ガスタービンのための燃焼装置
【課題】より少ない空気質量流量がプレナムから減衰体積へ供給される燃焼装置を提供する。
【解決手段】ガスタービンのための燃焼装置1であって、内壁7と外壁8とが設けられた部分6を有しており、内壁7が、内壁7と外壁8との間のゾーンを燃焼装置1の内部10に接続する第1の通路9を有しており、外壁8が、内壁7を冷却するための第2の通路2を有している形式のものにおいて、内壁7と外壁8との間に中間層17が設けられており、複数のチャンバ18を形成しており、それぞれのチャンバが、少なくとも1つの第1の通路9と複数の第2の通路12とに接続されておりかつヘルムホルツダンパを形成しており、第2の通路12が、チャンバ18に接続された第3の通路22において開放しており、互いに対面する出口23を有する。
【解決手段】ガスタービンのための燃焼装置1であって、内壁7と外壁8とが設けられた部分6を有しており、内壁7が、内壁7と外壁8との間のゾーンを燃焼装置1の内部10に接続する第1の通路9を有しており、外壁8が、内壁7を冷却するための第2の通路2を有している形式のものにおいて、内壁7と外壁8との間に中間層17が設けられており、複数のチャンバ18を形成しており、それぞれのチャンバが、少なくとも1つの第1の通路9と複数の第2の通路12とに接続されておりかつヘルムホルツダンパを形成しており、第2の通路12が、チャンバ18に接続された第3の通路22において開放しており、互いに対面する出口23を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスタービンのための燃焼装置に関する。特に、本発明は、希薄予混合低エミッション燃焼装置に関する。燃焼装置は、順次燃焼ガスタービンの第1及び/又は第2の燃焼装置又は従来のガスタービン(すなわち順次燃焼ガスタービンではないガスタービン)の燃焼装置であってよい。単純でかつ分かりやすくするために、以下では、再熱燃焼装置(すなわち順次燃焼ガスタービンの第2の燃焼装置)のみに言及する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンの運転中、音響と、発熱率(燃焼)の変動との望ましくない結合により、燃焼室において著しい熱音響脈動が発生させられることがある。ガスタービンに希薄予混合低エミッション燃焼装置が設けられている場合には、熱音響脈動の発生のリスクは特に高い。
【0003】
これらの脈動は、燃焼装置及びタービンのハードウェアに作用し、著しい機械的振動を生じ、これは、燃焼装置又はタービンの個々の部品の損傷を生じる恐れがある。従って、脈動を抑制しなければならない。
【0004】
振動を抑制するために、燃焼装置には通常、減衰装置が設けられている。通常、減衰装置は、四分の一波長管、ヘルムホルツダンパ、又は音響スクリーンから成る。
【0005】
米国特許出願公開第2005/0229581号明細書は、混合管とフロントプレートとを備えた再熱燃焼装置を開示している。フロントプレートは、穴を有する音響スクリーンを有しており、この音響スクリーンに対して平行にかつ音響スクリーンから離れて、装置の冷却を保証する、穴が設けられたインピンジプレートも設けられている。
【0006】
運転中、(燃焼室を閉じ込めたプレナムからの)空気はインピンジメントプレートを通過し、音響スクリーンに衝突し(音響スクリーンを冷却し)、次いで、音響スクリーンを通過し、燃焼室に進入する。
【0007】
しかしながら、この減衰システムは、幾つかの欠点を有している。
【0008】
実際、音響スクリーンの冷却は、減衰体積を冷却するためにプレナムから減衰体積へ逸らさなければならない大きな空気質量流量を必要とする。
【0009】
このことは、減衰効率を減じるだけでなく、燃焼に関わらない空気質量流量をも増大し、火炎温度を上昇させ、その結果NOx排出量が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許出願公開第2005/0229581号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
従って、本発明の技術的目標は、燃焼装置を提供することであり、この燃焼装置によって公知技術の前記問題が排除される。
【0012】
この技術的目標の範囲において、本発明の課題は、(従来の燃焼装置と比較して)より少ない空気質量流量がプレナムから減衰体積へ逸らされる燃焼装置を提供することである。
【0013】
発明の別の態様は、対応する従来の装置と比較して高い減衰効率及び制限されたNOx排出量を有する燃焼装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
技術的目標は、これらの及びその他の態様とともに、添付の請求項に記載の燃焼装置を提供することによって本発明により達成される。
【0015】
有利には、発明の実施形態における冷却装置は、周波数及び効率の観点から減衰性能に対して影響を有さないか又は限定された影響のみを有する。
【0016】
発明の別の特徴及び利点は、添付の図面に非制限的な例によって示された、本発明による燃焼装置の好適であるが非制限的な実施形態の説明からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】再熱燃焼装置の概略図である。
