JP6517374B2 - シーリング構造を含む燃料供給ノズル - Google Patents

Description

本発明は、燃料供給ノズルに係り、さらに詳しくは、ガスタービンの燃焼器の後端に設けられる複数のノズル自体に固定用のねじ構造を含むように構成することにより、ノズルの設置をより迅速かつ容易にすることができ、堅固なシーリングが可能となるシーリング構造を含む燃料供給ノズルに関する。

ガスタービン発電において一般的に使用されるタービン発電機は、燃料を圧縮空気を使って燃焼させて生成した燃焼ガスを用いてタービンを回転させる原理で作動する。

ここで、燃料を燃焼させる燃焼器には一般的に複数のノズルが設けられ、複数のノズルは燃料貯蔵部から燃料の供給を受けて燃焼器の内部へ強力な圧力で噴射する。

このようなノズルを燃焼器の後端に固定させるために、従来では、ノズルの後端部に結着のための構造を別個に設けて燃焼器の後端と結合した。

このような方式は、ノズルを燃焼器の後端に固定させるための付加的な構成が必要であり、これにより結着のための構造を作るための追加の製作工程、コスト及び時間が要求されるという問題点などがあった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、燃焼器の後端に設けられる少なくとも一つのノズルを結合するにあたり、より迅速かつ容易な結合が可能であるうえ、十分なシーリング効果も得ることができる燃料供給ノズルユニットを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の燃料供給ノズルユニットは、複数の燃料供給ホールが設けられた前端部と、前記前端部から延び、その外側面にねじ部が形成された後端部と、前記後端部に続いて設けられ、複数のねじ穴が備えられたエンドプレートとを含む燃料供給ノズル；複数の燃料供給ノズル挿入口が備えられ、前記それぞれの燃料供給ノズル挿入口の内側には前記ねじ部と結合するねじ加工面が形成されている燃料供給ノズルケース；及び前記エンドプレートと前記燃料供給ノズルケースとが接する面の間に位置し、前記エンドプレートに備えられた前記複数のねじ穴に対応する複数のワッシャーホールを有するワッシャー；を含んでなる。

ここで、前記ワッシャーは、その外周面に少なくとも１つの突出部を有することを特徴とする。

また、前記燃料供給ノズルの後端部の外周面と、前記燃料供給ノズルケースに備えられた複数の燃料供給ノズル挿入口の内周面とが接する面に複数のシーリング部材が備えられてもよい。

ここで、前記複数のシーリング部材は、少なくとも１つの接触面を形成する金属ばねであってもよい。

また、前記複数の燃料供給ノズル挿入口それぞれの入口及び前記燃料供給ノズルの後端部に段差部が設けられてもよい。

また、前記複数の燃料供給ノズル挿入口それぞれの入口に設けられた前記段差部の底面の内側に、少なくとも１つの接触面を形成する金属ばねが備えられてもよい。

上述したような構成を持つ本発明の燃料供給ノズルユニットは、ノズル自体にねじ固定式結合構造を設けることにより、付加的な部品の設置なしでも堅固かつ迅速にノズルを設置及び分解することが可能であり、よって、ノズルの結合及び分解作業を迅速に行うのはもとより、ノズル部品の生産時間及び費用の削減効果をもたらすことができる。

本発明の一実施例に係る突出部を含むワッシャーを示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る複数の燃料供給ホールが設けられた燃料供給ノズルの斜視図である。 本発明の一実施例に係る燃焼器の後端に設けられる複数の燃料供給ノズル挿入口を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る燃料供給ノズル挿入口に挿入される燃料供給ノズルを示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る複数のシーリング部材を含む燃料供給ノズルを示す側断面図である。 本発明の一実施例に係る複数のシーリング部材を含む燃料供給ノズルを示す側断面図である。 本発明の一実施例に係る環状の金属ばねの断面図である。 本発明の一実施例に係る環状のＶ型シーリング部材の断面図である。 本発明の一実施例に係る複数のねじ穴が備えられたエンドプレートを示す側断面図及び正面図である。 本発明の一実施例に係る閉止ガスケットリングを示す側断面図及び正面図である。 本発明の一実施例に係る燃料供給ノズルが挿入された燃焼器の後端を示す側断面図である。

以下、本発明の幾つかの実施例を例示的な図面に基づいて詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一の符号を持つようにしていることに留意すべきである。また、本発明の実施例を説明するにあたり、関連した公知の構成または機能についての具体的な説明がむしろ本発明の実施例に対する理解を妨げると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。

