JP2023157148A - 燃料供給管アセンブリ、ガスタービン燃焼器及びガスタービン - Google Patents

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Abstract

【課題】ガスタービン燃焼器の燃焼筒の側部に設けられた燃料ノズルで必要な流量の燃料を供給できる燃料供給管アセンブリを提供する。【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係る燃料供給管アセンブリは、ガスタービン燃焼器の燃焼筒の側部に設けられた燃料ノズルへ燃料を供給するための燃料供給管アセンブリであって、燃料ノズルへ燃料を供給するための燃料供給管と、燃料供給管に燃料を供給するための燃料配管のフランジ部と結合可能な第１フランジ部と、ガスタービン燃焼器のトップハット部と結合可能な第２フランジ部と、を備える。第１フランジ部は、周方向に間隔を空けて複数設けられていて径方向外側に突出する突部と、第１フランジ部を軸方向に貫通する複数の第１ボルト孔と、を有する。複数の第１ボルト孔は、それぞれ、突部の周方向位置と同じ位置に形成されている。【選択図】図３

Description

本開示は、燃料供給管アセンブリ、ガスタービン燃焼器及びガスタービンに関する。
ガスタービン燃焼器の燃焼筒の側部に設けられた燃料ノズルから燃焼筒内に燃料を供給することができるガスタービン燃焼器が知られている。このようなガスタービン燃焼器では、上記燃料ノズルに燃料を供給するための燃料供給管がガスタービン燃焼器を車室に固定するための装着リングを貫通している（例えば特許文献１参照）。
特開２０１５－２１００７５号公報
例えば、上記燃料供給管の上流側の端部にフランジ部を設け、燃料供給管に燃料を供給するための燃料配管のフランジ部と結合するように構成した場合、燃料供給管の上流側の端部のフランジ部を装着リングの貫通孔に挿通させる必要がある。そのため、装着リングの貫通孔の大きさは、燃料供給管の上流側の端部のフランジ部が挿通可能な大きさでなければならない。
上記燃料ノズルに供給する燃料の流量を確保する観点から燃料供給管の径をある程度確保する必要があるが、燃料供給管の径を大きくすると燃料供給管の上流側の端部のフランジ部の径も大きくなってしまう。しかし、装着リングの貫通孔の大きさは、装着リングの取り付け先である車室や燃焼筒等の大きさによって制約を受けるため、大きくすることが難しい。そのため、規格品のフランジを用いると燃料供給管の径を大きくし難くなり、上記燃料ノズルに供給する燃料の流量の確保が難しくなっている。
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、ガスタービン燃焼器の燃焼筒の側部に設けられた燃料ノズルで必要な流量の燃料を供給可能な燃料供給管アセンブリ、及びこの燃料供給管アセンブリを備えるガスタービン燃焼器及びガスタービンを提供することを目的とする。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る燃料供給管アセンブリは、
ガスタービン燃焼器の燃焼筒の側部に設けられた燃料ノズルへ燃料を供給するための燃料供給管アセンブリであって、
前記燃料ノズルへ前記燃料を供給するための燃料供給管と、
前記燃料供給管に前記燃料を供給するための燃料配管のフランジ部と結合可能な第１フランジ部と、
前記ガスタービン燃焼器のトップハット部と結合可能な第２フランジ部と、
を備え、
前記第１フランジ部は、周方向に間隔を空けて複数設けられていて径方向外側に突出する突部と、前記第１フランジ部を軸方向に貫通する複数の第１ボルト孔と、を有し、
前記複数の第１ボルト孔は、それぞれ、前記突部の周方向位置と同じ位置に形成されている。
（２）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
上記（１）の構成の燃料供給管アセンブリと、
前記燃焼筒と、
前記燃料ノズルと、
前記トップハット部と、
を備え、
前記トップハット部は、前記第１フランジ部が前記軸方向に通過可能な貫通孔が形成されたトップハット本体を含み、
前記トップハット本体は、前記周方向に間隔を空けて複数設けられていて前記貫通孔の中心に向かって前記径方向内側に突出するトップハット突部と、前記トップハット本体を前記軸方向に貫通する複数の第３ボルト孔と、を有し、
前記複数の第３ボルト孔は、それぞれ、前記トップハット突部の前記周方向位置と同じ位置に形成されている。
（３）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
圧縮機と、
上記（２）の構成のガスタービン燃焼器と、
前記ガスタービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、
を備える。
本開示の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービン燃焼器の燃焼筒の側部に設けられた燃料ノズルで必要な流量の燃料を供給できる。
