DE112021003386T5

DE112021003386T5 - Lochplatte für gasturbinenbrennkammer, gasturbinenbrennkammer und gasturbine

Info

Publication number: DE112021003386T5
Application number: DE112021003386.7T
Authority: DE
Inventors: Kentaro Tokuyama; Kenta Taniguchi; Toshinobu OHARA; Masaki Ono
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2023-04-13
Also published as: KR20230042311A; JP2022043702A; US12031723B2; WO2022050259A1; CN115989382A; JP6841968B1; US20230288068A1

Abstract

Bei einer Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich um eine Lochplatte, welche zwischen einem Brennkammerkorb und einem Brennkammergehäuse der Gasturbinenbrennkammer vorgesehen und an einem Außenumfangsabschnitt des Brennkammerkorbs befestigt ist. In einem Lochanordnungsbereich mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern der Lochplatte weist ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammerkorbs einen größeren Mittelwert eines Stegverhältnisses auf als ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammergehäuses, wobei das Stegverhältnis dadurch erhalten wird, dass ein Abstand zwischen Außenumfangsrändern von zwei benachbarten Löchern aus der Vielzahl von Durchgangslöchern durch einen Abstand zwischen Mittelpunkten der beiden Löcher dividiert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer, eine Gasturbinenbrennkammer und eine Gasturbine.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht eine Priorität auf Grundlage der am 4. September 2020 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-149132 , deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme als in die Offenbarung aufgenommen gilt.
STAND DER TECHNIK
In einer Gasturbinenbrennkammer ist häufig eine Strömungskonditionierungsplatte (ein Lochblech) zwischen einem Brennkammerkorb und einem Brennkammergehäuse der Gasturbinenbrennkammer angeordnet, um einen ungleichmäßigen Luftstrom in der Gasturbinenbrennkammer zu vermeiden (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Literaturliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP 2017-9262 A
ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Probleme
Ist die Strömungskonditionierungsplatte beispielsweise an den Brennkammerkorb der Gasturbinenbrennkammer geschweißt und an diesem befestigt, so schwingt die Strömungskonditionierungsplatte aufgrund der Verbrennungsschwingungen während des Betriebs, wobei auf der Brennkammerkorbseite eine erhebliche Spannung auf den befestigten Abschnitt der Strömungskonditionierungsplatte wirkt. Dies kann zu einer Deformation der Strömungskonditionierungsplatte oder zu einer Beschädigung führen, so dass Löcher der Strömungskonditionierungsplatte miteinander in Verbindung gelangen.
In Anbetracht vorstehender Ausführungen besteht eine Aufgabe zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darin, eine Deformation oder Beschädigung einer zwischen einem Brennkammerkorb und einem Brennkammergehäuse einer Gasturbinenbrennkammer vorgesehenen Strömungskonditionierungsplatte zu verhindern.
Lösung der Probleme

(1) Bei einer Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung handelt es sich um eine Lochplatte, welche zwischen einem Brennkammerkorb und einem Brennkammergehäuse der Gasturbinenbrennkammer vorgesehen und an einem Außenumfangsabschnitt des Brennkammerkorbs befestigt ist. In einem Lochanordnungsbereich mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern der Lochplatte weist ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammerkorbs einen größeren Mittelwert eines Stegverhältnisses auf als ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammergehäuses, wobei das Stegverhältnis dadurch erhalten wird, dass ein Abstand zwischen Außenumfangsrändern von zwei benachbarten Löchern aus der Vielzahl von Durchgangslöchern durch einen Abstand zwischen Mittelpunkten der beiden Löcher dividiert wird.
(2) Eine Gasturbinenbrennkammer gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit einer die vorstehend beschriebene Konfiguration (1) aufweisenden Lochplatte versehen.
(3) Eine Gasturbine gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit einer die vorstehend beschriebene Konfiguration (2) aufweisenden Gasturbinenbrennkammer versehen.

Vorteilhafte Effekte
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Deformation oder Beschädigung einer zwischen einem Brennkammerkorb und einem Brennkammergehäuse einer Gasturbinenbrennkammer vorgesehenen Strömungskonditionierungsplatte zu verhindern.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer Gasturbine gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Brennkammer gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts einer Brennkammer gemäß einigen Ausführungsformen.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Brennkammerkorbs und einer Strömungskonditionierungsplatte gemäß einigen Ausführungsformen, von der stromabwärtigen Seite eines Luftdurchlasses aus betrachtet.
5 ist eine Querschnittsansicht des Brennkammerkorbs und der Strömungskonditionierungsplatte gemäß einigen Ausführungsformen, entlang der Linie A-A von 3 betrachtet.
6 ist eine Darstellung zur Beschreibung von Löchern der Strömungskonditionierungsplatte gemäß einigen Ausführungsformen.
7A ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung des Stegverhältnisses zeigt.
7B ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses zeigt.
8A ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung des Stegverhältnisses zeigt.
8B ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses zeigt.
9A ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung des Stegverhältnisses zeigt.
9B ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses zeigt.
10A ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung des Stegverhältnisses zeigt.
10B ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses zeigt.
11 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform der Größe von Löchern zeigt.
12 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform der Größe von Löchern zeigt.
13 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform der Größe von Löchern zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Sofern nichts anderes angegeben ist, ist es indessen beabsichtigt, dass die Abmessungen, Materialien, Formen, relativen Positionen und dergleichen der in den Ausführungsformen beschriebenen Komponenten lediglich als veranschaulichend auszulegen sind und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht beschränken sollen.
Beispielsweise ist ein Ausdruck für eine relative oder absolute Anordnung, wie z.B. „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“, nicht dahingehend auszulegen, dass er lediglich die Anordnung im streng wortwörtlichen Sinn angibt, sondern umfasst auch einen Zustand, in welchem die Anordnung um eine Toleranz, oder einen Winkel oder einen Abstand relativ verschoben ist und es hierdurch möglich ist, die gleiche Funktion zu erzielen.
Beispielsweise ist ein Ausdruck für einen gleichwertigen Zustand, wie z.B. „gleich“, „gleichwertig“ und „einheitlich“, nicht dahingehend auszulegen, dass er lediglich den Zustand angibt, in welchem das Merkmal im strengen Sinn gleichwertig ist, sondern umfasst auch einen Zustand, in welchem eine Toleranz oder Differenz vorliegt und noch immer die gleiche Funktion erzielt werden kann.
Weiterhin ist beispielsweise ein Ausdruck für eine Form, wie z.B. eine Rechteckform oder eine Zylinderform, nicht dahingehend auszulegen, dass er lediglich die Form im streng geometrischen Sinn angibt, sondern umfasst auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken in einem Bereich, in welchem der gleiche Effekt erzielt werden kann.
Andererseits ist es nicht beabsichtigt, dass ein Ausdruck wie z.B. „umfassend“, „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“ und „konstituierend“ andere Komponenten ausschließt.
(Gasturbine 1)
1 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration einer Gasturbine gemäß einigen Ausführungsformen.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Gasturbine, bei welcher es sich um ein Beispiel für die Anwendung einer Gasturbinenbrennkammer und einer Lochplatte für die Gasturbinenbrennkammer gemäß einigen Ausführungsformen handelt, beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst eine Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen einen Verdichter 2 zur Erzeugung von als Oxidationsmittel dienender verdichteter Luft, eine Gasturbinenbrennkammer 4 zur Erzeugung von Verbrennungsgas unter Verwendung der verdichteten Luft sowie von Brennstoff, und eine Turbine 6, welche derart konfiguriert ist, dass sie von dem Verbrennungsgas angetrieben und in Rotation versetzt wird. Im Falle einer Gasturbine 1 zur Stromerzeugung ist ein Generator (nicht dargestellt) mit der Turbine 6 verbunden, so dass die Rotationsenergie der Turbine 6 elektrischen Strom erzeugt. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Gasturbinenbrennkammer 4 auch einfach nur als Brennkammer 4 bezeichnet.
Es wird nunmehr ein spezifisches Beispiel für die Konfiguration einer jeden Komponente der Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen beschrieben.
