JPH0941989A - 燃焼ガススクロールを有するガスタービン - Google Patents
燃焼ガススクロールを有するガスタービンInfo
- Publication number
- JPH0941989A JPH0941989A JP19140495A JP19140495A JPH0941989A JP H0941989 A JPH0941989 A JP H0941989A JP 19140495 A JP19140495 A JP 19140495A JP 19140495 A JP19140495 A JP 19140495A JP H0941989 A JPH0941989 A JP H0941989A
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- JP
- Japan
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- combustion gas
- scroll
- turbine
- supported
- combustor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一体の構造を分割することにより熱応力と支
持部やコーナー部の応力を少なくした燃焼ガススクロー
ルを提供する。 【解決手段】 単一の燃焼器と、この燃焼器の燃焼ガス
を円周状に分布する燃焼ガススクロールと、この燃焼ガ
ススクロールからの燃焼ガスにより回転するタービンと
を有するガスタービンであり、燃焼ガススクロール１
は、一方の側面とこれに近い内円周１０ｃの一部とが開
放された円環４よりなり外円周１０ａのほぼ中央で半径
方向に移動可能に支持され、外円周端１０ｄで水平方向
に移動可能に支持された第１部材１０と、垂直先端部１
１ａで半径方向に移動可能に支持され、円環４の一方の
側面を構成すると共に半径内方に行くに従い水平方向へ
曲がり、タービンノズル内周３ｂ近傍で支持された第２
部材１１と、円環４の内円周開放端１０ｃと水平方向移
動可能に接続し、半径内方に行くに従い水平方向に曲が
りタービンノズル外周３ａ近傍で支持された第３部材１
２とを有する。
持部やコーナー部の応力を少なくした燃焼ガススクロー
ルを提供する。 【解決手段】 単一の燃焼器と、この燃焼器の燃焼ガス
を円周状に分布する燃焼ガススクロールと、この燃焼ガ
ススクロールからの燃焼ガスにより回転するタービンと
を有するガスタービンであり、燃焼ガススクロール１
は、一方の側面とこれに近い内円周１０ｃの一部とが開
放された円環４よりなり外円周１０ａのほぼ中央で半径
方向に移動可能に支持され、外円周端１０ｄで水平方向
に移動可能に支持された第１部材１０と、垂直先端部１
１ａで半径方向に移動可能に支持され、円環４の一方の
側面を構成すると共に半径内方に行くに従い水平方向へ
曲がり、タービンノズル内周３ｂ近傍で支持された第２
部材１１と、円環４の内円周開放端１０ｃと水平方向移
動可能に接続し、半径内方に行くに従い水平方向に曲が
りタービンノズル外周３ａ近傍で支持された第３部材１
２とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単一の燃焼器からの燃
焼ガスを円周状に分布させてタービン翼に供給する燃焼
ガススクロールを有するガスタービンに関する。
焼ガスを円周状に分布させてタービン翼に供給する燃焼
ガススクロールを有するガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンは、図２にその一例を示す
ように、空気圧縮機、燃焼器、タービン等から構成さ
れ、空気圧縮機で加圧した空気により、燃焼器で燃料を
燃焼させて燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスによりタ
ービンを駆動し、このタービンにより空気圧縮機を回転
駆動するようになっている。また、図２に例示したガス
タービンでは、多数の燃焼器が周囲に配置されている
が、陸上用や航空機の補助動力用のガスタービンでは、
メンテナンス性の向上、コスト等の見地から単一の燃焼
器だけを備えたものが多い。かかる単一の燃焼器を備え
たガスタービンでは、空気圧縮機とタービンとの間に渦
巻き状の空間（スクロール部という）が設けられ、燃焼
器からの燃焼ガスがこのスクロール部により周方向に分
散され、タービンの翼列にほぼ均等に流入するようにな
っている。
ように、空気圧縮機、燃焼器、タービン等から構成さ
れ、空気圧縮機で加圧した空気により、燃焼器で燃料を
燃焼させて燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスによりタ
ービンを駆動し、このタービンにより空気圧縮機を回転
駆動するようになっている。また、図２に例示したガス
タービンでは、多数の燃焼器が周囲に配置されている
が、陸上用や航空機の補助動力用のガスタービンでは、
