JP2004197749A

JP2004197749A - 流れ案内体

Info

Publication number: JP2004197749A
Application number: JP2003421479A
Authority: JP
Inventors: Peter Tiemann; ペーター　ティーマン
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2004-07-15
Also published as: CN1514168A; US7051531B2; EP1431661A1; US20040118124A1

Abstract

【課題】タービンの密閉冷却形燃焼器（１５）に対する冷却流体導入流および冷却流体排出流を個々に案内するための流れ案内体（６）において、これを、燃焼器壁内における冷却流体の案内が単純化されるように改良する。
【解決手段】流れ案内体（６）が流れ案内部分において、例えば８字状、二重８字状或いは内部を星形にしたリング等の非回転対称形状の横断面（７）を有する。この結果、冷却流体導入流と冷却流体流入流の同心的な案内、従って流れ経路の交差を回避する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タービンの密閉冷却形燃焼器に対する冷却流体導入流および冷却流体排出流を個々に案内するための流れ案内体に関する。

タービンの密閉冷却形燃焼器は、その壁に例えば中空タイル構造物を有している。この公知の構造物は、中央取付け部および冷却流体に対する円形導入路と円形排出路を有している。その冷却流体に対する円形導入路と円形排出路は、回転対称に形成された流れ案内体によって分離されている。この公知の構造物は、互いに交差する導入路と排出路のために、燃焼器の外側殻が非常に複雑な構造となる。

本発明の課題は、この従来技術から出発して、冒頭に述べた形式の流れ案内体を、燃焼器の外側殻を単純な構造にできるように改良することにある。また、タービンの密閉冷却形燃焼器において冷却流体を案内する流れ案内構造物を改善することにある。

この課題は、本発明に基づいて冒頭に述べた形式の流れ案内体において、流れ案内体が流れ案内部分において非回転対称形状の横断面を有することにより解決される。

公知の流れ案内体の回転対称横断面形状から変えることで、冷却流体導入流と冷却流体排出流の同心的案内を回避し、もって流れ経路の交差を回避できる。非回転対称横断面形状の流れ案内体の場合、その横断面を、これが例えば４つの流れ案内経路区分を形成するように分割する。それらの流れ案内経路区分は、各々並んで外側殻を貫通する。

本発明の他の実施態様では、その横断面を、周りに位置する周囲をその横断面の輪郭により互いに別個の少なくとも２つの部分に分ける。これら分割した部分で、冷却流体の導入や排出を行う。

即ち、流れ案内体は８字形横断面を有する。その際、８字の両ループの内部に各々別個の流れ案内経路が形成される。他の流れ案内経路は、８字を取り囲む円形要素と共に、８字のウエスト部と円形要素との間に形成される。その結果、互いに分離した全部で４つの流れ経路が生ずる。全部で４つの流れ経路のうちの例えば２つ、例えば８字の両ループ内部に形成された流れ経路が、冷却流体の導入のために利用され、残りの２つ、例えば包囲する円形要素壁と８字の両ウエスト部との間に形成された流れ経路が、流出する冷却流体を案内するために使われる。或いは、横断面形状は、例えば二重８字形や、内部が星形にされたリングなどのような別の非回転対称形状にすることもできる。

本発明の他の実施態様において、流れ案内体は流れ案内部分に、冷却流体が貫流するための貫流開口を有する。即ち流れ案内体は、例えば横断面が８字形に形成された場合、８字のループの範囲に貫流開口を有する。かくして、流体流、例えば流入流が、一方向に流れ案内体を貫流して流れ、別の流れ、例えば排出流が、流れ案内体の周囲に沿って流れる。これは両流れ経路の非常に良好な分離を生ずる。

また本発明によって、タービンの密閉冷却形燃焼器において冷却流体を案内するための流れ案内構造物は、本発明に基づく流れ案内体を含んでいる。このような流れ案内構造物によれば、タービンの密閉冷却形燃焼器において、上述の利点が生ずる。

本発明の発展形態では、流れ案内構造物は、流れ案内体内を通された冷却流体導入路に流れ技術的に接続され、多数の細かい貫流開口を備えたシャワー板を有し、この板が、流入する冷却流体を衝突冷却のために衝突板に向けて転向する。かかる構造において、本発明に基づく流れ案内構造物は、衝突冷却のために利用される。衝突板の幾何学形状に応じて、シャワー板は、それに対応した幾何学形状と貫流開口の分布とを有する。

