JPH062851A - 燃焼ライナキャップアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組み立て／分解が経済的で容易にできる燃焼
ライナキャップアセンブリを提供する。 【構成】 ガスタービンの多重ノズル燃焼器に用いるモ
ジュール形燃焼ライナキャップアセンブリ４２が、後端
と前端とを有しているほぼ円筒形の第１のスリーブ４６
と、スリーブ４６の後端に固定されており、対応する数
の燃料ノズルを受け入れる第１の複数の開口を有してい
る後板４８と、スリーブ４６の前端に固定されており、
第２の複数の開口を有している前板アセンブリ６８と、
スリーブ４６内を軸方向に伸びている複数の開放端付き
予備混合管９６とを備えており、予備混合管９６の各々
は、後端では開口５２内に支持されていると共に、前端
では第２の複数の開口内に支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願との関係】本願は、本出願人に譲渡された係
属中の米国特許出願（出願人控え番号８３９−１３０
号）、並びに同じく本出願人に譲渡された１９９０年３
月２２日、１９９０年１１月２７日及び１９９１年４月
３日にそれぞれ出願された係属中の米国特許出願番号第
０７／５０１４３９号、０７／６１８２４６号及び０７
／６８００７３号と全体的に関連する。

【０００２】

【技術分野】本発明は、ガス及び液体燃料タービンに関
し、具体的には、発電所に用いられる工業用ガスタービ
ンの燃焼器に関する。

【０００３】

【背景の技術】ガスタービンは一般的に、圧縮機と、１
つ又はそれ以上の燃焼器と、燃料噴射装置と、タービン
とを含んでいる。典型的には、圧縮機が取り入れ空気を
加圧し、加圧された空気は燃焼器の方向に差向けられ又
は逆流させられ、燃焼器で、燃焼器を冷却するために用
いられると共に、燃焼過程に空気を供給するために用い
られる。多重燃焼器タービンでは、燃焼器はガスタービ
ンの周縁に沿って配置されており、渡しダクトが、燃焼
過程の高温生成物をタービンに送り出すべく、各々の燃
焼器の出口端をタービンの入口端と連結している。

【０００４】ガスタービンの排ガス中のＮＯｘ（窒素酸
化物）の量を減らそうとして、発明者ウィルクス及びヒ
ルトは、本発明の被譲渡人に１９８１年１０月６日に付
与された米国特許番号第４２９２８０１号に記載されて
いるような２段二重モード燃焼器を発明した。この米国
特許には、燃焼器内に２つの燃焼室が設置されており、
通常の運転負荷条件の下では、上流側燃焼室又は１次燃
焼室が予備混合室として作用し、実際の燃焼が下流側燃
焼室又は２次燃焼室で行われるようにすれば、従来の１
段単一燃料ノズルの燃焼器に比べて、排出ＮＯｘの量を
大幅に減少することができることが開示されている。こ
のような通常の運転条件の下では、１次室内には炎がな
く（その結果、ＮＯｘの形成が減少する）、２次又は中
心ノズルが、２次燃焼器内での燃焼の炎源になる。この
米国特許の発明の特定の構成には、各々の燃焼器内に１
次ノズルの環状配列が含まれており、各々のノズルは１
次燃焼室に吐出し、中心の２次ノズルが２次燃焼室に吐
出する。各々のノズルが軸方向燃料送出管を有してお
り、燃料送出管が吐出端で、燃料ノズルの吐出オリフィ
スに対する空気を供給する空気旋回器によって取り囲ま
れているという点で、これらのノズルはすべて拡散ノズ
ルということができる。

【０００５】米国特許番号第４９８２５７０号には、中
心に配置されている２次ノズルとして、組み合わせ拡散
／予備混合ノズルを利用している２段２モードの燃焼器
が開示されている。動作について説明すると、比較的少
量の燃料を用いて拡散パイロットを維持する反面、ノズ
ルの予備混合部は、１次燃焼室の方に向けられている上
流側の１次ノズルから供給された主燃料を点火するため
の余分の燃料を供給する。

【０００６】その後の開発により、以前は拡散及び予備
混合ノズルオリフィスより下流側で（２次炎区域の境界
で）２次燃焼室内に配置されていた２次ノズル空気旋回
器が、燃焼器内の炎との直接的な接触をすべてなくすた
めに、予備混合ノズルオリフィスより上流側の位置に移
された。この開発は前に引用した係属中の米国特許出願
番号第０７／６１８２４６号に開示されている。

【０００７】従来の多重ノズルキャップアセンブリは、
板金溶接による製造を利用していたが、これは製造する
のに非常に手間がかかると共に多くの工具を必要とす
る。一旦組み立てると、こういうキャップアセンブリは
修理又は加工し直すのが困難であり、場合によっては、
損傷しても、修理又は加工のやり直しが経済的に引合わ
ないので、キャップをスクラップにしなければならな
い。

