〜］、　９　ｃを設置
する部位及びその近傍の温度を、燃焼器ライナ１０の許
容温度とする高さ及び間隔に設定している。

したがって、熱伝達率の異なるフィン１９ａ〜１９ｃに
よって燃焼器ライナ１０の温度は、全体的に許容温度に
維持され、温度偏差か解消されて熱応力の発生か抑制さ
れるようになり、燃焼器ライナの耐久性、信頼性か格段
に向上するようになる。また、本発明では従来のフィル
ムクーリンク構造の冷却空気孔Ｃか不要になるため、燃
焼器ライナ１０は形状的にシンプルになる。また、性能
的には、フィルムクーリンクに要していた空気を燃焼用
として有効利用できるため燃焼器部２の出口温度の高温
化が可能になり、燃焼器ライナ１０の壁面クエンチイン
クかなくなり燃焼性能が向上する。

なお、燃焼器ライナ１０の温度を許容温度に均一化する
ために、フィン１９ａ〜１９ｃの高さ、間隔の調節の他
に、燃焼器ライナ１０を取巻く環境を考慮してフィン１
．９　ａ〜１９ｃの厚さ、形状により、放熱面積を変化
させてフィン１９ａ〜１９ｃの熱伝達率〈放熱能力）を
結果的に調節するようにしてもよい。さらに、燃焼器ラ
イナ１０の外面に対して軸方向沿わせてフィン１．９　
ａ〜１９ｃを設け、フィン１９ａ〜１９ｃの高さ、厚さ
１間隔を変化させて燃焼器ライナ１０の温度を許容温度
に均一化させるようにしても横わない。

また、本発明の実施例にあって燃焼器ライナ１０を断熱
！ｌｉ造としているが、第５図及び第６図で説明したフ
ィルムクーリング構造の燃焼器ライナａｄに、上述の関
係を満足するようにフィンを取付けることも当然可能で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように本発明によれば次
の如き優れた効果を発揮する。

燃焼器ライナの温度を所定温度に均一化できるので熱応
力の発生をなくし、燃焼器ライナの耐久性と信頼性を格
段に向」二できる。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明の好適一実施例を示す図、第２図は本
発明に係る燃焼器ライナの要部拡大図、第３図は本発明
に係るターボジェットエンジンの概略構成図、第４図は
第３図の要部拡大断面図、第５図および第６図は従来の
フィルムクリンク構造の燃焼器ライナを示す要部拡大断
面図、第７図はフィルムクーリング構造の温度分布図で
ある。 図中１０は燃焼器ライナ、１９ａ、１９ｂ１、９　ｃは
フィンである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃焼器ライナを所定温度に均一化すべく燃焼器ライ
   ナの温度分布に対応させて燃焼器ライナの外面に熱伝達
   率の異なるフィンを配設したことを特徴とするガスター
   ビン燃焼器。