また、本発明の実施例の構成要素を説明するにあたり、「第１」、「第２」、「Ａ」、「Ｂ」、「ａ」、「ｂ」などの用語を使用することができる。これらの用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、これらの用語によって該当構成要素の本質、順番または順序などが限定されない。ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載されている場合、その構成要素はその他の構成に直接連結または接続できるが、各構成要素の間に別の構成要素が「連結」、「結合」または「接続」されてもよいと理解されるべきである。

図２は本発明の一実施例に係る複数の燃料供給ホール１１３が設けられた燃料供給ノズル１１の斜視図である。

図示された本発明の燃料供給ノズル１１は、複数の燃料供給ホール１１３が設けられた前端部１１０と、前記前端部１１０から延び、その外側面にねじ部１１４が形成された後端部１１１と、前記後端部１１１に続いて設けられ、複数のねじ穴１１５が備えられたエンドプレート１１２とを含んでなる。

これに対応して、燃料供給ノズルケース１２には複数の燃料供給ノズル挿入口１２０が備えられ、前記それぞれの燃料供給ノズル挿入口１２０の内側には前記ねじ部１１４と結合するねじ加工面１２１が形成されており、このような燃料供給ノズル１１と燃料供給ノズルケース１２とが組み合わされて燃料供給ノズルユニット１０を構成する。

前記燃料供給ノズル１１は、尖端形状を有する噴射手段および複数の燃料供給ホール１１３が設けられた燃料供給ノズル前端部１１０と、燃焼器の後端に結合することが可能な結合部が設けられた燃料供給ノズル後端部１１１とから構成される。

そして、燃料供給ノズル１１は、燃料貯蔵部から燃料の供給を受け、複数の燃料供給ホール１１３を介して高圧で燃料および空気混合物を燃焼器へ噴射する。

図３は本発明の一実施例に係る燃焼器の後端に設けられる複数の燃料供給ノズル挿入口１２０を示す斜視図である。

燃焼器の後端には、内側面にねじ加工面１２１を有する複数の燃料供給ノズル挿入口１２０が設けられている。これにより、燃料供給ノズル挿入口１２０に設けられたねじ加工面１２１を介して、複数の燃料供給ノズル１１が燃焼器の後端で燃料供給ノズル前端部１１０から挿入されてねじ締結によって固定される。

図４は前述したようなねじ部１１４を備えた燃料供給ノズル１１が、前記ねじ加工面１２１を有する挿入口１２０に引き込まれる過程を示す図である。

より具体的には、前記燃料供給ノズル１１は、尖端形状が設けられた前端部１１０から燃料供給ノズルケース１２に挿入され、燃料供給ノズル後端部１１１に設けられたねじ部１１４を介して直接燃料供給ケース１２に結合する。よって、前記ねじ部１１４を用いた結合によって、より迅速かつ堅固な部品間の結合が可能である。

一方、前記燃料供給ノズルユニット１０は、前記燃料供給ノズル後端部１１１の外側面と、前記燃料供給ノズルケース１２に備えられた複数の燃料供給ノズル挿入口１２０の内側面とが接する面に複数のシーリング部材１３が設けられ得る。

図５は本発明の一実施例に係る複数のシーリング部材１３を含む燃料供給ノズル１１を示す側断面図である。前記複数のシーリング部材１３は、ドーナツ状のシーリング部材として設けられ得る。ドーナツ状のシーリング部材は、燃料供給ノズル後端部１１１に設けられたねじ部１１４の前部分に位置することが一般的であるが、その他にも、燃料供給ノズル１１と燃料供給ノズルケース１２とが結合する面の間に備えられることも可能である。

ドーナツ状のシーリング部材の断面は四角形状からなってもよい。このような形状から最適なシーリング効果を得ることができる。ただし、前記ドーナツ状のシーリング部材の断面は必ずしも四角形状に限定されるものではない。

図６は本発明の一実施例に係る複数のシーリング部材１３を含む燃料供給ノズル１１を示す側断面図である。

ここで、複数のシーリング部材１３は、少なくとも１つの接触面を有する金属ばね１３０からなってもよい。すなわち、図７に示されているように、２つの接触面を有するＭ型金属ばね１３０、または図８に示されているように１つの接触面を有するＶ型シーリング部材１３１がシーリング部材１３として適用できる。ただし、接触面の数が２個以下に制限されるものではない。

また、前記複数の金属ばね１３０は、必ずしも図６に示された位置に限定して設けられるわけではない。その他にも、燃料供給ノズル１１と燃料供給ノズルケース１２との結合をなす面上に備えられることも可能である。

