DE112023000343T5

DE112023000343T5 - Brennkammer und gasturbine

Info

Publication number: DE112023000343T5
Application number: DE112023000343.2T
Authority: DE
Inventors: Takashi Nishiumi; Yusuke Takami; Akinori Ichikawa; Norihiko Motoyama
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2022-01-21
Filing date: 2023-01-13
Publication date: 2024-08-22
Also published as: JPWO2023140180A1; KR20240119286A; WO2023140180A1; CN118510984A

Abstract

Eine Brennkammer gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Brennkammer, die von einem Kompressor zugeführte komprimierte Luft zusammen mit Brennstoff verbrennt. Die Brennkammer gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst mindestens eine Brennstoffdüse, die einen Brennstoffströmungsweg zum Zuführen des Brennstoffs und einen Spülluftströmungsweg zum Ausstoßen von Spülluft aufweist. Die Brennkammer gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Düsenbefestigungsteil zum Befestigen der mindestens einen Brennstoffdüse. Die Brennkammer gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst einen Zylinderkörper, der auf einer Außenumfangsseite von mindestens einem Teil des Düsenbefestigungsteils angeordnet ist. Der Zylinderkörper weist einen ersten internen Strömungsweg auf, durch den die komprimierte Luft von einem Raum auf der Außenumfangsseite dem Düsenbefestigungsteil zugeführt wird. Der Düsenbefestigungsteil weist einen zweiten internen Strömungsweg auf, durch den die von dem ersten internen Strömungsweg zugeführte komprimierte Luft dem Spülluftströmungsweg der Brennstoffdüse zugeführt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Brennkammer und eine Gasturbine.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-007824 , die am 21. Januar 2022 in Japan eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
Stand der Technik
Eine in einer Gasturbine verwendete Brennkammer enthält hauptsächlich einen Zylinderkörper, durch den Verbrennungsgas strömt, mehrere Düsen, die in dem Zylinderkörper eine Flamme bilden, und mehrere Verwirbelungsschaufeln, die um die Düsen vorgesehen sind. Ein Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas wird in dem Zylinderkörper durch die von der Düse gebildete Flamme erzeugt. Innerhalb der Brennkammer kann bei einem Prozess, bei dem Brennstoff und Luft strömen, ein als Flammenrückschlag bezeichnetes Phänomen auftreten.
Flammenrückschlag ist ein Phänomen, bei dem abnormale Verbrennung auftritt, weil sich die Flamme in der Brennkammer in einen unerwarteten Bereich ausbreitet. Insbesondere in einem zentralen Bereich (Wirbelkern) eines durch die oben beschriebene Verwirbelungsschaufel gebildeten Drallstroms sind eine Strömungsgeschwindigkeit und ein Druck niedriger als die in anderen Bereichen. Daher ist bekannt, dass es wahrscheinlich ist, dass Flammenrückschlag auftritt. Um solchen Flammenrückschlag zu vermeiden, ist beispielsweise bei der Vorrichtung in unten beschriebener PTL 1 ein Luftströmungsweg zum Zuführen von Luft von einer Spitze der Düse zu dem Wirbelkern gebildet, so dass eine Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids in dem Wirbelkern erhöht wird. Luft wird von einer Position auf einer Stromaufwärtsseite der Düse in Bezug auf die Verwirbelungsschaufel (Druckverlustteil) zu dem Luftströmungsweg geführt. Auf diese Weise wird angenommen, dass Flammenrückschlag vermieden werden kann.
Zitatliste
Patentliteratur
[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2019-082263
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die oben beschriebene PTL 1 offenbart eine Konfiguration, bei der ein Teil von Gehäuseluft via ein Gehäuse-Außenrohr als Spülluft in eine Brennstoffdüse aufgenommen wird. Bei der in PTL 1 beschriebenen Gasturbinenbrennkammer besteht jedoch ein Problem darin, dass ein Wärmeverlust auftritt, da die Gehäuseluft durch das Gehäuse-Außenrohr strömt.
Im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände besteht eine Aufgabe mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darin, eine Brennkammer und eine Gasturbine bereitzustellen, die in der Lage sind, einen Wärmeverlust in der Gasturbine zu unterdrücken.
Lösung für das Problem
(1) Eine Brennkammer gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Brennkammer, die von einem Kompressor zugeführte komprimierte Luft zusammen mit Brennstoff verbrennt, wobei die Brennkammer umfasst: mindestens eine Brennstoffdüse, die einen Brennstoffströmungsweg zum Zuführen des Brennstoffs und einen Spülluftströmungsweg zum Ausstoßen von Spülluft aufweist; einen Düsenbefestigungsteil zum Befestigen der mindestens einen Brennstoffdüse; und einen Zylinderkörper, der auf einer Außenumfangsseite von mindestens einem Teil des Düsenbefestigungsteils angeordnet ist, wobei der Zylinderkörper einen ersten internen Strömungsweg aufweist, durch den die komprimierte Luft von einem Raum auf der Außenumfangsseite dem Düsenbefestigungsteil zugeführt wird, und der Düsenbefestigungsteil einen zweiten internen Strömungsweg aufweist, durch den die von dem ersten internen Strömungsweg zugeführte komprimierte Luft dem Spülluftströmungsweg der Brennstoffdüse zugeführt wird.
(2) Eine Gasturbine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst den Kompressor; die Brennkammer, die die oben beschriebene Konfiguration von (1) aufweist; und eine Turbine, die so konfiguriert ist, dass sie von Verbrennungsgas aus der Brennkammer angetrieben wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, einen Wärmeverlust in einer Gasturbine zu unterdrücken.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Gasturbine gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Brennkammer und einen Einlassabschnitt einer Turbine der Gasturbine gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
3A ist ein schematisches Querschnittsdiagramm einer Brennkammer einer Gasturbine gemäß einer Ausführungsform.
3B ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der Brennkammer der Gasturbine gemäß einer Ausführungsform.
4 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm eines Hauptteils der Brennkammer der Gasturbine gemäß einer Ausführungsform.
5 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm entlang Linie C-C von 4.
6 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm einer Brennkammer einer Gasturbine gemäß einer weiteren Ausführungsform.
7 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm eines Hauptteils der Brennkammer der Gasturbine gemäß einer weiteren Ausführungsform.
8 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm entlang Linie F-F von 7.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jedoch sind Abmessungen, Materialien, Formen und relative Anordnungen von Komponenten, die als die Ausführungsformen beschrieben oder in den Zeichnungen gezeigt sind, nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken, und sind lediglich Beispiele zum Beschreiben der vorliegenden Offenbarung.
Beispielsweise stellen Ausdrücke, die relative oder absolute Anordnungen, wie beispielsweise „in einer bestimmten Richtung“, „entlang einer bestimmten Richtung“, „parallel“, „senkrecht“, „Mitte“, „konzentrisch“ oder „koaxial“ darstellen, nicht nur streng die Anordnungen dar, sondern auch einen Zustand, in dem die Anordnungen mit einer Toleranz oder um einen Winkel oder eine Distanz relativ verschoben sind, soweit die gleiche Funktion erhalten werden kann.
Zum Beispiel stellen Ausdrücke, die darstellen, dass sich Dinge in einem gleichen Zustand befinden, wie beispielsweise „identisch“, „gleich“ und „homogen“, nicht nur streng einen gleichen Zustand dar, sondern auch einen Zustand, in dem ein Unterschied mit einer Toleranz oder in einem solchen Ausmaß besteht, dass die gleiche Funktion erhalten werden kann.
Zum Beispiel stellen Ausdrücke, die Formen, wie beispielsweise eine viereckige Form und eine zylindrische Form, darstellen, nicht nur Formen, wie beispielsweise eine viereckige Form und eine zylindrische Form, in einem geometrisch strengen Sinne dar, sondern auch Formen einschließlich eines ungleichmäßigen Teils oder eines Abschrägungsteils innerhalb eines Bereichs, in dem der gleiche Effekt erhalten werden kann.
