JPS5956618A - ガスタ−ビン用トランジシヨンピ−ス - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はガスタービン用トランジションピースに関し、
特に燃焼器ラッパの周囲に均一に蒸気を供給することが
でき且つ蒸気の供給の際にトランジションピースを冷却
することができる構造を有するトランジションピースに
関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般にガスタービンにおいては蒸気を動力流体中に噴射
し質量流を増加させることによりガスタービン出力を増
加させ、更には蒸気の噴射によシ燃焼過程で発生する窒
素酸化物（ＮＯｘ）の量を減少さすている。この様な蒸
気の噴射において蒸気は燃焼に使用される空気中に均一
に噴射され分布することが望ましい。しかしながら従来
蒸気は、燃料噴射ノズルと同一方向に燃焼器ラッパの外
側に蒸気を噴射するように燃料噴射ノズルの近肋に配置
された蒸気噴射ノズルによって、あるいは燃焼器ラッパ
と燃焼器ケーシングとの間に燃焼器ラッパに対しほぼ垂
直に蒸気が噴射するように燃焼器ラッパの側方に配置θ
された蒸気噴射ノズルによって噴射されるため、燃焼器
ラッパの周囲に均一に分布しにくい。

ところで産業用ガスタービンは圧縮機、燃焼器およびタ
ービンから成り、圧縮機で圧縮された空気は燃焼器内で
燃料と混合されて燃焼し、燃焼ガスはタービンへ導かれ
る。この過程において燃焼ガスは燃焼器ライナからトラ
ンジションピースを介してタービンノズルに導かれる。

この際トランジションピースは高温の燃焼ガスと接触す
るが、この高温の燃焼ガスは高温で急速な酸化と腐食を
ひき起こすおそれがあシ、又更にはトランジションピー
ヌ部材内の熱勾配を太きくし比較的高い熱応力を生じさ
せる可能性がある。

そこで従来のガスタービンでは圧縮機の空気を利用して
トランジションビースを冷却しＣきた。

あるガスタービンでは圧縮機から吐出された空気が燃焼
器へ導かれる途中でトランジションピースの周囲を循環
するようにしてｌ・う／ジョンピースの対流冷却をおこ
なっている。かかるトランシダυ ジョンピースの冷却方法は一応の対果は認められるが、
十分な冷却膜による冷却を行なっている燃焼器ライナに
比べ、トランジションピースの寿命は一般的に短くなる
。

この点に関連してトランジションピースの冷却を圧縮機
吐出空気を使用する代わ９に蒸気を使用しておこなうこ
とが考えられる。トランジションピースを蒸気で冷却す
れば空気の対流冷却よジも多くの熱をトランジションピ
ースから奪いとり、熱応力を低減し、結果としてトラン
ジションピースの寿命を延ばすことができることは容易
に理解できる。

〔免明の目的〕

本発明は上述した点を考慮し、燃焼器ラノノくの周囲に
均一に蒸気を供給するだめに噴射蒸気の助走区間を備え
ているガスタービン用トランジションピースを提供する
ことを主な目的とする。

本発明の他の目的は、トランジションピースの前記助走
区間を蒸気が流れる間にトランジションピースが蒸気に
よって冷却されるようなセｊり造を備えだガスタービン
用トランジションピースを提供するととである。

〔発明の概要〕

本発明に依れば上述した目的を達成するためにトランジ
ションピースは円筒状の外筒および内筒から成る二重筒
構造を有し、一端に中り１色のスクロールを備え、前記
中空スクロールは蒸気供給管に接続、される人口を有し
、外商と内筒との間の空間とスクロールの外皮と内皮と
の間の空間が連通ずるように、外筒はスフ１Ｊ−ルの外
皮に内筒はスクロールの内皮にそれぞれ一体に接続され
、スクロールから前記スクロール側と反対１１Ｘｌｌの
端までの助走区間を形成するのに十分な軸組）方向ｌソ
さを有するものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例について添付図面を参照して説明する
。

第１図にはガスタービンに使用される典型的な燃焼器が
全体的に１で示されている。良く知られているとおり燃
焼器１は圧縮機（図示せず）からの圧縮空気が逆流とし
て向けられる形式になっている。燃焼器１はケーシング
２を有し、このケーシング２は一端においてタービンケ
ーシング３に連結されている。タービンケーシング３と
反対側のケーシング２の端には端部カバー４が密閉式に
取り付けられ、ケーシング２内の空気を火気から遮断し
ている。

燃焼器１内には円筒状の燃焼器ラッパ５が収容され、こ
の燃焼器ラッパ５は大体軸線方向へ延びている。燃焼器
ラッパ５のまわりにはフロースリーブ６がラッパ５の周
囲を覆うように設けられ、圧縮機からの圧縮空気は、矢
印Ａで示すように円筒状燃焼器ラッパ５と円筒状フロー
スリーブ６との間の空間を通ってスワール７より燃焼器
ラッパ５の中へ流入する。燃焼器ラッパ５内へ流入した
圧縮空気は、燃料噴射ノズル８から供給される燃料と混
合され燃焼する。その結果生じた燃焼ガスは、燃焼器ラ
ッパ５に連結されたトランジションピース９を通ってタ
ービンケーシング３内のタービンノズル１．０へ導かれ
る。

