燃烧器的尾筒、具备该尾筒的燃气轮机及尾筒的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种即使在热环境更严酷的条件下也能够承受的燃烧器的尾筒。本发明的燃烧器的尾筒（20）具有：筒状的筒主体（21）；筒状的出口筒体（32），与筒主体的下游端接合，并与筒主体一起构成筒体（B）；及内凸缘（36），从出口筒体的下游端部朝向出口筒体的外周侧延伸。出口筒体（32）与内凸缘（36）为一体成形物。在出口筒体（32）上，在内凸缘的上游侧且沿着内凸缘的位置形成有从外周侧向内周侧凹陷且沿周向延伸的槽（35），并且形成有在沿着筒体（B）的轴线（Ac）的方向上延伸且在槽处开口的冷却流体通路（33）。
【专利说明】燃烧器的尾筒、具备该尾筒的燃气轮机及尾筒的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃烧器的尾筒、具备该尾筒的燃气轮机及尾筒的制造方法。
[0002]本申请对2011年9月27日在日本提交的特愿2011-210710专利申请主张优先权，并将其内容援引于本文中。
【背景技术】
[0003]燃气轮机的燃烧器具备将高温/高压的燃烧气体送向涡轮的尾筒。该尾筒具备形成为筒状的筒体和设于筒体的下游端且用于与涡轮的第一级入口连接的凸缘。
[0004]关于燃烧器的筒体，通常，截面面积随着朝向下游侧而变小，在内部流动的燃烧气体的流速升高。因此，在尾筒中，燃烧气体相对于筒体的下游端部及凸缘的传热系数升高。即，在尾筒中，筒体的下游端部及凸缘处于最热的严酷环境下。
[0005]因此，在专利文献I中记载的尾筒中，为了对凸缘进行冷却而形成有贯通该连接凸缘的冷却空气通路。
[0006]专利文献1:日本特开2010-38166号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]近年来，为了提高涡轮的热效率，在尾筒内流动的燃烧气体的温度的高温化迅速发展，尾筒的下游侧端部的热环境变得更严酷。因此，期望即使在热环境更严酷的条件下也能够承受的尾筒。
[0009]因此，为了响应这种期望，本发明的目的在于提供即便在热环境更严酷的条件下使用也能够承受的燃烧器的尾筒及具备该尾筒的燃气轮机、尾筒的制造方法。
[0010]解决课题用的方法
[0011]用于实现上述目的的发明的燃烧器的尾筒的特征在于，
[0012]上述燃烧器的尾筒具有形成为筒状的筒体，高温的燃烧气体在上述筒体的内周侧流动而将上述燃烧气体送向涡轮，上述燃烧器的尾筒具有:筒状的筒主体；筒状的出口筒体，与上述筒主体的下游端接合，并与上述筒主体协同地构成上述筒体；及凸缘，从上述出口筒体的下游端部朝向上述出口筒体的外周侧延伸，
[0013]上述出口筒体与上述凸缘为一体成形物，在上述出口筒体上，在上述凸缘的上游侧且沿着上述凸缘的位置形成有从外周侧向内周侧凹陷且沿周向延伸的槽，并且形成有在沿着上述筒体的轴线的方向上延伸且在上述槽处开口的冷却流体通路。
[0014]在该尾筒中，由出口筒体与从该出口筒体的下游端部向外周侧延伸的凸缘的一体成形品形成尾筒的下游端部的暴露于燃烧气体的部分。在该部分中没有焊接部，因此能够避免尾筒的下游端部的焊接部中的热疲劳裂纹等。
[0015]另外，在该尾筒中，使冷却流体在出口筒体的冷却流体通路中流动，从而能够对尾筒的下游端部进行冷却。而且，在该尾筒中，冷却流体从出口筒体的冷却流体通路向在出口筒体中的凸缘的上游侧且沿着该凸缘的位置形成的槽内喷出，在该槽中，与在上下游方向上相向的一对槽侧面中的下游侧的槽侧面及与该下游侧的槽侧面相连的凸缘的上游端面碰撞。因此，在该尾筒中，能够对凸缘进行冷却效率极高的冲击冷却。
[0016]因此，根据该尾筒，即使在热环境更严酷的条件下也能够承受。
[0017]此处，在上述燃烧器的尾筒中，也可以形成有从上述槽向上述燃烧气体所存在的区域侧贯通的冷却流体通路。