Darüber hinaus sind Ausdrücke von „versehen mit“, „ausgestattet mit“, „enthalten“ oder „aufweisen“ einer Komponente keine ausschließenden Ausdrücke, die das Vorhandensein anderer Komponenten ausschließen.
Zunächst wird eine Gasturbine, die ein Beispiel eines Anwendungsziels einer Brennkammer gemäß einigen Ausführungsformen ist, unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Gasturbine gemäß einigen Ausführungsformen.
Wie in 1 gezeigt, enthält eine Gasturbine 1 einen Kompressor 2 zum Erzeugen komprimierter Luft, eine Brennkammer 4 zum Erzeugen von Verbrennungsgas unter Verwendung der komprimierten Luft und Brennstoff und eine Turbine 6, die so konfiguriert ist, dass sie durch das Verbrennungsgas drehend angetrieben wird. In einem Fall der Gasturbine 1 zur Stromerzeugung ist ein Generator (nicht gezeigt) mit der Turbine 6 verbunden.
Der Kompressor 2 enthält mehrere Statorschaufeln 16, die an einer Seite eines Kompressorgehäuses 10 befestigt sind, und mehrere Rotorschaufeln 18, die in einen Rotor 8 eingebettet sind, um in Bezug auf die Statorschaufeln 16 abwechselnd angeordnet zu sein.
Von einem Lufteinlassanschluss 12 angesaugte Luft wird zu dem Kompressor 2 geleitet, und die Luft passiert die mehreren Statorschaufeln 16 und die mehreren Rotorschaufeln 18 und wird komprimiert, um komprimierte Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck zu sein.
Der Brennstoff und die von dem Kompressor 2 erzeugte komprimierte Luft werden der Brennkammer 4 zugeführt und der Brennstoff wird in der Brennkammer 4 verbrannt. Dadurch wird Verbrennungsgas erzeugt, das als ein Arbeitsfluid der Turbine 6 dient. Wie in 1 gezeigt, enthält die Gasturbine 1 mehrere Brennkammern 4, die entlang der Umfangsrichtung mit dem Rotor 8 in einem Gehäuse 20 als eine Mitte angeordnet sind.
Die Turbine 6 enthält einen Verbrennungsgaskanal 28, der durch ein Turbinengehäuse 22 gebildet ist, und enthält mehrere Statorschaufeln 24 und mehrere Rotorschaufeln 26, die in dem Verbrennungsgaskanal 28 vorgesehen sind. Die Statorschaufeln 24 und die Rotorschaufeln 26 der Turbine 6 sind in Bezug auf einen Strom des Verbrennungsgases auf einer Stromabwärtsseite der Brennkammer 4 vorgesehen.
Die Statorschaufel 24 ist an einer Seite des Turbinengehäuses 22 befestigt, und eine Statorschaufelreihe ist mit den mehreren Statorschaufeln 24 konfiguriert, die entlang der Umfangsrichtung des Rotors 8 angeordnet sind. Ferner sind die Rotorschaufeln 26 auf dem Rotor 8 eingebettet, und eine Rotorschaufelreihe ist mit den mehreren Rotorschaufeln 26 konfiguriert, die entlang der Umfangsrichtung des Rotors 8 angeordnet sind. Die Statorschaufelreihe und die Rotorschaufelreihe sind abwechselnd in einer Axialrichtung des Rotors 8 angeordnet.
In der Turbine 6 passiert das Verbrennungsgas aus der Brennkammer 4, das in den Verbrennungsgaskanal 28 geströmt ist, die mehreren Statorschaufeln 24 und die mehreren Rotorschaufeln 26, so dass der Rotor 8 um eine Achsenlinie O drehend angetrieben wird. Infolgedessen wird ein mit dem Rotor 8 verbundener Generator angetrieben, um Strom zu erzeugen. Nach dem Antreiben der Turbine 6 wird das Verbrennungsgas via eine Auslasskammer 30 nach außen abgegeben.
Als Nächstes wird die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen beschrieben.
2 ist ein schematisches Diagramm, das Einlassabschnitte der Brennkammer 4 und der Turbine 6 der Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
3A ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der Brennkammer 4 der Gasturbine 1 gemäß einer Ausführungsform.
3B ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der Brennkammer 4 der Gasturbine 1 gemäß einer Ausführungsform und zeigt einen Querschnitt, bei dem sich eine Position der Brennkammer in der Umfangsrichtung (nachstehend einfach als „Umfangsrichtung“ bezeichnet) von der in 3A unterscheidet.
4 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm eines Hauptteils der Brennkammer 4 der Gasturbine 1 gemäß einer Ausführungsform.
5 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm entlang Linie C-C von 4.
6 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der Brennkammer 4 der Gasturbine 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
7 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm eines Hauptteils der Brennkammer 4 der Gasturbine 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
8 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm entlang Linie F-F von 7.
Wie in 2, 3A, 3B und 6 gezeigt, enthält bei der Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen jede der mehreren Brennkammern 4 (siehe 1), die in der Umfangsrichtung mit dem Rotor 8 als einer Mitte angeordnet sind, einen Verbrennungszylinder (Brennkammerauskleidung) 36, der in einem von dem Gehäuse 20 definierten Brennkammergehäuse 32 vorgesehen ist, und einen ersten Verbrennungsbrenner 38 und mehrere zweite Verbrennungsbrenner 44, die so angeordnet sind, dass sie den ersten Verbrennungsbrenner 38 umgeben, wobei jeder von ihnen in dem Verbrennungszylinder 36 angeordnet ist. Das heißt, der Verbrennungszylinder 36, der erste Verbrennungsbrenner 38 und der zweite Verbrennungsbrenner 44 sind in dem Gehäuse 20 aufgenommen.
Der Verbrennungszylinder (Brennkammerauskleidung) 36 weist einen Innenzylinder 48, der um den ersten Verbrennungsbrenner 38 und die mehreren zweiten Verbrennungsbrenner 44 angeordnet ist, und ein Übergangsstück 50, das mit einem Spitzenabschnitt des Innenzylinders 48 verbunden ist, auf. Der Innenzylinder 48 und das Übergangsstück 50 können integral gebildet sein.
Der erste Verbrennungsbrenner 38 ist entlang einer Richtung einer Mittelachse C1 des Verbrennungszylinders 36 (das heißt Axialrichtung der Brennkammer 4; nachstehend einfach als „Axialrichtung“ bezeichnet) angeordnet und weist eine erste Brennstoffdüse 40 zum Ausstoßen von Brennstoff und einen ersten Brennerzylinder 41, der so angeordnet ist, dass er die erste Brennstoffdüse 40 umgibt, auf. Brennstoff wird der ersten Brennstoffdüse 40 via einen ersten Brennstoffanschluss 42 zugeführt.
Der zweite Verbrennungsbrenner 44 weist eine zweite Brennstoffdüse 46 zum Ausstoßen von Brennstoff und einen zweiten Brennerzylinder 47, der so angeordnet ist, dass er die zweite Brennstoffdüse 46 umgibt, auf. Brennstoff wird der zweiten Brennstoffdüse 46 via einen zweiten Brennstoffanschluss 43 zugeführt.
Die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen enthält einen Düsenbefestigungsteil 400. Die erste Brennstoffdüse 40 und die zweite Brennstoffdüse 46 sind an Basisendabschnitten der ersten Brennstoffdüse 40 und der zweiten Brennstoffdüse 46 an dem Düsenbefestigungsteil 400 befestigt.
Die Brennkammer 4 enthält ferner einen Außenzylinder 52, der an einer Außenumfangsseite des Innenzylinders 48 innerhalb des Gehäuses 20 vorgesehen ist. Ein Luftkanal 54, durch den komprimierte Luft strömt, ist an einer Außenumfangsseite des Innenzylinders 48 und an einer Innenumfangsseite des Außenzylinders 52 gebildet.
