JP2024507431A - ガスタービン燃焼器の流体管用の振動ダンパー - Google Patents

Abstract

ガスタービン燃焼器の流体導管（４０）用の振動ダンパー（１００）は、取付け部（１０２）及び減衰部（１０４）を含む。取付け部（１０２）は前記流体導管（４０）に固定され、減衰部（１０４）は、減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）と、前記減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）の上に存在するブッシュ（１５０）と、前記減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）及び前記ブッシュ（１５０）の周りに固定されたスプリングクリップ（１４０）と、前記ブッシュ（１５０）及び前記減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）を貫通するように配置された段付きボルト（１６０）であって、前記取付け部（１０２）に係合する段付きボルト（１６０）とを含む。【選択図】図８

Description

本願は、２０２１年２月１８日に出願された米国仮特許出願第６３／１５１，０３８号に対する優先権を主張するものであり、その米国仮特許出願第の全体を参照により本明細書に援用する。

本開示は、一般に、ガスタービンの分野に関し、より詳細には、ガスタービン燃焼器の流体導管用の振動ダンパーに関する。具体的には、本開示の振動ダンパーを使用して、ガスタービン燃焼器の軸方向燃料ステージングシステムの一部である燃料導管の振動を減衰することができる。

一部の従来のターボ機械（ガスタービンシステムなど）は、電力を生成するために利用されている。一般に、ガスタービンシステムは、圧縮機、１つ以上の燃焼器、及びタービンを含んでいる。空気は圧縮機の入口を通じて圧縮機に引き込まれ、空気は複数の段の回転ブレードと静止ノズルを通過することによって圧縮される。圧縮された空気は１つ以上の燃焼器に導かれ、燃焼器に燃料が導入され、燃料／空気混合物が点火され、燃焼して、燃焼生成物が生成される。燃焼生成物はタービンの作動流体として機能する。

次に、作動流体は、タービンの流体流路を流れ、この流路は、複数の回転ブレードと、回転ブレードの間に配置された複数の静止ノズルとの間に画定され、回転ブレードの各セットと、静止ノズルの対応する各セットが、全体として、タービン段を画定する。回転ブレードがガスタービンシステムのロータを回転させると、ロータに結合された発電機がロータの回転から電力を生成することができる。タービンブレードの回転により、ロータに結合された圧縮機ブレードも回転する。

一部の燃焼システムには、各環状缶型燃焼器の前方端又は上流端に１つ以上の燃料ノズルが設けられ、１つ以上の燃料ノズルの下流の位置に下流燃料噴射器のセットが設けられている。下流燃料噴射器は、燃料と空気を半径方向に導入して、燃焼器ライナ又は移行部品を通じて二次燃焼領域に流入し、そこで燃料と空気は１つ以上の燃料ノズルによって生成される燃焼生成物とともに燃焼する。下流の燃料噴射器に燃料を供給する燃料ラインは、燃焼缶を取り囲む高圧プレナムに配置されているため、高温及び高圧、並びにガスタービンの動作に関連する振動に晒される。

以前は、燃料ラインの振動に対処するため、一部のガスタービン製造業者は、柔軟性のある燃料ラインや燃料ベローズを使用していた。しかし、より安定した燃料供給システムが必要とされている。

ガスタービン燃焼器の流体導管用の振動ダンパーは、取付け部及び減衰部を含んでいる。取付け部は、前記流体導管に固定されており、減衰部は、減衰ワッシャの積層体と、前記減衰ワッシャの積層体の上に存在するブッシュと、前記減衰ワッシャの積層体及び前記ブッシュの周りに固定されたスプリングクリップと、前記ブッシュ及び前記減衰ワッシャの積層体を貫通するように配置された段付きボルトであって、前記取付け部に係合する段付きボルトとを含む。

ガスタービン燃焼器用の流体導管は、互いに接続された複数の管であって、振動を受ける複数の管を含む。振動ダンパーは、前記複数の管のうちの１つの管に取り付けられている。振動ダンパーは、前記流体導管に固定された取付け部を含んでいる。振動ダンパーは、更に減衰部を含んでおり、減衰部は、減衰ワッシャの積層体と、前記減衰ワッシャの積層体の上に存在するブッシュと、前記減衰ワッシャの積層体及び前記ブッシュの周りに固定されたスプリングクリップと、前記ブッシュ及び前記減衰ワッシャの積層体を貫通するように配置された段付きボルトであって、前記取付け部に係合する段付きボルトとを有する。

本明細書は、当業者に向けられており、本システム及び本方法を十分に開示できるように、本システム及び本方法を使用したベストモードを含めて記載されている。本明細書は、添付図面に言及している。

本開示による、軸方向燃料ステージングシステムを有する燃焼缶の下流部分の側面斜視図である。 本開示の態様による、振動ダンパーを備えることができる軸方向燃料ステージング導管の円周方向の配置を部分的に示す斜視図である。 振動ダンパーが第１の位置及び向きに備えられた第１の実施形態の軸方向燃料ステージング導管の斜視図である。 振動ダンパーが第２の位置及び向きに備えられた第２の実施形態の軸方向燃料ステージング導管の斜視図である。 図４の軸方向燃料ステージング導管及び振動ダンパーの斜視図である。 図２～図５の軸方向燃料ステージング導管とともに使用することができる本開示の振動ダンパーの斜視図である。 図６の線７－７から見た本開示の振動ダンパーの断面斜視図である。 本開示の振動ダンパーの分解図である。 本開示の振動ダンパーの側面斜視図である。 本開示の振動ダンパーの側面図である。 本開示の振動ダンパーの断面斜視図である。 振動ダンパーに使用される単一の減衰ワッシャの底面の斜視図である。 振動ダンパーに使用されるスプリングクリップの斜視図である。

