JP7184477B2 - 液体燃料先端を有するデュアルフュエル燃料ノズル - Google Patents
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Description
本明細書で開示される主題は、燃焼システム用の燃料ノズルに関する。より詳細には、本開示は、液体燃料先端を有するデュアルフュエル燃料ノズルを対象とする。
ガスタービンは、一般に、燃料および空気混合気を１つまたは複数の燃焼器内で燃焼させて、タービンを通過する高エネルギー燃焼ガスを生成し、それにより、タービンロータシャフトを回転させることによって動作する。回転シャフトの回転エネルギーは、ロータシャフトに結合される発電機によって電気エネルギーに変換される場合もある。各燃焼器は、一般に、窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量を低く維持する手段として、燃焼ゾーンの上流で燃料と空気を予混合することを可能にする燃料ノズルを含む。
天然ガス等のガス燃料は、電気を発生するために使用されるガスタービンエンジンにおいて燃焼可能流体としてしばしば使用される。幾つかの事例では、燃焼システムが、燃焼ハードウェアに対する変更なしで、蒸留油等の液体燃料を燃焼させることができることが望ましい場合がある。ガス燃焼と液体燃料の両方の能力を有する構成は、「デュアルフュエル（ｄｕａｌ－ｆｕｅｌ）」燃焼システムと呼ばれる。典型的な構成において、液体燃料注入は、燃料ノズルの中心本体内で延在するカートリッジを介して提供されてもよい。液体燃料を燃焼器の燃焼ゾーンに送出するための効果的な手段として役立ちながら、カートリッジは、全体の部品点数および組立てコストを増加させる。
態様および利点は、以下の説明に記載されるか説明から明らかになり得るか、または、実践を通して学習され得る。
本開示の一実施形態は、デュアルフュエル燃料ノズルであり、デュアルフュエル燃料ノズルは、中心本体であって、中心本体内で空気プレナムを少なくとも部分的に画定する、中心本体を含む。先端本体は、中心本体の下流端に配設される。先端本体は、下流側から軸方向に離間する上流側を含む。下流側は、円状スロットおよび円状スロットから半径方向に内方に位置決めされる円状窪みを画定する。円状窪みは床および側壁を含む。床はインサート開口を画定し、側壁は環状溝を画定し、環状溝はアンダーカット表面を含む。先端本体は、円状窪みの側壁から半径方向に内方にインサート開口の周りに環状に配置される複数のオリフィスを更に画定する。各オリフィスは、空気プレナムと流体連通状態の入口およびアンダーカット表面に向かって配向する出口を含む。
本開示の別の実施形態は、燃焼器を対象とする。燃焼器は、外側ケーシングに結合されるエンドカバーを含む。デュアルフュエル燃料ノズルはエンドカバーに結合される。デュアルフュエル燃料ノズルは、外側スリーブ、外側スリーブを通して軸方向に延在する中心本体を備える。外側スリーブおよび中心本体は半径方向に離間して、外側スリーブと中心本体との間に予混合流路を形成し、複数の転回ベーンは、予混合流路内で中心本体と外側スリーブとの間で半径方向に延在する。先端本体は中心本体の下流端に配設される。先端本体は、下流側から軸方向に離間する上流側を含む。下流側は、円状スロットおよび円状スロットから半径方向に内方に位置決めされる円状窪みを画定する。円状窪みは床および側壁を備え、床はインサート開口を画定し、側壁は環状溝を画定する。環状溝はアンダーカット表面を画定する。先端本体は、円状窪みの側壁から半径方向に内方にインサート開口の周りに環状に配置される複数のオリフィスを更に画定する。各オリフィスは、中心本体内で画定される空気プレナムと流体連通状態にある入口およびアンダーカット表面に向かって配向する出口を含む。
当業者は本明細書を検討するとこうした実施形態の特徴および態様、ならびにその他をよりよく理解するであろう。
添付図面を参照することを含めて、本明細書の残りの部分において、当業者にとって最良の形態を含む種々の実施形態の完全かつ有効な開示がより詳細に記載される。
ここで、その１つまたは複数の例が添付図面に示される本開示の実施形態を提示するため参照が詳細に行われる。詳細な説明は、図面の特徴を指すために数字および文字指定を使用する。図面および説明における類似のまたは同様の指定は、本開示の類似のまたは同様の部分を指すために使用された。
本明細書で使用されるとき、用語「第１（ｆｉｒｓｔ）」、「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」、および「第３（ｔｈｉｒｄ）」は、１つの構成要素を別の構成要素と区別するために交換可能に使用されてもよく、個々の構成要素の場所または重要性を意味することを意図されない。用語「上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）」および「下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）」は、流体通路における流体流れに対する相対方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れる方向を指す。用語「半径方向（ｒａｄｉａｌｌｙ）」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直である相対方向を指し、用語「軸方向（ａｘｉａｌｌｙ）」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行であるおよび／または同軸に整列される相対方向を指す。
本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を述べるためのものに過ぎず、限定的であることを意図されない。本明細書で使用されるとき、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が別途明確に指示しない限り、複数形も含むことを意図される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書で使用するとき、述べた特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成部品の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことが更に理解されよう。
