(57)【要約】【課題】燃焼器尾筒の要所にダンパを取り付けることにより、燃焼振動を効果的に抑制して疲労破壊や応力集中によるクラック発生を未然に回避することができるガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】燃焼器尾筒２の周面から分岐したバイパス管７のエルボ先端をフローティングリング８とスプリングクリップ１０からなる摩擦ダンパを介して車室４側に支持した。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器尾筒の周面から分岐したバイパス管のエルボ先端をフローティングリングとダンパを介して車室側に支持したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
前記ダンパはスプリングクリップを用いた摩擦ダンパであることを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。
【請求項３】
前記ダンパはフローティングリングと該フローティングリングが摺接するスライドプレートとの間にスライドパッドと皿ばねを介装してなる摩擦ダンパであることを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
燃焼器尾筒の尾筒入口環をサポートを介して車室側に支持すると共に、尾筒入口環の開口端部外周にダンパを付設したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項５】
燃焼器尾筒の本体中間部外周にダンパを付設したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】
前記ダンパは燃焼器尾筒の外周面に周方向へ所定間隔離間して摺接可能に配設された複数の摩擦板を備えた摩擦ダンパであることを特徴とする請求項４又は５記載のガスタービン燃焼器。
【請求項７】
前記ダンパは尾筒入口環の開口端部外周と当該開口端部外周に係着されたリング状のダンパ部材との間に周方向に複数分割されて楔着され常時締まり側に弾性付勢されたくさび部材を備えた摩擦ダンパであることを特徴とする請求項４記載のガスタービン燃焼器。
【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に係り、一層詳細には燃焼器尾筒の支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービン燃焼器として、従来、例えば図１２に示すようなものがある。
図に示すように、ガスタービン燃焼器１００においては、燃焼器内筒１０１に設けられた燃料ノズル１０２から噴射され燃焼器尾筒１０３内に導入された燃料Ｆと、圧縮機１０４から吐出され燃焼器尾筒１０３内に導入された圧縮空気ＰＡとを、燃焼器尾筒１０３の後流側に設けられた燃焼域で燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスＣＧを発生させて、燃焼域後流側に設置された静翼１０５によりこの燃焼ガスＣＧの流速、流れの方向を設計値通りに設定し、動翼１０６に供給して作動させ、圧縮機１０４を駆動すると共に余剰の駆動力を外部へ出力するようにしている。
【０００３】
また、燃焼器内筒１０１内にも圧縮機１０４からの圧縮空気ＰＡが供給され、燃料ノズル１０２の前方には、燃料ノズル１０２のうち保炎用として設けられた燃料ノズル１０２から供給された燃料Ｆとの混合気を着火させた保炎が常に形成されるようにしている。即ち、燃焼域には、燃料ノズル１０２から噴射され、保炎で着火されて燃焼器内筒１０１から燃料Ｆ濃度の濃い燃焼ガスＣＧの状態にして流入させるようにした燃料Ｆが供給される。
【０００４】
