JP2012057928A - タービンエンジンで用いる燃料噴射組立体及びその組立方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】タービンエンジンで用いる燃料噴射組立体を提供する。
【解決手段】燃料噴射組立体200は、少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口とを有するキャップ部材118と、キャップ部材内に実質的に整列され、複数のチューブ204を含む複数のチューブ組立体202と、流体源212とキャップ部材との間を流体連通して結合された流体供給部材210を含む1以上の噴射システム208とを備え、1以上の噴射システムが、複数の第2の開口のうちの少なくとも1つを通って流体を吐出させて隣接するチューブ組立体間に障壁を提供し、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる。
【選択図】図2
【解決手段】燃料噴射組立体200は、少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口とを有するキャップ部材118と、キャップ部材内に実質的に整列され、複数のチューブ204を含む複数のチューブ組立体202と、流体源212とキャップ部材との間を流体連通して結合された流体供給部材210を含む1以上の噴射システム208とを備え、1以上の噴射システムが、複数の第2の開口のうちの少なくとも1つを通って流体を吐出させて隣接するチューブ組立体間に障壁を提供し、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる。
【選択図】図2
Description
本明細書で開示される主題は、全体的に、タービンエンジンに関し、より詳細には、タービンエンジンで用いる燃料噴射組立体に関する。
少なくとも一部の公知のタービンエンジンは、コジェネレーション設備及び発電プラントで使用される。このようなエンジンは、単位質量流量要件当たりに高い比仕事又は出力を有することができる。運転効率を高めるために、ガスタービンエンジンなどの公知のタービンエンジンの少なくとも一部は、高い燃焼温度で運転している。公知のガスタービンエンジンにおいて、エンジン効率は、燃焼ガスの温度の上昇に伴って増大する。
しかしながら、高温での運転はまた、窒素酸化物(NOx)などの汚染エミッションのレベルが増大する可能性がある。このようなエミッションの生成を低減しようとして、少なくとも一部の公知のエンジンは改善された燃焼システム設計を含む。より具体的には、このような公知の燃焼システムの少なくとも一部は、大きな動的圧力振動を伴って運転している。このような動的圧力振動は、燃焼システムにより発生するノイズが増大する場合があり、燃焼器の摩耗が大きくなる場合があり、及び/又は燃焼システムの有効寿命が短くなる可能性がある。
複数の燃料を使用できる燃焼組立体は、一般に低ノイズで運転するが、このような燃焼システムは、限定的な性能結果しか提供することができない。例えば、このようなシステムは、1kHzよりも高いスクリーチトーン周波数レベルを誘起する可能性がある高い水素ガスレベルで運転することができる。このようなスクリーチ周波数範囲は、燃料噴射組立体内のノズル間の結合相互作用として現れる火炎挙動をもたらす可能性がある。その上、このような相互作用はまた、燃料噴射組立体及び関連するハードウェア部品を通る振動エネルギーを誘起する可能性がある。
1つの実施形態において、タービンエンジンにおいて用いる燃料噴射組立体を組み立てる方法が提供される。本方法は、少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口とを有するキャップ部材を用意する段階を含む。本方法は、複数のチューブ組立体をタービンエンジン内に結合する段階を含む。各タービン組立体は複数のチューブを含む。更に、本方法は、1以上の噴射システムをキャプ部材に結合し、流体源からの流体を複数の第2の開口のうちの少なくとも1つを通って吐出させることを可能にする段階を含む。流体は、隣接するチューブ組立体間に障壁を設け、タービンエンジン運転中の燃料噴射組立体内の動的圧力振動の低減を促進させる。
別の実施形態において、タービンエンジンにおいて用いる燃料噴射組立体が提供される。燃料噴射組立体は、少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口とを有するキャップ部材を含む。燃料噴射組立体はまた、複数のチューブを有する複数のチューブ組立体を含む。複数のチューブ組立体の各々が、キャップ部材内で実質的に整列される。燃料噴射組立体はまた、流体源とキャップ部材との間を流体連通して結合された流体供給部材を有する1以上の噴射システムを含む。噴射システムは、複数の第2の開口のうちの少なくとも1つを通って流体を吐出させてチューブ組立体間に障壁をもたらすようにし、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる。