メンテナンス性の向上、コスト等の見地から単一の燃焼
器だけを備えたものが多い。かかる単一の燃焼器を備え
たガスタービンでは、空気圧縮機とタービンとの間に渦
巻き状の空間（スクロール部という）が設けられ、燃焼
器からの燃焼ガスがこのスクロール部により周方向に分
散され、タービンの翼列にほぼ均等に流入するようにな
っている。
【０００３】図３は、単一の燃焼器を備えたガスタービ
ンの一例を示す図である。従来のガスタービンでは、燃
焼器がスクロール部に直接取り付けられていたが、燃焼
器の低公害化に伴い燃焼器自体の長さや燃焼器とスクロ
ール間が長くなっている。スクロール部は二重構造とな
っており、内側に燃焼ガススクロールが設けられ、外側
スクロール部と燃焼ガススクロールの間を空気圧縮機か
らの加圧空気が燃焼器へ流れ、燃焼器からの燃焼ガスが
燃焼ダクトを通り燃焼ガススクロール内をタービンへ流
れるようになっている。
ンの一例を示す図である。従来のガスタービンでは、燃
焼器がスクロール部に直接取り付けられていたが、燃焼
器の低公害化に伴い燃焼器自体の長さや燃焼器とスクロ
ール間が長くなっている。スクロール部は二重構造とな
っており、内側に燃焼ガススクロールが設けられ、外側
スクロール部と燃焼ガススクロールの間を空気圧縮機か
らの加圧空気が燃焼器へ流れ、燃焼器からの燃焼ガスが
燃焼ダクトを通り燃焼ガススクロール内をタービンへ流
れるようになっている。
【０００４】図４は燃焼ガススクロールの断面図で燃焼
器からの燃焼ダクトと直接接続された部分以外の一般の
位置の断面を示す。燃焼ガススクロール１はタービン軸
Ｃを中心とした円環部４と、円環部４とタービンノズル
３を結ぶ垂直部５からなり、燃焼器からの燃焼ガスを円
周方向に分散しタービンノズル３に均一に流入させる。
燃焼ガススクロール１は外側スクロール部２で覆われ、
外側スクロール部２より円周に沿って半径方向に複数本
設けられた支持ピン６により半径方向に移動可能に支持
され、垂直部５でタービンノズル３と熱膨張可能に取り
付けられている。なお、燃焼ガススクロール１はその周
囲に加圧空気の一部を流して冷却されている。
器からの燃焼ダクトと直接接続された部分以外の一般の
位置の断面を示す。燃焼ガススクロール１はタービン軸
Ｃを中心とした円環部４と、円環部４とタービンノズル
３を結ぶ垂直部５からなり、燃焼器からの燃焼ガスを円
周方向に分散しタービンノズル３に均一に流入させる。
燃焼ガススクロール１は外側スクロール部２で覆われ、
外側スクロール部２より円周に沿って半径方向に複数本
設けられた支持ピン６により半径方向に移動可能に支持
され、垂直部５でタービンノズル３と熱膨張可能に取り
付けられている。なお、燃焼ガススクロール１はその周
囲に加圧空気の一部を流して冷却されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、燃焼ガススクロ
ール１は板を加工して所定の形状とし溶接により一体の
構造としている。また、燃焼ガススクロール１は内部を
燃焼ガスが通り、外側を加圧空気が流れて冷却してお
り、温度差とともに圧力差を受ける。この温度差は燃焼
ガススクロール１の各部において異なり、一体構造とな
っているため各部に高いレベルの熱応力が発生する。ま
た、圧力差により荷重をうけるが、熱膨張を拘束しない
よう支持部は必要最小限の数となっているので、支持部
やコーナー部等に高いレベルの応力が高温下で発生して
いた。
ール１は板を加工して所定の形状とし溶接により一体の
構造としている。また、燃焼ガススクロール１は内部を
燃焼ガスが通り、外側を加圧空気が流れて冷却してお
り、温度差とともに圧力差を受ける。この温度差は燃焼
ガススクロール１の各部において異なり、一体構造とな
っているため各部に高いレベルの熱応力が発生する。ま
た、圧力差により荷重をうけるが、熱膨張を拘束しない
よう支持部は必要最小限の数となっているので、支持部
やコーナー部等に高いレベルの応力が高温下で発生して
いた。
【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、一体の構造を分割することにより熱応力と支持部
やコーナー部の応力を少なくした燃焼ガススクロールを
提供することを目的とする。
ので、一体の構造を分割することにより熱応力と支持部
やコーナー部の応力を少なくした燃焼ガススクロールを
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、単一の燃焼器と、この燃焼器の燃焼ガスを円周状に
分散させる燃焼ガススクロールと、この燃焼ガススクロ
ールからの燃焼ガスにより回転するタービンとを有する
ガスタービンにおいて、前記燃焼ガススクロールは、一
方の側面とこれに近い内円周の一部とが開放された円環
よりなり外円周のほぼ中央で半径方向に移動可能に支持
され、外円周端で水平方向に移動可能に支持された第１
部材と、垂直先端部で半径方向に移動可能に支持され、