【０００８】

【発明の開示】本発明は全般的に、前に引用した係属中
の米国特許出願（出願人控え番号８３９−１３０）に記
載されているような工業用ガスタービンの用途のために
特に開発された新規な乾式低ＮＯｘ燃焼器に関する。こ
の燃焼器は１段（単一の燃焼区域）の２モード（拡散及
び予備混合）燃焼器であって、タービン負荷が低いとき
には拡散モードで動作し、タービン負荷が大きいときに
は予備混合モードで動作する。一般的に言うと、各々の
燃焼器は多重の燃料ノズルを含んでおり、多重の燃料ノ
ズルの各々は、前に引用した係属中の米国特許出願番号
第０７／６１８２４６号に記載されている拡散／予備混
合２次ノズルと同様である。言い換えれば、各々のノズ
ルはそれを取り巻いている専用の予備混合部又は管を有
しており、予備混合モードでは、単一の燃焼室における
燃焼の前に、燃料が空気と予備混合される。こうするこ
とにより、多数の専用の予備混合部又は管は、燃焼の前
に、燃料及び空気を完全に予備混合し、その最終的な結
果として、ＮＯｘが低レベルになる。

【０００９】更に具体的に言うと、各々の燃焼器は、縦
軸線を有している全体的に円筒形のケーシングを含んで
おり、この燃焼器ケーシングは互いに固着されている前
方部と後方部とを有しており、燃焼ケーシングは全体と
してタービンケーシングに固定されている。各々の燃焼
器は又、内部流れスリーブと、この流れスリーブの中に
ほぼ同心に配置されている燃焼ライナとを含んでいる。
流れスリーブ及び燃焼ライナの両方は、それらの前端又
は下流側の端にある二重壁の渡しダクトと、それらの後
端にある（燃焼器の後方部又は上流側部分内に配置され
ている）スリーブキャップアセンブリとの間を伸びてい
る。流れスリーブは燃焼器ケーシングに直接的に取り付
けられている。一方、ライナはライナキャップアセンブ
リを受け入れており、このアセンブリは燃焼器ケーシン
グに固定されている。渡しダクトの外側の壁と、流れス
リーブの少なくとも一部とは、それぞれの面のかなりの
部分にわたって空気供給孔を備えており、これにより、
圧縮機の空気が燃焼器ライナと流れスリーブとの間の半
径方向の空間に入ることができるようにすると共に、燃
焼器の後方部又は上流側部分へ逆流することができるよ
うにし、燃焼器の後方部又は上流側部分で空気の流れの
方向を再び反転させて、燃焼器の後方部内へ、燃焼区域
に向かって流れるようにする。

【００１０】複数（実施例では５つ）の拡散／予備混合
燃料ノズルが、燃焼器ケーシングの縦軸線の周りに円形
配列として配置されている。これらのノズルは、燃焼器
の後端を締め切っている燃焼器末端カバーアセンブリに
取り付けられている。燃焼器の内側では、燃料ノズルが
燃焼ライナキャップアセンブリの中、具体的に言うと、
対応する予備混合管の中に入り込んでいる。各々のノズ
ルの前端又は吐出端は、予備混合管の下流側の端に比較
的密に接近して、対応する予備混合管内で終端してお
り、この予備混合管は燃焼ライナ内の燃焼区域に開口し
ている。空気旋回器が予備混合管の後方端又は上流側の
端で、各々のノズルと、それに関連した予備混合管との
間に半径方向に配置されており、それぞれの予備混合管
に入る圧縮機の空気を旋回させ、予備混合燃料と混合さ
せるようにするが、これは前に引用した係属中の米国特
許出願（出願人控え番号８３９−１３０）に更に詳しく
記載されている。

【００１１】各々の燃料ノズルは、予備混合ガス燃料、
拡散ガス燃料、燃焼用空気、水（随意選択）及び液体燃
料を燃焼区域に導入する多数の同心の通路を備えてい
る。ノズルの構造自体は、本発明の一部を構成するもの
ではない。ガス及び液体燃料と、燃焼空気及び水とが、
当業者によく知られている適当な供給管、マニホルド及
び関連する制御装置によって燃焼器に供給される。

【００１２】前に引用した係属中の米国特許出願（出願
人控え番号８３９−１３０）に記載されているこの新規
な乾式低ＮＯｘ燃焼器では、次のことが要求されてい
る。 … 製造時の許容公差の積重ねによる干渉を防ぐため
の、ライナキャップアセンブリと燃料ノズルとの間の
「浮き」。 … ライナキャップアセンブリとライナアセンブリとの
間のコンプライアンス。

【００１３】… 疲労及び振動を低減するために、ライ
ナキャップアセンブリを燃焼ケーシングにしっかりと取
り付けること。 … 損傷を受けた部品の経済的な修理又は交換。 … 他にも条件はあるが、生産用ライナキャップアセン
ブリに対するすべての機械的な設計条件を満たしなが
ら、現在の乾式低ＮＯｘ燃焼器の放出物性能を維持する
か又は改善すること。

