JPS63243630A - ガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はガスタービン燃焼器、とりわけ燃焼室をセラミ
ック構造にするガスタービン燃焼器の改良に関する。

（従来の技術） 近時、発電用に適用されるガスタービン設備は、出力増
加の一途をたどり、とりわけ冷却翼の開発力の向上によ
ってタービン入口燃焼ガス温度が１５００℃以上のもの
も適用可能になっている。かような超高温燃焼ガスを取
扱うガスタービン燃焼器においては、高熱負荷を考慮し
て内筒と外筒とからなる二重壁構造のものが多く採用さ
れている。

すなわち、燃焼室を形成する内筒は耐熱材料、例えばニ
ッケル基合金が適用され、また内筒と外筒との間には圧
縮機の吐出空気の一部を導く通路を形成しておき、その
空気を利用して燃焼室内の燃焼ガス温度の希釈化を図っ
ている。したがって、燃焼室は、苛酷な状態にさらされ
ているにもかかわらず、熱衝撃的または熱応力的に十分
抗し得る強度が保持されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、近時、セラミックの開発力が進み、ガスター
ビン燃焼器にセラミックの適用が検討されている。セラ
ミック製の部材をガスタービン燃焼器に適用する場合、
耐熱性がよく、低コストであり、また成型加工も容易で
ある等の利便性を有する反面、何分にも延性力が乏しく
、このため適用に当っては一抹の不安をかかえている。

すなわも、ガスタービン燃焼器は、上述超高温の燃焼ガ
スを空気で希釈する必要上、内筒に空気導入口を取着し
であるが、空気導入口が取着される内筒の部位には、そ
の形状に見合うように切欠きが予じめ形成されている。

このため、内筒に切欠きを設けたまま、材料をセラミッ
クにすると、超高温の燃焼ガスと空気との著しい温度差
によって、その取着部位（特に内筒の切欠き部）に過度
な応力集中が生起し、従来の金属材料に比し、その損傷
度合は極めて高く、脆性破壊を受けることもしばしばあ
る。

かかる不具合を解消するには、空気導入口の取着部位を
、例えば輪切に分割された内筒を次順に積み重ねるとと
もに、その接合面間に挿通することを試みてはいるもの
の、いまだ恒久的解決策には至っていない。

そこで本発明は、上記の点に徴し、格別に構造を複雑に
することもなく、超高湿燃焼ガスによる応力集中の要因
となる熱衝撃等に十分抗し得るガスタービン燃焼器を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明では、セグメント
ピースを胴軸に沿って接合し、その接合相互間に補強ピ
ースを介装することによって内筒燃焼室を形成するとと
もに、補強ピースのいくつかに空気導入口を取着する一
方、上記内筒燃焼室の外表面には断熱材を介装して外被
で被覆する構成を有する。

（作　用） 本発明にかかるガスタービン燃焼器では、セグメントピ
ースを積み重ね、その接合面間に補強ピースを介装する
。その場合、補強ピースは横断面が丁字形状になってお
り、丁字形状の突出部を利用して相い隣り合うセグメン
トピースに係着する。

したがって、セグメントピースには補強ピースを取着す
るための切欠きを刻設する必要がないので。

超高温燃焼ガスによる熱ｗｒ撃が加わっても過度な応力
集中を発生させることがない。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、符号１は本発明にかかる燃焼器の概略
全体を示し、燃焼器１の頂部には燃料噴射弁１０を有す
る。この燃料噴射弁ｌＯはコーン部１１を経て耐熱合金
製の外被９に取付けられている。

外被９の内側には、セグメントピース２，３．・・・が
配置されている。セグメントピース２．３．・・・は、
第２図に示されるように、輪切に形成された短筒であっ
て、セラミックで作製されている。これらセグメントピ
ース２，３．・・・は胴軸に沿って積み重ねられ、内筒
燃焼室１ａ、　ｌａ、・・・を形成する。

こうして形成された内筒燃焼室１ａ、　ｌａ、・・・に
あって、各セグメントピース２，３．・・・相互間には
、胴軸と横断的にセラミックで作製された補強ピース７
．７．・・・が介装せしめられている。これら補強ピー
ス７．７．・・・は、第３図に示される如く。