図９は本発明の一実施例に係る複数のねじ穴１１５が備えられたエンドプレート１１２を示す側断面図及び正面図である。

図示の如く、燃料供給ノズル１１は、後端部１１１に続いて設けられるエンドプレート１１２を含むが、このように燃料供給ノズル１１の最後端部に設けられるエンドプレート１１２は、その幅が挿入口１２０の内径よりも広く形成される。

前記エンドプレート１１２は、ねじ構造を用いた固定方法に加えて、さらに堅固な燃料供給ノズル１１の結合のための構造であるが、前記エンドプレート１１２には複数のねじ穴１１５が備えられ、前記ねじ穴１１５を介して追加のねじ結合が行われる。もちろん、図９に示されている実施形態のように、追加のねじ結合の数が６個に限定されない。

前記燃料供給ノズル１１のエンドプレート１１２に設けられた複数のねじ穴１１５に対応する複数の加工ホール１４０が備えられた閉止ガスケットリング１４が、エンドプレート１１２と燃料供給ノズルケース１２とが接する面に位置するように設けられ、シーリング効果をさらに向上させることも好ましい。図１０は前記閉止ガスケットリング１４を適用した実施形態を示す側断面図及び正面図である。

前記閉止ガスケットリング１４は、エンドプレート１１２のねじ穴１１５とその位置および個数が対応する加工ホール１４０が設けられており、燃料供給ノズルケース１２の後端部と燃料供給ノズル１１のエンドプレート１１２との間に位置して燃料供給ノズル１１の堅固な設置およびシーリングを可能にする。

一方、前記燃料供給ノズル１１のエンドプレート１１２に設けられた複数のねじ穴１１５と対応する複数のワッシャーホール１５０が備えられたワッシャー１５が、エンドプレート１１２と燃料供給ノズルケース１２との間に設けられることも可能である。

図１は突出部１５１を含むワッシャー１５が結合した本発明の一実施例を示す図である。

エンドプレート１１２とワッシャー１５の形状に特に制限はなく、ワッシャー１５は、エンドプレート１１２の接触面積が十分でない場合に、前記エンドプレート１１２と燃料供給ノズルケース１２との間に位置し、結合の際に摩擦力を高めることにより一層堅固な結合を可能にする。

前記ワッシャー１５も、エンドプレート１１２にねじ穴１１５が設けられている場合には、前記閉止ガスケットリング１４と同様に、ねじ穴１１５に対応するワッシャーホール１５０が備えられる。

また、前記ワッシャー１５は、少なくとも１つの突出部１５１を有することを特徴とする。前記突出部１５１は、エンドプレート１１２を包むように曲げ加工されることにより、燃焼器の稼働中に発生する振動などにより意図せずにエンドプレート１１２が回転して燃料供給ノズル１１のねじ締結が解けるのを防止して、より堅固に固定させる役割を果たす。前記突出部１５１は、ワッシャー１５の側面に少なくとも一つ設けられることが好ましい。

また、前記突出部は、ワッシャー１５の側面からエンドプレート１１２を包む形状に折れて上がることができるように十分な長さおよび広さを持ってエンドプレート１１２を固定させることができなければならない。

特に、前記ワッシャー１５は、エンドプレート１１２にねじ穴１１５が加工されていない場合でも使用することができ、このような場合に突出部１５１のエンドプレート１１２の回転防止に優れた効果を示すことができる。

一方、図１１は本発明の一実施例が適用された燃料供給ノズル１１が挿入された燃焼器の後端を示す側断面図である。

図１１には燃料供給ノズルケース１２に燃料供給ノズル１１が結合されている形状が示されているが、エンドプレート１１２とねじ部１１４の形成された燃料供給ノズル後端部１１１との間に段差部１２２が形成されている実施形態が示されている。

段差部１２２は、シーリング効果と固定力を向上させるために設けられる構造であるが、段差部１２２の長さ方向の側面には複数のシーリング部材１３が備えられており、段差部１２３の底面には環状の金属ばね１３０がシーリング部材として挿入されている。

すなわち、段差部１２２の階段構造自体によるシーリング効果だけでなく、段差部１２２の側面と底面の表面を活用してシーリング部材１３、１３０を追加することにより、単にねじ締結のみを有する構造に比べて、段差部１２２の構成を備えた燃料供給ノズルユニット１０は著しく優れたシーリング効果と固定力を示すという利点を有する。

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱することなく様々な修正および変形が可能であろう。よって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、本発明の技術思想の範囲を限定するものではない。本発明の保護範囲は下記の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

