JP7187181B2 - 燃料供給アセンブリおよび関連する方法 - Google Patents

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Description

本開示は、一般に、燃料ノズルを含む。より具体的には、本開示は、燃料ノズル用の燃料供給アセンブリおよび関連する方法に関する。
ガスタービンは、一般に、１つまたは複数の燃焼器で燃料と空気の混合物を燃焼させてタービンを通過する高エネルギーの燃焼ガスを生成し、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。ロータ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た発電機を介して電気エネルギーに変換することができる。各燃焼器は、一般に、窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量を低く抑える手段として、燃焼ゾーンの上流で燃料と空気の予混合を行う燃料ノズルを含む。
天然ガスのような気体燃料は、発電に使用されるガスタービンエンジンにおいて可燃性流体として用いられることが多い。場合によっては、燃焼システムが、蒸留油のような液体燃料を燃焼させることができることが望ましいことがある。典型的な構成では、液体燃料の噴射は、燃料ノズルの中心本体内に延びるカートリッジを介して行うことができる。カートリッジは、液体燃料を燃焼器の燃焼ゾーンに送達するための効果的な手段として役立つが、全体的な構成要素点数および組立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ているか、以下の説明から明らかになり得るか、または実践により学び得る。
本開示の一実施形態によれば、燃料ノズル用の燃料供給アセンブリが提供される。燃料供給アセンブリは、長手方向、横方向、および鉛直方向を画定する入口マニホルドを含み、長手方向、横方向、および鉛直方向は、互いに垂直である。入口マニホルドは、長手方向に沿って配向された主入口と、鉛直方向に沿って配向されたパイロット入口とを含む。Ｙ字形通路は、入口マニホルドの主入口と流体連通する入口分岐部を含む。入口マニホルドはまた、Ｙ字形通路の第１の出口分岐部と流体連通する第１の主通路と、Ｙ字形通路の第２の出口分岐部と流体連通する第２の主通路とを含む。第１の主通路は、Ｙ字形通路と第１の主出口との間で略長手方向に沿って延びる。第２の主通路は、Ｙ字形通路と第２の主出口との間で略長手方向に沿って延びる。入口マニホルドはまた、パイロット入口と流体連通するパイロット通路を含む。パイロット通路は、パイロット入口とパイロット出口との間で略長手方向に沿って延びる。第１の主導管が、入口マニホルドの第１の主出口に結合され、第２の主導管が、入口マニホルドの第２の主出口に結合される。第１の主導管は、入口マニホルドと燃料マニホルドとの間に延びる。第２の主導管は、入口マニホルドと燃料マニホルドとの間に延びる。燃料マニホルドは、空気プレナムと流体連通し、第１の主導管および第２の主導管からの燃料を空気プレナムの空気と混合する。パイロット導管は、入口マニホルドのパイロット出口に結合される。パイロット導管は、パイロット出口とパイロット先端との間に延びる。パイロット先端は、燃料マニホルドの下流に配置される。
本開示の別の実施形態によれば、入口マニホルドが提供される。入口マニホルドは、第１の方向、第２の方向、および第３の方向を画定し、第１の方向、第２の方向、および第３の方向は、互いに垂直である。入口マニホルドは、第１の方向に沿って配向された主入口と、第３の方向に沿って配向されたパイロット入口とを含む。Ｙ字形通路は、入口マニホルドの主入口と流体連通する。入口マニホルドはまた、Ｙ字形通路と流体連通する第１の主通路と、Ｙ字形通路と流体連通する第２の主通路とを含む。第１の主通路は、Ｙ字形通路と第１の主出口との間に延びる。第２の主通路は、Ｙ字形通路と第２の主出口との間に延びる。入口マニホルドはまた、パイロット入口と流体連通するパイロット通路を含む。パイロット通路は、パイロット入口とパイロット出口との間に延びる。
本開示の別の実施形態は、燃料ノズルを組み立てる方法である。方法は、主導管の第１の端部を燃料マニホルドに取り付けることを含む。方法はまた、主導管の第２の端部を入口マニホルドの中央本体の主出口に取り付けることを含む。方法はさらに、パイロット導管の第１の端部を燃料マニホルドの下流にあるパイロット先端に取り付けることと、パイロット導管の第２の端部を入口マニホルドの中央本体のパイロット出口に取り付けることとを含む。次いで方法は、中央本体を燃料ノズルの下流端部に挿入することと、パイロット先端が燃料ノズルの下流端部に近接するまで中央本体を燃料ノズルを通して、かつエンドカバーを通して上流を通過させることと、取り外し可能なフランジを中央本体のハブ部分上に載置することと、取り外し可能なフランジをエンドカバーに固定することとを含む。
当業者であれば、本明細書の検討において、このような実施形態の特徴および態様などをよりよく理解するであろう。
様々な実施形態の完全かつ実施可能な開示は、その最良の形態の当業者に対する開示を含めて、以下の添付の図の参照を含む、本明細書の以降の部分でより詳細に述べられる。
本開示の様々な実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの機能ブロック図である。 本開示の様々な実施形態を組み込むことができる例示的な燃焼器の簡略側面断面図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による燃料ノズルの側面断面図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による入口マニホルドの側面断面図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による入口マニホルドの側面断面図である。 図５の入口マニホルドの部分断面斜視図である。 図５の入口マニホルドの上面断面図である。 図３の燃料ノズルの一部の断面図である。 本開示の少なくとも１つの実施形態による入口マニホルドの分解図である。 図９の入口マニホルドの一部の分解図である。
