JPH01208616A - 燃焼室ライナインサート - Google Patents
燃焼室ライナインサートInfo
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- JPH01208616A JPH01208616A JP63298455A JP29845588A JPH01208616A JP H01208616 A JPH01208616 A JP H01208616A JP 63298455 A JP63298455 A JP 63298455A JP 29845588 A JP29845588 A JP 29845588A JP H01208616 A JPH01208616 A JP H01208616A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/045—Air inlet arrangements using pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/06—Arrangement of apertures along the flame tube
Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は燃焼室ライナインサートに係り、さらに詳しく
いうと、ライナの穴に挿入されたインサートをを利に使
用できる空気の入口開口をもった燃焼器ライナを利用し
たガスタービン燃焼系統に係る。
いうと、ライナの穴に挿入されたインサートをを利に使
用できる空気の入口開口をもった燃焼器ライナを利用し
たガスタービン燃焼系統に係る。
発明の背景
ガスタービン燃焼系統において、燃焼室すなわちケーシ
ングは、一端が閉じ反対の端が開放された管状または環
状の形状とすることができる、通常金属の薄板で構成さ
れたライナをaしている。
ングは、一端が閉じ反対の端が開放された管状または環
状の形状とすることができる、通常金属の薄板で構成さ
れたライナをaしている。
通常、燃料は密閉端またはその近辺でライナ内に導入さ
れ、燃焼用空気はライナの軸方向に沿って間隔をもった
円形列状に並んだ開口を介して進入する。これらのガス
タービンの内筒すなわち燃焼器ライナは、普通極めて高
い温度で作動し、適当な圧縮機から入って来るライナ冷
却用の燃焼用空気に大きく依存する。
れ、燃焼用空気はライナの軸方向に沿って間隔をもった
円形列状に並んだ開口を介して進入する。これらのガス
タービンの内筒すなわち燃焼器ライナは、普通極めて高
い温度で作動し、適当な圧縮機から入って来るライナ冷
却用の燃焼用空気に大きく依存する。
高温で繰返し作動し、熱勾配が存在する結果、ライナの
燃焼用空気穴のいくつかの周縁部に重大なライナの亀裂
(クラック)が現われ、早期の修理が必要になったり、
時にはそのライナの交換が必要となる程の故障となる。
燃焼用空気穴のいくつかの周縁部に重大なライナの亀裂
(クラック)が現われ、早期の修理が必要になったり、
時にはそのライナの交換が必要となる程の故障となる。
従来技術の説明
上述の一般的なガスタービン燃焼器ライナであって高温
での熱膨張を補償する手段を備えたものが、ケンワージ
(Kenvorthy )の米国特許第4゜485.6
30号に開示され記載されている。このケンワージ(K
cnvortby )の特許には、高温によってライナ
中に誘導される応力を補償するために、異なる膨張係数
を存するいろいろな構築材料を燃焼器ライナに使用する
ことが記載されている。
での熱膨張を補償する手段を備えたものが、ケンワージ
(Kenvorthy )の米国特許第4゜485.6
30号に開示され記載されている。このケンワージ(K
cnvortby )の特許には、高温によってライナ
中に誘導される応力を補償するために、異なる膨張係数
を存するいろいろな構築材料を燃焼器ライナに使用する
ことが記載されている。
空気進入用開口中にインサー!・を使用した燃焼器ライ
ナが、アーウィン(Irvin )の米国特許第3゜9
81.142号に例示され記載されている。このアーウ
ィン(1「νin )の特許では、周辺が絶縁材料でも
被覆されている空気進入用の穴の周辺を絶縁(断熱)す
るためにセラミック製のライナに金属製インサートを使
用して、この穴の周辺を、入って来る空気の冷却効果か
ら隔離している。
ナが、アーウィン(Irvin )の米国特許第3゜9
81.142号に例示され記載されている。このアーウ
ィン(1「νin )の特許では、周辺が絶縁材料でも
被覆されている空気進入用の穴の周辺を絶縁(断熱)す
るためにセラミック製のライナに金属製インサートを使
用して、この穴の周辺を、入って来る空気の冷却効果か
ら隔離している。
それでも相変わらず金属製の燃焼器ライナに亀裂発生が
起こるため、金属ライナの亀裂を防止するかまたは最小
にする手段が求められている。
起こるため、金属ライナの亀裂を防止するかまたは最小
にする手段が求められている。
発明の目的
本発明の主たる目的は、ガスタービンエンジン内の金属
製燃焼器ライナの亀裂発生を最小にすることである。
製燃焼器ライナの亀裂発生を最小にすることである。
さらに、本発明の1」的は、ガスタービン燃焼器の金属
製ライナ中の熱亀裂を最小にすることによって、このラ
イナの実用寿命を延ばすことである。
製ライナ中の熱亀裂を最小にすることによって、このラ
イナの実用寿命を延ばすことである。
本発明の別の目的は、ガスタービン燃焼器ライナの空気