Der Verdichter 2 gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein Verdichtergehäuse 10, einen Lufteinlass 12, welcher an der Einlassseite des Verdichtergehäuses 10 angeordnet ist und zum Ansaugen von Luft dient, einen Rotor 8, welcher derart angeordnet ist, dass er sowohl durch das Verdichtergehäuse 10 als auch durch ein später zu beschreibendes Turbinengehäuse 22 hindurchtritt, und verschiedene, in dem Verdichtergehäuse 10 angeordnete Schaufeln. Die verschiedenen Schaufeln umfassen eine in der Nähe des Lufteinlasses 12 angeordnete Einlassleitschaufel 14, eine Vielzahl von an dem Verdichtergehäuse 10 befestigten Leitschaufeln 16, und eine Vielzahl von Laufschaufeln 18, welche derart auf dem Rotor 8 angeordnet sind, dass sie sich mit den Leitschaufeln 16 abwechseln. Der Verdichter 2 kann weitere Komponenten, wie beispielsweise eine Extraktionskammer (nicht dargestellt), umfassen. In dem Verdichter 2 strömt die von dem Lufteinlass 12 angesaugte Luft durch die Vielzahl von Leitschaufeln 16 und die Vielzahl von Laufschaufeln 18, wodurch sie zu verdichteter Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck verdichtet wird. Die eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweisende verdichtete Luft wird von dem Verdichter 2 zur Brennkammer 4 einer späteren Stufe geführt.
Die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist in einem Gehäuse 20 angeordnet. Wie in 1 dargestellt ist, kann innerhalb des Gehäuses 20 eine Vielzahl von Brennkammern 4 ringförmig um den Rotor 8 angeordnet sein. Die Brennkammer 4 wird mit Brennstoff und mit der von dem Verdichter 2 erzeugten verdichteten Luft versorgt und verbrennt den Brennstoff zur Erzeugung von Verbrennungsgas, welches als Arbeitsfluid der Turbine 6 fungiert. Das Verbrennungsgas wird von der Brennkammer 4 zur Turbine 6 einer späteren Stufe geführt. Das Beispiel für die Konfiguration der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen wird später im Detail beschrieben.
Die Turbine 6 gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein Turbinengehäuse 22 und verschiedene, in dem Turbinengehäuse 22 angeordnete Schaufeln. Die verschiedenen Schaufeln umfassen eine Vielzahl von an dem Turbinengehäuse 22 befestigten Leitschaufeln 24 und eine Vielzahl von Laufschaufeln 26, welche derart auf dem Rotor 8 angeordnet sind, dass sie sich mit den Leitschaufeln 24 abwechseln. Die Turbine 6 kann weitere Komponenten, wie beispielsweise eine Auslassleitschaufel, umfassen. In der Turbine 6 wird der Rotor 8 angetrieben und in Rotation versetzt, wenn das Verbrennungsgas durch die Vielzahl von Leitschaufeln 24 und die Vielzahl von Laufschaufeln 26 hindurchtritt. Auf diese Weise wird der mit dem Rotor 8 verbundene Generator angetrieben.
Eine Abgaskammer 30 ist über ein Abgasgehäuse 28 mit der stromabwärtigen Seite des Turbinengehäuses 22 verbunden. Das Verbrennungsgas, mittels welchem die Turbine 6 angetrieben worden ist, wird durch das Abgasgehäuse 28 und die Abgaskammer 30 nach außen abgeleitet.
(Brennkammer 4)
2 ist eine Querschnittsansicht einer Brennkammer gemäß einigen Ausführungsformen. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts einer Brennkammer gemäß einigen Ausführungsformen.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 wird nunmehr eine spezifische Konfiguration der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen beschrieben.
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, sind mehrere Brennkammern 4 gemäß einigen Ausführungsformen ringförmig um den Rotor 8 (siehe 1) angeordnet. Jede der Brennkammern 4 umfasst eine Brennkammerauskleidung 46, welche in einem durch das Gehäuse 20 definierten Brennkammergehäuseraum 40 angeordnet ist, sowie einen Pilotverbrennungsbrenner 50 und eine Vielzahl von Vormischverbrennungsbrennern (Hauptverbrennungsbrennern) 60, welche innerhalb der Brennkammerauskleidung 46 angeordnet sind. Die Brennkammer 4 umfasst weiterhin ein Brennkammergehäuse 45, welches um den Außenumfang eines Brennkammerkorbs 47 der Brennkammerauskleidung 46 innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet ist. Zwischen dem Außenumfang des Brennkammerkorbs 47 und dem Innenumfang des Brennkammergehäuses 45 ist ein Luftdurchlass 43 ausgebildet, durch welchen die verdichtete Luft hindurchströmt.
Die Brennkammer 4 kann weitere Komponenten, wie beispielsweise eine Umgehungsleitung (nicht dargestellt), umfassen, welche eine Vorbeiführung des Verbrennungsgases ermöglicht.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist eine Strömungskonditionierungsplatte 100 in dem Luftdurchlass 43 angeordnet. Bei der Strömungskonditionierungsplatte 100 handelt es sich um eine Lochplatte, welche zwischen dem Brennkammerkorb 47 und dem Brennkammergehäuse 45 vorgesehen und an einem Außenumfangsabschnitt des Brennkammerkorbs 47 befestigt ist. Die Strömungskonditionierungsplatte 100 weist eine Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) auf. Die Strömungskonditionierungsplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen wird später im Detail beschrieben.
Die Brennkammerauskleidung 46 umfasst beispielsweise einen Brennkammerkorb 47, welcher um den Pilotverbrennungsbrenner 50 und die Vielzahl von Vormischverbrennungsbrennern 60 herum angeordnet ist, und ein Übergangsstück 48, welches mit einem Spitzenabschnitt des Brennkammerkorbs 47 verbunden ist.
Der Pilotverbrennungsbrenner 50 ist entlang der Mittelachse der Brennkammerauskleidung 46 angeordnet. Die Vormischverbrennungsbrenner 60 sind derart voneinander beabstandet angeordnet, dass sie den Pilotverbrennungsbrenner 50 umgeben.
Der Pilotverbrennungsbrenner 50 weist eine mit einem Brennstoffanschluss 52 verbundene Pilotdüse (Düse) 54, einen Pilotkonus 56, welcher derart angeordnet ist, dass er die Pilotdüse 54 umgibt, und eine am Außenumfang der Pilotdüse 54 angeordnete Verwirbelungsvorrichtung 58 auf.
Jeder der Vormischverbrennungsbrenner 60 weist eine mit einem Brennstoffanschluss 62 verbundene Hauptdüse (Düse) 64, einen Brennerzylinder 66, welcher derart angeordnet ist, dass er die Düse 64 umgibt, ein den Brennerzylinder 66 und die Brennkammerauskleidung 46 (beispielsweise Brennkammerkorb 47) verbindendes Verlängerungsrohr 65, und eine am Außenumfang der Düse 64 angeordnete Verwirbelungsvorrichtung 70 auf.
In der Brennkammer 4 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die von dem Verdichter 2 erzeugte, eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweisende verdichtete Luft über einen Gehäuseeinlass 42 in den Brennkammergehäuseraum 40 eingeführt und sodann vom Brennkammergehäuseraum 40 über den Luftdurchlass 43 in den Brennerzylinder 66 eingebracht. Die durch den Luftdurchlass 43 strömende verdichtete Luft wird konditioniert, indem sie durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtritt, welche in der Strömungskonditionierungsplatte 100 ausgebildet sind. Anschließend werden die verdichtete Luft und der vom Brennstoffanschluss 62 zugeführte Brennstoff in dem Brennerzylinder 66 vorgemischt. Zu diesem Zeitpunkt wird die vorgemischte Luft mithilfe der Verwirbelungsvorrichtung 70 hauptsächlich in eine Drallströmung überführt und in die Brennkammerauskleidung 46 eingeströmt. Weiterhin werden die verdichtete Luft und der vom Pilotverbrennungsbrenner 50 über den Brennstoffanschluss 52 eingespritzte Brennstoff in der Brennkammerauskleidung 46 miteinander vermischt und mittels einer Pilotflamme (nicht dargestellt) gezündet, um auf diese Weise verbrannt zu werden und das Verbrennungsgas zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt diffundiert ein Teil des Verbrennungsgases unter Flammenerscheinung in die Umgebung, wobei die Flammen die von jedem der Vormischverbrennungsbrenner 60 in die Brennkammerauskleidung 46 strömende vorgemischte Luft entzünden und eine Verbrennung herbeiführen. Dies bedeutet, dass die Pilotflammen, welche aus dem vom Pilotverbrennungsbrenner 50 eingespritzten Pilotbrennstoff erzeugt werden, Flammen für eine stabile Verbrennung der vorgemischten Luft (des vorgemischten Brennstoffs) aus den Vormischverbrennungsbrennern 60 vorhalten.