次に、本開示の実施形態を提示するために詳細に参照し、その１つまたは複数の例を添付の図面に示す。詳細な説明は、図面中の特徴を参照するために、数字および文字による符号を使用する。図面中および説明中の同様または類似の符号は、本開示の同様または類似の部品を参照するために使用されている。
本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を意味することは意図されていない。「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に平行なおよび／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線の周りに延びる相対的な方向を指す。
本明細書で使用される専門用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定を意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。
各例は、限定ではなく、説明のために提供される。実際、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された特徴を別の実施形態で使用し、さらに別の実施形態を得ることができる。このように、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるような修正および変形を包含するように意図される。
本開示の例示的な実施形態は、説明のために陸上発電用ガスタービン燃焼器の燃料ノズルアセンブリに関連して一般的に説明されるが、当業者であれば、本開示の実施形態が、任意の型またはタイプのターボ機械用燃焼器に適用することができ、特許請求の範囲に具体的に記載されていない限り、陸上発電用ガスタービンの燃焼器または燃焼システムに限定されないことが容易に理解されよう。
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の下流に配置された圧縮機１４と、圧縮機１４の下流に配置された少なくとも１つの燃焼器１６と、燃焼器１６の下流に配置されたタービン１８と、タービン１８の下流に配置された排気セクション２０とを含む。さらに、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に結合する１つまたは複数のシャフト２２を含んでもよい。
動作中、空気２４は、入口セクション１２を通って圧縮機１４に流れ、そこで空気２４が次第に圧縮され、これにより圧縮空気２６が燃焼器１６に供給される。圧縮空気２６の少なくとも一部は、燃焼器１６内で燃料２８と混合され、燃焼されて燃焼ガス３０を発生する。燃焼ガス３０は、燃焼器１６からタービン１８に流れ、（運動および／または熱）エネルギーが燃焼ガス３０からロータブレード（図示せず）に伝達され、これによりシャフト２２が回転する。機械的回転エネルギーは、その後、圧縮機１４への動力の供給、および／または発電などの様々な目的のために使用されてもよい。次いで、タービン１８を出る燃焼ガス３０は、排気セクション２０を介してガスタービン１０から排気されてもよい。
図２に示すように、燃焼器１６は、圧縮機吐出ケーシングなどの外側ケーシング３２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３２は、燃焼器１６の様々な構成要素を少なくとも部分的に囲む高圧プレナム３４を少なくとも部分的に画定することができる。高圧プレナム３４は、圧縮機１４（図１）と流体連通し、圧縮空気２６をそこから受け取ることができる。エンドカバー３６は、外側ケーシング３２に結合されてもよい。特定の実施形態では、外側ケーシング３２およびエンドカバー３６は、燃焼器１６のヘッドエンド容積部またはヘッドエンド部分３８を少なくとも部分的に画定することができる。
特定の実施形態では、ヘッドエンド部分３８は、高圧プレナム３４および／または圧縮機１４と流体連通する。１つまたは複数のライナまたはダクト４０は、燃料空気混合物を燃焼させるための燃焼チャンバまたはゾーン４２を少なくとも部分的に画定することができ、かつ／または燃焼ガス３０をタービン１８の入口に向けて導くための、燃焼器を通る高温ガス経路４４を少なくとも部分的に画定することができる。
様々な実施形態において、燃焼器１６は、少なくとも１つの燃料ノズル１００を含む。図２に示すように、燃料ノズル１００は、エンドカバー３６に結合され、燃焼チャンバ４２に向かって延びることができる。１つまたは複数の燃料ノズル１００は、液体燃料供給源４６と連通する燃料供給アセンブリ１０２（図３）を含むことができる。燃焼器１６の様々な実施形態は、異なる数および配置の燃料ノズル１００を含むことができ、特許請求の範囲において別段の指定がない限り、特定の数の燃料ノズルに限定されない。例えば、特定の構成では、１つまたは複数の燃料ノズル１００は、中心の燃料ノズルの周りに環状に配置された複数の燃料ノズルを含むことができる。