円環の一方の側面を構成すると共に半径内方に行くに従
い水平方向へ曲がり、タービンノズル内周近傍で支持さ
れた第２部材と、円環の内円周端と水平方向移動可能に
接続し、半径内方に行くに従い水平方向に曲がりタービ
ンノズル外周近傍で支持された第３部材と、を有する。
め、単一の燃焼器と、この燃焼器の燃焼ガスを円周状に
分散させる燃焼ガススクロールと、この燃焼ガススクロ
ールからの燃焼ガスにより回転するタービンとを有する
ガスタービンにおいて、前記燃焼ガススクロールは、一
方の側面とこれに近い内円周の一部とが開放された円環
よりなり外円周のほぼ中央で半径方向に移動可能に支持
され、外円周端で水平方向に移動可能に支持された第１
部材と、垂直先端部で半径方向に移動可能に支持され、
円環の一方の側面を構成すると共に半径内方に行くに従
い水平方向へ曲がり、タービンノズル内周近傍で支持さ
れた第２部材と、円環の内円周端と水平方向移動可能に
接続し、半径内方に行くに従い水平方向に曲がりタービ
ンノズル外周近傍で支持された第３部材と、を有する。
【０００８】
【作用】燃焼ガススクロールは円環の主要部を構成する
第１部材と、円環の一方の側面と垂直部の一部を構成す
る第２部材と、垂直部の一部を構成する第３部材とから
構成され、各部材は熱膨張を拘束しないでシールを維持
するように接続されている。第１部材は円環の外円周で
半径方向に移動可能に複数本の支持ピンにより支持さ
れ、外円周端で水平方向に移動可能に支持されており、
拘束が少ないため熱応力が少ない。また支持ピンは円環
部のみ支持すればよいので、従来のように垂直部まで支
持する必要がなく支持部に加わる応力も少なくなる。ま
たコーナー部に加わる応力も円環部がコの字状になって
開放されているので拘束が少なく従来に比べ減少する。
第１部材と、円環の一方の側面と垂直部の一部を構成す
る第２部材と、垂直部の一部を構成する第３部材とから
構成され、各部材は熱膨張を拘束しないでシールを維持
するように接続されている。第１部材は円環の外円周で
半径方向に移動可能に複数本の支持ピンにより支持さ
れ、外円周端で水平方向に移動可能に支持されており、
拘束が少ないため熱応力が少ない。また支持ピンは円環
部のみ支持すればよいので、従来のように垂直部まで支
持する必要がなく支持部に加わる応力も少なくなる。ま
たコーナー部に加わる応力も円環部がコの字状になって
開放されているので拘束が少なく従来に比べ減少する。
【０００９】第２部材は一端が半径方向に移動可能に支
持され他端は水平及び垂直方向に移動可能に支持されて
いる。また第３部材は一端が水平方向に移動可能に第１
部材と接続し他端がタービンノズル近傍で支持されてい
る。これにより、従来のように一体化された場合に比べ
拘束が少なく、自身の部材内部に発生する温度差も少な
くなるので熱応力が減少する。また自身に加わる差圧の
み負担すればよいので、従来のように一体化された他の
部分からの荷重を支持しないので支持部の応力も減少す
る。
持され他端は水平及び垂直方向に移動可能に支持されて
いる。また第３部材は一端が水平方向に移動可能に第１
部材と接続し他端がタービンノズル近傍で支持されてい
る。これにより、従来のように一体化された場合に比べ
拘束が少なく、自身の部材内部に発生する温度差も少な
くなるので熱応力が減少する。また自身に加わる差圧の
み負担すればよいので、従来のように一体化された他の
部分からの荷重を支持しないので支持部の応力も減少す
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は燃焼ガススクロールの断面図で、燃
焼器からの燃焼ダクトと直接接続された部分以外の一般
の部分の断面を示し、図４と同じ部分を表している。図
４と同一符号は同一の機能を有するものを表す。燃焼ガ
ススクロール１はタービン軸Ｃを中心とした円環部４
と、円環部４とタービンノズル３を結ぶ垂直部５からな
り、燃焼器からの燃焼ガスを円周方向に分散しタービン
ノズル３に均一に流入させる。燃焼ガススクロール１は
その周囲に加圧空気の一部を流して冷却されている。
て説明する。図１は燃焼ガススクロールの断面図で、燃
焼器からの燃焼ダクトと直接接続された部分以外の一般
の部分の断面を示し、図４と同じ部分を表している。図
４と同一符号は同一の機能を有するものを表す。燃焼ガ
ススクロール１はタービン軸Ｃを中心とした円環部４
と、円環部４とタービンノズル３を結ぶ垂直部５からな
り、燃焼器からの燃焼ガスを円周方向に分散しタービン
ノズル３に均一に流入させる。燃焼ガススクロール１は
その周囲に加圧空気の一部を流して冷却されている。
【００１１】円環部４はコの字状の第１部材１０からな
り、第１部材１０は外円周材１０ａ、側面材１０ｂおよ
び内円周材１０ｃから構成される。燃焼ガススクロール
１の外側に設けられた外側スクロール部２から円周方向
に複数本、例えば６本の支持ピン６が半径内方向に、外
円周材１０ａに半径方向移動可能に接続し第１部材１０
