JP2014181894A - ガスタービンの燃焼モジュール用フロースリーブ - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼モジュールの燃焼ライナーを冷却するための改良型システムを提供すること。
【解決手段】ガスタービンの燃焼器向けの燃焼モジュールは、環状燃料分配マニホールドを燃焼モジュールの上流側端部の位置に配置させて含む。この燃料分配マニホールドは内側表面を有する環状支持スリーブを含む。この燃焼モジュールはさらに、燃料分配マニホールドから下流側に延びると共に後方フレームで終わっている環状燃焼ライナーと、該燃焼ライナーを円周方向に囲繞する環状フロースリーブと、を有する燃料噴射アセンブリを含む。このフロースリーブは、燃料分配マニホールドから下流側に延びると共に後方フレームで終わっている。このフロースリーブは、支持スリーブと後方フレームの間を連続して延びる。フロースリーブ前方部分は、支持スリーブの内部に同心性に位置決めされており、ここで前方部分は支持スリーブ内側表面と摺動可能に係合されている。
【選択図】図２

Description

本発明は全般的にはガスタービン向けの燃焼器に関する。より具体的には本発明は、燃焼器の燃焼モジュール向けのフロースリーブに関する。

ガスタービンの燃焼区画は一般に、圧縮器排出ケーシングなどの外側ケーシングの周りに環状アレイの形に配列させた複数の燃焼器を含む。加圧空気が圧縮器から圧縮器排出ケーシングまで流れると共に、各燃焼器までルート設定されている。燃料ノズルからの燃料が各燃焼器内でこの加圧空気と混合され燃焼器の主燃焼ゾーンの内部に可燃性混合物が形成される。この可燃性混合物が燃やされて高い圧力及び速度を有する高温の燃焼ガスが生成される。

典型的な燃焼器ではこの燃焼ガスはガスタービンのタービン入口に向かって、環状燃焼ライナーと該燃焼ライナーから下流側に延びかつタービンへの入口で終わっている環状移行ダクトとによって少なくとも部分的に画定されている高温気体経路を通るようにルート設定されている。燃焼ガスからタービンに熱エネルギーと運動エネルギーが転送されてタービンを回転させ、これによって力学的な仕事が生成される。例えばタービンは、発電機を駆動して電気を発生させるシャフトに結合させることがある。

具体的な燃焼器では、主燃焼ゾーンから下流側にある高温気体経路内に概してリーンな燃料−空気混合物を噴射するために燃焼モジュールを利用している。燃焼モジュールは一般に、キャップアセンブリのうち燃料ノズルを部分的に囲繞する部分を円周方向に囲繞している環状燃料分配マニホールドと、該燃料分配マニホールドとガスタービンへの入口の間を延びる燃料噴射アセンブリと、を含む。この燃料噴射アセンブリは、キャップアセンブリとタービンへの入口の間を連続して延びる環状燃焼ライナーを含む。この連続して延びる燃焼ライナーによって、燃焼器内部の高温気体経路が画定されており、これにより独立した移行ダクトが不要となる。この燃焼ライナーは、断面が実質的に円形の円錐区画と該円錐区画から下流側に延びると共に実質的に非円形の断面を有する移行区画とから成る環状本体部を含む。この燃料噴射アセンブリはさらに、主燃焼ゾーンから下流側にある高温気体経路内にリーンな燃料−空気可燃性混合物を噴射する遅延希薄燃料噴射器とも呼ぶ複数の半径方向延設の燃料噴射器を含む。その結果として燃焼ガス温度が高くなると共に、窒素酸化物（ＮＯ_X）など望ましくない排出物質の生成を対応して増大させることなく燃焼器の熱力学的効率が改善される。しかし、燃焼ガスの温度の上昇によって燃焼ライナーにかかる熱応力の増大が生じる。

燃焼モジュールの燃焼ライナーを冷却するための一技法は、冷却フロー通路をその間に画定するように燃焼ライナーをフロースリーブアセンブリで囲繞する工程と、燃焼ライナーに対して衝突式、対流式または伝導式冷却のうちの少なくとも１つを提供するために圧縮済みの作用流体の一部を冷却通路を通るようにルート設定する工程と、を含む。このフロースリーブアセンブリは一般に、燃焼ライナーの前方端部部分を囲繞しておりかつ燃料分配マニホールドの内部に同心円状に位置決めされている環状支持スリーブと、該支持スリーブの後方端部に結合されると共に燃焼ライナーの円錐区画を囲繞している環状フロースリーブと、該フロースリーブの後方端部に結合されると共に燃焼ライナーの移行区画を囲繞している環状衝突スリーブと、を含む。

