JP2003322337A - 燃焼器およびガスタービン - Google Patents

燃焼器およびガスタービン

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JP2003322337A
JP2003322337A JP2002124061A JP2002124061A JP2003322337A JP 2003322337 A JP2003322337 A JP 2003322337A JP 2002124061 A JP2002124061 A JP 2002124061A JP 2002124061 A JP2002124061 A JP 2002124061A JP 2003322337 A JP2003322337 A JP 2003322337A
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reinforcing rib
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼筒を補強しガセット部やその周辺におけ
る損傷の発生を防止して燃焼筒の耐久性を向上させる。 【解決手段】 圧縮機によって圧縮された空気と燃料と
を反応させて燃焼させ、発生した燃焼ガスを燃焼筒5を
通じてタービンに導入する燃焼器において、断面が略矩
形をなす尾筒5bのある側面5cに、尾筒5bを固定座
2aするガセット部14を、尾筒5bのほぼ全幅にわた
って延在するように設ける。このガセット部14は、側
面5cを含む尾筒5bの側壁を補強する働きを担うもの
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン燃焼器
を構成する燃焼筒の補強構造に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンは、圧縮機、燃焼器および
タービンを主要な構成要素として備えており、圧縮機に
おいて空気を圧縮し、圧縮された空気を燃焼器において
燃料と反応させて燃焼させ、発生した燃焼ガスの熱や運
動エネルギーを取り出して様々な用途に利用するととも
に、燃焼ガスによってタービンを回転させ、得られた回
転エネルギーをロータを介して圧縮機に伝達して駆動す
るしくみとなっている。
【0003】ガスタービンの燃焼器には、燃焼ガスを後
方に位置するタービンに導く燃焼筒が設けられている
が、燃焼筒は常に高いエネルギーを秘めた燃焼ガスを導
通するためにあらゆる方向に強いストレスを受けること
になる。そこで、従来の燃焼器においては、燃焼筒の後
端をガスタービンの車室に固定してこれに対抗してい
る。
【0004】図5には従来の燃焼器後端の固定構造を示
す。図において、符号100は燃焼筒の後部を構成する
尾筒、101はガスタービンの車室、102はタービン
のシュラウド、103は尾筒100とシュラウド102
との間に介在して尾筒100と車室101との間を封止
するシール部である。尾筒100の後端には、車室10
1の一部である燃焼筒の固定座101aに固定されるガ
セット部104が尾筒100と一体となって設けられて
いる。図6は尾筒100の後端を後方から平面視した図
である。図に示すように、尾筒100後端の開口105
はシュラウド102の曲率に合わせてわずかに湾曲した
略矩形をなしており、開口105の周囲にはシール部1
03に掛合するフランジ106が設けられている。ガセ
ット部104はフランジ106より僅かに前方にあって
尾筒100の外側の側面から外方に張り出している。ガ
セット部104は長方形の舌片状をなし、その幅は開口
105の幅よりも明らかに狭くなっている。また、ガセ
ット部104には、固定用のネジを通す穴107が形成
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構造の燃
焼器においては、ガスタービンを作動させたとき、燃焼
筒を流通する燃焼ガスによって尾筒100に特殊な振動
が生じ、この振動を原因としてガセット部104が破損
することが問題となっている。ここで尾筒100に生じ
る振動とは、図7に示すように、タービンの半径方向に
離間して向かい合う尾筒100の2つの側壁100a,
100bと、これら2つの側壁間に在ってタービンの周
方向に離間する2つの側壁100c,100dとが、燃
焼器に生じる振動を原因として尾筒100の内外に振動
することをいう。より詳細には、燃焼器に生じる振動に
より、側壁100a,100bが同時に尾筒100の内
側に凹むように変形するとともに、側壁100c,10
0dが同時に尾筒100の外側に膨らむように変形し、
次の瞬間には側壁100a,100bが同時に尾筒10
0の外側に膨らむように変形するとともに、側壁100
c,100dが同時に尾筒100の内側に凹むように変
形するといった現象を周期的に繰り返すのである。
【0006】尾筒100がこうした振動を繰り返すと、
車室101に固定されているガセット部104に大きな
負担がかかることは容易に想像され、実際にはガセット
部104そのものや、ガセット部104と尾筒100と
の溶接部分にクラック(ひび割れ)等の損傷が生じる可
能性が指摘されている。
【0007】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、燃焼筒を補強しガセット部やその周辺における
損傷の発生を防止して燃焼筒の耐久性を向上させること
