(57)【要約】【課題】燃焼器の振動に対する適切なダンピング能力を有し、さらにはノズル部へ流入する空気の流れを乱すことが少なく、しかも所要スペースが小さい燃焼器支持装置を提供する。【解決手段】尾筒１に嵌合する内筒８により尾筒１の内側面を支持する支持構造を有し、尾筒１の外周面を所定の荷重で押圧して尾筒１と内筒８との間の半径方向の遊びを殺す負荷装置４を備えた構成とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尾筒及び内筒からなる燃焼器外周とガスタービン車室ケーシングとの間に、前記燃焼器外周面を所定の荷重で押圧して該燃焼器と車室との間において半径方向の遊びを殺す圧力差を利用した負荷装置を備えたことを特徴とする燃焼器支持装置。
【請求項２】
前記負荷装置は、圧縮機の吐出圧力と中間段圧力との圧力差により荷重を発生することを特徴とする請求項１に記載の燃焼器支持装置。
【請求項３】
前記負荷装置は、外形が略円柱状を成すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃焼器支持装置。
【請求項４】
前記負荷装置は、径の異なる二段の円筒状部を持つ本体を有し、大径の円筒状部内には円柱状のピストンが摺動自在に嵌合しており、小径の円筒状部内には前記ピストンの一方へ延びるロッドが前記小径の円筒状部内を摺動自在に嵌合しつつ一方に突出してなることを特徴とする請求項３に記載の燃焼器支持装置。
【請求項５】
前記負荷装置において、圧縮機の吐出圧力としてはガスタービンの車室空気を用い、圧縮機の中間段圧力としては圧縮機中間段からの抽出空気を用いたことを特徴とする請求項４に記載の燃焼器支持装置。
【請求項６】
前記負荷装置において、一端を燃焼器外周に取付け且つ他端にＵ字状挟持部を有する板バネ状支持板を前記負荷装置本体の上端嵌合溝に嵌合させて取り付けたことを特徴とする請求項５に記載の燃焼器支持装置。
【請求項７】
前記負荷装置において、一端にＵ字状挟持部を有する板バネ状支持板を前記負荷装置本体の上端嵌合溝に当該Ｕ字状挟持部を嵌合させて取り付け、前記板バネ状支持板の他端を前記燃焼器外周の一部に当接させてなることを特徴とする請求項５に記載の燃焼器支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン燃焼器を支持する燃焼器支持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、このような燃焼器支持装置においては、燃焼器支持部分として、燃焼器の軸方向の熱伸びを吸収する部分、及び円筒部の直径の熱伸びを吸収する部分の両方共に、板の弾性による曲げ変形を利用したもの、即ち板バネを使用している。図５は、このような従来の燃焼器支持装置を用いた燃焼器の主要部分を示す縦断面図、図６は従来の燃焼器支持装置の構成を示す図であり、図５のＡＡ断面図である。燃焼器は、図示しないロータを囲む円周上に複数個配置されており、その内部で燃料を燃焼させるようになっている。
【０００３】
図５に示すように、燃焼器の尾筒１は、ケーシング５内の車室Ｓに位置しており、尾筒１の入口部１ａは、圧縮機側（図の下側）より延びる支持装置９により支持されている。一方、内筒８はその後部周囲より後方（燃料供給側）に延びるストラット１１を介して、ケーシング５のノズル取付穴１０に取り付けられており、また先端が尾筒１の入口部１ａに挿入されている。
【０００４】
そして、先端周囲に設けられた板バネ１２を介して、尾筒１の内壁に接触保持されている。なお、内筒８内では、中心のパイロットノズル７を取り囲むように、数本のメインノズル６が配置されている。また、同図の矢印（⇒）は圧縮機からノズル部へ向かう空気の流れを示しており、車室Ｓから内筒８周りの環状通路Ｔを通って内筒８内へと空気が流入していく様子を表している。
【０００５】