[0018]在该尾筒中，在使用了被压缩机压缩后的压缩空气作为冷却流体的情况下，能够将对出口筒体及凸缘进行了冷却的压缩空气向燃烧气体中放出。
[0019]此外，也可以取代压缩空气而使用蒸气作为冷却流体。在这种情况下，优选为，暂时积存从上述出口筒体的上述冷却流体通路经由上述槽而从上述槽的开口出来的上述冷却流体的套管设于上述出口筒体的外周侧，能够回收从该套管内出来的蒸气。
[0020]此处，优选为，在上述燃烧器的尾筒中，上述出口筒体的内周面从与上述筒主体的接合部朝向下游侧呈直线状延伸。
[0021]在该尾筒中，能够比较容易地形成出口筒体与凸缘的一体成形品。而且，在该尾筒中，冷却流体通路也能够形成为直线状，因此也能够容易地形成该冷却流体通路。
[0022]另外，优选为，在上述燃烧器的尾筒中，在形成上述筒主体的筒主体板上形成有在沿着上述筒体的轴线的方向上延伸的冷却流体通路，上述冷却流体通路与上述出口筒体的上述冷却流体通路连通。
[0023]在该尾筒中，能够通过冷却流体冷却尾筒的下游端部的同时也冷却筒主体。因此，能够以较少的冷却流体高效地对尾筒的较宽的区域进行冷却。
[0024]另外，用于实现上述目的的发明的燃气轮机的特征在于，
[0025]具备:具有上述尾筒的上述燃烧器；压缩机，将压缩空气送向上述燃烧器；及由来自上述燃烧器的上述燃烧气体驱动的上述涡轮。
[0026]在该燃气轮机中也具备上述尾筒，因此即使在热环境更严酷的条件下也能够承受。因此，能够使燃气轮机以更高的温度工作，能够实现燃气轮机的高输出/高效化。
[0027]另外，用于实现上述目的的尾筒的制造方法中，
[0028]上述尾筒是燃烧器的尾筒，具有形成为筒状的筒体，高温的燃烧气体在上述筒体的内周侧流动而将上述燃烧气体送向涡轮，上述燃烧器的尾筒的制造方法的特征在于包括:筒主体制造工序，制造筒状的筒主体；出口部制造工序，制造筒状的出口筒体和凸缘一体成形所得的成形品，该筒状的出口筒体与上述筒主体的下游端接合，并与上述筒主体协同地构成上述筒体，该凸缘从上述出口筒体的下游端部朝向上述出口筒的外周侧延伸；及接合工序，将上述筒主体的下游端与上述出口筒体的上游端接合而形成上述筒体，
[0029]上述出口部制造工序包括:槽形成工序，在上述出口筒体中，在上述凸缘的上游侧且沿着上述凸缘的位置形成从外周侧向内周侧凹陷且沿周向延伸的槽；及通路形成工序，在上述出口筒体上形成在沿着上述筒体的轴线的方向上延伸且在上述槽处开口的冷却流体通路。
[0030]在该制造方法中，由出口筒体与从该出口筒体的下游端部向外周侧延伸的凸缘的一体成形品形成尾筒的下游端部的暴露于燃烧气体的部分。因此，在该部分中没有焊接部，因此能够避免尾筒的下游端部的焊接部中的热疲劳裂纹等。[0031]另外，在由该制造方法制造出的尾筒中，使冷却流体在出口筒体的冷却流体通路中流动，从而能够对尾筒的下游端部进行冷却。而且，在由该制造方法制造出的尾筒中，冷却流体从出口筒体的冷却流体通路向在出口筒体中的凸缘的上游侧且沿着该凸缘的位置形成的槽内喷出，在该槽中，与在上下游方向上相向的一对槽侧面中的下游侧的槽侧面及与该下游侧的槽侧面相连的凸缘的上游端面碰撞。因此，在由该制造方法制造出的尾筒中，能够对凸缘进行冷却效率极高的冲击冷却。
[0032]此处，在上述尾筒的制造方法中，也可以是:
[0033]上述筒主体制造工序包括:
[0034]通路形成工序，在形成上述筒主体的筒主体板上形成在沿着上述筒体的轴线的方向上延伸的冷却流体通路；及
[0035]缺口形成工序，在上述筒主体板的下游端部形成缺口部，该缺口部从上述筒主体板的外周侧向内周侧凹陷且与上述冷却流体通路相连，
[0036]上述出口部制造工序包括缺口形成工序，在上述出口筒体的上游端部形成缺口部，该缺口部从上述出口筒体的外周侧向内周侧凹陷且与上述出口筒体的上述冷却流体通路相连，
