燃烧器以及燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种使燃料在压缩空气中燃烧而生成燃烧气体的燃烧器以及具备该燃烧器的燃气轮机。
[0002]本申请以2013年3月15日申请的日本特愿2013-053149号为基础而要求优先权，并将其内容援引于本发明中。
【背景技术】
[0003]燃气轮机具备:生成压缩空气的压缩机、使燃料在压缩空气中燃烧而生成燃烧气体的燃烧器、被燃烧气体旋转驱动的涡轮。燃烧器具有:供给燃料以及空气的内筒、利用从内筒供给来的燃料以及空气在内部形成火焰而生成燃烧气体的尾筒(例如，参照专利文献I)。
[0004]以往，为了防止因在尾筒中生成的燃烧气体造成尾筒的内壁面损伤，已知从构成内筒的前端部的出口外侧环与尾筒之间的间隙供给空气膜的结构。在该结构中，为了确保用于供给空气膜的间隙，在出口外侧环上安装有间隔件。
[0005]间隔件在出口外侧环的外周面上沿周向安装有多个。通过间隔件与尾筒的内周面抵接，从而在整周上均匀地确保了用于供给空气膜的间隙。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2003-13747号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]然而，像专利文献I所述的结构那样在出口外侧环上安装间隔件会造成部件数量增加，从而存在燃烧器的制造成本增大的课题。
[0011]本发明的目的在于，提供一种能够通过减少部件数量来实现制造成本的降低的燃烧器以及具备该燃烧器的燃气轮机。
[0012]用于解决课题的方案
[0013]根据本发明的第一方式，燃烧器具备:第一筒，其从前端的开口供给燃料以及空气；以及第二筒，其利用所述燃料以及空气在内周侧形成火焰且在基端的内周侧插入有所述第一筒的前端，所述第一筒具备第一筒主体部和形成所述第一筒的前端的环部，所述环部具有:筒状的主体部、在所述主体部的外周面上与所述主体部一体地沿周向设置有多个且向径向外侧突出的凸部，所述主体部的外周面在形成有所述凸部的范围内从沿着所述第一筒的轴线的轴向观察时的剖面形状形成为多边形状。
[0014]根据上述结构，通过在环部一体地形成主体部与凸部，从而能够减少部件数量实现燃烧器的制造成本的降低。另外，在形成作为加工对象的主体部的外周面时，加工工具与加工对象的相对角度的变更次数变少，因此能够减少加工工时。
[0015]在上述燃烧器中，可以设为如下的结构，S卩，所述主体部具有:多边环部，其形成有所述凸部；以及节流部，其设置在比所述多边环部靠前端侧的位置，且外周面呈圆筒状地形成在比所述多边环部的外周面靠径向外周侧的位置。
[0016]根据上述结构，由于节流部形成为圆筒状，因此节流部的外周面与第二筒的内周面之间的第二间隙均匀。由此，能够使从该间隙喷出的空气在周向上均匀。
[0017]在上述燃烧器中，可以设为如下的结构，S卩，所述凸部形成在所述多边环部的外周平面的周向中央。
[0018]根据上述结构，通过利用用于形成外周平面的加工工具来形成凸部，从而能够形成径向上的厚度均匀且周面在径向上延伸的精度良好的凸部。
[0019]在上述燃烧器中，可以设为如下的结构，S卩，从沿着所述第一筒的直径的径向观察时的所述凸部的剖面形状设为沿着轴向的纺锤形状。
[0020]根据上述结构，有效地抑制了凸部配置位置处的流体的紊流。由此，能够使从第二间隙喷出的空气的均匀性提高。
[0021]另外，本发明提供一种燃气轮机，其具备:上述任一个燃烧器；以及由从所述燃烧器的所述第二筒送出的燃烧气体驱动的涡轮。
