JPH0459532B2 - - Google Patents
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- JPH0459532B2 JPH0459532B2 JP61128300A JP12830086A JPH0459532B2 JP H0459532 B2 JPH0459532 B2 JP H0459532B2 JP 61128300 A JP61128300 A JP 61128300A JP 12830086 A JP12830086 A JP 12830086A JP H0459532 B2 JPH0459532 B2 JP H0459532B2
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- JP
- Japan
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- flame tube
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- ceramic
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- jacket wall
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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
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
-
- 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
- F23R3/007—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel constructed mainly of ceramic components
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ガスタービン燃焼室のための炎管で
あつて、スリーブ状の金属製の外套壁、該外套壁
内に中間室を形成した状態で配置されてセラミツ
ク製のセグメントから成る内装壁、並びに炎管内
への空気供給のために金属製の外套壁に取り付け
られた空気案内挿入体を備えている形式のものに
関する。
あつて、スリーブ状の金属製の外套壁、該外套壁
内に中間室を形成した状態で配置されてセラミツ
ク製のセグメントから成る内装壁、並びに炎管内
への空気供給のために金属製の外套壁に取り付け
られた空気案内挿入体を備えている形式のものに
関する。
従来の技術
ガスタービン燃焼室のための冒頭に述べた形式
の炎管はDE−A1933821号明細書により公知であ
る。
の炎管はDE−A1933821号明細書により公知であ
る。
内燃機関の出力を一定に保つた状態で燃料消費
量及び環境への影響（公害）を小さくしようとす
れば、公知の手段ではプロセス温度が高くなる。
その結果、燃焼室内の温度が1800から2000°Kの
範囲に達する。このような温度では炎管のセラミ
ツク材料も白熱する。従つて、耐熱性の材料、例
えば焼結された珪素カーバイド若しくは熱プレス
された焼結珪素窒化物が炎管材料として用いられ
ている。
量及び環境への影響（公害）を小さくしようとす
れば、公知の手段ではプロセス温度が高くなる。
その結果、燃焼室内の温度が1800から2000°Kの
範囲に達する。このような温度では炎管のセラミ
ツク材料も白熱する。従つて、耐熱性の材料、例
えば焼結された珪素カーバイド若しくは熱プレス
された焼結珪素窒化物が炎管材料として用いられ
ている。
この場合、炎管の金属製の構成部分とセラミツ
ク製の構成部分との機械的な結合箇所は危険な状
態にさらされる。炎管のセラミツク製の構成部分
から金属製の構成部分への熱の伝達はできるだけ
避けられねばならない。このような問題に対する
解決策が、セラミツク製の構成部分（内装壁）と
金属製のの構成部分（外套壁）との間に絶縁層を
介在させること若しくはセラミツク製の構成部分
と金属製の構成部分との間を冷却することによつ
て試みられている。しかしながらこの場合には、