【００１４】本発明は、上に掲げた問題点を解決しよう
として、モジュール形の構造方式を利用している。この
方式によれば、キャップアセンブリ全体に対する影響を
小さくして、キャップアセンブリの部品に速やかに設計
変更を加えることができると共に、最初に組み立てたと
きの製造時の誤り又は使用中の損傷に起因した修理をキ
ャップアセンブリに経済的に施すことができる。更に、
本発明によるキャップアセンブリは、極く少ない特殊成
形工具しか必要とせず、このことは製造サイクルの時間
及びコストを更に低減する。このため、本発明は、特に
燃焼ライナキャップアセンブリ及び関連する予備混合管
の構造と、燃焼ライナキャップアセンブリを燃焼器の中
で支持する方式とに関する。

【００１５】本発明による燃焼ライナキャップアセンブ
リは、ほぼ円筒形の第１のスリーブを含んでおり、後板
が第１のスリーブに固定されている。この板は全般的に
円形の形状であって、スリーブの後方の周縁に溶接され
ている。後板には又、各々の燃料ノズルアセンブリに対
して１つずつ、複数（実施例では５つ）の比較的大きい
開口が形成されているが、詳しいことは後で説明する。

【００１６】各々の燃料ノズルの開口には、後板の後方
に伸びている浮いたノズルカラーがはめられている。ア
センブリは、ノズルカラーを後板に抑えるように形成さ
れ構成されているが、ライナキャップアセンブリに対す
る燃料ノズルの若干の整合外れ（又は許容公差の積重
ね）があっても差支えないように、カラーを自由に浮い
た状態で半径方向に調節することができるよう形成され
構成されている。

【００１７】第１の円筒形スリーブの前端又は下流側の
端は、自由な環状の縁で終端している。スリーブの前縁
によって画定されている開口が衝突板アセンブリを受け
入れている。この衝突板アセンブリは、複数の冷却開口
を備えている前壁又は衝突板と、後向きに伸びている外
側の円筒形の延長部とを含んでいる。衝突板には又、後
板の開口と軸方向に整合している複数（即ち５つ）の開
口が形成されている。衝突板の開口の各々は更に、衝突
板に溶接されており軸方向（後向き）に伸びている内側
のリングによって画定されている。衝突板アセンブリの
外側の円筒形延長部は、第１のスリーブの前端内に受け
入れられていると共に、この前端にリベット止めされて
いる。

【００１８】衝突板にある中心開口には、後向きに伸び
ている円筒形の内側リングが固定されており、この内側
リングは中心カップを受け入れている。このカップは、
衝突板と同じように複数の冷却開口を有しており、本発
明の実施例では、２次の中心ボディのない燃料ノズルを
用いるときに、衝突板の中心開口を「塞ぐ」ために用い
られている。

【００１９】整合している一対の後板及び衝突板の開口
の各々は、予備混合管を受け入れており、この予備混合
管は板の間をほぼ垂直に伸びている。予備混合管はしっ
かりした開放端を有している円筒であって、その後縁は
後板の皿孔にはまっている。予備混合管の前縁は衝突板
アセンブリの内側リング内に入れ子になっている。各々
の予備混合管の前縁に、半径方向の向きのほぼくさび形
の遮蔽板を設けることができる。５つの予備混合管の遮
蔽板が組み合わさって、衝突板全体を燃焼器の炎の熱放
射から実質的に遮蔽する。予備混合管の前端を衝突板ア
センブリに溶接又はその他の方法で固定しないことによ
り、キャップアセンブリの他の部分を取り外す（又は損
傷する）ことなく、修理及び／又は交換のために、予備
混合管アセンブリ（５つの予備混合管、後板及び浮いて
いるカラー）の全体を取り外すことができる。

【００２０】予備混合管アセンブリは、内側支柱アセン
ブリによって更に支持されており、内側支柱アセンブリ
は、衝突板の後向きに伸びている内側リングの周りには
められている環状の中心リングと、予備混合管の間を第
１のスリーブの内面に固定されている外側の環状リング
まで伸びている５つの半径方向の向きのスポーク又は支
柱とを含んでいる。

【００２１】本発明による多重ノズルライナキャップア
センブリは、次のようにして、燃焼器ケーシング内に固
定されている。燃焼器ケーシングは、環状の突合わせフ
ランジの所でボルトによって普通の方法で結合されてい
る前方部と後方部とを有している。それぞれのフランジ
は、向かい合っている環状の凹部を有している。前方部
のフランジの凹部は、流れスリーブの後方の半径方向フ
ランジを受け入れており、後方部のフランジの凹部は、
ライナキャップ取り付けフランジアセンブリの環状の半
径方向フランジを受け入れている。

