燃燒器的尾筒、具備該尾筒的燃?xì)廨啓C(jī)及尾筒的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種即使在熱環(huán)境更嚴(yán)酷的條件下也能夠承受的燃燒器的尾筒。本發(fā)明的燃燒器的尾筒（20）具有：筒狀的筒主體（21）；筒狀的出口筒體（32），與筒主體的下游端接合，并與筒主體一起構(gòu)成筒體（B）；及內(nèi)凸緣（36），從出口筒體的下游端部朝向出口筒體的外周側(cè)延伸。出口筒體（32）與內(nèi)凸緣（36）為一體成形物。在出口筒體（32）上，在內(nèi)凸緣的上游側(cè)且沿著內(nèi)凸緣的位置形成有從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且沿周向延伸的槽（35），并且形成有在沿著筒體（B）的軸線（Ac）的方向上延伸且在槽處開口的冷卻流體通路（33）。
【專利說明】燃燒器的尾筒、具備該尾筒的燃?xì)廨啓C(jī)及尾筒的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃燒器的尾筒、具備該尾筒的燃?xì)廨啓C(jī)及尾筒的制造方法。
[0002]本申請對2011年9月27日在日本提交的特愿2011-210710專利申請主張優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援引于本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器具備將高溫/高壓的燃燒氣體送向渦輪的尾筒。該尾筒具備形成為筒狀的筒體和設(shè)于筒體的下游端且用于與渦輪的第一級入口連接的凸緣。
[0004]關(guān)于燃燒器的筒體，通常，截面面積隨著朝向下游側(cè)而變小，在內(nèi)部流動的燃燒氣體的流速升高。因此，在尾筒中，燃燒氣體相對于筒體的下游端部及凸緣的傳熱系數(shù)升高。即，在尾筒中，筒體的下游端部及凸緣處于最熱的嚴(yán)酷環(huán)境下。
[0005]因此，在專利文獻(xiàn)I中記載的尾筒中，為了對凸緣進(jìn)行冷卻而形成有貫通該連接凸緣的冷卻空氣通路。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-38166號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]近年來，為了提高渦輪的熱效率，在尾筒內(nèi)流動的燃燒氣體的溫度的高溫化迅速發(fā)展，尾筒的下游側(cè)端部的熱環(huán)境變得更嚴(yán)酷。因此，期望即使在熱環(huán)境更嚴(yán)酷的條件下也能夠承受的尾筒。
[0009]因此，為了響應(yīng)這種期望，本發(fā)明的目的在于提供即便在熱環(huán)境更嚴(yán)酷的條件下使用也能夠承受的燃燒器的尾筒及具備該尾筒的燃?xì)廨啓C(jī)、尾筒的制造方法。
[0010]解決課題用的方法
[0011]用于實(shí)現(xiàn)上述目的的發(fā)明的燃燒器的尾筒的特征在于，
[0012]上述燃燒器的尾筒具有形成為筒狀的筒體，高溫的燃燒氣體在上述筒體的內(nèi)周側(cè)流動而將上述燃燒氣體送向渦輪，上述燃燒器的尾筒具有:筒狀的筒主體；筒狀的出口筒體，與上述筒主體的下游端接合，并與上述筒主體協(xié)同地構(gòu)成上述筒體；及凸緣，從上述出口筒體的下游端部朝向上述出口筒體的外周側(cè)延伸，
[0013]上述出口筒體與上述凸緣為一體成形物，在上述出口筒體上，在上述凸緣的上游側(cè)且沿著上述凸緣的位置形成有從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且沿周向延伸的槽，并且形成有在沿著上述筒體的軸線的方向上延伸且在上述槽處開口的冷卻流體通路。
[0014]在該尾筒中，由出口筒體與從該出口筒體的下游端部向外周側(cè)延伸的凸緣的一體成形品形成尾筒的下游端部的暴露于燃燒氣體的部分。在該部分中沒有焊接部，因此能夠避免尾筒的下游端部的焊接部中的熱疲勞裂紋等。
[0015]另外，在該尾筒中，使冷卻流體在出口筒體的冷卻流體通路中流動，從而能夠?qū)ξ餐驳南掠味瞬窟M(jìn)行冷卻。而且，在該尾筒中，冷卻流體從出口筒體的冷卻流體通路向在出口筒體中的凸緣的上游側(cè)且沿著該凸緣的位置形成的槽內(nèi)噴出，在該槽中，與在上下游方向上相向的一對槽側(cè)面中的下游側(cè)的槽側(cè)面及與該下游側(cè)的槽側(cè)面相連的凸緣的上游端面碰撞。因此，在該尾筒中，能夠?qū)ν咕夁M(jìn)行冷卻效率極高的沖擊冷卻。