図３は、本開示のいくつかの実施形態による燃料ノズル１００（図２）内の組み立てられた状態の燃料供給アセンブリ１０２を示す。燃料ノズル１００は、機械的ファスナを介して、または他の接続手段（図示せず）によってエンドカバー３６の内側表面に接続することができる。図３に見られるように、例示的な燃料供給アセンブリ１０２は、エンドカバー３６の燃料ポート３５に結合され得る入口マニホルド１０４を含む。また、図３に示すように、複数の主導管１０６および１０８が入口マニホルド１０４から燃料マニホルド１１０に延びることができ、パイロット導管１１２が入口マニホルド１０４からパイロット先端１１４に延びることができる。燃料マニホルド１１０は、空気プレナム１７４と流体連通し、第１の主導管１０６および第２の主導管１０８からの液体燃料を空気プレナム１７４の空気と混合することができる。例えば、燃料マニホルド１１０は、環状形状であってもよく、それにより燃料マニホルド１１０は円周および半径を画定する。燃料マニホルド１１０は、第１の主導管１０６および第２の主導管１０８から空気プレナム１７４内に液体燃料を噴霧するための複数の半径方向外向きの噴霧器１８０（図８）を含むことができる。燃料供給アセンブリ１０２、特にその入口マニホルド１０４は、有利には、カートリッジを必要とせずに燃料ノズル１００への液体燃料の供給を行うことができる。
図４および図５は、入口マニホルド１０４の様々な例示的な実施形態を示す。図示のように、入口マニホルド１０４は、長手方向Ｌ、鉛直方向Ｖ、および横方向Ｔを画定する（図７）。長手方向Ｌ、横方向Ｔ、および鉛直方向Ｖは、互いに垂直である（図６）。入口マニホルドは、中央本体１１６を含む。主入口１１８は、中央本体１１６に形成され、長手方向Ｌに沿って配向することができる。主入口継手１１９が主入口１１８に設けられてもよく、例えば、図示のように、主入口継手１１９は、主入口１１８と螺合することができる。パイロット入口１２０は、主入口１１８の下流で主入口１１８に垂直に中央本体１１６に形成することができ、例えば、図示のように、パイロット入口１２０は、鉛直方向Ｖに沿って配向することができる。パイロット入口継手１２１がパイロット入口１２０に設けられてもよく、例えば、図示のように、パイロット入口継手は、パイロット入口１２０と螺合することができる。
図７の図に最もよく見られるように、いくつかの例示的な実施形態は、主入口１１８のすぐ下流の中央本体１１６に画定されたＹ字形通路１２２を含むことができる。Ｙ字形通路１２２は、入口分岐部１２４を含み、入口分岐部１２４は、主入口１１８と流体連通する。第１の主通路１３０は、中央本体１１６内に画定することができ、Ｙ字形通路１２２の第１の出口分岐部１２６と流体連通する。図４～図７に示すように、様々な例示的な実施形態において、第１の主通路１３０は、中央本体１１６に形成されたＹ字形通路１２２と第１の主出口１３４との間で略長手方向Ｌに沿って延びる。第２の主通路１３２は、中央本体１１６内に画定することができ、Ｙ字形通路１２２の第２の出口分岐部１２８と流体連通する。また、図４～図７に示すように、様々な例示的な実施形態において、第２の主通路１３２は、中央本体１１６に形成されたＹ字形通路１２２と第２の主出口１３６との間で略長手方向Ｌに沿って延びる（図７）。パイロット通路１３８は、中央本体１１６内に画定することができる。パイロット通路１３８は、パイロット入口１２０と流体連通することができ、パイロット通路１３８は、中央本体１１６に形成されたパイロット入口１２０とパイロット出口１４０との間で略長手方向Ｌに沿って延びることができる（図７）。本明細書で使用する場合、「約」、「一般に」、または「およそ」などの近似の用語は、記載された値のプラスマイナス１０％の範囲内にあることを意味する。さらに、本明細書で使用する場合、角度または方向の文脈におけるそのような用語は、記載された角度または方向の１０度以内を含む。
図７に最もよく見られるように、入口マニホルド１０４の主入口１１８は、中央本体１１６の上流端部に配置されてもよい。入口マニホルド１０４はさらに、中央本体１１６の下流端部に後方フランジ１４４を含むことができる。図示のように、中央本体１１６の下流端部は、長手方向Ｌに沿って中央本体１１６の上流端部に対向している。図７に示すように、いくつかの例示的な実施形態では、第１の主出口１３４、第２の主出口１３６、およびパイロット出口１４０は、後方フランジ１４４の下流面１４６に形成されてもよい。
様々な実施形態において、後方フランジ１４４は、直径Ｄ（図９）を画定し、第１の主出口１３４、第２の主出口１３６、およびパイロット出口１４０は、後方フランジ１４４の直径Ｄに沿って整列され得る。いくつかの実施形態では、例えば、図４に示すように、Ｙ字形通路１２２の第１の出口分岐部１２６およびＹ字形通路１２２の第２の出口分岐部１２８は、鉛直方向Ｖに沿って整列され、横方向Ｔに沿って離間され得る。このような実施形態では、第１の主出口１３４、第２の主出口１３６、およびパイロット出口１４０は、後方フランジ１４４の直径Ｄに沿って鉛直方向に整列される。さらなる実施形態では、例えば、図５に示すように、Ｙ字形通路１２２の第１の出口分岐部１２６およびＹ字形通路１２２の第２の出口分岐部１２８は、横方向Ｔに沿って整列され、鉛直方向Ｖに沿って離間され得る。このような実施形態では、第１の主出口１３４、第２の主出口１３６、およびパイロット出口１４０は、後方フランジ１４４の直径Ｄに沿って横方向に整列される。様々な実施形態において、第１の主通路１３０、第２の主通路１３２、およびパイロット通路１３８は、整列されてもよく、例えば、通路１３０、１３２、および１３８の各々は、略長手方向Ｌに沿って延びることができ、鉛直方向Ｖまたは横方向Ｔの１つに沿って整列することができる。通路１３０、１３２、および１３８のこのような配置は、有利には、中央本体１１６の全体的なサイズの小型化を促進することができる。例えば、そのような小型化は、有利には、燃料供給アセンブリ１０２が燃料ノズル１００にその上流端部から設置されることを可能にし得、例えば、入口マニホルド１０４の中央本体１１６は、エンドカバー３６および／またはエンドカバー３６に画定された燃料ポート３５を通過することができる。
