JP2003166716A - ベローズ形外側火炎伝ぱ管 - Google Patents

ベローズ形外側火炎伝ぱ管

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/46—Combustion chambers comprising an annular arrangement of several essentially tubular flame tubes within a common annular casing or within individual casings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地上設置ガスタービン内の隣接する燃焼器の
間に取り付けるための火炎伝ぱ管を提供する。 【解決手段】 該火炎伝ぱ管（１０）は、ほぼ円筒形の
ベローズ部分（１６）と、該ベローズ部分の対向する側
部の一対の均一な直径の自由端（２０、２２）とを含
み、均一な直径の自由端は、隣接する燃焼器に設けられ
た開口（２４、２６）の内部に嵌るようになっている。
外側火炎伝ぱ管は、伸縮スリーブ組立体によって取り巻
かれており、一対の伸縮スリーブ部材（３２、３４）の
遠位端はそれぞれの燃焼器フランジ（２８、３０）に固
定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地上設置ガスター
ビン内の隣接する燃焼器の間で延びる火炎伝ぱ管に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】相互接続する火炎伝ぱ管を備える定置又
は地上設置のガスタービン内の燃焼器の環状の構成は、
一般的に、例えば特許文献１に開示されているように公
知である。この特許文献１は、典型的なクロス点火組立
体を記載しており、該クロス点火組立体は、隣接する燃
焼器の整合された開口の間で延びて、管状部材すなわち
火炎伝ぱ管の両端を隣接する燃焼チャンバと流体連通さ
せて位置決めする手段により所定の位置に保持される管
状部材を含む。火炎伝ぱ管の目的は、１つの燃焼チャン
バ内の燃料の点火を隣接する燃焼チャンバ内の既に点火
された燃料によって行い、それによって各燃焼器内にお
ける個別の点火器の必要性を無くすことである。具体的
には、チャンバ間の火炎伝ぱは、火炎伝ぱ管を通して燃
焼しているチャンバから燃焼していないチャンバへ伝達
される高温ガスの圧力パルスにより達成される。火炎伝
ぱ管はまた、燃焼チャンバ間の圧力をある程度まで均等
にするのにも役立つ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年のターボ機械にお
ける高温度及び高圧力に関連して、現在の火炎伝ぱ管設
計では、漏洩及び／又は吹消えの事例を生じる懸念があ
った。様々な火炎伝ぱ管構成が今まで利用されてきた。
例えば、渦巻状ベローズ形火炎伝ぱ管が試用されてきた
が、それらは特許文献２に記載されている。また可撓性
の火炎伝ぱ管構成が、特許文献３に記載されている。し
かしながら、これらの設計は、あまりにも複雑で費用や
取り付け時間が増大すると考えられる。
【０００４】
【特許文献１】 米国特許第４，２４９，３７２号
【特許文献２】 米国特許第５，３６１，５７７号
【特許文献３】 米国特許第３，９９１，５６０号
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、簡素化された
設計と構造であるベローズ形外側火炎伝ぱ管に関する。
外側火炎伝ぱ管は、火炎伝ぱの間に高温ガス圧力パルス
を伝送する内側火炎伝ぱ管を収納する。内側火炎伝ぱ管
は、変更していないので本発明の一部とはならない。外
側管のベローズ構成は、部品数を減少させることがで
き、従って取り付け／取り外し及び関連する現場整備費
用を減少させることができるように設計されている。こ
の好ましい構成において、外側火炎伝ぱ管は、形状がほ
ぼ円筒形であり、ベローズ部分と該ベローズ部分の対向
する側部の一対の均一な直径の自由端とを含む。自由端
は、隣接する燃焼器フランジ内に設けられたそれぞれの
開口の内部に圧縮された状態で嵌るようになっている。
この設計は、２４００サイクル、４８、０００時間の分
析設計寿命を有する、現用のタービンに対する改造構成
部品として特に有用である。この設計は公差の累積及び
膨張による横方向及び軸方向のずれを吸収し、構成材料
は作動仕様を満たすように選定される。
【０００６】外側火炎伝ぱ管は、該外側火炎伝ぱ管を取
り囲み、燃焼器フランジのそれぞれのフランジに溶接さ
れた一対の伸縮スリーブ部材で各々が構成されている外
側スリーブ組立体と組み合わせて用いられるのが望まし