[0016]因此，根據(jù)該尾筒，即使在熱環(huán)境更嚴(yán)酷的條件下也能夠承受。
[0017]此處，在上述燃燒器的尾筒中，也可以形成有從上述槽向上述燃燒氣體所存在的區(qū)域側(cè)貫通的冷卻流體通路。
[0018]在該尾筒中，在使用了被壓縮機(jī)壓縮后的壓縮空氣作為冷卻流體的情況下，能夠?qū)Τ隹谕搀w及凸緣進(jìn)行了冷卻的壓縮空氣向燃燒氣體中放出。
[0019]此外，也可以取代壓縮空氣而使用蒸氣作為冷卻流體。在這種情況下，優(yōu)選為，暫時積存從上述出口筒體的上述冷卻流體通路經(jīng)由上述槽而從上述槽的開口出來的上述冷卻流體的套管設(shè)于上述出口筒體的外周側(cè)，能夠回收從該套管內(nèi)出來的蒸氣。
[0020]此處，優(yōu)選為，在上述燃燒器的尾筒中，上述出口筒體的內(nèi)周面從與上述筒主體的接合部朝向下游側(cè)呈直線狀延伸。
[0021]在該尾筒中，能夠比較容易地形成出口筒體與凸緣的一體成形品。而且，在該尾筒中，冷卻流體通路也能夠形成為直線狀，因此也能夠容易地形成該冷卻流體通路。
[0022]另外，優(yōu)選為，在上述燃燒器的尾筒中，在形成上述筒主體的筒主體板上形成有在沿著上述筒體的軸線的方向上延伸的冷卻流體通路，上述冷卻流體通路與上述出口筒體的上述冷卻流體通路連通。
[0023]在該尾筒中，能夠通過冷卻流體冷卻尾筒的下游端部的同時也冷卻筒主體。因此，能夠以較少的冷卻流體高效地對尾筒的較寬的區(qū)域進(jìn)行冷卻。
[0024]另外，用于實(shí)現(xiàn)上述目的的發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的特征在于，
[0025]具備:具有上述尾筒的上述燃燒器；壓縮機(jī)，將壓縮空氣送向上述燃燒器；及由來自上述燃燒器的上述燃燒氣體驅(qū)動的上述渦輪。
[0026]在該燃?xì)廨啓C(jī)中也具備上述尾筒，因此即使在熱環(huán)境更嚴(yán)酷的條件下也能夠承受。因此，能夠使燃?xì)廨啓C(jī)以更高的溫度工作，能夠?qū)崿F(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)的高輸出/高效化。
[0027]另外，用于實(shí)現(xiàn)上述目的的尾筒的制造方法中，
[0028]上述尾筒是燃燒器的尾筒，具有形成為筒狀的筒體，高溫的燃燒氣體在上述筒體的內(nèi)周側(cè)流動而將上述燃燒氣體送向渦輪，上述燃燒器的尾筒的制造方法的特征在于包括:筒主體制造工序，制造筒狀的筒主體；出口部制造工序，制造筒狀的出口筒體和凸緣一體成形所得的成形品，該筒狀的出口筒體與上述筒主體的下游端接合，并與上述筒主體協(xié)同地構(gòu)成上述筒體，該凸緣從上述出口筒體的下游端部朝向上述出口筒的外周側(cè)延伸；及接合工序，將上述筒主體的下游端與上述出口筒體的上游端接合而形成上述筒體，
[0029]上述出口部制造工序包括:槽形成工序，在上述出口筒體中，在上述凸緣的上游側(cè)且沿著上述凸緣的位置形成從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且沿周向延伸的槽；及通路形成工序，在上述出口筒體上形成在沿著上述筒體的軸線的方向上延伸且在上述槽處開口的冷卻流體通路。
[0030]在該制造方法中，由出口筒體與從該出口筒體的下游端部向外周側(cè)延伸的凸緣的一體成形品形成尾筒的下游端部的暴露于燃燒氣體的部分。因此，在該部分中沒有焊接部，因此能夠避免尾筒的下游端部的焊接部中的熱疲勞裂紋等。[0031]另外，在由該制造方法制造出的尾筒中，使冷卻流體在出口筒體的冷卻流體通路中流動，從而能夠?qū)ξ餐驳南掠味瞬窟M(jìn)行冷卻。而且，在由該制造方法制造出的尾筒中，冷卻流體從出口筒體的冷卻流體通路向在出口筒體中的凸緣的上游側(cè)且沿著該凸緣的位置形成的槽內(nèi)噴出，在該槽中，與在上下游方向上相向的一對槽側(cè)面中的下游側(cè)的槽側(cè)面及與該下游側(cè)的槽側(cè)面相連的凸緣的上游端面碰撞。因此，在由該制造方法制造出的尾筒中，能夠?qū)ν咕夁M(jìn)行冷卻效率極高的沖擊冷卻。
[0032]此處，在上述尾筒的制造方法中，也可以是:
[0033]上述筒主體制造工序包括:
[0034]通路形成工序，在形成上述筒主體的筒主體板上形成在沿著上述筒體的軸線的方向上延伸的冷卻流體通路；及
[0035]缺口形成工序，在上述筒主體板的下游端部形成缺口部，該缺口部從上述筒主體板的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且與上述冷卻流體通路相連，