他方、燃焼域には圧縮機１０４から車室１０７内に吐出された圧縮空気ＰＡのうち、前述した燃焼器内筒１０１に供給される圧縮空気ＰＡを除く圧縮空気ＰＡが、車室１０７内に設けたバイパス管１０９の開口部から燃焼器尾筒１０３内に流入・供給される。この車室１０７内に開口するバイパス管１０９の開口部から流入して燃焼域に供給される圧縮空気ＰＡの流量は、燃焼器内筒１０１から供給される燃料Ｆとの混合比率が燃焼域で最も燃焼効率の良い燃焼ガスＣＧを発生させることのできる比率に調整するために、バイパス管１０９の内部に設置したバイパス弁１０８の開閉操作により制御されるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のガスタービン燃焼器１００の燃焼器尾筒１０３は、尾筒出口部がガセット等で車室１０７側に固定される一方、尾筒入口環がＵサポート等で、かつバイパス管１０９のエルボ先端がフローティングリング等でそれぞれ熱伸び等が吸収可能に車室１０７側に支持されている。
【０００６】
ところが、ガスタービン燃焼器１００では、ランダムに発生する燃焼振動により各所に疲労破壊が発生し、特に燃焼器尾筒１０３における、バイパス管１０９のエルボ基端とフランジ結合される分岐管の付根部は応力の集中しやすい箇所であることから、クラック発生により損傷が多発しているという問題点があった。
【０００７】
この対策として、（１）高温強度の強い材料を用いる、（２）強度を改善する、（３）剛性（固有振動数）を考慮する、等の方法が考えられる。ところが、（１）については、現状でも高温強度の強い材料を使っているため、これ以上実質不可能であり、（２）については、板厚を上げる、リブを付ける等あるが、板厚を上げるには現状改造では不可能、リブを付けると溶接による歪が発生すると共に不連続部分が形成されるため不連続部分が弱くなる欠点があり、（３）燃焼器はランダムに振動させられているため固有値のチューニングは困難である、という不具合があった。
【０００８】
そこで本発明は、燃焼器尾筒の要所にダンパを取り付けることにより、燃焼振動を効果的に抑制して疲労破壊や応力集中によるクラック発生を未然に回避することができるガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器尾筒の周面から分岐したバイパス管のエルボ先端をフローティングリングとダンパを介して車室側に支持したことを特徴とする。
【００１０】
また、前記ダンパはスプリングクリップを用いた摩擦ダンパであることを特徴とする。
【００１１】
また、前記ダンパはフローティングリングと該フローティングリングが摺接するスライドプレートとの間にスライドパッドと皿ばねを介装してなる摩擦ダンパであることを特徴とする。
【００１２】
また、燃焼器尾筒の尾筒入口環をサポートを介して車室側に支持すると共に、尾筒入口環の開口端部外周にダンパを付設したことを特徴とする。
【００１３】
また、燃焼器尾筒の本体中間部外周にダンパを付設したことを特徴とする。
【００１４】
また、前記ダンパは燃焼器尾筒の外周面に周方向へ所定間隔離間して摺接可能に配設された複数の摩擦板を備えた摩擦ダンパであることを特徴とする。
【００１５】
また、前記ダンパは尾筒入口環の開口端部外周と当該開口端部外周に係着されたリング状のダンパ部材との間に周方向に複数分割されて楔着され常時締まり側に弾性付勢されたくさび部材を備えた摩擦ダンパであることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービン燃焼器を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
［第１実施例］
図１は本発明の第１実施例を示すガスタービン燃焼器の要部断面図、図２は同じくスプリングクリップ単体の構造説明図である。尚、ガスタービン燃焼器の全体の構成は図１２を参照して詳しい説明は省略する。
【００１８】
図１に示すように、ガスタービン燃焼器１の燃焼器尾筒２は、その尾筒出口部がガセット３を介して車室４側に固定される一方、尾筒入口環５がＵサポート６を介してかつバイパス管７のエルボ先端がフローティングリング８を介して熱伸び等が吸収可能にそれぞれ車室４側に支持される。尚、エルボ先端の外周面はフローティングリング８に対して球面接触している。
【００１９】