い。
【０００７】従って、１つの態様において、本発明は、
地上設置ガスタービン内の隣接する燃焼器の間に取り付
けるための火炎伝ぱ管に関し、該火炎伝ぱ管は、ほぼ円
筒形のベローズ部分と、該ベローズ部分の対向する側部
の一対の均一な直径の自由端とを含み、均一な直径の自
由端は、隣接する燃焼器に設けられた開口の内部に嵌る
ようになっている。
【０００８】別の態様において、本発明は、隣接する燃
焼器の間に取り付けるための火炎伝ぱ管に関し、該火炎
伝ぱ管は、ほぼ円筒形のベローズ部分と、該ベローズ部
分の対向する側部の一対の均一な直径の自由端とを含
み、均一な直径の自由端は、隣接する燃焼器に設けられ
た開口の内部に嵌るようになっており、ほぼ均一な直径
の自由端の直径は、ベローズ部分の最小直径とほぼ同一
であり、さらに、火炎伝ぱ管は、ニッケル合金で作ら
れ、418°C（784°F）までの温度及び1710kPa（248ps
i）までの内圧力に耐えることができる。
【０００９】さらに別の実施形態において、本発明は、
燃焼器と火炎伝ぱ管の組立体に関し、該組立体は、各々
がその中に開口を形成されたフランジを備える少なくと
も一対の隣接する燃焼器と、開口の間で延びる外側火炎
伝ぱ管とを含み、外側火炎伝ぱ管は、ベローズ部分と該
ベローズ部分の対向する側部の均一な直径の自由端とを
含み、該自由端は、開口内に受け入れられている。
【００１０】次に、本発明による火炎伝ぱ管及びその組
立体を、図面の単一の図と共に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面には、一対の隣接する燃焼器
１２及び１４の間で所定の位置にある外側火炎伝ぱ管１
０を示す。上述のように、内側火炎伝ぱ管は、本発明の
一部ではないので図面には示さない。外側火炎伝ぱ管１
０は、形状がほぼ円筒形であり、管の軸方向寸法つまり
長さ寸法の大部分にわたって延びるベローズ部分１６を
含む。ベローズ部分は、軸方向に間隔を置いた渦巻部１
８により形成される内径及び外径を有する典型的なベロ
ーズ構成になっている。一対の均一な直径の自由端２
０、２２が、ベローズ部分の対向する側部に位置する。
これらの自由端のそれぞれの直径は、ベローズ部分１６
の内径とほぼ同一である。
【００１２】自由端２０、２２は、隣接する燃焼器１
２、１４のフランジ２８、３０内に形成された一対の対
応する形状の開口２４、２６の内部にそれぞれ嵌るよう
になっている。フランジ２８、３０は、クロムモリブデ
ン合金であるのが望ましく、フランジ毎に６つのボルト
穴を有し、このボルト穴はフランジを燃焼器に固定する
のに利用される。
【００１３】火炎伝ぱ管、特にベローズ部分１６は、開
口２２、２４中に配置されると圧縮された状態になって
いるので、運転中にベローズ部分が所定の位置に確実に
留まるようになることを保証する。ベローズ部分１６の
リップル又は渦巻の数は、用途固有のものである。管１
０に対する限界設計パラメータには、管にわたる圧力負
荷に耐える充分な強度と、火炎伝ぱ管が燃焼器１２、１
４と同期して振動しないように、燃焼器の固有振動数と
は異なったものとされる固有振動数とが含まれる。好ま
しい実施形態においては、火炎伝ぱ管１０は、好適なニ
ッケル合金で作られるが、他の好適な合金を用いること
も可能である。この好ましい実施形態は、運転又は動作
範囲全体にわたって約418°C（784°F）及び1710kPa（2
48psi）までの温度及び内圧力に耐えるように設計され
る。
【００１４】一対の伸縮スリーブ部材３２、３４が、そ
れぞれの燃焼器フランジ２８、３０に溶接され、従って
互いに対して軸方向に移動又は振動することができる。
スリーブ部材３２、３４は、外側火炎伝ぱ管１０を取り
囲みかつ保護し、また燃焼器の間隔により定まる長さ寸
法を有する。スリーブ用の好ましい材料は、３２１ステ
ンレス鋼である。
【００１５】上述の外側火炎伝ぱ管は、簡単ではあるが
信頼性のある設計であり、従来は必要とされた部品を無
くし、費用及び取り付け時間を減少させる。この外側火
炎伝ぱ管は、現用の燃焼器を改造する場合は特に有益で
ある。
【００１６】本発明を、現在最も実用的で好ましい実施
形態であると考えられるものに関して説明してきたが、
本発明は、開示した実施形態に限定されるべきではな
く、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容
易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限
縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図面の単一の図は、本発明の１つの例示的な