図４に最もよく見られるように、入口マニホルド１０４は、液体燃料を燃料マニホルド１１０に供給する様々な液体燃料供給導管に結合することができる。例えば、第１の主導管１０６は、入口マニホルド１０４の第１の主出口１３４に結合されてもよい。第２の主導管１０８は、入口マニホルド１０４の第２の主出口１３６に結合されてもよい。パイロット導管１１２は、入口マニホルド１０４のパイロット出口１４０に結合されてもよい。図３に示すように、第１の主導管１０６は、入口マニホルド１０４から燃料マニホルド１１０に延びることができる。第２の主導管１０８は、入口マニホルド１０４から燃料マニホルド１１０に延びることができる。パイロット導管１１２は、パイロット出口１４０からパイロット先端１１４に延びることができる。パイロット先端１１４は、燃料マニホルド１１０の下流に配置することができる。
また、例えば図７に示すように、入口マニホルド１０４の中央本体１１６は、後方フランジ１４４の上流にハブ部分１５０を含むことができる。中央本体１１６はさらに、ハブ部分１５０の上流に雄ねじ部分１５６を含んでもよい。例えば図４～図６に示すように、入口マニホルド１０４はさらに、中央本体１１６のハブ部分１５０に取り付けるように構成された取り外し可能なフランジ１５４を含んでもよい。入口マニホルド１０４はさらに、中央本体１１６の雄ねじ部分１５６に係合して取り外し可能なフランジ１５４を中央本体１１６に固定するように構成された雌ねじファスナ１５２を含んでもよい。
上述したように、取り外し可能なフランジ１５４は、中央本体１１６のハブ部分１５０に取り付けるように構成することができる。例えば、図９に示すように、取り外し可能なフランジ１５４は、内径を画定する中央開口１６２を含むことができ、ハブ部分１５０は、取り外し可能なフランジ１５４の中央開口１６２内に受け入れられるようなサイズの外径を画定する滑らかな外側表面を有する円筒形状であってもよい。いくつかの実施形態では、例えば図１０に示すように、入口マニホルド１０４のハブ部分１５０は、溝１６６を含むことができ、取り外し可能なフランジ１５４は、開口１６２にスプライン１６４を含むことができる。例えば、図１０に示すようないくつかの実施形態では、開口１６２は、略円筒形であってもよく、開口１６２の外周に沿って半径方向および円周方向を画定することができる。さらに、スプライン１６４は、開口１６２の外周に沿って配置されてもよく、そこから半径方向内向きに延びることができる。様々な実施形態において、開口１６２は、スプライン１６４が溝１６６と整列したときに中央本体１１６のハブ部分１５０を受け入れるように構成されてもよい。したがって、取り外し可能なフランジ１５４と中央本体１１６との間の相対的な回転が抑制され得る。また、図１０に示すように、溝１６６は、中央本体１１６の雄ねじ部分１５６を通って延びてもよい。他の実施形態では、ハブ部分に雄ねじ部分１５６の外径より十分に大きい外径を設けることも可能であり、それによりスプライン１６４は、ねじ山に溝を必要とすることなく、例えば、溝１６６が雄ねじ部分１５６内に延びることなく、雄ねじ部分１５６のねじ山の上を通過するようになる。
取り外し可能なフランジ１５４は、下流面１５８（図６）と、下流面１５８に対向する上流面１６０（図９）とを含むことができる。図７に示すように、後方フランジ１４４は、上流面１４２と、上流面１４２に形成されたシール溝１４８とを含むことができる。いくつかの実施形態では、シール溝１４８は、内部にシール部材（図示せず）を保持するように構成されてもよい。当業者によって一般に理解されるように、シール部材は、例えば、Ｃシールと呼ばれることがあるようなＣ字形断面のばね金属材料を含むことができる。シール部材は、後方フランジ１４４の上流面１４２および取り外し可能なフランジ１５４の下流面１５８に密封係合することができる。
追加の回転防止機構が設けられてもよく、例えば、図９に示すように、タブワッシャ１６８が設けられてもよい。当技術分野で一般に理解されるように、タブワッシャ１６８は、図９に示すように、取り外し可能なフランジ１５４の上流面１６０の対応する孔と係合するように構成された突出タブを含むことができる。
図６に示すように、環状シール要素１５３は、取り外し可能なフランジ１５４の下流面１５８に配置することができ、環状シール要素１５３が取り外し可能なフランジ１５４の下流に突出するようにしてもよい。環状シール要素１５３は、燃焼器１６のエンドカバー３６における燃料ポート３５のフランジ３７（図４および図５）に密封係合するように構成することができる。いくつかの実施形態では、環状シール要素１５３は、取り外し可能なフランジ１５４と一体的に接合されてもよい。他の実施形態では、例えば、図６に示すように、環状シール要素１５３は、取り外し可能なフランジ１５４の下流面１５８と燃料ポート３５との間に配置された別個の取り外し可能な部品、例えば、ガスケットであってもよい（図４および図５）。図６に見られるように、組み立てられた位置において、環状シール要素１５３は、中央本体１１６の後方フランジ１４４を囲む。例えば、後方フランジ１４４が最大外径Ｄ（図９）を画定してもよく、環状シール要素１５３が内径を画定してもよく、それにより後方フランジ１４４の最大外径Ｄは、環状シール要素１５３の内径より小さくすることができる。
図８は、本開示の少なくとも１つの実施形態による例示的な燃料ノズル１００の下流部分の断面側面図を示す。図８に示すように、燃料ノズル１００は、中心管１７０を含む。特定の実施形態では、燃料ノズル１００は、中心管１７０の少なくとも一部の周りに円周方向に延びる外側スリーブまたはバーナ管１７２を含むことができる。空気プレナム１７４が、中心管１７０と外側スリーブ１７２との間に画定される。特定の実施形態では、外側スリーブ１７２は、圧縮空気２６が空気プレナム１７４に流入することができる１つまたは複数の開口（図示せず）を含むことができる。