米国特許第７０８２７７６号

このフロースリーブアセンブリは燃焼ライナーを冷却するのに概ね有効であるが、許容値問題のために、及び／または熱的及び／または機械的なサイクル疲労のために時間の経過と共に様々な構成要素間にある複数の接続がリークするまたはリークを発生させ、これによってフロースリーブアセンブリの全体的な冷却効果及び耐久性に影響を及ぼすことがある。さらに、圧縮済みの作用流体が冷却通路から失われる結果として、燃焼させるために燃料ノズルまでルート設定される圧縮済み作用流体の量が減少するために燃焼器性能が低下することがある。さらにこれら複数の構成要素は、燃焼モジュールの組み上げ、分解及び製造に関連する時間及びコストを増大させる。したがって燃焼モジュールの燃焼ライナーを冷却するための改良型システムがあれば有用となる。

本発明の態様及び利点については、以下の説明で以下に示しており、またこの説明から明白とし得るか本発明の実施を通じて了解され得よう。

本発明の一実施形態は、ガスタービンの燃焼器向けの燃焼モジュールであり、環状燃料分配マニホールドを燃焼モジュールの上流側端部の位置に配置させて含む。この燃料分配マニホールドは、内側表面を有する環状支持スリーブを含む。この燃焼モジュールはさらに、燃料分配マニホールドから下流側に延びると共に後方フレームで終わっている環状燃焼ライナーと、該燃焼ライナーを円周方向に囲繞する環状フロースリーブと、を有する燃料噴射アセンブリを含む。このフロースリーブは、燃料分配マニホールドから下流側に延びると共に後方フレームで終わっている。このフロースリーブは支持スリーブと後方フレームの間を連続して延びる。このフロースリーブの前方部分は支持スリーブの内部に同心円状に位置決めされており、ここで前方部分は支持スリーブ内側表面と摺動可能に係合されている。

本発明の別の実施形態は燃焼器である。本燃焼器は、燃焼器を囲繞する外側ケーシングに結合された端部カバーと、該端部カバーから下流側に延びる軸方向延設の燃料ノズルと、燃焼器の内部を半径方向及び軸方向に延びる環状キャップアセンブリであって燃料ノズルを少なくとも部分的に囲繞する環状キャップアセンブリと、該キャップアセンブリの少なくとも一部分を円周方向に囲繞する環状燃料分配マニホールドを有する燃焼モジュールと、を含む。この燃焼モジュールはさらに、燃料分配マニホールドから下流側に延びる燃料噴射アセンブリを含む。この燃料噴射アセンブリは、キャップアセンブリから下流側に延びると共に後方フレームで終わっている環状燃焼ライナーと、該燃焼ライナーを囲繞する環状フロースリーブと、を含む。このフロースリーブは、燃料分配マニホールドの内部に同心円状に位置決めされた前方部分と、後方フレームに結合された後方端部と、を含む。このフロースリーブは、フロースリーブ前方部分と後方フレームの間を連続して延びている。

本発明はさらにガスタービンを含む。本ガスタービンは一般に、圧縮器と、該圧縮器から下流側に配置された圧縮器排出ケーシングと、該圧縮器排出ケーシングから下流側に配置されたタービンと、を含む。燃焼器は圧縮器排出ケーシングの中を少なくとも部分的に延びる。燃焼器は、圧縮器排出ケーシングに結合された端部カバー、該端部カバーから下流側に延びる軸方向延設の燃料ノズル、端部カバーから下流側に配置されると共に燃料ノズルを少なくとも部分的に囲繞する環状キャップアセンブリ、並びに該キャップアセンブリから下流側に延びる燃焼モジュールを含む。この燃焼モジュールは、キャップアセンブリの少なくとも一部分を円周方向に囲繞する環状燃料分配マニホールドを含む。この燃料分配マニホールドは、圧縮器排出ケーシングに結合された半径方向延設の装着用フランジと、内側表面を含んだ軸方向延設の環状支持スリーブと、を含む。この燃焼モジュールはさらに、燃料分配マニホールドから下流側に延びる燃料噴射アセンブリを含む。この燃料噴射アセンブリは、キャップアセンブリから下流側に延びると共に後方フレームの位置で終わっている環状燃焼ライナーを含む。この燃焼ライナーを環状フロースリーブによって囲繞していると共に、キャップアセンブリから下流側でフロースリーブ及び燃焼ライナーを通過して複数の燃料噴射器が延びている。これらの燃料噴射器は燃料分配マニホールドに流体接続させている。このフロースリーブは、燃焼ライナーと支持スリーブ内側表面の間で支持スリーブの内部に同心円状に位置決めされた前方部分と、後方フレームに結合された後方端部と、を含む。このフロースリーブは、フロースリーブ前方部分と後方フレームの間を連続して延びている。