Die von dem Kompressor 2 erzeugte komprimierte Luft (siehe 1) wird via einen Gehäuseeinlass 31 in das Brennkammergehäuse 32 zugeführt, und die komprimierte Luft strömt aus dem Brennkammergehäuse 32 in den Luftkanal 54 als Verbrennungsluft, wird durch einen Wandflächenteil 53, der entlang einer Oberfläche senkrecht zu der Axialrichtung der Brennkammer 4 vorgesehen ist, in Richtung umgelenkt und strömt in den ersten Brennerzylinder 41 und den zweiten Brennerzylinder 47. Dann werden in jedem Brennerzylinder der aus der Brennstoffdüse ausgestoßene Brennstoff und die komprimierte Luft (Verbrennungsluft) gemischt, und das Mischgas strömt in den Verbrennungszylinder 36 und wird gezündet und verbrannt, so dass das Verbrennungsgas erzeugt wird.
Der oben beschriebene erste Verbrennungsbrenner 38 kann ein Brenner zum Erzeugen einer Diffusionsverbrennungsflamme sein, und der zweite Verbrennungsbrenner 44 kann ein Brenner zum Verbrennen von vorgemischtem Gas zum Erzeugen einer vorgemischten Verbrennungsflamme sein.
Das heißt, bei dem zweiten Verbrennungsbrenner 44 werden der Brennstoff aus dem zweiten Brennstoffanschluss 43 und die komprimierte Luft vorgemischt, und das vorgemischte Gas bildet hauptsächlich eine Wirbelströmung mittels eines Verwirblers 49 und strömt in den Verbrennungszylinder 36. Darüber hinaus werden die komprimierte Luft und der Brennstoff, der von dem ersten Verbrennungsbrenner 38 via den ersten Brennstoffanschluss 42 ausgestoßen wurde, in dem Verbrennungszylinder 36 gemischt und durch Zündmittel (nicht gezeigt) gezündet und verbrannt, um Verbrennungsgas zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt diffundiert ein Teil des Verbrennungsgases mit einer Flamme in die Umgebung, so dass das in den Verbrennungszylinder 36 von jedem der zweiten Verbrennungsbrenner 44 strömende vorgemischte Gas gezündet und verbrannt wird. Das heißt, Flammenstabilisierung zum Durchführen stabiler Verbrennung des vorgemischten Gases (vorgemischter Brennstoff) von dem zweiten Verbrennungsbrenner 44 kann durch eine Diffusionsverbrennungsflamme durchgeführt werden, die durch den von dem ersten Verbrennungsbrenner 38 ausgestoßenen Brennstoff verursacht wird.
Auf diese Weise strömt das durch die Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer 4 erzeugte Verbrennungsgas via einen Auslassteil 51 der Brennkammer 4, der sich an einem stromabwärtigen Endabschnitt des Übergangsstücks 50 befindet, in die Turbine 6.
Die Brennkammer 4 enthält eine dritte Brennstoffdüse 70 zum Ausstoßen von Brennstoff in den oben beschriebenen Luftkanal 54. Mehrere dritte Brennstoffdüsen 70 können entlang der Umfangsrichtung vorgesehen sein. Die dritte Brennstoffdüse 70 ist an einem später zu beschreibenden Zylinderkörper 60 befestigt.
Wenn der Brennstoff aus der dritten Brennstoffdüse 70 in den Luftkanal 54 ausgestoßen wird, wird die in den Luftkanal 54 strömende komprimierte Luft und der ausgestoßene Brennstoff gemischt, und das Brennstoff-Luft-Gemisch strömt in jeden Brennerzylinder. Dann wird der Brennstoff aus der ersten Brennstoffdüse 40 und der zweiten Brennstoffdüse 46 in das Brennstoff-Luft-Gemisch ausgestoßen, wie oben beschrieben, um das Mischgas zu bilden, so dass ein einheitliches Brennstoff-Luft-Gemisch gebildet werden kann und eine geringe NOx-Umwandlung erreicht werden kann.
Die Brennkammer 4 kann auch andere Komponenten, wie beispielsweise ein Bypassrohr (nicht gezeigt) zum Umleiten des Verbrennungsgases, enthalten.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist eine Richtplatte 55 in dem Luftkanal 54 angeordnet. Die Richtplatte 55 ist eine poröse Platte, die zwischen dem Innenzylinder 48 und dem Außenzylinder 52 vorgesehen und in einem Außenumfangsabschnitt des Innenzylinders 48 fest angeordnet ist, und mehrere Durchgangslöcher, die die Richtplatte 55 durchdringen, sind angeordnet.
Die Richtplatte 55 richtet eine Strömung der komprimierten Luft und erzeugt einen Druckverlust, wenn die komprimierte Luft die Richtplatte 55 passiert. Das heißt, Druck ist in dem Luftkanal 54, in dem die komprimierte Luft, die die Richtplatte 55 passiert hat, strömt, niedriger als der in dem Brennkammergehäuse 32 (siehe 2) und der in einem später zu beschreibenden leeren Raum 33.
Nachstehend wird die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen detaillierter beschrieben.
(Zylinderkörper 60)
Wie in 3A, 3B, 4, 6 und 7 gezeigt, enthält die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen einen Flanschteil 62, der an dem Gehäuse 20 angebracht ist, einen ringförmigen Verlängerungsteil 64, der sich entlang der Axialrichtung der Brennkammer 4 von dem Flanschteil 62 erstreckt, und einen Rohrteil 80, der sich zwischen dem Flanschteil 62 und dem Verlängerungsteil 64 erstreckt. Der Brennstoff aus einem dritten Brennstoffanschluss 74 wird der dritten Brennstoffdüse 70 via einen Kanal 65 zugeführt, der später zu beschreiben ist, der innerhalb des Rohrteils 80 und des Verlängerungsteils 64 gebildet ist. Die dritte Brennstoffdüse 70 ist auf einer Innenumfangsseite des Verlängerungsteils 64 vorgesehen.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen kann ein Abschnitt, der durch den Flanschteil 62 und den Verlängerungsteil 64 konfiguriert ist, aufgrund der Form als der Zylinderkörper 60 bezeichnet werden.
Der Zylinderkörper 60 gemäß einigen Ausführungsformen ist ein zylindrisches mit einem Boden versehenes Element, das vorgesehen ist, um ein in dem Gehäuse 20 gebildetes Brennkammer-Einführloch 20h zu schließen.
Wie in 3A, 3B, 4, 6 und 7 gezeigt, weist der Flanschteil 62 eine Form auf, die zu einer Außenseite in einer Radialrichtung der Brennkammer 4 hin vorsteht (nachstehend einfach als „Radialrichtung“ bezeichnet) und ist durch einen Bolzen 59 an dem Gehäuse 20 befestigt.
Der Verlängerungsteil 64 weist eine zylindrische Form auf, die sich entlang der Axialrichtung der Brennkammer 4 von dem Flanschteil 62 zu einem Innenraum des Gehäuses 20 hin erstreckt. Bei einigen Ausführungsformen befindet sich der Verlängerungsteil 64 in Bezug auf das Gehäuse 20 auf einer Radialinnenseite. Darüber hinaus weist der Verlängerungsteil 64 einen ringförmigen Vorsprungsteil 63 auf, der zu der Radialinnenseite hin vorsteht. Der Wandflächenteil 53, der eine Richtung einer durch den oben beschriebenen Luftkanal 54 strömenden Strömung von komprimierter Luft ändert, wird durch den ringförmigen Vorsprungsteil 63 gebildet.
Wie in 3A, 3B, 4, 6 und 7 gezeigt, kann der Luftkanal 54 mindestens teilweise durch den Verlängerungsteil 64 gebildet sein. Das heißt, der Verlängerungsteil 64 kann einen Luftkanal bildenden Teil 66 (Außenzylinder 52) enthalten, der den Luftkanal 54 bildet.