進入の穴での熱亀裂を最小にするために、このライナ中
の金属製の燃焼器ライナ穴用に特別な薄膜(フィルム)
冷却式のインサートを利用することである。
進入の穴での熱亀裂を最小にするために、このライナ中
の金属製の燃焼器ライナ穴用に特別な薄膜(フィルム)
冷却式のインサートを利用することである。
発明のII!E要
燃焼器ライナの空気進入用の穴には、直径の大きさが異
なる(一対の)短い金属製スリーブからなるインサート
が装着されている。直径が小さい方のスリーブは大きい
直径のスリーブ内に嵌まるが、その際の位置関係は同軸
ではなくオフセット(偏り)になっていて、その側壁が
互いに接触し、その点でふたつの側壁が互いに接合する
ようになっている。このふたつのスリーブを接合したア
センブリは、燃焼器ライナの空気進入用の穴内に同軸で
密に嵌め合わせて挿入され、正確な場所に固定される。
なる(一対の)短い金属製スリーブからなるインサート
が装着されている。直径が小さい方のスリーブは大きい
直径のスリーブ内に嵌まるが、その際の位置関係は同軸
ではなくオフセット(偏り)になっていて、その側壁が
互いに接触し、その点でふたつの側壁が互いに接合する
ようになっている。このふたつのスリーブを接合したア
センブリは、燃焼器ライナの空気進入用の穴内に同軸で
密に嵌め合わせて挿入され、正確な場所に固定される。
進入して来る燃焼用空気は直径か小さい方のスリーブを
通って軸方向に流れ、一方スリーブの壁間に介在する空
間を通って空気の薄膜(薄層)が流れる。この空気の薄
膜は、温度に関連して生じる穴周辺の高い応力を低下さ
せるのにを効である。また、このアセンブリの空気力学
的形状によると、普通のライナの穴の同じ物理開口に比
べてライナに進入する空気の量を増大することもできる
。
通って軸方向に流れ、一方スリーブの壁間に介在する空
間を通って空気の薄膜(薄層)が流れる。この空気の薄
膜は、温度に関連して生じる穴周辺の高い応力を低下さ
せるのにを効である。また、このアセンブリの空気力学
的形状によると、普通のライナの穴の同じ物理開口に比
べてライナに進入する空気の量を増大することもできる
。
以下の説明と添付の図面から本発明がさらに良く理解で
きるであろう。
きるであろう。
まず、第1図には、ガスタービンエンジンまたは動力装
置の逆流式燃焼系統の断面10が概略的に図示されてい
る。また、断面図10には、軸流式空気圧縮機11のご
く一部も図示されている。
置の逆流式燃焼系統の断面10が概略的に図示されてい
る。また、断面図10には、軸流式空気圧縮機11のご
く一部も図示されている。
この空気圧縮機11のまイ〕りには、これと同軸の関係
で、個々の管状の燃焼室またはケーシング12が円形の
列をなして並んでいる(図にはひとつだけが示されてい
る)。燃焼室12は、軸方向に沿って互いに平行である
が、圧縮機11の回りの同心円上で互いに間隔をもって
円形に一列に配置されている。各管状燃焼室12は、閉
鎖端13と開放端14をもっている。各ケーシング12
の内部には、これと同心でかつこれから間隔をもって管
状燃焼器ライナ15が配置されており、このライナも閉
鎖端16と開放端17をもっている。ライナ15はガス
タービンエンジンにおける燃焼工程を支えると共に封じ
込める。この点に関し、燃焼器ライナ15の開放端17
にはガス流ダクトすなわち連結管18が連結されていて
燃焼のホットガス生成物を受容しかつそのホットガスを
周辺にある−4のノズルガイドベーン(案内羽根)19
(図にはひとつだけ示しである)に送る。これらはホッ
トガスの流路となっており、これによってこれらのホッ
トガスはライナの開放端17での円形断面から円形に配
置された−4のガイドベーン19での環状セグメントま
で導かれる。ガイドベーン19によって、ホットガスは
、この円形に並んだ−4のベーン19の隣に同心に配置
されているタービンホイール(図示してない)の周縁部
にある動翼またはブレードを介して送られる。
で、個々の管状の燃焼室またはケーシング12が円形の
列をなして並んでいる(図にはひとつだけが示されてい
る)。燃焼室12は、軸方向に沿って互いに平行である
が、圧縮機11の回りの同心円上で互いに間隔をもって
円形に一列に配置されている。各管状燃焼室12は、閉
鎖端13と開放端14をもっている。各ケーシング12
の内部には、これと同心でかつこれから間隔をもって管
状燃焼器ライナ15が配置されており、このライナも閉
鎖端16と開放端17をもっている。ライナ15はガス
タービンエンジンにおける燃焼工程を支えると共に封じ
込める。この点に関し、燃焼器ライナ15の開放端17
にはガス流ダクトすなわち連結管18が連結されていて
燃焼のホットガス生成物を受容しかつそのホットガスを
周辺にある−4のノズルガイドベーン(案内羽根)19
(図にはひとつだけ示しである)に送る。これらはホッ
トガスの流路となっており、これによってこれらのホッ
トガスはライナの開放端17での円形断面から円形に配
置された−4のガイドベーン19での環状セグメントま
で導かれる。ガイドベーン19によって、ホットガスは
、この円形に並んだ−4のベーン19の隣に同心に配置
されているタービンホイール(図示してない)の周縁部
にある動翼またはブレードを介して送られる。
第1図中に矢印で示しであるように、圧縮機11からの
空気は圧縮機ケーシング20を通過し、流れの矢印で示
されているようにダクト部材18の回りを半径方向に流
れ、その後ライナ15と燃焼型ケーシング12との間の
環状の空間21の中を軸方向へ流れる。ライナ15には