絶縁層における熱膨張及び熱蓄積に基づく不都合
な問題が生じる。
ク製の構成部分との機械的な結合箇所は危険な状
態にさらされる。炎管のセラミツク製の構成部分
から金属製の構成部分への熱の伝達はできるだけ
避けられねばならない。このような問題に対する
解決策が、セラミツク製の構成部分（内装壁）と
金属製のの構成部分（外套壁）との間に絶縁層を
介在させること若しくはセラミツク製の構成部分
と金属製の構成部分との間を冷却することによつ
て試みられている。しかしながらこの場合には、
絶縁層における熱膨張及び熱蓄積に基づく不都合
な問題が生じる。
発明の目的
本発明の課題は、前記形式の炎管を改善して、
炎管の内装壁が高温に耐えるようになつていてい
ると共に、内装壁と外套壁との結合箇所が苛酷な
運転の際の多様な、特に熱的な負荷によつて長い
時間にわたつて損なわれないようにすることであ
る。
炎管の内装壁が高温に耐えるようになつていてい
ると共に、内装壁と外套壁との結合箇所が苛酷な
運転の際の多様な、特に熱的な負荷によつて長い
時間にわたつて損なわれないようにすることであ
る。
発明の構成
前記課題を解決するために本発明の構成では、
内装壁のセラミツクセグメントが、金属製の外套
壁とセラミツクセグメントとの間の中間壁を形成
する金属製の保持薄板によつて変位可能にかつ熱
絶縁的に金属製の外套壁に取り付けられており、
金属製の外套壁と保持薄板との間の室から冷却空
気が空気案内挿入体の側方の開口を介して空気案
内挿入体内を通して燃焼室内へ導かれるようにな
つている。
内装壁のセラミツクセグメントが、金属製の外套
壁とセラミツクセグメントとの間の中間壁を形成
する金属製の保持薄板によつて変位可能にかつ熱
絶縁的に金属製の外套壁に取り付けられており、
金属製の外套壁と保持薄板との間の室から冷却空
気が空気案内挿入体の側方の開口を介して空気案
内挿入体内を通して燃焼室内へ導かれるようにな
つている。
発明の作用・効果
本発明の前記構成に基づき、保持薄板が前述の
公知技術に比べて特に効果的に、すなわち両側か
ら冷却され、かつ冷却のためにのみ使用される空
気量がわずかになり、それというのは冷却空気の
大部分が燃焼空気として燃焼室内へ導かれるから
である。さらに、保持薄板から成る中間壁の構
成、及びこれに基づく同心的に内外に位置する中
間室の構成により、セラミツクセグメント（内装
壁）に対する熱衝撃のおそれが著しく減少せしめ
られる。
公知技術に比べて特に効果的に、すなわち両側か
ら冷却され、かつ冷却のためにのみ使用される空
気量がわずかになり、それというのは冷却空気の
大部分が燃焼空気として燃焼室内へ導かれるから
である。さらに、保持薄板から成る中間壁の構
成、及びこれに基づく同心的に内外に位置する中
間室の構成により、セラミツクセグメント（内装
壁）に対する熱衝撃のおそれが著しく減少せしめ
られる。
実施例
第１図に示してあるように、管燃焼室若しくは
リング燃焼室は金属製の外套壁１及び、この外套
壁内に配置されかつセラミツクセグメント３から
成るリング状の内装壁によつて形成されている。
セラミツク製の内装壁は保持薄板２を介して金属
製の外套壁に懸架されている。内装壁の各セラミ
ツクセグメント３は燃焼室の軸線方向の端部に横
断面Ｕ字状のつば状の付加部３ａを有していて、
この付加部３ａで以て燃焼室の軸線方向で互いに
相対している。横断面Ｕ字状の付加部３ａが絶縁
体４を介して保持薄板２の端部条片２ａを受容し
ている。端部条片２ａは第３図に示してあるよう
に、横断面Ｕ字状の付加部３ａの底部に接触して
おらず、その結果リング燃焼室の軸線方向での端
部条片２ａの膨張運動が許されるようになつてい
る。さらに第３図から明らかなように、絶縁体４
は金網若しくは金属フエルト８、該金網若しくは
金属フエルトに施されたジルコン酸化物射出層９
から成つている。保持薄板２が内装壁と逆の端部
で以て金属製の外套壁１の符号２ｂの箇所に係合
している。リング状の内装壁の各セラミツクセグ
メント３は周方向でそれぞれ中央を、管片から成
る空気案内挿入体５によつて貫通されている。管
片から成る空気案内挿入体５は有利にはセラミツ
クセグメント３に接触しておらず、セラミツクセ
グメント３を貫通する箇所に絶縁層１０を備えて
いて、金属製の外套壁１に固定され、かつ保持薄
板２にルーズに取り囲まれ、さらに外側の端部を