[0037]上述接合工序包括:筒接合工序，将上述筒主体的下游端与上述出口筒体的上游端接合；及盖接合工序，将盖从外周侧接合于上述筒主体的下游端部与上述出口筒体的上游端部，该盖堵塞由上述筒主体的上述缺口部和上述出口筒体的上述缺口部形成的槽的开□。
[0038]在该制造方法中，能够以简易的结构将筒主体及出口筒体的冷却流体通路连接。因此，在由该制造方法制造出的尾筒中，能够通过冷却流体高效地冷却尾筒的下游端部的同时也冷却筒主体。
[0039]另外，上述尾筒的制造方法中，也可以是:
[0040]上述筒主体制造工序包括通路形成工序，在上述筒主体上形成在沿着上述筒体的轴线的方向上延伸的冷却流体通路，上述接合工序包括:筒接合工序，将上述筒主体的下游端与上述出口筒体的上游端接合；槽形成工序，从外周侧切缺上述筒主体的下游端与上述出口筒体的上游端的接合部而形成槽，该槽从外周侧向内周侧凹陷而与上述筒主体的上述冷却流体通路及上述出口筒体的上述冷却流体通路相连并且沿周向延伸；及盖接合工序，将堵塞上述槽的开口的盖从外周侧接合于上述筒主体的下游端部与上述出口筒体的上游端部。
[0041]在该制造方法中，能够以简易的结构将筒主体及出口筒体的冷却流体通路连接。因此，在由该制造方法制造出的尾筒中，能够通过冷却流体高效地冷却尾筒的下游端部的同时也冷却筒主体。
[0042]发明效果
[0043]在本发明中，由一体成形品形成尾筒的下游端部的暴露于燃烧气体的部分，在该部分中没有焊接部，因此能够避免尾筒的下游端部的焊接部中的热疲劳裂纹等。另外，在本发明中，使冷却流体在出口筒体的冷却流体通路中流动，从而能够对尾筒的下游端部进行冷却。而且，在本发明中，能够对凸缘进行冷却效率极高的冲击冷却。
[0044]因此，本发明的尾筒能够即便在热环境更严酷的条件下使用也能够承受。【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1是将本发明的一实施方式中的燃气轮机的主要部位剖切后的整体侧视图。
[0046]图2是本发明的一实施方式中的燃气轮机的燃烧器周围的剖视图。
[0047]图3是本发明的一实施方式中的尾筒的立体图。
[0048]图4是本发明的一实施方式中的筒主体的主要部位剖切立体图。
[0049]图5是本发明的一实施方式中的尾筒的下游端部的剖视图。
[0050]图6是表示本发明的一实施方式中的筒主体与出口部的接合过程的说明图(其—X
[0051]图7是表示本发明的一实施方式中的筒主体与出口部的接合过程的说明图(其二)。
[0052]图8是表示本发明的一实施方式的尾筒的制造步骤的流程图。
[0053]图9是表示本发明的一实施方式的变形例中的筒主体与出口部的接合过程的说明图，该图(a)表示筒主体与出口筒体的焊接过程，该图(b)表示槽形成过程，该图(C)表示盖焊接过程。
[0054]图10是表示本发明的一实施方式的尾筒的其他制造步骤的流程图。
[0055]图11是本发明的一实施方式的变形例中的尾筒的下游端部的剖视图。
[0056]图12是本发明的一实施方式的其他变形例中的尾筒的下游端部的剖视图。
【具体实施方式】
[0057]以下，参照图1?图8，详细地说明本发明的燃烧器的尾筒、具备该尾筒的燃气轮机及尾筒的制造方法的实施方式。
[0058]如图1所示，本实施方式的燃气轮机具备:压缩机1，对外部空气进行压缩而生成压缩空气；多个燃烧器10，将来自燃料供给源的燃料与压缩空气混合并使其燃烧而生成燃烧气体；及涡轮2，由燃烧气体驱动。
[0059]涡轮2具备壳体3和在该壳体3内旋转的涡轮转子4。该涡轮转子4例如与通过该涡轮转子4的旋转进行发电的发电机(未图示)连接。多个燃烧器10以涡轮转子4的旋转轴线Ar为中心沿周向互相等间隔地固定于壳体3。
[0060]如图2所示，燃烧器10具备尾筒20及燃料供给器11。尾筒20将高温/高压的燃烧气体G送给涡轮2。燃料供给器11向该尾筒20内供给燃料及压缩空气。
