…過渡構(gòu)件；10…氣流套筒；10a…狹窄部；10b…內(nèi)徑縮小部；10c…內(nèi)徑變化部；10d…下游側(cè)內(nèi)徑變化部；10e…內(nèi)徑變化部的與內(nèi)徑縮小部的連接部；10f…內(nèi)徑變化部的與氣流套筒的連接部；1L...環(huán)狀流路；12…板；13…噴燒器；20、20b、20c…環(huán)狀突起部；21…上游側(cè)剝離渦流；22a、22b…下游側(cè)剝離渦流；23…厚壁部；30…紊流促進(jìn)體；40、40a、40b…縱渦流產(chǎn)生器；41…縱渦流。
【具體實(shí)施方式】
[0036]如以下說明那樣，本發(fā)明的實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器通過強(qiáng)制對流來促進(jìn)構(gòu)件(燃燒器襯套)與流體(傳熱介質(zhì))之間的傳熱，即，使傳熱介質(zhì)沿著構(gòu)件的表面流動，在構(gòu)件與傳熱介質(zhì)之間進(jìn)行熱授受，促進(jìn)構(gòu)件的冷卻。
[0037]作為利用燃?xì)廨啓C(jī)的火力發(fā)電的效率提高中的課題，有燃燒氣體溫度的高溫化，伴隨于此需要進(jìn)行燃燒器襯套的冷卻強(qiáng)化。同時，燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的壓力損失的增大成為使燃?xì)廨啓C(jī)的效率降低的主要原因，因此需要避免這種情況。在此之中，在碰撞噴流冷卻(沖擊冷卻)中為了實(shí)現(xiàn)冷卻強(qiáng)化而增加噴流速度成為增大壓力損失大的主要原因。另外，在翅片冷卻中，有壓力損失隨著翅片數(shù)的增加而變大的傾向。另一方面，對由肋產(chǎn)生的紊流促進(jìn)而言，雖然壓力損失增加少，但即使縮窄肋間隔也不能實(shí)現(xiàn)大幅度的冷卻性能提高，因此增加肋所帶來的冷卻促進(jìn)存在極限。
[0038]在本發(fā)明中，考慮到以上的情況，提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，該燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器能夠在抑制壓力損失的增大的同時促進(jìn)燃燒器襯套的冷卻，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、制造工序的簡單性以及長壽命性優(yōu)異，且產(chǎn)品可靠性提高。
[0039]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器具備燃燒器襯套、在內(nèi)部具有燃燒器襯套的氣流套筒、以及形成在燃燒器襯套與氣流套筒之間且供壓縮空氣(傳熱介質(zhì))流通的環(huán)狀流路。氣流套筒具備使氣流套筒的內(nèi)徑以縮小的方式變化的內(nèi)徑變化部。燃燒器襯套具備環(huán)狀的突起部，所述環(huán)狀的突起部朝向氣流套筒突出，且設(shè)置在壓縮空氣的流動的方向由于內(nèi)徑變化部而變化的位置處、或比該位置靠壓縮空氣的流動方向的上游側(cè)的位置處。
[0040]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器由于在氣流套筒中具備內(nèi)徑變化部，因此能夠改變傳熱介質(zhì)的流動的方向而使速度增加，且由于在燃燒器襯套中具備環(huán)狀突起部，因此能夠促進(jìn)熱傳遞效果，從而能夠以簡單的結(jié)構(gòu)和小的壓力損失來促進(jìn)燃燒器襯套的對流冷卻(對流傳熱帶來的冷卻)，并且能夠提高產(chǎn)品可靠性。另外，通過調(diào)節(jié)內(nèi)徑變化部和環(huán)狀突起部的設(shè)置形狀、設(shè)置位置，能夠集中地冷卻燃燒器襯套的高溫部，將燃燒器襯套的溫度抑制為一定值以下。另外，由于能夠減少向燃燒器襯套安裝的部件數(shù)量而減少焊接部位的數(shù)量，因此能夠?qū)崿F(xiàn)燃燒器襯套的可靠性提高、和隨之帶來的長壽命化。另外，由于焊接部位的數(shù)量的減少，也能夠抑制燃燒器襯套的變形。此外，當(dāng)使環(huán)狀突起部的高度(突出長度)為一定值以上時，能夠提高燃燒器襯套的壓曲強(qiáng)度，有助于產(chǎn)品可靠性的提高。
