JPS58102031A

JPS58102031A - ガスタ−ビン燃焼器の支持構造

Info

Publication number: JPS58102031A
Application number: JP19840881A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kato; 文雄加藤; Tadashi Mizuno; 正水野; Yoji Ishibashi; 石橋　洋二
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1983-06-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はガスタービンの支持部に関し、特に、万一支持
部の部材が欠損してもその破片が燃焼ガス流中に混入す
る虞れの無いガスタービン燃焼器の支持構造に関するも
のである。

ガスタービンの燃焼器は作動流体としての燃焼ガスを生
成し、このガスをガスタービン動翼部に導く役目をもっ
ている。第１図は低ＮＯｘ型燃焼器の断面図である。燃
焼器は一般に、大別して、鼾焼ガスを生成する内筒２と
、上記燃焼ガスを動Ｘ部に導く尾筒３と、燃料ノズル６
とがらなシ、上記の各部材が外筒４及び前カバー５によ
って当該ガスタービンの高圧力室に格納されている。

第１図に示す低Ｎ　Ｏｘ型燃焼器の特徴として、内筒２
が晶１ｊ燃焼室７と主燃焼室８とからなっている。

＃！１．燃焼室７は空気と燃料とのミキシングを良くし
て希釈燃焼を行なわせることを主目的とし、次のように
作用する。圧縮［１０で加圧された空気流１１は尾筒３
の外面に沿って流れ、内筒２と外筒４とのアニユラ一部
を内筒２の頭部側（図示左方）に向けて流動する。そし
て上記の空気流１１の約半蓋がタービユレータ１４．第
１半径方向旋回器１７．又は、第２半径方向旋回器１８
を介して晶１．燃焼室７内に流入し、噴霧燃料９と混合
してこれを燃焼させる。

一方、主燃焼室８は、副燃焼室７で燃え残った成分を完
全燃焼させて所定温度の燃焼ガス＃Ｌ１６を発生させる
ことを主目的とし、欠配のように作用する。なお、説明
の便宜上、上記の燃焼ガス流１６の流動方向に関して上
流ａｌｌ（図示左方）を上流側と言い、下流側（図示右
方）を下ｆＬ＠と言う。

主燃焼室８の上流側に空気孔１５が配設されておシ、こ
こからも燃焼を促進するための空気が供給される。希釈
空気孔１２は燃焼ガスを所定の温度まで下げるために設
けられ、全供給空気流量の１０〜１５％が上記の希釈空
気孔１２から送入される。

所定温度に調整された燃焼ガス流１６は尾筒３内を流れ
てタービン部１３に導かれ、動力を発生させる。

便米一般に、前記の副燃焼室７ｒｉ小径の円筒状に形成
され、大径の円筒状に形成された後部燃焼室の頭部に取
９つけられる。上記大径の円筒状に形成された後部燃焼
室８は主燃焼室として作用する。

上記の頭部燃焼□室は、その下流端にテーパ管状の拡大
部分１９を形成して後部燃焼室８に取りっけられる。上
記取付部Ａの拡大図を第２図に示す。

以上のように、副燃焼室７と主燃焼室８とをそれぞれ別
体の部材である小径円筒状の頭部燃焼室と大径円筒状の
後部燃焼室とに区分される理山は主として整備性を良く
するための配慮による。第３図は前記の副燃焼室７即ち
小径の頭部燃焼室の外鍜斜視図である。

断面を示す第２図に表わされているように、テーバ管状
の拡大部分１９の下流側の端に円筒状の支持母材２１が
一体連設されている。

上記の支持母材２１と別体に形成された筒状部拐２４が
上記円筒状の支持母材２１に外嵌固着され、この筒状部
材２４の上流側の端部に多数の支持板バネ２２．２２が
欠配のようにして形成される。

（第３図参照）前記の筒状部材２４の上流端側に多数の
切り込み２６．２６を設け、隣接する二つの切シ込みに
挾まれた部分で支持板バネ２２を形成し、上記切シ込み
２６の英の端には応力集中を緩和するための小孔２７が
穿たれている。

上記の如くにして形成された支持板バネ２２は断面図（
第２図）に表わされているごとく、外側に向けて凸をな
す円弧状部２３を形成されている。

外側に向けて凸状をなすため、当然に内側に向けて凹状
をなすが、以下、説明の便宜上、円筒状の部材について
外ＩＩに向けて凸、内側に向けて凹であることを単に凸
と言う。