当業者であれば、本明細書を検討することによってこれらの実施形態並びにその他の実施形態の特徴及び態様についてより理解が深まろう。

本発明に関する完全かつ有効な開示（当業者に対するその最適モードを含む）について、添付の図面の参照を含む本明細書の残りの部分でさらに具体的に提示することにする。

本発明の趣旨域内にある例示的なガスタービンの機能ブロック図である。 本発明の様々な実施形態を包含する例示的な燃焼器を含む例示的なガスタービンの一部分の側面断面図である。 図２に示したような本発明の様々な実施形態を包含し得る燃焼モジュールの斜視図である。 本発明の一実施形態による図３に示したような燃焼モジュールの分解斜視図である。 本発明の一実施形態による図３に示したような燃焼モジュールの側面断面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による図３に示したような燃焼モジュールの燃焼ライナーの側面図である。 図２に示したような燃焼モジュールの一部分を含む燃焼器の一部分の拡大断面図である。

添付の図面にその１つまたは幾つかの例を図示している本発明の提示した実施形態についてここで詳細に参照することにする。この詳細な説明では、これらの図面内のフィーチャに言及するために数字や文字による呼称を用いている。本発明の同じまたは同様の部品に言及する際に、図面及び説明内で同じまたは同様の呼称を用いている。本明細書で使用する場合に、「第１の」、「第２の」及び「第３の」という表現は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために置換可能に用いており、個々の構成要素の箇所や重要性を示すことを意図していない。「上流側」及び「下流側」という表現は流体通路内の流体フローに関する相対的な方向を示している。例えば、「上流側」は流体が流れ込んでくる方向を意味し、また「下流側」は流体が流れて行く方向を意味している。「半径方向に」という用語は具体的なある構成要素の軸方向中心線と実質的に直交する相対的方向を意味しており、また「軸方向に」という用語は具体的なある構成要素の軸方向中心線と実質的に平行な相対的方向を意味している。

各例は、本発明の説明のために提供したものであり、本発明の限定のためではない。実際に、本発明においてその趣旨や精神を逸脱することなく修正及び変形が可能であることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または説明したフィーチャを別の実施形態上で使用してまた別の実施形態を生み出すことができる。したがって、本発明はこうした修正及び変形を、添付の特許請求の範囲及びその等価物の趣旨の域内にあるものとして包含するように意図している。本発明の例示的な実施形態について例証を目的として全体としてガスタービン内に組み込まれた燃焼器のコンテキストで説明することにするが、本発明の実施形態を任意のターボ機械に組み込まれた任意の燃焼器に適用し得ること並びにガスタービン燃焼器に限定されないこと（本特許請求の範囲に具体的に記載した場合を除く）は当業者であれば理解されよう。

ここで図面の全体にわたって同一の番号によって同じ要素を示している図面を参照すると、図１は本発明の様々な実施形態を組み込み得る例示的なガスタービン１０の機能ブロック図を提供している。図示したように、ガスタービン１０は一般に、ガスタービン１０に入る作用流体（例えば、空気）１４を浄化またさもなければ条件付けするために一連のフィルタ、冷却コイル、湿分分離器及び／またはその他のデバイスを含み得る入口区画１２を含む。作用流体１４は圧縮器区画まで流れ、ここで圧縮器１６が作用流体１４に運動エネルギーを徐々に付与し極めてエネルギー付与された状態の圧縮済み作用流体１８が生成される。

圧縮済み作用流体１８は、１つまたは複数の燃焼器２４の内部に可燃性混合物が形成されるように燃料供給源２２からの燃料２０と混合される。この可燃性混合物は、高い温度及び圧力を有する燃焼ガス２６を発生させるために燃やされる。燃焼ガス２６はタービン区画のタービン２８を通って流れて仕事を生成する。例えばタービン２８は、圧縮済み作用流体１８を生成するようにタービン２８の回転により圧縮器１６が駆動されるようにしてシャフト３０に接続させることがある。代替としてまたは追加としてそのシャフト３０は、電気を発生させるようにタービン２８を発電機３２に接続することがある。タービン２８からの排気ガス３４は、タービン２８から下流側にある排気スタック３８にタービン２８を接続している排気区画３６を通って流れる。排気区画３６は例えば、環境に放出する前に排気ガス３４の清浄及びこれからの追加の熱の抽出を行うための熱回収蒸気発生器（図示せず）を含むことがある。

図２は、本開示の様々な実施形態を包含し得る例示的な燃焼器５０を含む例示的なガスタービン１０の一部分の側面断面図である。図示したように燃焼器５０は、圧縮器及び／または外側タービンケーシング５６から下流側に配置される圧縮器排出ケーシング５４などの外側ケーシング５２によって少なくとも部分的に囲繞されている。外側ケーシング５２は圧縮器１６と流体連通すると共に、燃焼器５０の少なくとも一部分を囲繞する高圧プレナム５８を少なくとも部分的に画定している。燃焼器５０の一端部の位置で外側ケーシング５２に対して端部カバー６０が結合されている。

