JPS62197645A

JPS62197645A - ガスタ−ビン燃焼器

Info

Publication number: JPS62197645A
Application number: JP3925386A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kumada; 和彦熊田; Nobuyuki Iizuka; 飯塚　信之; Michio Kuroda; 黒田　倫夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-02-26
Filing date: 1986-02-26
Publication date: 1987-09-01

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】〔産業上の利用分野〕本発明はインピンジカバーを有する燃焼器尾筒に係り、
インピンジカバーの構造を、尾筒とインピンジカバーと
の温度差による熱応力の低減、熱膨張差による変形を防
止した。信頼性の高い燃焼器尾筒のインピンジカバーに
関する。

〔従来の技術〕

従来のガスタービン燃焼器尾筒の冷却を目的として採用
されるインピンジカバーの構造は、特許公昭５４−１１
４４３号公報に記載のように、尾筒のうち、燃焼器室内
の構造よシ、最も冷却が困難な範囲に、尾筒壁面とある
間隙をおいた薄い鋼板により製作され、全周を壁面に固
定する構造となっていた。

燃焼器尾筒内は燃焼器ライナーからの高温ガスが流れる
ことてなるため、尾筒壁面温度は７００Ｃ以上となる。

一方、インピンジカバーは、圧縮機からの吐出空気が流
れることから、４００Ｃ前後のメタル温度となる。燃焼
器尾筒とインピンジカバーとは一体に接続する構造のた
め、上記温度差は、尾筒とインピンジカバーの熱応力、
あるいは熱膨張差による変形となってあられれることに
々る゛。前記公知例は、この面において充分配慮されて
いなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

燃焼器尾筒の冷却のために設けられるインピンジカバー
は１尾筒外壁面とある間隙を持つ形状をしており、全面
に１尾筒の冷却効率に合わせた多数の入口孔を設け、圧
縮機からの冷却空気を通す構造となる。この冷却空気は
、尾筒に衝突、または対流によυ尾筒を冷却した、尾筒
の下流側に設けた貫通孔よシ高温ガス通路に流れ込む。

上記従来技術におけるインピンジカバーは１尾筒とある
間隙を保ち、全周を溶接その他の方法で固着される。

ガスタービンの運転時、燃焼器尾筒は、内部に燃焼室か
らの高温ガスが流れることによシ、壁温が７００Ｃ以上
、インピンジカバーは、圧縮機からの吐出空気が流れる
ことによシ、壁温が４００Ｃ前後となり、尾筒とインピ
ンジカバー間には大きな温度差が生じることになる。こ
の大きな温度差は、尾筒及びインピンジカバーに大きな
熱応力あるいは熱変形を生じさせる。この大きな熱応力
は、尾筒とのインビンシカパー接続部の破損に至る。

尾筒の壁温度を許容値以下に保持するためには、尾筒と
インピンジカバー間の隙を、常に一定に保つことが必要
である。従来技術においては、この熱変形により、尾筒
とインピンジカバー間の隙が変動し、インピンジカバー
による冷却効率にも影響を与え、尾筒の壁温を許容値以
下に保てなくなる可能性が強い。

本発明の目的は、尾筒とインピンジカバー間の温度差に
よる熱膨張差を、全方向に吸収できる様Ｋ、インピンジ
カバー側に適当な可撓性を持たせ、また、尾筒とインピ
ンジカバー間の隙を常に一定に保持できる様に、インピ
ンジカバー側に適当な突起形状を持たせたことにより、
運転中における熱応力の低減、及び、尾筒とインピンジ
カバー間隙を一定に保持することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

燃焼器尾筒の冷却として使用されるインピンジカバーは
、ガスタービン全体の効率面より、必要最小限の空気流
量により、最も高効率な冷却構造とする必要がある。こ
のため、尾筒の冷却に寄与しない無駄な冷却空気を減ら
し、尾筒とインピンジカバー間の隙は常に一定に保持す
る必要がある。

無駄な冷却空気を減らし、信頼性の高い取付構造とする
には、インピンジカバーの全周にわたり、溶接等の方法
で密着させることになる。運転中、尾筒トインピンジカ
パー間には３５００〜４００Ｃの温度差が生じ、この温
度差は、尾筒とインピンジカバー固定部付近の熱応力の
増大と、その他部分の熱変形という形であられれる。前
記公知例では、インピンジカバーの周辺に曲折縁を設け
て、尾筒と固定する方法を使用している。この方法では
１尾筒軸方向の熱膨張差は、インピンジカバーの曲折縁
の変形によシ吸収することは可能であるが、尾筒周方向
の熱膨張差は吸収できないため、固定部付近に大きな熱
応力を発生することになる。

本発明では、上記尾筒周方向の熱膨張差を全範囲にわた
り、吸収できるように、適当な間隔で、適当なＲ形状を
持った波型形状を設けたこと全特徴とする。この波型形
状は、波型Ｒ形状のスプリング効果により、尾筒の熱膨
張に追随できる変形量をインピンジカバーに持たせる。

また、この波型形状は、インピンジカバーの剛性を高め
、熱変形の結果発生するユガミの生じることを防止する
面でも効果大である。

前記公知例では、全周固定部以外の中間部は、尾筒の熱
膨張に追随しないため、尾筒とインピンジカバー間の隙
は運転中小さくなってしまうことになる。この結果、イ
ンピンジ効率が変動し、尾筒の壁温度を、設定値内に保
つことが難かしくなシ１尾筒の温度にも場所的々温度の
バラツキを生じることになる。

本発明では、運転中においても、尾筒外壁面とインピン
ジカバー間の１３ｔｌ−一定に保持できる様、インピン
ジカバー側に尾筒に接つする突起物を、冷却空気の流れ
を妨げない、適当な間隔で設けたことｌｔ全特徴する。

