JPH08233253A - 冷却式壁部分 - Google Patents

冷却式壁部分

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JPH08233253A
JPH08233253A JP7320429A JP32042995A JPH08233253A JP H08233253 A JPH08233253 A JP H08233253A JP 7320429 A JP7320429 A JP 7320429A JP 32042995 A JP32042995 A JP 32042995A JP H08233253 A JPH08233253 A JP H08233253A
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cooling
wall
cooling passage
cooled
return
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JP7320429A
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Arutohausu Rorufu
アルトハウス ロルフ
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ABB Management AG
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    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 内壁１の近くでこれに対して平行に延び
ていて別個に対流により冷却される多数の縦冷却通路２
を備えた冷却式壁部分であって、隣り合う縦冷却通路２
がそれぞれ中間リブ３を介して互いに結合されており、
縦冷却通路２の下流側の端部に偏向装置４が設けられて
おり、この偏向装置が外壁５の近くで壁部分に配置され
た少なくとも１つの戻し流冷却通路６に接続されてお
り、この戻し流冷却通路から、冷却式壁部分の内壁１に
向かって延びるように中間リブ３内に配置された多数の
小管７が分岐している。 【効果】 この壁部分によれば、冷却媒体が、例えば対
流冷却、しみ出し冷却、フィルム冷却などの冷却のため
に多重に使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷却式壁部分、例え
ば燃焼室壁などのような流れにより囲繞される高温のタ
ーボ機械構成部分の壁部分に関する。
【０００２】
【従来の技術】高すぎる材料温度を回避すべく燃焼室壁
を冷却するために対流式冷却法を使用することは公知で
あるが、この冷却法によれば冷却媒体は、燃焼室流れに
対して並流又は向流の原理で、燃焼室内壁と燃焼室外壁
との間に設けられ環状隙間としても形成できる冷却通路
内に通流されるか、又は互いに仕切られた別個の冷却通
路内に通流されて熱を受け取る。この対流式の冷却法は
例えば高い熱伝導係数を得るためにインパクト冷却と組
合わされることができる（ドイツ連邦共和国特許第２８
３６５３９号明細書）。
【０００３】さらに、燃焼室壁の冷却のために、空気を
制御して燃焼区域内に供給することをベースとする冷却
技術も公知である。この冷却技術は例えばフィルム冷却
法であり、これによれば、冷却媒体が燃焼室内壁に設け
た開口を通して燃焼室の内部へ到達し、燃焼室壁の内側
に沿って流れてその箇所に薄いフィルムを形成し、この
フィルムが熱的な絶縁層を形成して壁の熱負荷を軽減す
る。
【０００４】しかし、これら公知の冷却技術は、ガスタ
ービンプラントの効率、ひいてはそれに伴う著しく高い
温度並びに可能な限りわずかな冷却空気消費量に対する
次第に増大する要求にはもはや対処するに困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記欠点を回避すべく
本発明の課題とするところは、冷却媒体が内的に多重に
冷却のために使用され、かつこれにより高い冷却効果が
得られるように、冷却式壁部分を改良することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、内壁の近くでこれに対して平行に延びていて別個
に対流により冷却される多数の縦冷却通路を備えた冷却