【００２２】ライナキャップ取り付けフランジアセンブ
リは、上述した環状の半径方向フランジの後方に伸びて
いる第２の円筒形スリーブ部を含んでいる。第１及び第
２のスリーブは、ほぼ同心関係をもって互いに半径方向
に隔たっている。第２のスリーブは、第１及び第２のス
リーブの間に固定された円周方向に相隔たっている複数
の支柱によって、第１のスリーブに固定されており、圧
縮機の空気はキャップアセンブリを通り越してから、方
向を反転し、予備混合ガス燃料の中に流れ込んで、予備
混合ガス燃料と混合される。

【００２３】この第２のスリーブは、燃焼器ケーシング
の前方部と後方部との間に挟まれている半径方向取り付
けフランジを含んでいる。環状の取り付けフランジの半
径方向の内側の部分は、取り付けフランジの前方に伸び
ている複数（実施例では３つ）の燃焼ライナストッパを
支持している。これらのストッパは、後で詳しく説明す
るが、燃焼の熱により、燃焼ライナが後向きに膨張する
のを防止する。

【００２４】従って、広義に見れば、本発明は、ガスタ
ービンの多重ノズル燃焼器に用いられる燃焼ライナキャ
ップアセンブリとして、後端と前端とを有しているほぼ
円筒形の第１のスリーブと、このスリーブの後端に固定
されており、対応する数の燃料ノズルを受け入れる第１
の複数の開口を有している後板と、スリーブの前端に固
定されており、後板にある第１の複数の開口とほぼ整合
している第２の複数の開口を有している前板アセンブリ
と、前端と後端とを有しており、後板と前板アセンブリ
との間でスリーブ内を軸方向に伸びている複数の開放端
付き予備混合管とを備えており、各々の予備混合管は、
その後端では第１の複数の開口のうちの対応する１つの
開口内に支持されていると共に、その前端では第２の複
数の開口のうちの対応する１つの開口内に支持されてい
る燃焼ライナキャップアセンブリを提供することが理解
されよう。

【００２５】このため、本発明は、極く少ない工具しか
必要としないと共に労働集約形でない単純なアセンブリ
であるために、製造サイクルの時間が短く且つ製造コス
トの安い、組み立て／分解が経済的で容易にできる燃焼
ライナキャップアセンブリを提供する。本発明のその他
の目的及び利点は、以下の詳しい説明から明らかになろ
う。

【００２６】

【最も好ましい実施例】図１について説明すると、ガス
タービン１０が、（一部を示してある）圧縮機１２と、
複数の（１つだけ示してある）燃焼器１４と、ここでは
１枚の羽根１６で表されているタービンとを含んでい
る。具体的に示してないが、タービンは共通軸線に沿っ
て圧縮機１２に駆動連結されている。圧縮機１２は取り
込み空気を加圧し、加圧された空気は燃焼器１４に逆流
し、燃焼器１４で燃焼器を冷却するために用いられると
共に、燃焼過程に空気を供給するために用いられる。

【００２７】前述したように、ガスタービン１０は、ガ
スタービンの周縁に沿って配置されている複数の燃焼器
１４を含んでいる。二重壁の渡しダクト１８が高温の燃
焼生成物をタービンに送り出すべく、各々の燃焼器の出
口端をタービンの入口端に連結している。点火は普通の
ように、（１つだけ示す）クロスファイア管２２と共に
火花プラグ２０によって種々の燃焼器１４内で達成され
る。

【００２８】各々の燃焼器１４はほぼ円筒形の燃焼ケー
シング２４を含んでおり、燃焼ケーシング２４は前方の
開放端で、ボルト２８によってタービンケーシング２６
に固定されている。燃焼ケーシングの後端は末端カバー
アセンブリ３０によって閉じられており、末端カバーア
センブリ３０は、燃焼器にガス、液体燃料及び空気（希
望する場合は水）を供給する普通の供給管、マニホルド
及び関連する弁等を含んでいてもよい。末端カバーアセ
ンブリ３０は、燃焼器の縦軸線の周りに円形配列として
（図５参照）配置されている複数（例えば５つ）の燃料
ノズルアセンブリ３２を受け入れている（図面を見易く
するため、１つだけ示してある）。

【００２９】燃焼器ケーシング２４内には、ほぼ円筒形
の流れスリーブ３４が燃焼器ケーシング２４とほぼ同心
関係をもって取り付けられており、流れスリーブ３４は
その前端で、二重壁の渡しダクト１８の外側の壁３６に
連結されている。流れスリーブ３４はその後端では、燃
焼器ケーシング２４の前方部と後方部とが結合されてい
る突合わせ継目３７の所で、半径方向フランジ３５によ
って燃焼器ケーシング２４に連結されている。