そして、前記バイパス管７のエルボ先端の外周面と前記フローティングリング８を支持する車室４側の固定部材である支持プレート９との間に、摩擦ダンパとしてのリング状のスプリングクリップ１０が介装される。
【００２０】
前記スプリングクリップ１０は、図２に示すように、フルリングからなる固定部１０ａから円周方向に微小間隔離間して多数の弾性片１０ｂが延出されてなり、前記固定部１０ａが支持プレート９に溶接等で固着される一方各弾性片１０ｂの先端寄りがエルボ先端の外周面に弾接される。尚、このエルボ先端の外周面にはクロムカーバイドコーティング等のコーティング層が施されると好適である。また、図１中１１は支持プレート９がボルト結合されると共にフローティングリング８が摺接するスライドプレートである。
【００２１】
このように構成されるため、タービン稼働時におけるバイパス管７の熱膨張やタービン停止時における熱収縮は従前通りフローティングリング８により吸収される。
【００２２】
一方、ガスタービン燃焼器１の燃焼振動によるバイパス管７の振動は、その自由端であるエルボ先端の外周面がスプリングクリップ１０の各弾性片１０ｂと摺接（摩擦）することで振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、減衰・抑制される。同時に応答による振幅も小さくなり、応力も低減される。
【００２３】
この結果、燃焼器尾筒２各所における疲労破壊や特にバイパス管７のエルボ基端とフランジ結合される分岐管の付根部のクラック発生を未然に回避することができる。
【００２４】
尚、上記実施例において、フローティングリング８は特に設けなくても良い。
【００２５】
［第２実施例］
図３は本発明の第２実施例を示すバイパス管の平面図である。
【００２６】
これは、第１実施例におけるバイパス管７のエルボ先端のフローティングリング８とスライドプレート１１との間にスライドパッド（押え板）１２と２枚の皿ばね１３を介装して摩擦ダンパを形成した例である。
【００２７】
これによれば、エルボ先端が振動すると、フローティングリング８が支持プレート９と、またスライドパッド１２がスライドプレート１１とそれぞれ摺接（摩擦）することになり、第１実施例と同様の作用・効果が得られる。また、皿ばね１３によりバイパス管７の軸線方向の熱伸びや振動が吸収されると共に、皿ばね１３に付勢されるスライドパッド１２によりスライドプレート１１に均一に面圧をかけられる。
【００２８】
尚、上記実施例において、前記支持プレート９とスライドプレート１１の摺接（摩擦）面にはクロムカーバイドコーティング等のコーティング層が施されると好適である。
【００２９】
［第３実施例］
図４は本発明の第３実施例を示すバイパス管の平面図、図５は同じく側面図である。
【００３０】
これは、第２実施例における支持プレート９の点対称位置に付設した支持ブラケット１４に多数枚の皿ばね１５とスライドパッド１６とからなる摩擦ダンパを組み付け、同摩擦ダンパのスライドパッド１６を直接バイパス管７のエルボ先端の外周面に弾接させた例である。このエルボ先端の外周面の所定位置には、クロムカーバイドコーティング等のコーティング層１７が施されている。
【００３１】
これによれば、エルボ先端が振動すると、フローティングリング８が支持プレート９と、またスライドパッド１２がスライドプレート１１とそれぞれ摺接（摩擦）することに加えて、スライドパッド１６がエルボ先端のコーティング層１７と摺接（摩擦）することになり、第２実施例の作用・効果がより一層助長される。また、皿ばね１５によりバイパス管７の軸線方向と直角方向の熱伸びや振動が吸収される。
【００３２】
尚、上記実施例において、スライドパッド１６等からなる摩擦ダンパはエルボ先端の周方向に３以上設けても良い。
【００３３】
［第４実施例］
図６は本発明の第４実施例を示す燃焼器尾筒における尾筒入口環部の要部側断面図、図７は同じく正断面図である。
【００３４】
これは、第１実施例における燃焼器尾筒２の尾筒入口環５（車室１側にＵサポート６で支持される）の外周面に、複数ピースからなる摩擦板２０を周方向へ所定間隔離間して摺接可能に配設して摩擦ダンパを形成した例である。
【００３５】