次に、本開示の様々な実施形態について詳細に言及し、１つ以上の実施例が添付図面に示されている。発明を実施するための形態では、数字及び文字の符号を使用して、図面内の特徴を参照する。図面及び発明を実施するための形態における類似又は同類の符号は、本開示の類似又は同類の部分を表すために使用されている。

ガスタービン燃焼器の軸方向燃料ステージング導管用の現在の振動ダンパーを明確に説明するために、本開示の範囲内の関連する機械構成要素を参照し説明するときに、特定の用語が選択される。可能な限り、一般的な業界用語が、その業界で受け入れられている意味と一致する態様で使用され、採用される。特に明記しない限り、上記の用語は、本出願の文脈及び特許請求の範囲と一致する広い解釈を与えられるべきである。当業者は、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なる用語又は重複する用語を使用して言及される場合があることを理解する。本明細書において単一の部品として説明されているものは、別の文脈では、複数の構成要素を含み、複数の構成要素を含むものとして言及される場合がある。あるいは、本明細書において複数の構成要素を含むものとして説明されているものは、他の箇所では単一の部品として言及されることがある。

更に、本明細書では、以下に説明するように、いくつかの記述用語が規則的に使用される場合がある。用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために互換的に使用することができ、個々の構成要素の位置及び重要度を意味することを意図するものではない。

本明細書において、「下流」及び「上流」は、タービンエンジンを流れる作業流体などの流体の流れに関する方向を示す用語である。用語「下流」は流体の流れの方向に対応し、用語「上流」は、その流体の流れとは反対の方向（すなわち、流体が流れて来る方向）を表す。用語「前方」及び「後方」は、他に特別なことがない限り、相対的な位置を表し、「前方」はエンジンの前端側（又は圧縮機端側）又は燃焼器の入口端側に配置された構成要素又は表面を説明するために使用され、「後方」は、エンジンの後端側（又はタービン端側）の近く又は燃焼器の出口端側に配置された構成要素を説明するために使用される。用語「内側」は、タービンシャフトに近い構成要素を説明するために使用され、一方、用語「外側」は、タービンシャフトから遠位の構成要素を説明するために使用される。

異なる半径方向の位置、軸方向の位置、及び／又は円周方向の位置に配置された部品を説明することがしばしば要求される。図１に示すように、「Ａ」軸は軸方向を表す。本明細書において、用語「軸方向の」及び／又は「軸方向に」は、ガスタービンシステムの回転軸と実質的に平行である軸Ａに対する物体の相対的な位置／方向を表す。本明細書において、用語「半径方向の」及び／又は「半径方向に」は、軸Ａと１箇所のみで交差する軸「Ｒ」に対する物体の相対的な位置又は方向を表す。一部の実施形態では、軸Ｒは軸Ａに対して実質的に垂直である。最後に、用語「円周方向」は、軸Ａの周り（例えば、軸「Ｃ」）の動き又は位置を表す。用語「円周方向」は、それぞれの物体（例えば、ロータ）の中心の周りの寸法を表すことがある。

明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、限定することを意図するものではない。本明細書において、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに複数形を含むことを示していない限り、複数形を含むことを意図している。用語「含む」及び／又は「含んでいる」は、本明細書で使用される場合、言及された特徴、整数、工程、動作、要素、及び／又は構成要素が存在していることを述べているが、1つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在及び追加を排除しないことが更に理解される。

用語「およそ」又は「約」は、大きさ、距離、又は数量を指定するために使用される場合、記載された値の＋１０％又は－１０％を意味する。

各実施例は説明のために提供されており、限定を目的とするものではない。実際、本発明の範囲又は趣旨から逸脱することなく、修正及び変形できることは、当業者には明らかである。例えば、一実施形態の一部として図示された又は説明された特徴を、別の実施形態に使用して、更に別の実施形態を得ることができる。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲に含まれるような修正及び変形を含むことが意図されている。

本開示の例示的な実施形態は、図示の目的で、一般に、陸上発電ガスタービンの燃焼器用の軸方向燃料ステージング（すなわち、下流）システムの燃料供給ライン用の振動ダンパーについて記載されるが、当業者であれば、本開示の実施形態は、特許請求の範囲に特に記載されていない限り、燃焼器内の他の場所に適用することができ、陸上発電ガスタービン用の燃焼器の構成要素に限定されないことを容易に理解する。

図面を参照すると、図１には、ガスタービンエンジン用の燃焼器の下流部分の側面斜視図が示されている。燃焼器は、上流の燃料ノズルによって導入された燃料と空気が燃焼する一次燃焼領域を画定するライナ（図示せず）を含む。燃焼器は移行部品１０を更に含み、移行部品１０は、ライナに結合するように構成された上流端と、上流端から軸方向に間隔を置いて配置された下流端であって、ガスタービンのタービン部に結合するように構成された下流端とを有する。移行部品１０は、下流燃料噴射器５０（図３及び図４に示されている）からの燃料及び空気が燃焼される二次燃焼領域１２を画定する。移行部品１０は、移行部品１０を貫通するように画定された開口部１４を含み、燃料及び空気を受け入れるための燃料噴射器５０と係合する。

衝突スリーブ１６は、移行部品１０と衝突スリーブ１６との間に環状部１８が画定されるように、移行部品１０を取り囲む。ケーシング２０（圧縮機吐出ケーシングなど）は、ガスタービンの燃焼器アレイの各燃焼器の周囲に配置される。ガスタービンは、ガスタービンの中心線を周方向に取り囲んでいる。ケーシング２０は、高圧、高温のプレナム２２を画定する。ガスタービンの圧縮機から受け取った（周囲温度の大気と比較して）高圧及び高温の空気は、プレナム２２及び各燃焼器の衝突スリーブ１６の複数の開口部を流れ、それぞれの環状部１８に流入する。環状部１８では、空気が上流の燃料ノズル（図示せず）に運ばれるときに移行部品１０及びライナの冷却に使用される。