【図2】混合管のフロントプレートの断面図である。
【図3】図2の線III−IIIに沿った断面図である。
【図4】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図5】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図6】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図7】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図8】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図9】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの異なる実施形態を示す図である。
【図10】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの異なる実施形態を示す図である。
【図11】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの異なる実施形態を示す図である。
【図12】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの異なる実施形態を示す図である。
【図13】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの別の実施形態を示す図であり、導管はコイル状である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図面は、概して参照符号1によって示された燃焼装置を示している。
【0019】
燃焼装置1は、フロントプレート4を介して互いに結合された、混合管2と、燃焼室3とを有している。これらの要素は、プレナム5に閉じ込められており、プレナム5には、圧縮機(ガスタービンの圧縮機)から来る圧縮空気が供給される。
【0020】
上記では、順次燃焼ガスタービンの第2の燃焼装置である燃焼装置が説明されたが、いずれにしても、発明の様々な実施形態において、燃焼装置は、順次燃焼ガスタービンの第1の燃焼装置、又は1つの燃焼装置又は燃焼装置列を有する従来のガスタービンの燃焼装置であってもよいことが明らかである。これらの燃焼装置は、当該技術分野において公知であるので以下では詳細に説明しない。単純で分かりやすくするために、順次燃焼ガスタービンの第2の燃焼装置のみについて以下では説明する。
【0021】
燃焼装置1は、内壁7と外壁8とが設けられた部分6を有している。
【0022】
これらの部分6は、フロントプレート4にかつ部分的に燃焼室壁部(図1に示されている)に配置されているか、又は別の実施形態においては、混合管壁部、フロントプレート、燃焼室壁部、又はこれらの組合せ(すなわち混合管2及び/又は燃焼室3及び/又はフロントプレート4の壁部)に配置されていてよい。
【0023】
内壁7は、内壁7と外壁8との間の領域を燃焼装置1の内部10に接続する第1の通路9を有している。
【0024】
さらに、第2の通路12が設けられており、この第2の通路12は、燃焼装置1の外部14に接続された入口13を有しており、内壁7を冷却するために外壁8を貫通している。
【0025】
内壁7と外壁8との間には、複数のチャンバ18を形成する中間層17が設けられている。
【0026】
それぞれのチャンバ18は、1つ又は2つ以上の第1の通路9と、複数の第2の通路12とに接続されており、1つ又は複数のヘルムホルツダンパを形成している。
【0027】
第2の通路12は、チャンバ18に接続された第3の通路22において開放している。さらに、第2の通路12は、互いに対面する出口23を有している。
【0028】
第1の通路9と第2の通路12とは、内壁7に対して平行に延びた部分を有しているので、第3の通路22はチャンバ18の同じ側において開放している。
【0029】
分かりやすくするために、図2には、第1の通路9と第3の通路22とが異なる直径を有するように示されている。いずれにしても、様々な実施形態において、第1の通路9と第3の通路22との直径は同じであってもよく、又はそれぞれ第1の通路9と第3の通路22との間において最大及び/又は最小直径を有していてよいことが明らかである。
【0030】
図示のように、第2の通路12は、重なり合う長手方向軸線25を有する、対を成して互いに関連させられた部分を有している。
【0031】
好適には、互いに関連させられた第2の通路12の互いに対面する出口23の間には、例えば関連させられた通路12の間に配置された壁部によって形成された、障害物26が設けられている。
【0032】
さらに、有利には第2の通路12のそれぞれは、出口23においてディフューザ27を有している。
【0033】