各例は、限定ではなく、説明として提供される。実際に、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、修正および変形が行われ得ることが当業者に明らかになろう。例えば、１つの実施形態の一部として示されまたは述べられる特徴は、なお更なる実施形態をもたらすために別の実施形態に関して使用されてもよい。そのため、本開示が、特許請求の範囲およびその均等物の範囲内に入るようなこうした修正および変形をカバーすることが意図される。本開示の例示的な実施形態は、例証のため陸上ベースの発電ガスタービン燃焼器用の燃料ノズルの文脈で全体的に述べられることになるが、特許請求の範囲に特に述べられない限り、本開示の実施形態が、ターボ機械用の任意のスタイルまたはタイプの燃焼器に適用されてもよく、陸上ベースの発電ガスタービン用の燃焼器または燃焼システムに限定されないことを、当業者は容易に認識するであろう。
ここで図面を参照すると、図１は、例示的なガスタービン１０の概略図を示す。ガスタービン１０は一般に、入口セクション１２と、入口セクション１２の下流に配設される圧縮機１４と、圧縮機１４の下流に配設される少なくとも１つの燃焼器１８を含む燃焼器システム１６と、燃焼器１８の下流に配設されるタービン２０と、タービン２０の下流に配設される排気セクション２２とを含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン２０に結合する１つまたは複数のシャフト２４を含んでもよい。
動作中、空気２６は、入口セクション１２を通って圧縮機１４に流入し、ここで空気２６が徐々に圧縮され、したがって、燃焼器１８に圧縮空気２８を提供する。流体供給部３２からの、燃料、ガス、または水３０等の流体は、燃焼器１８に注入され、圧縮空気２８の一部分と混合され、燃焼して、燃焼ガス３４を生成する。燃焼ガス３４は、燃焼器１８からタービン２０に流入し、ここで、（運動および／または熱）エネルギーが燃焼ガス３４からロータブレード（図示せず）に移送され、したがって、シャフト２４を回転させる。その後、機械的回転エネルギーは、圧縮機１４に動力供給するためおよび／または電気を発生させるため等の種々の目的で使用されてもよい。その後、タービン２０を出る燃焼ガス３４は、排気セクション２２を介してガスタービン１０から排出されてもよい。
図２は、本開示の種々の実施形態を組込んでもよいような例示的な燃焼器１８の概略断面図を提供する。図２に示すように、燃焼器１８は、圧縮機吐出ケーシング等の外側ケーシング３６によって少なくとも部分的に囲まれてもよい。外側ケーシング３６は、燃焼器１８の種々の構成部品を少なくとも部分的に囲む高圧プレナム３８を少なくとも部分的に画定してもよい。高圧プレナム３８は、圧縮機１４（図１）から圧縮空気２８を受取るため、圧縮機１４と流体連通状態にあってもよい。エンドカバー４０は外側ケーシング３６に結合されてもよい。特定の実施形態において、外側ケーシング３６およびエンドカバー４０は、燃焼器１８のヘッドエンド体積または部分４２を少なくとも部分的に画定してもよい。特定の実施形態において、ヘッドエンド部分４２は、高圧プレナム３８および／または圧縮機１４と流体連通状態にある。１つまたは複数のライナまたはダクト４４は、燃料・空気混合気を燃焼させるための燃焼チャンバまたはゾーン４６を少なくとも部分的に画定してもよい、および／または、燃焼ガス３４をタービン２０の入口に向かって方向付けるため、燃焼器を通るホットガス経路４８を少なくとも部分的に画定してもよい。
種々の実施形態において、図２に示すように、燃焼器１８は、１つまたは複数の燃料ノズル１００を含み、燃料ノズル１００は、エンドカバー４０に結合され、燃焼チャンバ４６に向かって延在する。燃焼器１８の種々の実施形態は、異なる数および配置の燃料ノズル１００を含んでもよく、特許請求の範囲において別途指定されない限り、任意の特定の数の燃料ノズルに限定されない。例えば、特定の構成において、１つまたは複数の燃料ノズル１００は、中心燃料ノズルの周りに環状に配置される複数の燃料ノズルを含んでもよい。
図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態による例示的なデュアルフュエルタイプの燃料ノズル１００の断面側面図を提供する。図３に示すように、燃料ノズル１００は、環または管形状を有する中心本体１０２を含む。特定の実施形態において、燃料ノズル１００は、中心本体１０２の少なくとも一部分の周りに外周に延在する外側スリーブまたはバーナ管１０４、および、中心本体１０２と外側スリーブ１０４との間に延在する複数の転回ベーン１０６を含んでもよい。転回ベーン１０６は、中心本体１０２と外側スリーブ１０４との間に画定される予混合空気通路１０８内に配設される。特定の実施形態において、転回ベーンの１つまたは複数は、流体供給部３２と流体連通状態にあるそれぞれの燃料ポート１０７を含む。
中心本体１０２は、燃料ノズル１００の長手方向軸または軸中心線１１２と同軸に整列する１つまたは複数のスリーブあるいは管１１０から形成されてもよい。燃料ノズル１００は、機械的締結具によってまたは他の接続手段（図示せず）によってエンドカバー４０の内側表面に接続されてもよい。
特定の実施形態において、外側スリーブ１０４の上流端部分１１４は、予混合空気通路１０８への入口１１６を少なくとも部分的に画定してもよく、外側スリーブ１０４の下流端部分１１８は、予混合空気通路１０８の出口１２０を少なくとも部分的に画定してもよい。少なくとも１つの実施形態において、入口１１６は、燃焼器１８のヘッドエンド４２（図２）と流体連通状態にある。
図４は、本開示の種々の実施形態による、図３に示すような中心本体１０２の一部分の断面斜視図を提供する。図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、図４に示すような中心本体１０２の部分の断面側面図を提供する。種々の実施形態において、ひとまとめに図３～５に示すように、パイロット先端１２２は、中心本体１０２および／または管（複数可）１１０の下流端１２４に配設される。導管１２６は、中心本体１０２の管（複数可）１１０内に延在し、液体燃料供給部５０（図３）と、パイロット先端１２２に取外し可能に固定される噴霧器インサート１２８との間の流体連通を可能にする。特定の実施形態において、図３に示すように、導管１２６の少なくとも一部分は、らせん状であってもよく、または、中心本体１０２内でらせん状に延在してもよい。種々の実施形態において、ひとまとめに図３～５に示すように、中心本体１０２は、管（複数可）１１０内に画定される空気プレナム１３０を含む。特定の実施形態において、導管１２６の少なくとも一部分は、空気プレナム１３０を通して延在する。