図２に示したように燃焼器５０は一般に、端部カバー６０から下流側に延びる少なくとも１つの軸方向延設の燃料ノズル６２と、外側ケーシング５２の内部を端部カバー６０から下流側に半径方向及び軸方向に延びる環状キャップアセンブリ６４と、キャップアセンブリ６４から下流側に延びる環状高温気体経路ダクトまたは燃焼ライナー６６と、燃焼ライナー６６の少なくとも一部分を囲繞する環状フロースリーブ６８と、を含む。燃焼ライナー６６は、燃焼器５０を通って燃焼ガス２６をルート設定するような高温気体経路７０を画定する。端部カバー６０及びキャップアセンブリ６４は、燃焼器５０の頭側端部７２を少なくとも部分的に画定する。

キャップアセンブリ６４は一般に、端部カバー６０から下流側に位置する前方端部７４と、該前方端部７４から下流側に配置された後方端部７６と、これらの間を少なくとも部分的に延びる１つまたは複数の環状シュラウド７８と、を含む。具体的な実施形態ではその軸方向延設の燃料ノズル（複数のこともある）６２はキャップアセンブリ６４の中を少なくとも部分的に延びており、主に燃料２０（図１）及び圧縮器１６からの圧縮済み作用流体１８の一部分から成る第１の可燃性混合物８０を、燃焼ライナー６６の内部においてキャップアセンブリ６４の後方端部７６の下流側で画定される主燃焼ゾーン８２に提供している。

具体的な実施形態ではその燃焼器５０はさらに、少なくとも１つの軸方向延設の燃料ノズル６２の下流側のある点でフロースリーブ６８と燃焼ライナー６６を通って延びる遅延希薄燃料噴射器とも呼ばれる１つまたは複数の半径方向延設の燃料噴射器８４を含む。燃焼ライナー６６は燃焼器５０の内部で燃焼チェンバ８６を画定する。具体的な実施形態では燃焼ライナー６６はさらに、燃料噴射器（複数のこともある）８４の近傍でかつ主燃焼ゾーン８２から下流側にある副次燃焼ゾーン８８を画定する。具体的な実施形態では、燃焼ライナー６６、フロースリーブ６８及び燃料噴射器（複数のこともある）８４は、燃焼モジュール１００のうち外側ケーシング５２を通過して延びておりかつキャップアセンブリ６４の少なくとも一部分を円周方向に囲繞するような部分として設けられている。

図３は図２に示したような燃焼モジュール１００の斜視図を提供しており、また図４は図３に示したような燃焼モジュール１００の分解斜視図を提供している。図３に示したように燃焼モジュール１００は全体として、組み上げた１つの構成要素または単一構成要素として提供される。燃焼モジュール１００は、燃焼モジュール１００の軸方向中心線１０６を基準として後方すなわち下流側の端部１０４から軸方向に分離された前方すなわち上流側の端部１０２を含む。

図４に示したような具体的な実施形態では燃焼モジュール１００は、燃焼モジュール１００の上流側端部１０２の位置に配置させた環状燃料分配マニホールド１０８と、該燃料分配マニホールド１０８から下流側に延びると共に燃焼モジュール１００の下流側端部１０４で終わっている燃料噴射アセンブリ１１０と、を含む。燃料分配マニホールド１０８は、燃料分配マニホールド１０８の前方端部１１４の周りを円周方向に延びる半径方向延設の装着用フランジ１１２を含む。図２に示したように装着用フランジ１１２は、燃料プレナム１１６を少なくとも部分的に画定する。図２及び４に示したように、装着用フランジ１１２から外方に燃料入口ポート１１８が延びている。燃料入口ポート１１８は、燃料供給源２２（図１）と燃料プレナム１１６（図２）の間に流体連絡を提供する。図４に示したように燃料分配マニホールド１０８はさらに、外側１２４から半径方向で分離された内側１２２を有する環状支持スリーブ１２０を含む。環状支持スリーブ１２０は、装着用フランジ１１２から下流側で概して軸方向に延びている。

図４に示したような具体的な実施形態では、燃焼ライナー６６、フロースリーブ６８及び燃料噴射器（複数のこともある）８４が燃料噴射アセンブリ１１０の一部として含まれている。図３に示したように各燃料噴射器８４は、燃料噴射器８４と装着用フランジ１１２の間を延びる流体コンジット１２６を通して燃料分配マニホールド１０８に流体結合されることがある。