一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。 一実施形態に係るガスタービンの燃焼器及びタービンの入口部分を示す概略図である。 一実施形態に係るガスタービンの燃焼器の概略断面図である。 燃料供給管アセンブリの第１フランジ部を軸方向上流側から見た図である。 燃料供給管アセンブリの第２フランジ部を軸方向上流側から見た図である。 軸方向上流側から見たときのトップハット部のフランジ部の貫通孔、及びフランジ部に設けられた第３ボルト孔を示した図である。 図３における燃料供給管アセンブリの第２フランジ部の近傍を拡大した図である。
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
まず、一実施形態に係る燃料供給管アセンブリの適用先の一例であるガスタービンについて、図１を参照して説明する。図１は、一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成するための圧縮機２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるためのガスタービン燃焼器（燃焼器）４と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結される。
圧縮機２は、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。
圧縮機２には、空気取入口１２から取り込まれた空気が送られるようになっており、この空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。
燃焼器４には、燃料と、圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給されるようになっており、該燃焼器４において燃料が燃焼され、タービン６の作動流体である燃焼ガスが生成される。図１に示すように、ガスタービン１は、ケーシング２０内にロータ８を中心として周方向に沿って複数配置された燃焼器４を有する。
タービン６は、タービン車室２２によって形成される燃焼ガス通路２８を有し、該燃焼ガス通路２８に設けられる複数の静翼２４及び動翼２６を含む。タービン６の静翼２４及び動翼２６は、燃焼ガスの流れに関して燃焼器４の下流側に設けられている。
静翼２４はタービン車室２２側に固定されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の静翼２４が静翼列を構成している。また、動翼２６はロータ８に植設されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の動翼２６が動翼列を構成している。静翼列と動翼列とは、ロータ８の軸方向において交互に配列されている。
タービン６では、燃焼ガス通路２８に流れ込んだ燃焼器４からの燃焼ガスが複数の静翼２４及び複数の動翼２６を通過することでロータ８が軸線Ｏ周りに回転駆動され、これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されて電力が生成されるようになっている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気室３０を介して外部へ排出される。
次に、一実施形態に係る燃焼器４について説明する。
図２は、一実施形態に係るガスタービン１の燃焼器４及びタービン６の入口部分を示す概略図である。
図３は、一実施形態に係るガスタービン１の燃焼器４の概略断面図である。
幾つかの実施形態に係るガスタービン１では、ロータ８を中心として周方向に複数配置される燃焼器４（図１参照）の各々は、ケーシング２０により画定される燃焼器車室３２に設けられた燃焼筒（燃焼器ライナ）３６と、燃焼筒３６内にそれぞれ配置された第１燃焼バーナ３８及び第１燃焼バーナ３８を囲うように配置された複数の第２燃焼バーナ４４と、を含む。すなわち、燃焼筒３６、第１燃焼バーナ３８及び第２燃焼バーナ４４は、ケーシング２０に収容されている。
燃焼筒（燃焼器ライナ）３６は、第１燃焼バーナ３８及び複数の第２燃焼バーナ４４の周囲に配置される内筒４８と、内筒４８の先端部に連結された尾筒５０と、を有している。なお、内筒４８と尾筒５０とは一体的に形成されていてもよい。
第１燃焼バーナ３８は、燃焼筒３６の中心軸Ｃ１の方向（すなわち燃焼器４の軸方向）に沿って配置されており、燃料を噴射するための第１燃料ノズル４０と、第１燃料ノズル４０を囲むように配置された第１バーナ筒４１と、を有している。第１燃料ノズル４０には、第１燃料ポート４２を介して燃料が供給されるようになっている。
第２燃焼バーナ４４は、燃料を噴射するための第２燃料ノズル４６と、第２燃料ノズル４６を囲むように配置された第２バーナ筒４７と、を有している。第２燃料ノズル４６には、第２燃料ポート４３を介して燃料が供給されるようになっている。
燃焼器４は、ケーシング２０の内部において内筒４８の外周側に設けられた外筒５２をさらに含む。内筒４８の外周側かつ外筒５２の内周側には、圧縮空気が流れる空気通路５４が形成される。
圧縮機２（図１参照）で生成された圧縮空気は、車室入口３１を介して燃焼器車室３２内に供給され、該圧縮空気が燃焼用空気として燃焼器車室３２から空気通路５４に流れ込み、燃焼器４の軸方向に直交する面に沿って設けられた壁面部５３で方向転換され、第１バーナ筒４１及び第２バーナ筒４７に流入するようになっている。そして、各バーナ筒では、燃料ノズルから噴射される燃料と圧縮空気（燃焼用空気）とが混合され、この混合気が燃焼筒３６に流れ込み、着火されて燃焼することにより、燃焼ガスが発生するようになっている。