Wie in 3A und 3B gezeigt, ist bei der Gasturbine 1 gemäß einer Ausführungsform in einem Bereich des Außenzylinders 52 in der Umfangsrichtung eine Außenumfangsfläche 52a des Außenzylinders 52 von einer Innenumfangsfläche 20i des Brennkammer-Einführlochs 20h in einem Bereich, der sich mit der Achsenlinie O des Rotors 8 als eine Mitte relativ auf der Radialaußenseite befindet, getrennt. Dementsprechend ist bei der Gasturbine 1 gemäß einer Ausführungsform der leere Raum 33, durch den die komprimierte Luft strömen kann, zwischen der Außenumfangsfläche 52a des Außenzylinders 52 und der Innenumfangsfläche 20i des Brennkammer-Einführlochs 20h in dem Bereich gebildet, der sich mit der Achsenlinie O des Rotors 8 als eine Mitte relativ auf der Radialaußenseite befindet.
Wie in 6 gezeigt, ist bei der Gasturbine 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform die Außenumfangsfläche 52a des Außenzylinders 52 von der Innenumfangsfläche 20i des Brennkammer-Einführlochs 20h über den gesamten Umfang getrennt. Dementsprechend ist bei der Gasturbine 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der leere Raum 33, durch den die komprimierte Luft strömen kann, über den gesamten Umfang der Außenumfangsfläche 52a zwischen der Außenumfangsfläche 52a des Außenzylinders 52 und der Innenumfangsfläche 20i des Brennkammer-Einführlochs 20h gebildet.
Wie in 3A, 3B, 4, 6 und 7 gezeigt, ist gemäß einigen Ausführungsformen ein erster interner Strömungsweg 61, durch den die komprimierte Luft von dem Raum (leerer Raum 33) auf der Außenumfangsseite dem Düsenbefestigungsteil 400 zugeführt werden kann, in einem Inneren des Zylinderkörpers 60 gebildet.
Der erste interne Strömungsweg 61 weist gemäß einigen Ausführungsformen einen ersten Einlass 61a, der ein Einlass des ersten internen Strömungswegs 61 ist, und einen ersten Auslass 61b, der ein Auslass ist, der sich in Bezug auf den ersten Einlass 61a auf der Radialinnenseite der Brennkammer 4 befindet, auf.
Bei dem ersten internen Strömungsweg 61 ist gemäß einigen Ausführungsformen der erste Einlass 61a in der Außenumfangsfläche 52a des Außenzylinders 52 gebildet.
Bei dem ersten internen Strömungsweg 61 ist gemäß einigen Ausführungsformen der erste Auslass 61b in einem Innenumfangsabschnitt 60a des Zylinderkörpers 60 gebildet, der dem Düsenbefestigungsteil 400 zugewandt ist, insbesondere, wie in 4 und 7 gezeigt, in einer Innenumfangsfläche 63a des ringförmigen Vorsprungsteils 63.
Wie in 3A und 3B gezeigt, ist bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform der leere Raum 33 nicht auf der relativ Radialinnenseite mit der Achsenlinie O des Rotors 8 als einer Mitte vorhanden. Eine Radialinnenseite mit der Achsenlinie O des Rotors 8 als eine Mitte ist eine Unterseite, wie in 5 gezeigt. Daher ist bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform, wie in 5 gezeigt, der erste interne Strömungsweg 61 auf der Radialaußenseite mit der Achsenlinie O des Rotors 8 als einer Mitte, das heißt auf einer in 5 gezeigten Oberseite, vorgesehen, ist jedoch nicht auf der in 5 gezeigten Unterseite vorgesehen.
Wie in 6 gezeigt, ist bei der Brennkammer 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform der leere Raum 33 auch auf der relativ Radialinnenseite mit der Achsenlinie O des Rotors 8 als einer Mitte vorhanden. Daher ist bei der Brennkammer 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform, wie in 8 gezeigt, der erste interne Strömungsweg 61 nicht nur auf der Oberseite, sondern auch auf der Unterseite, wie in 5 gezeigt, vorgesehen.
Mindestens ein Teil des ersten internen Strömungsweges 61 gemäß einigen Ausführungsformen ist innerhalb des Verlängerungsteils 64 gebildet. Bei der Gasturbine 1 gemäß einer in 3A und 3B gezeigten Ausführungsform können beispielsweise, wie in 5 gezeigt, mindestens ein erster interner Strömungsweg 61, bevorzugt mehrere, vorgesehen sein.
Bei der Gasturbine 1 gemäß einer in 6 gezeigten weiteren Ausführungsform kann der erste interne Strömungsweg 61 für jeden von mehreren zweiten internen Strömungswegen 402, die später zu beschreiben sind, beispielsweise wie in 7 und 8 gezeigt, vorgesehen sein.
Der Kanal 65 zum Passieren des Brennstoffs ist innerhalb des Verlängerungsteils 64 vorgesehen. Der Kanal 65 enthält einen ringförmigen Kanal 67, der entlang der Umfangsrichtung der Brennkammer 4 gebildet ist, und einen ersten Verbindungskanal 68 und einen zweiten Verbindungskanal 69, die mit dem ringförmigen Kanal 67 verbunden sind.
Der erste Verbindungskanal 68 ist zwischen dem internen Strömungsweg des Rohrteils 80 und dem ringförmigen Kanal 67 vorgesehen, und der interne Strömungsweg des Rohrteils 80 und der ringförmige Kanal 67 kommunizieren via den ersten Verbindungskanal 68 miteinander. Der zweite Verbindungskanal 69 ist zwischen dem ringförmigen Kanal 67 und der dritten Brennstoffdüse 70 vorgesehen.
In einem Fall, in dem die mehreren dritten Brennstoffdüsen 70 in der Brennkammer 4 vorgesehen sind, ist der zweite Verbindungskanal 69 für jede der mehreren dritten Brennstoffdüsen 70 vorgesehen.
In der folgenden Beschreibung wird der zweite Verbindungskanal 69 auch als ein dritter interner Strömungsweg 69A bezeichnet.
Der erste interne Strömungsweg 61 gemäß einigen Ausführungsformen kann den dritten internen Strömungsweg 69A, bei Betrachtung aus der Umfangsrichtung der Brennkammer 4, schneiden. Daher ist beispielsweise, wie in 5 und 8 gezeigt, der erste interne Strömungsweg 61 an einer Position gebildet, die sich von der des dritten internen Strömungswegs 69A in der Umfangsrichtung unterscheidet, um nicht mit dem dritten internen Strömungsweg 69A zu interferieren.
Darüber hinaus ist in 5 und 8 die Beschreibung des Brennstoffströmungswegs zum Zuführen des Brennstoffs zu der ersten Brennstoffdüse 40 und der zweiten Brennstoffdüse 46 und des ersten Verbindungskanals 68 nicht gezeigt.
(Düsenbefestigungsteil 400)
Wie in 3A, 3B, 4, 6 und 7 gezeigt, enthält bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen der Düsenbefestigungsteil 400 beispielsweise einen Flanschteil 410, der an dem ringförmigen Vorsprungsteil 63 des Zylinderkörpers 60 angebracht ist, und einen säulenförmigen Hauptkörperteil 420, der sich von dem Flanschteil 410 entlang der Axialrichtung der Brennkammer 4 erstreckt. Der Hauptkörperteil 420 wird in die Innenumfangsfläche 63a des ringförmigen Vorsprungsteils 63 des Zylinderkörpers 60 eingeführt.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen enthält der Düsenbefestigungsteil 400 einen zweiten internen Strömungsweg 402, durch den die von dem ersten internen Strömungsweg 61 zugeführte komprimierte Luft einem später zu beschreibenden Spülluftströmungsweg 461 der zweiten Brennstoffdüse 46 zugeführt werden kann.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist der zweite interne Strömungsweg 402 entsprechend jeder von mehreren zweiten Brennstoffdüsen 46 vorgesehen.
Der zweite interne Strömungsweg 402 weist gemäß einigen Ausführungsformen einen zweiten Einlass 402a, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs 402 ist, und einen zweiten Auslass 402b, der ein Auslass ist, der mit dem Spülluftströmungsweg 461 der zweiten Brennstoffdüse 46 verbunden ist, auf.