ケーシング２０は、ケーシングの外面に沿う複数の開口部（マンウェイ開口部２４又は空気抽出ポート（図示せず）など）を含む。各マンウェイ開口部２４はマンウェイカバー３０（図１及び図２）を有し、空気抽出ポートはそれぞれの空気抽出カバー３５（図２）を有する。カバー３０、３５は、複数の軸方向燃料導管４０の入口点を提供するための開口部３１、３６を含み、複数の軸方向燃料導管４０は、各燃焼器の軸方向燃料噴射器５０に燃料を供給するために使用される。

図２に示される例示的な配置では、３つの軸方向燃料導管４０ａ、４０ｂ、４０ｃが、マンウェイカバー３０の間隔を空けて配置された開口部３１を貫通するように配置され、２つの軸方向燃料導管４０ｄ、４０ｅが、マンウェイカバー３０から周方向に間隔を空けて離れた２つの空気抽出カバー３５の各カバー３５の開口部３６を貫通するように配置される。各軸方向燃料ステージング導管４０は、単一の燃焼缶用の一対の軸方向燃料ステージング噴射器５０に燃料を供給する。全体では、７つの軸方向燃料導管は、ガスタービンエンジンの燃焼部の燃焼缶の上半分を表す７つの燃焼缶の軸方向燃料ステージング噴射器５０に燃料を供給する。導管４０の対応するセットは、燃焼システムの下半分にある７つの燃焼缶に燃料を供給する。他のガスタービンエンジンは、別の数の燃焼缶を有してもよく、本明細書に記載される原理は、異なる数の軸方向燃料ステージング導管４０又は異なる配置の軸方向燃料ステージング導管４０に等しく適用可能である。

図２に示されるように、導管４０ａ～４０ｅは、軸方向燃料ステージング噴射器５０と、マンウェイカバー３０及び空気抽出ポートカバー３５のうちの一方のカバーとの間に延在することができる。各導管４０は、燃料フィッティング４６と、Ｔ字接合部４４において互いに結合された複数の剛性燃料パイプ４２ａ、４２ｂ、及び４２ｃとを有する。剛性パイプ４２ａ及び４２ｂは、Ｔ字接合部４４から、対向する位置に配置された軸方向燃料ステージング噴射器５０まで延在し、剛性パイプ４２ｃは、Ｔ字接合部４４から燃料フィッティング４６まで延在する。燃料フィッティング４６は、それぞれのマンウェイカバー３０又は空気抽出ポートカバー３５を貫通して延在するように構成される。剛性パイプ４２ａ、４２ｂ、及び４２ｃは、燃焼器の周方向のアレイの各燃焼器の軸方向燃料ステージング噴射器５０に接続できるように、様々な曲がった部分及び／又は肘部が設けられている。図示された例示的な実施形態では、異なる５つのパイプ構成によって、１４個の燃焼缶の軸方向燃料ステージング噴射器５０に燃料を供給できることが判明した。

少なくとも２つの燃料導管４０を１つのグループとして、それぞれのカバー３０、３５に割り当てることによって、ケーシング２０に、燃料導管４０及び／又は燃料フィッティング４６用の追加の貫通部を形成しなくても、燃料を、利用可能な空間内で最適に供給し、ケーシング２０の既存の構造を利用して燃料を供給することができる。

図３は、マンウェイカバー３０の中心に配置された軸方向燃料ステージング導管４０ａを示す。上記のように、Ｔ字接合部４４は、第１の管４２ａと第２の管４２ｂとの間の中心に配置される。管４２ａ、４２ｂは、それぞれの軸方向燃料ステージング噴射器５０に接続されている。各管４２ａ、４２ｂは、Ｔ字接合部４４から横方向に離れるように延在する第１の部分４７と、第１の部分４７から半径方向の内側に延在する第２の部分４８と、第２の部分から概ね軸方向に延在する第３の部分４９とを含む。管４２ｃは、Ｔ字接合部から概ね軸方向に延在する第１の部分４３と、第１の部分４３から横方向に延在する第２の部分４５と、概ね軸方向（第１の部分４３の方向とは反対方向）に及び半径方向の外側に延在する曲がった第３の部分４１と、第３の部分４１から半径方向の外側に燃料フィッティング４６まで延在する第４の部分３９とを含んでいる。振動ダンパー１００は、本明細書に記載されているように、管４２ｃの、Ｔ字接合部４４に近接した第１の部分４３に配置されており、振動ダンパー１００のクランプ部が半径方向の外側に位置している（管４２ａ、４２ｂの第１の部分４７に必ずしも平行な向きになっている必要はない）。振動ダンパー１００の当該位置及び向きによって、ガスタービンシステムの動作中において、軸方向燃料ステージング導管４０ａの振動ダンパー１００の減衰効果を有利に最適化することができる。例えば、当該位置及び向きによって、ガスタービンシステムの動作中に振動ダンパー１００の減衰効果が増大するので、他の位置及び／又は向きよりも有利となる。

図４及び図５は、マンウェイカバー３０の左側に配置された軸方向燃料ステージング導管４０ｂを示す。図４は更に、衝突スリーブ１６の外面に対する軸方向燃料ステージング噴射器５０の位置を示す。図３を参照しながら記載したように、Ｔ字接合部４４は、第１の管４２ａと第２の管４２ｂとの間の中央に配置されている。管４２ａ、４２ｂは、それぞれの軸方向燃料ステージング噴射器５０に接続されている。各管４２ａ、４２ｂは、Ｔ字接合部４４から横方向に離れるように延在する第１の部分６０と、第１の部分６０から半径方向の内側に延在する第２の部分６２と、第２の部分６２から概ね軸方向に延在する第３の部分６４とを含む。