【００３０】流れスリーブ３４内には、燃焼ライナ３８
が同心に配置されており、燃焼ライナ３８はその前端
で、渡しダクト１８の内側の壁４０に連結されている。
燃焼ライナの後端は、後で詳しく説明する燃焼ライナキ
ャップアセンブリ４２によって支持されており、燃焼ラ
イナキャップアセンブリ４２は、同じ突合わせ継目３７
の所で燃焼器ケーシングに固定されている。渡しダクト
１８の外側の壁３６の周面、及び燃焼ケーシング２４が
（ボルト２８によって）タービンケーシングにボルト止
めされている場所の前方に伸びている流れスリーブ３４
の部分の周面には、開口４４の配列が形成されており、
圧縮機１２からの空気は開口４４を逆流して、燃焼器の
上流側の端又は後端の近くで流れスリーブ３４とライナ
３６との間の環状（半径方向）空間に入り込める（図１
に流れを示す矢印で示してある）ことが理解されるであ
ろう。

【００３１】次に、本発明による燃焼ライナキャップア
センブリ４２を詳しく説明する。図２（Ａ）について説
明すると、燃焼ライナキャップアセンブリ４２はほぼ円
筒形の第１のスリーブ４６を含んでおり、後板４８が第
１のスリーブ４６に固定されている。スリーブは円周方
向に相隔たっている冷却孔４３を有しており、冷却孔４
３によって、圧縮機の空気は後で更に説明するように、
ライナキャップアセンブリに流れ込むことができる。板
４８は全体的に円形の形状であって、スリーブ４６の周
縁に溶接されており、板４８はその前方に、スリーブ４
６の後縁と係合するように構成されている肩５０が形成
されている。板４８には又、各々の燃料ノズルアセンブ
リに対して１つずつ、複数（実施例では５つ）のノズル
開口５２が形成されている。

【００３２】板４８に形成されている各々の燃料ノズル
開口５２には、板４８の後方に延在している浮きカラー
５４がはめられている。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に最
もよく示されているように、板４８に形成されている各
々のノズル開口は、引っ込んだ肩５６によって囲まれて
おり、肩５６は、関連するカラー５４の前方の周縁に形
成されている半径方向フランジ５８を緩く受け入れるよ
うに構成されている。一旦正しく位置決めしたとき、複
数（実施例では３つ）の突片６０がカラーの半径方向フ
ランジ５８に重なるように、板４８の後縁に（周縁に沿
って等間隔に）固定されており、こうして、カラー５４
を所定位置に保持しているが、関連する燃料ノズル３２
（及び関連する旋回器３３）の若干の整合外れ、及び／
又は燃焼器の種々の部品間の許容公差の積重ねに対処す
るように、若干の半径方向の調節ができるようにしてい
る。各々の浮きカラー５４の一番後の縁６２には、半径
を拡大された部分が形成されており、この拡大された部
分は２箇所６４で平坦にされており、これらの２箇所６
４でカラー５４が、隣接している同様なカラーと接して
いるが、これは図３に最もよく示されている。カラーと
燃料ノズルとの間に疲労が生じたとき、必要に応じて浮
きカラー５４を取り外して交換することができる。

【００３３】第１の円筒形スリーブ４６の前端又は下流
側の端は、自由な環状縁６６（図２（Ｃ）に最もよく示
されている）に終端している。スリーブ４６の前縁６６
によって画定されている開口は、衝突板アセンブリ６８
を受け入れている。アセンブリ６８は、図２（Ａ）及び
図２（Ｃ）の他に、図５及び図６に最もよく示されてい
るが、複数の冷却開口７２を有している前方の壁又は衝
突板７０と、図２（Ａ）の参照番号７８の所に示すよう
にスリーブ４６に（剪断ピンによって）リベット止めさ
れた後向きに伸びている外側の円筒形延長部７４（これ
を第３のスリーブとも呼ぶ）とを含んでいる。衝突板７
０には又、後板４８のノズル開口５２と軸方向に整合し
ている複数（即ち５つ）のノズル開口８０が形成されて
いる。ノズル開口８０の各々は、衝突板７０に溶接され
た軸方向に伸びている内側リング８２によって画定され
ている。

【００３４】衝突板７０の中心開口８４には、後向きに
伸びている環状リング（又は第４のスリーブ）８６が溶
接されており、環状リング８６は中心カップ８８を受け
入れている。カップ８８は、衝突板７０と同じく、その
前面９２に複数の冷却開口９０を有しており、本発明の
実施例におけるように、中心ボディを有している燃料ノ
ズルを用いないときに、衝突板７０の中心を「塞ぐ」た
めに用いられている。中心カップ８８は「側壁」９４を
有しており、「側壁」９４はリング８６内に入れ子に受
け入れられており、例えば溶接又はその他の適当な手段
に、リング８６に固定されている。