上述の第１燃焼バーナ３８は拡散燃焼火炎を発生させるためのバーナであってもよく、第２燃焼バーナ４４は予混合気を燃焼させ予混合燃焼火炎を発生させるためのバーナであってもよい。
すなわち、第２燃焼バーナ４４において、第２燃料ポート４３からの燃料と圧縮空気とが予混合されて、該予混合気がスワラ４９によって主として旋回流を形成し、燃焼筒３６に流れ込む。また、圧縮空気と、第１燃料ポート４２を介して第１燃焼バーナ３８から噴射された燃料とが燃焼筒３６内で混合され、図示しない着火手段により着火されて燃焼し、燃焼ガスが発生する。このとき、燃焼ガスの一部が火炎を伴って周囲に拡散することで、各第２燃焼バーナ４４から燃焼筒３６内に流れ込んだ予混合気が着火されて燃焼する。すなわち、第１燃焼バーナ３８から噴射された燃料による拡散燃焼火炎によって、第２燃焼バーナ４４からの予混合気（予混合燃料）の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。
このようにして燃焼器４において燃料の燃焼により発生した燃焼ガスは、尾筒５０の下流端部に位置する燃焼器４の出口部５１を介して、タービン６に流入する。
（第３燃料ノズル７０）
燃焼器４は、燃焼筒３６の側部に設けられた第３燃料ノズル７０を備えている。すなわち、第３燃料ノズル７０は、燃焼筒３６の側部から燃焼筒３６内に燃料を供給するための燃料ノズルである。
なお、燃焼筒３６の中心軸Ｃ１を中心とする周方向（すなわち燃焼器４の周方向）に沿って複数の第３燃料ノズル７０が設けられていてもよい。第３燃料ノズル７０は、例えば尾筒５０に固定されている。
第３燃料ノズル７０から燃焼筒３６内に燃料を噴射すると、燃焼筒３６内の燃焼空気と噴射された燃料とが混合されて燃焼する。第３燃料ノズル７０から燃焼筒３６内に燃料を噴射することで、第１燃料ノズル４０及び第２燃料ノズル４６からの燃料が燃焼する一次燃焼領域の下流の移行部内の二次燃焼ゾーンに燃料を供給できる。これにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制しつつ、燃焼効率を向上できる。
なお、燃焼器４は、燃焼ガスをバイパスさせるためのバイパス管（不図示）等の他の構成要素を備えていてもよい。
一実施形態に係る燃焼器４は、第３燃料ノズル７０へ燃料を供給するための燃料供給管アセンブリ１００を備えている。一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００は、第３燃料ノズル７０へ燃料を供給するための燃料供給管１０１と、燃料供給管１０１に燃料を供給するための不図示の燃料配管のフランジ部と結合可能な第１フランジ部１１０と、燃焼器４の後述するトップハット部６０と結合可能な第２フランジ部１２０と、を備える。
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、第３燃料ポート７４でもある第１フランジ部１１０を介して不図示の燃料配管から供給された燃料は、燃料供給管１０１内を流れて第３燃料ノズル７０に供給される。
一実施形態に係る燃焼器４では、一つの燃焼器４に対して一つの燃料供給管アセンブリ１００が設けられている。なお、燃焼器４の周方向に沿って複数の第３燃料ノズル７０が設けられている場合、一つの燃料供給管アセンブリ１００から複数の第３燃料ノズル７０に燃料が分配されるようになっている。
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００については後で詳細に説明する。
（トップハット部６０）
図２及び図３に示すように、一実施形態に係る燃焼器４は、ケーシング２０に取り付けられたフランジ部６２と、フランジ部６２から燃焼器４の軸方向に沿って延びる環状の延長部６４と、を備えている。
一実施形態に係る燃焼器４では、フランジ部６２及び延長部６４で構成される部分は、その形状からトップハット部６０と呼ばれることがある。
一実施形態に係るトップハット部６０は、ケーシング２０に形成された燃焼器挿通孔２０ｈを塞ぐように設けられた有底筒状の部材である。
図２及び図３に示すように、フランジ部６２は、燃焼器４の径方向外側に向かって突出する形状を有しており、ボルト５９により、ケーシング２０に固定されている。フランジ部６２は、トップハット本体とも称する。
延長部６４は、フランジ部６２から、ケーシング２０の内部空間に向かって燃焼器４の軸方向に沿って延びた筒状の形状を有している。一実施形態において、延長部６４は、ケーシング２０よりも径方向内側に位置している。
図２及び図３に示すように、空気通路５４は、延長部６４によって少なくとも部分的に形成されていてもよい。すなわち、延長部６４は、空気通路５４を形成する空気通路形成部６６（外筒５２）を含んでいてもよい。
図３に示すように、一実施形態に係るガスタービン１では、外筒５２の周方向の領域の内、ロータ８の軸線Ｏを中心とする比較的径方向外側に位置する領域では、外筒５２の外周面５２ａは、燃焼器挿通孔２０ｈの内周面２０ｉから離間している。これにより、一実施形態に係るガスタービン１では、ロータ８の軸線Ｏを中心とする比較的径方向外側に位置する領域において、外筒５２の外周面５２ａと燃焼器挿通孔２０ｈの内周面２０ｉとの間には、空所３３が形成されている。なお、空所３３は、ケーシング２０により画定される燃焼器車室３２の一部であり、ガスタービン１の運転中は圧縮機２（図１参照）で生成された圧縮空気で満たされる。