Bei dem zweiten internen Strömungsweg 402 gemäß einigen Ausführungsformen ist der zweite Einlass 402a in einem Außenumfangsabschnitt 400a des Düsenbefestigungsteils 400 gebildet, der dem Zylinderkörper 60 zugewandt ist, insbesondere in einer Außenumfangsfläche 420a des Hauptkörperteils 420.
Bei dem zweiten internen Strömungsweg 402 gemäß einigen Ausführungsformen ist der zweite Auslass 402b mit einem Einlass 461a des später zu beschreibenden Spülluftströmungswegs 461 der zweiten Brennstoffdüse 46 verbunden.
(Hohlraum)
Wie in 4 und 5 gezeigt, definieren bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform der Zylinderkörper 60 und der Düsenbefestigungsteil 400 einen Hohlraum 500, der sich in der Umfangsrichtung zwischen dem Zylinderkörper 60 und dem Düsenbefestigungsteil 400 erstreckt.
Weiter insbesondere ist der Hohlraum 500 zwischen der Innenumfangsfläche 63a des ringförmigen Vorsprungsteils 63 des Zylinderkörpers 60 und der Außenumfangsfläche 420a des Hauptkörperteils 420 des Düsenbefestigungsteils 400 gebildet.
Wie in 4 und 5 gezeigt, enthält bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform der Hohlraum 500 einen stromabwärtsseitigen Bereich 510 auf einer axialen Stromabwärtsseite und einen stromaufwärtsseitigen Bereich 520 auf einer axialen Stromaufwärtsseite.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform ist der Strömungsweg-Querschnittsbereich des stromabwärtsseitigen Bereichs 510, bei Betrachtung aus der Axialrichtung, kleiner als der Strömungsweg-Querschnittsbereich des stromaufwärtsseitigen Bereichs 520.
Das heißt, bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform ist eine Höhe des Hohlraums 500 in der Radialrichtung in dem stromabwärtsseitigen Bereich 510 kleiner als in dem stromaufwärtsseitigen Bereich 520.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform steht der erste interne Strömungsweg 61 mit dem Hohlraum 500 in Fluidverbindung. Weiter insbesondere ist bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform der erste Auslass 61b des ersten internen Strömungswegs 61 zu der Innenumfangsfläche 63a des ringförmigen Vorsprungsteils 63 offen, die den stromabwärtsseitigen Bereich 510 des Hohlraums 500 definiert.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform steht der zweite interne Strömungsweg 402 mit dem Hohlraum 500 in Fluidverbindung. Weiter insbesondere ist bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform der zweite Einlass 402a des zweiten internen Strömungswegs 402 zu der Außenumfangsfläche 420a des Hauptkörperteils 420 offen, die den stromabwärtsseitigen Bereich 510 des Hohlraums 500 definiert.
Das heißt, bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform stehen der erste interne Strömungsweg 61 und der zweite interne Strömungsweg 402 via den Hohlraum 500 miteinander in Fluidverbindung.
Wie in 7 gezeigt, kann es sein, dass bei der Brennkammer 4 gemäß einer anderen Ausführungsform die Höhle 500 nicht vorgesehen ist. In diesem Fall kann bei der Brennkammer 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform der erste Auslass 61b des ersten internen Strömungswegs 61 direkt mit dem zweiten Einlass 402a des zweiten internen Strömungswegs 402 verbunden sein.
(Zweite Brennstoffdüse 46)
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen weist die zweite Brennstoffdüse 46 eine ungefähr zylindrische Form auf, und der Spülluftströmungsweg 461 und ein Brennstoffströmungsweg 462 sind innerhalb der zweiten Brennstoffdüse 46 gebildet.
Wie in 4 und 7 gezeigt, erstreckt sich bei der zweiten Brennstoffdüse 46 gemäß einigen Ausführungsformen der Spülluftströmungsweg 461 entlang einer Mittelachse C2 der zweiten Brennstoffdüse 46 in der zweiten Brennstoffdüse 46. Ein Auslass 461b des Spülluftströmungswegs 461 ist in einer Spitze 46a der zweiten Brennstoffdüse 46 gebildet.
Die Mittelachse C2 der zweiten Brennstoffdüse 46 ist parallel zu der Mittelachse C1 des Verbrennungszylinders 36.
(In Bezug auf Ausstoßen von Spülluft)
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen, die wie oben beschrieben konfiguriert sind, wird die von dem Kompressor 2 erzeugte komprimierte Luft (siehe 1) via den Gehäuseeinlass 31 in das Brennkammergehäuse 32 zugeführt und wird während eines Betriebs der Gasturbine 1 dem ersten Verbrennungsbrenner 38 und dem zweiten Verbrennungsbrenner 44 wie oben beschrieben als die Verbrennungsluft zugeführt.
Darüber hinaus wird bei der Gasturbine 1 gemäß einer in 4 gezeigten Ausführungsform die in das Brennkammergehäuse 32 zugeführte komprimierte Luft dem Hohlraum 500 von dem oben beschriebenen leeren Raum 33 via den ersten internen Strömungsweg 61 zugeführt. Die dem Hohlraum 500 zugeführte komprimierte Luft wird auf jeden der zweiten internen Strömungswege 402 verteilt und strömt in den Spülluftströmungsweg 461 jeder der zweiten Brennstoffdüsen 46. Wie in 4 durch einen Pfeil IV angegeben, wird die in den Spülluftströmungsweg 461 strömende komprimierte Luft in den Verbrennungszylinder 36 als Spülluft Pa aus dem Auslass 461b des Spülluftströmungswegs 461 ausgestoßen.
Bei der Gasturbine 1 gemäß einer in 7 gezeigten weiteren Ausführungsform strömt die in das Brennkammergehäuse 32 zugeführte komprimierte Luft in den Spülluftströmungsweg 461 jeder zweiten Brennstoffdüse 46 von dem oben beschriebenen leeren Raum 33 via jeden ersten internen Strömungsweg 61 und jeden zweiten internen Strömungsweg 402. Wie in 7 durch einen Pfeil VII angegeben, wird die in den Spülluftströmungsweg 461 strömende komprimierte Luft als die Spülluft Pa aus dem Auslass 461b des Spülluftströmungswegs 461 in den Verbrennungszylinder 36 ausgestoßen.
(In Bezug auf Flammenrückschlag)
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen enthält, da der Verwirbler 49 in dem zweiten Verbrennungsbrenner 44 vorgesehen ist, die von dem zweiten Verbrennungsbrenner 44 erzeugte vorgemischte Verbrennungsflamme eine Wirbelströmungskomponente. Das heißt, die vorgemischte Verbrennungsflamme breitet sich aus, während sie sich um die zweite Brennstoffdüse 46 als eine Mitte von einer Seite zu einer anderen Seite in der Axialrichtung der Brennkammer 4 verwirbelt. Daher wird ein Wirbelkern einer Wirbelströmung auf der anderen Seite in der Axialrichtung der Brennkammer 4 der Spitze der zweiten Brennstoffdüse 46 gebildet. Bei dem Wirbelkern sind eine Strömungsgeschwindigkeit und ein Druck niedriger als in anderen Bereichen, und somit ist es bekannt, dass Flammenrückschlag wahrscheinlich auftritt. Flammenrückschlag ist ein Phänomen, bei dem aufgrund einer Ausbreitung einer Flamme auf einen Brennstoff, der in der Brennkammer 4 in einem unerwarteten Bereich verbleibt, eine abnormale Verbrennung auftritt.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen wird, wie oben beschrieben, die Spülluft Pa aus dem Auslass 461b des Spülluftströmungswegs 461, der an der Spitze 46a der zweiten Brennstoffdüse 46 gebildet ist, in den Verbrennungszylinder 36 ausgestoßen. Daher können die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck des Fluids in dem Wirbelkern erhöht werden. Infolgedessen kann der oben beschriebene Flammenrückschlag unterdrückt werden.