部分6は、少なくとも内壁7と、中間層17と、外壁8とから形成された層状構造(及び場合によっては、第1の壁部7と第2の壁部8との間に配置された1つ又は2つ以上の別の層)を有している。この層状構造は、複数のプレート(内壁7、外壁8、間に配置された層17、及び場合によっては別の層を形成する)から形成されており、これらのプレートは、互いに結合されていて、第1の通路9と、第2の通路12と、第3の通路22と、チャンバ18とを形成するための開口が設けられている。
【0034】
1つの実施形態において、第1の通路9と、第2の通路12と、第3の通路22と、チャンバ18とを形成する開口は、貫通孔である。この実施形態は図2に示されている。
【0035】
この実施形態において、第1の壁部7と第2の壁部8との間には、中間層17に加えて、2つの別の層29(冷却通路層)と、30(分離層)とが設けられており、層状構造は、(例えばろう付けによって又はねじを介して)互いに結合された5つのプレートから成っている。
【0036】
別の実施形態において、第1の通路9と、第2の通路12と、第3の通路22と、チャンバ18とを形成する開口は、1つ又は2つ以上の止り穴を含む。
【0037】
この態様においては、内壁7と層29とは、1つの要素に、つまり一体に製造されていてよく、この場合は、層29における第1の通路12の部分は、止り穴(例えば止りミリング)によって形成されている。第3の通路22の部分は、同じミリングの部分によって又はこれに結合された止り穴によって形成される(例えば止り穴、示されていない例)。内壁7及び層29における第1の通路9の部分は貫通孔によって形成されている。
【0038】
層30は、この層30を貫通した第1の通路9と、第2の通路12と、第3の通路22との一部を形成する(貫通孔のような)貫通開口を備えた、1つの要素に実現されてよい。
【0039】
外壁8と、中間層17とは、これらを貫通する第2の通路12の一部を形成する(貫通孔のような)貫通開口と、チャンバ18を形成する止り開口(止り穴)、つまり貫通していない開口、とを備えた、1つの要素に実現されてもよい。
【0040】
当然、別の様々な実施形態が可能であり、例えば、内壁7は1つの要素に製造されてよく、2つの層29,30は1つの要素に製造されてよく、中間層17と外壁8とは1つの要素に製造されてよい。択一的に、外側層は1つの要素に製造されてよく、層17,30は1つの要素であり、内壁7及び層29は1つの要素である。簡略にするために、また、説明に基づいて当業者に明らかであるために詳細に説明されていない、別の実施形態も可能であることが明らかである。
【0041】
分かりやすくするために、図4から図8は、5つの異なる要素から形成された層状構造の可能な態様を示している。これらの要素における全ての開口は貫通開口(孔又はミリング)である。
【0042】
図4は外壁8を示している。この図には、この壁部を貫通した第2の通路12の一部を形成する開口が示されている。さらに、チャンバ18(中間層17に形成されている)が点線で示されている。
【0043】
図5は中間層17を示している。この図には、この壁部を貫通した第2の通路12の一部を形成する開口と、チャンバ18とが示されている。
【0044】
図6は分離層30を示している。この図には、この壁部を貫通する、第2の通路12と、第1の通路9と、さらに第3の通路22との一部を形成する開口が示されている。さらに、チャンバ18(中間層17に形成されている)が、点線で示されている。
【0045】
図7は層29を示している。この図において、この壁部を貫通した、第2の通路12の一部を形成する開口(ミリング)と、第1の通路9の一部を形成する開口(通常は孔)とが、示されている。第3の通路22(層30に形成されている)と、チャンバ18(中間層17に形成されている)も点線で示されている。さらに、層29における第3の通路22の一部と、出口23とが、示されている。障害物26も、この図に示されている。
【0046】
図8は内壁7を示している。この図において、この壁部を貫通する第1の通路9の一部が示されている。さらに、チャンバ18(中間層17に形成されている)も点線で示されている。
【0047】
前記説明に従い、図9から図11はさらに層29の可能な態様を示している。同じ参照符号は、これらの図において、同じ又は類似の要素を示している。その他の壁部及び層も、これに対応して変更されなければならないが、添付図面には示していない。これらの図面においても、全ての開口は貫通孔である。
【0048】
図9は、第2の通路12の一部を形成する4つの開口(ミリング)を有する態様を示しており、この図においても、この壁部を貫通した第1の通路9の一部を形成する開口(孔)が示されている。さらに、第3の通路22(層30に形成されている)と、チャンバ18(中間層17に形成されている)と、層29及び30が互いに結合されているときに形成される出口23とが、示されている。
【0049】
図10は、ディフューザ27を有する2つの開口(ミリングである)を備えた態様を示しており、図11は、第2の通路12の間に障害物26が設けられていない態様を示しており、図12は、それぞれの第3の通路22に関連した、互いに対面する出口23を有する、3つの第2の通路12を備えた態様を示している。
【0050】
図13は、2つのコイル状の開口を備えた別の態様を示している。
【0051】
本発明の実施態様における燃焼装置の運転は、説明及び図示されたものから明らかであり、実質的に以下のとおりである。