[0061]燃料供给器11具备引燃器12和多个主喷嘴13。引燃器12向尾筒20内供给引燃燃料X及压缩空气A，并在该尾筒20内形成扩散火焰。多个主喷嘴13预先将主燃料Y及压缩空气A混合而作为预混合气体向尾筒20内供给，并在该尾筒20内形成预混火焰。
[0062]如图2及图3所示，尾筒20具备:筒主体21、入口部27、出口部31、旁通连接部26、入蒸气套管28及出蒸气套管29。筒主体21形成为筒状，燃烧气体在筒主体21的内周侧流动。入口部27接合于筒主体21的上游端，并与燃料供给器11连接。出口部31接合于筒主体21的下游端，并与涡轮2的第一级入口 5连接。旁通连接部26与旁通配管6连接，该旁通配管6不经由燃料供给器11而将来自压缩机I的压缩空气A向筒主体21内引导。入蒸气套管28设于筒主体21的外周。出蒸气套管29设于出口部31的外周。[0063]接着，按照图8所示的流程图对该尾筒20的制造步骤进行说明。
[0064]尾筒20通过执行以下所示的工序而制造。为筒主体21的制造工序(S10)、入口部27及旁通连接部26的制造工序(S18)、出口部31的制造工序(S20)、蒸气套管28、29的制造工序(S28 )及将由以上的工序制造所得的部件进行接合的接合工序(S30 )。
[0065]在筒主体21的制造工序(SlO)中，首先，如图4所示，将加工成所期望的形状及尺寸的两张板22o、22i接合而形成筒主体板22。两张板22o、22i均为耐热性优良的Ni基合金。在两张板22o、22i中的形成筒主体板22的外周侧的外筒板22ο的内周面形成多个通路用槽23o(Sll)，该多个通路用槽23ο向外周侧凹陷且在沿着尾筒20的轴线Ac的方向上延伸。接着，经由钎料而使板22o、22i重合为两张，例如在真空加热炉内将两张板22o、22i彼此钎焊接合，而形成筒主体板22 (S12)。形成于外筒板22ο的通路用槽23ο通过该外筒板22ο与内筒板22i接合而堵塞该通路用槽23ο的开口，而形成冷却流体通路23。经由这些工序而制造多张筒主体板22。
[0066]接着，如图6所示，在多个筒主体板22中的形成筒主体21的下游端部的筒主体板22的下游端部形成缺口部24 (S13)，该缺口部24从该筒主体板22的外周侧向内周侧凹陷且沿着作为筒主体21的周向的方向延伸。对于该缺口部24，为了与冷却流体通路23相连，不仅将形成筒主体板22的外筒板22ο切缺而且还将内筒板22i的一部分切缺而形成。该缺口部24例如通过电火花加工或机械加工等而形成。
[0067]接着，对多个筒主体板22分别实施弯曲加工(S14)之后，通过焊接将多个筒主体板22彼此接合，形成筒状的筒主体21 (S15)。关于该筒状的筒主体21，截面面积随着朝向下游侧而逐渐变小。
[0068]如图5所示，出口部31具有出口筒体32、内凸缘36、外凸缘38及角撑板39。出口筒体32为筒状,与筒主体21的下游端接合而与筒主体21协同地构成尾筒20的筒体B。内凸缘36从出口筒体32的下游端部朝向出口筒体32的外周侧延伸。外凸缘38接合于该内凸缘36的外周。角撑板39对尾筒20进行支撑。这些部分中的出口筒体32与内凸缘36以一体成形品的方式构成出口主体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体37的铸模，铸造该出口主体37的半成品(S21)。此外，该半成品具有出口筒体32和内凸缘36。接着，在该半成品中形成冷却流体通路33、槽35及缺口部34，制成出口主体37 (S22)。