を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成の燃焼器およびガスタ
ービンを採用する。すなわち本発明に係る請求項1記載
の燃焼器は、圧縮機によって圧縮された空気と燃料とを
反応させて燃焼させ、発生した燃焼ガスを燃焼筒を通じ
てタービンに導入する燃焼器であって、断面が略矩形を
なす前記燃焼筒のある側面に、該ある側面のほぼ全幅に
わたって延在する補強リブが設けられていることを特徴
とする。
【0009】本発明においては、燃焼筒のある側面に、
そのほぼ全幅にわたって補強リブを延在させることによ
り、補強リブを設けられた側壁が強度を高めて燃焼筒の
内外への変形が規制される。これにより、破損の原因で
ある図7のような側壁の振動が防止される。
【0010】請求項2記載の燃焼器は、請求項1記載の
燃焼器において、前記補強リブが前記燃焼筒を座に固定
するガセット部と一体に形成されていることを特徴とす
る。
【0011】本発明においては、補強リブをガセット部
と一体に形成することによりガセット部が補強されて耐
久性が向上する。また、両者を一体化することにより製
造工数が削減されて加工性が高まる。
【0012】請求項3記載の燃焼器は、請求項2記載の
燃焼器において、前記補強リブが、前記座との間に隙間
を空けて設けられていることを特徴とする。
【0013】図7のような振動を防止しても、細かな周
期で燃焼筒全体を震わす微振動は残る。そこで本発明に
おいては、燃焼筒を固定する座と補強リブとの間に隙間
を空けることにより、補強リブが微振動により座面を叩
いて破損するといった現象が防止される。
【0014】請求項4記載の燃焼器は、請求項2または
3記載の燃焼器において、前記補強リブに、前記ある側
面の幅方向に延在する肉薄部が形成されていることを特
徴とする。
【0015】燃焼筒は、ガスタービンの負荷変動により
前後方向にも力を受ける。そこで本発明においては、補
強リブに肉薄部を形成することにより、補強リブと一体
となったガセット部に柔軟性が与えられ、負荷変動によ
る燃焼筒の変位が吸収されるのでガセット部や補強リブ
の破損が防止される。
【0016】請求項5記載のガスタービンは、請求項1
ないし4のいずれか記載の燃焼器を備えることを特徴と
する。
【0017】本発明においては、燃焼筒の破損の原因で
ある図7のような側壁の振動が防止されるので、燃焼筒
の耐久性が向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明に係る実施形態を図1ない
し図4に示して説明する。図1はガスタービンを構成す
る燃焼器の断面図である。図において符号1は燃焼器、
2は車室、3はパイロットノズル、4はメインノズル、
5は燃焼筒、6はバイパス管、7はバイパス弁である。
メインノズル4は、パイロットノズル3を取り囲むよう
に複数(例えば8本)設けられている。燃焼筒5は、ノ
ズル2,3から供給された燃料と空気とを反応させて燃
焼させる部位であり、燃料と空気とを燃焼させる内筒5
aと、燃焼ガスの流速を速めて後段のタービンに導入す
る尾筒5bとに分けられる。バイパス管6はガスタービ
ンの負荷変動により燃焼筒5内の空気が不足する状態に
なった場合にバイパス弁7を開くことで車室2内の空気
を燃焼筒5内に導入する流路となる。
【0019】同図において、符号8はタービンの静翼、
9は同じくタービンの動翼、10は静翼8の外側シュラ
ウド、11は同じく静翼の内側シュラウド、12は尾筒
5bと内外のシュラウド10,11との間に介在して燃
焼筒5と車室2との間を封止するシール部である。
【0020】図2には従来の燃焼筒後端の固定構造を示
す。尾筒5bの後端にはシール部12と連結されるフラ
ンジ13が周囲に張り出すように設けられている。ま
た、同じく尾筒5bの後端には、尾筒5bを車室2の一
部である固定座2aに固定するためのガセットプレート
14が、フランジ13に隣接して尾筒5bと一体に設け
られている。
【0021】図3は尾筒5bの後端を後方から平面視し
た図である。図に示すように、尾筒5b後端の開口15
はシュラウド10,11の曲率に合わせてわずかに湾曲
した略矩形をなしており、フランジ13は開口15の周
囲に設けられている。
【0022】ガセット部14はフランジ13より僅かに
前方(燃焼ガスの上流側)にあって尾筒5bの外側の側
面から外方に張り出している。ガセット部14は、尾筒
5bの外側の側面5cに、そのほぼ全幅にわたって形成
されており、単に固定座2aに対する尾筒5bの固定継
ぎ手の働きをするだけではなく、側面5cを含む側壁の
変形を防止する補強リブとしての働きを担っている。
【0023】ガセット部14は、平面視すると本来のガ
セットとしての働きをする部分と、補強リブの部分とが
重なった形状であることがわかる。ガセット部14の幅
方向の中央には、固定座2aに接する当接部14aが設
けられ、その両側には補強リブとしての働きをする張出
部14bが設けられている。
【0024】図4に示すように、当接部14aは固定座
2a側に若干盛り上がって肉厚に形成されており、この
部分が固定座2aに当接することで、補強部14bと固
定座2aとの間には隙間16が設けられる。また、当接
部14aには、固定用のネジを通す穴17が形成されて
おり、尾筒5bはこの穴17に図示しないネジを通して
固定座2aに螺着することで車室2に固定される。