外観図（第３図）に示されている２８．２８は筒状部材
２４を支持母材に固着するためのスポット溶接部である
。

（第２図参照）主燃焼室を形成する大径円筒状の後部燃
焼室壁３０の内周面に円筒状の支持台座３１を固着し、
この支持台座３１に前記の支持板バネの円弧状部２３を
弾性的に圧接せしめるよう　　　　　−に、支持板バネ
２３を取りつけた頭部燃焼室７が圧入される。

以上のように構成された従来型のガスタービン燃焼室の
支持構造は、（（）支持板バネ２２が欠損したとき、そ
の破片が燃焼ガス流中に混入する虞れ々あること、（ロ
）前述の支持構造部の冷却が充分でないこと、以上２つ
の技術的問題がある。

冷却が不充分であると、この支持構造部分の構成部材が
過熱し易く、その機械的強度が低下して破損する虞れを
増加させる。

第２図に示した頭部燃焼室の支持部は副燃焼室の出口に
当たり、燃焼が急激に促進される部分であるため高温に
なり易い。その上、拡大部分１９がテーパ状に開いてい
るので主流ガスの巻き込みが起こり、淀み部４２が形成
されるのでこの付近のメタル温度が高くなり易い。

支持構造部の構成部材が過熱されて強度が低下すると、
大きい応力が掛かつている支持板ノくネ２２の根元部２
５に折損を生じる虞れが大きい。

支持板バネ２２が折損すると矢印で示したＩＪ−夕空気
流２９が増加し、破片が下流側に流されて燃焼ガス流と
共にタービン回転翼部（図示せず）に流動し、重大な２
次的損傷を誘発する危険が大きい。また、破片が上流側
に脱落して第２半径方同旋回器１８を通って燃焼ガス流
中に混入する虞れもある。

本発明の目的は、ガスタービンの頭部燃焼室取付部分を
有効に冷却することが容易であって、万一構成部材が欠
損してもその破片が燃焼ガス流の中に混入する虞れの無
いガスタービン燃焼器の支持構造を提供するにある。

上記の目的を達成する丸め、本発明は、上記の取付部分
の支持母材に冷却空気によるインビンジメント冷却及び
フィルム冷却を行い易いような、しかも、上記の冷却空
気の流路が破片を通過させる虞れが無いような支持構造
を研究することによって完成されたものであって、拝し
くけ、本発明は、小径の円筒状の頭部燃焼室を大径の円
筒状の後部燃焼室に取りつけてなるガスタービン燃焼器
の支持構造において、頭部燃焼室下流端の拡大部分に一
体的に連設した円筒状の支持母材に円筒状のバネ部材を
外嵌して、上記の円筒状支持母材の上流側の端及び円筒
状バネ部材の下流側の端をそれぞれラッパ状に拡開し、
前記円筒状バネ部材の上流側に近い個所と中央付近との
２個所の円筒半径を拡大した形に２個の帯状膨出部を形
成するとともに、その上流側の端から縦方向に多数の切
れ１全入れることにより多数の円弧状舌片を形成し、か
つ、前記の円筒状支持母材が円筒状ノくネ部材の中央部
に形成された膨出部に対向している個所に輸形擲状の凹
部を形成したことを特徴とする。

次に、本発明の一実施例を第４図乃至第６図について説
明する。

第４図は支持構造部分の断面を示し、従来形構造におけ
る第２図に対応する図、第５図は上記支持構造部を抽出
して描いた斜視図、第６図は四分ｍ＄Ｉ視図である。

上記の３つの図面において、第２図と同じ図面膠ｐ＠番
号を附した小径の円筒形の頭、部燃焼室７、拡大部分１
９、大径の円筒形の後部燃焼室壁３０、および支持台座
３１は従来構造におけると同様の構成部材である。

円筒状の支持母材２１′は従来構造における支持母材と
類似の構成部材であるが、本発明構造における支持母材
２１′はその上流端部をラツノ（状に拡開して曲板部３
２を形成する。上記の支持母材２１′を小径の円筒状の
頭部燃焼室７に拡大部分１９を介して一体的に連設する
。

上述の支持母材２１′に外嵌する円筒状の）くネ部材３
７を耐熱バネ鋼で構成し、その下流側の端部をラッパ状
に拡開してテーノく管部４３を形成する。

上記テーパ管部４３よシも若干上流側で円筒状のバネ部
材３７と円筒状支持母材２１′とカニ当接している個所
にスポット溶接を施して両者を互いに固着する。

（第４図参照）上記の円筒状ノくネ部材３７の上流側の
端部近傍の断面が円弧状に膨出した太鼓形になるよう、
全周にわたって帯状の膨出部３８を形成する。同様に、
中央部にも前記の膨出部３８よシも小形の帯状膨出部３
９を形成する。