、その周辺に軸方向に間隔をもった列をなして大きい燃
焼用空気孔22が複数個ある。これらの空気孔は、たと
えば各列に8個ずつの孔が3列あり(図には2列のみを
示しである)、その孔の列は閉鎖端16付近から始まり
ライナ15に沿って軸方向に延びている。適切な液体燃
料が、ライナ15の閉鎖端16にある燃料ノズル23か
らライナ15の中へ噴霧される。ノズル23から供給さ
れた燃料は空気孔22からの燃焼用空気と混合され、そ
してこの燃料空気混合物は、閉鎖端16に隣接してライ
ナ15中に挿入されている適当な電気火花式点火装置2
4によって点火される。
空気は圧縮機ケーシング20を通過し、流れの矢印で示
されているようにダクト部材18の回りを半径方向に流
れ、その後ライナ15と燃焼型ケーシング12との間の
環状の空間21の中を軸方向へ流れる。ライナ15には
、その周辺に軸方向に間隔をもった列をなして大きい燃
焼用空気孔22が複数個ある。これらの空気孔は、たと
えば各列に8個ずつの孔が3列あり(図には2列のみを
示しである)、その孔の列は閉鎖端16付近から始まり
ライナ15に沿って軸方向に延びている。適切な液体燃
料が、ライナ15の閉鎖端16にある燃料ノズル23か
らライナ15の中へ噴霧される。ノズル23から供給さ
れた燃料は空気孔22からの燃焼用空気と混合され、そ
してこの燃料空気混合物は、閉鎖端16に隣接してライ
ナ15中に挿入されている適当な電気火花式点火装置2
4によって点火される。
上記の燃焼方式は逆流方式または向流方式とよばれてい
る。たとえ゛ば、第1図で、圧縮機11から供給された
高圧の燃焼用空気は環状空間21中を閉鎖端16の方へ
向かって軸方向に流れ、閉鎖端16があるため″、燃焼
用空気は第一回目の90度の方向転換を強いられ、開口
22を通ってライナ15中に流入して燃料と混合される
。この燃料−空気混合気が点火されると、ライナ15の
開放端17に向かって軸方向に流れその開放端17を通
る非常に熱い燃焼ガスが生じる。このため、開口22を
通ってライナ15に入る燃焼用空気は二回目の90度の
方向転換をさせられ、熱い燃焼ガスと共に軸方向に流れ
、ライナ15から出て連絡管18中に流れる。この最後
の流れの方向は逆の方向である。たとえば、燃焼用空気
の最終的な方向は環状空間21中の燃焼用空気流の方向
とは180度の方向である。したがって、この燃焼方式
を逆流方式というのである。
る。たとえ゛ば、第1図で、圧縮機11から供給された
高圧の燃焼用空気は環状空間21中を閉鎖端16の方へ
向かって軸方向に流れ、閉鎖端16があるため″、燃焼
用空気は第一回目の90度の方向転換を強いられ、開口
22を通ってライナ15中に流入して燃料と混合される
。この燃料−空気混合気が点火されると、ライナ15の
開放端17に向かって軸方向に流れその開放端17を通
る非常に熱い燃焼ガスが生じる。このため、開口22を
通ってライナ15に入る燃焼用空気は二回目の90度の
方向転換をさせられ、熱い燃焼ガスと共に軸方向に流れ
、ライナ15から出て連絡管18中に流れる。この最後
の流れの方向は逆の方向である。たとえば、燃焼用空気
の最終的な方向は環状空間21中の燃焼用空気流の方向
とは180度の方向である。したがって、この燃焼方式
を逆流方式というのである。
ライナ15は通常金属の薄板からできており、ライナ1
5の構造上の欠陥を生じ得るほど極めて高い燃焼温度に
さらされる。この理由で、ライナ15にはさらに、第2
図に示しであるように周辺で軸方向に間隔をもった列と
して並んでいる冷却空気用の小径開口25が複数個備わ
っている。
5の構造上の欠陥を生じ得るほど極めて高い燃焼温度に
さらされる。この理由で、ライナ15にはさらに、第2
図に示しであるように周辺で軸方向に間隔をもった列と
して並んでいる冷却空気用の小径開口25が複数個備わ
っている。
次に、第2図には、燃焼室すなわちケーシング12およ
びライナ15の断面が概略的に描かれている。ライナ1
5は、一般に、軸方向を隣接する側方バルジまたはコル
ゲーション(波)27まで延びている小さめの円形オフ
セットバンド26の列からなる波形壁を周辺に有するも
のとして説明することができる。各コルゲーション27
は、その各々のバルジの最大直径のところに、軸方向に
延びている比較的平坦なバンド部28をもっており、こ
のバンド部28は、周辺が軸方向に次第に細くなる円錐
台形状となっていて、隣接する次のより小さいオフセッ
トバンド26に至り、次いでバルジ27、バンド28、
バンド26などと続いている。第2図に明らかに示しで
あるように、バルジ27の最大直径部分には、小さめの
冷却空気口25が円形の列をなして並んでいる。ライナ
15は、さらに、ライナ15の内部で隣りのオフセット
26とぴったり嵌合する短い内部スリーブ部材またはバ
ンド29も何している。スリーブ部材29は隣接するバ
ルジ27の下を軸方向に延びており、入って来る空気を
冷却用開口25に通しライナ15の内部壁面に沿った空
気薄膜を形成せしめる役割を果たす。この薄膜は、ひと
つの意味では、ライナ壁の隣りを流れてこの壁をライナ
15内の高い燃焼温度から遮断する空気の境界層となる
。また、大きいフロースリーブ30(第1図および第2
図)が、環状空間21(第1図)内でライナ15の回り
に同心で位置していてもよく、これは、圧縮機11から
の空気を開口22と25の方へより有効に向かわしめる
追加の空気流制御手段として機能する。ライナ15中で
の大きい開口22と小さめの冷却用開口25との相対的
な位置は第3図にさらに明瞭に示しであるが、この第3