管４２ｃは、Ｔ字接合部から略半径方向に延在する第１の部分６６と、流路の向きを略半径方向から略横方向に変える曲がった第２の部分６７と、第２の部分６７から横方向に延在する第３の部分６８と、第３の部分６８から半径方向の外側に燃料フィッティング４６まで延在する第４の部分７０とを含む。振動ダンパー１００は、本明細書で説明するように、管４２ｃの、曲がった第２の部分６７に近接した第３の部分６８（例えば、曲がった「肘」部分から約１インチ即ち２．５４ｃｍ離れた位置）に配置され、振動ダンパー１００のクランプ部は管４２ｃの第３の部分６８に対して斜めの角度で配置することができる。振動ダンパー１００のこの位置及び向きによって、ガスタービンシステムの動作中の軸方向燃料ステージング導管４０ｂにおける振動ダンパー１００の減衰効果を有利に最適化することができる。例えば、この位置及び向きは、ガスタービンシステムの動作中の振動ダンパー１００の減衰効果が増大するため、他の位置及び／又は向きよりも有利とすることができる。

各軸方向燃料ステージング導管４０に対して、振動ダンパー１００は、異なる振動モード形状によって生じる振動を最小限に抑えるように最適化された位置及びダンパー１００の向きに配置される。本明細書で説明するように、振動ダンパー１００はワッシャの積層体を含んでおり、ワッシャの動きにより、燃焼器の様々な動作モードに関連する振動が散逸する。例えば、振動ダンパー１００によって散逸する一次振動モードは、燃料導管４０ｂに対して概ね横方向である。ダンパーの積層体１３０内の減衰ワッシャ１３２は、図５の両矢印で示すように、ワッシャ１３２が、隣接するワッシャ１３２に対して上下及び左右に移動できるように配置されている。

振動ダンパー１００については、図６～図１３を参照して更に説明する。振動ダンパー１００は、クランプ部又は取付け部１０２と減衰部１０４を含んでいる。

取付け部１０２は、振動ダンパー１００を導管に結合することができる。一部の実施形態（図示せず）では、取付け部１０２は、振動ダンパー１００（又は導管）によって画定されるボス又は突起部とすることができ、減衰部１０４は、ボス又は突起に（溶接又は他の手段などによって）固定的に結合することができる。例示的な実施形態では、図示のように、取付け部１０２は第１のクランププレート１１０を含んでおり、第１のクランププレート１１０は、フランジ１１３が両側に配置された中央弧状部分１１２を有している。各フランジ１１３は、フランジ１１３を貫通する開口部１１４であって、キャップヘッドねじ１２４を受け入れる開口部１１４を画定する。第２のクランププレート１２０は、第１のクランププレート１１０と相補的なサイズと形状を有する。第２のクランププレート１２０は、フランジ１２３が両側に配置された中央弧状部分１２２を有しており、フランジ１２３に、フランジ１１３に画定された開口部１１４に対応する開口部（個別に符号は付されていない）が画定されている。接続本体部１２８は、第２のクランププレート１２０の中央弧状部分１２２から外側又は上方に延在しており、接続本体部１２８は、第２のクランププレートの接続本体部１２８の頂部（外面）から中央弧状部分１２２の内面まで延在するねじ付き開口部１２６を含む（図７及び図１１を参照）。

第２のクランププレート１２０がキャップヘッドねじ１２４によって第１のクランププレート１１０に結合されると、中央弧状部分１１２、１２２によって完全な円形の環状体１２５が画定される。完全な円形の環状体１２５は、軸方向燃料ステージング導管４０のそれぞれの管４２に適合するサイズに形成されている。軸方向燃料ステージング導管４０の所定の位置に振動ダンパー１００を取り付けるプロセスにおいて、第１及び第２のクランププレート１１０、１２０はそれぞれの管４２に配置され、ねじ１２４によって互いに結合される。ねじ１２４によるクランプ力は一般的には十分であるが、クランププレート１１０、１２０の一方又は両方を、任意に、管４２に固定的に結合してもよい（例えば、中央弧状部分１２２で溶接してもよい）。耐久性を高めるために、キャップヘッドねじ１２４の出口端部を溶接してもよい。

振動ダンパー１００の減衰部１０４は、減衰ワッシャ１３２の積層体１３０を取り囲むＣ形スプリングクリップ１４０を含む。フランジ付きブッシュ１５０は、燃焼振動に応じた減衰ワッシャ１３２の移動によって生じる摩耗の耐久性が得られるように、減衰ワッシャ１３２の積層体１３０の最上部に配置される。減衰部１０４は段付きボルト１６０も含んでおり、段付きボルト１６０は、スプリングクリップ１４０及び減衰ワッシャ１３２を貫通するように配置されており、第２のクランププレート１２０の接続フランジ１２８に螺合する。

スプリングクリップ１４０（図１３に、更に詳細に示されている）は、第１の（上）面１４１と、第２の（底）面１４３と、第１の面１４１を第２の面１４３に接続する曲面１４５とを含む。上面１４１は、曲面１４５に隣接する第１の部分１４１ａと、曲面１４５に対して遠位に位置する第２の部分１４１ｂとを含む。第１の部分１４１ａは、上面１４１を貫通するように画定された開口部１４６に向かって内側に傾斜しており、一方、第２の部分１４１ｂは、開口部から外側に且つブッシュ１５０（図１１参照）から離れる方向に傾斜する又はフレア状に広がる。開口部１４６は、開口部１４６から延在するロッキング凹部１４２を除いて、概ね円形である。スプリングクリップ１４０の底面１４３は平面であり、上面１４１の開口部１４６と位置合わせされた開口部１４８を含む。開口部１４８は、開口部１４６の直径よりも小さい直径を有することができる。このようにして、開口部１４６は、段付きボルト１６０の円筒形本体部分１６４を受け入れる大きさに形成し、開口部１４８は、段付きボルト１６０のねじ付き端部１６６を受け入れる大きさに形成することができる。本明細書で更に説明するように、底面１４３の遠位部分は、下面を貫通するピン開口部１４４を画定する。スプリングクリップ１４０の上面１４１は、上面１４１が上方に引っ張られて減衰ワッシャ１３２の積層体１３０と係合するように、底面１４３に向かって付勢されている。

