JPH06213002A - ガスタービンの燃焼器 - Google Patents

ガスタービンの燃焼器

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JPH06213002A
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シュルテ−ヴェルニング ブルクハルト
Roger Suter
ズター ローガー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却通路における横方向流速が一定で、しか
も均一な冷却作用が得られるように、外周壁と内周壁と
の間の冷却通路を構成する。 【構成】 冷却通路５の高さが、冷却空気供給に対する
横方向の流れ方向で徐々に増大しており、吹き当て空気
が吹き当て面４に直角に衝突するように、管７が配置さ
れていて、該管７の高さが横方向の流れ方向で増大し
て、この場合、該管７と吹き当て面４との間隔が、冷却
通路５の全長にわたって一定であるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの燃焼器
であって、該燃焼器の壁が、吹き当て冷却によって冷却
可能である形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式のガスタービンの燃焼器
は公知である。このような燃焼器においては、吹き当て
冷却コンセプトを実現するために、例えば環状燃焼器壁
を冷却するために、孔付きプレートによって作業するよ
うになっている。この孔付きプレートは冷却ガス噴流を
形成して、この冷却ガス噴流が、下方に位置する表面に
直角に衝突して、この表面を冷却するようになってい
る。孔付きプレートと吹き当て面とは一緒に通路を形成
していて、この通路において、流入する冷却空気質量が
さらに搬送される。
【０００３】熱伝達率は、第１の冷却噴流に対して最大
である。この熱伝達率は、吹き当て冷却通路の延びる長
さに沿って減小する。それというのは、増大する横方向
流速の影響により、吹き当て噴流の変向が増大してしま
うからある。
【０００４】従って、比較的長い区間の後では、この吹
き当て冷却における冷却作用は、純然たる対流冷却にお
ける冷却作用よりも僅かにしか良好ではない。
【０００５】それでもなお、規定された距離にわたって
ある程度均一な冷却作用を達成するために従来では、吹
き当て冷却流がその都度新たに開始されて、熱伝達率の
ために、必要とされる平均値を巡ってほぼ鋸歯状の経過
が得られるようにしていた。
【０００６】先行技術の欠点は、冷却区間全長にわたっ
て均一な冷却作用が達成されず、しかも吹き当て流の新
たな開始のために付加的な手間をかけなければならない
ことにある。
【０００７】これらの欠点は、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第２８３６５３９号明細書に基づき公知の技術的
な解決手段、つまり、吹き当て冷却作用を改善するため
に、ガスタービンのための高温ガスケーシングにおい
て、孔付きプレートの開口に、冷却空気ガイドが一定の
長さの管の形で挿入されているような解決手段をもって
しても取り除くことはできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
欠点を回避して、冷却通路における横方向流速が一定
で、しかも均一な冷却作用が得られるように、外周壁と
内周壁との間の冷却通路が構成されているような、吹き
当て冷却によって燃焼器壁を冷却するためのガスタービ
ン燃焼室を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、ガスタービンの燃焼器であって、
該燃焼器の壁が、吹き当て冷却によって冷却可能であ
り、冷却ガス噴流が孔付きプレートを通って吹き当て面
に衝突するようになっており、冷却通路内で孔付きプレ
ート上に管が配置されており、孔付きプレートと吹き当
て面とが冷却通路を形成している形式のものにおいて、
冷却通路の高さが、冷却空気供給に対する横方向の流れ
方向で徐々に増大しており、吹き当て空気が吹き当て面
に直角に衝突するように、管が配置されていて、該管の
高さが横方向の流れ方向で増大して、この場合、該管と
吹き当て面との間隔が、冷却通路の全長にわたって一定
であるようにした。
【００１０】
【発明の効果】本発明の利点は、特に次の点に見られ
る。すなわち、冷却通路には一定の横方向流速が形成さ
れて、冷却通路における粘性圧力損失（ｖｉｓｋｏｓｅ
ｒ Ｄｒｕｃｋｖｅｒｌｕｓｔ）が減じられ、一定の吹
き当て噴流速度が生じる。吹き当て冷却区間に沿って、
熱伝達率は一定に維持されるので、極めて均一な熱導出
が可能になる。
【００１１】冷却通路の高さと管の高さとが直線状に増
大していると有利である。