図は第2図のライナの平面図すなわち外面図である。
びライナ15の断面が概略的に描かれている。ライナ1
5は、一般に、軸方向を隣接する側方バルジまたはコル
ゲーション(波)27まで延びている小さめの円形オフ
セットバンド26の列からなる波形壁を周辺に有するも
のとして説明することができる。各コルゲーション27
は、その各々のバルジの最大直径のところに、軸方向に
延びている比較的平坦なバンド部28をもっており、こ
のバンド部28は、周辺が軸方向に次第に細くなる円錐
台形状となっていて、隣接する次のより小さいオフセッ
トバンド26に至り、次いでバルジ27、バンド28、
バンド26などと続いている。第2図に明らかに示しで
あるように、バルジ27の最大直径部分には、小さめの
冷却空気口25が円形の列をなして並んでいる。ライナ
15は、さらに、ライナ15の内部で隣りのオフセット
26とぴったり嵌合する短い内部スリーブ部材またはバ
ンド29も何している。スリーブ部材29は隣接するバ
ルジ27の下を軸方向に延びており、入って来る空気を
冷却用開口25に通しライナ15の内部壁面に沿った空
気薄膜を形成せしめる役割を果たす。この薄膜は、ひと
つの意味では、ライナ壁の隣りを流れてこの壁をライナ
15内の高い燃焼温度から遮断する空気の境界層となる
。また、大きいフロースリーブ30(第1図および第2
図)が、環状空間21(第1図)内でライナ15の回り
に同心で位置していてもよく、これは、圧縮機11から
の空気を開口22と25の方へより有効に向かわしめる
追加の空気流制御手段として機能する。ライナ15中で
の大きい開口22と小さめの冷却用開口25との相対的
な位置は第3図にさらに明瞭に示しであるが、この第3
図は第2図のライナの平面図すなわち外面図である。
ここで、第3図を参照すると、ライナ15の一部(セク
ション)31は、大きい燃焼用空気口22をひとつと、
間隔をおいて軸方向に並んだ列32〜34の孔25とを
Hしている。圧縮機11からの空気流(第1図)は、圧
縮機の空気流を表わす矢印で示されているように、セク
ション31の上を横方向に渡り、開口22の平面を横切
って冷却空気用開口25の水平の列32,33.34に
垂直な方向で通過する。問題となる亀裂の発生の一例を
クラックライン35〜40で示しである。
ション)31は、大きい燃焼用空気口22をひとつと、
間隔をおいて軸方向に並んだ列32〜34の孔25とを
Hしている。圧縮機11からの空気流(第1図)は、圧
縮機の空気流を表わす矢印で示されているように、セク
ション31の上を横方向に渡り、開口22の平面を横切
って冷却空気用開口25の水平の列32,33.34に
垂直な方向で通過する。問題となる亀裂の発生の一例を
クラックライン35〜40で示しである。
亀裂35〜37.38および39は開口22から放射状
に外に向かって延びて、隣接する冷却用開口25に達し
ている。上記の空気流に対応して、クラックライン35
は開口22の熱い内側エツジ22aから始まり、亀裂3
8は開口22の冷たい外側エツジ22bから始まる。こ
のような亀裂発生は連続的に起こり、ライナの構造的な
欠陥を招く。開口22を通過する圧縮機11からの空気
は、ライナの外側の開口の周縁を比較内冷たい温度に維
持する。しかし、ライナ15内部の開口22の内周縁は
高強度の燃焼にさらされ、非富に高い温度で作動する。
に外に向かって延びて、隣接する冷却用開口25に達し
ている。上記の空気流に対応して、クラックライン35
は開口22の熱い内側エツジ22aから始まり、亀裂3
8は開口22の冷たい外側エツジ22bから始まる。こ
のような亀裂発生は連続的に起こり、ライナの構造的な
欠陥を招く。開口22を通過する圧縮機11からの空気
は、ライナの外側の開口の周縁を比較内冷たい温度に維
持する。しかし、ライナ15内部の開口22の内周縁は
高強度の燃焼にさらされ、非富に高い温度で作動する。
このような温度差が、亀裂発生の大きな原因であろうし
、あるいは亀裂発生が続いて起こる原因となるのであろ
う。さらに、圧縮機11からの空気流は上述した最初の
90度転回点では開口22の内側エツジから流動の分離
を起こし易くなり、その結果、90度回転点のこのエツ
ジは外側エツジよりも高い温度になるが、これもまた亀
裂発生に関してはa害な効果を生じ得る状況である。
、あるいは亀裂発生が続いて起こる原因となるのであろ
う。さらに、圧縮機11からの空気流は上述した最初の
90度転回点では開口22の内側エツジから流動の分離
を起こし易くなり、その結果、90度回転点のこのエツ
ジは外側エツジよりも高い温度になるが、これもまた亀
裂発生に関してはa害な効果を生じ得る状況である。
本発明は、前記のような亀裂発生を防止するかまたは最
小にするために開口22用の薄膜冷却式インサートを提
供する。ひとつの好ましいインサートを第4図に示す。
小にするために開口22用の薄膜冷却式インサートを提
供する。ひとつの好ましいインサートを第4図に示す。
第4図には、本発明の燃焼器ライナインサート40のひ
とつの好ましい具体例を図示しである。
とつの好ましい具体例を図示しである。
ライナインサート40は、高さが約0.36インチ、内
径が約1,36インチ、外径が約1.5インチである外
側の短い円筒状スリーブすなわちリング41をもってい
る。円筒スリーブ41には、下方の円筒部43とその隣
接した延長」二にある上方のフレア形またはベルマウス
形の部分とからなるフレア形またはベルマウス形のスリ
ーブ42が嵌合している。上部44のフレアは、このフ