減衰ワッシャ１３２の積層体１３０は、図８及び図１１に最も明瞭に示されており、個々の減衰ワッシャ１３２の底面は図１２に示されている。各減衰ワッシャ１３２は、円形の本体部１３３であって、平面状の外形を有する本体部１３３を含む。中央開口部１３６は、本体部１３３を貫通するように画定されている。ロッキングピン１３４は、本体部１３３に溶接される、取り付けられる、又は一体化される。例えば、一部の実施形態では、各本体部１３３及び対応するロッキングピン１３４は、単一で、単体で、一体的に形成された本体部とすることができる。ピン用凹部１３５は、ロッキングピン１３４よりも大きい直径を有しており、本体部１３３の直径に対してロッキングピン１３３の反対側に画定されている。

図８及び図１１に示すように、減衰ワッシャ１３２の積層体１３０は、第１のワッシャ１３２のロッキングピン１３４を、隣接する第２のワッシャ１３２のピン用凹部１３５に挿入することによって組み立てられる。次に、第２のワッシャ１３２のロッキングピン１３４が、隣接する第３のワッシャ１３２のピン用凹部１３５に挿入される。この挿入パターンは、積層体１３０のワッシャ１３２の数だけ続けられる。図示の例示的な実施形態では、積層体１３０は６つのワッシャ１３２を含んでいる。減衰ワッシャ１３２の積層体１３０の回転を防止するために、積層体１３０の底部のワッシャ１３２のロッキングピン１３４は、（図１１に示すように）スプリングクリップ１４０の底面１４３のピン用凹部１４４に挿入される。ロッキングピン１３４とピン用凹部１３５は、積層体１３０として組み立てられたときに、減衰ワッシャ１３２の間で回転運動すること又はスピンを好適に防止し、それによって摩擦摩耗を大幅に低減し、ダンパーの積層体１３０の軸方向の動きを制限する（これにより、導管の振動を減衰する）ことができる。

図９及び図１０に示すように、ブッシュ１５０の外面は、スプリングクリップ１４０に画定された開口部１４６及びロッキング凹部１４２に対応する形状を有することができる。例えば、ブッシュ１５０は、ロッキングタブ１５２が突出する円筒部１５４と、円筒部１５４の直径より大きい直径を有する平坦部１５６とを含んでいる。平坦部１５６は、減衰ワッシャ１３２の直径よりも小さい直径を有する。ロッキングタブ１５２は、スプリングクリップ１４０の上面１４１のロッキング凹部１４２に合うサイズ及び形状に形成されている。

振動ダンパー１００の減衰部１０４を組み立てる場合、ブッシュ１５０は、平坦部１５６が積層体１３０に接触する状態で積層体１３０の上に配置される。ブッシュ１５０の円筒部１５４及びロッキングタブ１５２は、ブッシュ１５０及び積層体１３０の回転が防止されるように、スプリングクリップ１４０の上面１４１の開口部１４６及びロッキング凹部１４２を貫通して位置決めされる。スプリングクリップ１４０の上面１４１は、スプリングクリップ１４０の底面１４３に向かって付勢されており、付勢の力は減衰ワッシャ１３２を固定する助けになっている。

図１１に示されるように、段付きボルト１６０は、ブッシュ１５０の開口部（符号は付されていない）を貫通するように配置され、減衰ワッシャ１３２の中央開口部１３６を貫通するように延在する。段付きボルト１６０は、第１の直径を有する頭部１６２と、第１の直径よりも大きい第２の直径を有する円筒本体部と、第１の直径及び第２の直径よりも小さい第３の直径を有するねじ付き部１６６とを含んでいる。段付きボルト１６０のねじ付き端部１６６は、第２のクランププレート１２０の接続部分１２８のねじ付き開口部１２６と係合し、これにより、減衰部１０４が振動ダンパー１００の取付け部１０２に固定される。

図１０に最もよく示されているように、段付きボルト１６０とロッキングタブ１５２との間に、軸方向ギャップ１６１を画定することができる。特に、軸方向ギャップ１６１は、段付きボルト１６０の頭部１６２とロッキングタブ１５２との間に画定することができる。軸方向ギャップ１６１は、減衰部１０４が動かなくなることを有利に防止する、及び／又は軸方向に大きく撓むことを低減することができる。

耐久性を上げるために、減衰ワッシャ１３２の本体部１３３、スプリングクリップ１４０、ブッシュ１５０、及び段付きボルト１６０は、耐摩耗性材料（コバルト材料（例えば、Ｌ６０５）など）で製造されている。場合によっては、ブッシュ１５０を予め酸化することが望ましい場合がある。他の構成要素（例えば、クランププレート１１０、１２０及びキャップヘッドねじ１２４）は、ガスタービンの動作条件における耐久性要件を満たす任意の材料から製造することができる。典型的な材料としては、ステンレス鋼やニッケル系合金などがある。