[0022]由于上述燃气轮机具备所述燃烧器，因此能够减少部件数量实现燃烧器的制造成本的降低。
[0023]发明效果
[0024]根据本发明，通过在环部一体地形成主体部与凸部，从而能够减少部件数量实现燃烧器的制造成本的降低。另外，在形成作为加工对象的主体部的外周面时，加工工具与加工对象的相对角度的变更次数变少，因此能够减少加工工时。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的实施方式中的燃气轮机的主要部分剖视侧视图。
[0026]图2是本发明的实施方式中的燃气轮机的燃烧器周围的剖视图。
[0027]图3是本发明的实施方式中的燃烧器的主要部分剖视图且是表示内筒与尾筒的连接部的图。
[0028]图4是本发明的实施方式中的出口外侧环的立体图。
[0029]图5是本发明的实施方式中的出口外侧环的从周向观察时的剖视图。
[0030]图6是图5的V1-VI剖视图。
[0031]图7是图5的VII向视图。
[0032]图8是对本发明的实施方式中的出口外侧环的制造方法进行说明的与图6对应的剖视图。
[0033]图9是对比较例中的出口外侧环的制造方法进行说明的剖视图。
[0034]图10是表示变形例的出口外侧环的与图6对应的剖视图。
【具体实施方式】
[0035]以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0036]如图1所示，本实施方式的燃气轮机GT具备:生成压缩空气的压缩机1、使燃料在压缩空气中燃烧而生成燃烧气体的燃烧器3、被燃烧气体旋转驱动的涡轮5。涡轮5具有:在内部形成机室7的涡轮外壳6、以能够旋转的方式设置于机室7内的涡轮转子8。
[0037]压缩机I从其空气导入口 2导入外部的空气，且通过压缩该空气而生成压缩空气。燃烧器3使燃料与来自压缩机I的压缩空气混合并使其燃烧。通过燃料的燃烧而生成的高温高压的燃烧气体旋转驱动涡轮转子8。
[0038]如图2所示，燃烧器3具有:燃料供给器10，其喷射来自压缩机I (参照图1)的压缩空气A以及燃料；内筒20 (第一筒)，其供给来自燃料供给器10的压缩空气A以及燃料；尾筒30 (第二筒)，其由从内筒20供给来的压缩空气A以及燃料生成燃烧气体G，且将生成的燃烧气体G向涡轮5运送。燃烧器3的内筒20以及尾筒30均配置在涡轮5的机室7内。
[0039]燃料供给器10具备:供给先导燃料以及来自压缩机I的压缩空气A的先导喷烧器
11、将主燃料以及来自压缩机I的压缩空气A预混合而形成预混合气体的多个喷嘴12。
[0040]内筒20具有:配置在内筒20的第一方向侧且呈圆筒状的内筒主体部39、配置在内筒20的与第一方向相反的一侧的第二方向侧的圆环状的出口外侧环40。在内筒20的第一方向的端部设置有燃料供给器10，在第二方向的端部形成有开口 25。出口外侧环40形成在内筒20的前端。
[0041]在以下的说明中，将内筒主体部39的第一方向的端部设为基端部21，将第二方向的端部设为前端部22。将作为第一方向的端部的基端部21的一侧设为上游侧，将作为第二方向的端部的前端部22的一侧设为下游侧。将沿着内筒20的轴线O的方向设为轴向，将沿着以轴线O为中心的圆周的方向设为周向，将沿着圆周的直径的方向设为径向，而进行说明。
[0042]出口外侧环40安装在内筒主体部39的前端部22。出口外侧环40呈以使内筒主体部39朝向下游侧扩径的方式延长的形状。
[0043]尾筒30呈筒状，且在第一方向的端部形成有开口 35。开口 35的内径比内筒20的前端部22的外径以及出口外侧环40的外径大。在以下的说明中，将尾筒30的上游侧的端部设为基端部31。在该尾筒30的基端部31内插入有内筒主体部39的前端部22以及出口外侧环40。尾筒30的下游侧的端部与涡轮5 (参照图1)的燃烧通路连接。