閉じられている。保持薄板２は内装壁に向いた側
に特にアルミニウム層若しくは銀層若しくは蒸着
されたプラチナ層の反射面を備えている。外套壁
と内装壁との間に保持薄板を介在させることによ
つて外套壁と内装壁との間には中間室が形成さ
れ、中間室内を空気が保持薄板に向けて、それも イ 衝突流冷却（衝突して冷却を行う）の原理に
基づき半径方向に（第４図）、若しくは ロ 層流冷却（壁面を撫でるように流れて冷却を
行う）の原理に基づき接線方向に（第５図）、
案内される。
リング燃焼室は金属製の外套壁１及び、この外套
壁内に配置されかつセラミツクセグメント３から
成るリング状の内装壁によつて形成されている。
セラミツク製の内装壁は保持薄板２を介して金属
製の外套壁に懸架されている。内装壁の各セラミ
ツクセグメント３は燃焼室の軸線方向の端部に横
断面Ｕ字状のつば状の付加部３ａを有していて、
この付加部３ａで以て燃焼室の軸線方向で互いに
相対している。横断面Ｕ字状の付加部３ａが絶縁
体４を介して保持薄板２の端部条片２ａを受容し
ている。端部条片２ａは第３図に示してあるよう
に、横断面Ｕ字状の付加部３ａの底部に接触して
おらず、その結果リング燃焼室の軸線方向での端
部条片２ａの膨張運動が許されるようになつてい
る。さらに第３図から明らかなように、絶縁体４
は金網若しくは金属フエルト８、該金網若しくは
金属フエルトに施されたジルコン酸化物射出層９
から成つている。保持薄板２が内装壁と逆の端部
で以て金属製の外套壁１の符号２ｂの箇所に係合
している。リング状の内装壁の各セラミツクセグ
メント３は周方向でそれぞれ中央を、管片から成
る空気案内挿入体５によつて貫通されている。管
片から成る空気案内挿入体５は有利にはセラミツ
クセグメント３に接触しておらず、セラミツクセ
グメント３を貫通する箇所に絶縁層１０を備えて
いて、金属製の外套壁１に固定され、かつ保持薄
板２にルーズに取り囲まれ、さらに外側の端部を
閉じられている。保持薄板２は内装壁に向いた側
に特にアルミニウム層若しくは銀層若しくは蒸着
されたプラチナ層の反射面を備えている。外套壁
と内装壁との間に保持薄板を介在させることによ
つて外套壁と内装壁との間には中間室が形成さ
れ、中間室内を空気が保持薄板に向けて、それも イ 衝突流冷却（衝突して冷却を行う）の原理に
基づき半径方向に（第４図）、若しくは ロ 層流冷却（壁面を撫でるように流れて冷却を
行う）の原理に基づき接線方向に（第５図）、
案内される。
本発明において重要なことは、炎管の金属外筒
のような金属製の外套壁内にセラミツク製の内装
壁を単に設けるだけではなく、外套壁と内装壁と
の間に第１及び第２の中間室１２，１３を形成し
て、第２の中間室１３をセラミツク製の内装壁に
隣接して配置することである。金属製の外套壁に
隣接する第１の中間室１２が、主として金属製の
外套壁とセラミツク製の内装壁との異なる熱膨張
係数のために外套壁と内装壁とを所定の間隔に保
つことに役立つと共に、空気捕集室及び空気分配
室としても役立ち、主空気流が金属製の外套壁１
の周囲から外套壁に設けられた孔６，７を通して
第１の中間室１２内へ導かれ、該中間室内を保持
薄板２の半径方向外側に沿つて案内され、かつ空
気案内挿入体５の周壁の開口５ａを通して空気案
内挿入体５内へ導かれ、次いで燃焼室内へ放射状
に流出せしめられる。
のような金属製の外套壁内にセラミツク製の内装
壁を単に設けるだけではなく、外套壁と内装壁と
の間に第１及び第２の中間室１２，１３を形成し
て、第２の中間室１３をセラミツク製の内装壁に
隣接して配置することである。金属製の外套壁に
隣接する第１の中間室１２が、主として金属製の
外套壁とセラミツク製の内装壁との異なる熱膨張
係数のために外套壁と内装壁とを所定の間隔に保
つことに役立つと共に、空気捕集室及び空気分配
室としても役立ち、主空気流が金属製の外套壁１
の周囲から外套壁に設けられた孔６，７を通して
第１の中間室１２内へ導かれ、該中間室内を保持
薄板２の半径方向外側に沿つて案内され、かつ空
気案内挿入体５の周壁の開口５ａを通して空気案
内挿入体５内へ導かれ、次いで燃焼室内へ放射状
に流出せしめられる。
内装壁のセラミツクセグメント３に隣接する第
２の中間室１３は比較的薄い空気層を形成してお
り、この空気層は保持薄板２の小さな多数の流入
孔１４を介して空気を供給される。中間室１３内