レアによって規定される環状のリップ45の平面が円筒
部43の長袖と垂直になるまで続いている。本発明の一
実施形態ではリップ45の半径は0.25インチである
。さらに、スリーブ42の円筒部43の外径は第一のス
リーブ41の内径よりかなり小さくなっていて、そのた
めスリーブ42はスリーブ41の中へ軸方向で挿入する
ことができ、スリーブ42の円筒部43がスリーブ41
の内壁と係合しスリーブ42の下方の四角いエツジ48
がスリーブ41の底部エツジ47の平面より突出るまで
偏心位置へ移動することができる。この位置で、スリー
ブ41の下側の四角いエツジ47はスリーブ42の下側
エツジ48と食違い関係にあるが同−平面」二にあって
もよい。スリーブ41の内壁と外壁はその」1端の鋭い
エツジ49のところで交わっている。
径が約1,36インチ、外径が約1.5インチである外
側の短い円筒状スリーブすなわちリング41をもってい
る。円筒スリーブ41には、下方の円筒部43とその隣
接した延長」二にある上方のフレア形またはベルマウス
形の部分とからなるフレア形またはベルマウス形のスリ
ーブ42が嵌合している。上部44のフレアは、このフ
レアによって規定される環状のリップ45の平面が円筒
部43の長袖と垂直になるまで続いている。本発明の一
実施形態ではリップ45の半径は0.25インチである
。さらに、スリーブ42の円筒部43の外径は第一のス
リーブ41の内径よりかなり小さくなっていて、そのた
めスリーブ42はスリーブ41の中へ軸方向で挿入する
ことができ、スリーブ42の円筒部43がスリーブ41
の内壁と係合しスリーブ42の下方の四角いエツジ48
がスリーブ41の底部エツジ47の平面より突出るまで
偏心位置へ移動することができる。この位置で、スリー
ブ41の下側の四角いエツジ47はスリーブ42の下側
エツジ48と食違い関係にあるが同−平面」二にあって
もよい。スリーブ41の内壁と外壁はその」1端の鋭い
エツジ49のところで交わっている。
これらふたつのスリーブの偏心した接合点で、適当な溶
接、鑞付けまたはその他の適切な締付は技術によって、
スリーブ41と42を接合して一体のインサートとする
。ふたつの別個のシリンダーの溶接または鑞付けが本発
明のインサートの製造方法としては便利であるが、たと
えば金属鋳造法によって単一の部品としてインサート4
0を製造してもよい。このように、本発明のインサート
は各種の構成部品を用いるさまざまな製造法で製造する
ことができる。たとえば第4図に関して広く説明すると
、これらの方法によって第一の壁43と第二の壁41と
を有する基本的なインサートが得られる。この第一の壁
43は、このインサートを軸ノj向に通過する空気の流
れの円筒状空気流路を規定する。また、第二の壁41は
、第一の壁と協働関係にあるがそれから間隔をもって離
れており、前記の円筒状流路の隣りにならんだ、半径方
向三日月形をして軸方向に向いた空気流路を規定してい
る。その結果、三日月形流路を通って流れる空気の流れ
は、三日月形流路の上に横たわってそれから離れている
フレア形のリップを有する第一の壁43と接触する。
接、鑞付けまたはその他の適切な締付は技術によって、
スリーブ41と42を接合して一体のインサートとする
。ふたつの別個のシリンダーの溶接または鑞付けが本発
明のインサートの製造方法としては便利であるが、たと
えば金属鋳造法によって単一の部品としてインサート4
0を製造してもよい。このように、本発明のインサート
は各種の構成部品を用いるさまざまな製造法で製造する
ことができる。たとえば第4図に関して広く説明すると
、これらの方法によって第一の壁43と第二の壁41と
を有する基本的なインサートが得られる。この第一の壁
43は、このインサートを軸ノj向に通過する空気の流
れの円筒状空気流路を規定する。また、第二の壁41は
、第一の壁と協働関係にあるがそれから間隔をもって離
れており、前記の円筒状流路の隣りにならんだ、半径方
向三日月形をして軸方向に向いた空気流路を規定してい
る。その結果、三日月形流路を通って流れる空気の流れ
は、三日月形流路の上に横たわってそれから離れている
フレア形のリップを有する第一の壁43と接触する。
第4図の5−5線に沿って軸方向に眺めた第5図には、
三日月形の空間46がより明瞭に図示されており、中心
線がスリーブ41と42の偏心性を示している。第4図
に示されているように、環状リップ45は鋭いエツジ4
9の上に横たわってそれから離れていて、三日月形の空
間46に入る周辺または側方開口を規定している。
三日月形の空間46がより明瞭に図示されており、中心
線がスリーブ41と42の偏心性を示している。第4図
に示されているように、環状リップ45は鋭いエツジ4
9の上に横たわってそれから離れていて、三日月形の空
間46に入る周辺または側方開口を規定している。
本発明のひとつの実施形態では、円筒部41の外径が約
1.5インチで、スリーブ42の円筒部43の外径が約
1゜2インチであった。両方のスリーブの壁の厚みは約
0.030インチ〜約0゜040インチとした。
1.5インチで、スリーブ42の円筒部43の外径が約
1゜2インチであった。両方のスリーブの壁の厚みは約
0.030インチ〜約0゜040インチとした。
第4図に示されているように、スリーブ41下側のエツ
ジは四角いエツジ47である。スリーブ41の上端では
スリーブ41の内面が次第に細くなっており、すなわち
外に向かって曲がっており外面と接触して鋭いエツジま
たはテーパエツジ49を形成している。双方のスリーブ
41ど42の下側エツジまたは内側端は第4図および第