を支持する。外円周端１０ｄ側の外円周材１０ａには整
流材１０ｅが設けられ燃焼ガスを整流する。外円周端１
０ｄは水平方向に移動可能に後述する第２部材１１の外
周部シール環１１ｃと組み付けられることによってシー
ル性を維持する。
り、第１部材１０は外円周材１０ａ、側面材１０ｂおよ
び内円周材１０ｃから構成される。燃焼ガススクロール
１の外側に設けられた外側スクロール部２から円周方向
に複数本、例えば６本の支持ピン６が半径内方向に、外
円周材１０ａに半径方向移動可能に接続し第１部材１０
を支持する。外円周端１０ｄ側の外円周材１０ａには整
流材１０ｅが設けられ燃焼ガスを整流する。外円周端１
０ｄは水平方向に移動可能に後述する第２部材１１の外
周部シール環１１ｃと組み付けられることによってシー
ル性を維持する。
【００１２】垂直部５は第２部材１１と第３部材１２と
からなる。第２部材１１は垂直先端部１１ａで支持部１
３に垂直方向に移動可能に支持される。また支持部１３
では外周部シール環１１ｃを介して第１部材１０の外円
周端１０ｄを水平移動可能に支持する。第２部材１１は
半径内方に行くに従い水平方向に曲がりタービンノズル
内周部３ｂに近づき、水平端１１ｂで止まる。水平端１
１ｂは周囲の支持構造物に取り付けられた水平端支持部
１４で支持される。水平端支持部１４は水平部材１４ａ
と斜め部材１４ｂがＶ字型を構成し、斜め部材１４ｂの
角度が変化することにより第２部材１１の水平端１１ｂ
の水平方向、垂直方向の弾性変形を可能にする。斜め部
材１４ｂの先端はタービンノズル内周部３ｂの入口に近
接した位置に配置されている。
からなる。第２部材１１は垂直先端部１１ａで支持部１
３に垂直方向に移動可能に支持される。また支持部１３
では外周部シール環１１ｃを介して第１部材１０の外円
周端１０ｄを水平移動可能に支持する。第２部材１１は
半径内方に行くに従い水平方向に曲がりタービンノズル
内周部３ｂに近づき、水平端１１ｂで止まる。水平端１
１ｂは周囲の支持構造物に取り付けられた水平端支持部
１４で支持される。水平端支持部１４は水平部材１４ａ
と斜め部材１４ｂがＶ字型を構成し、斜め部材１４ｂの
角度が変化することにより第２部材１１の水平端１１ｂ
の水平方向、垂直方向の弾性変形を可能にする。斜め部
材１４ｂの先端はタービンノズル内周部３ｂの入口に近
接した位置に配置されている。
【００１３】第３部材１２は先端部１２ａで内円周材１
０ｃと水平方向に摺動可能に接続され、後端部１２ｂで
周囲の支持構造物に取り付けられた支持部１５に固定し
ている。支持部１５は第３部材１２と同じ程度の厚みを
有し撓み易くなっているので大きな拘束は生じない。ま
た支持部１５はタービンノズル外周部３ａとの間で相互
に半径方向の摺動が可能となっているので、支持部１５
自身に大きな熱応力が生じることもない。
０ｃと水平方向に摺動可能に接続され、後端部１２ｂで
周囲の支持構造物に取り付けられた支持部１５に固定し
ている。支持部１５は第３部材１２と同じ程度の厚みを
有し撓み易くなっているので大きな拘束は生じない。ま
た支持部１５はタービンノズル外周部３ａとの間で相互
に半径方向の摺動が可能となっているので、支持部１５
自身に大きな熱応力が生じることもない。
【００１４】以上の構成により第１部材１０〜第３部材
１２は各部材内部における温度分布の不均一による熱応
力を負担すればよいので、これらの部材が一体に構成さ
れている場合に比べ温度分布の不均一が少なくなり熱応
力も少なくなる。また各部材はそれぞれに加わる圧力差
による荷重のみ負担すればよいので、これらの部材が一
体に構成されている場合に比べ負担する荷重が少なくな
り応力も少なくなる。
１２は各部材内部における温度分布の不均一による熱応
力を負担すればよいので、これらの部材が一体に構成さ
れている場合に比べ温度分布の不均一が少なくなり熱応
力も少なくなる。また各部材はそれぞれに加わる圧力差
による荷重のみ負担すればよいので、これらの部材が一
体に構成されている場合に比べ負担する荷重が少なくな
り応力も少なくなる。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、従来一体で構成されていた燃焼ガススクロールを分
割し、それぞれで支持するようにしたことにより、温度
の不均一が少なくなるため熱応力が減少する。また各部
材はそれぞれに加わる荷重のみ負担するようにしたので
支持部などの応力が減少する。これらの熱応力および応
力の減少により構成部材の寿命が延びる。
は、従来一体で構成されていた燃焼ガススクロールを分
割し、それぞれで支持するようにしたことにより、温度
の不均一が少なくなるため熱応力が減少する。また各部
材はそれぞれに加わる荷重のみ負担するようにしたので
支持部などの応力が減少する。これらの熱応力および応
力の減少により構成部材の寿命が延びる。
【図１】実施例の燃焼ガススクロールの断面図である。
【図２】従来の複数の燃焼器を備えたガスタービンの構
造図である。
造図である。