【0025】ガセット部14には、側面5cの幅方向に
延在する肉薄部18が形成されている。肉薄部18は、
ガセット部14の一方の側面に全幅にわたって形成した
U溝14cによって構成されている。
【0026】上記のように構成された燃焼器1を備える
ガスタービンが作動し、燃焼筒5の内側を燃焼ガスが高
速で流れるようになると、様々な要因によって燃焼筒に
複雑な振動が発生する。このとき、補強リブとしての働
きを備えるガセット部により、尾筒5bの側壁が強度を
高めて尾筒5bの内外への変形が規制される。これによ
り、破損の原因である図7のような側壁の振動が防止さ
れる。
【0027】また、補強リブとしての働きをする張出部
14bと固定座2aとの間に隙間16を設けたことによ
り、張出部14bが微振動しても固定座2aの座面を叩
いて破損するといった現象が防止される。
【0028】さらに、ガセット部14に設けた肉薄部1
8により、補強リブと一体のガセット部14自体に柔軟
性が与えられ、負荷変動による燃焼筒5の変位が吸収さ
れてガセット部14の破損が防止される。
【0029】本実施形態においては、ガセット部14と
補強リブとを一体に構成した。これは、加工性を高める
うえで有効であるが、尾筒5bの振動を防止する目的か
らすれば、両者を一体ではなく別々に構成してもよい。
両者を別々に構成しても、補強リブが尾筒の振動を防止
すれば、従来型のガセット部であっても破損が防止され
るからである。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃焼筒のある側面に、そのほぼ全幅にわたって補強リブ
を延在させることにより、補強リブを設けられた側壁が
強度を高めて燃焼筒の内外への変形が規制され、破損の
原因である側壁の特殊な振動が防止されるので、ガセッ
ト部およびその周辺の燃焼筒の耐久性が向上する。
【0031】本発明によれば、補強リブをガセット部と
一体に形成することによりガセット部が補強されるの
で、燃焼筒の耐久性がさらに向上する。また、両者を一
体化することにより製造工数が削減されて加工性が高ま
る。
【0032】本発明によれば、燃焼筒を固定する座と補
強リブとの間に隙間を空けることにより、補強リブが微
振動により座面を叩いて破損するといった現象が防止さ
れるので、燃焼筒の微振動に対する耐久性も向上する。
【0033】本発明によれば、補強リブに肉薄部を形成
することにより、補強リブと一体となったガセット部に
柔軟性が与えられ、負荷変動による燃焼筒の変位が吸収
され、ガセット部や補強リブの破損が防止されるので、
耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る燃焼器の実施形態を示す断面図
である。
【図2】 燃焼筒と固定座と接続構造を示す断面図であ
る。
【図3】 図2におけるIII-III線矢視断面図である。
【図4】 図3におけるIV-IV線矢視断面図である。
【図5】 従来の燃焼器における燃焼筒と固定座と接続
構造を示す断面図である。
【図6】 図5におけるVI-VI線矢視断面図である。
【図7】 尾筒の後端に生じる振動を模式的に示した状
態説明図である。
【符号の説明】
1 燃焼器 2a 固定座 5 燃焼筒 5b 尾筒 14 ガセット部 16 隙間 18 肉薄部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機によって圧縮された空気と燃料と
    を反応させて燃焼させ、発生した燃焼ガスを燃焼筒を通
    じてタービンに導入する燃焼器であって、 断面が略矩形をなす前記燃焼筒のある側面に、該ある側
    面のほぼ全幅にわたって延在する補強リブが設けられて
    いることを特徴とする燃焼器。
  2. 【請求項2】 前記補強リブが前記燃焼筒を座に固定す
    るガセット部と一体に形成されていることを特徴とする
    請求項1記載の燃焼器。
  3. 【請求項3】 前記補強リブが、前記座との間に隙間を
    空けて設けられていることを特徴とする請求項2記載の
    燃焼器。
  4. 【請求項4】 前記補強リブに、前記ある側面の幅方向
    に延在する肉薄部が形成されていることを特徴とする請
    求項2または3記載の燃焼器。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか記載の燃焼
    器を備えることを特徴とするガスタービン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7278254B2 (en) * 2005-01-27 2007-10-09 Siemens Power Generation, Inc. Cooling system for a transition bracket of a transition in a turbine engine
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JP2018502267A (ja) * 2014-12-11 2018-01-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 移行ダクト支持および支持剛性の調整レベルを提供する方法

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