さて、図６に示すように、支持装置９では、圧縮機側の基台９ｄに重畳する基板９ｅから、幅の広い支持板９ａが立ち上がり、その上端には支持台９ｃが設けられている。そして、支持台９ｃにはツノ状に両側に延出した支持腕９ｂが取り付けられており、その先端で尾筒１の左右両側を支えている。支持板９ａにはその厚み部分に高さ寸法Ｃのスリット穴９ｆが全幅に渡って貫通しており、この構造及び弾性により燃焼器の軸方向の熱伸びを吸収する板バネの働きをしている。また、支持腕９ｂはその弾性により直径の熱伸びを吸収する板バネの働きをしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、環境保護の見地から、ガスタービン排気中のＮＯｘ濃度が厳しく制限されるようになってきている。そのため、ガスタービンの燃焼器の改良を進めなくてはならないが、低ＮＯｘでの燃焼を実現するに当たって重要な点の一つに、車室から燃焼器に流れ込む空気の流れにおいて、乱れが少ないことが挙げられる。
【０００７】
ところが、上述したような従来例においては、車室Ｓから内筒８のノズル部へ空気が向かう途中の、環状通路Ｔの直前即ち上流部分に、上記支持装置９の支持板９ａや支持腕９ｂが存在し、これらが空気の流れを乱す一因となっている。また、これら支持板９ａ及び支持腕９ｂが熱伸びを吸収する仕組みは、総て部材の弾性変形に依存しており、この構成では、高温の燃焼ガスの圧力変動により生じる燃焼器の振動を抑制するための、いわゆるダンピング能力が不足する。
【０００８】
さらに、支持板９ａは燃焼器の軸方向の熱伸び量に応じて撓むこととなるが、その際に加わる曲げ応力を許容値以内とするためには、それに応じた長さが必要になる。それ故、その所要長さを収めるためのスペースの確保が難しくなり、このことが車室Ｓの形状を決定する上で問題となる。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑み、燃焼器の振動に対する適切なダンピング能力を有し、さらにはノズル部へ流入する空気の流れを乱すことが少なく、しかも所要スペースが小さい燃焼器支持装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、尾筒及び内筒からなる燃焼器外周とガスタービン車室ケーシングとの間に、前記燃焼器外周面を所定の荷重で押圧してその燃焼器と車室との間において半径方向の遊びを殺す圧力差を利用した負荷装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記負荷装置は、圧縮機の吐出圧力と中間段圧力との圧力差により荷重を発生することを特徴とする。また、前記負荷装置は、外形が略円柱状を成すことを特徴とする。さらに、前記負荷装置は、径の異なる二段の円筒状部を持つ本体を有し、大径の円筒状部内には円柱状のピストンが摺動自在に嵌合しており、小径の円筒状部内には前記ピストンの一方へ延びるロッドが前記小径の円筒状部内を摺動自在に嵌合しつつ一方に突出してなることを特徴とする。
【００１２】
また、前記負荷装置において、圧縮機の吐出圧力としてはガスタービンの車室空気を用い、圧縮機の中間段圧力としては圧縮機中間段からの抽出空気を用いたことを特徴とする。また、前記負荷装置において、一端を燃焼器外周に取付け且つ他端にＵ字状挟持部を有する板バネ状支持板を前記負荷装置本体の上端嵌合溝に嵌合させて取り付けたことを特徴とする。或いは、前記負荷装置において、一端にＵ字状挟持部を有する板バネ状支持板を前記負荷装置本体の上端嵌合溝に当該Ｕ字状挟持部を嵌合させて取り付け、前記板バネ状支持板の他端を前記燃焼器外周の一部に当接させてなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここでは上記従来例と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼器支持装置を用いた燃焼器の主要部分を示す縦断面図である。本実施形態では、同図に示すように、ケーシング５内の車室Ｓに位置する燃焼器の尾筒１の入口部１ａ外周面は、圧縮機側より延びる負荷装置４により所定の荷重で押圧されている。
【００１４】