図５は図２、３及び４に示したような燃焼モジュール１００の側面断面図を提供しており、また図６は燃焼モジュール１００の燃焼ライナー６６の側面図を提供している。図５に示したように燃焼ライナー６６は燃料分配マニホールド１０８から下流側に延びると共に、燃焼ライナー６６の後方すなわち下流側端部１２８は図３に示したように後方端部１２８を円周方向に囲繞する後方フレーム１３０または別の支持構造で終わっている。図３に示したように、後方フレーム１３０に対して装着用ブラケット１３１を結合させることがある。一実施形態では図２に示したように、燃焼モジュール１００の前方端部及び後方端部１０２、１０４の両方で燃焼モジュール１００を拘束するために、後方フレーム１３０及び／または装着用ブラケット１３１を外側タービンケーシング５６に結合させると共に、燃料分配マニホールド１０８の装着用フランジ１１２を圧縮器排出ケーシング５４に接続させている。

図６に示したように燃焼ライナー６６は環状本体部１３２を備える。本体部１３２は一般に、燃焼ライナー６６の軸方向中心線１３８を基準として後方端部１３６から軸方向に分離させた前方端部１３４を含む。本体部１３２は、前方端部１３４から後方端部１３６まで連続して延びている。本体部１３２は、前方端部１３４と後方端部１３６の間を延びる外側すなわち低温側１４０を含む。図３及び６に示したような具体的な実施形態では、盛上げリブ（ｒａｉｓｅｄ ｒｉｂ）やタービュレータなどの複数の冷却用フィーチャ１４２が本体部１３２の外側表面１４０から半径方向で外方に延びている。

図６に示したような具体的な実施形態では、本体部１３２が円錐区画１４４及び移行区画１４６を備えており、このため独立した移行ダクトを必要としない。前方端部１３４と本体部１３２の後方端部１３６の間で円錐区画１４４と移行区画１４６が交差する点に移行用の中間区画１４８が画定されている。例えばここは、本体部１３２が概して円形の断面から非円形の断面に変わり始める箇所である。具体的な実施形態では、本体部１３２の前方端部１３２に環状フランジ１５０を配置させている。フランジ１５０はキャップアセンブリ６４の一部分を少なくとも部分的に囲繞する（図２）。図６に示したような具体的な実施形態では、冷却用フィーチャ１４２を本体部１３２の円錐区画１４４及び／または移行区画１４６の上に配置させることがある。

図４及び５に示したようにフロースリーブ６８は、前方端部１５２及び該前方端部１５２の近傍に配置させた外側前方部分１５４と、燃焼モジュール１００の軸方向中心線１０６（図５）を基準として前方端部１５２から軸方向に分離された後方端部１５６と、を含む。フロースリーブ６８の前方部分１５４は外側係合表面１５８を少なくとも部分的に画定することがある。図５に示したような具体的な実施形態では、フロースリーブ６８が燃料分配マニホールド１０８と後方フレーム１３０の間を連続して延びている。図５に示したような具体的な実施形態では、フロースリーブ６８の前方部分１５４を燃料分配マニホールド１０８の支持スリーブ１２０の内部に概して同心性に位置決めすることがある。

図７は、キャップアセンブリ６４の一部分及び燃焼モジュール１００の一部分を含んだ図２に示したような燃焼器５０の一部分の拡大図である。図７に示したような具体的な実施形態では、フロースリーブ６８の前方部分１５４の外側係合表面１５８が支持スリーブ１２０の内側表面１２２と摺動可能に係合している。この方式によってフロースリーブ６８は、燃焼器２４の動作時に燃料分配マニホールド１０８の支持スリーブ１２０の内側１２２に沿って摺動または平行移動することが許容される。さらに図７に示したように、燃焼ライナー６６の本体部１３２のフランジ１５０はキャップアセンブリ６４の一部分を少なくとも部分的に囲繞する。

図７に示したような具体的な実施形態ではフラシールなどの圧縮またはスプリングシール１６２が、フロースリーブ６８の前方部分１５４の外側係合表面１５８と支持スリーブ１２０の内側１２２の間を半径方向に延びている。具体的な実施形態ではそのスプリングシール１６２は支持スリーブ１２０に接続されることがある。代替形態ではそのスプリングシール１６２はフロースリーブ６８に接続されることがある。スプリングシール１６２によって、ガスタービン１０の据え付け及び／または動作時におけるフロースリーブ６８に対する構造支持が少なくともその一部で提供される一方、始動、シャットダウン及び／またはターンダウン動作時などガスタービン１０の様々な動作モード時における燃料分配マニホールド１０８と燃料噴射アセンブリ１１０の間での軸方向移動を可能にしている。

図５に示したような具体的な実施形態ではフロースリーブ６８は、その間に環状冷却フロー通路１６４を画定するように燃焼ライナー６６から半径方向に分離されている。冷却フロー通路１６４は燃焼ライナー６６の長さ方向に概して連続して延びている。例えば冷却フロー通路１６４は、後方フレーム１３０とフロースリーブ６８の前方部分１５４及び／または前方端部１５２の間を連続して延びている。