詳細には、厚さが異なる摩擦板２０ａ，２０ｂを２層でかつ周方向に半分の長さだけ互いにずらして、予め尾筒入口環５に複数植設されたスタッドボルト２１にボルト挿通孔２２ａ，２２ｂを介してそれぞれ装着され、ナット２３で締め付けられる。尚、図６中２４は筒壁にプレートフィンの内部冷却構造が施された内筒である。
【００３６】
これによれば、タービン稼働時の熱伸び等は従前通りＵサポート６により吸収される。
【００３７】
一方、ガスタービン燃焼器１の燃焼振動による燃焼器尾筒２の振動は、自由端である尾筒入口環５において、尾筒入口環５の外周面が摩擦板２０ｂの内面と、摩擦板２０ｂの外面が摩擦板２０ａの内面とボルト挿通孔２２ａ，２２ｂのガタによりそれぞれ摺接（摩擦）することで減衰・抑制され、第１実施例と同様の作用・効果が得られる。
【００３８】
尚、上記実施例において、摩擦板２０ａ，２０ｂはどちらか１層でも良いし、３層以上の摩擦板を用いても良い。
【００３９】
［第５実施例］
図８は本発明の第５実施例を示す燃焼器尾筒における尾筒入口環部の一部切欠側面図、図９は同じく要部拡大断面図である。
【００４０】
これは、第４実施例における尾筒入口環５の開口端部外周面と当該開口端部外周面に係着されたリング状のダンパ部材２５との間に、周方向に複数（例えば８ピース）分割されて常時締まり側に弾性付勢されたくさび部材２６を楔着させて摩擦ダンパを形成した例である。
【００４１】
詳細には、前記ダンパ部材２５は、尾筒入口環５の開口端部外周面に燃焼器尾筒２の軸線方向に係止された複数ピース（例えば８ピース）からなるダンパ本体２５ａと該ダンパ本体２５ａに隣接して内周面にテーパ面が形成されたリテーナリング２５ｂとからなり、このリテーナリング２５ｂと尾筒入口環５の開口端部外周面との間に、前記ダンパ本体２５ａを貫通するボルト２７の先端に螺着したくさび部材２６が楔着されている。そして、前記ボルト２７がダンパ本体２５ａに内装された皿ばね２８により前記くさび部材２６の締まり側に常時付勢されている。
【００４２】
これによれば、タービン稼働時の熱伸び等は従前通りＵサポート６により吸収される。
【００４３】
一方、ガスタービン燃焼器１の燃焼振動による燃焼器尾筒２の振動は、自由端である尾筒入口環５において、くさび部材２６の外面がリテーナリング２５ｂの内周面（テーパ面）と、くさび部材２６の内面が尾筒入口環５の開口端部外周面と各部材間のガタによりそれぞれ摺接（摩擦）することで減衰・抑制され、第４実施例と同様の作用・効果が得られる。
【００４４】
尚、上記実施例において、前記リテーナリング２５ｂと尾筒入口環５の開口端部外周面の摺接（摩擦）面にはクロムカーバイドコーティング等のコーティング層が施されると好適である。
【００４５】
［第６実施例］
図１０は本発明の第６実施例を示す燃焼器尾筒の側断面図、図１１は同じく正断面図である。
【００４６】
これは、第１実施例における燃焼器尾筒２の本体中間部外周面に、第４実施例と同様に、複数の摩擦板３０をリング状のリテーナ３１を介して周方向へ所定間隔離間して摺接可能に配設して摩擦ダンパを形成した例である。
【００４７】
詳細には、前記複数の摩擦板３０は、ボルト３３でリング状に結合されたリテーナ部材３１ａ，３１ｂに保持されると共に、リテーナ部材３１ａ，３１ｂ側からねじ込まれた複数の押付ねじ３２により燃焼器尾筒２の本体中間部外周面に押し付けられている。
【００４８】
これによれば、ガスタービン燃焼器１の燃焼振動による燃焼器尾筒２の振動は、本体中間部において、摩擦板３０の内面が燃焼器尾筒２の本体中間部外周面と、また摩擦板３０の外面がリテーナ部材３１ａ，３１ｂの内面と各部材間のガタによりそれぞれ摺接（摩擦）することで減衰・抑制され、第４実施例と同様の作用・効果が得られる。
【００４９】
尚、上記実施例において、摩擦板３０は２層以上で互いに周方向へずらして配設しても良い。