に流入して空気層を成する空気はほぼ垂直な方向
に（流入孔１４によつて絞られて）わずかな速度
でセラミツクセグメント３の半径方向外側の壁面
にぶつかる。中間室１３内で空気は保持薄板２の
半径方向内側にも触れ、かつ小さな分流としてセ
ラミツクセグメント３の周囲の端面間の継ぎ目１
１内に形成された多数の小さな開口１５（第６
図）を通つて燃焼室内へ流れる。
２の中間室１３は比較的薄い空気層を形成してお
り、この空気層は保持薄板２の小さな多数の流入
孔１４を介して空気を供給される。中間室１３内
に流入して空気層を成する空気はほぼ垂直な方向
に（流入孔１４によつて絞られて）わずかな速度
でセラミツクセグメント３の半径方向外側の壁面
にぶつかる。中間室１３内で空気は保持薄板２の
半径方向内側にも触れ、かつ小さな分流としてセ
ラミツクセグメント３の周囲の端面間の継ぎ目１
１内に形成された多数の小さな開口１５（第６
図）を通つて燃焼室内へ流れる。
さらに第６図から明らかなように、内装壁の各
セラミツクセグメント３は継ぎ目を周方向で合致
させないように互いにずらされている。第５図に
示すように、空気案内挿入体５の近くで少数の孔
１６を通つて流れる空気は案内板１７によつて保
持薄板２の半径方向内側に沿つて流れるように強
制され、層流を成し、保持薄板及びセラミツクセ
グメント３を冷却して、次いで同じくセラミツク
セグメント３の周囲の端面間の継ぎ目１１内の多
数の小さな開口１５（第６図）を通つて燃焼室内
へ流れる。
セラミツクセグメント３は継ぎ目を周方向で合致
させないように互いにずらされている。第５図に
示すように、空気案内挿入体５の近くで少数の孔
１６を通つて流れる空気は案内板１７によつて保
持薄板２の半径方向内側に沿つて流れるように強
制され、層流を成し、保持薄板及びセラミツクセ
グメント３を冷却して、次いで同じくセラミツク
セグメント３の周囲の端面間の継ぎ目１１内の多
数の小さな開口１５（第６図）を通つて燃焼室内
へ流れる。
本発明の手段によつては保持薄板及び内装壁の
セラミツクセグメントの特に効果的な冷却が行わ
れるだけではなく、1800から2000°Kの高温の内
装壁における熱衝撃が避けられる。
セラミツクセグメントの特に効果的な冷却が行わ
れるだけではなく、1800から2000°Kの高温の内
装壁における熱衝撃が避けられる。
図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は燃焼室の部分断面図、第２図は第１図の
−線に沿つた断面図、第３図は第１図の符号
で示す箇所の拡大断面図、第４図は炎管を衝突流
冷却の原理で冷却される燃焼室の部分断面図、第
５図は炎管を層流冷却の原理で冷却される燃焼室
の部分断面図、第６図は第４図の−線に沿つ
た箇所の拡大平面図である。 １……外套壁、２……保持薄板、３……セラミ
ツクセグメント、４……絶縁体、５……空気案内
挿入体、５ａ……開口、６及び７……孔、８……
金属フエルト、９……ジルコン酸化物射出層、１
０……絶縁層、１１……継ぎ目、１２及び１３…
…中間室、１４……孔、１５……開口、１６……
孔、１７……案内板。
１図は燃焼室の部分断面図、第２図は第１図の
−線に沿つた断面図、第３図は第１図の符号
で示す箇所の拡大断面図、第４図は炎管を衝突流
冷却の原理で冷却される燃焼室の部分断面図、第
５図は炎管を層流冷却の原理で冷却される燃焼室
の部分断面図、第６図は第４図の−線に沿つ
た箇所の拡大平面図である。 １……外套壁、２……保持薄板、３……セラミ
ツクセグメント、４……絶縁体、５……空気案内
挿入体、５ａ……開口、６及び７……孔、８……
金属フエルト、９……ジルコン酸化物射出層、１
０……絶縁層、１１……継ぎ目、１２及び１３…
…中間室、１４……孔、１５……開口、１６……
孔、１７……案内板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガスタービン燃焼室のための炎管であつて、
スリーブ状の金属製の外套壁、該外套壁内に中間
室を形成した状態で配置されてセラミツク製のセ
グメントから成る内装壁、並びに炎管内への空気
供給のために金属製の外套壁に取り付けられた空
気案内挿入体を備えている形式のものにおいて、
内装壁のセラミツクセグメント３が、金属製の外
套壁１とセラミツクセグメントとの間の中間壁を