種々の実施形態において、ひとまとめに図４および５に示すように、パイロット先端１２２は、先端本体１３２から形成される。先端本体１３２は、前方または上流側１３４および後方または下流側１３６を含むおよび／または画定する。円状また環状スロット１３８は、先端本体１３２の下流側１３６で画定される。円状スロット１３８は床１４０を含む。図５に示すように、スロットは、一対の半径方向に対向する側壁１４２、１４４を更に含む。種々の実施形態において、図５に示すように、壁１４２、１４４は、床１４０と先端本体１３２の下流側１３６との間で収束していってもよいまたは傾斜してもよい。ひとまとめに図４および５に示すように、円状スロット１３８は、下流側１３６を、半径方向外側表面または面１４６と半径方向内側表面または面１４８に半径方向に分割する。
種々の実施形態において、ひとまとめに図４および５に示すように、先端本体１３２は、前方側１３４および円状スロット１３８の床１４０を通して延在する複数のアパーチャ１５０を画定する。アパーチャ１５０は、中心線１１２に対して環状に配置される。各アパーチャ１５０は、空気プレナムと流体連通状態にある入口１５２、および、床１４０に沿って画定される出口１５４を含む。各アパーチャ１５０は、空気プレナム１３０から先端本体１３２を通ってスロット１３８に入り、燃焼チャンバ４６に入る流体流れを可能にする。特定の実施形態において、アパーチャ１５０のそれぞれまたは少なくとも幾つかは、アパーチャ１５０を通って流れる空気に角度スワールを与えるため、中心線１１２に対して角度付けられてもよい、傾斜されてもよい、またはその他の方法で形成されてもよい。
種々の実施形態において、図４および５に示すように、先端本体１３２は、半径方向内側表面１４８に沿って配設される円状窪み１５６を画定する。円状窪み１５６は、中心線１１２に実質的に同軸に整列する。円状窪み１５６は、床１５８および床１５８から軸方向に外方に延在する側壁１６０を画定する。側壁１６０は、側壁１６０内に半径方向にかつ側壁１６０内で外周に延在する環状溝１６２を画定する。図５で最も明瞭に示すように、環状溝１６２は、側壁１６０内にアンダーカット表面１６４を形成する。
特定の実施形態において、内側面１４８の一部分は、アンダーカット表面１６４の後方にまたはアンダーカット表面１６４から下流に、中心線１１２に沿って半径方向に外方に分岐する。特定の実施形態において、先端本体１３２は、円状窪み１５６の床１５８に沿って配設されるインサート開口１６６を画定する。噴霧器インサート１２８は、インサート開口１６６内に取外し可能に、着座する、ねじ込まれる、またはその他の方法で留められる。先端本体１３２は、インサート開口１６６への流れを可能にする入口１６８を更に画定する。入口１６８は、導管１２６に接続されておよび／または流体結合されて、液体燃料の燃料供給部５０（図３）から、液体燃料あるいは空気、ガス、または水等の他の流体を受取る。
種々の実施形態において、図４および５に示すように、先端本体１３２は、先端本体１２２の前方側１３４および円状窪み１５６の床１５８を通して延在する複数のオリフィス１７０を更に画定する。オリフィス１７０は、中心線１１２に対してインサート開口１６６の周りに環状に配置され、複数のアパーチャ１５０から半径方向に内方に配設される。複数のオリフィス１７０の各オリフィス１７０は、それぞれの入口１７２およびそれぞれの出口１７４を含み、空気プレナム１３０から先端本体１３２を通って燃焼チャンバ４６に入る流体流れを可能にする。特定の実施形態において、オリフィス１７０のそれぞれは、オリフィス１７０を通って流れる空気に角度スワールを与えるため、中心線１１２に対して角度付けされてもよい、傾斜されてもよい、またはその他の方法で形成されてもよい。各オリフィス１７０のそれぞれの出口１７４は、アンダーカット表面１６４に向かって位置決めされるおよび／または角度付けされる。
動作中、空気プレナム１３０は、高圧プレナム３８または別の圧縮空気源からの圧縮空気をチャージされる。液体燃料は、導管１２６を介して噴霧器インサート１２８に供給される。液体燃料は、噴霧器インサート１２８によって霧化され、燃焼チャンバ４６に向かって円状窪み１５６から吐出される。圧縮空気の第１の部分は、空気プレナム１３０から複数のアパーチャ１５０を通して流れ、先端本体１３２の下流側１３６から燃焼チャンバ４６に向かって方向付けられ、そこで、霧化済み液体燃料と混合する。圧縮空気の第２の部分は、空気プレナム１３０から複数のアパーチャ１７０を通して流れる。圧縮空気の第２の部分は、円状窪みのアンダーカット表面１６４に衝突し、それにより、アンダーカット表面１６４に冷却を提供する。加えて、圧縮空気の第２の部分の圧力は、エリア１５６におけるノズルごとの圧力差および導管が流体供給部３２で流体接続されていることによってもたらされる場合がある、保炎および／または噴霧器インサート内への燃焼ガスの逆流を防止してもよい。
この書面による説明は、最良モードを含む本発明を開示するために、また同様に、任意のデバイスまたはシステムを作り使用すること、および、組込まれる任意の方法を実施することを含む、本発明を当業者が実践することを可能にするために例を使用する。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思い付く他の例を含んでもよい。こうした他の例は、特許請求の範囲の逐語的言語と異ならない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の逐語的言語と非実質的相違を有する等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図される。
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
デュアルフュエル燃料ノズル（１００）であって、
中心本体（１０２）であって、中心本体（１０２）内で空気プレナム（１３０）を少なくとも部分的に画定する、中心本体（１０２）と、