【００３５】軸方向に整合している一対の後板のノズル
開口５２及び衝突板のノズル開口８０の各々は、予備混
合管９６を受け入れている。各々の予備混合管９６は、
開放端を有しているがっしりした円筒であって、予備混
合管９６の後縁は後板４８の皿孔９８にはまっている
（図２（Ｂ）参照）。予備混合管９６の前縁１００は衝
突板アセンブリ６８の内側リング８２内に入れ子になっ
ており、衝突板７０を越えて（即ち、衝突板７０の下流
側又は前方へ）軸方向に伸びている（図２（Ｃ）参
照）。予備混合管の外径と衝突板にあるそれぞれの開口
との間の小さい環状のすき間が予備混合カップを落ち着
かせ、制御されない空気流が燃焼ライナに入ることを防
止する。しかしながら、予備混合管９６の前端は衝突板
アセンブリ６８に固定されておらず、こうして、ライナ
キャップアセンブリの他の部分を取り外す（又は損傷す
る）ことなく、修理及び／又は交換のために、予備混合
管アセンブリ全体（５つの予備混合管９６、後板４８及
び浮きカラー５４から構成されている）を取り外し易く
している。

【００３６】図２（Ｃ）、図４、図７及び図８について
説明すると、複数のくさび形遮蔽板１０２を予備混合管
９６のそれぞれの前縁１００に固定することができる。
遮蔽板１０２は包括的に、衝突板７０を燃焼器の炎の熱
放射に対して実質的に保護し、ライナキャップアセンブ
リの温度を許容し得る限界内に維持する。この点につい
て言うと、遮蔽板は衝突板７０の冷却開口７２を流れる
空気によって冷却される。遮蔽板は任意の適当な手段に
よって予備混合カップに固定することができるが、予備
混合管アセンブリが取り外し易いという特徴を温存する
ために、遮蔽板１０２は予備混合管９６から自由でなけ
ればならない。しかしながら、ライナアセンブリのモジ
ュール形構造に実質的な障害が必ずしも生じないよう
に、遮蔽板を用いることは随意選択である。いずれにせ
よ、遮蔽板を用いる場合、寸法及び形状は、熱応力の解
析及び試験により、キャップアセンブリの用途ごとに決
定される。遮蔽板を用いることにより得られる他の利点
は、遮蔽板がブラッフボディ効果を生み出すのに役立
ち、これが燃焼器内の炎を安定化する助けになることで
ある。

【００３７】環状板ばね１０４が、スリーブ４６の前方
部の周りに固定されており、ライナキャップアセンブリ
４２をライナの後端内に挿入したときに、燃焼ライナ３
８の内面に係合するように構成されている。予備混合カ
ップ及び衝突板アセンブリを更に支持するために、内側
リング１０６と、外側リング１０８と、内側リング１０
６と外側リング１０８との間を伸びている複数の半径方
向スポーク又は支柱１１０とを含んでいる支持支柱アセ
ンブリが設けられている。内側リング１０６は衝突板ア
センブリ６８の環状リング（又は第４のスリーブ）８６
の周りに固定されており、外側リング１０８は衝突板ア
センブリの外側の円筒形延長部（又は第３のスリーブ）
７４の内面に固定されている。

【００３８】本発明による多重ノズルライナキャップア
センブリ４２は、環状の取り付けフランジリング１１４
から後向きに伸びていると共にスリーブ４６から半径方
向に隔たっている円筒形リング部（第２のスリーブとも
呼ぶ）１１２を含んでいる取り付けフランジアセンブリ
によって、燃焼器ケーシング内に固定されている。円筒
形リングは、スリーブ４６及び円筒形リング部１１２の
両方に溶接された円周方向に相隔たっている複数の支柱
１１６によって、スリーブに固定されている。

【００３９】図１に戻って説明すると、フランジ１１４
は流れスリーブのフランジ３５に隣接して、継目３７の
所で燃焼器ケーシングのフランジ間に挟まれている。図
１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）について説明すると、取り
付けフランジリング１１４の内面には、複数（実施例で
は３つ）の燃焼ライナストッパ１１８が設けられてお
り、燃焼ライナストッパ１１８はフランジリングの前方
に伸びており、関連する燃焼ライナ３８の端と係合し
て、燃焼の熱により、ライナが後向きに膨張することを
防止するように構成されている。このため、ライナ３８
は渡しダクトの壁４０の方に前方へ膨張するように強制
され、こうして、燃焼器のどの部品にも損傷が生じない
ようにしている。

【００４０】本発明について以上説明したところから、
本発明は、従来の燃焼キャップアセンブリに比べて、次
の利点をもたらすことが明らかであろう。 （１）取り外しが容易で、修理が可能で及び／又は交換
が可能であるキャップアセンブリを用いることにより、
損傷を受けたキャップアセンブリの経済的な修理又は加
工のやり直しができる。

【００４１】（２）必要とする工具が極く少なく、労働
集約形でない単純なアセンブリを用いることにより、製
造サイクルの時間が短く、製造コストが安い。 （３）ここで説明した構造は、許容し得るような検査及
び修理間隔を満足する。 （４）基本的なライナキャップアセンブリの構造を変え
ずに、初めから見込まれたものも、予見されなかったも
のをも含めて、設計の格上げができる。