【0052】
空気は、入口13から進入し、第2の通路12を通過し、部分6を冷却した後、空気はチャンバ18内へ排出される。さらに、高温ガスは、第1の通路9において振動し、音響脈動を減衰させる。
【0053】
チャンバ18に進入する時、通路12から来るそれぞれの空気流は、対面する通路12から来る別の空気流と衝突するので、チャンバ18に進入する強い空気流は存在せず、空気は、全ての方向に拡散しながらチャンバ18に進入する。このことは、減衰効果に影響する、第1の通路9を通るガス振動に影響する、チャンバ18内の空気再循環ゾーンの形成を回避する。同じ理由から、障害物26が好適には設けられており、それぞれの空気流が別の空気流に衝突する前に、空気流は障害物26に衝突し、チャンバ18に向かって全ての方向に拡散する。
【0054】
同様に、ディフューザ27は、チャンバ18に進入する空気流の運動エネルギを減じ、チャンバ18内における空気再循環ゾーンの形成の可能性を減じる。
【0055】
冷却は極めて効率的であるので、チャンバ18と層状構造とを冷却するために、より少ない量の空気が、第2の通路12を介してチャンバ18内へ提供される。これは、高い減衰効率と、より少ないNOx排出量とを提供する。
【0056】
さらに、改良された冷却により、減衰性能に対する冷却の影響が妨げられる。
【0057】
当然のことながら、前記特徴は、互いに独立して提供されてよい。
【0058】
実用上、使用される材料と、寸法とは、要求及び技術水準に従って任意に選択することができる。
【符号の説明】
【0059】
1 燃焼装置、 2 混合管、 3 燃焼チャンバ、 4 フロントプレート、 5 プレナム、 6 部分、 7 内壁、 8 外壁、 9 第1の通路、 10 内部、 12 第2の通路、 13 入口、 14 外部、 17 中間層、 18 チャンバ、 22 第3の通路、 23 出口、 25 長手方向軸線、 26 障害物、 27 ディフューザ、 29 層、 30 層
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスタービンのための燃焼装置に関する。特に、本発明は、希薄予混合低エミッション燃焼装置に関する。燃焼装置は、順次燃焼ガスタービンの第1及び/又は第2の燃焼装置又は従来のガスタービン(すなわち順次燃焼ガスタービンではないガスタービン)の燃焼装置であってよい。単純でかつ分かりやすくするために、以下では、再熱燃焼装置(すなわち順次燃焼ガスタービンの第2の燃焼装置)のみに言及する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンの運転中、音響と、発熱率(燃焼)の変動との望ましくない結合により、燃焼室において著しい熱音響脈動が発生させられることがある。ガスタービンに希薄予混合低エミッション燃焼装置が設けられている場合には、熱音響脈動の発生のリスクは特に高い。
【0003】
これらの脈動は、燃焼装置及びタービンのハードウェアに作用し、著しい機械的振動を生じ、これは、燃焼装置又はタービンの個々の部品の損傷を生じる恐れがある。従って、脈動を抑制しなければならない。
【0004】
振動を抑制するために、燃焼装置には通常、減衰装置が設けられている。通常、減衰装置は、四分の一波長管、ヘルムホルツダンパ、又は音響スクリーンから成る。
【0005】
米国特許出願公開第2005/0229581号明細書は、混合管とフロントプレートとを備えた再熱燃焼装置を開示している。フロントプレートは、穴を有する音響スクリーンを有しており、この音響スクリーンに対して平行にかつ音響スクリーンから離れて、装置の冷却を保証する、穴が設けられたインピンジプレートも設けられている。
【0006】
運転中、(燃焼室を閉じ込めたプレナムからの)空気はインピンジメントプレートを通過し、音響スクリーンに衝突し(音響スクリーンを冷却し)、次いで、音響スクリーンを通過し、燃焼室に進入する。
【0007】
しかしながら、この減衰システムは、幾つかの欠点を有している。
【0008】
実際、音響スクリーンの冷却は、減衰体積を冷却するためにプレナムから減衰体積へ逸らさなければならない大きな空気質量流量を必要とする。
【0009】
このことは、減衰効率を減じるだけでなく、燃焼に関わらない空気質量流量をも増大し、火炎温度を上昇させ、その結果NOx排出量が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】米国特許出願公開第2005/0229581号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
従って、本発明の技術的目標は、燃焼装置を提供することであり、この燃焼装置によって公知技術の前記問題が排除される。
【0012】
この技術的目標の範囲において、本発明の課題は、(従来の燃焼装置と比較して)より少ない空気質量流量がプレナムから減衰体積へ逸らされる燃焼装置を提供することである。
【0013】
発明の別の態様は、対応する従来の装置と比較して高い減衰効率及び制限されたNOx排出量を有する燃焼装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