式壁部分であって、隣り合う縦冷却通路がそれぞれ中間
リブを介して互いに結合されている形式のものにおい
て、縦冷却通路の下流側の端部に偏向装置が設けられて
おり、この偏向装置が外壁の近くで壁部分に配置された
少なくとも１つの戻し流冷却通路に接続されており、こ
の戻し流冷却通路から、冷却式壁部分の内壁に向かって
延びるように中間リブ内に配置された多数の小管が分岐
していることを特徴としている。
【０００７】小管が戻し流冷却通路内の流れ方向に対し
て直角に配置されていると特別効果的である。
【０００８】さらに、小管が戻し流冷却通路内の流れ方
向に対して直角からずれた角度、例えば鋭角を成して中
間リブ内に配置されていると有利である。
【０００９】さらに、壁部分が燃焼室冷却煉瓦から成
り、冷却式壁部分の内壁が燃焼室流れにより囲繞されて
いると有利である。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例を図１から図
５までについて詳しく説明する。
【００１１】図１は内壁１の近くでこれに対して平行に
延びる複数の縦冷却通路２を配置した冷却式壁部分を示
す。これらの縦冷却通路２は中間リブ３を介して互いに
結合されている。縦冷却通路２の下流側の端部にはそれ
ぞれ１つの偏向装置４、例えば湾曲した薄板が配置され
ており、この偏向装置を介して縦冷却通路２がそれぞれ
戻し流冷却通路６に接続されている。戻し流冷却通路６
は冷却式壁部分の外壁５の近くに配置されており、かつ
その下側は中間リブ３により制限されている。中間リブ
３の中央では、内壁１に対して直角に多数の小管７がそ
れぞれの戻し流冷却通路６から分岐しており、この小管
は戻し流冷却通路６と内壁１との間の横の接続を生ぜし
めている。
【００１２】図２及び図３には図１の部分縦断面が示さ
れている。図２は中間リブ３と小管７とを含む１平面内
での部分縦断面であり、図３は縦冷却通路２を含む１平
面内での部分縦断面である。
【００１３】図２及び図３に基づいて本冷却法が良好に
説明される。図３によれば、冷却媒体１１、例えば空気
又は蒸気がまず縦冷却通路２内に達し、この場所で対流
により壁部分の内壁１を冷却する。縦冷却通路２の下流
側の端部には冷却媒体１１の流れが偏向装置４により角
１８０°偏向され、次いで向流原理で戻し流冷却通路６
内へ流入する。図２に示したように、戻し流冷却通路６
からは、冷却式壁部分の内壁１に対して直角に多数の小
管７が分岐しており、これらの小管は縦冷却通路２どう
しの間の中間リブ３を貫通して延びている。冷却媒体１
１は次いで戻し流冷却通路６から、互いに密に列を成し
て配置されたこれらの小管７を貫流して中間リブ３を対
流により冷却する。この場合、ガス状の媒体が多数の小
さな孔を貫流するので、しみ出し冷却が行われる。冷却
式壁部分の内壁１には冷却媒体１１により熱的な薄い絶
縁層が形成され、この絶縁層が壁の熱負荷を軽減する。
【００１４】熱的に負荷される壁部分の冷却のために、
種々の冷却技術の組合わせに基づき冷却媒体を内的に多
重に使用することにより、冷却効果が著しく向上する。
【００１５】本発明は上述の実施例に制約されないのは
勿論である。図４には例えば複数ではなく、環状隙間の
形態のたった１つの戻し流冷却通路６を備えた冷却式壁
部分の部分横断面が示されている。
【００１６】図５にはガスタービンバーナの部分縦断面
が示されており、図５の（ａ）は縦冷却通路２を含む１
平面内での断面を示し、図５の（ｂ）は中間リブ３と小
管７とを含む１平面内での断面を示す。
【００１７】本発明に基づく冷却式壁部分は、この実施
例では燃焼室冷却煉瓦８を形成している。縦冷却通路２
内の冷却媒体１１としての冷却空気が燃焼室流れ９に対
して反対方向で縦冷却通路に沿って流れることにより、
燃焼室の内壁１がまず向流原理で対流により冷却され
る。勿論、並流原理で対流冷却を行うことも可能であ
る。
【００１８】縦冷却通路２の端部には偏向装置４が配置
されており、これにより冷却空気が方向転換させられ
る。冷却空気は角１８０°偏向され、戻し流冷却通路６
内へ流入する。次いで冷却空気としての冷却媒体１１は
図５の（ｂ）に示すように、中間リブ３内で延びる小管
７内へ流入する。これらの小管７は縦冷却通路２の全長
にわたり分配されて配置されており、この結果、中間リ
ブ３は比較的わずかな空気消費量で冷却される。