前記中心本体（１０２）の下流端に配設される先端本体（１３２）とを備え、前記先端本体（１３２）は、下流側（１３６）から軸方向に離間する上流側（１３４）を有し、前記下流側（１３６）は、円状スロット（１３８）および前記円状スロット（１３８）から半径方向に内方に位置決めされる円状窪み（１５６）を画定し、前記円状窪み（１５６）は床（１５８）および側壁（１６０）を備え、前記床（１５８）はインサート開口（１６６）を画定し、前記側壁（１６０）は環状溝（１６２）を画定し、前記環状溝（１６２）はアンダーカット表面（１６４）を画定し、前記先端本体（１３２）は、前記円状窪み（１５６）の前記側壁（１６０）から半径方向に内方に前記インサート開口（１６６）の周りに環状に配置される複数のオリフィス（１７０）を更に画定し、各オリフィス（１７０）は、前記空気プレナム（１３０）と流体連通状態の入口（１５２）および前記アンダーカット表面（１６４）に向かって配向される出口（１５４）を含む、デュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様２］
前記先端本体（１３２）の前記円状スロット（１３８）は、床（１４０）および前記床（１４０）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１５０）を含み、前記複数のアパーチャ（１５０）の各アパーチャは、前記空気プレナム（１３０）と流体連通状態の入口（１５２）および前記床（１４０）に沿って画定される出口（１５４）を有する、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様３］
前記先端本体（１３２）の前記円状窪み（１５６）は、床（１５８）、一対の半径方向に対向する壁（１６０）、および前記床（１５８）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１７０）を含み、前記半径方向に対向する壁（１６０）の少なくとも一方は、デュアルフュエル燃料ノズル（１００）の軸方向中心線に対して半径方向に内方にまたは半径方向に外方に角度付けされる、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様４］
前記スロット（１３８）は、前記下流側（１３６）を半径方向外側表面（１４６）および半径方向内側表面（１４８）に分割し、前記円状窪み（１５６）は前記半径方向内側表面（１４８）内で画定される、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様５］
前記半径方向内側表面（１４８）の一部分は、前記環状溝（１６２）の後で半径方向に外方に分岐する、実施態様４記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様６］
前記インサート開口（１６６）内に取外し可能に着座する噴霧器インサートを更に備える、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様７］
前記中心本体（１０２）内に延在する導管（１２６）を更に備え、前記導管（１２６）の一端は、前記インサート開口（１６６）の入口（１６８）に接続され、前記導管（１２６）の第２の端は、流体供給部（３２）に流体結合される、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様８］
前記中心本体（１０２）の少なくとも一部分を外周方向に囲む外側スリーブ（１１０）および前記中心本体（１０２）と前記外側スリーブ（１１０）との間で半径方向に延在する複数の転回ベーン（１０６）を更に備える、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様９］
各転回ベーン（１０６）は、ガスフュエル燃料供給部と流体連通状態の少なくとも１つの燃料ポート（１０７）を含む、実施態様８記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様１０］
前記導管（１２６）の少なくとも一部分は、前記先端本体（１３２）の前記インサート開口（１６６）から上流で、前記中心本体（１０２）内でらせん状に延在する、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様１１］
燃焼器（１８）であって、
外側ケーシング（３６）に結合されるエンドカバー（４０）と、
前記エンドカバー（４０）に結合されるデュアルフュエル燃料ノズル（１００）とを備え、前記デュアルフュエル燃料ノズル（１００）は、外側スリーブ（１１０）、前記外側スリーブ（１１０）を通して軸方向に延在する中心本体（１０２）であって、前記外側スリーブ（１１０）および中心本体（１０２）は半径方向に離間して、前記外側スリーブ（１１０）と中心本体（１０２）との間に予混合流路を形成する、中心本体（１０２）、および、前記予混合流路内で前記中心本体（１０２）と前記外側スリーブ（１１０）との間で半径方向に延在する複数の転回ベーン（１０６）を備え、
前記中心本体（１０２）の下流端に配設される先端本体（１３２）を備え、前記先端本体（１３２）は、下流側（１３６）から軸方向に離間する上流側（１３４）を有し、前記下流側（１３６）は、円状スロット（１３８）および前記円状スロット（１３８）から半径方向に内方に位置決めされる円状窪み（１５６）を画定し、前記円状窪み（１５６）は床（１５８）および側壁（１６０）を備え、前記床（１５８）はインサート開口（１６６）を画定し、前記側壁（１６０）は環状溝（１６２）を画定し、前記環状溝（１６２）はアンダーカット表面（１６４）を画定し、前記先端本体（１３２）は、前記円状窪み（１５６）の前記側壁（１６０）から半径方向に内方に前記インサート開口（１６６）の周りに環状に配置される複数のオリフィス（１７０）を更に画定し、各オリフィス（１７０）は、前記中心本体（１０２）内で画定される空気プレナム（１３０）と流体連通状態の入口（１５２）および前記アンダーカット表面（１６４）に向かって配向される出口（１５４）を含む、燃焼器。
［実施態様１２］
前記先端本体（１３２）の前記スロットは、床（１４０）および前記床（１４０）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１５０）を含み、前記複数のアパーチャ（１５０）の各アパーチャは、前記空気プレナム（１３０）と流体連通状態の入口（１５２）および前記床（１４０）に沿って画定される出口（１５４）を有する、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１３］