【００１２】さらに、冷却作用の意図的な制御を達成す
るために、孔の直径と、孔同士の間隔と、管の高さと
が、所望の冷却作用に関連して選択されていると有利で
ある。このように構成されていると、例えば環状燃焼器
の向流冷却後に、冷却作用を局所的に集中させることが
でき、これにより、バーナの近傍において高い熱流が導
出される。
【００１３】
【実施例】図面には本発明の実施例が示されている。こ
の図面は、環境汚染をもたらすことのないバーナ（ダブ
ルコーン形バーナ）を備えた環状燃焼器の部分縦断面図
である。本発明の理解のために重要な構成部分のみを示
した。作業媒体の流れ方向は矢印で示した。
【００１４】以下に本発明の実施例を図面につき詳しく
説明する。
【００１５】図面には、ガスタービンの燃焼器１の一部
が示されている。この燃焼器は、環境汚染をもたらすこ
とのないバーナ２（ダブルコーン形バーナ）を備えた環
状燃焼器として形成されている。このガスタービンの燃
焼器１の内壁は、対流冷却によって、次いで吹き当て冷
却によって冷却される。すなわち、対流冷却区間Ｉに続
いて吹き当て冷却区間ＩＩが設けられている。全圧力損
失を減じるために、バーナに流入するための移行部はデ
ィフューザ８として形成されている。
【００１６】孔付きプレート３と吹き当て面４との間に
形成された冷却通路５は、横方向の流れ方向で直線的に
増大する高さを有している。このように互いに離れる方
向で広がる冷却通路５によって、一定の横方向流速が生
じる。すなわち、孔付きプレート３を介して行なわれる
質量供給が、所定の横断面拡大によって補償される。こ
のような手段は、冷却通路５における粘性圧力損失の減
小をもたらすとともに、孔付きプレート３にわたって一
定の圧力差が形成されていることに基づき、一定の吹き
当て噴流速度をもたらす。
【００１７】しかしながら、吹き当て面４に衝突するま
での冷却噴流の距離も、これにより長くされているの
で、この距離に沿って作用する横方向流が、それが小さ
なものであっても、冷却噴流を変向させ、ひいては冷却
作用を減じてしまうおそれがある。この場合、孔付きプ
レート３の孔６に、管７が次のように取り付けられてい
ることによって、すなわち、冷却通路５に設けられた吹
き当て面４に対する距離が一定で、吹き当て空気が各管
７の通路内で、冷却表面（吹き当て面４）の近傍にまで
接近してから、吹き当て面４に直角に衝突するように取
り付けられていることによって補償が得られる。
【００１８】これらの両手段を組み合わせることによっ
て、吹き当て冷却区間ＩＩに沿った熱伝達率が一定に維
持され、ひいては極めて均一な熱導出が達成される。
【００１９】管７の高さと、孔６の直径ならびに孔６同
士の間隔を適宜に選択することによって、冷却作用に意
図的に影響を与えることができるので、例えば、汚染を
もたらすことのないバーナ２を有する燃焼器１の向流冷
却後に、冷却作用を局所的に集中させることができ、こ
れにより、バーナ２の近傍において高い熱流を導出でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による環状燃焼器の部分縦断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 燃焼器、 ３ バーナ、 ３ 孔付きプレート、
４ 吹き当て面、 ５冷却通路、 ６ 孔、 ７ 管、
８ ディフューザ、 Ｉ 対流冷却区間、ＩＩ 吹き
当て冷却区間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンの燃焼器であって、該燃焼
    器の壁が、吹き当て冷却によって冷却可能であり、冷却
    ガス噴流が孔付きプレート（３）を通って吹き当て面
    （４）に衝突するようになっており、冷却通路内で孔付
    きプレート（３）の孔（６）上に管（７）が配置されて
    おり、孔付きプレート（３）と吹き当て面（４）とが冷
    却通路（５）を形成している形式のものにおいて、冷却
    通路（５）の高さが、冷却空気供給に対する横方向の流
    れ方向で徐々に増大しており、吹き当て空気が吹き当て
    面（４）に直角に衝突するように、管（７）が配置され
    ていて、該管（７）の高さが横方向の流れ方向で増大し
    て、この場合、該管（７）と吹き当て面（４）との間隔
    が、冷却通路（５）の全長にわたって一定であるように
    なっていることを特徴とする、ガスタービンの燃焼器。
  2. 【請求項２】 冷却通路（５）の高さと管（７）の高さ
    とが直線状に増大している、請求項１記載の燃焼器。
  3. 【請求項３】 孔（６）の直径と、孔（６）同士の間隔
    と、管（７）の高さとが、所望の冷却作用に関連して選
    択可能である、請求項１記載の燃焼器。
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