図４に示したような具体的な実施形態ではフロースリーブ６８は、ガスタービン１０の動作時にフロースリーブ６８を通過して冷却フロー通路１６４内（図５）に至る流体連絡を提供する複数の冷却穴または衝突穴１６６を備えることがある。少なくとも１つの実施形態では図３及び４に示したように、フロースリーブ６８は燃焼ライナー６６（図５）の周りに少なくとも部分的に巻き付いた２つの半環状フロースリーブ区画１６８を含む。図３に示したようにこの２つの半環状フロースリーブ区画１６８は、燃焼モジュール１００の動作環境に適したボルトや別のロック用留め具などの複数の留め具１７０を用いて一体に溶接または接合させている。代替形態ではその半環状フロースリーブ区画１６８は、燃焼器５０内部の動作環境に適した任意の機械的手段によって一体に接合させることがある。

図５に示したような一実施形態ではそのフロースリーブ６８は、後方フレームと燃焼ライナー６６の本体部１３２の前方端部１５２の間で概して一定であるような半径方向距離１７２において燃焼ライナー６６から半径方向に分離されている。別の実施形態では、燃焼ライナー６６とフロースリーブ６８の間の半径方向距離１７２は、燃焼ライナー６６の本体部１３２の低温側１４０に沿う方向で／その全体にわたって変動している。例えば半径方向距離１７２を燃焼ライナー６６の円錐区画１４４及び／または移行区画１４６の全体にわたって増大及び／または短縮させ、冷却フロー通路１６４を通って流れる際に本体部１３２上の具体的なある箇所における圧縮済み作用流体１８（図２）の流量及び／または流速を制御し、これにより冷却フロー通路１６４の具体的なあるエリアにおける圧縮済み作用流体１８の冷却有効性に対する局所性の制御の強化を可能とさせることがある。

具体的な実施形態ではフロースリーブ６８は、円錐区画１４４については第１の半径方向距離１７４及び移行区画１４６については第２の半径方向距離１７６だけ燃焼ライナー６４から分離されている。具体的な実施形態では、燃焼ライナー６６の円錐区画１４４の少なくとも一部分に沿ってその第１の半径方向距離１７４が第２の半径方向距離１７６より大きく、これによって燃焼ライナー６６の本体部１３２の移行区画１４６において有効な衝突式冷却が提供される一方、圧縮済み作用流体が高圧プレナム５８から冷却穴１６６を通って冷却フロー通路１６４内にまた本体部１３２の低温側１４０に流れる際の流体の圧力低下が低減される。代替形態では、燃焼ライナー６６の移行区画１４６の少なくとも一部分に沿ってその第２の半径方向距離１７６を第１の半径方向距離１６８より大きくし、冷却フロー通路１６４を通って燃焼ライナー６６の本体部１３２の円錐区画１４４の全体に流れる圧縮済み作用流体１８の流速を制御することがある。

動作時には上で述べかつ様々な図で例証したように、圧縮器１６からの圧縮済み作用流体１８の一部分は複数の冷却穴または衝突穴１６６を通って冷却フロー通路１６４内までルート設定されている。圧縮済み作用流体１８は移行区画１４６の位置で燃焼ライナー６６の外側すなわち低温側１４０上に集束させ、燃焼ライナー６６の本体部１３２の移行区画１４６に対して衝突式または噴射式の冷却を提供している。フロースリーブ６８と燃焼ライナー６６の円錐区画１４４及び／または移行区画１４６との間の半径方向距離１７２は、冷却フロー通路１６４を通過する圧縮済み作用流体フロー１８の体積及び／または速度を制御するために一定距離及び／または可変の半径方向距離になるように設定し、これによって（特に、遅延希薄燃料噴射により生じる燃焼温度上昇が形成する高温スポットにおいて）燃焼ライナーを有効に冷却している。

圧縮済み作用流体１８は、冷却フロー通路１６４を通りかつ燃焼器５０の頭側端部５８に向かうようにルート設定されたときに燃焼ライナー６６に対して衝突式、対流式または伝導式冷却のうちの少なくとも１つを提供する。連続して延びるフロースリーブ６８によれば、従来のフロースリーブアセンブリに関する接続ジョイントをすべて排除できる。その結果として冷却フロー通路からの漏れが無くなり、これによって燃焼器５０の全体効率が改善される。さらに、既存のフロースリーブアセンブリから複数の構成要素が除かれることによって、燃焼モジュール１００の組み上げ、分解及び製造に関連する時間及びコストが低減される。

この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による任意のデバイスやシステムの製作と使用及び組み込んだ任意の方法の実行を含む本発明の実施を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を含む場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を含む場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。