(Strömungskonditionierungsplatte (Lochplatte) 100)
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Brennkammerkorbs und einer Strömungskonditionierungsplatte gemäß einigen Ausführungsformen, von der stromabwärtigen Seite des Luftdurchlasses aus betrachtet. In 4 sind die später zu beschreibenden Löcher 110 nicht dargestellt.
5 ist eine Querschnittsansicht des Brennkammerkorbs und der Strömungskonditionierungsplatte gemäß einigen Ausführungsformen, entlang der Linie A-A von 3 betrachtet.
6 ist eine Darstellung zur Beschreibung von Löchern der Strömungskonditionierungsplatte gemäß einigen Ausführungsformen.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Radialrichtung bezüglich der Mittelachse AX des Brennkammerkorbs 47 als Radialrichtung der Brennkammer 4 oder einfach als Radialrichtung bezeichnet. Weiterhin wird in der nachfolgenden Beschreibung die Umfangsrichtung bezüglich der Mittelachse AX des Brennkammerkorbs 47 als Umfangsrichtung der Brennkammer 4 oder einfach als Umfangsrichtung bezeichnet.
Bei der Strömungskonditionierungsplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen handelt es sich um eine Lochplatte, welche an einem Einlassabschnitt des Luftdurchlasses 43 vorgesehen ist und welche eine große Anzahl an Löchern 110 zum Verbinden der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten des Luftdurchlasses 43 aufweist. Die Strömungskonditionierungsplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist ein ringförmiges Plattenelement und ist derart konfiguriert, dass sie den Brennkammerkorb 47 umgibt. Die Strömungskonditionierungsplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen mit Rippen 161 versehen, um die Strömungskonditionierungsplatte 100 an der stromabwärtigen Seite der Strömungskonditionierungsplatte 100 in dem Luftdurchlass 43 zu befestigen. Die Rippen 161 sind in der Radialrichtung derart radial angeordnet, dass beide Enden mit dem Brennkammerkorb 47 und einem Ringelement 163 in Kontakt stehen, wobei das Ringelement 163 derart angeordnet ist, dass es der Innenumfangsoberfläche des Brennkammergehäuses 45 gegenüberliegt. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Strömungskonditionierungsplatte 100 auch als Lochplatte 100 bezeichnet.
Die Lochplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist durch Schweißung mit einem Außenumfangsabschnitt des Brennkammerkorbs 47 verbunden. Dies bedeutet, dass ein radialer Innenendabschnitt 101 der Lochplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen durch Schweißung mit einer Außenumfangsoberfläche 47b des Brennkammerkorbs 47 verbunden ist.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist ein radialer Innenendabschnitt 161a der Rippe 161 durch Kehlnahtschweißung mit der Außenumfangsoberfläche 47b des Brennkammerkorbs 47 verbunden.
In der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist ein radialer Außenendabschnitt 161b der Rippe 161 durch Kehlnahtschweißung mit einer Innenumfangsoberfläche 163a des Ringelements 163 verbunden.
Die Lochplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist an einem Kehlnahtabschnitt 165 zwischen dem Endabschnitt 161b der Rippe 161 und der Innenumfangsoberfläche 163a des Ringelements 163 in der Nähe eines radialen Außenendabschnitts 103 auf einer der stromabwärtigen Seite des Luftdurchlasses 43 gegenüberliegende Oberfläche 100d der Lochplatte 100 durch Schweißung mit der Rippe 161 und dem Ringelement 163 verbunden.
Ist die Lochplatte 100, wie in einigen Ausführungsformen, an dem Außenumfangsabschnitt des Brennkammerkorbs 47 befestigt, so führen die Verbrennungsschwingungen während des Betriebs der Gasturbine 1 dazu, dass ein in der Nähe des Brennkammergehäuses 45 liegender Abschnitt der Lochplatte 100 gegen den in der Nähe des Brennkammerkorbs 47 liegenden befestigten Abschnitt der Lochplatte 100 schwingt. Dementsprechend nimmt die auf die Lochplatte 100 wirkende, schwingungsbedingte Spannung von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite zu. Tritt eine solche Schwingung der Lochplatte 100 auf, so erhöht sich folglich die auf den befestigten Abschnitt der Lochplatte 100 in der Nähe des Brennkammerkorbs 47 wirkende Spannung, was zu einer Deformation der Lochplatte 100 oder zu einer Beschädigung führen kann, so dass die Löcher 110 der Lochplatte 100 miteinander in Verbindung gelangen.
Um die Spannung zu reduzieren, ist es denkbar, den Öffnungsanteil der Löcher 110 (die Fläche der Löcher 110 pro Flächeneinheit) in der Lochplatte 100 zu verringern und die Fläche des keine Löcher 110 beinhaltenden Abschnitts zu vergrößern. Unter dem Gesichtspunkt einer Sicherstellung der Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern hindurchtretenden Luft ist es im Allgemeinen jedoch wünschenswert, den Öffnungsanteil der Strömungskonditionierungsplatte zu erhöhen.
Folglich wird das vorstehend beschriebene Problem in einigen Ausführungsformen dadurch gelöst, dass die Lochplatte 100 wie folgt konfiguriert ist. Im Einzelnen weist in einem mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) versehenen Lochanordnungsbereich 105 ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammerkorbs 47 (Innenabschnitt 108a) in einigen Ausführungsformen einen größeren Mittelwert eines Stegverhältnisses (P2/P1) auf als ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammergehäuses 45 (Außenabschnitt 108b), wobei das Stegverhältnis dadurch erhalten wird, dass ein Abstand P2 zwischen Außenumfangsrändern 109 von zwei benachbarten Löchern 110 aus der Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) durch einen Abstand P1 zwischen den Mittelpunkten der beiden Löcher 110 dividiert wird. Dies bedeutet, dass die Lochplatte 100 in einigen Ausführungsformen derart konfiguriert ist, dass in dem mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) versehenen Lochanordnungsbereich 105 ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammerkorbs 47 (Innenabschnitt 108a) einen größeren Mittelwert des Stegverhältnisses (P2/P1) aufweist als ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammergehäuses 45 (Außenabschnitt 108b).
Diese Konfiguration wird nunmehr beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben ist, sind die Rippen 161 in der Lochplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen radial angeordnet. Folglich befindet sich der Abschnitt, in welchem die Löcher 110 vorgesehen sein können, in der Ansicht A-A von 3 zwischen zwei umfangsbezogen benachbarten Rippen 161 sowie zwischen der Außenumfangsoberfläche 47b des Brennkammerkorbs 47 und der Innenumfangsoberfläche 163a des Ringelements 163. Dieser teilweise ringförmige Abschnitt wird als Lochanordnungsbereich 105 bezeichnet (siehe 6).
In dem Lochanordnungsbereich 105 wird der Abschnitt in der Nähe des Brennkammerkorbs 47 auch als Innenabschnitt 108a bezeichnet, und wird der Abschnitt in der Nähe des Brennkammergehäuses 45 auch als Außenabschnitt 108b bezeichnet.
In 6 kann beispielsweise der Abschnitt unterhalb der imaginären Linie Lv der sich in Rechts-Links-Richtung erstreckenden doppelgepunkteten und gestrichelten Linie den Innenabschnitt 108a darstellen, und kann der Abschnitt oberhalb der imaginären Linie Lv den Außenabschnitt 108b darstellen. Der Innenabschnitt 108a und der Außenabschnitt 108b müssen nicht über die imaginäre Linie Lv miteinander in Kontakt stehen; vielmehr können der Innenabschnitt 108a und der Außenabschnitt 108b in der Radialrichtung voneinander getrennt sein. Weiterhin ist die imaginäre Linie Lv in 6 als eine sich in Rechts-Links-Richtung erstreckende gerade Linie dargestellt; allerdings kann es sich bei der imaginären Linie Lv auch um eine gekrümmte Linie handeln. Die imaginäre Linie Lv kann beispielsweise eine Bogenform aufweisen, welche auf die Mittelachse AX des Brennkammerkorbs 47 zentriert ist.
Das Stegverhältnis ist ein Wert (P2/P1), welcher dadurch erhalten wird, dass der Abstand P2 zwischen den Außenumfangsrändern 109 von zwei benachbarten Löchern 110 aus der Vielzahl von Löchern 110 durch den Abstand P1 zwischen den Mittelpunkten der beiden Löcher 110 dividiert wird. Je größer das Stegverhältnis ist, desto größer ist folglich der Abstand P2 zwischen den Außenumfangsrändern 109 der beiden benachbarten Löcher 110 im Verhältnis zum Abstand P1 zwischen den Mittelpunkten der beiden Löcher 110, und desto größer ist folglich der Anteil des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts, d.h. des einem Rahmen in der Lochplatte 100 entsprechenden Abschnitts. Dementsprechend gilt: je größer das Stegverhältnis, desto kleiner der Öffnungsanteil der Löcher 110 aber desto größer die Fläche des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts, und desto größer die Festigkeit der Lochplatte 100.