ガスタービンの動作中、燃焼器は、軸方向燃料ステージング導管４０に悪影響を与える恐れがある振動応力を受けることになる。本開示の振動ダンパー１００は、導管４０に沿うように配置され、向きが調整されており、ワッシャの積層体１３０が最大の振動応力を受けるように配置されている。積層体１３０のワッシャ１３２は、ピン用凹部１３５、１４４におけるロッキングピン１３４の相対的なサイズによって動きが制限された状態で、互いにスライドして移動することができる。積層体１３０のワッシャ１３２は、ピン用凹部１３５、１４４におけるロッキングピン１３４同士の間隔によって、互いに上下に移動することもできる。このような動きは、燃料導管４０が受ける振動を減衰するのに役立ち、それによって、構成要素の所定の寿命の間の耐久性を保証され、導管４０の亀裂又は漏れの恐れが低減される。

本振動ダンパー１００の利点は以下のとおりである。（ｉ）振動ダンパー１００は、非金属材料の範囲外の高温環境で動作できる。（ｉｉ）回転防止部分（つまり、ピン、凹部）がテストで効果的であることが証明されている。（ｉｉｉ）スプリングクリップの荷重は調整可能であり、コンプライアンスが非常に広い範囲である。（ｉｖ）スプリングクリップは従来のばねと比較して大きな支持面積を備えており、摩耗が最小限に抑えられる。（ｖ）振動ダンパーは、ガスタービンのケーシング内に実装するのに必要なコンパクトなデザインである。（ｖｉ）振動ダンパーは最小限の重量で大きな減衰量を実現する。（ｖｉｉ）振動ダンパーの位置と向きはＦＥＡ分析によって最適化することができる。

ガスタービン燃焼器の燃料導管用の振動ダンパーの例示的な実施形態について、上記で詳細に説明されている。本明細書に記載の振動ダンパーは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、振動ダンパーの構成要素は、本明細書に記載の他の構成要素とは独立して別々に利用することができる。例えば、本明細書に記載の振動ダンパーは、本明細書に記載された発電ガスタービンの燃焼器用の軸方向燃料ステージング導管で実施することに限定されない他の用途を有することができる。本明細書に記載の振動ダンパーは、ガスタービン又は流体導管が振動を受ける他の様々な産業において、様々な流体の供給に実装及び利用することができる。

技術的方法を様々な特定の実施形態によって説明してきたが、当業者であれば、この技術的方法は、特許請求の範囲の趣旨及び範囲内で変更を加えて実施できることを認識する。

本発明のさらなる態様は、以下の実施形態によって提供される。

［実施形態１］
ガスタービン燃焼器の流体導管用の振動ダンパーであって、前記振動ダンパーは、前記流体導管に固定された取付け部、及び減衰部であって、減衰ワッシャの積層体と、前記減衰ワッシャの積層体の上に存在するブッシュと、前記減衰ワッシャの積層体及び前記ブッシュの周りに固定されたスプリングクリップと、前記ブッシュ及び前記減衰ワッシャの積層体を貫通するように配置された段付きボルトであって、前記取付け部に係合する段付きボルトとを含む減衰部を含む、振動ダンパー。

［実施形態２］
前記ブッシュは、円筒部と、前記円筒部から突出するロッキングキーとを含み、前記スプリングクリップは、ロッキング凹部と開口部を画定する上面を含み、前記開口部及び前記ロッキング凹部は、前記円筒部及び前記ロッキングキーに対応する大きさに形成されており、前記開口部及び前記ロッキング凹部は、前記スプリングクリップの上面が前記円筒部及びロッキングキーに嵌合するように、配置されている、実施形態１に記載の振動ダンパー。

［実施形態３］
前記減衰ワッシャの積層体の各減衰ワッシャは、中央開口部を有する環状本体部と、前記本体部の底面から突出するピンと、前記本体部を貫通するように画定されたロッキング開口部とを含み、前記ロッキング開口部は、前記環状本体部の直径方向において、前記ピンの反対側にある、実施形態１又は２に記載の振動ダンパー。

［実施形態４］
前記ピンは第１の直径を有し、前記ロッキング開口部は前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有する、実施形態１～３のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態５］
第１の減衰ワッシャのピンは、隣接する第２の減衰ワッシャのロッキング開口部に挿入され、前記第２の減衰ワッシャのピンは、前記第２の減衰ワッシャに隣接する第３の減衰ワッシャのロッキング開口部に挿入され、前記減衰ワッシャの積層体の、前記第１の減衰ワッシャの反対側に位置する最後の減衰ワッシャのピンは、前記スプリングクリップの底面を貫通するように画定されたロッキング開口部に配置される、実施形態１～４のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態６］
前記段付きボルトは、前記減衰ワッシャの積層体の減衰ワッシャの中央開口部を貫通するように配置された円筒形本体部を有する、実施形態１～５のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態７］
前記スプリングクリップは、上面と、曲面によって前記上面に接続された底面とを有し、前記上面及び前記底面の各々は、各面を貫通する開口部を画定し、前記開口部は互いに位置合わせされる、実施形態１～６のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態８］
前記底面は、平坦状であり、前記取付け部の接続本体部に配置されるように構成される、実施形態１～７のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態９］
前記上面は、曲がった部分に接続された又は前記曲がった部分に隣接する第１の部分と、前記曲がった部分に対して遠位に位置する第２の部分とを含み、前記第１の部分は、前記曲がった部分から開口部に向かって半径方向の内側に傾斜しており、前記第２の部分は、前記開口部から半径方向の外側に且つ前記ブッシュから離れる方向に傾斜する、実施形態１～８のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態１０］
前記底面は、前記減衰ワッシャの積層体の底部の減衰ワッシャからのロッキングピンを受け入れるように構成されたロッキング開口部を画定する、実施形態１～９のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態１１］
前記取付け部は、第１のクランププレートと第２のクランププレートとを含み、前記第１のクランププレート及び前記第２のクランププレートの各々は、フランジが両側に配置された中央弧状部分を有し、前記第１のクランププレートの中央弧状部分は、完全な円形の環状体が画定されるように、前記第２のクランププレートの中央弧状部分に対して位置合わせされ、前記完全な円形の環状体は前記流体導管に適合する大きさに形成されている、実施形態１～１０のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態１２］
各フランジは、フランジを貫通する開口部であって、キャップヘッドねじを受け入れる開口部を画定し、第１のキャップヘッドねじは、第１のクランププレートの第１の開口部及び第２のクランププレートの対応する第１の開口部を貫通し、第２のキャップヘッドねじは、第１のクランププレートの第２の開口部及び第２のクランププレートの対応する第２の開口部を貫通する、実施形態１～１１のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態１３］
キャップヘッドねじの遠位端は、第１及び第２のクランププレートのそれぞれの開口部を貫通するように配置された後、所定の位置に溶接される、実施形態１～１２のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態１４］
前記第２のクランププレートは、前記第２のクランププレートの中央弧状部分から外側又は上方に延在する接続本体部であって、ねじ付き開口部を含む接続本体部を有し、前記ねじ付き開口部は、前記接続本体部の上端部から前記第２のクランププレートの中央弧状部分の内面まで延在する、実施形態１～１３のうちのいずれかの実施形態に記載の振動ダンパー。