【００５０】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、各実施例を一つの燃焼器尾筒２において複数組み合わせて実施しても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項１に係る発明は、燃焼器尾筒の周面から分岐したバイパス管のエルボ先端をフローティングリングとダンパを介して車室側に支持したので、燃焼振動を効果的に抑制して疲労破壊や応力集中によるクラック発生を未然に回避することができる。
【００５２】
本発明の請求項２に係る発明は、前記ダンパはスプリングクリップを用いた摩擦ダンパであるので、構造が簡単で済む。
【００５３】
本発明の請求項３に係る発明は、前記ダンパはフローティングリングと該フローティングリングが摺接するスライドプレートとの間にスライドパッドと皿ばねを介装してなる摩擦ダンパであるので、皿ばねにより均一な面圧が得られ良好なダンパ機能が得られる。
【００５４】
本発明の請求項４に係る発明は、燃焼器尾筒の尾筒入口環をサポートを介して車室側に支持すると共に、尾筒入口環の開口端部外周にダンパを付設したので、燃焼振動を効果的に抑制して疲労破壊や応力集中によるクラック発生を未然に回避することができる。
【００５５】
本発明の請求項５に係る発明は、燃焼器尾筒の本体中間部外周にダンパを付設したので、燃焼振動を効果的に抑制して疲労破壊や応力集中によるクラック発生を未然に回避することができる。
【００５６】
本発明の請求項６に係る発明は、前記ダンパは燃焼器尾筒の外周面に周方向へ所定間隔離間して摺接可能に配設された複数の摩擦板を備えた摩擦ダンパであるので、構造が簡単で済む。
【００５７】
本発明の請求項７に係る発明は、前記ダンパは尾筒入口環の開口端部外周と当該開口端部外周に係着されたリング状のダンパ部材との間に周方向に複数分割されて楔着され常時締まり側に弾性付勢されたくさび部材を備えた摩擦ダンパであるので、構造が簡単で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すガスタービン燃焼器の要部断面図である。
【図２】同じくスプリングクリップ単体の構造説明図である。
【図３】本発明の第２実施例を示すバイパス管の平面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示すバイパス管の平面図である。
【図５】同じく側面図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す燃焼器尾筒における尾筒入口環部の要部側断面図である。
【図７】同じく正断面図である。
【図８】本発明の第５実施例を示す燃焼器尾筒における尾筒入口環部の一部切欠側面図である。
【図９】同じく要部拡大断面図である。
【図１０】本発明の第６実施例を示す燃焼器尾筒の側断面図である。
【図１１】同じく正断面図である。
【図１２】従来のガスタービン燃焼器の全体断面図である。
【符号の説明】
１　ガスタービン燃焼器
２　燃焼器尾筒
３　ガセット
４　車室
５　尾筒入口環
６　Ｕサポート
７　バイパス管
８　フローティングリング
９　支持プレート
１０　スプリングクリップ
１１　スライドプレート
１２　スライドパッド
１３　皿ばね
１４　支持ブラケット
１５　皿ばね
１６　スライドパッド
１７　コーティング層
２０　摩擦板
２１　スタッドボルト
２２ａ，２２ｂ　ボルト挿通孔
２３　ナット
２４　内筒
２５　ダンパ部材
２６　くさび部材
２７　ボルト
２８　皿ばね
３０　摩擦板
３１　リテーナ
３２　押付ねじ
３３　ボルト
【図１】
2004003763.tif 000003
【図２】
2004003763.tif 000004
【図３】
2004003763.tif 000005
【図４】
2004003763.tif 000006
【図５】
2004003763.tif 000007
【図６】
2004003763.tif 000008
【図７】
2004003763.tif 000009
【図８】
2004003763.tif 000010
【図９】
2004003763.tif 000011
【図１０】
2004003763.tif 000012
【図１１】
2004003763.tif 000013
【図１２】
2004003763.tif 000014