この際、本発明に基づく流れ案内構造物の他の発展形態では、シャワー板は板状に形成され、流れ案内体は、そのシャワー板の側に曲げ縁を有し、その上に板状に形成されたシャワー板が接し、シャワー板は流れ案内体に結合される。かくして、流れ案内体内の貫流開口を経て導入された冷却流体は、流れ案内体の曲げ縁によって規定された閉鎖空間を経て、シャワー板に送られ、該板を貫経て衝突板に送られる。流体の帰還流は、流れ案内体の縁の周りを流れ、流れ案内横断面に戻され、そこで、排出流の案内に利用される範囲に導かれる。流れ案内体とシャワー板との結合は、流れ案内体の中央部に配置された受入れ孔を経て行われる。その受入れ孔を貫通して導かれたボルトが、シャワー板の固定のためにねじ込まれる。その受入れ孔は、好適には、環状鍔を有し、組立状態において、ボルトがその環状鍔にシャワー板を押し付ける。かくして、シャワー板は、簡単且つ着脱可能な取付け装置で、流れ案内体に確実に且つ気密に取り付けられる。

本発明の他の実施態様では、流れ案内体とこれに連なるシャワー板は、接続箱内に形成された収容空間にはめ込まれ、流れ案内体は、力束を伝達すべく接続箱に係合する組織、例えば突起状隆起部を備える。接続箱は燃焼器壁に流れ案内構造物を接続するために使われる。燃焼器壁の流れ案内構造物が接続される範囲に、冷却流体の流入・排出用の貫流開口が設けられている。流れ案内体とシャワー板との複合体をはめ込む収容空間を形成することで、冷却流体流が生ずる所定の空間を作る。本発明の他の実施態様では、衝突板を接続箱の収容空間を取り囲む縁に当てて溶接する。かくして冷却流体を案内する密閉案内系統が生ずる。燃焼器壁上の開口を経て流入する冷却流体は接続箱の収容空間に送られ、流れ案内体を経てシャワー板の方向に衝突板に向けて導かれ、更に流れ案内体を通り、収容空間から、燃焼器壁に形成された流出開口を経て出る。シャワー板を流れ案内体に取り付けるボルトに、その上に位置する溶接された衝突板を経て接近可能とすべく、ボルト上に位置する衝突板の箇所に、閉塞プラグで閉鎖できる接近用開口が設けられている。

本発明の他の実施態様において、８字形横断面をなす流れ案内体は、接続箱の円形開口の中にはめ込まれ、該開口は８字形横断面を円形状に包囲し、その円形開口は流れ案内体の８字形横断面と共に、燃焼器壁の円形凹所に気密にはめ込まれ、流れ案内体はその円形凹所を４つの区分に分割し、そのうちの２つの区分は冷却流体導入路に接続され、残り２つの区分は冷却流体排出路に接続される。

本発明の他の利点および特徴を、図を参照した実施例により以下に説明する。

以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は本発明に基づく流れ案内構造物１を分解斜視図で示す。該構造物１は、衝突板２と、貫流開口４を備えたシャワー板３と、流れ案内体６と、接続箱１０とからなる。シャワー板３と流れ案内体６と接続箱１０は、ボルト５で互いに結合されている。接続箱１０は燃焼器壁に接続するための円形接続開口２２を有し、該開口２２は環状鍔２３を持つ。燃焼器壁に接続するため、パッキン１１がはめ込まれている。流れ案内体６は中央に環状鍔１９付き受入れ孔を備える（図２参照）。ボルト５はその受入れ孔を経て導かれる。流れ案内構造物の組立時、ボルト５はシャワー板３を環状鍔１９に固く押し付ける。板状に設けたシャワー板３はその縁が流れ案内体６の曲げ縁２１上に接する。衝突板２自体は、接続箱１０に形成された収容空間を境界づける縁に接し、ここに溶接されている。接続箱１０上に衝突板２を溶接した場合でも、ボルト５に接近可能とするため、衝突板２はその中央部のボルト上の位置に、閉塞プラグ２０で閉鎖できる接近用開口２５を備える。

流れ案内体６は、回転対称形状からずれた流れ案内横断面７を有する。この横断面７は８字形をなし、接続箱１０にある円形接続開口と共に、全体として４つの流れ案内範囲を形成する。８字の両ループに各々入口９が形成され、８字のウエスト部と接続箱１０の円形接続開口との間の範囲に、出口８がある。８字形流れ案内横断面の中心を取付けボルト５が貫通している。流れ案内体６は、８字のループの範囲に貫流開口を有し、これら開口を経て、冷却流体が曲げ縁２１とその上に置かれたシャワー板３との間に形成された流れ案内空間内に達する。導入された冷却流体は、入口９を形成するこの貫流開口を経て、シャワー板３に達し、このシャワー板３を経て後述するようにして、衝突板２に到達する。なお、流れ案内体６のシャワー板３と反対側の面に、複数の突起１８が形成され、流れ案内体６は、力束を伝達するために、それらの突起１８によって接続箱１０に接する。