前記先端本体（１３２）の前記円状窪み（１５６）は、床（１５８）、一対の半径方向に対向する壁（１６０）、および前記床（１５８）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１７０）を含み、前記半径方向に対向する壁（１６０）の少なくとも一方は、前記デュアルフュエル燃料ノズル（１００）の軸方向中心線に対して半径方向に内方にまたは半径方向に外方に角度付けされる、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１４］
前記スロットは、前記先端本体（１３２）の前記下流側（１３６）を半径方向外側表面（１４６）および半径方向内側表面（１４８）に分割し、前記円状窪み（１５６）は前記半径方向内側表面内で画定される、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１５］
前記半径方向内側表面（１４８）の一部分は、前記環状溝（１６２）の後で半径方向に外方に分岐する、実施態様１４記載の燃焼器。
［実施態様１６］
前記インサート開口（１６６）内に取外し可能に着座する噴霧器インサートを更に備える、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１７］
前記中心本体（１２６）内に延在する導管（１２６）を更に備え、前記導管（１２６）の一端は、前記インサート開口（１６６）の入口（１６８）に接続され、前記導管（１２６）の第２の端は、流体供給部に流体結合される、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１８］
前記複数の転回ベーン（１０６）の各転回ベーンは、ガスフュエル燃料供給部と流体連通状態の少なくとも１つの燃料ポートを含む、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１９］
前記導管（１２６）の少なくとも一部分は、前記先端本体（１３２）の前記インサート開口（１６６）から上流で、前記中心本体（１０２）内でらせん状に延在する、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１］
デュアルフュエル燃料ノズル（１００）であって、
中心本体（１０２）であって、中心本体（１０２）内で空気プレナム（１３０）を少なくとも部分的に画定する、中心本体（１０２）と、
前記中心本体（１０２）の下流端に配設される先端本体（１３２）とを備え、前記先端本体（１３２）は、下流側（１３６）から軸方向に離間する上流側（１３４）を有し、前記下流側（１３６）は、円状スロット（１３８）および前記円状スロット（１３８）から半径方向に内方に位置決めされる円状窪み（１５６）を画定し、前記円状窪み（１５６）は床（１５８）および側壁（１６０）を備え、前記床（１５８）はインサート開口（１６６）を画定し、前記側壁（１６０）は環状溝（１６２）を画定し、前記環状溝（１６２）はアンダーカット表面（１６４）を画定し、前記先端本体（１３２）は、前記円状窪み（１５６）の前記側壁（１６０）から半径方向に内方に前記インサート開口（１６６）の周りに環状に配置される複数のオリフィス（１７０）を更に画定し、各オリフィス（１７０）は、前記空気プレナム（１３０）と流体連通状態の入口（１５２）および前記アンダーカット表面（１６４）に向かって配向される出口（１５４）を含む、デュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様２］
前記先端本体（１３２）の前記円状スロット（１３８）は、床（１４０）および前記床（１４０）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１５０）を含み、前記複数のアパーチャ（１５０）の各アパーチャは、前記空気プレナム（１３０）と流体連通状態の入口（１５２）および前記床（１４０）に沿って画定される出口（１５４）を有する、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様３］
前記先端本体（１３２）の前記円状窪み（１５６）は、床（１５８）、一対の半径方向に対向する壁（１６０）、および前記床（１５８）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１７０）を含み、前記半径方向に対向する壁（１６０）の少なくとも一方は、デュアルフュエル燃料ノズル（１００）の軸方向中心線に対して半径方向に内方にまたは半径方向に外方に角度付けされる、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様４］
前記スロット（１３８）は、前記下流側（１３６）を半径方向外側表面（１４６）および半径方向内側表面（１４８）に分割し、前記円状窪み（１５６）は前記半径方向内側表面（１４８）内で画定される、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様５］
前記半径方向内側表面（１４８）の一部分は、前記環状溝（１６２）の後で半径方向に外方に分岐する、実施態様４記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様６］
前記インサート開口（１６６）内に取外し可能に着座する噴霧器インサートを更に備える、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様７］
前記中心本体（１０２）内に延在する導管（１２６）を更に備え、前記導管（１２６）の一端は、前記インサート開口（１６６）の入口（１６８）に接続され、前記導管（１２６）の第２の端は、流体供給部（３２）に流体結合される、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様８］
前記中心本体（１０２）の少なくとも一部分を外周方向に囲む外側スリーブ（１１０）および前記中心本体（１０２）と前記外側スリーブ（１１０）との間で半径方向に延在する複数の転回ベーン（１０６）を更に備える、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様９］