【００４２】本発明を現在最も実用的で好ましい実施例
と考えられるものについて説明したが、本発明は、ここ
で説明した実施例に制限されず、むしろ特許請求の範囲
内に含まれる種々の変更及び均等物に及ぶことを承知さ
れたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるガスタービン燃焼器の
部分断面図である。

【図２】図２（Ａ）は図１に示す燃焼器内に付設されて
いる燃焼器ライナキャップアセンブリの部分断面図であ
り、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す燃焼器ライナキャッ
プアセンブリの構造の細部を示す拡大図であり、図２
（Ｃ）は図２（Ａ）に示す燃焼器ライナキャップアセン
ブリの構造の細部を示す他の拡大図である。

【図３】図２（Ａ）に示す燃焼ライナキャップアセンブ
リの後方端面図である。

【図４】図１の燃焼器ライナキャップアセンブリの前方
端面図である。

【図５】図２（Ａ）に示す燃焼ライナキャップアセンブ
リ内に付設されている衝突板アセンブリ及び支持支柱ア
センブリの側断面図である。

【図６】図５に示す衝突板アセンブリの部分的な前方端
面図である。

【図７】図２（Ａ）に示す燃焼ライナキャップアセンブ
リに付設されている予備混合管及び関連する遮蔽板の側
断面図である。

【図８】図７に示す予備混合管の前方端面図である。

【図９】図１に示す燃焼ライナキャップアセンブリの一
部の側断面図である。

【図１０】図１０（Ａ）は図１に示す燃焼ライナキャッ
プアセンブリ内に付設されている外側スリーブ及び取り
付けフランジアセンブリの側断面図であり、図１０
（Ｂ）は図１０（Ａ）に示す外側スリーブ及び取り付け
フランジアセンブリの構造の細部を示す拡大図である。

【符号の説明】

１０ ガスタービン ４２ 燃焼ライナキャップアセンブリ ４６ 第１のスリーブ ４８ 後板 ５２ ノズル開口 ５４ 浮きカラー ６８ 衝突板アセンブリ ８０ ノズル開口 ９６ 予備混合管

