JPH0478894B2 - - Google Patents
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- JPH0478894B2 JPH0478894B2 JP62074368A JP7436887A JPH0478894B2 JP H0478894 B2 JPH0478894 B2 JP H0478894B2 JP 62074368 A JP62074368 A JP 62074368A JP 7436887 A JP7436887 A JP 7436887A JP H0478894 B2 JPH0478894 B2 JP H0478894B2
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- piece
- segment
- combustion chamber
- ceramic
- air inlet
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明はガスタービン燃焼器、とりわけ燃焼室
をセラミツク構造にするガスタービン燃焼器の改
良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION OBJECTS OF THE INVENTION (Industrial Field of Application) The present invention relates to an improvement in a gas turbine combustor, particularly in a gas turbine combustor in which the combustion chamber has a ceramic structure.
(従来の技術)
近時、発電用に適用されるガスタービン設備
は、出力増加の一途をたどり、とりわけ冷却翼の
開発力の向上によつてタービン入口燃焼ガス温度
が1500℃以上のものも適用可能になつている。か
ような超高温燃焼ガスを取扱うガスタービン燃焼
器においては、高熱負荷を考慮して内筒と外筒と
からなる二重壁構造のものが多く採用されてい
る。すなわち、燃焼室を形成する内筒は耐熱材
料、例えばニツケル基合金が適用され、また内筒
と外筒との間には圧縮機の吐出空気の一部を導く
通路を形成しておき、その空気を利用して燃焼室
内の燃焼ガス温度の希釈化を図つている。したが
つて、燃焼室は、苛酷な状態にさらされているに
もかかわらず、熱衝撃的または熱応力的に十分抗
し得る強度が保持されている。(Prior technology) Recently, the output of gas turbine equipment used for power generation has continued to increase, and in particular, improvements in the development of cooling blades have led to applications where the combustion gas temperature at the turbine inlet exceeds 1500°C. It's becoming possible. In gas turbine combustors that handle such extremely high-temperature combustion gas, a double-walled structure consisting of an inner cylinder and an outer cylinder is often adopted in consideration of the high heat load. That is, the inner cylinder that forms the combustion chamber is made of a heat-resistant material, such as a nickel-based alloy, and a passage is formed between the inner cylinder and the outer cylinder to guide part of the air discharged from the compressor. Air is used to dilute the temperature of the combustion gas inside the combustion chamber. Therefore, even though the combustion chamber is exposed to severe conditions, it maintains sufficient strength to withstand thermal shock or thermal stress.
(発明が解決しようとする問題点)
ところで、近時、セラミツクの開発力が進み、
ガスタービン燃焼器にセラミツクの適用が検討さ
れている。セラミツク製の部材をガスタービン燃
焼器に適用する場合、耐熱性がよく、低コストで
あり、また成型加工も容易である等の利便性を有
する反面、何分にも延性力が乏しく、このため適
用に当つては一抹の不安をかかえている。すなわ
ち、ガスタービン燃焼器は、上述超高温の燃焼ガ
スを空気で希釈する必要上、内筒に空気導入口を
取着してあるが、空気導入口が取着される内筒の
部位には、その形状に見合うように切欠きが予め
形成されている。このため、内筒に切欠きを設け
たまま、材料をセラミツクにすると、超高温の燃
焼ガスと空気との著しい温度差によつて、その取
着部位(特に内筒の切欠き部)に過度な応力集中
が生起し、従来の金属材料に比し、その損傷度合
は極めて高く、脆性破壊を受けることもしばしば
ある。(The problem that the invention attempts to solve) By the way, recently, the development power of ceramics has progressed,
The application of ceramics to gas turbine combustors is being considered. When applying ceramic parts to gas turbine combustors, they have good heat resistance, low cost, and are easy to mold, but on the other hand, they have very poor ductility. I have some concerns about its application. In other words, in a gas turbine combustor, an air inlet is attached to the inner cylinder because it is necessary to dilute the ultra-high temperature combustion gas with air. , a notch is previously formed to match the shape. For this reason, if the material is ceramic with a notch provided in the inner cylinder, the significant temperature difference between the ultra-high temperature combustion gas and the air will cause excessive damage to the attachment area (especially the notch in the inner cylinder). Stress concentration occurs, and the degree of damage is extremely high compared to conventional metal materials, often resulting in brittle fracture.