[0044]燃料供给器10固定在涡轮外壳6上。内筒20的基端部21被固定在涡轮外壳6上的燃料供给器10支承。内筒主体部39的前端部22与尾筒30的基端部31 —起被设置在涡轮外壳6上的支承构件(未图示)支承。
[0045]燃料供给器10的先导喷烧器11以及多个喷嘴12配置在内筒20的内部。另外，燃烧器3彼此借助连结部(未图示)连结。燃烧器3的火焰经由连结部向相邻的燃烧器3传播。
[0046]如图3所示，在内筒20与尾筒30的连接部(嵌合部分)处，在内筒主体部39的夕卜周面20b与尾筒30的内周面30a之间存在间隙SI。间隙SI容许内筒20以及尾筒30的因热量引起的膨胀以及位移。为了将间隙SI密封，在内筒主体部39的前端部22附近的外周面20b上安装有板簧23和被板簧23支承的密封板24。
[0047]密封板24为用于对内筒20与尾筒30的连接部进行密封的圆筒形状的薄板。在密封板24上，在周向上隔开间隔地形成有多个狭缝(未图示)。对于密封板24，上游侧的外周面与尾筒30的内周面30a抵接，并且下游侧的内周面与内筒主体部39的外周面20b接合。
[0048]板簧23为从径向内周侧朝向尾筒30的内周面30a对密封板24的上游侧施力的弹性构件。板簧23与密封板24相同呈圆筒形状。
[0049]与内筒主体部39的前端部22连接的出口外侧环40具有:筒状的主体部41、在主体部41的外周面上沿周向设置有多个且向径向外侧突出的凸部42。在主体部41的内周侧形成有随着朝向下游侧而逐渐扩径的锥形状的扩大面43。通过扩大面43，将压缩空气A以及燃料从内筒20向尾筒30平稳地供给。
[0050]如图4以及图5所示，出口外侧环40的主体部41从上游侧起依次具有:与内筒主体部39的前端部22嵌合的嵌合部44、多边环部45、节流部46。另外，在出口外侧环40上形成有至少一个(在本实施方式中为两个)缺口部47。
[0051]缺口部47设置在轴向上的节流部46的一侧。缺口部47作为经由前述的连结管而传播的火焰的通道而发挥功能。需要说明的是，在以下的说明中，假设不具有该缺口部47而对主体部41的形状进行说明。另外，在出口外侧环40上，根据安装的燃烧器3的位置、形状，而形成有不同形状的缺口部47。另外，缺口部47除用于火焰的传播以外，也用于与火花塞之间的连接部、火焰检测。
[0052]嵌合部44设为与内筒主体部39的前端部22的内周面20a无间隙地嵌合的形状。即，在出口外侧环40上，嵌合部44的外径比内筒主体部39的前端部22的内径小。
[0053]节流部46的外周面46a形成为圆筒状。在节流部46的外周面46a与尾筒30的内周面30a之间设置有间隙S2(参照图3)。换言之，节流部46的外径设定为，在将出口外侧环40安装在内筒主体部39的前端部22上时，在节流部46与尾筒30的内周面30a之间形成有间隙S2。
[0054]如图6所示，多边环部45在从轴向观察时的剖面形状呈多边形状。S卩，多边环部45的外周面45a未形成圆弧状，而具有多个外周平面50、形成在外周平面50与外周平面50之间的多个棱线51。
[0055]本实施方式的多边环部45的外周面45a的从轴向观察时的剖面形状呈具有32个平面、32条棱线的32边形。多边环部45的外周面45a的形状不限于该实施方式，也可以采用各种多边形状。设为何种多边形状可以根据内筒20的直径等而适当地设定。例如，若是比本实施方式的内筒20的直径小的内筒，则可以设为20边形等平面及棱线比本实施方式少的多边形状。
[0056]另外，外周平面50形成在比节流部46的外周面46a靠