［実施形態１５］
ガスタービン燃焼器用の流体導管であって、前記流体導管は、
互いに接続された複数の管であって、振動を受ける複数の管を含み、振動ダンパーが、前記複数の管のうちの１つの管に取り付けられており、前記振動ダンパーは、前記流体導管に固定された取付け部、及び減衰部であって、減衰ワッシャの積層体と、前記減衰ワッシャの積層体の上に存在するブッシュと、前記減衰ワッシャの積層体及び前記ブッシュの周りに固定されたスプリングクリップと、前記ブッシュ及び前記減衰ワッシャの積層体を貫通するように配置された段付きボルトであって、前記取付け部に係合する段付きボルトとを含む減衰部を含む、流体導管。

［実施形態１６］
前記複数の管は３つの管を含み、前記３つの管はＴ字接合部で結合される、実施形態１５に記載の流体導管。

［実施形態１７］
前記複数の管は、ガスタービンのケーシングを通って燃料供給部と流体連通する第１の管と、前記第１の管と流体連通する第２の管であって、燃焼器に取り付けられた第１の軸方向燃料ステージング噴射器に結合される第２の管と、前記第１の管と流体連通する第３の管であって、前記燃焼器の第２の軸方向燃料ステージング噴射器に結合される第３の管とを含む、実施形態１５又は１６に記載の流体導管。

［実施形態１８］
前記複数の管は、高圧、高温のプレナムを画定する圧縮機吐出ケーシング内に配置されている、実施形態１５～１７のうちのいずれかの実施形態に記載の流体導管。

［実施形態１９］
前記振動ダンパーは、前記第１の管のＴ字接合部に隣接するように配置される、実施形態１５～１８のうちのいずれかの実施形態に記載の流体導管。

［実施形態２０］
前記第１の管は、前記Ｔ字接合部から延在する第１の部分と、前記第１の部分から延在する曲がった肘部分と、前記曲がった肘部分から延在する第３の部分とを含み、前記振動ダンパーは、前記曲がった肘部分から約１インチ離れた第３の部分に配置される、実施形態１５～１９のうちのいずれかの実施形態に記載の流体導管。

４０ 流体導管
１００ 振動ダンパー
１０２ 取付け部
１０４ 減衰部
１３０ 積層体
１３２ 減衰ワッシャ
１４０ スプリングクリップ
１５０ ブッシュ
１６０ 段付きボルト

Claims (15)