別の実施形態において、タービンエンジンが提供される。タービンエンジンは、圧縮機と、該圧縮機から下流側に結合された燃焼組立体とを含む。燃焼組立体は、1以上の燃料噴射組立体を有する1以上の燃焼器を含む。燃料噴射組立体は、キャップ部材、複数のチューブ組立体、及び1以上の噴射システムを有する。キャップ部材が、少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口とを含む。各チューブ組立体が、キャップ部材内に実質的に整列され、複数のチューブを含む。噴射システムは、キャップ部材に流体連通して結合されて、複数の第2の開口のうちの少なくとも1つを通って流体を吐出させてチューブ組立体間に障壁をもたらし、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる。
本明細書で説明される例示的な方法、装置、及びシステムは、これら及び関連のハードウェア部品内に誘起される振動エネルギーを伴って運転する場合がある公知の燃焼システムに付随する欠点を克服する。具体的には、本明細書で説明される実施形態は、音響バッフルとして機能し、燃料噴射組立体における中央燃料噴射ノズルと1以上の外側燃料噴射ノズルとの間の火炎相互作用を遮断する燃料噴射組立体を利用することにより、低減された動的圧力振動で運転する燃焼組立体を提供する。より具体的には、本明細書で説明される実施形態は、流体源を燃焼室に噴射させて燃料噴射組立体に隣接して流体源が整列されることを可能にし、燃料噴射組立体における中央燃料噴射ノズルと1以上の外側燃料噴射ノズルとの間の火炎相互作用を遮断する。従って、流体は、隣接するノズル間の障壁をもらたし、動的圧力振動の低減を可能にする。
図1は、例示的な公知のガスタービンエンジン100の断面図を示している。例示的な実施形態は、ガスタービンエンジン100を含むが、本発明は、何れか1つの特定のエンジンに限定されず、本発明が他のタービンエンジンに関連して使用できる点は当業者であれば理解されるであろう。
例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン100は、圧縮機102と、1以上の燃焼器106を含む燃焼器組立体104とを含む。各燃焼器106は、燃焼噴射器を収容する1以上の燃料噴射組立体ハウジング108を含む。ガスタービンエンジン100は、タービン110と駆動シャフト158とを含む。燃焼器106は、圧縮機102及びタービン110と流体連通して結合される。圧縮機102は、ディフューザ112及び圧縮機吐出プレナム114を含み、これらは互いに流体連通して結合される。
例示的な実施形態において、燃焼器106は、その端部に位置付けられる端部カバー116と、1以上のキャップ部材118とを含む。キャップ部材118は、インピンジメントプレート120及びエフュージョンプレート122を含む。インピンジメントプレート120は、エフュージョンプレート122に結合されて、該インピンジメントプレート120がキャップ部材118の上流表面を構成し、エフュージョンプレート122がキャップ部材118の下流表面を構成する。
キャップ部材118は、端部カバー116から距離126だけ間隔を置いて配置され、内部流路128が燃焼器106を通って定められるようになる。更に、燃焼器106はまた、燃焼器ケーシング132及び燃焼器ライナ134を含む。燃焼器ライナ134は、燃焼室136が燃焼器106内に定められるように燃焼器ケーシング132から半径方向内向きに位置付けられる。環状冷却通路138がケーシング132とライナ134との間に定められ、各々が、キャップ部材118からトランジションピース140に延びて、該トランジションピース140が燃焼器106をタービン110に結合する。トランジションピース140は、下流側の燃焼室136内で発生する燃焼ガスを第1段タービンノズル142に向かって送る。トランジションピース140は、内壁144及び外壁146を含む。外壁146は、内壁144及び外壁146間に定められる環状通路150と流体連通した複数の開口148を含む。内壁144は、燃焼室136からタービンノズル142に延びるキャビティ156を定める。
作動中、空気は圧縮機102を通って流れ、加圧空気が燃焼器106に供給される。燃料が加圧空気に噴射されて可燃性混合気を形成する。可燃性混合気は、下流側の燃焼室136に送られ、点火されて燃焼ガスを形成し、該燃焼ガスはタービンに向けて吐出される。燃焼ガスからの熱エネルギーは、機械的回転エネルギーに変換される。第1段タービンノズル142に衝突する高温ガスは、回転力を生じさせ、最終的にはタービン100から仕事を生成する。
より具体的には、タービン100は、駆動シャフト158を介して圧縮機102を駆動する。圧縮機102が回転すると、関連する矢印113で示されるように、加圧空気がディフューザ112に吐出される。例示的な実施形態において、圧縮機102から吐出された空気の大部分は、圧縮機吐出プレナム114を通って燃焼器106に送られる。圧縮機102から吐出された残りの空気は全て、エンジン部品の冷却用に送られる。より具体的には、吐出プレナム114内の高圧の加圧空気はトランジションピース140に送られる。その結果、空気は環状通路150からキャップ部材118に送られる。燃料及び空気が燃料噴射ノズルのような1以上のチューブ組立体202において混合されて可燃性混合気を形成し、これが燃焼室136内で点火されて燃焼ガスを形成する。燃焼器ケーシング132は、例えば、周囲のタービン部品のような外部環境からの燃焼室136及び関連する燃焼プロセスのシールドを可能にする。燃焼ガスは、燃焼室136からキャビティ156を通ってタービンノズル142に送られる。