7図に示しであるように食違っていてもよいし、または
第6図1百示しであるように同一平面内にあってもよい
。
ジは四角いエツジ47である。スリーブ41の上端では
スリーブ41の内面が次第に細くなっており、すなわち
外に向かって曲がっており外面と接触して鋭いエツジま
たはテーパエツジ49を形成している。双方のスリーブ
41ど42の下側エツジまたは内側端は第4図および第
7図に示しであるように食違っていてもよいし、または
第6図1百示しであるように同一平面内にあってもよい
。
上記のスリーブ41の内径とスリーブ42の外径との間
に介在する空間46は空気の流路チャンネルとして利用
される。インサート40をライナ15の孔22中に配置
し、三日月形の空間の最も広い部分を環状空間21内に
圧縮機11から流れて来る空気の流れに直接さらす。こ
の配置によって、第6図に示されているようなパターン
の空気の流れが得られる。
に介在する空間46は空気の流路チャンネルとして利用
される。インサート40をライナ15の孔22中に配置
し、三日月形の空間の最も広い部分を環状空間21内に
圧縮機11から流れて来る空気の流れに直接さらす。こ
の配置によって、第6図に示されているようなパターン
の空気の流れが得られる。
ここで第6図を参照すると、本発明のインサー)40が
ライナ15の開口22内に組込まれた位置にある様子が
描かれており、スリーブ42のリップ部45がライナ1
5の周辺の上方で環状空間21の中へ突き出ている(第
1図)。スリーブ41と42の間の三日月形空間46の
最大の開口部は、第6図で適当な表示とその流れの矢印
によって示されているように、圧縮機11(第1図)か
らの空気流に直接さらされる位置にある。第1図に関し
て前に記載したように、空間21からの空気流は第一の
90度の転回をさせられ、開口22を通って移動させら
れ、従って、本発明のインサート40を使用したとき、
説明した空気流は最初に90度転回してインサート40
の中を通る。スリーブ42の四角いエツジ48がスリー
ブ41のエツジ47の平面を通りこして突出る距離は、
インサート40を通る空気流がライナ15内の燃焼ガス
流中に侵入する深さに多少の影響を及ぼす。
ライナ15の開口22内に組込まれた位置にある様子が
描かれており、スリーブ42のリップ部45がライナ1
5の周辺の上方で環状空間21の中へ突き出ている(第
1図)。スリーブ41と42の間の三日月形空間46の
最大の開口部は、第6図で適当な表示とその流れの矢印
によって示されているように、圧縮機11(第1図)か
らの空気流に直接さらされる位置にある。第1図に関し
て前に記載したように、空間21からの空気流は第一の
90度の転回をさせられ、開口22を通って移動させら
れ、従って、本発明のインサート40を使用したとき、
説明した空気流は最初に90度転回してインサート40
の中を通る。スリーブ42の四角いエツジ48がスリー
ブ41のエツジ47の平面を通りこして突出る距離は、
インサート40を通る空気流がライナ15内の燃焼ガス
流中に侵入する深さに多少の影響を及ぼす。
スリーブ42のリップ部45とスリーブ41の鋭いエツ
ジ49とが協働して空気流の一部を曲げて三ロ月形空間
46内へ向け、スリーブ41とその隣りにあるスリーブ
42の周縁とを比較内冷たい温度に維持するばかりでな
く、開口22の周辺をより冷たい一定の温度に維持する
。開口22の周囲の而または周辺に前もって存在する温
度差は、第3図に関して例示して説明した亀裂発生の原
因となる一要素であったと考えられる。
ジ49とが協働して空気流の一部を曲げて三ロ月形空間
46内へ向け、スリーブ41とその隣りにあるスリーブ
42の周縁とを比較内冷たい温度に維持するばかりでな
く、開口22の周辺をより冷たい一定の温度に維持する
。開口22の周囲の而または周辺に前もって存在する温
度差は、第3図に関して例示して説明した亀裂発生の原
因となる一要素であったと考えられる。
本発明の実施態様を示す具体例の断面図を第7図に示す
。第7図では、本発明のインサート40(第4図)が」
−2の第2図のライナ内の開口22中に組込まれている
。第7図の流れの矢印は、リップ45によって空気流の
い(らかを曲げて三日月形の空間46中に入れ、主要な
空気流はスリーブ42中を通過させて、第3図に例示し
た亀裂発生の原因を改善する。本発明の実施の際には、
インサート40を、ライナのすべての開口22に入れて
もよく、あるいは亀裂発生の問題を受は易い列の開口の
みまたはそのようないくつかの開口のみに入れてもよい
。普通、各々のライナに複数個のインサート40を使用
する。
。第7図では、本発明のインサート40(第4図)が」
−2の第2図のライナ内の開口22中に組込まれている
。第7図の流れの矢印は、リップ45によって空気流の
い(らかを曲げて三日月形の空間46中に入れ、主要な
空気流はスリーブ42中を通過させて、第3図に例示し
た亀裂発生の原因を改善する。本発明の実施の際には、
インサート40を、ライナのすべての開口22に入れて
もよく、あるいは亀裂発生の問題を受は易い列の開口の
みまたはそのようないくつかの開口のみに入れてもよい
。普通、各々のライナに複数個のインサート40を使用
する。
要約すると、以上説明したように、本発明のインサート
40を開口22内に使用すると、開口22の周辺の近辺
の温度分布を多少均一にでき、環状空間21から転回し
て開口22内に入りその間口22中を流れる空気流の分
離が防止でき、そしてその結果として、有害な亀裂の発