Die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen ist die Brennkammer 4, die die von dem Kompressor 2 zugeführte komprimierte Luft zusammen mit dem Brennstoff verbrennt. Die Brennkammer 4 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält die zweite Brennstoffdüse 46, die mindestens eine Brennstoffdüse ist, die den Brennstoffströmungsweg 462 zum Zuführen von Brennstoff und den Spülluftströmungsweg 461 zum Ausstoßen der Spülluft Pa aufweist. Die Brennkammer 4 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält den Düsenbefestigungsteil 400 zum Befestigen der zweiten Brennstoffdüse 46, die mindestens eine Brennstoffdüse ist. Die Brennkammer 4 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält den Zylinderkörper 60, der an mindestens einem Teil einer Außenumfangsseite des Düsenbefestigungsteils 400 angeordnet ist.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen weist, wie oben beschrieben, der Zylinderkörper 60 den ersten internen Strömungsweg 61 auf, der in der Lage ist von einem Raum auf der Außenumfangsseite, der der leere Raum 33 ist, die komprimierten Luft dem Düsenbefestigungsteil 400 zuzuführen. Der Düsenbefestigungsteil 400 weist den zweiten internen Strömungsweg 402 auf, der in der Lage ist, die von dem ersten internen Strömungsweg 61 zugeführte komprimierte Luft dem Spülluftströmungsweg 461 der zweiten Brennstoffdüse 46, die die Brennstoffdüse ist, zuzuführen.
Dementsprechend kann die von dem Kompressor 2 zugeführte komprimierte Luft, die einen relativ kleinen Druckverlust aufweist, der zweiten Brennstoffdüse 46, die die Brennstoffdüse ist, als die Spülluft Pa zugeführt werden, ohne die Richtplatte 55 zu passieren.
Darüber hinaus kann bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen die als die Spülluft Pa zugeführte komprimierte Luft dem Spülluftströmungsweg 461 der zweiten Brennstoffdüse 46, die die Brennstoffdüse ist, zugeführt werden, ohne dass sie den außerhalb der Brennkammer 4 durchlaufenden Strömungsweg passiert.
Dementsprechend kann die komprimierte Luft als die Spülluft Pa mit einem unterdrückten Wärmeverlust der zweiten Brennstoffdüse 46, die die Brennstoffdüse ist, zugeführt werden. Daher kann in der Gasturbine 1, die die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen enthält, der Wärmeverlust unterdrückt werden.
Die Gasturbine 1 gemäß einigen Ausführungsformen enthält den Kompressor 2, die Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen und die Turbine 6, die so konfiguriert ist, dass sie durch das Verbrennungsgas aus der Brennkammer 4 angetrieben wird.
Dementsprechend kann der Wärmeverlust in der Gasturbine 1 unterdrückt werden.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen, wie oben beschrieben, kann der erste Auslass 61b in dem Innenumfangsabschnitt 60a des Zylinderkörpers 60 gebildet sein, der dem Düsenbefestigungsteil 400 zugewandt ist.
Dementsprechend ist ein Ort, an dem der erste Auslass 61b gebildet ist, für Fluidverbindung zwischen dem ersten internen Strömungsweg 61, der in dem Zylinderkörper 60 gebildet ist, und dem zweiten internen Strömungsweg 402, der in dem Düsenbefestigungsteil 400 gebildet ist, angemessen.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen kann, wie oben beschrieben, der zweite Einlass 402a in dem Außenumfangsabschnitt 400a des Düsenbefestigungsteils 400 gebildet sein, der dem Zylinderkörper 60 zugewandt ist.
Dementsprechend ist ein Ort, an dem ein zweiter Einlass 402a gebildet ist, für Fluidverbindung zwischen dem ersten internen Strömungsweg 61, der in dem Zylinderkörper 60 gebildet ist, und dem zweiten internen Strömungsweg 402, der in dem Düsenbefestigungsteil 400 gebildet ist, angemessen.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform können, wie oben beschrieben, der Zylinderkörper 60 und der Düsenbefestigungsteil 400 den Hohlraum 500 definieren, der sich in der Umfangsrichtung zwischen dem Zylinderkörper 60 und dem Düsenbefestigungsteil 400 erstreckt. Der Düsenbefestigungsteil 400 kann die mehreren zweiten internen Strömungswege 402 enthalten, die die mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) in der Umfangsrichtung befestigen und die in der Lage sind, den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) komprimierte Luft zuzuführen. Die mehreren zweiten internen Strömungswege 402 können mit dem sich in der Umfangsrichtung erstreckende Hohlraum 500 in Fluidverbindung stehen.
Durch Bilden des Hohlraums 500, der sich in der Umfangsrichtung erstreckt, können der erste interne Strömungsweg 61 des Zylinderkörpers 60 und die mehreren zweiten internen Strömungswege 402 des Düsenbefestigungsteils 400 in Fluidverbindung stehen. Aus diesem Grund kann der Druck der von den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) eingespritzten Spülluft Pa auf einen nahen Wert ausgerichtet werden. Daher kann eine Schwankung in einer Strömungsrate der Spülluft Pa, die aus den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) eingespritzt wurde, unterdrückt werden.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform kann der zweite Einlass 402a an einer Position vorgesehen sein, die sich bei Betrachtung aus der Radialrichtung der Brennkammer 4 von der des ersten Auslasses 61b unterscheidet.
In dem Hohlraum 500 ist der zweite Einlass 402a, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs 402 ist, an einer Position getrennt von dem ersten Auslass 61b, der ein Auslass des ersten internen Strömungsweges 61 ist, vorgesehen. Infolgedessen kann der Druck der Spülluft Pa, die aus den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) eingespritzt wurde, auf einen nahen Wert ausgerichtet werden. Dementsprechend kann die Schwankung der Strömungsrate der Spülluft Pa, die aus den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) eingespritzt wurde, unterdrückt werden.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform kann der zweite Einlass 402a an einer Position vorgesehen sein, die sich von der des ersten Auslasses 61b in mindestens einer von der Axialrichtung und der Umfangsrichtung der Brennkammer 4 unterscheidet. Darüber hinaus ist bei einem in 4 gezeigten Beispiel der zweite Einlass 402a auf der axialen Stromabwärtsseite der Brennkammer 4 in Bezug auf den ersten Auslass 61b vorgesehen. Jedoch kann der zweite Einlass 402a in Bezug auf den ersten Auslass 61b auf der axialen Stromaufwärtsseite der Brennkammer 4 vorgesehen sein. Das heißt, bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform kann der zweite Einlass 402a auf der axialen Stromaufwärtsseite in Bezug auf das in 4 gezeigte Beispiel vorgesehen sein, und der erste Auslass 61b kann auf der axialen Stromabwärtsseite in Bezug auf das in 4 gezeigte Beispiel vorgesehen sein.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform kann der Strömungsweg-Querschnittsbereich des Hohlraums 500 an einem stromabwärtsseitigen Endabschnitt 511 in der Axialrichtung des Hohlraums 500, bei Betrachtung aus der Axialrichtung der Brennkammer 4, kleiner als der Strömungsweg-Querschnittsbereich des Hohlraums 500 an einer Position des zweiten Einlasses 402a in der Axialrichtung sein.
Dementsprechend ist es möglich, einen Eintritt des Brennstoffs oder dergleichen, der von der dritten Brennstoffdüse 70 in den Hohlraum 500 von der axialen Stromabwärtsseite ausgestoßen wird, zu unterdrücken.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform ist die komprimierte Luft in dem Hohlraum 500 so konfiguriert, dass sie von dem stromabwärtsseitigen Endabschnitt 511 via den stromabwärtsseitigen Bereich 510 zu dem Luftkanal 54 ausgestoßen wird. Daher wird der Eintritt des Brennstoffs oder dergleichen, der von der dritten Brennstoffdüse 70 in den Hohlraum 500 von der axialen Stromabwärtsseite ausgestoßen wurde, weiter unterdrückt.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer Ausführungsform kann die Höhe des Hohlraums 500 in der Radialrichtung in dem stromabwärtsseitigen Bereich 510 null sein, das heißt, es kann sein, dass ein Spalt zwischen der Innenumfangsfläche 63a des ringförmigen Vorsprungsteils 63 des Zylinderkörpers 60 und der Außenumfangsfläche 420a des Hauptkörperteils 420 des Düsenbefestigungsteils 400 im stromabwärtsseitigen Bereich 510 im Wesentlichen nicht vorhanden ist.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der zweite interne Strömungsweg 402 mit einem ersten internen Strömungsweg 401 auf eine Eins-zu-eins-Weise verbunden sein.