実施形態による外側火炎伝ぱ管の部分断面側面図。
【符号の説明】
１０ 外側火炎伝ぱ管 １２、１４ 燃焼器 １６ ベローズ部分 １８ 渦巻部 ２０、２２ 均一な直径の自由端 ２４、２６ 開口 ２８、３０ フランジ ３２、３４ 伸縮スリーブ部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーモン・リンゼイ・モートン アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 シンプソンビル、ライスラン・ドライブ、 206番 (72)発明者 リチャード・アンソニー・エリオット アメリカ合衆国、ジョージア州、アクワー ス、レイク・パーク・リッジ・ウエスト、 2766番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 地上設置ガスタービンにおける隣接する
    燃焼器（１２、１４）の間に取り付けるための火炎伝ぱ
    管（１０）であって、ほぼ円筒形のベローズ部分（１
    ６）と、該ベローズ部分の対向する側部の一対の均一な
    直径の自由端（２０、２２）とを含み、該均一な直径の
    自由端は、前記隣接する燃焼器に設けられた開口（２
    ４、２６）の内部に嵌るようになっていることを特徴と
    する火炎伝ぱ管（１０）。
  2. 【請求項２】 ニッケル合金で作られ、418°C（784°
    F）までの温度及び1710kPa（248psi）までの内圧力に耐
    えることができることを特徴とする、請求項１に記載の
    火炎伝ぱ管。
  3. 【請求項３】 前記ほぼ均一な直径の自由端（２０、２
    ２）の直径は、前記ベローズ部分（１６）の内径とほぼ
    同一であることを特徴とする、請求項１に記載の火炎伝
    ぱ管。
  4. 【請求項４】 前記火炎伝ぱ管を取り囲むようになって
    いる一対の伸縮スリーブ部材（３２、３４）と組み合わ
    され、該一対の伸縮スリーブ部材のそれぞれの部材は、
    前記隣接する燃焼器に取り付けられるようになっている
    ことを特徴とする、請求項１に記載の火炎伝ぱ管。
  5. 【請求項５】 隣接する燃焼器の間に取り付けるための
    火炎伝ぱ管（１０）であって、ほぼ円筒形のベローズ部
    分（１６）と、該ベローズ部分の対向する側部の一対の
    均一な直径の自由端（２０、２２）とを含み、該均一な
    直径の自由端（２０、２２）は、前記隣接する燃焼器に
    設けられた開口（２４、２６）の内部に嵌るようになっ
    ており、前記ほぼ均一な直径の自由端（２０、２２）の
    直径は、前記ベローズ部分（１６）の最小直径とほぼ同
    一であり、さらに、該火炎伝ぱ管（１０）は、ニッケル
    合金で作られ、418°C（784°F）までの温度及び1710kP
    a（248psi）までの内圧力に耐えることができることを
    特徴とする火炎伝ぱ管（１０）。
  6. 【請求項６】 燃焼器と火炎伝ぱ管の組立体であって、
    各々がその中に開口（２４、２６）を形成されたフラン
    ジ（２８、３０）を備える少なくとも一対の隣接する燃
    焼器（１２、１４）と、前記開口の間で延びる外側火炎
    伝ぱ管（１０）とを含み、該外側火炎伝ぱ管（１０）
    は、ベローズ部分（１６）と該ベローズ部分（１６）の
    対向する側部の均一な直径の自由端（２０、２２）とを
    含み、該自由端は、前記開口（２４、２６）内に受け入
    れられていることを特徴とする組立体。
  7. 【請求項７】 前記外側火炎伝ぱ管（１０）は、418°C
    （784°F）までの温度及び1710kPa（248psi）までの内
    圧力に耐える能力があるニッケル合金で作られているこ
    とを特徴とする、請求項６に記載の組立体。
  8. 【請求項８】 前記ほぼ均一な直径の自由端（２０、２
    ２）の直径は、前記ベローズ部分（１６）の最小直径と
    ほぼ同一であることを特徴とする、請求項６に記載の組
    立体。
  9. 【請求項９】 伸縮スリーブ組立体が、前記外側火炎伝
    ぱ管を取り囲み、前記スリーブ組立体は、それぞれの端
    部で前記燃焼器フランジ（２８、３０）に固定された一
    対のスリーブ部材（３２、３４）を含むことを特徴とす
    る、請求項６に記載の組立体。
  10. 【請求項１０】 前記フランジ（２８、３０）は、クロ
    ムモリブデン合金で作られていることを特徴とする、請
    求項６に記載の組立体。
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