１０ ガスタービン
１２ 入口区画
１４ 作用流体
１６ 圧縮器
１８ 圧縮済み作用流体
２０ 燃料
２２ 燃料供給源
２４ 燃焼器
２６ 燃焼ガス
２８ タービン
３０ シャフト
３２ 発電機／モータ
３４ 排気ガス
３６ 排気区画
３８ 排気スタック
５０ 燃焼器
５２ 外側ケーシング
５４ 圧縮器排出ケーシング
５６ 外側タービンケーシング
５８ 高圧プレナム
６０ 端部カバー
６２ 燃料ノズル
６４ キャップアセンブリ
６６ ダクト／燃焼ライナー
６８ フロースリーブ
７０ 高温気体経路
７２ 頭側端部
７４ 前方端部（キャップアセンブリ）
７６ 後方端部（キャップアセンブリ）
７８ シュラウド
８０ 第１の可燃性混合物
８２ 主燃焼ゾーン
８４ 燃料噴射器
８６ 燃焼チェンバ
８８ 副次燃焼ゾーン
１００ 燃焼モジュール
１０２ 前方／上流側端部（燃焼モジュール）
１０４ 後方／下流側端部（燃焼モジュール）
１０６ 軸方向中心線（燃焼モジュール）
１０８ 燃料分配マニホールド
１１０ 燃料噴射アセンブリ
１１２ 装着用フランジ
１１４ 前方端部
１１６ 燃料プレナム
１１８ 燃料入口ポート
１２０ 支持スリーブ
１２２ 内側部分
１２４ 外側部分
１２６ 流体コンジット
１２８ 後方／下流側端部（燃焼ライナー）
１３０ 後方フレーム
１３１ 装着用ブラケット
１３２ 本体部
１３４ 前方端部（本体部）
１３６ 後方端部（本体部）
１３８ 軸方向中心線（燃焼ライナー）
１４０ 外側／低温側
１４２ 冷却用フィーチャ
１４４ 円錐区画
１４６ 移行区画
１４８ 移行中間区画
１５０ フランジ
１５２ 前方端部（フロースリーブ）
１５４ 前方部分
１５６ 後方端部（フロースリーブ）
１５８ 外側係合表面
１６２ 圧縮／スプリングシール
１６４ 冷却フロー通路
１６６ 冷却／衝突穴
１６８ 半環状フロースリーブ区画
１７０ 留め具
１７２ 半径方向距離
１７４ 第１の半径方向距離
１７６ 第２の半径方向距離

Claims (20)