本開示の実施形態は、燃料ノズル１００を組み立てる方法を含む。方法は、最初に、燃料供給アセンブリ１０２を形成することを含む。最初に形成された燃料供給アセンブリ１０２は、パイロット先端１１４と、燃料マニホルド１１０と、第１の主供給導管１０６と、第２の主供給導管１０８と、パイロット供給導管１１２と、入口マニホルド１０４の少なくとも一部、例えば、少なくとも入口マニホルド１０４の中央本体１１６とを含む。最初に燃料供給アセンブリ１０２を形成することは、第１の主導管１０６の第１の端部を燃料マニホルド１１０に取り付けることと、第２の主導管１０８の第１の端部を燃料マニホルド１１０に取り付けることと、第１の主導管１０６の第２の端部を入口マニホルド１０４の中央本体１１６の第１の主出口１３４に取り付けることと、第２の主導管１０８の第２の端部を入口マニホルド１０４の中央本体１１６の第２の主出口１３６に取り付けることとを含むことができる。最初に燃料供給アセンブリ１０２を形成することはさらに、パイロット導管１１２の第１の端部をパイロット先端１１４に取り付けることと、パイロット導管１１２の第２の端部を入口マニホルド１０４の中央本体１１６のパイロット出口１４０に取り付けることとを含む。図示のように、パイロット先端１１４は、燃料マニホルド１１０の下流にある。次に、方法は、入口マニホルド１０４の中央本体１１６を燃料ノズルの下流端部に挿入することと、パイロット先端１１４が燃料ノズル１００の下流端部に近接するまで、例えば、図３および図８に示す位置に移動するまで中央本体１１６を燃料ノズル１００を通して、かつエンドカバー３６を通して上流を通過させることとを含む。次いで、燃料ノズル１００の組み立ておよび設置は、入口マニホルド１０４を組み立てること、および入口マニホルド１０４をエンドカバー３６に固定することによって完了することができる。例えば、いくつかの実施形態は、取り外し可能なフランジ１５４を入口マニホルド１０４の中央本体１１６のハブ部分１５０上に載置することと、取り外し可能なフランジ１５４をエンドカバー３６に固定することとを含むことができる。いくつかの実施形態はさらに、雌ねじファスナ１５２によって中央本体１１６のハブ部分１５０に取り外し可能なフランジ１５４を固定することを含むことができる。
この明細書は、本技術を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本技術を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本技術の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、あるいは特許請求の範囲の文言との実質的な相違がない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
［実施態様１］
燃料ノズル（１００）用の燃料供給アセンブリ（１０２）であって、
長手方向、横方向、および鉛直方向を画定する入口マニホルド（１０４）であって、前記長手方向、前記横方向、および前記鉛直方向は、互いに垂直であり、前記入口マニホルド（１０４）は、
前記長手方向に沿って配向された主入口（１１８）と、
前記鉛直方向に沿って配向されたパイロット入口（１２０）と、
前記入口マニホルド（１０４）の前記主入口（１１８）と流体連通する入口分岐部（１２４）を備えるＹ字形通路（１２２）と、
前記Ｙ字形通路（１２２）の第１の出口分岐部（１２６）と流体連通し、前記Ｙ字形通路（１２２）と第１の主出口（１３４）との間で略前記長手方向に沿って延びる第１の主通路（１３０）と、
前記Ｙ字形通路（１２２）の第２の出口分岐部（１２８）と流体連通し、前記Ｙ字形通路（１２２）と第２の主出口（１３６）との間で略前記長手方向に沿って延びる第２の主通路（１３２）と、
前記パイロット入口（１２０）と流体連通し、前記パイロット入口（１２０）とパイロット出口（１４０）との間で略前記長手方向に沿って延びるパイロット通路（１３８）と
を備える入口マニホルド（１０４）と、
前記入口マニホルド（１０４）の前記第１の主出口（１３４）に結合され、前記入口マニホルド（１０４）と燃料マニホルド（１１０）との間に延びる第１の主導管（１０６）と、
前記入口マニホルド（１０４）の前記第２の主出口（１３６）に結合され、前記入口マニホルド（１０４）と前記燃料マニホルド（１１０）との間に延びる第２の主導管（１０８）であって、前記燃料マニホルド（１１０）は、空気プレナム（１７４）と流体連通し、前記第１の主導管（１０６）および前記第２の主導管（１０８）からの燃料を前記空気プレナム（１７４）の空気と混合する第２の主導管（１０８）と、
前記入口マニホルド（１０４）の前記パイロット出口（１４０）に結合され、前記パイロット出口（１４０）とパイロット先端（１１４）との間に延びるパイロット導管（１１２）であって、前記パイロット先端（１１４）は、前記燃料マニホルド（１１０）の下流に配置されるパイロット導管（１１２）と
を備える、燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様２］
前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第１の出口分岐部（１２６）および前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第２の出口分岐部（１２８）が、前記鉛直方向に沿って整列され、前記横方向に沿って離間される、実施態様１に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様３］
前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第１の出口分岐部（１２６）および前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第２の出口分岐部（１２８）が、前記横方向沿って整列され、前記鉛直方向に沿って離間される、実施態様１に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様４］