上記円筒状のバネ部材３７に、第５図および第６図に示
すごとく、その上流端側から多数の切込み２６’　、２
６’を縦方向に等間隔に設けて多数の舌片３８’、３８
’を形成する。

−前述したように、この円筒状ノくネ部材３７の上流端
付近を太鼓胴の如く膨出成形しであるので、上記の切込
み２６’　、２６’に挾まれた各舌片は円弧状の板バネ
３８’　、３８’を形成する。

上記の切込み２６’　、２６’の切込み深さは前ｍｌの
上流端側の膨出部の大半に及ぶ程度とする。

（第４図、第５図参照）円筒状バネ部材３７の中央部に
形成した小形の膨出部３９に対向するよう、円筒状の支
持母材２１′に輪形溝状の凹部３４を形成する。これに
より、円筒状バネ部材３７と円筒状支持母材２１′との
間に輪状の空間３６が形成される。

本発明に係る燃焼器の支持構造は以上のように構成され
、円筒状支持母材２１′の上流側の端が拡開されていて
大径円筒状の後部燃焼室壁３０の内向との間隔が狭めら
れており、かつ、円筒状バネ部材３７の下流側の端も拡
開されて後部燃焼室壁３０の内面との間隔が狭められて
いる。このため、円弧状板バネ３８′が根元部から折損
しても、その破片が矢印イのように下流側に流出して燃
焼ガス流中に混入する虞れが無く、また、矢印口のよう
に上流側に脱落して第２半径方向旋回器１８を通って燃
焼ガス流中に混入する虞れも無い。

そして、本発明に係る燃焼器の支持構造は、円筒状バネ
部材の中央部に形成した帯状の膨出部と円筒状の支持母
材に形成した輪状溝形の凹部とを対向させて輪状の空間
（前記の実施例における空間３６）を形成′しているの
で、この空間に欠配のようにして冷却空気を導入するこ
とにより、支持母材を有効に冷却することが容易である
。

第４図乃至第６図に示した実施例は、円筒状バネ部材３
７の中央部に形成した帯状の膨出部３９に冷却空気孔４
０を穿つとともに、円筒状支持母材２１′に形成した輪
形溝状の凹部３４の上流側斜面に冷却空気孔３３を穿つ
。上記冷却空気孔３３の方向は円筒状支持母材２１′の
円筒面に対してなるべく小さい角度をなすように斜交さ
せる。

上記の斜交角を零にしてもよい。４４は大径円筒状の後
部燃焼室壁３０に穿った冷却空気孔である。

以上のように冷却空気孔を設けると、後部燃焼室壁３０
の外側に導かれている圧力空気の一部が冷却空気孔４４
から流入して円筒状バネ部材３７にはぼ直角に突き当た
ってインビンジメント冷却を汀ない、更に円筒状バネ部
材３７に穿たれた冷却ｌ気孔４０を通って円筒状支持母
材２１′にはホは角に突き当たってインピンジメント冷
却を行＾い、更に輪状の空間３６内を流動して円筒状支
持母材２１″を有効に冷却した後、冷却空気孔３３を通
って燃焼ガス流側に流入する。この冷却空気孔３３は円
筒状支持母材２１′の円筒面に斜交しているため燃焼ガ
ス流の淀み部４２の渦流方向に抗られず、円筒状支持母
材２１′の内面に沿った着流を形成して有効なフィルム
冷却が行なわれる。

次に、本発明を応用したＫｊし例を第７図について説明
する。第４図に示した実施例と異なるところは、円筒状
バネ部材３７′の帝状膨出部３８′のＪし成位置を若干
中央寄りに移し、上記円筒状バネ部材３７パの上流側の
端４６を支持母材２１″に当接させたことと、支持母材
２１″の上流端をＩＪ字形に折り返し延長して大径円筒
状の後部燃焼￥壁３０′の上流側をシに形成した主室支
持端５０の外周を抱持するように曲部支持仮４８ｔ−構
成したこととである。