第２図には本発明に依るトランジションピース９を拡大
して示しである。このトランジションピース９は大体円
筒形状であるが、その一端に断面が矩形をなす中空スク
ロール１４を備えている。トランジションピース９は外
筒１１および内筒１２より成る二重筒構造を有し、外筒
１１はスクロール１４の外皮に、内筒Ｉ２はスクロール
１４の内皮にそれぞれ一体に連結され、外筒Ｅ１と内筒
１２との間の空間とスクロール１４の外皮と内皮との間
の空間は連通している。スクロール１４の上側中、央部
には蒸気用人口部１４ａが形成され、この入口部］６は
垂直に配置された蒸気供給管１３と連結される。トラン
ジションピース９はスクロール１４からこれと反対側の
端までの助走区間１５を形成するのに十分な軸線方向長
さを有している。内筒１２は燃焼器ラソ・く５に接続さ
れ、外筒１１は燃焼器ラッパ５の周囲に配置されたフロ
ースリーブ６の近傍まで延在する。

蒸気は蒸気供給管１３からスクロール１４の入口部Ｊ４
ａ開口を通してスクロールＩ４内・・〜供給される。

このスクロール１４内へ供給された蒸気は、トランジシ
ョンピース９の外筒１１と内筒１２との間の空間を通っ
て助走区間１５を通過し、燃焼器ラッパ５の外周上に供
給され、ここで圧縮機からの圧縮空気と混合される。最
初に蒸気はスクロール１４においてトランジションピー
ス９の内筒１２の周囲に分散し、燃焼器ラッパ５の夕）
周上に至るまでの助走区間１５を通過する間に内筒１２
の周囲に一層均一に分散し、これによυ燃焼器ラッパ５
の外周上に均一に供給される。この均一に分布した蒸気
はフロースリーブ６の近傍まで伸びだ外筒１１に沿って
導かれ、燃焼器ラッパ５とフロースリーブ６との間をｉ
ｌツてスワール７に導かれる圧縮空気と混合される。

〔発明の効果〕

１フ、−Ｈ説、明したとおり、本発明に１系るトランジ
ションビースにおいては、蒸気が蒸気供給管から供給さ
れ燃焼器ラッパの外周」二に至るまでの間に相当の長さ
の助走区間＋５　ｔ、に　：ｌ＋肪尚しなければならな
いので、蒸気を均一に分散させることが可能であり、こ
れにより燃焼過セＪｆ訊生するちべ素酸化物の耽を有効
に減少させることができる。

また、高温の燃焼カスにさらされるトランジションビー
スを助走区間を通過する蒸気によって効果的に冷却する
ことがで外、これによりｌ・ランジションビース形成材
料の高温部・１穎１υひに熱応力の発生を低減させ、ト
ランジションピースの寿命を一層帆ばずことができる。

４、図面のｔｌ？ｉｔ）′４−な説明 第１図は本発明に依るトランジションピースを備えだ燃
焼器の概略的断面図、第２１”４１は本発明に依るトラ
ンジションピースの拡大斜視図である。

■・・・燃焼室、２・・・ケーシング、３・・・タービ
ンケージ／ダ、５・・・燃焼器ラッパ、６・・・フロー
　スリーブ、訃・・燃料噴射ノズル、９・・・トランジ
ションピース、１１・・・外筒、１２・・・内筒、１３
・・・蒸気供給管、１４・・・スクロール、１４ａ・・
・人「］、１５・・・助走区間。

出願人代理人　　波多野　　　久

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒状の外１１＜１および内筒からなる二重筒構造
   を４Ｔ　Ｌ、一端に中空のスクロールを備え、前記中空
   スクロールは蒸気供給管は接続される入口を有し、前記
   外筒と内筒との間の空間とスクロールの外皮と内皮との
   間の空間が連通ずるように、外筒はスクロールの外皮に
   内筒はスクロールの内皮にそれぞれ一体に連結され、ス
   クロールから前記スクロール側と反対側の端までの助走
   区間を形成するのに十分な軸線方向長さを有することを
   ｌＨ！ｊ　徴とするガスタービン用トランジションピー
   ス。 ２、前記入日はスクロールの−１（！１１１中央部に形
   成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   トランジションビース。 ３、前記スクロールの横断面は短形であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のトランジシ
   ョンピース。 ４、前記内筒が燃焼器ラッパに接続され、外筒は燃焼器
   ラッパの周囲に配ＩＦＪされたフロースリーブの近傍ま
   で延びることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   トランジションピース。