前記入口マニホルド（１０４）の前記主入口（１１８）が、前記入口マニホルド（１０４）の上流端部に配置され、前記入口マニホルド（１０４）が、前記入口マニホルド（１０４）の下流端部に後方フランジ（１４４）をさらに備え、前記入口マニホルド（１０４）の前記下流端部が、前記長手方向に沿って前記入口マニホルド（１０４）の前記上流端部に対向し、前記第１の主出口（１３４）、前記第２の主出口（１３６）、および前記パイロット出口（１４０）が、前記後方フランジ（１４４）の下流面（１４６）に形成される、実施態様１に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様５］
前記後方フランジ（１４４）が、直径（Ｄ）を画定し、前記第１の主出口（１３４）、前記第２の主出口（１３６）、および前記パイロット出口（１４０）が、前記後方フランジ（１４４）の前記直径（Ｄ）に沿って整列される、実施態様４に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様６］
前記入口マニホルド（１０４）の中央本体（１１６）をさらに備え、前記主入口（１１８）、前記パイロット入口（１２０）、前記第１の主出口（１３４）、前記第２の主出口（１３６）、前記パイロット出口（１４０）、および前記後方フランジ（１４４）が、前記中央本体（１１６）に形成される、実施態様４に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様７］
前記入口マニホルド（１０４）の前記中央本体（１１６）が、前記後方フランジ（１４４）の上流にあるハブ部分（１５０）をさらに備え、前記入口マニホルド（１０４）が、前記中央本体（１１６）の前記ハブ部分（１５０）に取り付けるように構成された取り外し可能なフランジ（１５４）をさらに備える、実施態様６に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様８］
前記入口マニホルド（１０４）の前記ハブ部分（１５０）が、溝（１６６）を備え、前記取り外し可能なフランジ（１５４）が、開口（１６２）と、前記開口（１６２）にあるスプライン（１６４）とを備え、前記開口（１６２）が、前記スプライン（１６４）が前記溝（１６６）と整列したときに前記中央本体（１１６）の前記ハブ部分（１５０）を受け入れるように構成され、したがって、前記取り外し可能なフランジ（１５４）と前記中央本体（１１６）との間の相対的な回転が抑制される、実施態様７に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様９］
前記取り外し可能なフランジ（１５４）が、下流面（１５８）を備え、前記後方フランジ（１４４）が、上流面（１４２）と、前記後方フランジ（１４４）の前記上流面（１４２）に形成されたシール溝（１４８）とを備え、前記シール溝（１４８）が、内部にシール部材を保持するように構成される、実施態様７に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様１０］
前記中央本体（１１６）が、前記ハブ部分（１５０）の上流に雄ねじ部分（１５６）を備え、前記入口マニホルド（１０４）が、前記雄ねじ部分（１５６）に係合して前記取り外し可能なフランジ（１５４）を前記中央本体（１１６）に固定するように構成された雌ねじファスナ（１５２）をさらに備える、実施態様７に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
［実施態様１１］
第１の方向、第２の方向、および第３の方向を画定する入口マニホルド（１０４）であって、前記第１の方向、前記第２の方向、および前記第３の方向は、互いに垂直であり、
前記第１の方向に沿って配向された主入口（１１８）と、
前記第３の方向に沿って配向されたパイロット入口（１２０）と、
前記入口マニホルド（１０４）の前記主入口（１１８）と流体連通するＹ字形通路（１２２）と、
前記Ｙ字形通路（１２２）と流体連通し、前記Ｙ字形通路（１２２）と第１の主出口（１３４）との間に延びる第１の主通路（１３０）と、
前記Ｙ字形通路（１２２）と流体連通し、前記Ｙ字形通路（１２２）と第２の主出口（１３６）との間に延びる第２の主通路（１３２）と、
前記パイロット入口（１２０）と流体連通し、前記パイロット入口（１２０）とパイロット出口（１４０）との間に延びるパイロット通路（１３８）と
を備える、入口マニホルド（１０４）。
［実施態様１２］
前記主入口（１１８）が、前記入口マニホルド（１０４）の上流端部に配置され、前記入口マニホルド（１０４）が、前記入口マニホルド（１０４）の下流端部に後方フランジ（１４４）をさらに備え、前記入口マニホルド（１０４）の前記下流端部が、前記第１の方向に沿って前記入口マニホルド（１０４）の前記上流端部に対向し、前記第１の主出口（１３４）、前記第２の主出口（１３６）、および前記パイロット出口（１４０）が、前記後方フランジ（１４４）の下流面（１４６）に形成される、実施態様１１に記載の入口マニホルド（１０４）。
［実施態様１３］
中央本体（１１６）をさらに備え、前記主入口（１１８）、前記パイロット入口（１２０）、前記第１の主出口（１３４）、前記第２の主出口（１３６）、前記パイロット出口（１４０）、および前記後方フランジ（１４４）が、前記中央本体（１１６）に形成される、実施態様１２に記載の入口マニホルド（１０４）。
［実施態様１４］
前記中央本体（１１６）が、前記後方フランジ（１４４）の上流にあるハブ部分（１５０）をさらに備え、前記入口マニホルド（１０４）が、前記中央本体（１１６）の前記ハブ部分（１５０）に取り付けるように構成された取り外し可能なフランジ（１５４）をさらに備える、実施態様１３に記載の入口マニホルド（１０４）。
［実施態様１５］