技術的目標は、これらの及びその他の態様とともに、添付の請求項に記載の燃焼装置を提供することによって本発明により達成される。
【0015】
有利には、発明の実施形態における冷却装置は、周波数及び効率の観点から減衰性能に対して影響を有さないか又は限定された影響のみを有する。
【0016】
発明の別の特徴及び利点は、添付の図面に非制限的な例によって示された、本発明による燃焼装置の好適であるが非制限的な実施形態の説明からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】再熱燃焼装置の概略図である。
【図2】混合管のフロントプレートの断面図である。
【図3】図2の線III−IIIに沿った断面図である。
【図4】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図5】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図6】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図7】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図8】図2に記載のフロントプレートを製造するためのプレート部分を示す上面図である。
【図9】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの異なる実施形態を示す図である。
【図10】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの異なる実施形態を示す図である。
【図11】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの異なる実施形態を示す図である。
【図12】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの異なる実施形態を示す図である。
【図13】燃焼装置の内部を区切る壁部に対して平行な導管を形成するプレートの別の実施形態を示す図であり、導管はコイル状である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
図面は、概して参照符号1によって示された燃焼装置を示している。
【0019】
燃焼装置1は、フロントプレート4を介して互いに結合された、混合管2と、燃焼室3とを有している。これらの要素は、プレナム5に閉じ込められており、プレナム5には、圧縮機(ガスタービンの圧縮機)から来る圧縮空気が供給される。
【0020】
上記では、順次燃焼ガスタービンの第2の燃焼装置である燃焼装置が説明されたが、いずれにしても、発明の様々な実施形態において、燃焼装置は、順次燃焼ガスタービンの第1の燃焼装置、又は1つの燃焼装置又は燃焼装置列を有する従来のガスタービンの燃焼装置であってもよいことが明らかである。これらの燃焼装置は、当該技術分野において公知であるので以下では詳細に説明しない。単純で分かりやすくするために、順次燃焼ガスタービンの第2の燃焼装置のみについて以下では説明する。
【0021】
燃焼装置1は、内壁7と外壁8とが設けられた部分6を有している。
【0022】
これらの部分6は、フロントプレート4にかつ部分的に燃焼室壁部(図1に示されている)に配置されているか、又は別の実施形態においては、混合管壁部、フロントプレート、燃焼室壁部、又はこれらの組合せ(すなわち混合管2及び/又は燃焼室3及び/又はフロントプレート4の壁部)に配置されていてよい。
【0023】
内壁7は、内壁7と外壁8との間の領域を燃焼装置1の内部10に接続する第1の通路9を有している。
【0024】
さらに、第2の通路12が設けられており、この第2の通路12は、燃焼装置1の外部14に接続された入口13を有しており、内壁7を冷却するために外壁8を貫通している。
【0025】
内壁7と外壁8との間には、複数のチャンバ18を形成する中間層17が設けられている。
【0026】
それぞれのチャンバ18は、1つ又は2つ以上の第1の通路9と、複数の第2の通路12とに接続されており、1つ又は複数のヘルムホルツダンパを形成している。
【0027】
第2の通路12は、チャンバ18に接続された第3の通路22において開放している。さらに、第2の通路12は、互いに対面する出口23を有している。
【0028】
第1の通路9と第2の通路12とは、内壁7に対して平行に延びた部分を有しているので、第3の通路22はチャンバ18の同じ側において開放している。
【0029】
分かりやすくするために、図2には、第1の通路9と第3の通路22とが異なる直径を有するように示されている。いずれにしても、様々な実施形態において、第1の通路9と第3の通路22との直径は同じであってもよく、又はそれぞれ第1の通路9と第3の通路22との間において最大及び/又は最小直径を有していてよいことが明らかである。
【0030】
図示のように、第2の通路12は、重なり合う長手方向軸線25を有する、対を成して互いに関連させられた部分を有している。
【0031】
好適には、互いに関連させられた第2の通路12の互いに対面する出口23の間には、例えば関連させられた通路12の間に配置された壁部によって形成された、障害物26が設けられている。