Dementsprechend kann es sein, dass der Hohlraum 500 nicht vorgesehen ist.
Bei der Brennkammer 4 gemäß einigen Ausführungsformen kann, wie oben beschrieben, der Zylinderkörper 60 den dritten internen Strömungsweg 69A zum Zuführen des Brennstoffs zu der dritten Brennstoffdüse 70, die die an dem Zylinderkörper 60 befestigte Strömungsweg-Ausstoßdüse ist, aufweisen. Der erste interne Strömungsweg 61 kann den dritten internen Strömungsweg 69A, bei Betrachtung aus der Umfangsrichtung der Brennkammer 4, schneiden.
Dementsprechend kann der erste interne Strömungsweg 61 in dem Zylinderkörper 60 ohne Probleme angeordnet sein.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und enthält auch eine Form, bei der Modifikationen zu den oben beschriebenen Ausführungsformen hinzugefügt werden, oder eine Form, bei der die Ausführungsformen gegebenenfalls kombiniert werden.
Beispielsweise werden Inhalte, die bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind, wie folgt verstanden.
(1) Die Brennkammer 4 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Brennkammer 4, die die von dem Kompressor 2 zugeführte komprimierte Luft zusammen mit dem Brennstoff verbrennt. Die Brennkammer 4 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält die zweite Brennstoffdüse 46, die mindestens eine Brennstoffdüse ist, die den Brennstoffströmungsweg 462 zum Zuführen von Brennstoff und den Spülluftströmungsweg 461 zum Ausstoßen der Spülluft Pa aufweist. Die Brennkammer 4 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält den Düsenbefestigungsteil 400 zum Befestigen der zweiten Brennstoffdüse 46, die mindestens eine Brennstoffdüse ist. Die Brennkammer 4 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält den Zylinderkörper 60, der an mindestens einem Teil einer Außenumfangsseite des Düsenbefestigungsteils 400 angeordnet ist. Der Zylinderkörper 60 weist den ersten internen Strömungsweg 61 auf, der in der Lage ist, komprimierte Luft von dem Raum auf der Außenumfangsseite, der der leere Raum 33 ist, dem Düsenbefestigungsteil 400 zuzuführen. Der Düsenbefestigungsteil 400 weist den zweiten internen Strömungsweg 402 auf, der in der Lage ist, die von dem ersten internen Strömungsweg 61 zugeführte komprimierte Luft dem Spülluftströmungsweg 461 der zweiten Brennstoffdüse 46, die die Brennstoffdüse ist, zuzuführen.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (1) kann die von dem Kompressor 2 zugeführte komprimierte Luft, die einen relativ kleinen Druckverlust aufweist, der zweiten Brennstoffdüse 46, die die Brennstoffdüse ist, als die Spülluft Pa mit dem unterdrückten Wärmeverlust zugeführt werden. Dementsprechend kann in der Gasturbine 1, die die Brennkammer 4, die die oben beschriebene Konfiguration von (1) aufweist, enthält, der Wärmeverlust unterdrückt werden.
(2) Bei einigen Ausführungsformen kann bei der oben beschriebenen Konfiguration von (1) der erste interne Strömungsweg 61 den ersten Einlass 61a, der ein Einlass des ersten internen Strömungswegs 61 ist, und den ersten Auslass 61b, der ein Auslass ist, der sich in Bezug auf den ersten Einlass 61a auf der Radialinnenseite der Brennkammer 4 befindet, aufweisen. Der erste Auslass 61b kann in dem Innenumfangsabschnitt 60a des Zylinderkörpers 60 gebildet sein, der dem Düsenbefestigungsteil 400 zugewandt ist.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (2) ist der Ort, an dem der erste Auslass 61b gebildet ist, für Fluidverbindung zwischen dem ersten internen Strömungsweg 61, der in dem Zylinderkörper 60 gebildet ist, und dem zweiten internen Strömungsweg 402, der in dem Düsenbefestigungsteil 400 gebildet ist, angemessen.
(3) Bei einigen Ausführungsformen kann bei der oben beschriebenen Konfiguration von (1) oder (2) der zweite interne Strömungsweg 402 den zweiten Einlass 402a, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs 402 ist, und den zweiten Auslass 402b, der ein Auslass ist, der mit dem Spülluftströmungsweg 461 der Brennstoffdüse (zweite Brennstoffdüse 46) verbunden ist, aufweisen. Der zweite Einlass 402a kann in dem Außenumfangsabschnitt 400a des Düsenbefestigungsteils 400 gebildet sein, der dem Zylinderkörper 60 zugewandt ist.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (3) ist ein Ort, an dem der zweite Einlass 402a gebildet ist, für Fluidverbindung zwischen dem ersten internen Strömungsweg 61, der in dem Zylinderkörper 60 gebildet ist, und dem zweiten internen Strömungsweg 402, der in dem Düsenbefestigungsteil 400 gebildet ist, angemessen.
(4) Bei einigen Ausführungsformen können bei einer der oben beschriebenen Konfigurationen von (1) bis (3) der Zylinderkörper 60 und der Düsenbefestigungsteil 400 den Hohlraum 500 definieren, der sich in der Umfangsrichtung zwischen dem Zylinderkörper 60 und dem Düsenbefestigungsteil 400 erstreckt. Der Düsenbefestigungsteil 400 kann die mehreren zweiten internen Strömungswege 402 enthalten, die die mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) in der Umfangsrichtung befestigen und die in der Lage sind, den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) komprimierte Luft zuzuführen. Die mehreren zweiten internen Strömungswege 402 können mit dem sich in der Umfangsrichtung erstreckende Hohlraum 500 in Fluidverbindung stehen.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (4) ist der sich in der Umfangsrichtung erstreckende Hohlraum 500 so gebildet, dass der erste interne Strömungsweg 61 des Zylinderkörpers 60 und die mehreren zweiten internen Strömungswege 402 des Düsenbefestigungsteils 400 in Fluidverbindung stehen können. Aus diesem Grund kann der Druck der von den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) eingespritzten Spülluft Pa auf einen nahen Wert ausgerichtet werden. Daher kann eine Schwankung in einer Strömungsrate der Spülluft Pa, die aus den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) eingespritzt wurde, unterdrückt werden.
(5) Bei einigen Ausführungsformen kann bei der oben beschriebenen Konfiguration von (4) der erste interne Strömungsweg 61 den ersten Einlass 61a, der ein Einlass des ersten internen Strömungswegs ist, und den ersten Auslass 61b, der ein Auslass ist, der sich in Bezug auf den ersten Einlass 61a auf der Radialinnenseite der Brennkammer 4 befindet, aufweisen. Der zweite interne Strömungsweg 402 kann den zweiten Einlass 402a, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs 402 ist, und den zweiten Auslass 402b, der ein Auslass ist, der mit dem Spülluftströmungsweg 461 der Brennstoffdüse (zweite Brennstoffdüse 46) verbunden ist, aufweisen. Der zweite Einlass 402a kann an einer Position vorgesehen sein, die sich von dem ersten Auslass 61b bei Betrachtung aus der Radialrichtung der Brennkammer 4 unterscheidet.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (5) ist der zweite Einlass 402a, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs 402 ist, an einer Position getrennt von dem ersten Auslass 61b, der ein Auslass des ersten internen Strömungswegs 61 ist, in dem Hohlraum 500 vorgesehen. Infolgedessen kann der Druck der Spülluft Pa, die aus den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) eingespritzt wurde, auf einen nahen Wert ausgerichtet werden. Dementsprechend kann die Schwankung der Strömungsrate der Spülluft Pa, die aus den mehreren Brennstoffdüsen (zweite Brennstoffdüsen 46) eingespritzt wurde, unterdrückt werden.
