(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼器のための希釈剤用シュラウド及び関連する方法を提供する。【解決手段】１以上の貫通バッフル孔を有するバッフルプレート３０と、該１以上の貫通バッフル孔を貫通して延びる１以上の燃料ノズル１２とを含む。１以上の希釈剤用シュラウドが、１以上のバッフルプレート３０に取付けられかつ１以上の燃料ノズル１２の混合チャンバ５４に向けて希釈流４０を導くように構成される。バッフルプレート３０と燃料ノズル１２の外表面６４との間のバッフルプレートギャップ７４を通してプレナム３８から希釈流４０を強制的に送るステップを含む。希釈流４０は、バッフルプレート３０から延びる１以上の希釈剤用シュラウドによって燃料ノズル先端５２を貫通して延びる複数の空気スワーラ孔６２に向けて導かれる。希釈流４０は、複数の空気スワーラ孔６２を通して混合チャンバ５４内に流される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（１０）であって、
１以上の貫通バッフル孔（３２）を備えたバッフルプレート（３０）と、
前記１以上の貫通バッフル孔（３２）を貫通して延びる１以上の燃料ノズル（１２）と、
前記１以上のバッフルプレート（３０）に取付けられかつ前記１以上の燃料ノズル（１２）の混合チャンバ（５４）に向けて希釈流（４０）を導くように構成された１以上の希釈剤用シュラウドと
を備える燃焼器（１０）。
【請求項２】
前記１以上の燃料ノズル（１２）が、該１以上の燃料ノズル（１２）の外表面（６４）から燃料ノズル先端（５２）を貫通して前記混合チャンバ（５４）まで延びる複数の空気スワーラ孔（６２）を含む、請求項１記載の燃焼器（１０）。
【請求項３】
前記１以上の希釈剤用シュラウドが、前記複数の空気スワーラ孔（６２）に向けて前記希釈流（４０）を導くように構成される、請求項２記載の燃焼器（１０）。
【請求項４】
前記１以上の燃料ノズル（１２）の各燃料ノズル（１２）と対応する希釈剤用シュラウドとの間のギャップ（７４）が略等しい、請求項１記載の燃焼器（１０）。
【請求項５】
前記１以上の燃料ノズル（１２）が６つの燃料ノズル（１２）である、請求項１記載の燃焼器（１０）。
【請求項６】
前記６つの燃料ノズル（１２）が中心燃焼器ハブ（３４）の周りに配列される、請求項５記載の燃焼器（１０）。
【請求項７】
燃料ノズル（１２）の混合チャンバ（５４）内に希釈流（４０）を導入する方法であって、
バッフルプレート（３０）と前記燃料ノズル（１２）の外表面（６４）との間のバッフルプレートギャップ（７４）を通してプレナム（３８）から前記希釈流（４０）を強制的に送るステップと、
前記バッフルプレート（３０）から延びる１以上の希釈剤用シュラウドによって燃料ノズル先端（５２）を貫通して延びる複数の空気スワーラ孔（６２）に向けて前記希釈流（４０）を導くステップと、
前記複数の空気スワーラ孔（６２）を通して前記混合チャンバ（５４）内に前記希釈流（４０）を流すステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記燃料ノズル先端（５２）内の複数のパージ空気流孔（５０）によって前記混合チャンバ（５４）内にパージ空気流（４８）を強制的に送るステップを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記燃料ノズル先端（５２）内の複数の燃料孔（６０）によって前記混合チャンバ（５４）内に燃料流（５８）を強制的に送るステップを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記混合チャンバ（５４）内で前記希釈流（４０）を燃料流（５８）と混合するステップを含む、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には燃焼器に関する。より具体的には、本発明は、燃焼器への希釈流の導入に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼器は一般に、燃焼チャンバに燃料又は燃料と空気の混合気を導入する１以上の燃料ノズルを含んでおり、そこで燃料を点火燃焼させる。幾つかの燃焼器では、燃料ノズルは、燃焼器のバッフルプレート内に配置された孔を貫通して延びる。これらの燃焼器では、多くの場合に窒素又は蒸気である大量の希釈剤を燃焼器に導入して、ＮＯｘ及び／又はＣＯ排出量を低減しかつ／又は燃焼器の出力を強化することが有利であることが多い。希釈剤は、バッフルプレートと各燃料ノズルとの間のギャップを通してチャンバから強制的に送られ、次に燃料ノズルの周辺部に沿って流れ、その周辺部において、希釈剤の一部分が複数の空気スワーラ孔に流入しかつ空気と混合され、燃料ノズル内に導入される。しかしながら、幾つかの条件下では、希釈剤は、例えば燃焼器の中心ハブ近くの低圧領域によって、複数の空気スワーラ孔から離れる方向に該中心ハブに向けて引き寄せられる。希釈剤が中心ハブに向けて引き寄せられると、希釈剤の有効性が低下し、燃焼器内において吹消えのような動作性の問題を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第３６９３３４７号明細書