【００１９】小管７はこの実施例では、内壁１に対して
直角には配置されていず、戻し流冷却通路６内の流れ方
向に対して鋭角を成して配置されており、その結果、冷
却空気としての冷却媒体１１は燃焼室流れ９の流れ方向
に対して斜めに燃焼室の内部へ流入する。このようにす
れば、内壁１に形成されたフィルム冷却・絶縁層が、例
えば燃焼室の内部への冷却空気の直角な流入の場合に比
して著しい付着性を発揮する。その場合、小管の斜め位
置は冷却空気・フィルム形成の、流れに依存する剥離現
象の強さに応じて選択される。
【００２０】これにより、燃焼室の内壁はわずかな空気
消費量で極めて良好に冷却され、その際、熱的な絶縁層
が壁の熱負荷を著しく軽減する。さらに、冷却の目的で
供給された空気が燃焼室流れ９内へ強力に導入されて良
好に混入される。予混合燃焼でこの絶縁層の有する利点
は、予混合火炎１０が壁の流れ境界層内では上流の燃料
噴入箇所、要するに火炎がディフューザ状で燃焼する箇
所まで移動しない。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の利点とす
るところは、冷却媒体、例えば冷却空気が多重に、要す
るに１つには縦冷却通路内での対流冷却のために、かつ
２つには横に延びる小管内での対流冷却を行うしみ出し
冷却のために、３つには冷却式壁部分の内壁のフィルム
冷却のために使用されることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例に基づく冷却式壁部分を部分
的に断面して示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分縦断面図であ
る。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分縦断面図
である。
【図４】本発明の別の実施例に基づく冷却式壁部分の部
分縦断面図である。
【図５】（ａ）は燃焼室壁と燃焼室とを、しみ出し冷却
が行われる１平面内で部分的に断面した図であり、
（ｂ）は燃焼室壁と燃焼室とを、対流冷却が行われる１
平面で部分的に断面して示す図である。
【符号の説明】
１ 内壁、 ２ 縦冷却通路、 ３ 中間リブ、 ４
偏向装置、 ５ 外壁、 ６ 戻し流冷却通路、 ７
小管、 ８ 燃焼室冷却煉瓦、 ９ 燃焼室流れ、 １
０ 予燃焼火炎、 １１ 冷却媒体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内壁（１）の近くでこれに対して平行に
    延びていて別個に対流により冷却される多数の縦冷却通
    路（２）を備えた冷却式壁部分であって、隣り合う縦冷
    却通路（２）がそれぞれ中間リブ（３）を介して互いに
    結合されている形式のものにおいて、縦冷却通路（２）
    の下流側の端部に偏向装置（４）が設けられており、こ
    の偏向装置が外壁（５）の近くで壁部分に配置された少
    なくとも１つの戻し流冷却通路（６）に接続されてお
    り、この戻し流冷却通路から、冷却式壁部分の内壁
    （１）に向かって延びるように中間リブ（３）内に配置
    された多数の小管（７）が分岐していることを特徴とす
    る冷却式壁部分。
  2. 【請求項２】 小管（７）が戻し流冷却通路（６）内の
    流れ方向に対して直角に配置されている請求項１記載の
    冷却式壁部分。
  3. 【請求項３】 小管（７）が戻し流冷却通路（６）内の
    流れ方向に対して鋭角を成して配置されている請求項１
    記載の冷却式壁部分。
  4. 【請求項４】 壁部分が燃焼室冷却煉瓦（８）から成
    り、かつ、冷却式壁部分の内壁（１）が燃焼室流れ
    （９）により囲繞されている請求項１記載の冷却式壁部
    分。
JP7320429A 1994-12-09 1995-12-08 冷却式壁部分 Pending JPH08233253A (ja)

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DE4443864A DE4443864A1 (de) 1994-12-09 1994-12-09 Gek}hltes Wandteil

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