【0032】
さらに、有利には第2の通路12のそれぞれは、出口23においてディフューザ27を有している。
【0033】
部分6は、少なくとも内壁7と、中間層17と、外壁8とから形成された層状構造(及び場合によっては、第1の壁部7と第2の壁部8との間に配置された1つ又は2つ以上の別の層)を有している。この層状構造は、複数のプレート(内壁7、外壁8、間に配置された層17、及び場合によっては別の層を形成する)から形成されており、これらのプレートは、互いに結合されていて、第1の通路9と、第2の通路12と、第3の通路22と、チャンバ18とを形成するための開口が設けられている。
【0034】
1つの実施形態において、第1の通路9と、第2の通路12と、第3の通路22と、チャンバ18とを形成する開口は、貫通孔である。この実施形態は図2に示されている。
【0035】
この実施形態において、第1の壁部7と第2の壁部8との間には、中間層17に加えて、2つの別の層29(冷却通路層)と、30(分離層)とが設けられており、層状構造は、(例えばろう付けによって又はねじを介して)互いに結合された5つのプレートから成っている。
【0036】
別の実施形態において、第1の通路9と、第2の通路12と、第3の通路22と、チャンバ18とを形成する開口は、1つ又は2つ以上の止り穴を含む。
【0037】
この態様においては、内壁7と層29とは、1つの要素に、つまり一体に製造されていてよく、この場合は、層29における第1の通路12の部分は、止り穴(例えば止りミリング)によって形成されている。第3の通路22の部分は、同じミリングの部分によって又はこれに結合された止り穴によって形成される(例えば止り穴、示されていない例)。内壁7及び層29における第1の通路9の部分は貫通孔によって形成されている。
【0038】
層30は、この層30を貫通した第1の通路9と、第2の通路12と、第3の通路22との一部を形成する(貫通孔のような)貫通開口を備えた、1つの要素に実現されてよい。
【0039】
外壁8と、中間層17とは、これらを貫通する第2の通路12の一部を形成する(貫通孔のような)貫通開口と、チャンバ18を形成する止り開口(止り穴)、つまり貫通していない開口、とを備えた、1つの要素に実現されてもよい。
【0040】
当然、別の様々な実施形態が可能であり、例えば、内壁7は1つの要素に製造されてよく、2つの層29,30は1つの要素に製造されてよく、中間層17と外壁8とは1つの要素に製造されてよい。択一的に、外側層は1つの要素に製造されてよく、層17,30は1つの要素であり、内壁7及び層29は1つの要素である。簡略にするために、また、説明に基づいて当業者に明らかであるために詳細に説明されていない、別の実施形態も可能であることが明らかである。
【0041】
分かりやすくするために、図4から図8は、5つの異なる要素から形成された層状構造の可能な態様を示している。これらの要素における全ての開口は貫通開口(孔又はミリング)である。
【0042】
図4は外壁8を示している。この図には、この壁部を貫通した第2の通路12の一部を形成する開口が示されている。さらに、チャンバ18(中間層17に形成されている)が点線で示されている。
【0043】
図5は中間層17を示している。この図には、この壁部を貫通した第2の通路12の一部を形成する開口と、チャンバ18とが示されている。
【0044】
図6は分離層30を示している。この図には、この壁部を貫通する、第2の通路12と、第1の通路9と、さらに第3の通路22との一部を形成する開口が示されている。さらに、チャンバ18(中間層17に形成されている)が、点線で示されている。
【0045】
図7は層29を示している。この図において、この壁部を貫通した、第2の通路12の一部を形成する開口(ミリング)と、第1の通路9の一部を形成する開口(通常は孔)とが、示されている。第3の通路22(層30に形成されている)と、チャンバ18(中間層17に形成されている)も点線で示されている。さらに、層29における第3の通路22の一部と、出口23とが、示されている。障害物26も、この図に示されている。
【0046】
図8は内壁7を示している。この図において、この壁部を貫通する第1の通路9の一部が示されている。さらに、チャンバ18(中間層17に形成されている)も点線で示されている。
【0047】
前記説明に従い、図9から図11はさらに層29の可能な態様を示している。同じ参照符号は、これらの図において、同じ又は類似の要素を示している。その他の壁部及び層も、これに対応して変更されなければならないが、添付図面には示していない。これらの図面においても、全ての開口は貫通孔である。
【0048】
図9は、第2の通路12の一部を形成する4つの開口(ミリング)を有する態様を示しており、この図においても、この壁部を貫通した第1の通路9の一部を形成する開口(孔)が示されている。さらに、第3の通路22(層30に形成されている)と、チャンバ18(中間層17に形成されている)と、層29及び30が互いに結合されているときに形成される出口23とが、示されている。
【0049】