前記中央本体（１１６）が、前記ハブ部分（１５０）の上流に雄ねじ部分（１５６）を備え、前記入口マニホルド（１０４）が、前記雄ねじ部分（１５６）に係合して前記取り外し可能なフランジ（１５４）を前記中央本体（１１６）に固定するように構成された雌ねじファスナ（１５２）をさらに備える、実施態様１４に記載の入口マニホルド（１０４）。
［実施態様１６］
前記Ｙ字形通路（１２２）が、入口分岐部（１２４）と、第１の出口分岐部（１２６）と、第２の出口分岐部（１２８）とを備え、前記入口分岐部（１２４）が、前記入口マニホルド（１０４）の前記主入口（１１８）と流体連通し、前記第１の主通路（１３０）が、前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第１の出口分岐部（１２６）と流体連通し、前記第２の主通路（１３２）が、前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第２の出口分岐部（１２８）と流体連通する、実施態様１１に記載の入口マニホルド（１０４）。
［実施態様１７］
燃料ノズル（１００）を組み立てる方法であって、
主導管の第１の端部を燃料マニホルド（１１０）に取り付けることと、
前記主導管の第２の端部を入口マニホルド（１０４）の中央本体（１１６）の主出口に取り付けることと、
パイロット導管（１１２）の第１の端部を前記燃料マニホルド（１１０）の下流にあるパイロット先端（１１４）に取り付けることと、
前記パイロット導管（１１２）の第２の端部を前記入口マニホルド（１０４）の前記中央本体（１１６）のパイロット出口（１４０）に取り付けることと、
前記中央本体（１１６）を燃料ノズル（１００）の下流端部に挿入することと、
前記パイロット先端（１１４）が前記燃料ノズル（１００）の前記下流端部に近接するまで前記中央本体（１１６）を前記燃料ノズル（１００）を通して、かつエンドカバー（３６）を通して上流を通過させることと、
取り外し可能なフランジ（１５４）を前記中央本体（１１６）のハブ部分（１５０）上に載置することと、
前記取り外し可能なフランジ（１５４）を前記エンドカバー（３６）に固定することと
を含む、方法。
［実施態様１８］
雌ねじファスナ（１５２）によって前記中央本体（１１６）の前記ハブ部分（１５０）に前記取り外し可能なフランジ（１５４）を固定することをさらに含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
前記主導管が、第１の主導管（１０６）であり、前記主出口が、第１の主出口（１３４）であり、前記中央本体（１１６）を燃料ノズル（１００）の下流端部に挿入することの前に、第２の主導管（１０８）の第１の端部を前記燃料マニホルド（１１０）に取り付けることと、前記第２の主導管（１０８）の第２の端部を前記入口マニホルド（１０４）の前記中央本体（１１６）の第２の主出口（１３６）に取り付けることとをさらに含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２０］
主入口継手（１１９）を前記中央本体（１１６）の主入口ポートに締結することと、パイロット入口継手（１２１）を前記中央本体（１１６）のパイロット入口ポートに締結することとを含む、実施態様１７に記載の方法。
１０ ガスタービン
１２ 入口セクション
１４ 圧縮機
１６ 燃焼器
１８ タービン
２０ 排気セクション
２２ シャフト
２４ 空気
２６ 圧縮空気
２８ 燃料
３０ 燃焼ガス
３２ 外側ケーシング
３４ 高圧プレナム
３５ 燃料ポート
３６ エンドカバー
３７ フランジ
３８ ヘッドエンド部分
４０ ライナ、ダクト
４２ 燃焼ゾーン、燃焼チャンバ
４４ 高温ガス経路
４６ 液体燃料供給源
１００ 燃料ノズル
１０２ 燃料供給アセンブリ
１０４ 入口マニホルド
１０６ 第１の主供給導管
１０８ 第２の主供給導管
１１０ 燃料マニホルド
１１２ パイロット供給導管
１１４ パイロット先端
１１６ 中央本体
１１８ 主入口
１１９ 主入口継手
１２０ パイロット入口
１２１ パイロット入口継手
１２２ Ｙ字形通路
１２４ 入口分岐部
１２６ 第１の出口分岐部
１２８ 第２の出口分岐部
１３０ 第１の主通路
１３２ 第２の主通路
１３４ 第１の主出口
１３６ 第２の主出口
１３８ パイロット通路
１４０ パイロット出口
１４２ 上流面
１４４ 後方フランジ
１４６ 下流面
１４８ シール溝
１５０ ハブ部分
１５２ 雌ねじファスナ
１５３ 環状シール要素
１５４ 取り外し可能なフランジ
１５６ 雄ねじ部分
１５８ 下流面
１６０ 上流面
１６２ 中央開口
１６４ スプライン
１６６ 溝
１６８ タブワッシャ
１７０ 中心管
１７２ 外側スリーブ、バーナ管
１７４ 空気プレナム
１８０ 噴霧器

Claims (10)

  1. 燃料ノズル（１００）用の燃料供給アセンブリ（１０２）であって、当該燃料供給アセンブリ（１０２）が、
    長手方向、横方向及び鉛直方向を画定する入口マニホルド（１０４）であって、前記長手方向、前記横方向及び前記鉛直方向が互いに垂直であり、前記入口マニホルド（１０４）が、
    前記長手方向に沿って配向された主入口（１１８）と、
    前記鉛直方向に沿って配向されたパイロット入口（１２０）と、
    前記入口マニホルド（１０４）の前記主入口（１１８）と流体連通する入口分岐部（１２４）を備えるＹ字形通路（１２２）と、
    前記Ｙ字形通路（１２２）の第１の出口分岐部（１２６）と流体連通し、前記Ｙ字形通路（１２２）と第１の主出口（１３４）との間で略前記長手方向に沿って延びる第１の主通路（１３０）と、
    前記Ｙ字形通路（１２２）の第２の出口分岐部（１２８）と流体連通し、前記Ｙ字形通路（１２２）と第２の主出口（１３６）との間で略前記長手方向に沿って延びる第２の主通路（１３２）と、
    前記パイロット入口（１２０）と流体連通し、前記パイロット入口（１２０）とパイロット出口（１４０）との間で略前記長手方向に沿って延びるパイロット通路（１３８）と