一実施形態に係るガスタービン１では、燃料供給管アセンブリ１００の燃料供給管１０１は、空所３３内に配置される。そして、燃料供給管アセンブリ１００は、燃焼器車室３２内で第２フランジ部１２０がトップハット部６０のフランジ部６２に取り付けられている。
トップハット部６０のフランジ部６２には、燃焼筒３６の中心軸Ｃ１に沿ってフランジ部６２を貫通する貫通孔６５が形成されている。貫通孔６５には、燃料供給管１０１が挿通されている。
なお、空所３３内の圧縮空気が貫通孔６５からケーシング２０の外部に漏洩するのを防ぐため、燃料供給管アセンブリ１００の第２フランジ部１２０は、ケーシング２０の内側から、すなわち、燃焼筒３６の軸方向下流側からトップハット部６０のフランジ部６２に当接して貫通孔６５を塞いでいる。燃料供給管アセンブリ１００の第２フランジ部１２０は、後述するように燃料供給管１０１の中心軸Ｃ２を中心とする周方向の複数箇所でボルト１５１によってトップハット部６０のフランジ部６２に固定されている。
以下の説明では、燃料供給管アセンブリ１００に関し、燃料供給管１０１の中心軸Ｃ２の延在方向である燃料供給管１０１の軸方向を単に軸方向とも称する。同様に、以下の説明では、燃料供給管アセンブリ１００に関し、中心軸Ｃ２を中心とする周方向である燃料供給管１０１の周方向を単に周方向とも称し、中心軸Ｃ２を中心とする径方向である燃料供給管１０１の径方向を単に径方向とも称する。
なお、燃料供給管１０１の少なくとも一部の領域では、燃料供給管１０１の中心軸Ｃ２は、燃焼筒３６の中心軸Ｃ１と平行である。
燃料供給管１０１の軸方向の内、燃料供給管１０１内を流れる燃料の流れの上流側を軸方向の上流側とし、燃料供給管１０１内を流れる燃料の流れの下流側を軸方向の下流側とする。
図４Ａは、燃料供給管アセンブリ１００の第１フランジ部１１０を軸方向上流側から見た図であり、図３のＡ－Ａ矢視に相当する図である。なお、図４Ａでは、軸方向上流側から見たときのトップハット部６０のフランジ部６２の貫通孔６５、及びフランジ部６２に設けられた後述する第３ボルト孔６８を２点鎖線で表している。
図４Ｂは、燃料供給管アセンブリ１００の第２フランジ部１２０を軸方向上流側から見た図であり、図３のＢ矢視に相当する図である。なお、図４Ｂでは、軸方向から見たときのトップハット部６０のフランジ部６２の貫通孔６５、及び、軸方向から見たときの第１フランジ部１１０の形状を２点鎖線で表している。
図４Ｃは、軸方向上流側から見たときのトップハット部６０のフランジ部６２の貫通孔６５、及びフランジ部６２に設けられた第３ボルト孔６８を示した図であり、図３のＣ矢視に相当する図である。
図４Ｄは、図３における燃料供給管アセンブリ１００の第２フランジ部１２０の近傍を拡大した図である。
（第１フランジ部１１０及び第２フランジ部１２０とフランジ部６２との関係について）
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、燃焼器４のトップハット部６０をケーシング２０に取り付ける際に、トップハット部６０に設けた貫通孔６５に第１フランジ部１１０を挿通させて通過させる必要がある。そのため、トップハット部６０に設けた貫通孔６５の大きさは、第１フランジ部１１０が挿通可能な大きさでなければならない。
第３燃料ノズル７０に供給する燃料の流量を確保する観点から燃料供給管１０１の径をある程度確保する必要があるが、燃料供給管１０１の径を大きくすると第１フランジ部１１０の径も大きくなってしまう。
しかし、トップハット部６０の貫通孔６５の大きさは、トップハット部６０の取り付け先であるケーシング２０の位置や、空所３３についての径方向の大きさ等によって制約を受けるため、大きくすることが難しい。そのため、第１フランジ部１１０に規格品のフランジを用いると燃料供給管１０１の径を大きくし難くなり、第３燃料ノズル７０に供給する燃料の流量の確保が難しくなる。
また、上述したようにケーシング２０の外部に漏洩するのを防ぐためにトップハット部６０のフランジ部６２と燃料供給管アセンブリ１００の第２フランジ部１２０が複数のボルト１５１によって結合される。しかし、ボルト１５１を取り付けるための複数のボルト孔（第３ボルト孔６８）のピッチ円直径ＰＣＤ３は、貫通孔６５の場合と同様の制約を受けるため、大きくすることが難しい。
すなわち、一実施形態に係る燃焼器４では、第３燃料ノズル７０で必要な燃料流量を確保すべく燃料供給管１０１の径を大きくするために第１フランジ部１１０のボルト孔（第１ボルト孔）１１２のピッチ円直径ＰＣＤ１を大きくすることが望まれるが、上述したように第１フランジ部１１０の径を大きくし難い事情がある。
また、一実施形態に係る燃焼器４では、上述したようにボルト１５１を取り付けるための複数の第３ボルト孔６８のピッチ円直径ＰＣＤ３を大きくし難い事情がある。
そこで、一実施形態に係る燃焼器４では、図４Ａから図４Ｃに示すように、燃料供給管アセンブリ１００の第１フランジ部１１０に、周方向に間隔を空けて複数設けられていて径方向外側に突出する突部１１１を設けた。
第１フランジ部１１０には、燃料供給管１０１に燃料を供給するための不図示の燃料配管のフランジ部と不図示のボルトで結合するために第１フランジ部１１０を軸方向に貫通する複数の第１ボルト孔１１２が周方向に間隔を空けて設けられている。そこで、一実施形態に係る燃焼器４では、図４Ａから図４Ｃに示すように、複数の第１ボルト孔１１２をそれぞれ、突部１１１の周方向位置と同じ位置に形成した。