図10は、ディフューザ27を有する2つの開口(ミリングである)を備えた態様を示しており、図11は、第2の通路12の間に障害物26が設けられていない態様を示しており、図12は、それぞれの第3の通路22に関連した、互いに対面する出口23を有する、3つの第2の通路12を備えた態様を示している。
【0050】
図13は、2つのコイル状の開口を備えた別の態様を示している。
【0051】
本発明の実施態様における燃焼装置の運転は、説明及び図示されたものから明らかであり、実質的に以下のとおりである。
【0052】
空気は、入口13から進入し、第2の通路12を通過し、部分6を冷却した後、空気はチャンバ18内へ排出される。さらに、高温ガスは、第1の通路9において振動し、音響脈動を減衰させる。
【0053】
チャンバ18に進入する時、通路12から来るそれぞれの空気流は、対面する通路12から来る別の空気流と衝突するので、チャンバ18に進入する強い空気流は存在せず、空気は、全ての方向に拡散しながらチャンバ18に進入する。このことは、減衰効果に影響する、第1の通路9を通るガス振動に影響する、チャンバ18内の空気再循環ゾーンの形成を回避する。同じ理由から、障害物26が好適には設けられており、それぞれの空気流が別の空気流に衝突する前に、空気流は障害物26に衝突し、チャンバ18に向かって全ての方向に拡散する。
【0054】
同様に、ディフューザ27は、チャンバ18に進入する空気流の運動エネルギを減じ、チャンバ18内における空気再循環ゾーンの形成の可能性を減じる。
【0055】
冷却は極めて効率的であるので、チャンバ18と層状構造とを冷却するために、より少ない量の空気が、第2の通路12を介してチャンバ18内へ提供される。これは、高い減衰効率と、より少ないNOx排出量とを提供する。
【0056】
さらに、改良された冷却により、減衰性能に対する冷却の影響が妨げられる。
【0057】
当然のことながら、前記特徴は、互いに独立して提供されてよい。
【0058】
実用上、使用される材料と、寸法とは、要求及び技術水準に従って任意に選択することができる。
【符号の説明】
【0059】
1 燃焼装置、 2 混合管、 3 燃焼チャンバ、 4 フロントプレート、 5 プレナム、 6 部分、 7 内壁、 8 外壁、 9 第1の通路、 10 内部、 12 第2の通路、 13 入口、 14 外部、 17 中間層、 18 チャンバ、 22 第3の通路、 23 出口、 25 長手方向軸線、 26 障害物、 27 ディフューザ、 29 層、 30 層
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスタービンのための燃焼装置(1)であって、内壁(7)と外壁(8)とが設けられた部分(6)を有しており、内壁(7)が、内壁(7)と外壁(8)との間のゾーンを燃焼装置(1)の内部(10)に接続する第1の通路(9)を有しており、前記外壁(8)が、内壁(7)を冷却するための第2の通路(2)を有している形式のものにおいて、内壁(7)と外壁(8)との間に、複数のチャンバ(18)を形成している中間層(17)が設けられており、それぞれのチャンバが、少なくとも1つの第1の通路(9)と複数の第2の通路(12)とに接続されておりかつヘルムホルツダンパを形成しており、前記第2の通路(12)が、前記チャンバ(18)に接続された第3の通路(22)において開放しており、互いに対面する出口(23)を有することを特徴とする、ガスタービンのための燃焼装置。
【請求項2】
前記第2の通路(12)が、対を成して互いに関連させられている、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項3】
互いに関連させられた前記第2の通路(12)が、重なり合う長手方向軸線(25)を有する、請求項2記載の燃焼装置。
【請求項4】
互いに関連させられた第2の通路(12)の互いに対面する出口(23)の間に、障害物(26)が設けられている、請求項2記載の燃焼装置。
【請求項5】
前記障害物(26)が、互いに関連させられた第2の通路(12)の間に配置された壁部によって形成されている、請求項4記載の燃焼装置。
【請求項6】
それぞれの第2の通路(12)が、出口(23)においてディフューザ(27)を有する、請求項2記載の燃焼装置。
【請求項7】
前記部分(6)が、少なくとも前記内壁(7)と、中間層(17)と、外壁(8)とから形成された層状構造を有する、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項8】
前記層状構造が、互いに上下に結合された、前記第1の通路(9)と、前記第2の通路(12)と、前記第3の通路(22)と、前記チャンバ(18)とを形成するための開口が設けられている、複数のプレートから形成されている、請求項7記載の燃焼装置。
【請求項9】
前記開口のうちの少なくとも幾つか又は全てが、貫通孔である、請求項8記載の燃焼装置。
【請求項10】
前記開口のうちの少なくとも幾つかが、止り開口である、請求項8記載の燃焼装置。
【請求項11】
前記第3の通路(22)が、前記チャンバ(18)の、第1の通路(9)と同じ側において開放している、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項12】
前記第2の通路(12)が、内壁(7)に対して平行に延びた部分を有する、請求項11記載の燃焼装置。