かかる不具合を解消するには、空気導入口の取
着部位を、例えば輪切に分割された内筒を次順に
積み重ねるとともに、その接合面間に挿通するこ
とを試みてはいるものの、いまだ恒久的解決策に
は至つていない。 In order to solve this problem, attempts have been made to attach the air inlet by, for example, stacking the inner cylinder divided into ring sections one after the other and inserting it between the joint surfaces, but it is still not possible to install the air inlet permanently. No solution has been reached.
そこで本発明は、上記の点に徴し、格別に構造
を複雑にすることもなく、超高温燃焼ガスによる
応力集中の要因となる熱衝撃等に十分抗し得るガ
スタービン燃焼器を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention aims to provide a gas turbine combustor that can sufficiently withstand thermal shock, etc., which causes stress concentration due to ultra-high temperature combustion gas, without making the structure particularly complicated. purpose.
(問題点を解決するための手段)
上記の目的を達成するために、本発明では、セ
ラミツク製円筒状のセグメントピースを胴軸に沿
つて積み重ね、これらセグメントピースの端縁相
互間に横断してセラミツク製の補強ピースと金属
製の空気導入口とを周設せしめて内筒燃焼室を形
成する一方、上記補強ピースに設ける突出部はセ
グメントピースの端縁を覆うように装着するとと
もに、上記セグメントピース、補強ピースで形成
される空間部に挿通する空気導入口は上記内筒燃
焼室を覆設する外被に固設することを特徴とす
る。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention stacks ceramic cylindrical segment pieces along the trunk axis, and crosses between the end edges of these segment pieces. A reinforcing piece made of ceramic and an air inlet made of metal are arranged around the inner combustion chamber to form an inner cylinder combustion chamber, while a protruding part provided on the reinforcing piece is attached to cover the edge of the segment piece, and The air inlet, which is inserted into the space formed by the piece and the reinforcing piece, is fixed to the outer sheath that covers the inner combustion chamber.
(作用)
本発明にかかるガスタービン燃焼器では、セラ
ミツク製円筒状のセグメントピースを積み重ね、
これらセグメントピースの端縁相互間に横断して
セラミツク製の補強ピースと金属製の空気導入口
を介装する。この場合、セグメントピースの端縁
は、補強ピースに設ける突出部に覆われており、
またセグメントピース、補強ピースで形成される
空間部に挿通する空気導入口は上記内筒燃焼室を
覆設する外被によつて固設される。このため、セ
グメントピース、補強ピースは、ともに切欠き部
分を設けることがないので、セラミツクの有する
固有の特性が十分活用できる。したがつて、超高
温燃焼ガスがもたらす過熱衝撃に起因する応力集
中によるセラミツク破損の心配はなくなる。(Function) In the gas turbine combustor according to the present invention, cylindrical ceramic segment pieces are stacked,
A reinforcing piece made of ceramic and an air inlet made of metal are interposed across the edges of these segment pieces. In this case, the edge of the segment piece is covered with a protrusion provided on the reinforcing piece,
Further, an air inlet that is inserted into the space formed by the segment piece and the reinforcing piece is fixed by an outer cover that covers the inner cylinder combustion chamber. Therefore, since neither the segment piece nor the reinforcing piece is provided with a cutout portion, the unique characteristics of ceramic can be fully utilized. Therefore, there is no need to worry about ceramic damage due to stress concentration caused by superheated shock caused by ultra-high temperature combustion gas.
(実施例)
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図において、符号1は本発明にかかる燃焼
器の概略全体を示し、燃焼器1の頂部にはコーン
部11を有し、このコーン部11に燃料噴射弁1
0が組み込まれている。このコーン部11の一端
は耐熱合金製の外被9に固設されている。 In FIG. 1, reference numeral 1 generally indicates the entire combustor according to the present invention, and the combustor 1 has a cone portion 11 at the top, and a fuel injection valve 1 is attached to the cone portion 11.