各転回ベーン（１０６）は、ガスフュエル燃料供給部と流体連通状態の少なくとも１つの燃料ポート（１０７）を含む、実施態様８記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様１０］
前記導管（１２６）の少なくとも一部分は、前記先端本体（１３２）の前記インサート開口（１６６）から上流で、前記中心本体（１０２）内でらせん状に延在する、実施態様１記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
［実施態様１１］
燃焼器（１８）であって、
外側ケーシング（３６）に結合されるエンドカバー（４０）と、
前記エンドカバー（４０）に結合されるデュアルフュエル燃料ノズル（１００）とを備え、前記デュアルフュエル燃料ノズル（１００）は、外側スリーブ（１１０）、前記外側スリーブ（１１０）を通して軸方向に延在する中心本体（１０２）であって、前記外側スリーブ（１１０）および中心本体（１０２）は半径方向に離間して、前記外側スリーブ（１１０）と中心本体（１０２）との間に予混合流路を形成する、中心本体（１０２）、および、前記予混合流路内で前記中心本体（１０２）と前記外側スリーブ（１１０）との間で半径方向に延在する複数の転回ベーン（１０６）を備え、
前記中心本体（１０２）の下流端に配設される先端本体（１３２）を備え、前記先端本体（１３２）は、下流側（１３６）から軸方向に離間する上流側（１３４）を有し、前記下流側（１３６）は、円状スロット（１３８）および前記円状スロット（１３８）から半径方向に内方に位置決めされる円状窪み（１５６）を画定し、前記円状窪み（１５６）は床（１５８）および側壁（１６０）を備え、前記床（１５８）はインサート開口（１６６）を画定し、前記側壁（１６０）は環状溝（１６２）を画定し、前記環状溝（１６２）はアンダーカット表面（１６４）を画定し、前記先端本体（１３２）は、前記円状窪み（１５６）の前記側壁（１６０）から半径方向に内方に前記インサート開口（１６６）の周りに環状に配置される複数のオリフィス（１７０）を更に画定し、各オリフィス（１７０）は、前記中心本体（１０２）内で画定される空気プレナム（１３０）と流体連通状態の入口（１５２）および前記アンダーカット表面（１６４）に向かって配向される出口（１５４）を含む、燃焼器。
［実施態様１２］
前記先端本体（１３２）の前記スロットは、床（１４０）および前記床（１４０）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１５０）を含み、前記複数のアパーチャ（１５０）の各アパーチャは、前記空気プレナム（１３０）と流体連通状態の入口（１５２）および前記床（１４０）に沿って画定される出口（１５４）を有する、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１３］
前記先端本体（１３２）の前記円状窪み（１５６）は、床（１５８）、一対の半径方向に対向する壁（１６０）、および前記床（１５８）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１７０）を含み、前記半径方向に対向する壁（１６０）の少なくとも一方は、前記デュアルフュエル燃料ノズル（１００）の軸方向中心線に対して半径方向に内方にまたは半径方向に外方に角度付けされる、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１４］
前記スロットは、前記先端本体（１３２）の前記下流側（１３６）を半径方向外側表面（１４６）および半径方向内側表面（１４８）に分割し、前記円状窪み（１５６）は前記半径方向内側表面内で画定される、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１５］
前記半径方向内側表面（１４８）の一部分は、前記環状溝（１６２）の後で半径方向に外方に分岐する、実施態様１４記載の燃焼器。
［実施態様１６］
前記インサート開口（１６６）内に取外し可能に着座する噴霧器インサートを更に備える、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１７］
前記中心本体（１２６）内に延在する導管（１２６）を更に備え、前記導管（１２６）の一端は、前記インサート開口（１６６）の入口（１６８）に接続され、前記導管（１２６）の第２の端は、流体供給部に流体結合される、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１８］
前記複数の転回ベーン（１０６）の各転回ベーンは、ガスフュエル燃料供給部と流体連通状態の少なくとも１つの燃料ポートを含む、実施態様１１記載の燃焼器。
［実施態様１９］
前記導管（１２６）の少なくとも一部分は、前記先端本体（１３２）の前記インサート開口（１６６）から上流で、前記中心本体（１０２）内でらせん状に延在する、実施態様１１記載の燃焼器。
１０ ガスタービン
１２ 入口セクション
１４ 圧縮機セクション
１６ 燃焼システム
１８ 燃焼器
２０ タービン
２２ 排気セクション
２４ シャフト
２６ 空気
２８ 圧縮空気
３０ 燃料
３２ 流体供給帯体
３４ 燃焼ガス
３６ 外側ケーシング
３８ 高圧プレナム
４０ エンドカバー
４２ ヘッドエンド部分
４４ ライナ／ダクト
４６ 燃焼ゾーン
４８ ホットガス経路
５０ 燃料供給部
１００ 燃料ノズル
１０２ 中心本体
１０４ バーナ管
１０６ ベーン
１０７ 燃料ポート
１０８ 予混合空気通路
１１０ スリーブ
１１２ 中心線
１１４ 上流端部分
１１６ 入口
１１８ 下流端部分
１２０ 出口
１２２ パイロット先端
１２４ 下流端
１２６ 導管
１２８ 噴霧器インサート
１３０ 空気プレナム
１３２ 先端本体
１３４ 上流側
１３６ 下流側
１３８ 円状スロット
１４０ 床
１４２ 側壁
１４４ 側壁
１４６ 半径方向外側表面
１４８ 半径方向内側表面
１５０ アパーチャ
１５２ 入口
１５４ 出口
１５６ 円状窪み
１５８ 床
１６０ 側壁
１６２ 環状溝
１６４ アンダーカット表面
１６６ インサート開口
１６８ 入口
１７０ オリフィス
１７２ 入口
１７４ 出口
１２ 入口セクション
１４ 圧縮機セクション
１６ 燃焼システム
１８ 燃焼器
２０ タービン
２２ 排気セクション
２４ シャフト
２６ 空気
２８ 圧縮空気
３０ 燃料
３２ 流体供給帯体
３４ 燃焼ガス
３６ 外側ケーシング
３８ 高圧プレナム
４０ エンドカバー
４２ ヘッドエンド部分