1. ガスタービン燃焼器の流体導管（４０）用の振動ダンパー（１００）であって、前記振動ダンパー（１００）は、
   前記流体導管（４０）に固定された取付け部（１０２）、及び
   減衰部（１０４）であって、減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）と、前記減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）の上に存在するブッシュ（１５０）と、前記減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）及び前記ブッシュ（１５０）の周りに固定されたスプリングクリップ（１４０）と、前記ブッシュ（１５０）及び前記減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）を貫通するように配置された段付きボルト（１６０）であって、前記取付け部（１０２）に係合する段付きボルト（１６０）とを含む減衰部（１０４）、
   を含む、振動ダンパー（１００）。
2. 前記ブッシュ（１５０）は、円筒部（１５４）と、前記円筒部（１５４）から突出するロッキングタブ（１５２）とを含み、前記スプリングクリップ（１４０）は、ロッキング凹部（１４２）と開口部（１４６）を画定する上面（１４１）を含み、前記開口部（１４６）及び前記ロッキング凹部（１４２）は、それぞれ、前記円筒部（１５４）及び前記ロッキングタブ（１５２）に対応する大きさに形成されており、前記開口部（１４６）及び前記ロッキング凹部（１４２）は、前記スプリングクリップ（１４０）の上面（１４１）が前記ブッシュ（１５０）の円筒部（１５４）に嵌合し、前記ブッシュ（１５０）のロッキングタブ（１５２）が前記ロッキング凹部（１４２）に嵌合するように、配置されている、請求項１に記載の振動ダンパー（１００）。
3. 前記減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）の各減衰ワッシャ（１３２）は、中央開口部（１３６）を有する本体部（１３３）と、前記本体部の底面から突出するピン（１３４）と、前記本体部を貫通するように画定されたピン用凹部（１３５）とを含み、前記ピン用凹部（１３５）は、前記本体部（１３３）の直径方向において、前記ピン（１３４）の反対側にある、請求項１に記載の振動ダンパー（１００）。
4. 前記ピン（１３４）は第１の直径を有し、前記ピン用凹部（１３５）は前記第１の直径よりも大きい第２の直径を有し、第１の減衰ワッシャ（１３２）のピン（１３４）は、隣接する第２の減衰ワッシャ（１３２）のピン用凹部（１３５）に挿入され、前記第２の減衰ワッシャ（１３２）のピン（１３４）は、前記第２の減衰ワッシャ（１３２）に隣接する第３の減衰ワッシャ（１３２）のピン用凹部（１３５）に挿入され、前記減衰ワッシャの積層体の、前記第１の減衰ワッシャ（１３２）の反対側に位置する底部の減衰ワッシャ（１３２）のピン（１３４）は、前記スプリングクリップ（１４０）の底面（１４３）を貫通するように画定されたピン用凹部（１４４）に配置される、請求項３に記載の振動ダンパー（１００）。
5. 前記段付きボルト（１６０）は、前記減衰ワッシャ（１３２）の積層体（１３０）の減衰ワッシャ（１３２）の中央開口部（１３６）を貫通するように配置された円筒形本体部（１６４）を有する、請求項３に記載の振動ダンパー（１００）。
6. 前記スプリングクリップ（１４０）は、上面（１４１）と、曲面（１４５）によって前記上面（１４１）に接続された底面（１４３）とを有し、前記上面（１４１）及び前記底面（１４３）の各々は、各面を貫通する開口部（１４６、１４８）を画定し、前記開口部（１４６、１４８）は互いに位置合わせされ、前記底面（１４３）は、平坦状であり、前記取付け部（１０２）の接続本体部（１２８）に配置されるように構成され、前記上面（１４１）は、前記曲面（１４５）に接続された又は前記曲面（１４５）に隣接する第１の部分（１４１ａ）と、前記曲面（１４５）に対して遠位に位置する第２の部分（１４１ｂ）とを含み、前記第１の部分（１４１ａ）は、前記曲面（１４５）から前記開口部（１４６）に向かって半径方向の内側に傾斜しており、前記第２の部分（１４１ｂ）は、前記開口部（１４６）から半径方向の外側に且つ前記ブッシュ（１５０）から離れる方向に傾斜する、請求項１～５のうちのいずれか一項に記載の振動ダンパー（１００）。
7. 前記底面（１４３）は、前記減衰ワッシャの積層体（１３０）の底部の減衰ワッシャ（１３２）からのロッキングピン（１３４）を受け入れるように構成されたピン用凹部（１４４）を画定する、請求項６に記載の振動ダンパー（１００）。
8. 前記取付け部（１０２）は、第１のクランププレート（１１０）と第２のクランププレート（１２０）とを含み、前記第１のクランププレート（１１０）及び前記第２のクランププレート（１２０）の各々は、フランジ（１１３、１２３）が両側に配置された中央弧状部分（１１２、１２２）を有し、前記第１のクランププレート（１１０）の中央弧状部分（１１２）は、完全な円形の環状体（１２５）が画定されるように、前記第２のクランププレートの中央弧状部分（１２２）に対して位置合わせされ、前記完全な円形の環状体（１２５）は前記流体導管（４０）に適合する大きさに形成されており、前記フランジ（１１３、１２３）は、キャップヘッドねじ（１２４）によって互いに固定されている、請求項１に記載の振動ダンパー（１００）。
9. 前記第２のクランププレート（１２０）は、前記第２のクランププレート（１２０）の中央弧状部分（１２２）から外側又は上方に延在する接続本体部（１２８）であって、ねじ付き開口部（１２６）を含む接続本体部（１２８）を有し、前記ねじ付き開口部（１２６）は、前記接続本体部（１２８）の上端部から前記第２のクランププレート（１２０）の中央弧状部分（１２２）の内面まで延在し、前記段付きボルト（１６０）は、前記ねじ付き開口部（１２６）と螺合するように係合する、請求項８に記載の振動ダンパー（１００）。
10. ガスタービン燃焼器用の流体導管（４０）であって、前記流体導管は、
    互いに接続された複数の管（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）であって、振動を受ける複数の管（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）、及び
    前記複数の管（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）のうちの１つの管に取り付けられた振動ダンパー（１００）であって、請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の振動ダンパー（１００）
    を含む、流体導管（４０）。
11. 前記複数の管（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）は３つの管（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）を含み、前記３つの管（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）はＴ字接合部（４４）で結合される、請求項１０に記載の流体導管（４０）。
12. 前記複数の管（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）は、ガスタービンのケーシング（２０）を通って燃料供給部と流体連通する第１の管（４２ｃ）と、前記第１の管（４２ｃ）と流体連通する第２の管（４２ａ）であって、燃焼器に取り付けられた第１の軸方向燃料ステージング噴射器（５０）に結合される第２の管（４２ａ）と、前記第１の管（４２ｃ）と流体連通する第３の管（４２ｂ）であって、前記燃焼器の第２の軸方向燃料ステージング噴射器（５０）に結合される第３の管（４２ｂ）とを含む、請求項１０又は１１に記載の流体導管（４０）。
13. 前記複数の管（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ）は、高圧、高温のプレナム（２２）を画定する圧縮機吐出ケーシング（２０）内に配置されるように構成されている、請求項１０に記載の流体導管（４０）。
14. 前記振動ダンパー（１００）は、前記第１の管（４２ｃ）のＴ字接合部（４４）に隣接するように配置される、請求項１２に記載の流体導管（４０）。
15. 前記第１の管（４２ｃ）は、前記Ｔ字接合部（４４）から延在する第１の部分（６６）と、前記第１の部分（６６）から延在する曲がった肘部分（６７）と、前記曲がった肘部分（６７）から延在する第３の部分（６８）とを含み、前記振動ダンパー（１００）は、前記曲がった肘部分（６７）から約１インチ離れた第３の部分（６８）に配置される、請求項１２に記載の流体導管（４０）。

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