Ist die Lochplatte 100 derart konfiguriert, dass der Innenabschnitt 108a einen größeren Mittelwert des Stegverhältnisses (P2/P1) aufweist als der Außenabschnitt 108b, so ist, wie vorstehend beschrieben ist, der Flächenanteil des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts pro Flächeneinheit der Lochplatte 100 in dem Innenabschnitt 108a folglich größer als in dem Außenabschnitt 108b, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert. Infolgedessen kann die Spannung der Lochplatte 100, welche, wie vorstehend beschrieben ist, von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite tendenziell zunimmt, wirksam verringert werden, während gleichzeitig Auswirkungen auf den Öffnungsanteil der Löcher 110 verhindert werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Lochplatte 100 eine Radialverteilung aufweisen, bei welcher das Stegverhältnis zumindest in einem Teilabschnitt des Lochanordnungsbereichs 105 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigt.
Bei dieser Konfiguration steigt zumindest in dem Teilabschnitt des Lochanordnungsbereiches 105 der Flächenanteil des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts pro Flächeneinheit der Lochplatte 100 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite an, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert. Infolgedessen kann die Spannung der Lochplatte 100, welche, wie vorstehend beschrieben ist, von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite tendenziell zunimmt, wirksam verringert werden, während gleichzeitig Auswirkungen auf den Öffnungsanteil der Löcher 110 verhindert werden.
In einigen Ausführungsformen weist die Lochplatte 100 eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Trägerelementen (Rippen 161) auf, welche in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Bei dem Lochanordnungsbereich 105 handelt es sich um einen teilweise ringförmigen Abschnitt, welcher durch benachbarte Trägerelemente (Rippen 161) in der Umfangsrichtung unterteilt ist. Die Lochplatte 100 kann eine Radialverteilung, bei welcher das Stegverhältnis von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigt, in einem umfangsbezogenen Mittelabschnitt des teilweise ringförmigen Abschnitts (Lochanordnungsbereichs 105) als den Teilabschnitt des Lochanordnungsbereichs 105 aufweisen.
Bei dieser Konfiguration steigt zumindest in dem umfangsbezogenen Mittelabschnitt des Lochanordnungsbereichs 105 der Flächenanteil des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts pro Flächeneinheit der Lochplatte 100 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite an, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert. Infolgedessen kann die Spannung der Lochplatte 100, welche, wie vorstehend beschrieben ist, von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite tendenziell zunimmt, wirksam verringert werden, während gleichzeitig Auswirkungen auf den Öffnungsanteil der Löcher 110 verhindert werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Lochplatte 100 derart konfiguriert sein, dass sie eine Radialverteilung aufweist, bei welcher das Stegverhältnis (P2/P1) zumindest in einem umfangsbezogenen Mittelabschnitt 107 des teilweise ringförmigen Lochanordnungsbereichs 105 mit der Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigt.
Bei dieser Konfiguration steigt zumindest in dem umfangsbezogenen Mittelabschnitt 107 des Lochanordnungsbereichs 105 der Flächenanteil des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts pro Flächeneinheit der Lochplatte 100 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite an, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert. Infolgedessen kann die Spannung der Lochplatte 100, welche, wie vorstehend beschrieben ist, von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite tendenziell zunimmt, wirksam verringert werden, während gleichzeitig Auswirkungen auf den Öffnungsanteil der Löcher 110 verhindert werden.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform sind die Löcher 110 in dem Lochanordnungsbereich 105 unter Ausbildung einer Reihe in Rechts-Links-Richtung ausgerichtet, und sind mehrere Reihen von Löchern 110 in Oben-Unten-Richtung angeordnet.
Genauer gesagt fällt bei der in 6 dargestellten Ausführungsform die Rechts-Links-Richtung mit der Erstreckungsrichtung (Tangentialrichtung) einer Tangente eines imaginären Kreises (nicht dargestellt) zusammen, welcher auf die Mittelachse AX des Brennkammerkorbs 47 an der umfangsbezogenen Mittelposition des Lochanordnungsbereichs 105 zentriert ist. Dies bedeutet, dass bei der in 6 dargestellten Ausführungsform die Löcher 110 in Tangentialrichtung ausgerichtet sind.
Weiterhin ist das Stegverhältnis bei der in 6 dargestellten Ausführungsform in den unteren drei Reihen der mehreren Reihen von Löchern 110 größer als das Stegverhältnis in den oberen vier Reihen der mehreren Reihen von Löchern 110.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform wird beispielsweise von den drei Löchern 110 innerhalb des von der gestrichelten Linie umgebenen Kreises das Loch 110 auf der linken Seite der beiden in Tangentialrichtung angeordneten Löcher 110 als linkes Loch 110L bezeichnet, und wird das Loch 110 auf der rechten Seite der beiden in Tangentialrichtung angeordneten Löcher 110 als rechtes Loch 110R bezeichnet. Weiterhin wird von den drei Löchern 110 innerhalb des von der gestrichelten Linie umgebenen Kreises das Loch 110 oberhalb der beiden in Tangentialrichtung angeordneten Löcher 110 als oberes Loch 110U bezeichnet.
Was die drei Löcher 110 innerhalb des gestrichelten Kreises betrifft, so können das Stegverhältnis (P2a/P1a) für das linke Loch 110L und das rechte Loch 110R, das Stegverhältnis (P2b/P1b) für das linke Loch 110L und das obere Loch 110U, und das Stegverhältnis (P2c/P1c) für das rechte Loch 110R und das obere Loch 110U identisch sein.
Alternativ kann sich von den drei Stegverhältnissen ein Stegverhältnis von den beiden anderen Stegverhältnissen unterscheiden, oder es können sich alle drei Stegverhältnisse voneinander unterscheiden.
In einigen Ausführungsformen kann in der Lochplatte 100 ein Umfangsstegverhältnis, bei welchem es sich um einen Mittelwert des Stegverhältnisses in der Umfangsrichtung handelt, zumindest in einem Teilabschnitt des Lochanordnungsbereichs 105 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigen.
Bei dieser Konfiguration nimmt die Fläche des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite in dem Teilabschnitt zu, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert.
In einigen Ausführungsformen kann in der Lochplatte 100 ein Umfangsstegverhältnis, bei welchem es sich um einen Mittelwert des Stegverhältnisses in der Umfangsrichtung handelt, von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigen.
Bei dieser Konfiguration steigt das Stegverhältnis von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite in der Umfangsrichtung insgesamt an, selbst wenn das Stegverhältnis von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite in einem Teil der Lochplatte 100 in der Umfangsrichtung abnimmt. Dementsprechend nimmt die Fläche des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite über den gesamten Umfang zu, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert.
7A ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung des Stegverhältnisses zeigt, beispielsweise eine Radialrichtung des Stegverhältnisses der in 6 dargestellten Ausführungsform. Bei dem in 7A dargestellten Diagramm steht die Horizontalachse für die Radialposition, und steht die Vertikalachse für das Stegverhältnis.
7B ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses gemäß dem in 7A dargestellten Diagramm zeigt, beispielsweise eine Radialrichtung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses der in 6 dargestellten Ausführungsform. Bei dem in 7B dargestellten Diagramm steht die Horizontalachse für die Radialposition, und steht die Vertikalachse für die Steigerungsrate das Stegverhältnisses.
Bei der Steigerungsrate des Stegverhältnisses handelt es sich in diesem Zusammenhang um ein Verhältnis von der Änderung des Stegverhältnisses zur Änderung der Radialposition. Genauer gesagt handelt es sich bei der Steigerungsrate des Stegverhältnisses um ein Verhältnis von der Steigerung des Stegverhältnisses zur Änderung der Radialposition in Richtung der radialen Innenseite.
Bei den in den 7A und 7B dargestellten Diagrammen sowie in den später zu beschreibenden Diagrammen beträgt die Radialposition eines radialen Innenendabschnitts 105a des Lochanordnungsbereichs 105 (siehe 6) 0% und beträgt die Radialposition eines radialen Außenendabschnitts 105b des Lochanordnungsbereichs 105 100%.