図2は、領域2(図1に示す)に沿って見た、ガスタービンエンジン100と共に使用される燃料噴射組立体200の一部の断面図である。燃料噴射組立体200は、キャップ部材118を含む。キャップ部材118は、インピンジメントプレート120及びエフュージョンプレート122を含む。その上、燃料噴射組立体200は、複数の燃料噴射ノズルのような、複数のチューブ組立体202を含む。各チューブ組立体202は、キャップ部材118内に実質的に整列され、複数のチューブ204を含む。より具体的には、例示的な実施形態において、複数のチューブ組立体202は、キャップ部材と一体的に形成される。各チューブ204は、チューブ内の通路を通って流れる燃料及び空気の混合気を含む。
その上、例示的な実施形態において、各チューブ組立体202は、燃料送給パイプ203に結合される。燃料送給パイプ203は、第1の末端部分201及び第2の末端部分205を含む。第1の末端部分201は燃料源(図示せず)に結合され、第2の末端部分205はチューブ組立体202に結合される。
キャップ部材118は、該キャップ部材118を少なくとも部分的に通って延びる1以上の第1の開口(図2には図示せず)と、キャップ部材118を少なくとも部分的に通って延びる1以上の第2の開口(図2には図示せず)とを含む。燃料噴射組立体200はまた、1以上の噴射システム208を含み、該噴射システムは、燃料源212とキャップ部材118との間に流体連通して結合された流体供給部材210を有する。より具体的には、流体供給部材210は、第1の末端部分207及び第2の末端部分209を有する。流体供給部材210の第1の末端部分207は、燃料源212に結合され、流体供給部材210の第2の末端部分209は、キャップ部材118に結合される。具体的には、以下で検討するように、流体供給部材210はインピンジメントプレート120に結合される。
例示的な実施形態において、流体供給部材210は、線形流路を定める実質的に円筒形の形状を有する。或いは、流体供給部材210は、種々の異なる流路を定める種々の形状を有することができ、該流路により、流体供給部材210が燃料噴射組立体200内に適切に収まり、本明細書で説明されるように機能することが可能になる。
噴射システム208は、1以上の第2の開口を通って流体を吐出し、隣接するチューブ組立体202間の障壁を設けて、タービンエンジン運転中の燃焼器106(図1に示す)における動的圧力振動の低減を促進する。
図3は、領域3(図2に示す)に沿って見た、噴射システム208の一部の拡大断面図である。例示的な実施形態において、噴射システム208は、キャップ部材118の一部を含む。キャップ部材118は、該キャップ部材118を少なくとも部分的に通って延びる1以上の第1の開口301を含む。例示的な実施形態において、キャップ部材118はまた、キャップ部材を少なくとも部分的に通って延びる複数の第2の開口305のうちの1つを含む。より具体的には、噴射システム208は、エフュージョンプレート122及びインピンジメントプレート120を含む。インピンジメントプレート120は、貫通して延びた第1の開口301を有し、エフュージョンプレート122は、貫通して延びた第2の開口305を有する。例示的な実施形態において、第1の開口301は、1以上のチューブ組立体202に隣接し間隔を置いて配置される。第2の開口305はまた、1以上のチューブ組立体202に隣接し間隔を置いて配置される。図3には示していないが、複数の第2の開口305は、1以上のチューブ組立体202の周りに円周方向に間隔を置いて配置することができる。その上、例示的な実施形態において、第2の開口305は、第1の開口301から下流側に定められる。
その上、噴射システム208は、インピンジメントプレート120に結合された流体供給部材210を含む。例示的な実施形態において、流体供給部材210の第2の末端部分209は、開口301内に挿入され、流体供給部材210からインピンジメントプレート120を通って流体を吐出することができる。
インピンジメントプレート120は、エフュージョンプレート122に結合され、これらの間にチャンネル306が定められる。チャンネル306は、流体流れを第2の開口305に配向するような向きにされる。インピンジメントプレート120はまた、エフュージョンプレート122から上流側に結合される。噴射システム208は、流体を流体供給部材210から開口301を通ってチャンネル306に吐出するよう構成される。次いで、流体は、1以上の第2の開口305を通って流れる。