[0036]上述出口部制造工序包括缺口形成工序，在上述出口筒體的上游端部形成缺口部，該缺口部從上述出口筒體的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且與上述出口筒體的上述冷卻流體通路相連，
[0037]上述接合工序包括:筒接合工序，將上述筒主體的下游端與上述出口筒體的上游端接合；及蓋接合工序，將蓋從外周側(cè)接合于上述筒主體的下游端部與上述出口筒體的上游端部，該蓋堵塞由上述筒主體的上述缺口部和上述出口筒體的上述缺口部形成的槽的開□。
[0038]在該制造方法中，能夠以簡易的結(jié)構(gòu)將筒主體及出口筒體的冷卻流體通路連接。因此，在由該制造方法制造出的尾筒中，能夠通過冷卻流體高效地冷卻尾筒的下游端部的同時也冷卻筒主體。
[0039]另外，上述尾筒的制造方法中，也可以是:
[0040]上述筒主體制造工序包括通路形成工序，在上述筒主體上形成在沿著上述筒體的軸線的方向上延伸的冷卻流體通路，上述接合工序包括:筒接合工序，將上述筒主體的下游端與上述出口筒體的上游端接合；槽形成工序，從外周側(cè)切缺上述筒主體的下游端與上述出口筒體的上游端的接合部而形成槽，該槽從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷而與上述筒主體的上述冷卻流體通路及上述出口筒體的上述冷卻流體通路相連并且沿周向延伸；及蓋接合工序，將堵塞上述槽的開口的蓋從外周側(cè)接合于上述筒主體的下游端部與上述出口筒體的上游端部。
[0041]在該制造方法中，能夠以簡易的結(jié)構(gòu)將筒主體及出口筒體的冷卻流體通路連接。因此，在由該制造方法制造出的尾筒中，能夠通過冷卻流體高效地冷卻尾筒的下游端部的同時也冷卻筒主體。
[0042]發(fā)明效果
[0043]在本發(fā)明中，由一體成形品形成尾筒的下游端部的暴露于燃燒氣體的部分，在該部分中沒有焊接部，因此能夠避免尾筒的下游端部的焊接部中的熱疲勞裂紋等。另外，在本發(fā)明中，使冷卻流體在出口筒體的冷卻流體通路中流動，從而能夠?qū)ξ餐驳南掠味瞬窟M(jìn)行冷卻。而且，在本發(fā)明中，能夠?qū)ν咕夁M(jìn)行冷卻效率極高的沖擊冷卻。
[0044]因此，本發(fā)明的尾筒能夠即便在熱環(huán)境更嚴(yán)酷的條件下使用也能夠承受?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0045]圖1是將本發(fā)明的一實(shí)施方式中的燃?xì)廨啓C(jī)的主要部位剖切后的整體側(cè)視圖。
[0046]圖2是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器周圍的剖視圖。
[0047]圖3是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的尾筒的立體圖。
[0048]圖4是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的筒主體的主要部位剖切立體圖。
[0049]圖5是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的尾筒的下游端部的剖視圖。
[0050]圖6是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式中的筒主體與出口部的接合過程的說明圖(其—X
[0051]圖7是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式中的筒主體與出口部的接合過程的說明圖(其二)。
[0052]圖8是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的尾筒的制造步驟的流程圖。
[0053]圖9是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的變形例中的筒主體與出口部的接合過程的說明圖，該圖(a)表示筒主體與出口筒體的焊接過程，該圖(b)表示槽形成過程，該圖(C)表示蓋焊接過程。
[0054]圖10是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的尾筒的其他制造步驟的流程圖。
[0055]圖11是本發(fā)明的一實(shí)施方式的變形例中的尾筒的下游端部的剖視圖。
[0056]圖12是本發(fā)明的一實(shí)施方式的其他變形例中的尾筒的下游端部的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]以下，參照圖1?圖8，詳細(xì)地說明本發(fā)明的燃燒器的尾筒、具備該尾筒的燃?xì)廨啓C(jī)及尾筒的制造方法的實(shí)施方式。