Wie in 7A dargestellt ist, unterscheidet sich das Stegverhältnis bei der in 6 dargestellten Ausführungsform zwischen der radialen Innenseite und der radialen Außenseite einer radialen Grenzposition, während das Stegverhältnis innerhalb des Abschnitts auf der radialen Innenseite der Grenzposition unabhängig von der Radialposition konstant ist. Gleichermaßen ist das Stegverhältnis innerhalb des Abschnitts auf der radialen Außenseite der Grenzposition unabhängig von der Radialposition konstant.
Wie in 7B dargestellt ist, ist die Steigerungsrate des Stegverhältnisses beispielsweise bei der in 6 dargestellten Ausführungsform an der Grenzposition positiv und relativ groß, während sie an den anderen Radialpositionen gleich null ist.
8A ist ein weiteres Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung des Stegverhältnisses zeigt. Bei dem in 8A dargestellten Diagramm steht die Horizontalachse für die Radialposition, und steht die Vertikalachse für das Stegverhältnis.
8B ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses gemäß dem in 8A dargestellten Diagramm zeigt. Bei dem in 8B dargestellten Diagramm steht die Horizontalachse für die Radialposition, und steht die Vertikalachse für die Steigerungsrate das Stegverhältnisses.
Bei dem in 8A dargestellten Diagramm steigt das Stegverhältnis beispielsweise linear in Richtung der radialen Innenseite an. Dies bedeutet, dass bei dem in 8A dargestellten Diagramm die Steigerungsrate des Stegverhältnisses unabhängig von der Radialposition einen konstant positiven Wert besitzt, wie in 8B dargestellt ist.
9A ist ein weiteres Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung des Stegverhältnisses zeigt. Bei dem in 9A dargestellten Diagramm steht die Horizontalachse für die Radialposition, und steht die Vertikalachse für das Stegverhältnis.
9B ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses gemäß dem in 9A dargestellten Diagramm zeigt. Bei dem in 9B dargestellten Diagramm steht die Horizontalachse für die Radialposition, und steht die Vertikalachse für die Steigerungsrate das Stegverhältnisses.
Bei dem in 9A dargestellten Diagramm steigt das Stegverhältnis beispielsweise in jeder der dünnen und fetten Diagrammlinien in Richtung der radialen Innenseite an, während die Steigerungsrate in Richtung der radialen Innenseite ebenfalls zunimmt.
In 9A stellt die dünne Diagrammlinie eine Diagrammlinie dar, bei welcher die Steigerungsrate des Stegverhältnisses in Richtung der radialen Innenseite linear zunimmt, wie beispielsweise durch die dünne durchgezogene Linie in 9B angedeutet ist.
In 9A stellt die fette Diagrammlinie eine Diagrammlinie dar, bei welcher die Steigerungsrate des Stegverhältnisses in Richtung der radialen Innenseite zunimmt, während die Steigerungsrate in Richtung der radialen Innenseite ebenfalls zunimmt, wie beispielsweise durch die fette durchgezogene Linie in 9B angedeutet ist.
Die Steigerungsrate des Stegverhältnisses nimmt möglicherweise nicht monoton in Richtung der radialen Innenseite zu, sondern kann in einem bestimmten Radialabschnitt unabhängig von der Radialposition konstant sein, wie beispielsweise durch die gestrichelte Linie oder die gepunktete und gestrichelte Linie in 9B angedeutet ist.
10A ist ein weiteres Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung des Stegverhältnisses zeigt. Bei dem in 10A dargestellten Diagramm steht die Horizontalachse für die Radialposition, und steht die Vertikalachse für das Stegverhältnis.
10B ist ein Beispiel für ein Diagramm, welches eine Radialverteilung der Steigerungsrate des Stegverhältnisses gemäß dem in 10A dargestellten Diagramm zeigt. Bei dem in 10B dargestellten Diagramm steht die Horizontalachse für die Radialposition, und steht die Vertikalachse für die Steigerungsrate das Stegverhältnisses.
Wie in 10A dargestellt ist, kann das Stegverhältnis beispielsweise in Richtung der radialen Innenseite ansteigen, während die Steigerungsrate in Richtung der radialen Innenseite abnimmt.
Wie in 10B dargestellt ist, kann die Steigerungsrate des Stegverhältnisses beispielsweise positiv sein, jedoch in Richtung der radialen Innenseite abnehmen.
Wie durch jede der Diagrammlinien in 9B angedeutet wird, kann beispielsweise ein zweites Verhältnis größer sein als ein erstes Verhältnis, wobei es sich bei dem ersten Verhältnis um die Steigerungsrate des Stegverhältnisses, d.h. um das Verhältnis (Δr/Δd) von der Änderung Δr des Stegverhältnisses zur Änderung Δd der Radialposition, in einem ersten Radialbereich R1 handelt und es sich bei dem zweiten Verhältnis um das Verhältnis (Δr/Δd) in einem zweiten Radialbereich R2 handelt, welcher radial einwärts des ersten Radialbereichs R1 liegt.
Bei dieser Konfiguration ist das Verhältnis (Steigerungsrate des Stegverhältnisses) in einem relativen radialen Innenabschnitt (z.B. zweiten Abschnitt R2) größer als in einem relativen radialen Außenabschnitt (z.B. ersten Abschnitt R1). Folglich kann die Festigkeit der Lochplatte 100 in dem relativen radialen Innenabschnitt verbessert werden, während gleichzeitig der Öffnungsanteil und somit die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft in dem relativen radialen Außenabschnitt sichergestellt wird.
Wie durch die durchgezogene Diagrammlinie in 9B angedeutet wird, kann die Steigerungsrate des Stegverhältnisses, d.h. das Verhältnis (Δr/Δd) von der Änderung Δr des Stegverhältnisses zur Änderung Δd der Radialposition, beispielsweise von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite schrittweise ansteigen.
Bei dieser Konfiguration steigt das vorstehend beschriebene Verhältnis in Richtung der radialen Innenseite an. Folglich kann die Festigkeit der Lochplatte 100 in dem relativen radialen Innenabschnitt verbessert werden, während gleichzeitig der Öffnungsanteil und somit die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft in dem relativen radialen Außenabschnitt sichergestellt wird.
Die Steigerungsrate des Stegverhältnisses kann zumindest in dem umfangsbezogenen Mittelabschnitt 107 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite schrittweise ansteigen.
Beträgt die Radialposition des radialen Innenendabschnitts 105a des Lochanordnungsbereichs 105 (siehe 6) 0% und beträgt die Radialposition des radialen Außenendabschnitts 105b des Lochanordnungsbereichs 105 100%, so kann das Stegverhältnis gemäß einigen Ausführungsformen den nachfolgenden Wert aufweisen.
Innerhalb des Bereichs von 0% oder mehr und 50% oder weniger der Radialposition des Lochanordnungsbereichs 105 kann das Stegverhältnis beispielsweise 0.10 oder mehr betragen.
Innerhalb des Bereichs von 0% oder mehr und 25% oder weniger der Radialposition des Lochanordnungsbereichs 105 kann das Stegverhältnis beispielsweise 0.11 oder mehr betragen.
Innerhalb des Bereichs von 0% oder mehr und 12.5% oder weniger der Radialposition des Lochanordnungsbereichs 105 kann das Stegverhältnis beispielsweise 0.15 oder mehr betragen.
(Öffnungsanteil)
Im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung bezeichnet der Öffnungsanteil der Löcher 110 in der Lochplatte 100, genauer gesagt der Öffnungsanteil der Löcher 110 in dem Lochanordnungsbereich 105, einen Wert, welcher als prozentualer Anteil der Gesamtfläche der Löcher 110 pro Flächeneinheit in dem Lochanordnungsbereich 105 angegeben ist.
In einigen Ausführungsformen kann der Öffnungsanteil der Vielzahl von Löchern 110 in dem Lochanordnungsbereich 105 45% oder mehr und 70% oder weniger betragen.
Beträgt der Öffnungsanteil weniger als 45%, so kann es Schwierigkeiten bereiten, die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft, d.h. die für die Brennkammer 4 benötigte Menge an Luft, sicherzustellen. Beträgt der Öffnungsanteil mehr als 70%, so kann demgegenüber die Festigkeit der Lochplatte 100 beeinträchtigt werden.
Folglich kann durch Einstellen des Öffnungsanteils auf 45% oder mehr und 70% oder weniger die Festigkeit der Lochplattes 100 gewährleistet werden, während gleichzeitig die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft sichergestellt wird.