その上、例示的な実施形態において、噴射システム208は、チャンネル306内でインピンジメントプレート120とエフュージョンプレート122との間に位置付けられるデバイダ310を含む。或いは、デバイダ310は、インピンジメントプレート120を通って延び、且つ1以上のチューブ組立体202の周りに円周方向に間隔を置いて配置することができる。デバイダ310は、流体流れから空気を実質的に分離するのに用いられる。デバイダ310は、第1の表面307及び第2の表面309を有する。例示的な実施形態において、デバイダ310の第2の表面309と同じ側に位置付けられるエフュージョンプレート122の一部は、1以上の開口315を含む。同様に、デバイダ310の第2の表面309と同じ側に位置付けられるインピンジメントプレート120の一部は、1以上の開口317を含む。エフュージョンプレート開口315及びインピンジメントプレート開口317は、互いに空気を通過させることができるように設計される。流体源212として、種々の流体を用いることができる。例えば、窒素ガス、二酸化炭素、及び蒸気などの不活性ガスを用いることができる。このような不活性ガスは、主として高運動量のジェットで使用される。その上、空気などの希釈剤を用いることもできる。更に、不活性ガスと希釈剤との組み合わせを用いてもよい。例えば、窒素ガスと二酸化炭素を共に用いることができる。或いは、窒素ガスは、空気と共に用いることもできる。
運転中、チューブ組立体202に燃料が供給され、空気と混合されて可燃性混合気を形成する。同時に、流体流れが噴射システム208を介して1以上の第2の開口305に供給される。例示的な実施形態において、流体は、流体源212から流体供給部材210の第1の末端部分207に送られる。次いで、流体は、流体供給部材210を通って該流体供給部材210の第2の末端部分209に流れる。次に、流体は、流体供給部材210の第2の末端部分209から1以上の第1の開口301及びチャンネル306に流れる。流体は、1以上の第2の開口305を通って流れる。同時に、流体の一部はデバイダ310を通って送られ、空気流は、インピンジメントプレート317及びエフュージョンプレート315を通して流体流から分離することができる。
図4は、線4−4(図2に示す)に沿って見た燃料噴射組立体200の一部の上流側の図である。例示的な実施形態において、チューブ組立体202及び中央チューブ組立体402は、キャップ部材118内で実質的に整列される。より具体的には、チューブ組立体202及び402は、キャップ部材と共に一体的に形成される。
例示的な実施形態において、チューブ組立体202は、インピンジメントプレート120上の中央チューブ組立体402の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。或いは、チューブ組立体202は、該チューブ組立体202が本明細書で説明されるように機能できるあらゆる方向に向けることができる。その上、流体供給部材210は、中央チューブ組立体402に隣接して位置付けられ、流体供給部材210が流体源212とキャップ部材118との間を流体連通して結合され、1以上の第2の開口305に流体を吐出できる。
その上、例示的な実施形態において、各チューブ組立体202及び402は、5つのチューブ204を有するように図示されている。或いは、各チューブ組立体202及び402は、各チューブ組立体202及び402が本明細書で説明されるように機能できるあらゆる数のチューブ204を有することができる。
例示的な実施形態において、流体供給部材210は、中央チューブ組立体402に隣接して間隔を置いて配置され、別の流体供給部材210は、外側チューブ組立体202に隣接して間隔を置いて配置される。或いは、流体供給部材210は、該流体供給部材210が本明細書で説明されるように機能できるあらゆる方向に向けることができる。例えば、各チューブ組立体202は、流体供給部材210を隣接して配向させ、複数の流体供給部材210がキャップ部材118上に配向できるように流体供給部材210を隣接して配向させることができる。
インピンジメントプレート120が、空気をインピンジメントプレートに通過させることができるように設計された複数の開口317を含む。例示的な実施形態において、複数の開口317は、インピンジメントプレート120の1つの区域だけに図示されている。或いは、複数の開口317は、チューブ組立体202が位置付けられる場所を除いて、インピンジメントプレート120全体に位置付けることができる。
例示的な実施形態において、各流体供給部材210は、キャップ部材118に結合され、流体供給部材210がチューブ組立体202に密接に近接して位置付けられるようになる。或いは、接続装置は、流体供給部材210がキャップ部材及び隣接するチューブ組立体202に結合されるように用いることができる。例えば、マニホルドを用いて、流体供給部材210を隣接するチューブ組立体202と接続することができる。その上、マニホルドは、チューブ組立体202の周りに複数の流体供給部材210を組み立てるために設計され且つ用いることができる。
図5は、線5−5(図2に示す)に沿って見た燃料噴射組立体200の一部の下流側の図である。例示的な実施形態において、チューブ組立体202及び中央チューブ組立体402は、キャップ部材118内で実質的に整列されている。より具体的には、チューブ組立体202及び中央チューブ組立体402は、キャップ部材と共に一体的に形成される。
例示的な実施形態において、複数のチューブ組立体202及び中央チューブ組立体402がキャップ部材118のエフュージョンプレート122上に図示されている。その上、例示的な実施形態において、各チューブ組立体202は、5つのチューブ204だけを有するように図示されている。或いは、各チューブ組立体202は、各チューブ組立体が本明細書で説明されるように機能することが可能になるあらゆる数のチューブ204を有することができる。