図４Ａに示すように、突部１１１は、径方向に放射状に突出している。そのため、軸方向から見たときに、第１フランジ部１１０は、突部１１１が径方向外側へ花弁状に突出した花弁形状を有している。
また、一実施形態に係る燃焼器４では、燃料供給管アセンブリ１００の第１フランジ部１１０が通過可能な程度にトップハット部６０のフランジ部６２の貫通孔６５の大きさを小さくするため、軸方向から見たときの貫通孔６５の形状を第１フランジ部１１０と同様の花弁形状とした。すなわち、フランジ部６２は、周方向に間隔を空けて複数設けられていて貫通孔６５の中心に向かって径方向内側に突出するトップハット突部６７を有する。
フランジ部６２には、ボルト１５１を取り付けるための第３ボルト孔６８が周方向に間隔を空けて複数設けられている。そこで、一実施形態に係る燃焼器４では、図４Ａ及び図４Ｃに示すように、複数の第３ボルト孔６８をそれぞれ、トップハット突部６７の周方向位置と同じ位置に形成した。
複数の第３ボルト孔６８には、ボルト１５１が挿通される。
燃料供給管アセンブリ１００の第１フランジ部１１０は、周方向で隣り合う２つの突部１１１の間に形成されていて径方向内側に凹んでおり、周方向に間隔を空けて複数設けられている凹部１１３を有する。第１フランジ部１１０では、第１フランジ部１１０がトップハット部６０のフランジ部６２の貫通孔６５を通過する際、フランジ部６２のトップハット突部６７と干渉せずにトップハット突部６７よりも径方向内側を通過するように、凹部１１３を形成する第１フランジ部１１０の外縁の形状、第１フランジ部１１０の径方向の寸法、及び凹部１１３の周方向の配置位置が設定されている。すなわち、凹部１１３の周方向の配置位置は、フランジ部６２のトップハット突部６７の周方向の配置位置と同じ位置となるように設定されている。
トップハット部６０のフランジ部６２は、周方向で隣り合う２つのトップハット突部６７の間に形成されていて径方向外側に凹んでおり、周方向に間隔を空けて複数設けられているトップハット凹部６９を有する。トップハット部６０では、燃料供給管アセンブリ１００の第１フランジ部１１０が貫通孔６５を通過する際、第１フランジ部１１０の突部１１１と干渉しないように、トップハット凹部６９を形成する貫通孔６５の外縁の形状、貫通孔６５の径方向の寸法、及び、トップハット凹部６９の周方向の配置位置が設定されている。すなわち、トップハット凹部６９の周方向の配置位置は、第１フランジ部１１０の突部１１１の周方向の配置位置と同じ位置となるように設定されている。
図３及び図４Ｄに示すように、燃料供給管アセンブリ１００の第２フランジ部１２０は、第１フランジ部１１０よりも軸方向の下流側において、軸方向に延在する燃料供給管１０１が貫通するように設けられている。第２フランジ部１２０には、第２フランジ部１２０を軸方向に貫通する複数の第２ボルト孔１２２が周方向に間隔を空けて設けられている。
複数の第２ボルト孔１２２のピッチ円直径ＰＣＤ２は、トップハット部６０のフランジ部６２の複数の第３ボルト孔６８のピッチ円直径ＰＣＤ３と等しい。また、複数の第２ボルト孔１２２の周方向の配置位置は、第３ボルト孔６８の周方向の配置位置と同じである。すなわち、軸方向から見たときに、複数の第２ボルト孔１２２の中心位置と第３ボルト孔６８の中心位置とは同じ位置となる。
第２フランジ部１２０は、円盤状の板フランジであり、トップハット部６０のフランジ部６２におけるトップハット凹部６９の底部、すなわち貫通孔６５において最も径が大きい部分よりも大きな外径を有する。
複数の第２ボルト孔１２２には、ボルト１５１の雄ネジ部と螺合可能な雌ネジ部が形成されている。
上述したように、第２フランジ部１２０は、軸方向の下流側からトップハット部６０のフランジ部６２に当接して貫通孔６５を塞いでいる。第２フランジ部１２０は、ボルト１５１によってトップハット部６０のフランジ部６２に固定されている。
このように、一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、第１フランジ部１１０に複数の突部１１１を設けるとともに、複数の第１ボルト孔１１２をそれぞれ、突部１１１の周方向位置と同じ位置に形成することで、突部１１１以外の第１フランジ部１１０の大きさが大きくなることを抑制しつつ、第１ボルト孔１１２の位置を比較的径方向外側に設定できる。これにより、燃料供給管１０１の径の大きさを確保して、第３燃料ノズル７０に供給する燃料の流量を確保できる。
一実施形態に係る燃焼器４では、トップハット部６０のフランジ部６２に複数のトップハット突部６７を設けるとともに、複数の第３ボルト孔６８をそれぞれ、トップハット突部６７の周方向位置と同じ位置に形成することで、第３ボルト孔６８の位置を比較的径方向内側に設定できる。これにより、フランジ部６２の貫通孔６５の大きさがトップハット部６０の取り付け先であるケーシング２０の位置や、空所３３についての径方向の大きさ等によって制約を受ける場合であっても第３ボルト孔６８を設け易くなる。
一実施形態に係るガスタービン１では、一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００を備えるので、燃料供給管１０１の径の大きさを確保して、第３燃料ノズル７０に供給する燃料の流量を確保できる。