[0070]在出口筒体32中的内凸缘36的上游侧且沿着该内凸缘36的位置，槽35从外周侧向内周侧凹陷且沿周向延伸。另外，缺口部34在出口筒体32的上游端部从该出口筒体32的外周侧向内周侧凹陷且沿出口筒体32的周向延伸。另外，冷却流体通路33在从出口筒体32的上游端到出口筒体32的下游端部的槽35之间在沿着尾筒20 (或筒体B)的轴线Ac的方向上延伸、更具体而言在该轴线Ac中在沿着出口筒体32的轴线的方向上延伸。槽35形成为，从出口筒体32的外周面到槽底的距离比从出口筒体32的外周面到冷却流体通路33的尾筒20的轴线Ac侧的边缘的距离长，以使冷却流体通路33的下游侧开口的整体能够与槽侧面相面对。另外，缺口部34形成为，从出口筒体32的外周面到缺口部34的底的距离比从出口筒体32的外周面到冷却流体通路33的尾筒20的轴线Ac侧的边缘的距离长，以使冷却流体通路33的上游侧开口的整体能够与该切口部相面对。缺口部34及槽35例如通过电火花加工或机械加工等而形成。另外，冷却流体通路33例如通过电火花加工、电解加工等而形成。
[0071]出口筒体32的内周面从出口筒体32的上游端朝着下游侧呈直线状延伸。此外，这并不意味着将基于包含尾筒20 (或筒体B)的轴线Ac和涡轮转子4的旋转轴线Ar (示于图1)的假想平面的出口筒体32的截面形状如图2及图5所示地限定为长方形，如图11所示，出口筒体32x的上述截面形状也可以为梯形。在这种情况下，梯形的斜边表示出口筒体32x的内周面的截面，上边表示出口筒体32x的下游端、即燃烧气体的出口缘31e。
[0072]形成于这些出口筒体32、32x的冷却流体通路33与这些出口筒体32、32x的内周面平行且如上所述地在沿着尾筒20、20x (或筒体B)的轴线Ac的方向上延伸。这样一来，通过将出口筒体32，32x的内周面朝向下游侧呈直线状地形成，能够比较容易地进行铸造。而且，能够将冷却流体通路33呈直线状地形成于该出口筒体32、32x，因此能够通过电火花加工、电解加工等而容易地形成冷却流体通路33。
[0073]在出口部31的制造工序(S20)中，还与出口主体37的形成(S21、S22)并行地或前后地形成其他部件、即外凸缘38、角撑板39 (S23)。
[0074]而且，在出口部31的制造工序(S20)中，在作为一体成形品的出口主体37的出口筒体32的外周焊接角撑板39，在出口主体37的内凸缘36的外周焊接外凸缘38(S24)。以上，出口部31的制造工序(S20)结束。
[0075]此外，在本实施方式中，由内凸缘36和外凸缘38构成用于将尾筒20与涡轮2的第一级入口 5连接的涡轮连接凸缘，并且还形成供冷却用蒸气暂时积存的出蒸气套管29a，由它们和出口筒体32包围的区域成为蒸气滞留区域。
[0076]在接合工序(S30)中，在筒主体21、入口部27及旁通连接部26完成的时刻，通过焊接将它们彼此接合(S31)。而且，在接合工序(S30)中，如图6所示，将筒主体21的下游端与出口筒体32的上游端对接，并将它们彼此焊接(S32)。通过该焊接，筒主体21的下游端部和出口筒体32的上游端部所分别形成有的缺口部24、34相对，形成一个槽45。
[0077]接着，如图7所示，对通过筒主体21和出口筒体32的焊接而形成的槽45中的焊接部W的一部分进行磨削等，将该槽45的槽底加工成平坦。之后，将盖41从外周侧焊接于筒主体21的下游端部及出口筒体32的上游端部，堵塞槽45的开口(S34)。该槽45内的空间形成向形成于出口筒体32的冷却流体通路33供给冷却用蒸气的蒸气集管室42。以上，完成筒主体21与出口部31的接合。
[0078]此外，此处，在将筒主体21、入口部27及旁通连接部26互相接合之后，将筒主体21与出口部31接合，但也可在将筒主体21与出口部31接合之后，将筒主体21、入口部27及旁通连接部26互相接合。另外，此处，在将外凸缘38、角撑板39接合于出口主体37而制成出口部31之后，将出口部31接合于筒主体21，但也可以在将未接合外凸缘38、角撑板39的出口主体37接合于筒主体21之后，将外凸缘38、角撑板39接合于该出口主体37。
[0079]接着，将由套管制造工序(S28)制造的入蒸气套管28焊接于筒主体21的上下游方向上的大致中央部，并且将由套管制造工序(S28)制造的出蒸气套管29焊接于筒主体21的下游端部及出口部31的出口筒体32 (S35)。以上，接合工序(S30)结束。