一方、内筒８はその後部周囲より放射状に延びるストラット１３を介して、ケーシング５のノズル取付穴１０に填め込まれている支持フランジ２に取り付けられている。そして、上記従来の支持装置９に代えて、尾筒１に嵌合する内筒８により、尾筒１の入口部１ａ内側面を支持する支持構造を形成している。これらの詳細な構成については後述する。なお、ストラット１３の手前で環状通路Ｔの入口には、多孔板１５が支持フランジ２で取り付けられている。
【００１５】
内筒８により尾筒１の入口部１ａ内側面を支持する場合に考慮すべき点は下記の通りである。
（１）直径の大きい箇所であるため、内筒８と尾筒１の互いの熱伸び差の発生が避けられない。従って、内筒８と尾筒１の軸方向伸び差を許容し、且つ、締まり嵌めとなって熱応力が発生するのを防止するため、或る程度の半径方向の遊び（動きの余裕）を設けなくてはならない。ところが、これは軸心の位置決め不安定、及び、互いの振動による接触部の摩耗の原因となる。
【００１６】
（２）組立手順上、ケーシング５を取り付ける前に、尾筒１を車室Ｓの所定の位置に配置できなくてはならない。つまり、ケーシング５取付後に内筒８をノズル取付穴１０に挿入するので、内筒８により尾筒１の入口部１ａ内側面を支持するためには、このとき既に尾筒１が車室Ｓの所定の位置に配置されていなくてはならない。
これらの点をクリアするために、以下に説明するような構成としている。
【００１７】
図２は、本実施形態における負荷装置の構成を模式的に示す拡大図であり、同図（ａ）は平面断面図、同図（ｂ）は縦断面図である。なお、同図（ａ）は同図（ｂ）のＤＤ断面を示している。同図に示すように、負荷装置４は、下端がケーシングに溶接などにより取り付けられ、径の異なる上下二段の円筒状部を持つ本体４ａを有している。そして、大径の下段円筒状部４ａａ内には、円柱状のピストン４ｂが上下に摺動自在に嵌合しており、またピストン４ｂより上方へ延びるロッド４ｃが、小径の上段円筒状部４ａｂに上下に摺動自在に嵌合しつつ上端より突出している。
【００１８】
下段円筒状部４ａａには、ピストン４ｂ下側に矢印ａで示すように車室圧力（圧縮機吐出圧力）を導入するための通路４ｄが設けられており、一方、ピストン４ｂ上側に矢印ｂで示すように圧縮機の中間段から抽出した空気の圧力を導入するための通路４ｅが設けられている。ガスタービンの車室圧力は２０ａｔａ程度とし、中間段圧力は１４〜１５ａｔａ程度であるので、この圧力差によりピストン４ｂが上昇し、ロッド４ｃにて尾筒１更には内筒８を押し付けるような荷重（押し付け荷重）を与える。
【００１９】
これにより、尾筒１と内筒８とケーシングとの間の半径方向の遊びを殺すことができる。また、この押し付け荷重は、尾筒１が振動する場合にはダンピング効果を発揮する。このような、圧力差により押し付け荷重を与える構成によれば、ピストンの断面積を変えるなどして、かなり自由に押し付け荷重を選定することが可能となり、外形形状も略円柱状で小型に収めることができる。なお、図示しないが、ピストンとバネとの併用も可能である。具体的には、例えば本体４ａの下段筒状部底面とピストン４ｂ下面との間に圧縮コイルバネを挿入するなどして、押し付け荷重を追加するような構成としても良い。また、通常、複数の燃焼器がケーシング内に設置されるが、この負荷装置は非常に小型化が可能なので、圧縮機からの吐出空気の流れの妨げにはならない。
【００２０】
さらに、負荷装置４の本体４ａ上端（上段円筒状部４ａｂ上端）外周に嵌合溝４ｆを設け、これに板バネ状の仮支持板１４を取り付けて、この先端で尾筒１の入口部１ａを仮に支持する構成としている。仮支持板１４の取付は、同図（ａ）に示すように、後端に設けたＵ字状の切り欠き１４ａを嵌合溝４ｆに嵌合させることにより行う。この仮支持板１４により、ケーシング５を取り付ける前、即ち車室組立前に、尾筒１の仮支持が可能となる。仮支持板１４は前述の如く板バネ状となっているので、組立後は負荷装置４の荷重が尾筒１から内筒８を経て、支持フランジ２まで伝えられるようになっている。
【００２１】