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、図４Ａに示すように、軸方向から見たときに複数の第１ボルト孔１１２に外接する仮想外接円ＶＣ１の大きさは、複数の凹部１１３において最も径方向内側の位置に対して軸方向から見たときに内接する仮想内接円ＶＩ１の大きさよりも大きいとよい。
これにより、第１ボルト孔１１２の位置を比較的径方向外側に設定できる。また、第１フランジ部１１０の凹部１１３の周方向位置に第２フランジ部１２０の第２ボルト孔１２２を配置すれば、第２ボルト孔１２２のピッチ円直径ＰＣＤ２を比較的小さくすることができる。これによりトップハット部６０の大きさをあまり大きくすることができなくても、第２フランジ部１２０をトップハット部６０に取り付けることができる。
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、図４Ａに示すように、複数の第１ボルト孔１１２の中心を通る仮想円の大きさ、すなわち第１ボルト孔１１２のピッチ円直径ＰＣＤ１は、上記仮想内接円ＶＩ１の大きさと同じであるか、該仮想内接円ＶＩ１の大きさよりも大きくてもよい。
これにより、第１ボルト孔１１２の位置をさらに径方向外側に設定できる。また、第１フランジ部１１０の凹部１１３の周方向位置に第２フランジ部１２０の第２ボルト孔１２２を配置すれば、この第２ボルト孔１２２のＰＣＤ２をさらに小さくすることができる。これによりトップハット部６０の大きさをあまり大きくすることができなくても、第２フランジ部１２０をトップハット部６０に取り付けることができる。
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、図４Ｂ及び図４Ｄに示すように、第２フランジ部１２０は、第２フランジ部１２０を軸方向に貫通する複数の第２ボルト孔１２２を有するとよい。
これにより、複数の第２ボルト孔１２２に挿通されるボルト１５１によって、第２フランジ部１２０を燃焼器４のトップハット部６０に固定できる。
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、図４Ｂに示すように、軸方向から見たときに複数の第２ボルト孔１２２に内接する仮想内接円ＶＩ２の大きさは、軸方向から見たときに突部１１１に外接する仮想外接円ＶＣ２の大きさよりも小さいとよい。
なお、図４Ｂでは、仮想内接円ＶＩ２は、それぞれの第２ボルト孔１２２に形成された雌ネジ部の内径についての内接円として図示しているが、該雌ネジ部の谷の径についての内接円であってもよく、有効径についての内接円であってもよい。
これにより、第２フランジ部１２０の径が大きくなることを抑制できる。
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、図４Ｂに示すように、複数の第２ボルト孔１２２の中心を通る仮想円の大きさ、すなわち第２ボルト孔１２２のピッチ円直径ＰＣＤ２は、軸方向から見たときに突部１１１に外接する仮想外接円ＶＣ２の大きさよりも小さいとよい。
これにより、第２フランジ部１２０の径が大きくなることをさらに抑制できる。
一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００では、図４Ｂに示すように、軸方向から見たときに複数の第２ボルト孔１２２に内接する仮想内接円ＶＩ２の大きさは、軸方向から見たときに複数の第１ボルト孔に外接する仮想外接円ＶＣ３の大きさよりも小さいとよい。
これにより、第１ボルト孔１１２の位置を比較的径方向外側に設定しつつ、第２フランジ部１２０の径が大きくなることを抑制できる。
一実施形態に係る燃焼器４では、図３及び図４Ｄに示すように、第２フランジ部１２０は、燃料供給管１０１の軸方向上流側の面１２３でトップハット部６０のフランジ部６２と当接し、第２ボルト孔１２２と第３ボルト孔６８とに挿通されたボルト１５１によってフランジ部６２に固定されているとよい。
これにより、フランジ部６２の貫通孔６５の大きさがトップハット部６０の取り付け先であるケーシング２０の位置や、空所３３についての径方向の大きさ等によって制約を受ける場合であっても第２フランジ部１２０をフランジ部６２に取り付けることができる。また、上記の構成によれば、フランジ部６２の貫通孔６５を第２フランジ部１２０で塞ぐことができる。これにより、燃焼器車室３２内の圧縮空気が貫通孔６５から燃焼器車室３２の外部に漏れることを防止できる。
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る燃料供給管アセンブリ１００は、ガスタービン燃焼器（燃焼器４）の燃焼筒３６の側部に設けられた燃料ノズル（第３燃料ノズル７０）へ燃料を供給するための燃料供給管アセンブリ１００であって、燃料ノズル（第３燃料ノズル７０）へ燃料を供給するための燃料供給管１０１と、燃料供給管１０１に燃料を供給するための燃料配管のフランジ部と結合可能な第１フランジ部１１０と、ガスタービン燃焼器（燃焼器４）のトップハット部６０と結合可能な第２フランジ部１２０と、を備える。第１フランジ部１１０は、周方向に間隔を空けて複数設けられていて径方向外側に突出する突部１１１と、第１フランジ部１１０を軸方向に貫通する複数の第１ボルト孔１１２と、を有する。複数の第１ボルト孔１１２は、それぞれ、突部１１１の周方向位置と同じ位置に形成されている。