(Anordnung der Löcher 110)
Wie in 6 dargestellt ist, können in einigen Ausführungsformen anstelle von jeweils zwei umfangsbezogen benachbarten Löchern 110, welche sich an derselben Radialposition befinden, beispielsweise mehrere Reihen von Löchern 110, welche jeweils in Rechts-Links-Richtung ausgerichtet sind, in mehreren Stufen in Oben-Unten-Richtung angeordnet sein. Mit anderen Worten kann die Vielzahl von Löchern 110, wie in 6 dargestellt ist, in einigen Ausführungsformen beispielsweise ein Paar von Löchern 110 aufweisen, welche in der Umfangsrichtung an unterschiedlichen Radialpositionen benachbart zueinander angeordnet sind.
Bei dieser Konfiguration kann eine relative Erhöhung der Anordnungsdichte der Löcher 110 erzielt werden, so dass die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft sichergestellt werden kann.
(Form der Löcher 110)
Wie in 6 dargestellt ist, kann es sich bei der Vielzahl von Löchern 110 in einigen Ausführungsformen beispielsweise zumindest in dem umfangsbezogenen Mittelabschnitt 107 um runde Löcher handeln.
Runde Löcher 110 können maschinell leichter bearbeitet werden als rechteckige Löcher 110 oder dergleichen.
(Größe der Löcher 110)
11 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform der Größe der Löcher 110 zeigt.
Wie in 11 dargestellt ist, kann in der Lochplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen die Vielzahl von Löchern 110 beispielsweise eine Vielzahl von ersten Löchern 111, und zumindest ein zweites Loch 112 mit einem größeren Öffnungsbereich als dem eines jeden ersten Lochs umfassen.
Bei der in 11 dargestellten Ausführungsform sind in dem Lochanordnungsbereich 105 (siehe 6) beispielsweise zwei Reihen von zweiten Löchern 112, welche jeweils in Rechts-Links-Richtung ausgerichtet sind, in Oben-Unten-Richtung angeordnet. Die Anzahl an zweiten Löchern 112 in der radial inneren Reihe kann beispielsweise zwei betragen, und die Anzahl an zweiten Löchern 112 in der radial äußeren Reihe kann beispielsweise vier betragen.
Selbst wenn es sich bei einem der beiden benachbarten Löcher 110 um das erste Loch 111 handelt und es sich bei dem anderen um das zweite Loch 112 handelt, kann eine Radialverteilung vorliegen, bei welcher das Stegverhältnis dieser beiden Löcher 111 und 112 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigt.
In Analogie zu der in 11 dargestellten Ausführungsform können die Mittelpunkte C1 von zumindest einigen der Vielzahl von ersten Löchern 111 beispielsweise radial auswärts und radial einwärts eines Öffnungsrands (Außenumfangsrands 109) des zweiten Lochs 112 und innerhalb eines Umfangsbereichs 141 des Außenumfangsrands 109 des zweiten Lochs 112 angeordnet sein.
Im Allgemeinen behält ein Luftstrom, welcher durch ein Loch mit einem relativ kleinen Öffnungsbereich hindurchgetreten ist, mit höherer Wahrscheinlichkeit seine Geschwindigkeit in einem radialen Mittelabschnitt des Luftstroms bei als ein Luftstrom, welcher durch ein Loch mit einem relativ großen Öffnungsbereich hindurchgetreten ist. Da die ersten Löcher 111 mit einem kleineren Öffnungsbereich als jenem des zweiten Lochs 112 radial auswärts und radial einwärts des zweiten Lochs 112 angeordnet sind, erhöht sich beispielsweise bei der in 11 dargestellten Ausführungsform der Geschwindigkeitsunterschied (Druckunterschied) zwischen der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft und der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft, wobei eine Sekundärströmung erzeugt wird. Dies fördert eine Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft, wodurch ein ungleichmäßiger Luftstrom in der Brennkammer 4 vermieden wird.
Beträgt die Radialposition des radialen Innenendabschnitts 105a des Lochanordnungsbereichs 105 (siehe 6) beispielsweise 0% und beträgt die Radialposition des radialen Außenendabschnitts 105b des Lochanordnungsbereichs 105 100%, so kann die Radialposition des Mittelpunkts C2 des zumindest einen zweiten Lochs 112 im Bereich von 25% oder mehr und 75% oder weniger liegen.
Liegt die Radialposition des Mittelpunkts C2 des zumindest einen zweiten Lochs 112 außerhalb dieses Bereichs, so besteht, wie vorstehend beschrieben ist, das Risiko einer unzureichenden Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft.
Bei einer Konfiguration, bei welcher der Mittelpunkt C2 des zumindest einen zweiten Lochs 112 innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs liegt, ist es folglich möglich, wie vorstehend beschrieben eine Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft zu fördern, wodurch ein ungleichmäßiger Luftstrom in der Brennkammer 4 vermieden wird.
Der Lochdurchmesser des zumindest einen zweiten Lochs 112 kann beispielsweise das 2.0-fache oder mehr und das 3.0-fache oder weniger des Lochdurchmessers des ersten Lochs 111 betragen.
Beträgt der Lochdurchmesser des zweiten Lochs 112 weniger als das 2.0-fache des Lochdurchmessers des ersten Lochs 111, so ist der Unterschied zwischen dem Lochdurchmesser des zweiten Lochs 112 und dem Lochdurchmesser des ersten Lochs 111 gering, wobei, wie vorstehend beschrieben ist, das Risiko einer unzureichenden Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft besteht.
Beträgt der Lochdurchmesser des zweiten Lochs 112 mehr als das 3.0-fache des Lochdurchmessers des ersten Lochs 111, so nimmt demgegenüber der Strömungsgeschwindigkeitsunterschied (Druckunterschied) zwischen der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft und der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft weiter zu, wobei sich der durch die erzeugte Sekundärströmung bedingte Druckabfall derart erhöht, dass die Auswirkungen dieses Druckabfalls nicht ignoriert werden können.
Bei einer Konfiguration, bei welcher der Lochdurchmesser des zumindest einen zweiten Lochs 112 das 2.0-fache oder mehr und das 3.0-fache oder weniger des Lochdurchmessers des ersten Lochs 111 beträgt, ist es folglich möglich, wie vorstehend beschrieben eine Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft zu fördern, während gleichzeitig die Auswirkungen eines durch die Sekundärströmung bedingten Druckabfalls verhindert werden.
12 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform der Größe der Löcher 110 zeigt.
13 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform der Größe der Löcher 110 zeigt.
Wie in 12 dargestellt ist, kann in der Lochplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen die Vielzahl von Löchern 110 beispielsweise eine Vielzahl von ersten Löchern 111, zumindest ein zweites Loch 112 mit einem größeren Öffnungsbereich als dem eines jeden ersten Lochs, und zumindest ein drittes Loch 113 mit einem kleineren Öffnungsbereich als dem eines jeden ersten Lochs 111 umfassen.
Wie in 13 dargestellt ist, kann in der Lochplatte 100 gemäß einigen Ausführungsformen die Vielzahl von Löchern 110 beispielsweise eine Vielzahl von ersten Löchern 111, und zumindest ein drittes Loch 113 mit einem kleineren Öffnungsbereich als dem eines jeden ersten Lochs 111 umfassen.
Der Lochdurchmesser des dritten Lochs kann beispielsweise das 0.3-fache oder mehr und das 0.8-fache oder weniger des Lochdurchmessers des ersten Lochs betragen.
Wie in 12 dargestellt ist, kann das dritte Loch 113 beispielsweise in einem Abschnitt der in 11 dargestellten Lochplatte 100 vorgesehen sein, in welchem die ersten Löcher 111 und die zweiten Löcher 112 nicht vorhanden sind. Wie in 13 dargestellt ist, kann das dritte Loch 113 beispielsweise in einem Abschnitt der in 6 dargestellten Lochplatte 100 vorgesehen sein, in welchem die ersten Löcher 111 nicht vorhanden sind. Bei dieser Konfiguration kann der Öffnungsbereich in der Lochplatte 100 vergrößert werden und kann die Strömungsrate der durch die Lochplatte 100 hindurchtretenden verdichteten Luft erhöht werden.
Selbst wenn es sich bei einem der beiden benachbarten Löcher 110 um das erste Loch 111 handelt und es sich bei dem anderen um das dritte Loch 113 handelt, kann eine Radialverteilung vorliegen, bei welcher das Stegverhältnis dieser beiden Löcher 111 und 113 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigt.
Selbst wenn es sich bei einem der beiden benachbarten Löcher 110 um das zweite Loch 112 handelt und es sich bei dem anderen um das dritte Loch 113 handelt, kann gleichermaßen eine Radialverteilung vorliegen, bei welcher das Stegverhältnis dieser beiden Löcher 112 und 113 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigt.