形成する金属製の保持薄板２によつて変位可能に
かつ熱絶縁的に金属製の外套壁１に取り付けられ
ており、金属製の外套壁と保持薄板２との間の室
から冷却空気が空気案内挿入体５の側方の開口５
ａを介して空気案内挿入体５内を通して燃焼室内
へ導かれるようになつていることを特徴とする炎
管。 ２ 保持薄板２がセラミツクセグメント３に向い
た側を反射面として構成されている特許請求の範
囲第１項記載の炎管。 ３ 空気案内挿入体５がセラミツクセグメントの
範囲に絶縁層１０を有している特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の炎管。 ４ 保持薄板２が衝突流によつて冷却されるよう
になつている特許請求の範囲第１項又は第２項記
載の炎管。 ５ 保持薄板２が層流によつて冷却されるように
なつている特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の炎管。 ６ 保持薄板２が金属製の外套壁１に取り外し可
能に固定されている特許請求の範囲第１項から第
５項のいずれか１項記載の炎管。 ７ 内装壁の各セラミツクセグメント３が燃焼室
の軸線方向の端部につば状の付加部３ａを有して
いて、該つば状の付加部３ａで以て互いに相対し
ており、セラミツクセグメントのつば状の付加部
３ａが絶縁体４を介して保持薄板２のセラミツク
セグメントに向いた側の端部を受容している特許
請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項記載
の炎管。 ８ 絶縁体４がジルコン酸化物射出層９から成つ
ており、ジルコン酸化物射出層が保持薄板２の端
部条片２ａ上に被覆された金属フエルト８に施さ
れている特許請求の範囲第７項記載の炎管。 ９ 保持薄板２が両側で冷却空気流によつて冷却
されるようになつている特許請求の範囲第１項か
ら第８項のいずれか１項記載の炎管。 １０ セラミツクセグメント３が珪素カーバイド
若しくは熱プレスされた焼結珪素窒化物から成つ
ている特許請求の範囲第１項から第９項のいずれ
か１項記載の炎管。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3519938.5 | 1985-06-04 | ||
| DE19853519938 DE3519938A1 (de) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | Brennkammereinrichtung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61282718A JPS61282718A (ja) | 1986-12-12 |
| JPH0459532B2 true JPH0459532B2 (ja) | 1992-09-22 |
Family
ID=6272366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61128300A Granted JPS61282718A (ja) | 1985-06-04 | 1986-06-04 | 炎管 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4907411A (ja) |
| EP (1) | EP0204988B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61282718A (ja) |
| DE (2) | DE3519938A1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3731901A1 (de) * | 1987-09-23 | 1989-04-13 | Mtu Muenchen Gmbh | Verbindung von keramischen und metallischen formteilen |
| JPH0356054U (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-29 | ||
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