[0041 ] 以下，利用附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器進(jìn)行說明。需要說明的是，在用于說明本發(fā)明的實(shí)施例的附圖中，有時對相同的要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，對這些要素省略重復(fù)的說明。另外，在以下的說明中，也將“燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器”、“燃燒器襯套”以及“燃?xì)廨啓C(jī)”分別稱為“燃燒器”、“襯套”以及“渦輪”。
[0042]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的剖視圖，也示出具備燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備(燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備)的概略結(jié)構(gòu)。燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備具備壓縮機(jī)1、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器6、燃?xì)廨啓C(jī)3以及發(fā)電機(jī)7。
[0043]壓縮機(jī)1壓縮空氣，生成高壓的燃燒用空氣(壓縮空氣2)。燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器6 (燃燒器6)使燃料與從壓縮機(jī)1導(dǎo)入的壓縮空氣2混合并燃燒，生成高溫的燃燒氣體4。燃?xì)廨啓C(jī)3(渦輪3)通過燃燒器6生成的燃燒氣體4的能量而得到軸驅(qū)動力。發(fā)電機(jī)7由渦輪3驅(qū)動，從而進(jìn)行發(fā)電。需要說明的是，壓縮機(jī)1、渦輪3以及發(fā)電機(jī)7的旋轉(zhuǎn)軸相互機(jī)械地連結(jié)。
[0044]燃燒器6具備氣流套筒(外筒)10、燃燒器襯套(內(nèi)筒)8、燃燒室5、過渡構(gòu)件(尾筒)9、環(huán)狀流路11、板12以及多個噴燒器13。
[0045]氣流套筒10為在內(nèi)部具備燃燒器襯套8和過渡構(gòu)件9的圓筒形狀的結(jié)構(gòu)體，對向燃燒器6供給的壓縮空氣2的流速、偏流進(jìn)行調(diào)節(jié)。燃燒器襯套8 (襯套8)為圓筒形狀的結(jié)構(gòu)體，與氣流套筒10隔開間隔而設(shè)置在氣流套筒10的內(nèi)側(cè)。燃燒室5形成在襯套8的內(nèi)部。過渡構(gòu)件9為筒狀的結(jié)構(gòu)體，與氣流套筒10隔開間隔而設(shè)置在氣流套筒10的內(nèi)側(cè)，并與襯套8的渦輪3側(cè)的開口部連接，將在燃燒室5中生成的燃燒氣體4向渦輪3引導(dǎo)。環(huán)狀流路11形成在過渡構(gòu)件9與氣流套筒10之間、以及襯套8與氣流套筒10之間，供從壓縮機(jī)1向燃燒室5供給的壓縮空氣2流通。壓縮空氣2還發(fā)揮冷卻襯套8的傳熱介質(zhì)的作用。過渡構(gòu)件9在襯套8的壓縮空氣2的流動方向的上游側(cè)與襯套8連接。
[0046]板12呈大致圓板狀，一端面面向燃燒室5，全面地堵塞襯套8的燃燒氣體4的流動方向的上游側(cè)端部，且以與襯套8的中心軸大致正交的方式設(shè)置在氣流套筒10上。多個噴燒器13配置在板12上。
[0047]在以下敘述的實(shí)施例中，省略對渦輪3的整體結(jié)構(gòu)、包含燃料噴嘴的燃燒器6的詳細(xì)作用的說明。關(guān)于這些，例如參照專利文獻(xiàn)1。