４４ ライナ／ダクト
４６ 燃焼ゾーン
４８ ホットガス経路
５０ 燃料供給部
１００ 燃料ノズル
１０２ 中心本体
１０４ バーナ管
１０６ ベーン
１０７ 燃料ポート
１０８ 予混合空気通路
１１０ スリーブ
１１２ 中心線
１１４ 上流端部分
１１６ 入口
１１８ 下流端部分
１２０ 出口
１２２ パイロット先端
１２４ 下流端
１２６ 導管
１２８ 噴霧器インサート
１３０ 空気プレナム
１３２ 先端本体
１３４ 上流側
１３６ 下流側
１３８ 円状スロット
１４０ 床
１４２ 側壁
１４４ 側壁
１４６ 半径方向外側表面
１４８ 半径方向内側表面
１５０ アパーチャ
１５２ 入口
１５４ 出口
１５６ 円状窪み
１５８ 床
１６０ 側壁
１６２ 環状溝
１６４ アンダーカット表面
１６６ インサート開口
１６８ 入口
１７０ オリフィス
１７２ 入口
１７４ 出口
Claims (12)
- デュアルフュエル燃料ノズル（１００）であって、
中心本体（１０２）であって、中心本体（１０２）内で空気プレナム（１３０）を少なくとも部分的に画定する、中心本体（１０２）と、
前記中心本体（１０２）の下流端に配設される先端本体（１３２）とを備え、前記先端本体（１３２）は、下流側（１３６）から軸方向に離間する上流側（１３４）を有し、前記下流側（１３６）は、円状スロット（１３８）および前記円状スロット（１３８）から半径方向に内方に位置決めされる円状窪み（１５６）を画定し、前記円状窪み（１５６）は第１の床（１５８）および環状の側壁（１６０）を備え、前記第１の床（１５８）はインサート開口（１６６）を画定し、前記側壁（１６０）は環状溝（１６２）を画定し、前記環状溝（１６２）はアンダーカット表面（１６４）を画定し、前記先端本体（１３２）は、前記インサート開口（１６６）の周りに環状に配置され、前記側壁（１６０）から半径方向に内方に、前記円状窪み（１５６）の前記アンダーカット表面（１６４）の上流に配置された複数のオリフィス（１７０）を更に画定し、
前記複数のオリフィス（１７０）の各々は、前記空気プレナム（１３０）と直接流体連通状態の第１の入口（１７２）および前記第１の床（１５８）沿って画定される第１の出口（１７４）を含み、
前記第１の出口（１７４）は、前記アンダーカット表面（１６４）に向けられており、圧縮空気の一部を前記空気プレナム（１３０）から前記環状溝（１６２）の前記アンダーカット表面（１６４）に衝突させるように方向付けるように構成され、
前記先端本体（１３２）の前記円状スロット（１３８）は、第２の床（１４０）および前記第２の床（１４０）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１５０）を含み、
前記複数のアパーチャ（１５０）の各アパーチャは、前記空気プレナム（１３０）のすぐ下流の第２の入口（１５２）から前記第２の床（１４０）に沿って画定される第２の出口（１５４）まで延び、
前記複数のアパーチャ（１５０）は、前記複数のオリフィス（１７０）から半径方向外側に配置されている、デュアルフュエル燃料ノズル（１００）。 - デュアルフュエル燃料ノズル（１００）であって、
中心本体（１０２）であって、中心本体（１０２）内で空気プレナム（１３０）を少なくとも部分的に画定する、中心本体（１０２）と、
前記中心本体（１０２）の下流端に配設される先端本体（１３２）とを備え、前記先端本体（１３２）は、下流側（１３６）から軸方向に離間する上流側（１３４）を有し、前記下流側（１３６）は、円状スロット（１３８）および前記円状スロット（１３８）から半径方向に内方に位置決めされる円状窪み（１５６）を画定し、前記円状窪み（１５６）は第１の床（１５８）および環状の側壁（１６０）を備え、前記第１の床（１５８）はインサート開口（１６６）を画定し、前記側壁（１６０）は環状溝（１６２）を画定し、前記環状溝（１６２）はアンダーカット表面（１６４）を画定し、前記先端本体（１３２）は、前記円状窪み（１５６）の前記側壁（１６０）から半径方向に内方に前記インサート開口（１６６）の周りに環状に配置される複数のオリフィス（１７０）を更に画定し、
前記複数のオリフィス（１７０）の各々は、前記空気プレナム（１３０）と直接流体連通状態の第１の入口（１７２）および前記第１の床（１５８）沿って画定される第１の出口（１７４）を含み、
前記先端本体（１３２）の前記円状スロット（１３８）は、第２の床（１４０）および前記第２の床（１４０）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１５０）を含み、前記複数のアパーチャ（１５０）の各アパーチャは、前記空気プレナム（１３０）と流体連通状態の第２の入口（１５２）および前記第２の床（１４０）に沿って画定される第２の出口（１５４）を有する、デュアルフュエル燃料ノズル（１００）。 - 前記先端本体（１３２）の前記円状スロット（１３８）は、半径方向に対向する一対の壁（１６０）を含み、前記半径方向に対向する一対の壁（１６０）の少なくとも一方は、デュアルフュエル燃料ノズル（１００）の軸方向中心線に対して半径方向に内方にまたは半径方向に外方に角度付けされる、請求項１または２に記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
- 前記円状スロット（１３８）は、前記下流側（１３６）を半径方向外側表面（１４６）および半径方向内側表面（１４８）に分割し、前記円状窪み（１５６）は前記半径方向内側表面（１４８）内で画定される、請求項１乃至３のいずれかに記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
- 前記中心本体（１０２）内に延在する導管（１２６）を更に備え、前記導管（１２６）の一端は、前記インサート開口（１６６）の入口（１６８）に接続され、前記導管（１２６）の第２の端は、液体燃料供給部（５０）に流体結合され、前記導管（１２６）の少なくとも一部分は、前記先端本体（１３２）の前記インサート開口（１６６）から上流で、前記中心本体（１０２）内でらせん状に延在する、請求項１乃至４のいずれかに記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。
- 前記中心本体（１０２）の少なくとも一部分を外周方向に囲む外側スリーブ（１０４）および前記中心本体（１０２）と前記外側スリーブ（１０４）との間で半径方向に延在する複数の転回ベーン（１０６）を更に備え、