例示的な実施形態において、チューブ組立体202は、インピンジメントプレート120上の中央チューブ組立体402の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。或いは、チューブ組立体202は、該チューブ組立体202が本明細書で説明されるように機能することが可能になるあらゆる方向に向けることができる。
例示的な実施形態において、複数の第2の開口305が1以上のチューブ組立体202に隣接して間隔を置いて配置される。より具体的には、複数の第2の開口305は、1以上のチューブ組立体202の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。例示的な実施形態において、複数の第2の開口305は、中央チューブ組立体402の周りに円周方向に間隔を置いて図示され、更に複数の第2の開口305は、隣接する外側チューブ組立体202の周りに円周方向に間隔を置いて図示される。その上、エフュージョンプレート122は、空気がエフュージョンプレートを通過できるように各々が設計された複数の開口315を含む。例示的な実施形態において、複数の開口315は、エフュージョンプレート122の1つの区域だけに図示されている。或いは、複数の開口315は、チューブ組立体202及び402が位置付けられる場所を除いて、エフュージョンプレート122全体に位置付けることができる。
運転中、流体が各開口305を通って流れ、この流体により隣接するチューブ組立体202間の結合相互作用の遮断又は中断を可能にする。例示的な実施形態において、流体は、中央チューブ組立体402及び隣接する外側チューブ組立体202の周りの各第2の開口305を通って吐出される。中央チューブ組立体402の周りで各第2の開口305を通って吐出される流体により、中央チューブ組立体402が円周方向に隣接するチューブ組立体202の少なくとも1つと相互作用するのが阻止される。より具体的には、当該流体により、中央チューブ組立体402と円周方向に隣接するチューブ組立体202の少なくとも1つとの間の結合相互作用の遮断又は中断を可能にする。同様に、外側チューブ組立体202の周りで各第2の開口305を通って吐出される流体により、外側チューブ組立体202が1以上の他の隣接するチューブ組立体202と相互作用するのが阻止される。
流体は、隣接するチューブ組立体間の障壁をもたらし、燃焼器106(図1に示す)における動的圧力振動の低減を可能にする。より具体的には、流体は、各チューブ組立体用の音響バッフルとして機能する。
図6は、公知のガスタービンエンジン100(図1に示す)で使用するため、燃料噴射組立体200(図1に示す)のような燃料噴射組立体を組み立てる例示的な方法500を示すフローチャートである。最初に、少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口301(図3に示す)と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口305(図3及び5に示す)とを有するキャップ部材118(図1、2、3、4、及び5に示す)を用意する(502)。複数のチューブ204を含む複数のチューブ組立体202(図2及び4に示す)は、複数のチューブ組立体202がキャップ部材118内に実質的に整列されるようにタービンエンジン100内に結合される(504)。次に、1以上の噴射システム208(図2及び3に示す)は、キャップ部材118に結合され(506)、流体源212(図2及び3に示す)からの流体を複数の第2の開口305のうちの少なくとも1つを通って吐出させることができる。開口305を通る流体の吐出により、タービンエンジン運転中の燃料噴射組立体200内の動的圧力振動の低減が促進される。
噴射システム208がキャップ部材118に結合される(506)と、インピンジメントプレート120(図1、2、3、及び4に示す)及びエフュージョンプレート122(図1、2、3、及び5に示す)を提供する(507)。インピンジメントプレート120は、貫通して延びる1以上の第1の開口301(図3に示す)を有し、1以上の第1の開口301は、複数のチューブ組立体202の少なくとも1つに隣接して間隔を置いて配置される。エフュージョンプレート122は、貫通して延びる複数の第2の開口305(図3及び5に示す)を有し、複数の第2の開口305は、複数のチューブ組立体202の1以上の周りに円周方向に間隔を置いて配置される。その上、インピンジメントプレート120は、間に定められるチャンネル306(図3に示す)が第2の開口305の少なくとも1つに流体を配向するような向きになるよう、エフュージョンプレート122(図3に示す)に結合される(508)
噴射システム208がキャップ部材118に結合されると、インピンジメントプレート120が流体供給部材210(図2及び3に示される)に結合される。次に、噴射システム208は、流体供給部材210から1以上の第1の開口301を通ってチャンネル306内に流体を吐出するような向きにされる(510)。その上、噴射システム208がキャップ部材118に結合される(506)と、デバイダ310(図3に示す)が、チャンネル内に位置付けられ(511)、タービンエンジン運転中の流体流からの空気の分離を可能にする。