上記（１）の構成によれば、複数の第１ボルト孔１１２のそれぞれが突部１１１の周方向位置と同じ位置に形成されるので、突部１１１以外の第１フランジ部１１０の大きさが大きくなることを抑制しつつ、第１ボルト孔１１２の位置を比較的径方向外側に設定できる。これにより、燃料供給管１０１の径の大きさを確保して、上記燃料ノズル（第３燃料ノズル７０）に供給する燃料の流量を確保できる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、第１フランジ部１１０は、周方向で隣り合う２つの突部１１１の間に形成されていて径方向内側に凹んでおり、周方向に間隔を空けて複数設けられている凹部１１３を有するとよい。軸方向から見たときに複数の第１ボルト孔１１２に外接する仮想外接円ＶＣ１の大きさは、複数の凹部１１３において最も径方向内側の位置に対して軸方向から見たときに内接する仮想内接円ＶＩ１の大きさよりも大きいとよい。
上記（２）の構成によれば、第１ボルト孔１１２の位置を比較的径方向外側に設定できる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、複数の第１ボルト孔１１２の中心を通る仮想円の大きさ（ピッチ円直径ＰＣＤ１）は、上記仮想内接円ＶＩ１の大きさと同じであるか、該仮想内接円の大きさよりも大きくてもよい。
上記（３）の構成によれば、第１ボルト孔１１２の位置をさらに径方向外側に設定できる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、第２フランジ部１２０は、第２フランジ部１２０を軸方向に貫通する複数の第２ボルト孔１２２、を有するとよい。
上記（４）の構成によれば、複数の第２ボルト孔１２２に挿通されるボルト１５１によって、第２フランジ部１２０をガスタービン燃焼器（燃焼器４）のトップハット部６０に固定できる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、軸方向から見たときに複数の第２ボルト孔１２２に内接する仮想内接円ＶＩ２の大きさは、軸方向から見たときに突部１１１に外接する仮想外接円ＶＣ２の大きさよりも小さいとよい。
上記（５）の構成によれば、第２フランジ部１２０の径が大きくなることを抑制できる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、複数の第２ボルト孔１２２の中心を通る仮想円の大きさ（ピッチ円直径ＰＣＤ２）は、軸方向から見たときに突部１１１に外接する仮想外接円ＶＣ２の大きさよりも小さいとよい。
上記（６）の構成によれば、第２フランジ部１２０の径が大きくなることをさらに抑制できる。
（７）幾つかの実施形態では、上記（４）乃至（６）の何れかの構成において、軸方向から見たときに複数の第２ボルト孔１２２に内接する仮想内接円ＶＩ２の大きさは、軸方向から見たときに複数の第１ボルト孔１１２に外接する仮想外接円ＶＣ３の大きさよりも小さいとよい。
上記（７）の構成によれば、第１ボルト孔１１２の位置を比較的径方向外側に設定しつつ、第２フランジ部１２０の径が大きくなることを抑制できる。
（８）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
上記（１）乃至（７）の何れかの構成の燃料供給管アセンブリ１００と、上記燃焼筒３６と、上記燃料ノズル（第３燃料ノズル７０）と、上記トップハット部６０と、を備える。トップハット部６０は、第１フランジ部１１０が軸方向に通過可能な貫通孔が形成されたトップハット本体（フランジ部６２）を含む。トップハット本体（フランジ部６２）は、周方向に間隔を空けて複数設けられていて貫通孔６５の中心に向かって径方向内側に突出するトップハット突部６７と、トップハット本体（フランジ部６２）を軸方向に貫通する複数の第３ボルト孔６８と、を有する。複数の第３ボルト孔６８は、それぞれ、トップハット突部６７の周方向位置と同じ位置に形成されている。
上記（８）の構成によれば、上記（１）乃至（７）の何れかの構成の燃料供給管アセンブリ１００を備えるので、突部１１１以外の第１フランジ部１１０の大きさが大きくなることを抑制しつつ、第１ボルト孔１１２の位置を比較的径方向外側に設定できる。これにより、燃料供給管１０１の径の大きさを確保して、上記燃料ノズル（第３燃料ノズル７０）に供給する燃料の流量を確保できる。
また、上記（８）の構成によれば、第３ボルト孔６８の位置を比較的径方向内側に設定できる。これにより、トップハット本体（フランジ部６２）の貫通孔６５の大きさが制約を受ける場合であっても第３ボルト孔６８を設け易くなる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、第２フランジ部１２０は、第２フランジ部１２０を軸方向に貫通する複数の第２ボルト孔１２２を有しているとよい。第２フランジ部１２０は、燃料供給管１０１の上流側の面１２３でトップハット本体（フランジ部６２）と当接し、第２ボルト孔１２２と第３ボルト孔６８とに挿通された結合ボルト（ボルト１５１）によってトップハット本体（フランジ部６２）に固定されているとよい。