(6) Bei einigen Ausführungsformen kann bei der oben beschriebenen Konfiguration von (4) oder (5) der zweite interne Strömungsweg 402 den zweiten Einlass 402a, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs 402 ist, und den zweiten Auslass 402b, der ein Auslass ist, der mit dem Spülluftströmungsweg 461 der Brennstoffdüse (zweite Brennstoffdüse 46) verbunden ist, aufweisen. Die Strömungsweg-Querschnittsfläche des Hohlraums 500 an dem stromabwärtsseitigen Endabschnitt 511 in der Axialrichtung des Hohlraums 500, bei Betrachtung aus der Axialrichtung der Brennkammer 4, kann kleiner als die Strömungsweg-Querschnittsfläche des Hohlraums 500 an der Position des zweiten Einlasses 402a in der Axialrichtung sein.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (6) ist es möglich, den Eintritt des Brennstoffs oder dergleichen in den Hohlraum 500 von der Stromabwärtsseite des Hohlraums 500 zu unterdrücken.
(7) Bei einigen Ausführungsformen kann bei einer der oben beschriebenen Konfigurationen von (1) bis (3) der zweite interne Strömungsweg 402 mit dem ersten internen Strömungsweg 61 auf eine Eins-zu-eins-Weise verbunden sein.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (7) kann es sein, dass der Hohlraum 500 nicht vorgesehen ist.
(8) Bei einigen Ausführungsformen kann bei einer der oben beschriebenen Konfigurationen von (1) bis (7) der Zylinderkörper 60 den dritten internen Strömungsweg 69A zum Zuführen des Brennstoffs zu der dritten Brennstoffdüse 70, die eine an dem Zylinderkörper 60 befestigte Strömungsweg-Ausstoßdüse ist, aufweisen. Der erste interne Strömungsweg 61 kann den dritten internen Strömungsweg 69A, bei Betrachtung aus der Umfangsrichtung der Brennkammer 4, schneiden.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (8) kann der erste interne Strömungsweg 61 in dem Zylinderkörper 60 ohne Probleme angeordnet sein.
(9) Die Gasturbine 1 gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält den Kompressor 2, die Brennkammer 4, die eine beliebige der oben beschriebenen Konfigurationen von (1) bis (8) aufweist, und die Turbine 6, die so konfiguriert ist, dass sie durch das Verbrennungsgas aus der Brennkammer 4 angetrieben wird.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration von (9) ist die Brennkammer 4, die die oben beschriebene Konfiguration von (1) aufweist, bereitgestellt. Daher kann ein Wärmeverlust in der Gasturbine 1 unterdrückt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
2: Kompressor
4: Brennkammer
6: Turbine
38: erster Verbrennungsbrenner
40: erste Brennstoffdüse
44: zweiter Verbrennungsbrenner
46: zweite Brennstoffdüse
60: Zylinderkörper
61: erster interner Strömungsweg
61a: erster Einlass
61b: erster Auslass
69: zweiter Verbindungskanal
69A: dritter interner Strömungsweg
70: dritte Brennstoffdüse
400: Düsenbefestigungsteil
402: zweiter interner Strömungsweg
402a: zweiter Einlass
402b: zweiter Auslass
500: Hohlraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2022007824 [0002]
JP 2019082263 [0005]

Claims

Brennkammer, die von einem Kompressor zugeführte komprimierte Luft zusammen mit Brennstoff verbrennt, wobei die Brennkammer umfasst: mindestens eine Brennstoffdüse, die einen Brennstoffströmungsweg zum Zuführen des Brennstoffs und einen Spülluftströmungsweg zum Ausstoßen von Spülluft aufweist; einen Düsenbefestigungsteil zum Befestigen der mindestens einen Brennstoffdüse; und einen Zylinderkörper, der auf einer Außenumfangsseite von mindestens einem Teil des Düsenbefestigungsteils angeordnet ist, wobei der Zylinderkörper einen ersten internen Strömungsweg aufweist, durch den die komprimierte Luft von einem Raum auf der Außenumfangsseite dem Düsenbefestigungsteil zugeführt wird, und der Düsenbefestigungsteil einen zweiten internen Strömungsweg aufweist, durch den die von dem ersten internen Strömungsweg zugeführte komprimierte Luft dem Spülluftströmungsweg der Brennstoffdüse zugeführt wird.
Brennkammer nach Anspruch 1, wobei der erste interne Strömungsweg einen ersten Einlass, der ein Einlass des ersten internen Strömungswegs ist, und einen ersten Auslass, der ein Auslass ist, der sich in Bezug auf den ersten Einlass auf einer Radialinnenseite der Brennkammer befindet, aufweist, und der erste Auslass in einem Innenumfangsabschnitt des Zylinderkörpers, der dem Düsenbefestigungsteil zugewandt ist, gebildet ist.
Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite interne Strömungsweg einen zweiten Einlass, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs ist, und einen zweiten Auslass, der ein Auslass ist, der mit dem Spülluftströmungsweg der Brennstoffdüse verbunden ist, aufweist, und der zweite Einlass in einem Außenumfangsabschnitt des Düsenbefestigungsteils, der dem Zylinderkörper zugewandt ist, gebildet ist.
Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zylinderkörper und der Düsenbefestigungsteil einen Hohlraum definieren, der sich in einer Umfangsrichtung zwischen dem Zylinderkörper und dem Düsenbefestigungsteil erstreckt, der Düsenbefestigungsteil mehrere Brennstoffdüsen in der Umfangsrichtung befestigt und mehrere zweite interne Strömungswege enthält, durch die die komprimierte Luft in Bezug auf die mehreren Brennstoffdüsen zugeführt wird, und die mehreren zweiten internen Strömungswege mit dem sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Hohlraum in Fluidverbindung stehen.
Brennkammer nach Anspruch 4, wobei der erste interne Strömungsweg einen ersten Einlass, der ein Einlass des ersten internen Strömungswegs ist, und einen ersten Auslass, der ein Auslass ist, der sich in Bezug auf den ersten Einlass auf einer Radialinnenseite der Brennkammer befindet, aufweist, der zweite interne Strömungsweg einen zweiten Einlass, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs ist, und einen zweiten Auslass, der ein Auslass ist, der mit dem Spülluftströmungsweg der Brennstoffdüse verbunden ist, aufweist, und der zweite Einlass an einer Position vorgesehen ist, die sich von einer Position des ersten Auslasses bei Betrachtung aus einer Radialrichtung der Brennkammer unterscheidet.
Brennkammer nach Anspruch 4, wobei der zweite interne Strömungsweg einen zweiten Einlass, der ein Einlass des zweiten internen Strömungswegs ist, und einen zweiten Auslass, der ein Auslass ist, der mit dem Spülluftströmungsweg der Brennstoffdüse verbunden ist, aufweist, und eine Strömungsweg-Querschnittsfläche des Hohlraums an einem stromabwärtsseitigen Endabschnitt in einer Axialrichtung des Hohlraums bei Betrachtung aus der Axialrichtung der Brennkammer kleiner als eine Strömungsweg-Querschnittsfläche des Hohlraums an einer Position des zweiten Einlasses in der Axialrichtung ist.
Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite interne Strömungsweg mit dem ersten internen Strömungsweg auf eine Eins-zu-eins-Weise verbunden ist.
Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Zylinderkörper einen dritten internen Strömungsweg zum Zuführen des Brennstoffs zu einer an dem Zylinderkörper befestigten Strömungsweg-Ausstoßdüse aufweist, und der erste interne Strömungsweg den dritten internen Strömungsweg, bei Betrachtung aus einer Umfangsrichtung der Brennkammer, schneidet.
Gasturbine, umfassend: den Kompressor; die Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2; und eine Turbine, die so konfiguriert ist, dass sie durch Verbrennungsgas aus der Brennkammer angetrieben wird.