噴射システム208がキャップ部材118に結合されると、インピンジメントプレート120が流体供給部材210(図2及び3に示される)に結合される。次に、噴射システム208は、流体供給部材210から1以上の第1の開口301を通ってチャンネル306内に流体を吐出するような向きにされる(510)。その上、噴射システム208がキャップ部材118に結合される(506)と、デバイダ310(図3に示す)が、チャンネル内に位置付けられ(511)、タービンエンジン運転中の流体流からの空気の分離を可能にする。
例示的な実施形態において、噴射システム208がキャップ部材118に結合されると、流体源212は、噴射システム208に結合される(512)。その上、流体源212が噴射システム208に結合される(512)と、希釈剤源又は不活性ガス源が噴射システム208に結合される(514)。不活性ガス源は、窒素ガス、二酸化炭素、及び蒸気を含むことができる。希釈剤源は空気を含むことができる。
本明細書で説明される方法及び装置は、タービンエンジンの運転を向上させる。より具体的には、上記で説明された燃料噴射組立体は、タービンエンジン運転中の動的圧力振動の低減を可能にする。燃料噴射組立体は、流体源が中央燃料噴射ノズルに隣接して位置付けられるように燃料源を燃焼室に噴射できるようにし、燃料噴射組立体において中央燃料噴射ノズルと1以上の外側燃料噴射ノズルとの間、及び隣接する外側燃料噴射ノズル間の結合のような、あらゆる火炎相互作用を遮断する1以上の噴射システムを含む。
本発明の種々の実施形態の特定の特徴が一部の図面において図示されて、他の図面では図示されていない場合があるが、これは便宜上の理由に過ぎない。本発明の原理によれば、図面の何れかの特徴は、他の何れかの図面のあらゆる特徴と組み合わせて言及し及び/又は特許請求することができる。
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
2 領域
3 領域
4 線
5 線
100 ガスタービンエンジン
102 圧縮機
104 燃焼器組立体
106 燃焼器
108 燃料噴射組立体ハウジング
110 タービン
112 ディフューザ
113 矢印
114 吐出プレナム
116 端部カバー
118 キャップ部材
120 インピンジメントプレート
122 エフュージョンプレート
126 距離
128 内部流路
132 燃焼器ケーシング
134 燃焼器ライナ
136 燃焼室
138 環状冷却通路
140 トランジションピース
142 第1の段タービンノズル
144 内壁
146 外壁
148 複数の開口
150 環状通路
156 キャビティ
158 駆動シャフト
200 燃料噴射組立体
201 第1の末端部分
202 チューブ組立体
203 燃料送給パイプ
204 複数のチューブ
205 第2の末端部分
207 第1の末端部分
208 噴射システム
209 第2の末端部分
210 流体供給部材
212 流体源
301 第1の開口
305 第2の開口
306 チャンネル
307 第1の表面
309 第2の表面
310 デバイダ
315 エフュージョンプレート開口
317 インピンジメントプレート開口
402 中央チューブ組立体
500 燃料噴射組立体を組み立てるプロセス
502 少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口とを有するキャップ部材を用意する段階
504 複数のチューブ組立体をタービンエンジン内に結合する段階
506 1以上の噴射システムをキャップ部材に結合する段階
507 インピンジメントプレートを用意する段階
508 インピンジメントプレートをエフュージョンプレートに結合する段階
509 インピンジメントプレートを流体供給部材に結合する段階
510 インピンジメントプレート開口を通ってチャンネル内に流体を吐出するよう噴射システムを配向する段階
511 デバイダをチャンネル内に位置付ける段階
512 流体源を噴射システムに結合する段階
514 希釈剤流体源と不活性ガス源の内の少なくとも1つを噴射システムに結合する段階
3 領域
4 線
5 線
100 ガスタービンエンジン
102 圧縮機
104 燃焼器組立体
106 燃焼器
108 燃料噴射組立体ハウジング
110 タービン
112 ディフューザ
113 矢印
114 吐出プレナム
116 端部カバー
118 キャップ部材
120 インピンジメントプレート
122 エフュージョンプレート
126 距離
128 内部流路
132 燃焼器ケーシング
134 燃焼器ライナ
136 燃焼室
138 環状冷却通路
140 トランジションピース
142 第1の段タービンノズル
144 内壁
146 外壁
148 複数の開口
150 環状通路
156 キャビティ
158 駆動シャフト
200 燃料噴射組立体
201 第1の末端部分
202 チューブ組立体
203 燃料送給パイプ
204 複数のチューブ
205 第2の末端部分
207 第1の末端部分
208 噴射システム
209 第2の末端部分
210 流体供給部材
212 流体源
301 第1の開口
305 第2の開口