0 is included. One end of this cone portion 11 is fixed to a jacket 9 made of a heat-resistant alloy.
外被9の内側には、第2図に示すように、輪切
り状の短筒円筒であつて、セラミツク製のセグメ
ントピース2,3,…が胴軸に沿つて積み重ねら
れた内筒燃焼室1a,1a,…が配置されてい
る。 Inside the jacket 9, as shown in FIG. 2, there is an inner combustion chamber 1a, which is a short circular cylinder and has ceramic segment pieces 2, 3, ... stacked along the body axis. , 1a, . . . are arranged.
これら内筒燃焼室1a,1a,…を用いて一体
連続的に長く延びた燃焼室を形成するにあたり、
先ず、一つのセグメントピースを垂直に立て、そ
の他端縁を第3図に示される補強ピース7が覆う
ようにして装着される。すなわち、補強ピース7
は、同図にも見られるように、両側に空出部11
a,11aを有する、T字形状に形成されたもの
であつて、形状全体は比較的曲率の大きい曲面形
状に成形されている。このような形状の補強ピー
ス7の一の突出部11aは上記セグメントピース
の端縁に装着され、接着剤等で仮り留めされる。
仮り留めされた補強ピース7は、セグメントピー
スの周端に沿つて環状配置されるが、後述空気導
入口を挿入する空間部を残すようにしている。 In forming a continuously elongated combustion chamber using these inner cylinder combustion chambers 1a, 1a,...
First, one segment piece is set vertically, and the other end edge is covered with the reinforcing piece 7 shown in FIG. 3. That is, reinforcement piece 7
As can be seen in the same figure, there are hollow parts 11 on both sides.
It is formed in a T-shape having a and 11a, and the entire shape is formed into a curved surface shape with a relatively large curvature. One protrusion 11a of the reinforcing piece 7 having such a shape is attached to the edge of the segment piece and temporarily fixed with an adhesive or the like.
The temporarily fastened reinforcing piece 7 is arranged in an annular manner along the circumferential edge of the segment piece, leaving a space into which an air inlet, which will be described later, is inserted.
次に、補強ピース7の他の突出部11aにも他
のセグメントピースの端縁が装着され、上記と同
様に接着剤等で仮り留めして積み重ねられる。 Next, the edges of the other segment pieces are attached to the other protrusion 11a of the reinforcing piece 7, and the segments are temporarily fastened with an adhesive or the like and stacked in the same manner as described above.
こうして積み重ね作業が何回か繰り返して行わ
れ、最終的に一つの縦長の燃焼室ができあがる。 The stacking process is repeated several times in this way, until a single vertical combustion chamber is finally completed.
こうして、できあがつた燃焼室は、例えばセラ
ミツクフアイバー製等の断熱材8,8,…を介装
して耐熱合金製の外被8で被覆される。なお、断
熱材8,8,…を介装するのはしや熱のほかに、
超高温燃焼ガスによる急激な熱衝撃を吸収するた
めである。 The combustion chamber thus completed is covered with an outer sheath 8 made of a heat-resistant alloy, with insulation materials 8, 8, . . . made of, for example, ceramic fiber interposed therebetween. In addition to the heat insulation materials 8, 8, ..., the insulation materials 8, 8, ...
This is to absorb sudden thermal shock caused by ultra-high temperature combustion gas.
一方、外被8で被覆された燃焼室には、上述セ
グメントピース2,3,…の端縁を覆う補強ピー
ス7,7,…間に、予め設けておいた空間部に向
かつて空気導入口6,6,…が挿通される。これ
ら空気導入口6,6,…は第4図に示されるよう
に、基台6aと角筒6bが一体形成された耐熱合
金製であつて、空間部に挿通後、基台6aの端縁
は外被9にビス止めまたは溶接等によつて固設さ
れるようになつている。なお、空気入口6,6,
…を角筒によるのは、セグメントピース2,3,
…および補強ピース7,7,…の双方の端面に密
に当接するようにするためである。 On the other hand, in the combustion chamber covered with the outer sheath 8, an air inlet is provided toward a space provided in advance between reinforcing pieces 7, 7, . . . that cover the edges of the segment pieces 2, 3, . 6, 6, ... are inserted. As shown in FIG. 4, these air inlets 6, 6, ... are made of a heat-resistant alloy in which a base 6a and a rectangular tube 6b are integrally formed, and after being inserted into the space, is fixed to the outer cover 9 by screws, welding, or the like. In addition, air inlets 6, 6,
... is made by square tubes, segment pieces 2, 3,
. . . and the reinforcing pieces 7, 7, .