【特許文献２】米国特許第３７８５１４６号明細書
【特許文献３】米国特許第４５２２０２４号明細書
【特許文献４】米国特許第５９８３６２２号明細書
【特許文献５】米国特許第６３７０８６２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの態様によると、燃焼器は、１以上の貫通バッフル孔を備えた１以上のバッフルプレートと、該１以上の貫通バッフル孔を貫通して延びる１以上の燃料ノズルとを含む。１以上の希釈剤用シュラウドが、１以上のバッフルプレートに取付けられかつ１以上の燃料ノズルの混合チャンバに向けて希釈流を導くように構成される。
【０００５】
本発明の別の態様によると、燃料ノズルの混合チャンバ内に希釈流を導入する方法は、バッフルプレートと燃料ノズルの外表面との間のバッフルプレートギャップを通してプレナムから希釈流を強制的に送るステップを含む。希釈流は、バッフルプレートから延びる１以上の希釈剤用シュラウドによって燃料ノズル先端を貫通して延びる複数の空気スワーラ孔に向けて導かれる。希釈流は、複数の空気スワーラ孔を通して混合チャンバ内に流される。
【０００６】
上記その他の利点並びに特徴は、図面と関連させてなした以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００７】
本発明は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の上記その他の特徴並びに利点は、添付図面と関連させてなした以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】燃焼器の実施形態の断面図。
【図２】図１の燃焼器の端面図。
【図３】図１の燃焼器の端部カバーの実施形態の断面図。
【図４】燃焼器の実施形態の燃料ノズルの部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この詳細な説明は、図面を参照しながら実施例によって、その利点及び特徴と共に本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
図１に示すのは、燃焼器１０の実施形態である。燃焼器１０は、端部カバー１４に配置された複数のノズル１２を含む。加圧空気及び燃料が、端部カバー１４を貫通して複数のノズル１２に導かれ、複数のノズル１２は、それら加圧空気及び燃料の混合気を燃焼器１０内に分配する。燃焼器１０は、一般にケーシング１８、ライナ２０及び流れスリーブ２２によって形成された燃焼チャンバ１６を含む。幾つかの実施形態では、スリーブ２２及びライナ２０は、略同軸に配置されて環状空気通路２４を形成し、この環状空気通路２４は、それを通して空気流が流れて、燃焼チャンバ１６を冷却しかつ／又は例えばライナ２０内の複数の穿孔を介して該燃焼チャンバ１６内に流入せしめることができる。ケーシング１８、ライナ２０及び流れスリーブ２２は、トランジションピースを通してタービン２８に向けて所望の混合気の流れを供給するように構成される。
【００１１】
次に図２を参照すると、燃焼器１０は、６つのバッフル孔３２を有するバッフルプレート３０を含み、それら６つのバッフル孔３２を貫通して、例えば各バッフル孔３２を通して１つの燃料ノズル１２が延びるように６つの燃料ノズル１２が延びている。図２には６つの燃料ノズル１２を示しているが、その他の個数の燃料ノズル１２、例えば１つ又は４つの燃料ノズル１２を用いることができることを理解されたい。図３に最も良く示しているように、燃料ノズル１２は、燃焼器１０の中心ハブ３４の周りに配置される。次に図４を参照すると、バッフルプレート３０及びカバーリング３６は、プレナム３８を形成し、このプレナム２０内にはカバーリング３６内のオリフィス４２の配列を介して希釈（剤）流４０が導かれる。幾つかの実施形態では、希釈流４０としては、蒸気、又は窒素のようなその他の希釈剤を含むことができる。
【００１２】