[0058]如圖1所示，本實(shí)施方式的燃?xì)廨啓C(jī)具備:壓縮機(jī)1，對外部空氣進(jìn)行壓縮而生成壓縮空氣；多個燃燒器10，將來自燃料供給源的燃料與壓縮空氣混合并使其燃燒而生成燃燒氣體；及渦輪2，由燃燒氣體驅(qū)動。
[0059]渦輪2具備殼體3和在該殼體3內(nèi)旋轉(zhuǎn)的渦輪轉(zhuǎn)子4。該渦輪轉(zhuǎn)子4例如與通過該渦輪轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電機(jī)(未圖示)連接。多個燃燒器10以渦輪轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)軸線Ar為中心沿周向互相等間隔地固定于殼體3。
[0060]如圖2所示，燃燒器10具備尾筒20及燃料供給器11。尾筒20將高溫/高壓的燃燒氣體G送給渦輪2。燃料供給器11向該尾筒20內(nèi)供給燃料及壓縮空氣。
[0061]燃料供給器11具備引燃器12和多個主噴嘴13。引燃器12向尾筒20內(nèi)供給引燃燃料X及壓縮空氣A，并在該尾筒20內(nèi)形成擴(kuò)散火焰。多個主噴嘴13預(yù)先將主燃料Y及壓縮空氣A混合而作為預(yù)混合氣體向尾筒20內(nèi)供給，并在該尾筒20內(nèi)形成預(yù)混火焰。
[0062]如圖2及圖3所示，尾筒20具備:筒主體21、入口部27、出口部31、旁通連接部26、入蒸氣套管28及出蒸氣套管29。筒主體21形成為筒狀，燃燒氣體在筒主體21的內(nèi)周側(cè)流動。入口部27接合于筒主體21的上游端，并與燃料供給器11連接。出口部31接合于筒主體21的下游端，并與渦輪2的第一級入口 5連接。旁通連接部26與旁通配管6連接，該旁通配管6不經(jīng)由燃料供給器11而將來自壓縮機(jī)I的壓縮空氣A向筒主體21內(nèi)引導(dǎo)。入蒸氣套管28設(shè)于筒主體21的外周。出蒸氣套管29設(shè)于出口部31的外周。[0063]接著，按照圖8所示的流程圖對該尾筒20的制造步驟進(jìn)行說明。
[0064]尾筒20通過執(zhí)行以下所示的工序而制造。為筒主體21的制造工序(S10)、入口部27及旁通連接部26的制造工序(S18)、出口部31的制造工序(S20)、蒸氣套管28、29的制造工序(S28 )及將由以上的工序制造所得的部件進(jìn)行接合的接合工序(S30 )。
[0065]在筒主體21的制造工序(SlO)中，首先，如圖4所示，將加工成所期望的形狀及尺寸的兩張板22o、22i接合而形成筒主體板22。兩張板22o、22i均為耐熱性優(yōu)良的Ni基合金。在兩張板22o、22i中的形成筒主體板22的外周側(cè)的外筒板22ο的內(nèi)周面形成多個通路用槽23o(Sll)，該多個通路用槽23ο向外周側(cè)凹陷且在沿著尾筒20的軸線Ac的方向上延伸。接著，經(jīng)由釬料而使板22o、22i重合為兩張，例如在真空加熱爐內(nèi)將兩張板22o、22i彼此釬焊接合，而形成筒主體板22 (S12)。形成于外筒板22ο的通路用槽23ο通過該外筒板22ο與內(nèi)筒板22i接合而堵塞該通路用槽23ο的開口，而形成冷卻流體通路23。經(jīng)由這些工序而制造多張筒主體板22。
[0066]接著，如圖6所示，在多個筒主體板22中的形成筒主體21的下游端部的筒主體板22的下游端部形成缺口部24 (S13)，該缺口部24從該筒主體板22的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且沿著作為筒主體21的周向的方向延伸。對于該缺口部24，為了與冷卻流體通路23相連，不僅將形成筒主體板22的外筒板22ο切缺而且還將內(nèi)筒板22i的一部分切缺而形成。該缺口部24例如通過電火花加工或機(jī)械加工等而形成。
[0067]接著，對多個筒主體板22分別實(shí)施彎曲加工(S14)之后，通過焊接將多個筒主體板22彼此接合，形成筒狀的筒主體21 (S15)。關(guān)于該筒狀的筒主體21，截面面積隨著朝向下游側(cè)而逐漸變小。
[0068]如圖5所示，出口部31具有出口筒體32、內(nèi)凸緣36、外凸緣38及角撐板39。出口筒體32為筒狀,與筒主體21的下游端接合而與筒主體21協(xié)同地構(gòu)成尾筒20的筒體B。內(nèi)凸緣36從出口筒體32的下游端部朝向出口筒體32的外周側(cè)延伸。外凸緣38接合于該內(nèi)凸緣36的外周。角撐板39對尾筒20進(jìn)行支撐。這些部分中的出口筒體32與內(nèi)凸緣36以一體成形品的方式構(gòu)成出口主體37。