かくして、上記構成において、燃料噴射弁10
から燃料が噴射され、その燃料と空気導入口6,
6,…からの一次空気とが混合し、超高温燃焼ガ
ス(1500℃以上)が生成され、セグメントピース
2,3,…および補強ピース7,7,…は苛酷な
熱負荷にされされる。 Thus, in the above configuration, the fuel injection valve 10
Fuel is injected from the fuel and air inlet 6,
The primary air from 6, .
しかしながら、燃料噴射弁10側のセグメント
ピース2は、一端がコーン部11で拘束さら、他
端が補強ピース7,7,…、空気導入口6,6,
…で拘束されているので、胴軸に沿つて流れる超
高燃焼ガスによる熱衝撃を受けても胴軸方向への
移動は防止される。また、他のセグメントピース
3,4,…もその両端が補強ピース7,7,…、
空気導入口6,6,…で拘束されるので、上述と
同様に胴軸方向への移動は防止される。なお、燃
料噴射弁10から一番遠いセグメントピースは図
示しないガスタービンのトランジエンピースに接
続されて拘束されるので、胴軸方向への移動の心
配はない。 However, the segment piece 2 on the side of the fuel injection valve 10 has one end restrained by the cone part 11, and the other end has the reinforcing pieces 7, 7, ..., the air inlets 6, 6,
Since it is restrained by ..., movement in the direction of the cylinder axis is prevented even if it receives a thermal shock from the ultra-high combustion gas flowing along the cylinder axis. Also, the other segment pieces 3, 4, ... also have reinforcing pieces 7, 7, ... at both ends.
Since the air inlets 6, 6, . Note that since the segment piece farthest from the fuel injection valve 10 is connected to and restrained by a transition piece of a gas turbine (not shown), there is no fear of movement in the axial direction of the cylinder.
一方、セグメントピース2,3,4,…の端縁
間を覆うように装着された補強ピース7,7,…
は分割円弧輪線のように連なつているものの、そ
の両端は所与位置の空気導入口6,6,…の角筒
6b,6b,…に当接して拘束されているから、
抜け落ちることはない。さらに、補強ピース7,
7,…の表面は断熱材8,8,…を介装して外被
9,9,…で拘束されているから、もとの位置か
ら飛び出るようなことはない。また、空気導入口
6,6,…は外被9,9,…で固設されているか
ら、もとの位置から移動することはない。 On the other hand, reinforcing pieces 7, 7,... are attached to cover between the edges of segment pieces 2, 3, 4,...
are connected like a segmented arc ring wire, but both ends are restrained by coming into contact with the square tubes 6b, 6b, . . . of the air inlets 6, 6, . . . at given positions.
It won't fall off. Furthermore, reinforcing piece 7,
Since the surfaces of the parts 7, . . . are restrained by the jackets 9, 9, . . . with the insulation materials 8, 8, . Further, since the air inlets 6, 6, . . . are fixedly installed by the outer cover 9, 9, . . ., they do not move from their original positions.
このように、本発明にかかるガスタービン燃焼
器に適用されるセラミツクス部材では、超高温燃
焼ガスの熱衝撃による移動防止を十分考慮した上
で、切欠きを一切設けずして燃焼器内筒を形成し
ているので、セラミツクのすぐれた固有の特性を
あますところなく活用することができる。 As described above, in the ceramic member applied to the gas turbine combustor according to the present invention, the inner cylinder of the combustor is constructed without any notches, with sufficient consideration given to preventing the movement of ultra-high temperature combustion gas due to thermal shock. Because of this, the excellent unique properties of ceramic can be fully utilized.