[0080]之后，根据需要对筒主体21、入口部27、出口部31及旁通连接部26等互相接合的部分进行热处理，而且，在筒主体21、入口部27、出口部31及旁通连接部26等中对暴露于燃烧气体的部分进行涂层处理等，而制成尾筒20。[0081]如以上那样制成的尾筒20在其上游端部安装另行制造的燃料供给器11等，制成燃烧器10。
[0082]如上所述，从燃料供给器11向尾筒20的筒状的筒体B内喷射燃料及压缩空气，燃料在该筒体B内燃烧，生成高温的燃烧气体G。如上所述，关于筒状的筒主体21，截面面积随着朝向下游侧而逐渐变小。因此，在尾筒20中，相对于筒体B的下游端部及内凸缘36而言，燃烧气体G的传热系数升高。因此，在该尾筒20中，尾筒20的下游端部暴露于最热的严酷环境下。因此，在本实施方式中，对尾筒20的下游端部实施以下(I)、(2)所示的热对策。
[0083](I)在出口主体37处形成尾筒20的下游端部的暴露于燃烧气体G的部分，在该部分中没有焊接部，该出口主体37是将与筒状的筒主体21的下游端接合的筒状的出口筒体32和从该出口筒体32的下游端部向外周侧延伸的内凸缘36 —体成形而得到的。
[0084]因此，在本实施方式中，能够避免尾筒20的下游端部的焊接部的热疲劳裂纹等。
[0085](2)使热容量比空气大的蒸气在形成尾筒20的下游端部的出口部31的冷却流体通路33中流动，从而对尾筒20的下游端部进行冷却。
[0086]冷却用蒸气S从外部流入到入蒸气套管28内，并从该入蒸气套管28内流入到筒主体21的多个冷却流体通路23。如图5所示，冷却用蒸气S在穿过该筒主体21的各冷却流体通路23的过程中对筒主体21进行冷却。该冷却用蒸气S从筒主体21的各冷却流体通路23流入到形成于筒主体21与出口筒体32的边界部的蒸气集管室42。该蒸气集管室42跨及筒主体21与出口筒体32的焊接部W的整体而形成，因此能够利用流入到蒸气集管室42内的冷却用蒸气S来切实地对该焊接部W整体进行冷却。流入到蒸气集管室42内的冷却用蒸气S向出口筒体32的多个冷却流体通路33流入，并在穿过此处的过程中对出口筒体32进行冷却。
[0087]冷却用蒸气S从出口筒体32的冷却流体通路33向在出口筒体32中的内凸缘36的上游侧且沿着该内凸缘36的位置形成的槽35内喷出，在该槽35中，与在上下游方向上相向的一对槽侧面中的下游侧的槽侧面及与该下游侧的槽侧面相连的内凸缘36的上游端面碰撞。这样一来，冷却用蒸气S对内凸缘36进行冲击冷却。
[0088]与内凸缘36的上游端面碰撞后的冷却用蒸气S流入到设于筒主体21的下游端部及出口筒体32的外周侧的出蒸气套管29a、29内，并从该出蒸气套管29a、29经由配管而被回收。该出蒸气套管29a、29设于筒主体21的下游端部及出口筒体32的外周侧，内容积比较大，能够减小从出口筒体32的冷却流体通路33喷出的冷却用蒸气S的流动阻力。因此，能够增加在筒主体21及出口筒体32的冷却流体通路23、33中流动的冷却用蒸气S的流量。
[0089]以上，在本实施方式中，在尾筒20的下游端部由一体成形品形成暴露于燃烧气体G的部分，在该部分中没有焊接部。另外，对构成出口部31的下游端的内凸缘36进行冷却效率极高的冲击冷却，因此本实施方式的尾筒20即使在热环境极其严酷的条件下也能够承受。因此，根据本实施方式，能够使燃气轮机以更高的温度工作，能够实现燃气轮机的高输出/高效化。
[0090]另外，在本实施方式中，作为冷却用流体的蒸气S通过对尾筒20进行冷却而被加热，通过回收该加热的蒸气来实现设备的热效率提高。