[0069]在出口部31的制造工序(S20)中，首先，例如使Ni基合金流入到出口主體37的鑄模，鑄造該出口主體37的半成品(S21)。此外，該半成品具有出口筒體32和內(nèi)凸緣36。接著，在該半成品中形成冷卻流體通路33、槽35及缺口部34，制成出口主體37 (S22)。
[0070]在出口筒體32中的內(nèi)凸緣36的上游側(cè)且沿著該內(nèi)凸緣36的位置，槽35從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且沿周向延伸。另外，缺口部34在出口筒體32的上游端部從該出口筒體32的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且沿出口筒體32的周向延伸。另外，冷卻流體通路33在從出口筒體32的上游端到出口筒體32的下游端部的槽35之間在沿著尾筒20 (或筒體B)的軸線Ac的方向上延伸、更具體而言在該軸線Ac中在沿著出口筒體32的軸線的方向上延伸。槽35形成為，從出口筒體32的外周面到槽底的距離比從出口筒體32的外周面到冷卻流體通路33的尾筒20的軸線Ac側(cè)的邊緣的距離長，以使冷卻流體通路33的下游側(cè)開口的整體能夠與槽側(cè)面相面對。另外，缺口部34形成為，從出口筒體32的外周面到缺口部34的底的距離比從出口筒體32的外周面到冷卻流體通路33的尾筒20的軸線Ac側(cè)的邊緣的距離長，以使冷卻流體通路33的上游側(cè)開口的整體能夠與該切口部相面對。缺口部34及槽35例如通過電火花加工或機(jī)械加工等而形成。另外，冷卻流體通路33例如通過電火花加工、電解加工等而形成。
[0071]出口筒體32的內(nèi)周面從出口筒體32的上游端朝著下游側(cè)呈直線狀延伸。此外，這并不意味著將基于包含尾筒20 (或筒體B)的軸線Ac和渦輪轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)軸線Ar (示于圖1)的假想平面的出口筒體32的截面形狀如圖2及圖5所示地限定為長方形，如圖11所示，出口筒體32x的上述截面形狀也可以為梯形。在這種情況下，梯形的斜邊表示出口筒體32x的內(nèi)周面的截面，上邊表示出口筒體32x的下游端、即燃燒氣體的出口緣31e。
[0072]形成于這些出口筒體32、32x的冷卻流體通路33與這些出口筒體32、32x的內(nèi)周面平行且如上所述地在沿著尾筒20、20x (或筒體B)的軸線Ac的方向上延伸。這樣一來，通過將出口筒體32，32x的內(nèi)周面朝向下游側(cè)呈直線狀地形成，能夠比較容易地進(jìn)行鑄造。而且，能夠?qū)⒗鋮s流體通路33呈直線狀地形成于該出口筒體32、32x，因此能夠通過電火花加工、電解加工等而容易地形成冷卻流體通路33。
[0073]在出口部31的制造工序(S20)中，還與出口主體37的形成(S21、S22)并行地或前后地形成其他部件、即外凸緣38、角撐板39 (S23)。
[0074]而且，在出口部31的制造工序(S20)中，在作為一體成形品的出口主體37的出口筒體32的外周焊接角撐板39，在出口主體37的內(nèi)凸緣36的外周焊接外凸緣38(S24)。以上，出口部31的制造工序(S20)結(jié)束。
[0075]此外，在本實(shí)施方式中，由內(nèi)凸緣36和外凸緣38構(gòu)成用于將尾筒20與渦輪2的第一級入口 5連接的渦輪連接凸緣，并且還形成供冷卻用蒸氣暫時積存的出蒸氣套管29a，由它們和出口筒體32包圍的區(qū)域成為蒸氣滯留區(qū)域。
[0076]在接合工序(S30)中，在筒主體21、入口部27及旁通連接部26完成的時刻，通過焊接將它們彼此接合(S31)。而且，在接合工序(S30)中，如圖6所示，將筒主體21的下游端與出口筒體32的上游端對接，并將它們彼此焊接(S32)。通過該焊接，筒主體21的下游端部和出口筒體32的上游端部所分別形成有的缺口部24、34相對，形成一個槽45。
[0077]接著，如圖7所示，對通過筒主體21和出口筒體32的焊接而形成的槽45中的焊接部W的一部分進(jìn)行磨削等，將該槽45的槽底加工成平坦。之后，將蓋41從外周側(cè)焊接于筒主體21的下游端部及出口筒體32的上游端部，堵塞槽45的開口(S34)。該槽45內(nèi)的空間形成向形成于出口筒體32的冷卻流體通路33供給冷卻用蒸氣的蒸氣集管室42。以上，完成筒主體21與出口部31的接合。
[0078]此外，此處，在將筒主體21、入口部27及旁通連接部26互相接合之后，將筒主體21與出口部31接合，但也可在將筒主體21與出口部31接合之后，將筒主體21、入口部27及旁通連接部26互相接合。另外，此處，在將外凸緣38、角撐板39接合于出口主體37而制成出口部31之后，將出口部31接合于筒主體21，但也可以在將未接合外凸緣38、角撐板39的出口主體37接合于筒主體21之后，將外凸緣38、角撐板39接合于該出口主體37。