【図３】従来の単数の燃焼器を備えたガスタービンの構
造図である。
造図である。
【図４】従来の燃焼ガススクロールの断面図である。
１ 燃焼ガススクロール ２ 外側スクロール部 ３ タービンノズル ３ａタービンノズル外周部 ３ｂタービンノズル内周部 ４ 円環部 ５ 垂直部 ６ 支持ピン １０ 第１部材 １０ａ外円周材 １０ｂ側面材 １０ｃ内円周材 １０ｄ外円周端 １０ｅ整流材 １１ 第２部材 １１ａ垂直先端部 １１ｂ水平端 １１ｃ外周部シール環 １２ 第３部材 １２ａ先端部 １２ｂ後端部 １３ 支持部 １４ 水平端支持部 １４ａ水平材 １４ｂ斜め材 １５ 支持部 Ｃ タービン軸
Claims (1)
- 【請求項１】 単一の燃焼器と、この燃焼器の燃焼ガス
を円周状に分散させる燃焼ガススクロールと、この燃焼
ガススクロールからの燃焼ガスにより回転するタービン
とを有するガスタービンにおいて、 前記燃焼ガススクロールは、一方の側面とこれに近い内
円周の一部とが開放された円環よりなり外円周のほぼ中
央で半径方向に移動可能に支持され、外円周端で水平方
向に移動可能に支持された第１部材と、垂直先端部で半
径方向に移動可能に支持され、円環の一方の側面を構成
すると共に半径内方に行くに従い水平方向へ曲がり、タ
ービンノズル内周近傍で支持された第２部材と、円環の
内円周端と水平方向移動可能に接続し、半径内方に行く
に従い水平方向に曲がりタービンノズル外周近傍で支持
された第３部材と、を有することを特徴とする燃焼ガス
スクロールを有するガスタービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19140495A JPH0941989A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 燃焼ガススクロールを有するガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19140495A JPH0941989A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 燃焼ガススクロールを有するガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0941989A true JPH0941989A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=16274048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19140495A Pending JPH0941989A (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | 燃焼ガススクロールを有するガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0941989A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7007475B2 (en) * | 2003-03-11 | 2006-03-07 | Honeywell International, Inc. | Conical helical of spiral combustor scroll device in gas turbine engine |
| WO2013094380A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | 川崎重工業株式会社 | スクロールを備えるガスタービンエンジン |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP19140495A patent/JPH0941989A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7007475B2 (en) * | 2003-03-11 | 2006-03-07 | Honeywell International, Inc. | Conical helical of spiral combustor scroll device in gas turbine engine |
| WO2013094380A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2013-06-27 | 川崎重工業株式会社 | スクロールを備えるガスタービンエンジン |
| JPWO2013094380A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2015-04-27 | 川崎重工業株式会社 | スクロールを備えるガスタービンエンジン |
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