生を防止できるかまたは最小にできる。さらに、本発明
のインサート40は、ライナ中への従来の正常なまたは
必要な空気流がひどく変更されたり減らされたりしない
ように非常に高い空気流量係数を含んでいる。空気流量
係数は、空気導入口に隣接するライナの外と内の空気流
速度および圧力に応じて、環状空間21内(第1図)お
よびライナ15内部でM1定される通常の空気速度と圧
力の値を基にして約0.6から約0.75までの範囲で
ある。空気流量係数Cは次式で定義される。
40を開口22内に使用すると、開口22の周辺の近辺
の温度分布を多少均一にでき、環状空間21から転回し
て開口22内に入りその間口22中を流れる空気流の分
離が防止でき、そしてその結果として、有害な亀裂の発
生を防止できるかまたは最小にできる。さらに、本発明
のインサート40は、ライナ中への従来の正常なまたは
必要な空気流がひどく変更されたり減らされたりしない
ように非常に高い空気流量係数を含んでいる。空気流量
係数は、空気導入口に隣接するライナの外と内の空気流
速度および圧力に応じて、環状空間21内(第1図)お
よびライナ15内部でM1定される通常の空気速度と圧
力の値を基にして約0.6から約0.75までの範囲で
ある。空気流量係数Cは次式で定義される。
Ca −M a / M c
ただし、M、1はライナ開口を通過する実際の空気の流
速であり、M、は計算された理論上の流速である。
速であり、M、は計算された理論上の流速である。
本発明の好ましい具体例に関して本発明を例示し説明し
てきたが、前記の特許請求の範囲に定義した本発明の思
想と範囲を逸脱することなく本発明にさまざまな修正を
施し得ることが当業者には明らかであろう。
てきたが、前記の特許請求の範囲に定義した本発明の思
想と範囲を逸脱することなく本発明にさまざまな修正を
施し得ることが当業者には明らかであろう。
第1図は、本発明のインサートを有効に利用できるガス
タービン燃焼系統の概略説明図である。 第2図は、ガスタービン燃焼系統の燃焼器ライナの概略
横断面図である。 第3図は、第2図に対して90’回転した金属製燃焼器
ライナの断面の概略平面図であり、燃焼用空気進入口お
よびそれに伴うライナ亀裂を示している。 第4図は、本発明のひとつの好ましいインサートの断面
の概略側面図である。 第5図は、第4図のインサートの5−5線に沿った下面
図である。 第6図は、第4図のインサートを燃焼器ライナ中に配置
した際、その中を通る空気の流れの形を示した図である
。 第7図は、第2図のライナおよび燃焼系統の動作環境に
ある本発明のインサートの概略断面図である。 10・・・逆流燃焼系統、11・・・軸流式空気圧縮機
、12・・−管状燃焼室(ケーシング)、13・・・閉
鎖端、14・・・開放端、15・・・管状燃焼器ライナ
、16・・・閉鎖端、17・・・開放端、18・・・ガ
ス流ダクト、19・・・ノズルガイドベーン、20・・
・圧縮機ケーシング、21・・・環状空間、22・・・
燃焼用空気孔(開口)、23・・・燃料ノズル、24・
・・点火装置、25・・・冷却空気用開口、26・・・
オフセットバンド、27・・・バルジ(コルゲーション
)、28・・・平坦なバンド部、29・・・内部スリー
ブ部材(バンド)、30・・・大きいフロースリーブ、
35〜40・・・亀裂、40・・・本発明の燃焼器ライ
ナインサート、41・・・円筒スリーブ(リング)、4
2・・・フレアまたはベルマウス形スリーブ、43・・
・円筒部、44・・・フレアまたはベルマウス部、45
・・・環状リップ、46・・・三日月形空間、47.4
8.49・・・エツジ。
タービン燃焼系統の概略説明図である。 第2図は、ガスタービン燃焼系統の燃焼器ライナの概略
横断面図である。 第3図は、第2図に対して90’回転した金属製燃焼器
ライナの断面の概略平面図であり、燃焼用空気進入口お
よびそれに伴うライナ亀裂を示している。 第4図は、本発明のひとつの好ましいインサートの断面
の概略側面図である。 第5図は、第4図のインサートの5−5線に沿った下面
図である。 第6図は、第4図のインサートを燃焼器ライナ中に配置
した際、その中を通る空気の流れの形を示した図である
。 第7図は、第2図のライナおよび燃焼系統の動作環境に
ある本発明のインサートの概略断面図である。 10・・・逆流燃焼系統、11・・・軸流式空気圧縮機
、12・・−管状燃焼室(ケーシング)、13・・・閉
鎖端、14・・・開放端、15・・・管状燃焼器ライナ
、16・・・閉鎖端、17・・・開放端、18・・・ガ
ス流ダクト、19・・・ノズルガイドベーン、20・・
・圧縮機ケーシング、21・・・環状空間、22・・・
燃焼用空気孔(開口)、23・・・燃料ノズル、24・
・・点火装置、25・・・冷却空気用開口、26・・・
オフセットバンド、27・・・バルジ(コルゲーション
)、28・・・平坦なバンド部、29・・・内部スリー
ブ部材(バンド)、30・・・大きいフロースリーブ、
35〜40・・・亀裂、40・・・本発明の燃焼器ライ
ナインサート、41・・・円筒スリーブ(リング)、4
2・・・フレアまたはベルマウス形スリーブ、43・・
・円筒部、44・・・フレアまたはベルマウス部、45
・・・環状リップ、46・・・三日月形空間、47.4
8.49・・・エツジ。
Claims (11)
- (1)空気を開口中に向かわしめるインサートであって
、 (a)前記インサートを軸方向に通過す る円筒形の空気流路を規定する第一の壁、 (b)前記第一の壁と協働関係にあり、 それから間隔をおかれている第二の壁であって、前記円