[0048]【實(shí)施例1】
[0049]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器6的剖視圖。燃燒器襯套8與氣流套筒10形成大致同軸狀的雙層圓筒結(jié)構(gòu)。氣流套筒10的直徑比燃燒器襯套8的直徑大，在氣流套筒10與燃燒器襯套8之間形成有環(huán)狀流路11。作為傳熱介質(zhì)的壓縮空氣2在環(huán)狀流路11中流動。
[0050]氣流套筒10具備狹窄部10a，所述狹窄部10a設(shè)置在氣流套筒10的內(nèi)壁上，朝向燃燒器襯套8突出且使氣流套筒10的內(nèi)徑以縮小的方式變化。狹窄部10a是縮窄環(huán)狀流路11的結(jié)構(gòu)體，具備內(nèi)徑變化部10c和內(nèi)徑縮小部10b。內(nèi)徑變化部10c是以隨著沿壓縮空氣2的流動方向前進(jìn)而逐漸接近燃燒器襯套8的方式與氣流套筒10傾斜地連接的面。內(nèi)徑縮小部10b是設(shè)置在比內(nèi)徑變化部10c靠壓縮空氣2的流動方向的下游側(cè)、與內(nèi)徑變化部10c連接且沿著壓縮空氣2的流動方向而延伸的面。以下，將氣流套筒10與內(nèi)徑變化部10c連接的位置稱為連接位置A，并將內(nèi)徑變化部10c與內(nèi)徑縮小部10b連接的位置稱為連接位置B。
[0051]環(huán)狀流路11隨著沿著壓縮空氣2的流動方向從連接位置A朝向連接位置B而逐漸變窄。從而，壓縮空氣2在被狹窄部10a縮窄的環(huán)狀流路11中(內(nèi)徑變化部10c與燃燒器襯套8之間、以及內(nèi)徑縮小部10b與燃燒器襯套8之間)流動。
[0052]需要說明的是，如圖2所示，狹窄部10a也能夠具備下游側(cè)內(nèi)徑變化部10d。下游側(cè)內(nèi)徑變化部10d是如下這樣的面:在壓縮空氣2的流動方向的下游側(cè)與內(nèi)徑縮小部10b連接，以隨著沿壓縮空氣2的流動方向前進(jìn)而逐漸遠(yuǎn)離燃燒器襯套8的方式與氣流套筒10傾斜地連接，并使氣流套筒10的內(nèi)徑以從內(nèi)徑縮小部10b起逐漸擴(kuò)大的方式變化。若設(shè)置有下游側(cè)內(nèi)徑變化部10d，則能夠得到進(jìn)一步抑制壓力損失的增大的效果。
[0053]燃燒器襯套8在燃燒器襯套8的外壁上具備朝向氣流套筒10突出的環(huán)狀的構(gòu)件即環(huán)狀突起部20。環(huán)狀突起部20設(shè)置在與氣流套筒10和內(nèi)徑變化部10c的連接位置A對置的位置處、即環(huán)狀流路11由于內(nèi)徑變化部10C而變窄從而壓縮空氣2的流動的方向發(fā)生變化的位置處、或者比該位置靠壓縮空氣2的流動方向的上游側(cè)的位置處。環(huán)狀突起部20呈環(huán)狀地設(shè)置在燃燒器襯套8的外壁上，除了具有用于保持燃燒器襯套8的形狀的作為加固件的功能，如后述那樣，還具有抑制燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器6的壓力損失的增大的功能、和促進(jìn)燃燒器襯套8的冷卻的功能。
[0054]環(huán)狀突起部20設(shè)置在以下敘述的襯套8的高溫部的附近、或者比該高溫部靠壓縮空氣2的流動方向的上游側(cè)的位置。該高溫部的位置、襯套8的壁面的溫度成為最大的部分的位置由燃燒器6的結(jié)構(gòu)決定，能夠通過燃燒試驗(yàn)、模擬而預(yù)先求出。
[0055]氣流套筒10與內(nèi)徑變化部10c的連接位置A能夠基于環(huán)狀突起部20的位置而確定。如上述那樣，環(huán)狀突起部20設(shè)置在與連接位置A對置的位置處、或者比該位置靠壓縮空氣2的流動方向的上游側(cè)的位置，因此連接位置A設(shè)置在與環(huán)狀突起部20對置的氣流套筒10的位置處、或者比該位置靠壓縮空氣2的流動方向的下游側(cè)的位置。若以這樣的位置關(guān)系配置連接位置A和環(huán)狀突起部20，則能夠得到抑制壓力損失的增大的效果。
[0056]—般而言，在自壓縮機(jī)1供給的壓縮空氣2在形成