Die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist mit der Lochplatte 100 gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen versehen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Brennkammer 4 mit einer verbesserten Haltbarkeit der Lochplatte 100 bereitzustellen, während gleichzeitig eine durch die Lochplatte 100 hindurchtretende Menge an Luft sichergestellt wird.
Die Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen ist mit der vorstehend beschriebenen Brennkammer 4 versehen. Auf diese Weise ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Gasturbine 1 zu verbessern.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst auch Modifizierungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sowie Ausführungsformen, welche aus Kombinationen dieser Ausführungsformen bestehen.
Beispielsweise können die Löcher 110 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in Umfangsrichtung, bezogen auf die Mittelachse AX des Brennkammerkorbs 47, oder willkürlich angeordnet sein.
Der in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebene Inhalt ist beispielsweise wie folgt zu verstehen.

(1) Bei einer Lochplatte 100 für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung handelt es sich um eine Lochplatte 100, welche zwischen einem Brennkammerkorb 47 und einem Brennkammergehäuse 45 der Gasturbinenbrennkammer 4 vorgesehen und an einem Außenumfangsabschnitt des Brennkammerkorbs 47 befestigt ist. In einem Lochanordnungsbereich 105 mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) der Lochplatte 100 weist ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammerkorbs 47 (Innenabschnitt 108a) einen größeren Mittelwert eines Stegverhältnisses auf als ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammergehäuses 45 (Außenabschnitt 108b), wobei das Stegverhältnis dadurch erhalten wird, dass ein Abstand P2 zwischen Außenumfangsrändern 109 von zwei benachbarten Löchern 110 aus der Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) durch einen Abstand P1 zwischen den Mittelpunkten der beiden Löcher 110 dividiert wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration (1) ist in dem Lochanordnungsbereich 105 der Flächenanteil des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts pro Flächeneinheit der Lochplatte 100 in dem Abschnitt in der Nähe des Brennkammerkorbs 47 (Innenabschnitt 108a) größer als in dem Abschnitt in der Nähe des Brennkammergehäuses 45 (Außenabschnitt 108b), so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert. Infolgedessen kann die Spannung der Lochplatte 100, welche, wie vorstehend beschrieben ist, von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite tendenziell zunimmt, wirksam verringert werden, während gleichzeitig Auswirkungen auf den Öffnungsanteil der Löcher 110 verhindert werden.
(2) In einigen Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Konfiguration (1) kann die Lochplatte 100 eine Radialverteilung aufweisen, bei welcher das Stegverhältnis zumindest in einem Teilabschnitt des Lochanordnungsbereichs 105 von einer radialen Außenseite zu einer radialen Innenseite ansteigt.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration (2) steigt zumindest in dem Teilabschnitt des Lochanordnungsbereichs 105 der Flächenanteil des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts pro Flächeneinheit der Lochplatte 100 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite an, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert. Infolgedessen kann die Spannung der Lochplatte 100, welche, wie vorstehend beschrieben ist, von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite tendenziell zunimmt, wirksam verringert werden, während gleichzeitig Auswirkungen auf den Öffnungsanteil der Löcher 110 verhindert werden.
(3) In einigen Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Konfiguration (2) weist die Lochplatte 100 eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Trägerelementen (Rippen 161) auf, welche in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Bei dem Lochanordnungsbereich 105 handelt es sich um einen teilweise ringförmigen Abschnitt, welcher durch benachbarte Trägerelemente (Rippen 161) in der Umfangsrichtung unterteilt ist. Die Lochplatte 100 kann die vorstehend beschriebene Radialverteilung in einem umfangsbezogenen Mittelabschnitt des teilweise ringförmigen Abschnitts als den Teilabschnitt aufweisen.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration (3) steigt zumindest in dem umfangsbezogenen Mittelabschnitt des Lochanordnungsbereichs 105 der Flächenanteil des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts pro Flächeneinheit der Lochplatte 100 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite an, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert. Infolgedessen kann die Spannung der Lochplatte 100, welche, wie vorstehend beschrieben ist, von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite tendenziell zunimmt, wirksam verringert werden, während gleichzeitig Auswirkungen auf den Öffnungsanteil der Löcher 110 verhindert werden.
(4) In einigen Ausführungsformen einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (2) oder (3) kann in der Lochplatte 100 ein Umfangsstegverhältnis, bei welchem es sich um einen Mittelwert des Stegverhältnisses in der Umfangsrichtung handelt, zumindest in einem Teilabschnitt des Lochanordnungsbereichs 105 von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigen.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration (4) nimmt die Fläche des die Löcher 110 nicht beinhaltenden Abschnitts von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite in dem Teilabschnitt zu, so dass sich die Festigkeit der Lochplatte 100 verbessert.
(5) In einigen Ausführungsformen einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (2) bis (4) kann in der vorstehend beschriebenen Radialverteilung ein zweites Verhältnis größer sein als ein erstes Verhältnis, wobei es sich bei dem ersten Verhältnis um ein Verhältnis (Δr/Δd) von der Änderung Δr des Stegverhältnisses zur Änderung Δd der Radialposition in einem ersten Radialbereich R1 handelt und es sich bei dem zweiten Verhältnis um ein Verhältnis (Δr/Δd) von der Änderung Δr des Stegverhältnisses zur Änderung Δd der Radialposition in einem zweiten Radialbereich R2 handelt, welcher radial einwärts des ersten Radialbereichs R1 liegt.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration (5) ist das Verhältnis (Δr/Δd) in einem relativen radialen Innenabschnitt größer als in einem relativen radialen Außenabschnitt. Folglich kann die Festigkeit der Lochplatte 100 in dem relativen radialen Innenabschnitt verbessert werden, während gleichzeitig der Öffnungsanteil und somit die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft in dem relativen radialen Außenabschnitt sichergestellt wird.
(6) In einigen Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Konfiguration (5) kann in der vorstehend beschriebenen Radialverteilung das Verhältnis (Δr/Δd) von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite schrittweise ansteigen.
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration (6) steigt das Verhältnis (Δr/Δd) zur radialen Innenseite hin an. Folglich kann die Festigkeit der Lochplatte 100 in dem relativen radialen Innenabschnitt verbessert werden, während gleichzeitig der Öffnungsanteil und somit die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft in dem relativen radialen Außenabschnitt sichergestellt wird.
(7) In einigen Ausführungsformen einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (6) kann der Öffnungsanteil der Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) in dem Lochanordnungsbereich 105 45% oder mehr und 70% oder weniger betragen.
Beträgt der Öffnungsanteil weniger als 45%, so kann es Schwierigkeiten bereiten, die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft, d.h. die für die Brennkammer 4 benötigte Menge an Luft, sicherzustellen. Beträgt der Öffnungsanteil mehr als 70%, so kann demgegenüber die Festigkeit der Lochplatte 100 beeinträchtigt werden.
Mithilfe der vorstehend beschriebenen Konfiguration (7) kann die Festigkeit der Lochplatte 100 gewährleistet werden, während gleichzeitig die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft sichergestellt wird.
(8) In einigen Ausführungsformen einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (7) kann die Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) ein Paar von Löchern 110 aufweisen, welche in der Umfangsrichtung an unterschiedlichen Radialpositionen benachbart zueinander angeordnet sind.
Mithilfe der vorstehend beschriebenen Konfiguration (8) kann eine relative Erhöhung der Anordnungsdichte der Löcher 110 erzielt werden, so dass die Strömungsrate der durch die Vielzahl von Löchern 110 hindurchtretenden Luft sichergestellt werden kann.
(9) In einigen Ausführungsformen einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (8) kann die Vielzahl von Durchgangslöchern (Löchern 110) eine Vielzahl von ersten Löchern 111 und zumindest ein zweites Loch 112 mit einem größeren Öffnungsbereich als dem eines jeden ersten Lochs 111 aufweisen. Die Mittelpunkte C1 von zumindest einigen aus der Vielzahl von ersten Löchern 111 können radial auswärts und radial einwärts eines Öffnungsrands (Außenumfangsrands 109) des zweiten Lochs 112 und innerhalb eines Umfangsbereichs 141 des Öffnungsrands (Außenumfangsrands 109) des zweiten Lochs 112 angeordnet sein.