筒形の空気流路と隣接関係で半径方向に三日月形をして
いるが軸方向に向かう空気流路を規定する前記第二の壁
(この結果、前記第一の壁と接触させて前記三日月形通
路中の空気流が可能になる)、 を組合せて有しており、 (c)前記第一の壁が、三日月形通路の 上に横たわるリップ部を有していてその中への空気の流
入口を規定している、前記インサート。 - (2)前記空気の流入口が前記円筒形の流路に対して側
面に配列されている請求項1記載のインサート。 - (3)ガスタービン燃焼系統の燃焼器ライナであって、 (a)閉鎖端および反対側の開放端を有 する管状壁燃焼器ライナ、 (b)前記ライナの管状壁に軸方向に間 隔をもって並んでいる円周方向の円形開口の列、(c)
前記ライナ中の前記円形開口のい くつかに挿入された、薄膜で冷却されるインサート を組合せて有しており、 前記インサートが、 i)前記ライナの前記円形開口中に挿入 するのに適した外径を有する第一の短い円筒形スリーブ
部材を含み、 ii)一端の内側端に円筒形方形部分を、 また他端に隣接して半径方向外側に広がったフレア形部
分を有する第二のスリーブ部材を含み、iii)前記第
二のスリーブ部材は前記第一のスリーブ部材の中にこれ
と偏心関係で挿入されて軸方向に位置しており、その結
果前記第二のスリーブ部材は前記第一のスリーブ部材と
半径方向で接触して、前記第一と第二のスリーブ部材の
間に、半径方向に三日月形をしているが軸方向を向いた
流路を規定しており、 iv)前記第二のスリーブ部材の前記半径 方向に広がったフレア形部分は前記スリーブ部材を取り
囲む環状リップを規定しており、前記リップの平面は前
記第二のスリーブの長軸に対して垂直であり、 v)前記第二のスリーブ部材の前記円筒 形の部分は前記第一の円筒形スリーブ部材の内径より小
さい外径を有しており、 vi)前記両スリーブをそれらの偏心接触 接合部で互いに接合する接合手段 を含んでいる、前記燃焼器ライナ。 - (4)前記インサートは、前記第一の円筒形部分が前記
ライナ開口中で同軸に位置するように前記ライナ中に挿
入されており、また前記第二のスリーブの前記環状リッ
プが前記ライナの周辺の上方に突出るように前記開口の
周縁に接合されている請求項3記載のライナ。 - (5)前記第一の円筒形部分が前記ライナ開口中に位置
していて前記ライナの中へ突出ている請求項3記載のラ
イナ。 - (6)前記第一の円筒形スリーブ部材の壁が一端には実
質的に四角いエッジを、また他端には鋭いエッジを有し
ており、前記環状リップが前記鋭いエッジから離れた関
係でその上に横たわっていて前記三日月形の軸方向流路
内への周辺開口を規定している請求項3記載のライナ。 - (7)前記短い円筒形スリーブ部材の内側端と前記第二
のスリーブ部材の内側端とが実質的に同一平面内にある
請求項3記載のライナ。 - (8)前記インサートは、前記三日月形通路内への前記
周辺開口が、前記インサートの、前記ライナと前記ケー
シングとの間の前記通路内の空気流の方向に直接さらさ
れる、側にあるように前記ライナ中に位置している請求
項3記載のライナ。 - (9)前記端が食違いの関係にある請求項7記載のライ
ナ。 - (10)前記スリーブ部材の内側端が四角いエッジの端
の平面を通りこして約0.06〜約0.12インチ突出
ている請求項9記載のライナ。 - (11)前記スリーブ部材の前記端が前記平面を通りこ
して約0.12インチ突出ている請求項10記載のライ
ナ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/126,041 US4875339A (en) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | Combustion chamber liner insert |
US126,041 | 1987-11-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01208616A true JPH01208616A (ja) | 1989-08-22 |
Family
ID=22422686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63298455A Pending JPH01208616A (ja) | 1987-11-27 | 1988-11-28 | 燃焼室ライナインサート |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4875339A (ja) |
EP (1) | EP0318312B1 (ja) |
JP (1) | JPH01208616A (ja) |
DE (1) | DE3862925D1 (ja) |
NO (1) | NO168324C (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008169840A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | General Electric Co <Ge> | シンブル、スリーブ並びに燃焼器アセンブリの冷却法 |
Families Citing this family (57)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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