上記のように構成すると円筒状バネ部材３７′の上流側
に列設される円弧状の板バネ３８′が片持ち形とならず
その両側において、即ち円筒状バネ部材の上流端部４６
と中央寄シの個所４６との２個所で支持母材２１″に当
接するので、円弧状の板バネ３８′に大きい応力を与え
ずに強固な支持を為さしめ得る。

ま九、支持母材３７′の上流端をＵ字形に成形して後部
燃焼室壁３０′の主室支持端５０を抱持せしめであるの
で、万一、円弧状板バネ３８′が欠損した場合にその破
片が上流側に脱落することを一層確実に防止し得る。４
７は冷却兼燃焼補助空気の通気孔である。この変形例に
おいては後部燃焼室壁３０′に主室支持端５０を形成す
るため、該後部燃焼室壁３０′を２重筒状構造とし、内
側筒５３の上流端を外側筒５２内に若干突出させてａる
。支持間隙部５１は熱膨張収縮を逃がすために設けた隙
間である。

以上説明したように、本発明に係るガスタービン燃焼器
の支持構造は、頭部燃焼室に連設した円筒状の支持母材
に円筒状のバネ部材を外嵌固着して、その上流側端部と
中央部とに帯状の膨出部を形成するとともにその下流側
端部を拡開し、前記の円筒状支持母材の上流側端部を拡
開し、前記の円筒状バネ部材の中央部に形成した膨出部
に対向するごとく円筒状支持母材に輪形溝状の凹部を形
成し、かつ前記の円筒状バネ部材の上流側の端に複数個
の縦方向の切れ目を設けて多数の円弧状舌片を形成する
ことによシ、ガスタービンの頭部燃焼室の冷却を容易な
らしめ、かつ、万一構成部材が欠損してもその破片が燃
焼ガス流中に混入する虞れが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービン燃焼器の概要的な構成を示す断面
図、第２図は従来のガスタービン燃焼器の支持構造を示
す断面図、第３図は同斜視図、第４図は本発明に係るガ
スタービン燃焼器の支持構造の一実施例における断面図
、第５図は同斜視図、第６図は同分解斜視図、第７図は
本発明の変形例におけるガスタービン燃焼器の支持構造
の断面図である。７・・・小径の頭部燃焼室によって形成された一ｊ燃焼
室、８・・・大径の後部燃焼室によって形成された主燃
焼室、２１．２１’　、２１”・・・支持母材、２６゜
２６′・・・切込み、３２・・・拡開した曲板部、３３
゜４０．４４・・・冷却空気孔、３４・・・輪形溝状の
凹部、３７．３７’・・・円筒状のバネ部材、３８．３
８’・・・帯状の膨出部により形成され九円弧状板バネ
、３９・・・小形の帯状の膨出部、４３・・・拡開され
九テーバ管部。代理人　弁理士　秋本正実

Claims

【特許請求の範囲】１、小径の円筒状の頭部燃焼室を大径の円筒状の後部燃
焼室に取りつけてなるガスタービン燃焼器の支持構造に
おいて、頭部燃焼室に連設した円筒状の支持母材に円筒
状のバネ部材を外嵌してそのＦｈｉｍ付近を相互に固着
するとともに、上記の円筒状の支持母材の上流側の端部
及び円筒状バネ部材の下ｔＭ、５ｉｌｌ端部をそれぞれ
テーパ管状に拡開し、ｎｉＴ　ｉｔ円筒状バネ部材の上
流側付近と中央部付近との２個所に帯状の膨出部を形成
するとともにその上流側の端に複数個の縦方向の切込み
を入れて複数個の円弧状舌片を形成し、かつ、前記の円
筒状支持母材が円筒状バネ部材の中央部の膨出部に対向
している個所に、円筒状支持母材の周囲に沿って輸形縛
状の凹部を形成したことを特徴とするガスタービン燃焼
器の支持構造。２、前記円筒状バネ部材の中央部に形成した帯状の膨出
部に、これに対向する円筒状支持母材をインピンジメン
ト冷却するための冷却空気孔を穿つとともに、前記円筒
状支持母材の輪形溝状凹部に冷却空気孔を穿ち、かつ、
上記円筒状支持母材に穿つ要冷却空気孔の方向を該円筒
状支持母材の円筒面と斜交せしめることにより、上記の
冷却空気孔を通った冷却空気流を燃焼空気流と同方向に
かつ円筒状支持母材の内面に沿った方向に流入させるこ
とにより上記の円筒状支持母材をフィルム冷却し得べく
なしたることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
のガスタービン燃焼器の支持構造。