各転回ベーン（１０６）は、ガスフュエル燃料供給部と流体連通状態の少なくとも１つの燃料ポート（１０７）を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載のデュアルフュエル燃料ノズル（１００）。 - 燃焼器（１８）であって、
外側ケーシング（３６）に結合されるエンドカバー（４０）と、
前記エンドカバー（４０）に結合されるデュアルフュエル燃料ノズル（１００）とを備え、
前記デュアルフュエル燃料ノズル（１００）は、外側スリーブ（１１０）、前記外側スリーブ（１０４）を通して軸方向に延在する中心本体（１０２）であって、前記外側スリーブ（１０４）および中心本体（１０２）は半径方向に離間して、前記外側スリーブ（１０４）と中心本体（１０２）との間に予混合流路を形成する、中心本体（１０２）、および、前記予混合流路内で前記中心本体（１０２）と前記外側スリーブ（１０４）との間で半径方向に延在する複数の転回ベーン（１０６）を備え、
前記中心本体（１０２）の下流端に配設される先端本体（１３２）を備え、前記先端本体（１３２）は、下流側（１３６）から軸方向に離間する上流側（１３４）を有し、前記下流側（１３６）は、円状スロット（１３８）および前記円状スロット（１３８）から半径方向に内方に位置決めされる円状窪み（１５６）を画定し、前記円状窪み（１５６）は第１の床（１５８）および環状の側壁（１６０）を備え、前記第１の床（１５８）はインサート開口（１６６）を画定し、前記側壁（１６０）は環状溝（１６２）を画定し、前記環状溝（１６２）はアンダーカット表面（１６４）を画定し、前記先端本体（１３２）は、前記側壁（１６０）から半径方向に内方に、前記円状窪み（１５６）の前記アンダーカット表面（１６４）の上流に配置され、前記インサート開口（１６６）の周りに環状に配置される複数のオリフィス（１７０）を更に画定し、
前記複数のオリフィス（１７０）の各々は、前記中心本体（１０２）内で画定される空気プレナム（１３０）と直接流体連通状態の第１の入口（１７２）および前記第１の床（１５８）沿って画定される第１の出口（１７４）を含み、
前記第１の出口（１７４）は、前記アンダーカット表面（１６４）に向けられており、圧縮空気の一部を前記空気プレナム（１３０）から前記環状溝（１６２）の前記アンダーカット表面（１６４）に衝突させるように方向付けるように構成され、
前記先端本体（１３２）の前記円状スロット（１３８）は、第２の床（１４０）および前記第２の床（１４０）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１５０）を含み、
前記複数のアパーチャ（１５０）の各アパーチャは、前記空気プレナム（１３０）のすぐ下流の第２の入口（１５２）から前記第２の床（１４０）に沿って画定される第２の出口（１５４）まで延び、
前記複数のアパーチャ（１５０）は、前記複数のオリフィス（１７０）から半径方向外側に配置されている、燃焼器。 - 燃焼器（１８）であって、
外側ケーシング（３６）に結合されるエンドカバー（４０）と、
前記エンドカバー（４０）に結合されるデュアルフュエル燃料ノズル（１００）とを備え、前記デュアルフュエル燃料ノズル（１００）は、外側スリーブ（１０４）、前記外側スリーブ（１０４）を通して軸方向に延在する中心本体（１０２）であって、前記外側スリーブ（１０４）および中心本体（１０２）は半径方向に離間して、前記外側スリーブ（１０４）と中心本体（１０２）との間に予混合流路を形成する、中心本体（１０２）、および、前記予混合流路内で前記中心本体（１０２）と前記外側スリーブ（１０４）との間で半径方向に延在する複数の転回ベーン（１０６）を備え、
前記中心本体（１０２）の下流端に配設される先端本体（１３２）を備え、前記先端本体（１３２）は、下流側（１３６）から軸方向に離間する上流側（１３４）を有し、前記下流側（１３６）は、円状スロット（１３８）および前記円状スロット（１３８）から半径方向に内方に位置決めされる円状窪み（１５６）を画定し、前記円状窪み（１５６）は床（１５８）および側壁（１６０）を備え、前記第１の床（１５８）はインサート開口（１６６）を画定し、前記側壁（１６０）は環状溝（１６２）を画定し、前記環状溝（１６２）はアンダーカット表面（１６４）を画定し、前記先端本体（１３２）は、前記円状窪み（１５６）の前記側壁（１６０）から半径方向に内方に前記インサート開口（１６６）の周りに環状に配置される複数のオリフィス（１７０）を更に画定し、各オリフィス（１７０）は、前記中心本体（１０２）内で画定される空気プレナム（１３０）と流体連通状態の第１の入口（１７２）および前記第１の床（１５８）沿って画定される第１の出口（１７４）を含み、
前記先端本体（１３２）の前記円状スロットは、第２の床（１４０）および前記第２の床（１４０）にわたって環状に配置される複数のアパーチャ（１５０）を含み、前記複数のアパーチャ（１５０）の各アパーチャは、前記空気プレナム（１３０）と流体連通状態の第２の入口（１５２）および前記第２の床（１４０）に沿って画定される第２の出口（１５４）を有する、燃焼器。 - 前記先端本体（１３２）の前記円状スロット（１３８）は、半径方向に対向する一対の壁（１６０）を含み、前記半径方向に対向する一対の壁（１６０）の少なくとも一方は、前記デュアルフュエル燃料ノズル（１００）の軸方向中心線に対して半径方向に内方にまたは半径方向に外方に角度付けされる、請求項７または８に記載の燃焼器。
- 前記円状スロットは、前記先端本体（１３２）の前記下流側（１３６）を半径方向外側表面および半径方向内側表面に分割し、前記円状窪み（１５６）は前記半径方向内側表面内で画定される、請求項７乃至９のいずれかに記載の燃焼器。
- 前記中心本体（１０２）内に延在する導管（１２６）を更に備え、前記導管（１２６）の一端は、前記インサート開口（１６６）の入口（１６８）に接続され、前記導管（１２６）の第２の端は、液体燃料供給部（５０）に流体結合され、前記導管（１２６）の少なくとも一部分は、前記先端本体（１３２）の前記インサート開口（１６６）から上流で、前記中心本体（１０２）内でらせん状に延在する、請求項７乃至１０のいずれかに記載の燃焼器。
- 前記複数の転回ベーン（１０６）の各転回ベーンは、ガスフュエル燃料供給部と流体連通状態の少なくとも１つの燃料ポートを含む、請求項７乃至１１のいずれかに記載の燃焼器。
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