図２は、燃焼器壁１２に一体に組み込まれた本発明に基づく流れ案内構造物１を一部断面斜視図で示す。この構造物１を通る冷却流体の流れ経路を矢印で示している。冷却流体は、導入路１３を通って、流れ案内体６の入口９を経てシャワー板３に到達し、そこから、シャワー板３にある開口４を経て、衝突板２に到達する。冷却流体はそこから、衝突板２とシャワー板３との間の隙間に流入し、流れ案内体６の周縁の周りを経て出口８に導かれる。冷却流体はそこから、排出路１４を経て燃焼器壁１２を貫流して排出される。

図３は、壁１２を多数の流れ案内構造物１で覆った燃焼器５を一部断面斜視図で示す。完全な組立状態では、タイル状の流れ案内構造物１が燃焼器１５の内側面全体を覆う。

なお、図３はバーナ開口１６を示し、該開口１６を経て、点火されたガスが燃焼器１５に流入する。

また、燃焼器壁１２の外側面に排出通路１７がある。流れ案内構造物を貫流する冷却流体は、排出路１４を経て排出通路１７に送られ、燃焼器に沿って軸方向に排出される。

図示した実施例は説明に利用しただけであり、本発明はこれに限定されない。

本発明に基づく流れ案内体を備えた流れ案内構造物の分解斜視図。燃焼器壁に一体に組み込まれた流れ案内構造物の一部断面斜視図。本発明による流れ案内構造物が一体に組み込んだ燃焼器の一部断面斜視図。

符号の説明

１流れ案内体、２衝突板、３シャワー板、４、２２開口、５ボルト、６流れ案内体、７流れ案内断面、８出口、９入口、１０接続箱、１１パッキン、１２燃焼器壁、１３導入路、１４排出路、１５燃焼器、１６バーナ開口、１７排出通路、１８突起、１９、２４鍔、２０プラグ、２１曲げ縁、２５接近用開口

Claims

タービンの密閉冷却形燃焼器（１５）に対する冷却流体導入流および冷却流体排出流を個々に案内するための流れ案内体において、流れ案内体（６）が流れ案内部分において非回転対称形状の横断面（７）を有することを特徴とする流れ案内体。
前記横断面（７）が、その周りに置かれた周囲がその横断面（７）の輪郭により互いに別個の少なくとも２つの部分に分けられるように形成されたことを特徴とする請求項１記載の流れ案内体。
流れ案内体（６）が８字形横断面（７）を有することを特徴とする請求項２記載の流れ案内体。
流れ案内体（６）が流れ案内部分に、冷却流体を貫流させるための貫流開口を有することを特徴とする請求項１から３の１つに記載の流れ案内体。
タービンの密閉冷却形燃焼器で冷却流体を案内する流れ案内構造物において、請求項１から４の１つに記載の流れ案内体（６）を有することを特徴とする流れ案内構造物。
流れ案内構造物が、流れ案内体（６）内を通された冷却流体導入路に接続され多数の細かい貫流開口（４）を備えたシャワー板（３）を有し、このシャワー板（３）が、流入する冷却流体を衝突冷却のために衝突板（２）に向けて転向することを特徴とする請求項５記載の流れ案内構造物。
シャワー板（３）が板状に形成され、流れ案内体（６）がシャワー板（３）の側に曲げ縁（２１）を有し、この曲げ縁（２１）上にシャワー板（３）が接し、該板（３）が流れ案内体（６）に結合されたことを特徴とする請求項６記載の流れ案内構造物。
流れ案内体（６）が中央部に環状鍔（１９）付き受入れ孔を有し、この受入れ孔を経て導かれたボルト（５）が、シャワー板（３）を固定するためにねじ込まれ、ボルト（５）が組立状態においてシャワー板（３）を環状鍔（１９）に押し付けることを特徴とする請求項７記載の流れ案内構造物。
流れ案内体（６）およびシャワー板（３）が、接続箱（１０）内に形成された収容空間にはめ込まれ、流れ案内体（６）が、力束を伝達するために接続箱（１０）に係合する組織（１８）、例えば突起状隆起部を有することを特徴とする請求項５から８の１つに記載の流れ案内構造物。
衝突板（２）が、接続箱（１０）の収容空間を取り囲む縁（２４）に当てられ、この縁（２４）に溶接され、衝突板（２）が、ボルト（５）の上に位置する箇所に、閉塞プラグ（２０）で塞がれる接近用開口（２５）を有することを特徴とする請求項９記載の流れ案内構造物。
８字形横断面を持つ流れ案内体（６）が、接続箱（１０）の円形開口（２２）の中にはめ込まれ、該開口（２２）が８字形横断面（７）を周囲の形で包囲し、前記円形開口（２２）が流れ案内体（６）の８字形横断面（７）と共に、燃焼器壁（１２）における円形凹所に気密にはめ込まれ、流れ案内体（６）がその円形凹所を４つの区分（８、９）に分割し、そのうちの２つの区分（９）が冷却流体導入路に接続され、残り２つの区分（８）が冷却流体排出路に接続されたことを特徴とする請求項９又は１０記載の流れ案内構造物。