    を備える入口マニホルド（１０４）と、
    前記入口マニホルド（１０４）の前記第１の主出口（１３４）に結合され、前記入口マニホルド（１０４）と燃料マニホルド（１１０）との間に延びる第１の主導管（１０６）と、
    前記入口マニホルド（１０４）の前記第２の主出口（１３６）に結合され、前記入口マニホルド（１０４）と前記燃料マニホルド（１１０）との間に延びる第２の主導管（１０８）と、
    前記入口マニホルド（１０４）の前記パイロット出口（１４０）に結合され、前記パイロット出口（１４０）とパイロット先端（１１４）との間に延びるパイロット導管（１１２）であって、前記パイロット先端（１１４）が前記燃料マニホルド（１１０）の下流に配置される、パイロット導管（１１２）と
    を備えており、前記燃料マニホルド（１１０）が、空気プレナム（１７４）と流体連通して、前記第１の主導管（１０６）及び前記第２の主導管（１０８）からの燃料を前記空気プレナム（１７４）の空気と混合する、燃料供給アセンブリ（１０２）。
  2. 前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第１の出口分岐部（１２６）及び前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第２の出口分岐部（１２８）が、前記鉛直方向に沿って整列され、前記横方向に沿って離間される、請求項１に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
  3. 前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第１の出口分岐部（１２６）及び前記Ｙ字形通路（１２２）の前記第２の出口分岐部（１２８）が、前記横方向沿って整列され、前記鉛直方向に沿って離間される、請求項１に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
  4. 前記入口マニホルド（１０４）の前記主入口（１１８）が、前記入口マニホルド（１０４）の上流端部に配置され、前記入口マニホルド（１０４）が、前記入口マニホルド（１０４）の下流端部に後方フランジ（１４４）をさらに備え、前記入口マニホルド（１０４）の前記下流端部が、前記長手方向に沿って前記入口マニホルド（１０４）の前記上流端部に対向し、前記第１の主出口（１３４）、前記第２の主出口（１３６）及び前記パイロット出口（１４０）が、前記後方フランジ（１４４）の下流面（１４６）に形成される、請求項１に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
  5. 前記後方フランジ（１４４）が、直径（Ｄ）を画定し、前記第１の主出口（１３４）、前記第２の主出口（１３６）及び前記パイロット出口（１４０）が、前記後方フランジ（１４４）の前記直径（Ｄ）に沿って整列される、請求項４に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
  6. 前記入口マニホルド（１０４）の中央本体（１１６）をさらに備え、前記主入口（１１８）、前記パイロット入口（１２０）、前記第１の主出口（１３４）、前記第２の主出口（１３６）、前記パイロット出口（１４０）及び前記後方フランジ（１４４）が、前記中央本体（１１６）に形成される、請求項４に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
  7. 前記入口マニホルド（１０４）の前記中央本体（１１６）が、前記後方フランジ（１４４）の上流にあるハブ部分（１５０）をさらに備え、前記入口マニホルド（１０４）が、前記中央本体（１１６）の前記ハブ部分（１５０）に取り付けるように構成された取り外し可能なフランジ（１５４）をさらに備える、請求項６に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
  8. 前記入口マニホルド（１０４）の前記ハブ部分（１５０）が、溝（１６６）を備え、前記取り外し可能なフランジ（１５４）が、開口（１６２）と、前記開口（１６２）にあるスプライン（１６４）とを備え、前記開口（１６２）が、前記スプライン（１６４）が前記溝（１６６）と整列したときに前記中央本体（１１６）の前記ハブ部分（１５０）を受け入れるように構成され、したがって、前記取り外し可能なフランジ（１５４）と前記中央本体（１１６）との間の相対的な回転が抑制される、請求項７に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
  9. 前記取り外し可能なフランジ（１５４）が、下流面（１５８）と、前記下流面（１５８）に対向する上流面（１６０）とを備え、前記後方フランジ（１４４）が、上流面（１４２）と、前記上流面（１４２）に形成され、内部にシール部材を保持するように構成されたシール溝（１４８）とを備え、前記取り外し可能なフランジ（１５４）の前記下流面（１５８）に配置され、燃焼器（１６）のエンドカバー（３６）における燃料ポート（３５）のフランジ（３７）に密封係合するように構成された環状シール要素（１５３）をさらに備える、請求項７に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
  10. 前記中央本体（１１６）が、前記ハブ部分（１５０）の上流に雄ねじ部分（１５６）を備え、前記入口マニホルド（１０４）が、前記雄ねじ部分（１５６）に係合して前記取り外し可能なフランジ（１５４）を前記中央本体（１１６）に固定するように構成された雌ねじファスナ（１５２）をさらに備える、請求項７に記載の燃料供給アセンブリ（１０２）。
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