306 チャンネル
307 第1の表面
309 第2の表面
310 デバイダ
315 エフュージョンプレート開口
317 インピンジメントプレート開口
402 中央チューブ組立体
500 燃料噴射組立体を組み立てるプロセス
502 少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口とを有するキャップ部材を用意する段階
504 複数のチューブ組立体をタービンエンジン内に結合する段階
506 1以上の噴射システムをキャップ部材に結合する段階
507 インピンジメントプレートを用意する段階
508 インピンジメントプレートをエフュージョンプレートに結合する段階
509 インピンジメントプレートを流体供給部材に結合する段階
510 インピンジメントプレート開口を通ってチャンネル内に流体を吐出するよう噴射システムを配向する段階
511 デバイダをチャンネル内に位置付ける段階
512 流体源を噴射システムに結合する段階
514 希釈剤流体源と不活性ガス源の内の少なくとも1つを噴射システムに結合する段階
Claims (10)
- タービンエンジン(100)において用いる燃料噴射組立体(200)であって、
少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口(301)と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口(305)とを有するキャップ部材(118)と、
前記キャップ部材内に実質的に整列され、複数のチューブ(204)を含む複数のチューブ組立体(202)と、
流体源(212)と前記キャップ部材との間を流体連通して結合された流体供給部材(210)を含む1以上の噴射システム(208)と
を備えていて、前記1以上の噴射システムが、複数の第2の開口のうちの少なくとも1つを通って流体を吐出させて隣接するチューブ組立体間に障壁もたらし、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる、燃料噴射組立体(200)。 - 前記キャップ部材(118)が更に、
前記1以上の第1の開口(301)が通って延び、前記複数のチューブ組立体(202)の少なくとも1つに隣接して間隔を置いて配置されるインピンジメントプレート(120)と、
前記複数の第2の開口(305)が通って延び、前記複数のチューブ組立体の1以上の周りで円周方向に間隔を置いて配置され、前記インピンジメントプレートに結合されるエフュージョンプレート(122)と
を含む、請求項1記載の燃料噴射組立体(200)。 - 前記インピンジメントプレート(120)が前記エフュージョンプレート(122)に結合されて、これらの間にチャンネル(306)が定められるようにし、前記チャンネルが、前記複数の第2の開口(305)の少なくとも1つに流体流れを配向する向きにされる、請求項2記載の燃料噴射組立体(200)。
- 前記流体供給部材(210)が、前記インピンジメントプレート(120)に結合される、請求項2記載の燃料噴射組立体(200)。
- 前記1以上の噴射システム(208)が更に、前記流体流れから空気を分離する際に使用するために前記チャンネル(306)内にデバイダ(310)を含む、請求項3記載の燃料噴射組立体(200)。
- 前記1以上の噴射システム(208)が、前記流体供給部材(210)から前記1以上の第1の開口(301)を通って前記チャンネル(306)に流体を吐出できるような向きにされる、請求項4記載の燃料噴射組立体(200)。
- 前記流体源(212)が、希釈剤及び不活性ガスのうちの少なくとも1つを含む、請求項1記載の燃料噴射組立体(200)。
- 圧縮機(102)と、
前記圧縮機から下流側で結合された燃焼組立体(104)と
を備えるタービンエンジン(100)であって、前記燃焼組立体が燃料噴射組立体(200)を有する1以上の燃焼器(106)を含み、前記燃料噴射組立体が、キャップ部材(118)、複数のチューブ組立体(202)、及び1以上の噴射システム(208)を含み、前記キャップ部材が、少なくとも部分的に貫通して延びる1以上の第1の開口(301)と、少なくとも部分的に貫通して延びる複数の第2の開口(305)とを含み、各チューブ組立体が、前記キャップ部材内に実質的に整列され且つ複数のチューブ(204)を含み、前記1以上の噴射システム(208)が、前記キャップ部材に流体連通して結合されて、前記複数の第2の開口のうちの少なくとも1つを通って流体を吐出させて隣接するチューブ組立体間に障壁をもたらし、タービンエンジン運転中の燃焼器における動的圧力振動の低減を促進させる、タービンエンジン(100)。 - 前記1以上の噴射システム(208)が更に、流体源(212)と前記キャップ部材との間を流体連通して結合されて、前記複数の第2の開口のうちの少なくとも1つを通って流体を吐出させる流体供給部材(210)を含む、請求項8記載のタービンエンジン(100)。
- 前記キャップ部材(118)が、
前記1以上の第1の開口(301)が通って延び、前記複数のチューブ組立体(202)の少なくとも1つに隣接して間隔を置いて配置されるインピンジメントプレート(120)と、