[0079]接著，將由套管制造工序(S28)制造的入蒸氣套管28焊接于筒主體21的上下游方向上的大致中央部，并且將由套管制造工序(S28)制造的出蒸氣套管29焊接于筒主體21的下游端部及出口部31的出口筒體32 (S35)。以上，接合工序(S30)結(jié)束。
[0080]之后，根據(jù)需要對筒主體21、入口部27、出口部31及旁通連接部26等互相接合的部分進(jìn)行熱處理，而且，在筒主體21、入口部27、出口部31及旁通連接部26等中對暴露于燃燒氣體的部分進(jìn)行涂層處理等，而制成尾筒20。[0081]如以上那樣制成的尾筒20在其上游端部安裝另行制造的燃料供給器11等，制成燃燒器10。
[0082]如上所述，從燃料供給器11向尾筒20的筒狀的筒體B內(nèi)噴射燃料及壓縮空氣，燃料在該筒體B內(nèi)燃燒，生成高溫的燃燒氣體G。如上所述，關(guān)于筒狀的筒主體21，截面面積隨著朝向下游側(cè)而逐漸變小。因此，在尾筒20中，相對于筒體B的下游端部及內(nèi)凸緣36而言，燃燒氣體G的傳熱系數(shù)升高。因此，在該尾筒20中，尾筒20的下游端部暴露于最熱的嚴(yán)酷環(huán)境下。因此，在本實(shí)施方式中，對尾筒20的下游端部實(shí)施以下(I)、(2)所示的熱對策。
[0083](I)在出口主體37處形成尾筒20的下游端部的暴露于燃燒氣體G的部分，在該部分中沒有焊接部，該出口主體37是將與筒狀的筒主體21的下游端接合的筒狀的出口筒體32和從該出口筒體32的下游端部向外周側(cè)延伸的內(nèi)凸緣36 —體成形而得到的。
[0084]因此，在本實(shí)施方式中，能夠避免尾筒20的下游端部的焊接部的熱疲勞裂紋等。
[0085](2)使熱容量比空氣大的蒸氣在形成尾筒20的下游端部的出口部31的冷卻流體通路33中流動，從而對尾筒20的下游端部進(jìn)行冷卻。
[0086]冷卻用蒸氣S從外部流入到入蒸氣套管28內(nèi)，并從該入蒸氣套管28內(nèi)流入到筒主體21的多個冷卻流體通路23。如圖5所示，冷卻用蒸氣S在穿過該筒主體21的各冷卻流體通路23的過程中對筒主體21進(jìn)行冷卻。該冷卻用蒸氣S從筒主體21的各冷卻流體通路23流入到形成于筒主體21與出口筒體32的邊界部的蒸氣集管室42。該蒸氣集管室42跨及筒主體21與出口筒體32的焊接部W的整體而形成，因此能夠利用流入到蒸氣集管室42內(nèi)的冷卻用蒸氣S來切實(shí)地對該焊接部W整體進(jìn)行冷卻。流入到蒸氣集管室42內(nèi)的冷卻用蒸氣S向出口筒體32的多個冷卻流體通路33流入，并在穿過此處的過程中對出口筒體32進(jìn)行冷卻。
[0087]冷卻用蒸氣S從出口筒體32的冷卻流體通路33向在出口筒體32中的內(nèi)凸緣36的上游側(cè)且沿著該內(nèi)凸緣36的位置形成的槽35內(nèi)噴出，在該槽35中，與在上下游方向上相向的一對槽側(cè)面中的下游側(cè)的槽側(cè)面及與該下游側(cè)的槽側(cè)面相連的內(nèi)凸緣36的上游端面碰撞。這樣一來，冷卻用蒸氣S對內(nèi)凸緣36進(jìn)行沖擊冷卻。
[0088]與內(nèi)凸緣36的上游端面碰撞后的冷卻用蒸氣S流入到設(shè)于筒主體21的下游端部及出口筒體32的外周側(cè)的出蒸氣套管29a、29內(nèi)，并從該出蒸氣套管29a、29經(jīng)由配管而被回收。該出蒸氣套管29a、29設(shè)于筒主體21的下游端部及出口筒體32的外周側(cè)，內(nèi)容積比較大，能夠減小從出口筒體32的冷卻流體通路33噴出的冷卻用蒸氣S的流動阻力。因此，能夠增加在筒主體21及出口筒體32的冷卻流體通路23、33中流動的冷卻用蒸氣S的流量。
[0089]以上，在本實(shí)施方式中，在尾筒20的下游端部由一體成形品形成暴露于燃燒氣體G的部分，在該部分中沒有焊接部。另外，對構(gòu)成出口部31的下游端的內(nèi)凸緣36進(jìn)行冷卻效率極高的沖擊冷卻，因此本實(shí)施方式的尾筒20即使在熱環(huán)境極其嚴(yán)酷的條件下也能夠承受。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠使燃?xì)廨啓C(jī)以更高的溫度工作，能夠?qū)崿F(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)的高輸出/高效化。
[0090]另外，在本實(shí)施方式中，作為冷卻用流體的蒸氣S通過對尾筒20進(jìn)行冷卻而被加熱，通過回收該加熱的蒸氣來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的熱效率提高。