このようにして、燃焼器取付け時、燃焼器と負荷装置とはネジで取付けることがないので、作業がしやすく、燃焼器と車室との隙間がせまいところには特に有効である。負荷装置は車室の定位置に取付けておき、燃焼器挿入と同時にこの負荷装置によって支持させることができるので簡便且つ安定支持が得られる。また、逆にバネ状支持板の一端を燃焼器に溶接などで取付けておき、燃焼器を挿入する際負荷装置の先端嵌合にＵ字状端部を挟み込むことができる。これらによって、燃焼器をガスタービン車室に取付けるまでの仮支持となる。燃焼器を車室にフランジで取付けてしまえばこの仮支持板は負荷装置と一緒になって燃焼器支持装置を構成する。
【００２２】
図３は、本実施形態における支持構造を軸に直角に切断した断面を模式的に示す図であり、図１のＢＢ断面図である。同図に示すように、内筒８内では、中心のパイロットノズル７を取り囲むように、数本（同図では８本）のメインノズル６が配置されている。そして、内筒８はその外周面より斜め放射状に延びる平板形のストラット１３を介して、支持フランジ２内周面に取り付けられている。支持フランジ２は、ここでは図示しないケーシング５のノズル取付穴１０に填め込まれている。
【００２３】
図４は、本実施形態における尾筒と内筒との嵌合部を示す横断面図である。同図に示すように、内筒８外周面の下側左右に振り分けた位置及び真上の位置には、支持部材３が設けられている。この支持部材３は、内筒８外周面及び尾筒１内周面に沿うように平板を湾曲させた形状となっており、その当接面３ａにおいて寸法線Ｅで示す範囲で尾筒１内周面に接触することにより、尾筒１を支持し、また内筒８と尾筒１との軸心Ｏの位置決めを行っている。
【００２４】
但し、真上に位置する支持部材３は、場合により省略することができる。支持部材３の材質としては、内筒８や尾筒１に用いられる部材と同様にして、例えばハステロイ等の耐熱材料が用いられる。なお、図１に示した支持部材３は、内筒８の真下まで仮に回転させた位置で描いてある。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼器の振動に対する適切なダンピング能力を有し、さらにはノズル部へ流入する空気の流れを乱すことが少なく、しかも所要スペースが小さい燃焼器支持装置を提供することができる。
【００２６】
具体的には、ノズル部への空気の流入口部分に存在する負荷装置は、略円柱形で小型化が容易であり、これにより空気の流れを乱すことが少なくなるので、低ＮＯｘ化に有利となる。
【００２７】
また、負荷装置は燃焼器にダンピング効果を与えることで振動を減らすので、これにより燃焼器の各接触部の摩耗を抑えることが可能となり、寿命の延長が期待できる。
【００２８】
さらに、ダンピング効果を得るための荷重発生源として、圧縮機段間の圧力差を利用することで、バネのみを採用した場合等と比較して、小型で且つ低コストの負荷装置とすることができる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃焼器支持装置を用いた燃焼器の主要部分を示す縦断面図。
【図２】本実施形態における負荷装置の構成を模式的に示す拡大図。
【図３】本実施形態における支持構造を軸に直角に切断した断面を模式的に示す図。
【図４】本実施形態における尾筒と内筒との嵌合部を示す横断面図。
【図５】従来の燃焼器支持装置を用いた燃焼器の主要部分を示す縦断面図。
【図６】従来の燃焼器支持装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１    尾筒
２    支持フランジ
３    支持部材
４    負荷装置
５    ケーシング
６    メインノズル
７    パイロットノズル
８    内筒
９    支持装置
１０    ノズル取付穴
１１    ストラット
１２    板バネ
１３    ストラット
１４    仮支持板
１５    多孔板
Ｓ    車室
Ｔ    環状通路
【図１】
2004316585.tif 000003
【図２】
2004316585.tif 000004
【図３】
2004316585.tif 000005
【図４】
2004316585.tif 000006
【図５】
2004316585.tif 000007
【図６】
2004316585.tif 000008