[0091]此外，在本实施方式中，使用作为冷却用流体的蒸气S，但也可以取代该蒸气S而使用来自压缩机I (示于图1)的压缩空气A。在这种情况下，如图12所示，压缩空气A也与蒸气S同样地从出口筒体32的冷却流体通路33向槽35内喷出，并与该槽35的下游侧的槽侧面及与该下游侧的槽侧面相连的内凸缘36的上游端面碰撞。这样一来，压缩空气A对内凸缘36进行冲击冷却。而且，在这种情况下，可以使对内凸缘36进行了冲击冷却的压缩空气A从内凸缘36的下游端面36e向下游侧放出、或从出口筒体的内周面向燃烧气体侧呈薄膜状喷出。即，也可以设为如下结构:形成从槽35向燃烧气体G所存在的区域贯通的冷却用流体通路33x，从槽35内向燃烧气体G所存在的区域放出压缩空气A。
[0092]接着，使用图9及图10，对筒主体21与出口部31的接合方法的变形例进行说明。
[0093]以上的实施方式中，在将筒主体21的下游端与出口筒体32的上游端对接而将两者焊接(S32)之前，分别在筒主体21的下游端部与出口筒体32的上游端部预先形成用于形成蒸气集管室42的缺口部24、34 (S13、S22)。另一方面，本变形例中，在将筒主体21的下游端与出口筒体32的上游端对接而将两者焊接之后，将该焊接部W切缺而形成用于形成蒸气集管室42的槽45。
[0094]如图10的流程图所示，在本变形例的筒主体21的制造工序(SlOa)中，并不像以上的实施方式中的筒主体21的制造工序(SlO)那样在筒主体板22形成缺口部24。另外，在本变形例的出口部31的制造工序(S20a)中的步骤22a中，也不像以上的实施方式中的出口部31的制造工序(S20)中的步骤22那样在出口筒体32形成缺口部34。
[0095]在本变形例中，如图9 (a)所示，在接合工序(S30a)中，在将筒主体21的下游端与出口筒体32的上游端对接而将两者焊接之后(S32)，如图9 (b)所示，从外周侧切除包含该焊接部W的区域而形成槽45(S33)，该槽45从外周侧向内周侧凹陷，并与筒主体21的冷却流体通路23及出口筒体32的冷却流体通路33相连，且该槽45沿周向延伸。该槽45例如通过电火花加工、机械加工等而形成。
[0096]而且，如图9 (C)所示，从外周侧将盖41焊接于筒主体21的下游端部及出口筒体32的上游端部，由盖41堵塞槽45的开口，形成蒸气集管室42(S34)。以上，在本变形例中，通过筒主体21的下游端与出口筒体32的上游端的焊接(S32)、槽45的形成(S33)及盖41的焊接(S34)，完成筒主体21与出口部31的接合。
[0097]以上，在本变形例中，在将筒主体21的下游端与出口筒体32的上游端焊接之后，将I筒主体21的下游端部与出口筒体32的上游端部切缺，能够以一个工序形成槽45。另一方面，在以上的实施方式中，虽然需要分别以不同工序(S13、S22)形成筒主体21的下游端部的缺口部24和出口筒体32的上游端部的缺口部34，但能够以形成筒主体21的筒主体板22被折弯之前的平坦的状态在此处形成缺口部24。
[0098]如上所述，在本变形例与以上的实施方式中，关于槽45的形成步骤各自具有优缺点，因此优选根据缺口的加工方法等而适当地确定采用哪种方法。
[0099]附图标记说明
[0100]I 压缩机
[0101]2 涡轮
[0102]4 涡轮转子
[0103]10 燃烧器
[0104]20 尾筒[0105]21筒主体
[0106]20尾筒
[0107]22筒主体板
[0108]23冷却流体通路
[0109]24缺口部
[0110]26旁通连接部
[0111]27入口部
[0112]28入蒸气套管
[0113]29出蒸气套管
[0114]31出口部
[0115]32出口筒体
[0116]33、33x 冷却流体通路
[0117]34缺口部
[0118]35槽
[0119]36内凸缘
[0120]37出口主体(成形品)
[0121]38外凸缘
[0122]41盖
[0123]42蒸气集管室
【权利要求】