１０ 燃料供給ノズルユニット
１１ 燃料供給ノズル
１２ 燃料供給ノズルケース
１３ シーリング部材
１４ 閉止ガスケットリング
１５ ワッシャー
１１０ 燃料供給ノズル前端部
１１１ 燃料供給ノズル後端部
１１２ エンドプレート
１１３ 燃料供給ホール
１１４ ねじ部
１１５ ねじ穴
１１６ 燃料供給ノズル中心軸
１２０ 燃料供給ノズル挿入口
１２１ ねじ加工面
１２２ 段差部
１３０ 金属ばね
１３１ Ｖ型シーリング部材
１４０ 加工ホール
１５０ ワッシャーホール
１５１ 突出部

Claims (13)

1. 複数の燃料供給ホールが設けられた前端部と、前記前端部から延び、その外側面にねじ部が形成された後端部と、前記後端部に続いて設けられ、複数のねじ穴が備えられたエンドプレートとを含む燃料供給ノズルと、
   複数の燃料供給ノズル挿入口が備えられ、前記複数の燃料供給ノズル挿入口のそれぞれの内側には前記燃料供給ノズルの前記後端部の前記ねじ部と結合するねじ加工面が形成されている燃料供給ノズルケースと、
   前記エンドプレートと前記燃料供給ノズルケースとが接する面の間に位置し、前記エンドプレートに備えられた前記複数のねじ穴に対応する複数のワッシャーホールを備えるワッシャーとを含んでなり、
   前記ワッシャーは、その側面に少なくとも１つの突出部を有し、
   前記少なくとも１つの突出部は、前記エンドプレートを包むように曲げられている、
   燃料供給ノズルユニット。
2. 前記燃料供給ノズルの前記後端部の外周面と、前記燃料供給ノズルケースに備えられた前記複数の燃料供給ノズル挿入口の内周面とが接する面に複数のシーリング部材が配置される、請求項１に記載の燃料供給ノズルユニット。
3. 前記複数のシーリング部材は、少なくとも１つの接触面を形成する金属ばねである、請求項２に記載の燃料供給ノズルユニット。
4. 前記複数の燃料供給ノズル挿入口のそれぞれの入口及び前記燃料供給ノズルの前記後端部に段差部が設けられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料供給ノズルユニット。
5. 前記複数の燃料供給ノズル挿入口のそれぞれの入口に設けられた前記段差部の底面の内側に、少なくとも１つの接触面を形成する金属ばねが配置される、請求項４に記載の燃料供給ノズルユニット。
6. 前記ワッシャーのワッシャーホールを通って前記エンドプレートのねじ穴内にそれぞれ挿入される複数のねじをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料供給ノズルユニット。
7. 前記複数のシーリング部材の断面形状は「Ｍ」字状を含む、請求項２または３に記載の燃料供給ノズルユニット。
8. 前記複数のシーリング部材の断面形状は「Ｖ」字状を含む、請求項２または３に記載の燃料供給ノズルユニット。
9. 前記燃料供給ノズルの前記前端部はテーパー部を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料供給ノズルユニット。
10. 前記燃料供給ノズルの前記前端部は円錐状を含む、請求項９に記載の燃料供給ノズルユニット。
11. 前記複数の燃料供給ホールは前記燃料供給ノズルのテーパーされた表面に備えられる、請求項９に記載の燃料供給ノズルユニット。
12. 複数の燃料供給ホールが設けられた前端部と、その外側面にねじ部が形成された後端部と、前記後端部に続いて設けられ、複数のねじ穴が備えられたエンドプレートとを含む燃料供給ノズルを設ける段階と、
    ねじ加工された燃料供給ノズル挿入口を備える燃料供給ノズルケースを設ける段階と、
    複数のワッシャーホールを備えるワッシャーを設ける段階と、
    前記燃料供給ノズルの前記前端部を前記ワッシャーを通るように挿入する段階と、
    前記燃料供給ノズルの前記前端部を、前記ねじ加工された燃料供給ノズル挿入口に挿入する段階と、
    ねじ結合によって締結されるように前記燃料供給ノズルを回転させる段階と、
    前記ワッシャーの複数のワッシャーホールを通過するように複数のねじを挿入する段階とを含んでなり、
    前記ワッシャーは、その側面に少なくとも１つの突出部を有し、
    前記少なくとも１つの突出部は、前記エンドプレートを包むように曲げられている、
    燃料供給ノズルユニットの製造方法。
13. 前記燃料供給ノズルの前記後端部と前記燃料供給ノズル挿入口の内周面とが接する面に複数のシーリング部材を締結する段階をさらに含む、請求項１２に記載の燃料供給ノズルユニットの製造方法。

Images