1. ガスタービンの燃焼器向けの燃焼モジュールであって、
   ａ．燃焼モジュールの上流側端部の位置に配置させている、内側表面を有する環状支持スリーブを含んだ燃料分配マニホールドと、
   ｂ．燃料分配マニホールドから下流側に延びると共に後方フレームで終わっている環状燃焼ライナーと該燃焼ライナーを円周方向に囲繞する環状フロースリーブとを有する燃料噴射アセンブリであって、該フロースリーブは燃料分配マニホールドから下流側に延びると共に後方フレームの位置で終わっており、該フロースリーブは支持スリーブと後方フレームの間を連続して延びている燃料噴射アセンブリと、を備えており、
   ｃ．該フロースリーブの前方部分は支持スリーブの内部に同心性に位置決めされており、該前方部分が支持スリーブの内側表面と摺動可能に係合していること、
   を特徴とする燃焼モジュール。
2. 燃焼ライナーと後方フレームとフロースリーブ前方部分の間を延びるフロースリーブとの間に画定された連続冷却フロー通路をさらに備える請求項１に記載の燃焼モジュール。
3. 前記燃焼ライナーは円錐区画及び移行区画を備えており、前記フロースリーブは円錐区画については第１の半径方向距離及び移行区画については第２の半径方向距離だけ燃焼ライナーから半径方向に分離されている、請求項１に記載の燃焼モジュール。
4. 前記フロースリーブは燃焼ライナーの長さ方向に沿って異なる半径方向距離で燃焼ライナーから半径方向に分離されている、請求項１に記載の燃焼モジュール。
5. 前記フロースリーブは複数の衝突冷却通路を少なくとも部分的に画定している、請求項１に記載の燃焼モジュール。
6. 前記燃料噴射アセンブリはさらに、燃焼ライナー内への流体連絡を提供するためにフロースリーブ及び燃焼ライナーを通過して延びる複数の燃料噴射器であって、その各々が燃料分配マニホールドに流体接続されている複数の燃料噴射器を備える、請求項１に記載の燃焼モジュール。
7. 前記フロースリーブは燃焼ライナーを囲繞するように一体に接合させた２つ以上の半環状フロースリーブ区画から成る、請求項１に記載の燃焼モジュール。
8. フロースリーブ前方部分と支持スリーブ内側表面の間を半径方向に延びる圧縮シールをさらに備える請求項１に記載の燃焼モジュール。
9. 燃焼器であって、
   ａ．該燃焼器を囲繞する外側ケーシングに結合された端部カバーと、
   ｂ．端部カバーから下流側に延びる軸方向延設の燃料ノズルと、
   ｃ．該燃焼器内部を半径方向及び軸方向に延びている燃料ノズルを少なくとも部分的に囲繞する環状キャップアセンブリと、
   ｄ．キャップアセンブリの少なくとも一部分を円周方向に囲繞する環状燃料分配マニホールド及び該燃料分配マニホールドから下流側に延びる燃料噴射アセンブリを有する燃焼モジュールと、を備えており、該燃料噴射アセンブリは、
   ｉ．キャップアセンブリから下流側に延びると共に後方フレームで終わっている環状燃焼ライナーと、
   ｉｉ．燃料分配マニホールドの内部に同心性に位置決めされた前方部分と後方フレームに結合された後方端部を有する燃焼ライナーを囲繞する環状フロースリーブであって、前方部分と後方フレームの間を連続して延びる環状フロースリーブと、
   を備えている、燃焼器。
10. 燃焼ライナーと後方フレームとフロースリーブ前方部分の間を延びるフロースリーブとの間に画定された連続冷却フロー通路をさらに備える請求項９に記載の燃焼器。
11. 前記燃焼ライナーは円錐区画及び移行区画を備えており、前記フロースリーブは円錐区画については第１の半径方向距離及び移行区画については第２の半径方向距離だけ燃焼ライナーから半径方向に分離されている、請求項９に記載の燃焼器。
12. 前記フロースリーブは燃焼ライナーの長さ方向に沿って異なる半径方向距離で燃焼ライナーから半径方向に分離されている、請求項９に記載の燃焼器。
13. 前記フロースリーブは複数の衝突冷却通路を少なくとも部分的に画定している、請求項９に記載の燃焼器。
14. 前記燃料噴射アセンブリはさらに、燃料ノズルから下流側で燃焼ライナー内への流体連絡を提供するためにフロースリーブ及び燃焼ライナーを通過して延びる複数の燃料噴射器であって、その各々が燃料分配マニホールドに流体接続されている複数の燃料噴射器を備えている、請求項９に記載の燃焼器。
15. 前記フロースリーブは燃焼ライナーを囲繞するように一体に接合させた２つ以上の半環状フロースリーブ区画から成る、請求項９に記載の燃焼器。
16. フロースリーブ前方部分と燃料分配マニホールドの間を半径方向に延びる圧縮シールをさらに備える請求項９に記載の燃焼器。
17. ａ．圧縮器、該圧縮器から下流側に配置された圧縮器排出ケーシング及び該圧縮器排出ケーシングから下流側に配置されたタービンと、
    ｂ．圧縮器排出ケーシングの中を少なくとも部分的に延びている圧縮器排出ケーシングに結合された端部カバーを有する燃焼器、端部カバーから下流側に延びる軸方向延設の燃料ノズル、端部カバーから下流側に配置されておりかつ燃料ノズルを少なくとも部分的に囲繞している環状キャップアセンブリ、並びに該キャップアセンブリから下流側に延びる燃焼モジュールと、
    を備えるガスタービンであって、該燃焼モジュールは、
    ｉ．キャップアセンブリの少なくとも一部分を円周方向に囲繞する環状燃料分配マニホールドであって、圧縮器排出ケーシングに結合された半径方向延設の装着用フランジと内側表面を有する軸方向延設の環状支持スリーブとを有する燃料分配マニホールドと、
    ｉｉ．燃料分配マニホールドから下流側に延びる燃料噴射アセンブリであって、キャップアセンブリから下流側に延びると共に後方フレームの位置で終わっている環状燃焼ライナー、該燃焼ライナーを囲繞する環状フロースリーブ、及びキャップアセンブリから下流側でフロースリーブ及び燃焼ライナーを通過して延びる複数の燃料噴射器であって燃料分配マニホールドに流体接続されている複数の燃料噴射器を有する燃料噴射アセンブリと、を備えており、
    ｉｉｉ．該フロースリーブは支持スリーブの内部で燃焼ライナーと支持スリーブ内側表面の間に同心性に位置決めされた前方部分と後方フレームに結合された後方端部とを含み、該フロースリーブはフロースリーブ前方部分と後方フレームの間を連続して延びていること、
    を特徴とするガスタービン。
18. 燃焼ライナーと後方フレームとフロースリーブ前方部分の間を連続して延びるフロースリーブとの間に画定された冷却フロー通路をさらに備える請求項１７に記載のガスタービン。
19. 前記燃焼ライナーは円錐区画及び移行区画を備えており、前記フロースリーブは円錐区画については第１の半径方向距離及び移行区画については第２の半径方向距離だけ燃焼ライナーから半径方向に分離されている、請求項１７に記載のガスタービン。
20. 前記フロースリーブは燃焼ライナーの長さ方向に沿って異なる半径方向距離で燃焼ライナーから半径方向に分離されている、請求項１７に記載のガスタービン。