図４に示すように、各燃料ノズル１２は、１以上のパージ空気チャンバ４４と１以上の燃料チャンバ４６とを含む。パージ空気流４８は、パージ空気チャンバ４４からノズル先端５２を貫通して延びる複数のパージ空気孔５０を通してノズルキャップの下方に配置された混合チャンバ５４内に強制的に送られる。同様に、燃料流５８は、燃料チャンバ４６からノズル先端５２を貫通して延びる複数の燃料孔６０を通して混合チャンバ５４内に強制的に送られる。さらに、複数の空気スワーラ孔６２が、燃料ノズル１２の外表面６４から該燃料ノズル１２を貫通してノズル先端５２まで延びる。幾つかの実施形態ではかつ／又は特定の運転条件下では、パージ空気チャンバ４４には、燃料流５８を供給することができ、また／或いは燃料チャンバ４６には、パージ空気流４８を供給することができることを理解されたい。
【００１３】
希釈剤用シュラウド６６が、各バッフル孔３２に配置されかつ燃料ノズル１２の外表面６４の半径方向外側に設置される。希釈剤用シュラウド６６は、外表面６４に沿ってバッフルプレート３０から前方に燃焼器１０のキャップ端部６８に向けて延びる。希釈剤用シュラウド６６は、例えば溶接、ロウ付け、１以上のメカニカルファスナ或いはその他の取付け手段によってバッフルプレート３０に取付けることができる。さらに、幾つかの実施形態では、希釈剤用シュラウド６６は、例えば圧入又は締り嵌めなどによる摩擦によってバッフルプレート３０に固定することができる。希釈剤用シュラウド６６は、燃料ノズル１２の周りで円周方向に延び、また幾つかの実施形態では、略円筒形状である。
【００１４】
希釈流４０がプレナム３８からかつバッフル孔３２を通って流れる時に、希釈剤用シュラウド６６は、複数の空気スワーラ孔６２に向けて希釈流４０を導く。希釈流４０の所望の一部分が、複数の空気スワーラ孔６２を通ってかつ混合チャンバ６４内に流れ、混合チャンバ６４内において、希釈流４０がパージ空気流４８及び燃料流５８と混合する。
【００１５】
希釈剤用シュラウド６６の長さ７０は、複数の空気スワーラ孔６２に向けて希釈流４０の所望の一部分を導くのにかつ該希釈流４０の所望の一部分が中心ハブ３４に向けて流れるのを防止するのに十分なものである。幾つかの実施形態では、希釈剤用シュラウド６６は、複数の空気スワーラ孔６２を越えて延びて、希釈流４０の所望の一部分が複数の空気スワーラ孔６２に向けて導かれるのをさらに確実にすることができる。さらに、幾つかの実施形態では、希釈剤用シュラウド６６は、該希釈剤用シュラウド６６が燃料ノズル軸線７２の周りで燃料ノズル１２と略同心になるように配置することができる。希釈剤用シュラウド６６を燃料ノズル１２と同心に配置することにより、該燃料ノズル１２の周辺周りでの希釈流４０の均一性が高められる。さらに、燃焼器１０内の各燃料ノズル１２において、シュラウドギャップ７４が略等しくなって、燃焼器１０全体にわたる希釈流４０の均一性を高めることができる。
【００１６】
限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解される筈である。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の技術思想及び技術的範囲に相応するあらゆる数の変形、変更、置換え又は均等な構成を組込むように改良することができる。さらに、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態の一部のみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は、上記の説明によって限定されるものと見なすべきでなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００１７】
１０  燃焼器
１２  燃料ノズル
１４  端部カバー
１６  燃焼チャンバ
１８  ケーシング
２０  ライナ
２２  流れスリーブ
２４  環状空気通路
２６  トランジションピース
２８  タービン
３０  バッフルプレート
３２  バッフル孔
３４  中心ハブ
３６  カバーリング
３８  プレナム
４０  希釈流
４２  オリフィス
４４  パージ空気チャンバ
４６  燃料チャンバ
４８  パージ空気流
５０  パージ空気孔
５２  ノズル先端
５４  混合チャンバ
５６  ノズルキャップ
５８  燃料流
６０  燃料孔
６２  空気スワーラ孔
６４  外表面
６８  キャップ端部
７０  長さ
７２  燃料ノズル軸線
７４  シュラウドギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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