ス２，３．・・・に係着するためのものであって、これ
によって各補強ピース７．７．・・・は各セグメントピ
ース２，３．・・・に固定されている。したがって、各
セグメントピース２，３．・・・には各補強ピース７．
７．・・・を取着する切欠き等を設ける必要がなくなる
ので、一段と高い強度が保証される。

一方、胴軸と横断的に配設する補強ピース７゜７、・・
・のいくつかには空気導入口６，６．・・・がはさめら
れており、これら空気導入口６，６．・・・は耐熱合金
で作製され、その形状は第４図に示されるように、基台
６ａと角筒６ｂとが一体的に形成されている。こうして
形成された空気導入口６，６゜・・・は、第１図に示す
如く、その基台６ａが外被９とビスまたは溶接等によっ
て固設され、内筒燃焼室Ｉａ、　ｌａ、・・・の一部を
構成する。なお、空気導入口６．６．・・・を角筒６ｂ
で形成するのは、補強ピース７．７．・・・の端面と一
直線に揃えるためである。

上記各セグメントピース２，３．・・・と外被９との間
には、セラミックファイバー製の断熱材８゜８、・・・
が詰め込まれており、これら断熱材８，８゜・・・は超
高温燃焼ガスの熱衝撃的作用によってセグメントピース
２，３．・・・または補強ピース７．７゜・・・等が、
若干熱移動しても、ここでそれを吸収するようにしであ
る。したがって、各部材には過度な応力集中の発生が抑
制される。

かくして、上記構成によれば、燃料噴射弁１０から燃料
が噴射され、その燃料と空気導入口６，６゜・・・から
の−次空気とが混合し、超高湿燃焼ガス（１５００℃以
上）が生成され、セグメントピース２゜３、・・・およ
び補強ピース７．７．・・・は苛酷な熱負荷にさらされ
るけれども、各セラミック部材の特性が巧みに活用され
ていることもあって、強度的には十分保証し得る。また
、空気導入口６，６゜・・・は−次空気が通過する際、
超高温燃焼ガスと空気との温度差による熱衝撃の発生が
心配になるが、本発明では空気導入口６，６．・・・が
耐熱合金製になっているので、この点でも強度は十分に
保証される。さらに、補強ピース７．７．・・・および
空気導入口６，６．・・・はセグメントピース２，３．
・・・または外被９に係着することもあって、超高温燃
焼ガスの熱衝撃によって若干熱移動することも考えられ
るが、この点セグメントピース２，３．・・・と外被９
との間に詰め込まれた断熱材８，８．・・・によって吸
収することができる。

ところで、内筒燃焼室１ａ、　ｌａ、・・・で生成され
る超高温燃焼ガスは、胴軸に沿って流才する間に、空気
導入口６，６．・・・からの−次空気によって希釈され
、その出口端では、約１ｏｏｏ〜１３００℃に低下する
が、それでも熱負荷は高い。しかしながら、内筒燃焼室
１ａ、　ｌａ、・・・を形成するセグメントピース２．
３．・・・、補強ピース７．７．・・・等はセラミック
で作製されているので、高い熱負荷にも十分抗し得る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、セラミックという耐熱性の高い材
料を利用して内筒燃焼室を形成する一方。

内筒燃焼室を形成する各部材には熱ｗＩ撃による応力集
中ならびに熱移動を抑制する工夫が講じられているので
、比較的組立が簡単で超大形の燃焼器にも適用できるこ
とが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるガスタービン燃焼器の一実施例
を示す概略図、第２図はセグメントピースの一例を示す
図、第３図は補強ピースの一例を示す図、第４図は空気
導入口の一例を示す図である。 １ａ・・・内筒燃焼室 ２．３，４．５・・・セグメントピース６・・・空気導
入口　　　７・・・補強ピース８・・・断熱材　　　　
　９・・・外被第１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）セグメントピースを胴軸に沿って接合し、その接
   合相互間に補強ピースを介装することによって内筒燃焼
   室を形成するとともに、補強ピースにいくつかに空気導
   入口を取着する一方、上記内筒燃焼室の外表面には断熱
   材を介装して外被で被覆することを特徴とするガスター
   ビン燃焼器。 ２　セグメントピースおよび補強ピースはセラミックで
   作製されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のガスタービン燃焼器。 （３）補強ピースは横断面がＴ字形状に形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスター
   ビン燃焼器。 （４）補強ピースのいくつかに取着される空気導入口は
   横断面が角形に形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のガスタービン燃焼器。