〔作用〕

燃焼器尾筒に使用されるインピンジカバー構造において
、波型状の軸方向に設けた溝は、その直角方向の熱伸び
差（尾筒の伸びがインピンジカバーよシ太）を、溝形状
の変形によシ吸収することができ、インピンジカバーに
設けた突起物により、常【、尾筒とインピンジカバー間
の１ｔｌ一定に保持する構造体としても、インピンジカ
バーに大きり熱応力が生じることがないようにすること
かで□１．゛１しきる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を！ｓ１図により説明する。

ガスタービンの燃焼器室は、吐出ケーシング１゜タービ
ンシェル２．燃料ノズル３．エンドカバー４、燃焼器尾
筒５２尾筒フロースリーブ６、燃焼器ライナー７、燃焼
器ライナーフロースリーブ８から構成される。

圧縮機９からの吐出空気は、尾筒フロースリーブ６と燃
焼器尾筒５の間を通り、さらに燃焼器ライナー７０−ス
リーブ８をガイドとして、燃焼器ライナー７内に流れ込
む。燃料ノズル３からの燃料は′燃焼器ライナー７内で
燃焼し、高温高圧ガスの状態で、燃焼器尾筒５を通シ、
タービン１０に導かれる。燃焼器尾筒は、高温ガスが流
れるため、現時点、使用できる耐熱合金の許容温度？越
えてしまうことになる。特に、今日の高効率あるいはコ
ンバインドコイクルの効率向上を目的とした高温イヒが
進むにつれ、この傾向は署るしい。この燃焼器尾筒の温
度を許容温度以下に保つため、圧縮機からの吐出空気に
より冷却する方法が一般的に行なわれる。特に高温ガス
タービンでは第１図に示す尾筒フロースリーブ６による
方式も広く使われる。さらに、尾筒フロースリーブ６の
構造が使えず、よシ高効率な冷却が必要な燃焼器尾筒５
の後端部近辺は、インピンジカバ一方式が使用される。

第１図のＡ部詳細を第２図に示す。第２図において、燃
焼器尾筒５の後端部全周にわたシ、インピンジカバー１
１が、燃焼器尾筒５と一定の間隔をあけて、取付けられ
る。

第３図によシ、インピンジカバ一方式による冷却構造に
ついて説明する。

燃焼器尾筒５の外側に取付けられるインピンジカバー１
１には、全面１尾筒の冷却に合わせた微細な入口孔１２
が設けられる。この入口孔１２よυ、燃焼器尾筒の内外
圧力差で、圧縮機の吐出空気が流れ込み、・燃焼器尾筒
５面に衝突し、さらに。

む。従って、燃焼器尾筒５のメタル温度は７０００以上
となり、インピンジカバー１１は冷却空気にさらされる
ことよυ４００Ｃ前後の温度となり、両者間には大きな
温度差が生じる。

第２図のＢ方向から見た図を第４図に示す。第４図にお
いて、インピンジカバー１１に設置の波型状溝１４と突
起物１５を示す。波型状溝１４及び突起物１５は適当な
大きさ及び間隔とする。

運転中における燃焼器尾筒５とインピンジカバー１１の
熱伸び差で、軸方向は、両端に設けた、曲折縁１６及び
１７の変形で吸収する。周方向は、軸方向に設けた波型
状溝１４の変形により吸収する。第５図ないし第７図に
おいて、インピンジカバー１１に設ける突起物１５は、
インピンジカバー１１と燃焼器尾筒５の冷却空気の流れ
を妨げない構造とし、燃焼器尾筒５に接つする様にする
。

燃焼器尾筒５の熱膨張は、常に、インピンジカバーより
大きいため、この突起物１５の働きにより、常に、イン
ピンジカバー１１と燃焼器尾筒間の隙′は一定に保つこ
とが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃焼器尾筒に冷却を目的として取付け
るインピンジカバーにおいて、尾筒とインピンジカバー
間に発生する温度差による熱応力を軽減し、イらに、尾
筒とインピンジカバー間の隙を常に一定に保持できるこ
とより、安定したインピンジ冷却効果を期待でき、信頼
性の高いガスタービン燃焼器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービン燃焼器の断面図、第２図は第１図
のＡ部詳細図、第３図はインピンジカバー詳細図、第４
図は第２図のＢ矢視図、第５図は第４図のＣ−Ｃ断面図
、第６図は第４図のＤ−Ｄ断面図、第７図は第４図のＥ
−Ｅ断面図である。ｌ・・・吐出ケーシング、２・・・タービンシェル、３
・・・燃料ノズル、４・・・エンドカバー、５・・・燃
焼器尾筒、６・・・尾筒フロースリーブ、７・・・燃焼
器ライナー、訃・・燃焼器ライナーフロースリーブ、９
・・・圧縮機、１０・・・タービン、１１・・・インピ
ンジカバー、１２・・・入口孔、１３・・・貫通孔、１
４・・・波型状溝、１５突起物。

Claims

【特許請求の範囲】１、燃焼器尾筒の冷却のために、その外側にインピンジ
カバーを設けたガスタービンにおいて、インピンジカバ
ーの全周を尾筒に固着させた構造とし、尾筒とインピン
ジカバーの温度差による熱応力を軽減するため、前記固
着部には曲折縁を、軸方向に間隔をおいて波型溝をイン
ピンジカバーに設けたことを特徴とするガスタービン燃
焼器。２、特許請求の範囲第１項において、尾筒とインピンジ
カバーの間隙を一定に保持できる様、適当な間隔で、尾
筒に接っする様な突起物をインピンジカバーに設けたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。