以上説明の通り、本発明にかかるガスタービン
燃焼器では、セラミツク製のセグメントピース、
補強ピースを用い、また空気導入口を金属製とし
て内筒燃焼室を形成する一方、セグメントピース
端縁相互間は補強ピースの突出部で覆つて係合さ
せ、セグメントピースを横断的に配する補強ピー
スの分割輪状の両端は空気導入口で拘束し、空気
導入口は外被で固設してあるから、セグメントピ
ース、補強ピースには一切切欠きを設ける必要が
ない。したがつて、超大形の燃焼器にセラミツク
製の部材を適用しても、その材力の低下はなく、
十分工業的に活用できる効果がある。
As explained above, the gas turbine combustor according to the present invention includes ceramic segment pieces,
The inner combustion chamber is formed by using reinforcing pieces and the air inlet is made of metal, while the edges of the segment pieces are covered and engaged with the protruding parts of the reinforcing pieces, and the segment pieces are arranged transversely. Both ends of the segmented ring shape of the piece are restrained by the air inlet, and the air inlet is fixed by the outer cover, so there is no need to provide any notches in the segment piece or reinforcing piece. Therefore, even if ceramic members are used in a super-large combustor, the strength of the material will not decrease.
It is effective enough to be used industrially.
第1図は本発明にかかるガスタービン燃焼器の
一実施例を示す概略図、第2図はセグメントピー
スの一例を示す図、第3図は補強ピースの一例を
示す図、第4図は空気導入口の一例を示す図であ
る。
1a…内筒燃焼室、1,3,4,5…セグメン
トピース、6…空気導入口、7…補強ピース、8
…断熱材、9…外被。
Fig. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a gas turbine combustor according to the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of a segment piece, Fig. 3 is a diagram showing an example of a reinforcing piece, and Fig. 4 is a diagram showing an example of a segment piece. It is a figure showing an example of an introduction port. 1a... Inner cylinder combustion chamber, 1, 3, 4, 5... Segment piece, 6... Air inlet, 7... Reinforcement piece, 8
...insulation material, 9...outer covering.
Claims (1)
軸に沿つて積み重ね、これらセグメントピースの
端縁相互間に横断してセラミツク製の補強ピース
と金属製の空気導入口とを周設せしめて内筒燃焼
室を形成する一方、上記補強ピースに設ける突出
部はセグメントピースの端縁を覆うように装着す
るとともに、上記セグメントピース、補強ピース
で形成される空間部に挿通する空気導入口は上記
内筒燃焼室を覆設する外被に固設することを特徴
とするガスタービン燃焼器。1 Ceramic cylindrical segment pieces are stacked along the body axis, and a ceramic reinforcing piece and a metal air inlet are provided around the edges of the segment pieces to form an inner cylinder combustion chamber. On the other hand, the protrusion provided on the reinforcing piece is attached to cover the edge of the segment piece, and the air inlet inserted into the space formed by the segment piece and the reinforcing piece is connected to the inner cylinder combustion chamber. A gas turbine combustor characterized in that it is fixedly installed in an outer covering covering the combustor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7436887A JPS63243630A (en) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | Gas turbine combustor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7436887A JPS63243630A (en) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | Gas turbine combustor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243630A JPS63243630A (en) | 1988-10-11 |
| JPH0478894B2 true JPH0478894B2 (en) | 1992-12-14 |
Family
ID=13545150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7436887A Granted JPS63243630A (en) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | Gas turbine combustor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63243630A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0395309A (en) * | 1989-09-06 | 1991-04-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Combustion device for gas turbine |
| JPH0395310A (en) * | 1989-09-06 | 1991-04-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Combustion device for gas turbine |
| JPH0356054U (en) * | 1989-09-26 | 1991-05-29 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3918255A (en) * | 1973-07-06 | 1975-11-11 | Westinghouse Electric Corp | Ceramic-lined combustion chamber and means for support of a liner with combustion air penetrations |
| US4485630A (en) * | 1982-12-08 | 1984-12-04 | General Electric Company | Combustor liner |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP7436887A patent/JPS63243630A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63243630A (en) | 1988-10-11 |
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