1.一种燃烧器的尾筒，具有形成为筒状的筒体，高温的燃烧气体在所述筒体的内周侧流动而将所述燃烧气体送向涡轮， 所述燃烧器的尾筒具有: 筒状的筒主体； 筒状的出口筒体，与所述筒主体的下游端接合，并与所述筒主体协同地构成所述筒体；及 凸缘，从所述出口筒体的下游端部朝向所述出口筒体的外周侧延伸， 所述出口筒体与所述凸缘为一体成形物， 在所述出口筒体上，在所述凸缘的上游侧且沿着所述凸缘的位置形成有从外周侧向内周侧凹陷且沿周向延伸的槽，并且形成有在沿着所述筒体的轴线的方向上延伸且在所述槽处开口的冷却流体通路。
2.根据权利要求1所述的燃烧器的尾筒，其中， 所述燃烧器的尾筒形成有从所述槽向所述燃烧气体所存在的区域侧贯通的冷却流体通路。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧器的尾筒，其中， 所述出口筒体的内周面从与所述筒主体的接合部朝向下游侧呈直线状延伸。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的燃烧器的尾筒，其中， 在形成所述筒主体的筒主体板上形成有在沿着所述筒体的轴线的方向上延伸的冷却流体通路，所述冷却流体通路与所述出口筒体的所述冷却流体通路连通。
5.一种燃气轮机，具备: 具有权利要求1~4中任一项所述的尾筒的所述燃烧器； 将压缩空气送向所述燃烧器的压缩机；及 由来自所述燃烧器的所述燃烧气体驱动的所述涡轮。
6.一种尾筒的制造方法，所述尾筒是燃烧器的尾筒，具有形成为筒状的筒体，高温的燃烧气体在所述筒体的内周侧流动而将所述燃烧气体送向涡轮， 所述燃烧器的尾筒的制造方法包括: 筒主体制造工序，制造筒状的筒主体； 出口部制造工序，制造筒状的出口筒体和凸缘一体成形所得的成形品，所述筒状的出口筒体与所述筒主体的下游端接合并与所述筒主体协同地构成所述筒体，所述凸缘从所述出口筒体的下游端部朝向所述出口筒的外周侧延伸；及接合工序，将所述筒主体的下游端与所述出口筒体的上游端接合而形成所述筒体，所述出口部制造工序包括:槽形成工序，在所述出口筒体中，在所述凸缘的上游侧且沿着所述凸缘的位置形成从外周侧向内周侧凹陷且沿周向延伸的槽；及通路形成工序，在所述出口筒体上形成在沿着所述筒体的轴线的方向上延伸且在所述槽处开口的冷却流体通路。
7.根据权利要求6所述的尾筒的制造方法，其中， 所述筒主体制造工序包括: 通路形成工序，在形成所述筒主体的筒主体板上形成在沿着所述筒体的轴线的方向上延伸的冷却流体通路；及缺口形成工序，在所述筒主体板的下游端部形成缺口部，该缺口部从所述筒主体板的外周侧向内周侧凹陷且与所述冷却流体通路相连， 所述出口部制造工序包括缺口形成工序，在所述出口筒体的上游端部形成缺口部，该缺口部从所述出口筒体的外周侧向内周侧凹陷且与所述出口筒体的所述冷却流体通路相连， 所述接合工序包括:筒接合工序，将所述筒主体的下游端与所述出口筒体的上游端接合；及盖接合工序，将盖从外周侧接合于所述筒主体的下游端部与所述出口筒体的上游端部，该盖堵塞由所述筒主体的所述缺口部和所述出口筒体的所述缺口部形成的槽的开口。
8.根据权利要求6所述的尾筒的制造方法，其中， 所述筒主体制造工序包括通路形成工序，在所述筒主体上形成在沿着所述筒体的轴线的方向上延伸的冷却流体通路， 所述接合工序包括: 筒接合工序，将所述筒主体的下游端与所述出口筒体的上游端接合； 槽形成工序，从外周侧切缺所述筒主体的下游端与所述出口筒体的上游端的接合部而形成槽，该槽从外周侧向内周侧凹陷而与所述筒主体的所述冷却流体通路及所述出口筒体的所述冷却流体通路相连，并且沿周向延伸；及 盖接合工序，将堵 塞所述槽的开口的盖从外周侧接合于所述筒主体的下游端部与所述出口筒体的上游端部。
【文档编号】F02C7/18GK103764974SQ201280041710
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年6月20日 优先权日:2011年9月27日
【发明者】羽田哲, 中村聪介, 田中克则, 赤城弘一, 小西哲, 柴田宏树 申请人:三菱重工业株式会社