【請求項13】
前記第2の通路(12)を部分的に形成した、内壁(7)に隣接した層(29)が設けられている、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項14】
前記内壁(7)と、該内壁に隣接した前記層(29)とが、一体に形成されている、請求項13記載の燃焼装置。
【請求項15】
外壁(8)と、中間層(17)とが、一体に形成されている、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項1】
ガスタービンのための燃焼装置(1)であって、内壁(7)と外壁(8)とが設けられた部分(6)を有しており、内壁(7)が、内壁(7)と外壁(8)との間のゾーンを燃焼装置(1)の内部(10)に接続する第1の通路(9)を有しており、前記外壁(8)が、内壁(7)を冷却するための第2の通路(2)を有している形式のものにおいて、内壁(7)と外壁(8)との間に、複数のチャンバ(18)を形成している中間層(17)が設けられており、それぞれのチャンバが、少なくとも1つの第1の通路(9)と複数の第2の通路(12)とに接続されておりかつヘルムホルツダンパを形成しており、前記第2の通路(12)が、前記チャンバ(18)に接続された第3の通路(22)において開放しており、互いに対面する出口(23)を有することを特徴とする、ガスタービンのための燃焼装置。
【請求項2】
前記第2の通路(12)が、対を成して互いに関連させられている、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項3】
互いに関連させられた前記第2の通路(12)が、重なり合う長手方向軸線(25)を有する、請求項2記載の燃焼装置。
【請求項4】
互いに関連させられた第2の通路(12)の互いに対面する出口(23)の間に、障害物(26)が設けられている、請求項2記載の燃焼装置。
【請求項5】
前記障害物(26)が、互いに関連させられた第2の通路(12)の間に配置された壁部によって形成されている、請求項4記載の燃焼装置。
【請求項6】
それぞれの第2の通路(12)が、出口(23)においてディフューザ(27)を有する、請求項2記載の燃焼装置。
【請求項7】
前記部分(6)が、少なくとも前記内壁(7)と、中間層(17)と、外壁(8)とから形成された層状構造を有する、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項8】
前記層状構造が、互いに上下に結合された、前記第1の通路(9)と、前記第2の通路(12)と、前記第3の通路(22)と、前記チャンバ(18)とを形成するための開口が設けられている、複数のプレートから形成されている、請求項7記載の燃焼装置。
【請求項9】
前記開口のうちの少なくとも幾つか又は全てが、貫通孔である、請求項8記載の燃焼装置。
【請求項10】
前記開口のうちの少なくとも幾つかが、止り開口である、請求項8記載の燃焼装置。
【請求項11】
前記第3の通路(22)が、前記チャンバ(18)の、第1の通路(9)と同じ側において開放している、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項12】
前記第2の通路(12)が、内壁(7)に対して平行に延びた部分を有する、請求項11記載の燃焼装置。
【請求項13】
前記第2の通路(12)を部分的に形成した、内壁(7)に隣接した層(29)が設けられている、請求項1記載の燃焼装置。
【請求項14】
前記内壁(7)と、該内壁に隣接した前記層(29)とが、一体に形成されている、請求項13記載の燃焼装置。
【請求項15】
外壁(8)と、中間層(17)とが、一体に形成されている、請求項1記載の燃焼装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−169582(P2011−169582A)
【公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2011−36247(P2011−36247)
【出願日】平成23年2月22日(2011.2.22)
【出願人】(503416353)アルストム テクノロジー リミテッド (394)
【氏名又は名称原語表記】ALSTOM Technology Ltd
【住所又は居所原語表記】Brown Boveri Strasse 7, CH−5401 Baden, Switzerland
【公開日】平成23年9月1日(2011.9.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−36247(P2011−36247)
【出願日】平成23年2月22日(2011.2.22)
【出願人】(503416353)アルストム テクノロジー リミテッド (394)
【氏名又は名称原語表記】ALSTOM Technology Ltd
【住所又は居所原語表記】Brown Boveri Strasse 7, CH−5401 Baden, Switzerland
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