[0091]此外，在本實(shí)施方式中，使用作為冷卻用流體的蒸氣S，但也可以取代該蒸氣S而使用來自壓縮機(jī)I (示于圖1)的壓縮空氣A。在這種情況下，如圖12所示，壓縮空氣A也與蒸氣S同樣地從出口筒體32的冷卻流體通路33向槽35內(nèi)噴出，并與該槽35的下游側(cè)的槽側(cè)面及與該下游側(cè)的槽側(cè)面相連的內(nèi)凸緣36的上游端面碰撞。這樣一來，壓縮空氣A對內(nèi)凸緣36進(jìn)行沖擊冷卻。而且，在這種情況下，可以使對內(nèi)凸緣36進(jìn)行了沖擊冷卻的壓縮空氣A從內(nèi)凸緣36的下游端面36e向下游側(cè)放出、或從出口筒體的內(nèi)周面向燃燒氣體側(cè)呈薄膜狀噴出。即，也可以設(shè)為如下結(jié)構(gòu):形成從槽35向燃燒氣體G所存在的區(qū)域貫通的冷卻用流體通路33x，從槽35內(nèi)向燃燒氣體G所存在的區(qū)域放出壓縮空氣A。
[0092]接著，使用圖9及圖10，對筒主體21與出口部31的接合方法的變形例進(jìn)行說明。
[0093]以上的實(shí)施方式中，在將筒主體21的下游端與出口筒體32的上游端對接而將兩者焊接(S32)之前，分別在筒主體21的下游端部與出口筒體32的上游端部預(yù)先形成用于形成蒸氣集管室42的缺口部24、34 (S13、S22)。另一方面，本變形例中，在將筒主體21的下游端與出口筒體32的上游端對接而將兩者焊接之后，將該焊接部W切缺而形成用于形成蒸氣集管室42的槽45。
[0094]如圖10的流程圖所示，在本變形例的筒主體21的制造工序(SlOa)中，并不像以上的實(shí)施方式中的筒主體21的制造工序(SlO)那樣在筒主體板22形成缺口部24。另外，在本變形例的出口部31的制造工序(S20a)中的步驟22a中，也不像以上的實(shí)施方式中的出口部31的制造工序(S20)中的步驟22那樣在出口筒體32形成缺口部34。
[0095]在本變形例中，如圖9 (a)所示，在接合工序(S30a)中，在將筒主體21的下游端與出口筒體32的上游端對接而將兩者焊接之后(S32)，如圖9 (b)所示，從外周側(cè)切除包含該焊接部W的區(qū)域而形成槽45(S33)，該槽45從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷，并與筒主體21的冷卻流體通路23及出口筒體32的冷卻流體通路33相連，且該槽45沿周向延伸。該槽45例如通過電火花加工、機(jī)械加工等而形成。
[0096]而且，如圖9 (C)所示，從外周側(cè)將蓋41焊接于筒主體21的下游端部及出口筒體32的上游端部，由蓋41堵塞槽45的開口，形成蒸氣集管室42(S34)。以上，在本變形例中，通過筒主體21的下游端與出口筒體32的上游端的焊接(S32)、槽45的形成(S33)及蓋41的焊接(S34)，完成筒主體21與出口部31的接合。
[0097]以上，在本變形例中，在將筒主體21的下游端與出口筒體32的上游端焊接之后，將I筒主體21的下游端部與出口筒體32的上游端部切缺，能夠以一個工序形成槽45。另一方面，在以上的實(shí)施方式中，雖然需要分別以不同工序(S13、S22)形成筒主體21的下游端部的缺口部24和出口筒體32的上游端部的缺口部34，但能夠以形成筒主體21的筒主體板22被折彎之前的平坦的狀態(tài)在此處形成缺口部24。
[0098]如上所述，在本變形例與以上的實(shí)施方式中，關(guān)于槽45的形成步驟各自具有優(yōu)缺點(diǎn)，因此優(yōu)選根據(jù)缺口的加工方法等而適當(dāng)?shù)卮_定采用哪種方法。
[0099]附圖標(biāo)記說明
[0100]I 壓縮機(jī)
[0101]2 渦輪
[0102]4 渦輪轉(zhuǎn)子
[0103]10 燃燒器
[0104]20 尾筒[0105]21筒主體
[0106]20尾筒
[0107]22筒主體板
[0108]23冷卻流體通路
[0109]24缺口部
[0110]26旁通連接部
[0111]27入口部
[0112]28入蒸氣套管
[0113]29出蒸氣套管
[0114]31出口部
[0115]32出口筒體
[0116]33、33x 冷卻流體通路
[0117]34缺口部
[0118]35槽
[0119]36內(nèi)凸緣
[0120]37出口主體(成形品)
[0121]38外凸緣
[0122]41蓋
[0123]42蒸氣集管室
【權(quán)利要求】