上記（９）の構成によれば、トップハット本体（フランジ部６２）の貫通孔６５の大きさが制約を受ける場合であっても第２フランジ部１２０をトップハット本体（フランジ部６２）に取り付けることができる。また、上記（９）の構成によれば、トップハット本体（フランジ部６２）の貫通孔６５を第２フランジ部１２０で塞ぐことができる。これにより、燃焼器車室３２内の圧縮空気が貫通孔から燃焼器車室３２の外部に漏れることを防止できる。
（１０）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン１は、圧縮機２と、上記（８）又は（９）の構成のガスタービン燃焼器（燃焼器４）と、ガスタービン燃焼器（燃焼器４）からの燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン６と、を備える。
上記（１０）の構成によれば、燃料供給管１０１の径の大きさを確保して、上記燃料ノズル（第３燃料ノズル７０）に供給する燃料の流量を確保できる。
１ ガスタービン
２ 圧縮機
４ 燃焼器（ガスタービン燃焼器）
２０ ケーシング
３２ 燃焼器車室
３３ 空所
４０ 第１燃料ノズル
６０ トップハット部
６２ フランジ部（トップハット本体）
６５ 貫通孔
６７ トップハット突部
６８ 第３ボルト孔
６９ トップハット凹部
４６ 第２燃料ノズル
７０ 第３燃料ノズル
１００ 燃料供給管アセンブリ
１０１ 燃料供給管
１１０ 第１フランジ部
１１１ 突部
１１２ 第１ボルト孔
１１３ 凹部
１２０ 第２フランジ部
１２２ 第２ボルト孔

Claims (10)

  1. ガスタービン燃焼器の燃焼筒の側部に設けられた燃料ノズルへ燃料を供給するための燃料供給管アセンブリであって、
    前記燃料ノズルへ前記燃料を供給するための燃料供給管と、
    前記燃料供給管に前記燃料を供給するための燃料配管のフランジ部と結合可能な第１フランジ部と、
    前記ガスタービン燃焼器のトップハット部と結合可能な第２フランジ部と、
    を備え、
    前記第１フランジ部は、周方向に間隔を空けて複数設けられていて径方向外側に突出する突部と、前記第１フランジ部を軸方向に貫通する複数の第１ボルト孔と、を有し、
    前記複数の第１ボルト孔は、それぞれ、前記突部の周方向位置と同じ位置に形成されている、
    燃料供給管アセンブリ。
  2. 前記第１フランジ部は、前記周方向で隣り合う２つの突部の間に形成されていて径方向内側に凹んでおり、前記周方向に間隔を空けて複数設けられている凹部を有し、
    前記軸方向から見たときに前記複数の第１ボルト孔に外接する仮想外接円の大きさは、前記複数の凹部において最も前記径方向内側の位置に対して前記軸方向から見たときに内接する仮想内接円の大きさよりも大きい、
    請求項１に記載の燃料供給管アセンブリ。
  3. 前記複数の第１ボルト孔の中心を通る仮想円の大きさは、前記仮想内接円の大きさと同じであるか、該仮想内接円の大きさよりも大きい、
    請求項２に記載の燃料供給管アセンブリ。
  4. 前記第２フランジ部は、前記第２フランジ部を前記軸方向に貫通する複数の第２ボルト孔、を有する、
    請求項１乃至３の何れか一項に記載の燃料供給管アセンブリ。
  5. 前記軸方向から見たときに前記複数の第２ボルト孔に内接する仮想内接円の大きさは、前記軸方向から見たときに前記突部に外接する仮想外接円の大きさよりも小さい、
    請求項４に記載の燃料供給管アセンブリ。
  6. 前記複数の第２ボルト孔の中心を通る仮想円の大きさは、前記軸方向から見たときに前記突部に外接する仮想外接円の大きさよりも小さい、
    請求項５に記載の燃料供給管アセンブリ。
  7. 前記軸方向から見たときに前記複数の第２ボルト孔に内接する仮想内接円の大きさは、前記軸方向から見たときに前記複数の第１ボルト孔に外接する仮想外接円の大きさよりも小さい、
    請求項４に記載の燃料供給管アセンブリ。
  8. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の燃料供給管アセンブリと、
    前記燃焼筒と、
    前記燃料ノズルと、
    前記トップハット部と、
    を備え、
    前記トップハット部は、前記第１フランジ部が前記軸方向に通過可能な貫通孔が形成されたトップハット本体を含み、
    前記トップハット本体は、前記周方向に間隔を空けて複数設けられていて前記貫通孔の中心に向かって前記径方向内側に突出するトップハット突部と、前記トップハット本体を前記軸方向に貫通する複数の第３ボルト孔と、を有し、
    前記複数の第３ボルト孔は、それぞれ、前記トップハット突部の前記周方向位置と同じ位置に形成されている、
    ガスタービン燃焼器。
  9. 前記第２フランジ部は、
    前記第２フランジ部を前記軸方向に貫通する複数の第２ボルト孔、を有し、
    前記燃料供給管の上流側の面で前記トップハット本体と当接し、前記第２ボルト孔と前記第３ボルト孔とに挿通された結合ボルトによって前記トップハット本体に固定されている、
    請求項８に記載のガスタービン燃焼器。
  10. 圧縮機と、
    請求項８又は９に記載のガスタービン燃焼器と、
    前記ガスタービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、
    を備える
    ガスタービン。
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