前記複数の第2の開口(305)が通って延び、前記複数のチューブ組立体の1以上の周りで円周方向に間隔を置いて配置され、前記インピンジメントプレートに結合されて、前記インピンジメントプレートとの間に定められるチャンネルが、前記複数の第2の開口の少なくとも1つに流体流れを配向する向きにされる、エフュージョンプレート(122)と
を備える、請求項9記載のタービンエンジン(100)。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5284308A (en) * | 1975-11-07 | 1977-07-13 | Lucas Industries Ltd | Combustion equipment |
JPS6463721A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Hitachi Ltd | Gas turbine burner |
JP2008256351A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | General Electric Co <Ge> | 燃焼器ダイナミクスを低減するためのシステム |
US20090188255A1 (en) * | 2008-01-29 | 2009-07-30 | Alstom Technologies Ltd. Llc | Combustor end cap assembly |
JP2010169385A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | General Electric Co <Ge> | ターボ機械の結束多管ノズル |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60147033A (ja) * | 1984-01-11 | 1985-08-02 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン予混合燃焼器 |
US5253478A (en) * | 1991-12-30 | 1993-10-19 | General Electric Company | Flame holding diverging centerbody cup construction for a dry low NOx combustor |
US5274991A (en) * | 1992-03-30 | 1994-01-04 | General Electric Company | Dry low NOx multi-nozzle combustion liner cap assembly |
US5644918A (en) * | 1994-11-14 | 1997-07-08 | General Electric Company | Dynamics free low emissions gas turbine combustor |
US5722230A (en) * | 1995-08-08 | 1998-03-03 | General Electric Co. | Center burner in a multi-burner combustor |
US7578130B1 (en) * | 2008-05-20 | 2009-08-25 | General Electric Company | Methods and systems for combustion dynamics reduction |
US20100192577A1 (en) * | 2009-02-02 | 2010-08-05 | General Electric Company | System and method for reducing combustion dynamics in a turbomachine |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5284308A (en) * | 1975-11-07 | 1977-07-13 | Lucas Industries Ltd | Combustion equipment |
JPS6463721A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Hitachi Ltd | Gas turbine burner |
JP2008256351A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | General Electric Co <Ge> | 燃焼器ダイナミクスを低減するためのシステム |
US20090188255A1 (en) * | 2008-01-29 | 2009-07-30 | Alstom Technologies Ltd. Llc | Combustor end cap assembly |
JP2010169385A (ja) * | 2009-01-23 | 2010-08-05 | General Electric Co <Ge> | ターボ機械の結束多管ノズル |
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