1.一種燃燒器的尾筒，具有形成為筒狀的筒體，高溫的燃燒氣體在所述筒體的內(nèi)周側(cè)流動而將所述燃燒氣體送向渦輪， 所述燃燒器的尾筒具有: 筒狀的筒主體； 筒狀的出口筒體，與所述筒主體的下游端接合，并與所述筒主體協(xié)同地構(gòu)成所述筒體；及 凸緣，從所述出口筒體的下游端部朝向所述出口筒體的外周側(cè)延伸， 所述出口筒體與所述凸緣為一體成形物， 在所述出口筒體上，在所述凸緣的上游側(cè)且沿著所述凸緣的位置形成有從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且沿周向延伸的槽，并且形成有在沿著所述筒體的軸線的方向上延伸且在所述槽處開口的冷卻流體通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器的尾筒，其中， 所述燃燒器的尾筒形成有從所述槽向所述燃燒氣體所存在的區(qū)域側(cè)貫通的冷卻流體通路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃燒器的尾筒，其中， 所述出口筒體的內(nèi)周面從與所述筒主體的接合部朝向下游側(cè)呈直線狀延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的燃燒器的尾筒，其中， 在形成所述筒主體的筒主體板上形成有在沿著所述筒體的軸線的方向上延伸的冷卻流體通路，所述冷卻流體通路與所述出口筒體的所述冷卻流體通路連通。
5.一種燃?xì)廨啓C(jī)，具備: 具有權(quán)利要求1~4中任一項所述的尾筒的所述燃燒器； 將壓縮空氣送向所述燃燒器的壓縮機(jī)；及 由來自所述燃燒器的所述燃燒氣體驅(qū)動的所述渦輪。
6.一種尾筒的制造方法，所述尾筒是燃燒器的尾筒，具有形成為筒狀的筒體，高溫的燃燒氣體在所述筒體的內(nèi)周側(cè)流動而將所述燃燒氣體送向渦輪， 所述燃燒器的尾筒的制造方法包括: 筒主體制造工序，制造筒狀的筒主體； 出口部制造工序，制造筒狀的出口筒體和凸緣一體成形所得的成形品，所述筒狀的出口筒體與所述筒主體的下游端接合并與所述筒主體協(xié)同地構(gòu)成所述筒體，所述凸緣從所述出口筒體的下游端部朝向所述出口筒的外周側(cè)延伸；及接合工序，將所述筒主體的下游端與所述出口筒體的上游端接合而形成所述筒體，所述出口部制造工序包括:槽形成工序，在所述出口筒體中，在所述凸緣的上游側(cè)且沿著所述凸緣的位置形成從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且沿周向延伸的槽；及通路形成工序，在所述出口筒體上形成在沿著所述筒體的軸線的方向上延伸且在所述槽處開口的冷卻流體通路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的尾筒的制造方法，其中， 所述筒主體制造工序包括: 通路形成工序，在形成所述筒主體的筒主體板上形成在沿著所述筒體的軸線的方向上延伸的冷卻流體通路；及缺口形成工序，在所述筒主體板的下游端部形成缺口部，該缺口部從所述筒主體板的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且與所述冷卻流體通路相連， 所述出口部制造工序包括缺口形成工序，在所述出口筒體的上游端部形成缺口部，該缺口部從所述出口筒體的外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷且與所述出口筒體的所述冷卻流體通路相連， 所述接合工序包括:筒接合工序，將所述筒主體的下游端與所述出口筒體的上游端接合；及蓋接合工序，將蓋從外周側(cè)接合于所述筒主體的下游端部與所述出口筒體的上游端部，該蓋堵塞由所述筒主體的所述缺口部和所述出口筒體的所述缺口部形成的槽的開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的尾筒的制造方法，其中， 所述筒主體制造工序包括通路形成工序，在所述筒主體上形成在沿著所述筒體的軸線的方向上延伸的冷卻流體通路， 所述接合工序包括: 筒接合工序，將所述筒主體的下游端與所述出口筒體的上游端接合； 槽形成工序，從外周側(cè)切缺所述筒主體的下游端與所述出口筒體的上游端的接合部而形成槽，該槽從外周側(cè)向內(nèi)周側(cè)凹陷而與所述筒主體的所述冷卻流體通路及所述出口筒體的所述冷卻流體通路相連，并且沿周向延伸；及 蓋接合工序，將堵 塞所述槽的開口的蓋從外周側(cè)接合于所述筒主體的下游端部與所述出口筒體的上游端部。
【文檔編號】F02C7/18GK103764974SQ201280041710
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月27日
【發(fā)明者】羽田哲, 中村聰介, 田中克則, 赤城弘一, 小西哲, 柴田宏樹 申請人:三菱重工業(yè)株式會社