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの多重ノズル燃焼器に用い
   る燃焼ライナキャップアセンブリであって、 後端と前端とを有しているほぼ円筒形の第１のスリーブ
   と、 対応する数の燃料ノズルを受け入れる第１の複数の開口
   を有しており、前記スリーブの前記後端に固定されてい
   る後板と、 該後板に設けられている前記第１の複数の開口と実質的
   に整合している第２の複数の開口を有しており、前記ス
   リーブの前記前端に固定されている前板アセンブリと、 前端と後端とを有しており、前記後板と前記前板アセン
   ブリとの間で前記スリーブ内を軸方向に伸びており、そ
   れぞれがその後端では前記第１の複数の開口のうちの対
   応する１つの開口内に支持されていると共にその前端で
   は前記第２の複数の開口のうちの対応する１つの開口内
   に支持されている複数の開放端付き予備混合管とを備え
   た燃焼ライナキャップアセンブリ。
2. 【請求項２】 前記予備混合管の各々の前記前端は、前
   記第２の複数の開口のうちの対応する１つの開口内に支
   持されているが、該開口に固定されていない請求項１に
   記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
3. 【請求項３】 前記予備混合管の各々の前記後端は、前
   記第１の複数の開口の対応する１つの開口内に支持され
   ていると共に固定されている請求項２に記載の燃焼ライ
   ナキャップアセンブリ。
4. 【請求項４】 前記予備混合管の各々の前記前端は、前
   記第２の複数の開口のうちの対応する１つの開口内に支
   持されているが、該開口に固定されていない請求項３に
   記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
5. 【請求項５】 複数のノズルカラーが前記後板の後方に
   延在しており、前記複数のノズルカラーの各々は、前記
   第１の複数の開口のそれぞれ１つと整合している請求項
   １に記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
6. 【請求項６】 前記複数のノズルカラーの各々は、前記
   後板に対して移動できるように該後板に取り付けられて
   いる請求項５に記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
7. 【請求項７】 複数のノズルカラーの各々が前記後板に
   固定されている複数の抑え片により前記板に取り付けら
   れている請求項１に記載の燃焼ライナキャップアセンブ
   リ。
8. 【請求項８】 前記ほぼ円筒形の第１のスリーブは、複
   数の支柱部品によりほぼ円筒形の半径方向外側の第２の
   スリーブに固定されており、前記複数の支柱部品は、前
   記第１のスリーブと前記第２のスリーブとの間に円形配
   列で設けられている請求項１に記載の燃焼ライナキャッ
   プアセンブリ。
9. 【請求項９】 前記第２のスリーブは、当該ライナキャ
   ップアセンブリを前記燃焼器内に固定する半径方向取り
   付けフランジを有している環状リングを含んでいる請求
   項８に記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
10. 【請求項１０】 前記前板アセンブリは、前記第２の複
    数の第２の開口の他に中心開口が形成されている衝突板
    と、該衝突板のほぼ全体にわたって配列されている複数
    の冷却材開口とを含んでいる請求項１に記載の燃焼ライ
    ナキャップアセンブリ。
11. 【請求項１１】 前記衝突板は、該衝突板に固定されて
    いると共に該衝突板から後方に伸びているほぼ円筒形の
    第３のスリーブを含んでおり、該第３のスリーブは、前
    記第１のスリーブ内に入れ子に受け入れらている請求項
    １０に記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
12. 【請求項１２】 前記衝突板は、前記中心開口に固定さ
    れていると共に該中心開口の後方に伸びている第４のス
    リーブと、該第４のスリーブ内に固定されている中心カ
    ップとを含んでおり、該中心カップは、複数の冷却開口
    が形成されている前面を有している請求項１０に記載の
    燃焼ライナキャップアセンブリ。
13. 【請求項１３】 前記衝突板は、そのほぼ全面にわたっ
    て複数の遮蔽板により遮蔽されている請求項１０に記載
    の燃焼ライナキャップアセンブリ。
14. 【請求項１４】 各々の予備混合管は、該予備混合管の
    前縁に固定されている前記複数の遮蔽板のうちの１つを
    有している請求項１３に記載の燃焼ライナキャップアセ
    ンブリ。
15. 【請求項１５】 前記第１のスリーブは、該第１のスリ
    ーブの円周に沿って相隔たっている複数の冷却孔を有し
    ている請求項１に記載の燃焼ライナキャップアセンブ
    リ。
16. 【請求項１６】 前記第１のスリーブの前記前端に隣接
    しており該第１のスリーブの外面に支持されていると共
    に、燃焼ライナに係合するように構成されている環状封
    じを含んでいる請求項１に記載の燃焼ライナキャップア
    センブリ。
17. 【請求項１７】 前記第２のスリーブは、当該ライナキ
    ャップアセンブリを前記燃焼器内に固定する半径方向取
    り付けフランジを有している環状リングを含んでいる請
    求項１６に記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
18. 【請求項１８】 前記環状リングは、複数の燃焼ライナ
    ストッパを装備している請求項１７に記載の燃焼ライナ
    キャップアセンブリ。
19. 【請求項１９】 前記第３のスリーブと前記第４のスリ
    ーブとの間を伸びている補強支柱アセンブリを含んでい
    る請求項１２に記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
20. 【請求項２０】 ガスタービンの多重ノズル燃焼器に用
    いる燃焼ライナキャップアセンブリであって、 後端と前端とを有しているほぼ円筒形の第１のスリーブ
    と、 ノズルを受け入れる複数の開口を有しており前記第１の
    スリーブの前記後端に固定されている後板と、前端と前
    記後板に固定されている後端とを有している複数の予備
    混合管とを含んでいるモジュール形予備混合アセンブリ
    と、 前記予備混合管のそれぞれの前端を受け入れる複数の開
    口を有している衝突板を含んでおり、前記第１のスリー
    ブの前記前端内に固定されているモジュール形衝突板ア
    センブリとを備えた燃焼ライナキャップアセンブリ。
21. 【請求項２１】 前記円筒形の第１のスリーブの半径方
    向外側に隔たっている円筒形の第２のスリーブと、前記
    第１のスリーブと前記第２のスリーブとの間を伸びてい
    ると共に前記第１のスリーブと前記第２のスリーブとに
    固定されている複数の支柱と、燃焼器ケーシングの突合
    わさるフランジ間の凹部内に受け入れられるように構成
    されている半径方向取り付けフランジとを含んでいるラ
    イナ取り付けアセンブリを更に含んでいる請求項２０に
    記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
22. 【請求項２２】 前記予備混合管の前記前端は、それぞ
    れ整合している衝突板の開口の中に受け入れられている
    が、該開口に固定されていない請求項２０に記載の燃焼
    ライナキャップアセンブリ。
23. 【請求項２３】 複数のノズルカラーが前記後板の後方
    に延在しており、前記複数のノズルカラーの各々は、前
    記後板のノズル開口のそれぞれ１つと整合している請求
    項２０に記載の燃焼ライナキャップアセンブリ。
24. 【請求項２４】 前記複数のノズルカラーの各々は、前
    記後板に対して移動できるように該後板に取り付けられ
    ている請求項２３に記載の燃焼ライナキャップアセンブ
    リ。
25. 【請求項２５】 前記ノズルカラーの各々は、前記後板
    に固定されている複数の抑え片により前記板に取り付け
    られている請求項２４に記載の燃焼ライナキャップアセ
    ンブリ。
26. 【請求項２６】 前記衝突板は、中心カップがはめられ
    ている中心開口を有している請求項２０に記載の燃焼ラ
    イナキャップアセンブリ。
27. 【請求項２７】 前記衝突板は、複数の冷却開口を有し
    ている請求項２０に記載の燃焼ライナキャップアセンブ
    リ。