Im Allgemeinen behält ein Luftstrom, welcher durch ein Loch mit einem relativ kleinen Öffnungsbereich hindurchgetreten ist, mit höherer Wahrscheinlichkeit seine Geschwindigkeit in einem radialen Mittelabschnitt des Luftstroms bei als ein Luftstrom, welcher durch ein Loch mit einem relativ großen Öffnungsbereich hindurchgetreten ist. Da die ersten Löcher 111 mit einem kleineren Öffnungsbereich als jenem des zweiten Lochs 112 radial auswärts und radial einwärts des zweiten Lochs 112 angeordnet sind, erhöht sich bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration (9) der Geschwindigkeitsunterschied (Druckunterschied) zwischen der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft und der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft, wobei eine Sekundärströmung erzeugt wird. Dies fördert eine Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft, wodurch ein ungleichmäßiger Luftstrom in der Brennkammer 4 vermieden wird.
(10) In einigen Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Konfiguration (9) kann die Radialposition des Mittelpunkts C2 des zumindest einen zweiten Lochs 112 innerhalb eines Bereichs von 25% oder mehr und 75% oder weniger liegen, wenn die Radialposition des radialen Innenendabschnitts 105a des Lochanordnungsbereichs 105 0% beträgt und die Radialposition des radialen Außenendabschnitts 105b des Lochanordnungsbereichs 105 100% beträgt.
Liegt die Radialposition des Mittelpunkts C2 des zumindest einen zweiten Lochs 112 außerhalb dieses Bereichs, so besteht, wie vorstehend beschrieben ist, das Risiko einer unzureichenden Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft.
Mithilfe der vorstehend beschriebenen Konfiguration (10) ist es möglich, wie vorstehend beschrieben eine Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft zu fördern, wodurch ein ungleichmäßiger Luftstrom in der Brennkammer 4 vermieden wird.
(11) In einigen Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen Konfiguration (9) oder (10) kann der Lochdurchmesser des zumindest einen zweiten Lochs 112 das 2.0-fache oder mehr und das 3.0-fache oder weniger des Lochdurchmessers des ersten Lochs 111 betragen.
Beträgt der Lochdurchmesser des zweiten Lochs 112 weniger als das 2.0-fache des Lochdurchmessers des ersten Lochs 111, so ist der Unterschied zwischen dem Lochdurchmesser des zweiten Lochs 112 und dem Lochdurchmesser des ersten Lochs 111 gering, wobei, wie vorstehend beschrieben ist, das Risiko einer unzureichenden Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft besteht.
Beträgt der Lochdurchmesser des zweiten Lochs 112 mehr als das 3.0-fache des Lochdurchmessers des ersten Lochs 111, so nimmt demgegenüber der Strömungsgeschwindigkeitsunterschied (Druckunterschied) zwischen der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft und der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft weiter zu, wobei sich der durch die erzeugte Sekundärströmung bedingte Druckabfall derart erhöht, dass die Auswirkungen dieses Druckabfalls nicht ignoriert werden können.
Mithilfe der vorstehend beschriebenen Konfiguration (11) ist es möglich, wie vorstehend beschrieben eine Vermischung der durch die ersten Löcher 111 hindurchgetretenen Luft mit der durch das zweite Loch 112 hindurchgetretenen Luft zu fördern, während gleichzeitig die Auswirkungen eines durch die Sekundärströmung bedingten Druckabfalls verhindert werden.
(12) Eine Gasturbinenbrennkammer 4 gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit der Lochplatte 100 gemäß einer der vorstehend beschriebenen Konfigurationen (1) bis (11) versehen.
Mithilfe der vorstehend beschriebenen Konfiguration (12) ist es möglich, eine Gasturbinenbrennkammer 4 mit einer verbesserten Haltbarkeit der Lochplatte 100 bereitzustellen, während gleichzeitig eine durch die Lochplatte 100 hindurchtretende Menge an Luft sichergestellt wird.
(13) Eine Gasturbine 1 gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit der Gasturbinenbrennkammer 4 gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration (12) versehen.
Mithilfe der vorstehend beschriebenen Konfiguration (13) ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Gasturbine 1 zu verbessern.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
4: Gasturbinenbrennkammer (Brennkammer)
43: Luftdurchlass
45: Brennkammergehäuse
46: Brennkammerauskleidung
47: Brennkammerkorb
100: Strömungskonditionierungsplatte (Lochplatte)
105: Lochanordnungsbereich
107: umfangsbezogener Mittelabschnitt
110: Durchgangsloch (Loch)
111: erstes Loch
112: zweites Loch
113: drittes Loch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020149132 [0002]
JP 20179262 A [0004]

Claims

Eine Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer, welche zwischen einem Brennkammerkorb und einem Brennkammergehäuse der Gasturbinenbrennkammer vorgesehen und an einem Außenumfangsabschnitt des Brennkammerkorbs befestigt ist, wobei, in einem Lochanordnungsbereich mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern der Lochplatte, ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammerkorbs einen größeren Mittelwert eines Stegverhältnisses aufweist als ein Abschnitt in der Nähe des Brennkammergehäuses, wobei das Stegverhältnis dadurch erhalten wird, dass ein Abstand zwischen Außenumfangsrändern von zwei benachbarten Löchern aus der Vielzahl von Durchgangslöchern durch einen Abstand zwischen Mittelpunkten der beiden Löcher dividiert wird.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß Anspruch 1, wobei die Lochplatte eine Radialverteilung aufweist, bei welcher das Stegverhältnis zumindest in einem Teilabschnitt des Lochanordnungsbereichs von einer radialen Außenseite zu einer radialen Innenseite ansteigt.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß Anspruch 2, wobei die Lochplatte eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Trägerelementen aufweist, welche in einer Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei es sich bei dem Lochanordnungsbereich um einen teilweise ringförmigen Abschnitt handelt, welcher durch benachbarte Trägerelemente aus der Vielzahl von Trägerelementen in der Umfangsrichtung unterteilt ist, und wobei die Lochplatte die Radialverteilung in einem umfangsbezogenen Mittelabschnitt des teilweise ringförmigen Abschnitts als den Teilabschnitt aufweist.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei in der Lochplatte ein Umfangsstegverhältnis, bei welchem es sich um einen Mittelwert des Stegverhältnisses in der Umfangsrichtung handelt, zumindest in dem Teilabschnitt von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite ansteigt.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in der Radialverteilung ein zweites Verhältnis größer ist als ein erstes Verhältnis, wobei es sich bei dem ersten Verhältnis um ein Verhältnis von der Änderung des Stegverhältnisses zur Änderung der Radialposition in einem ersten Radialbereich handelt und es sich bei dem zweiten Verhältnis um ein Verhältnis von der Änderung des Stegverhältnisses zur Änderung der Radialposition in einem zweiten Radialbereich handelt, welcher radial einwärts des ersten Radialbereichs liegt.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß Anspruch 5, wobei in der Radialverteilung das Verhältnis von der radialen Außenseite zur radialen Innenseite schrittweise ansteigt.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Öffnungsanteil der Vielzahl von Durchgangslöchern in dem Lochanordnungsbereich 45% oder mehr und 70% oder weniger beträgt.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vielzahl von Durchgangslöchern ein Paar von Löchern aufweist, welche in einer Umfangsrichtung an unterschiedlichen Radialpositionen benachbart zueinander angeordnet sind.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vielzahl von Durchgangslöchern eine Vielzahl von ersten Löchern und zumindest ein zweites Loch mit einem größeren Öffnungsbereich als dem eines jeden ersten Lochs aufweist, und wobei die Mittelpunkte von zumindest einigen aus der Vielzahl von ersten Löchern radial auswärts und radial einwärts eines Öffnungsrands des zweiten Lochs und innerhalb eines Umfangsbereichs des Öffnungsrands des zweiten Lochs angeordnet sind.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß Anspruch 9, wobei eine Radialposition des Mittelpunkts des zumindest einen zweiten Lochs innerhalb eines Bereichs von 25% oder mehr und 75% oder weniger liegt, wenn die Radialposition eines radialen Innenendabschnitts des Lochanordnungsbereichs 0% beträgt und die Radialposition eines radialen Außenendabschnitts des Lochanordnungsbereichs 100% beträgt.
Die Lochplatte für eine Gasturbinenbrennkammer gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei ein Lochdurchmesser des zumindest einen zweiten Lochs das 2.0-fache oder mehr und das 3.0-fache oder weniger eines Lochdurchmessers eines jeden ersten Lochs beträgt.
Eine Gasturbinenbrennkammer, umfassend die Lochplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
Eine Gasturbine, umfassend die Gasturbinenbrennkammer gemäß Anspruch 12.