(57)【要約】      （修正有）【課題】タービン燃焼器のキャップアセンブリ内で燃料ノズルを配置するために使用される燃料ノズルスプリングサポートシステムを提供する。【解決手段】燃料ノズルスプリングサポートシステム１００は、燃料ノズル６０と、キャップアセンブリ６５と、燃料ノズル６０とキャップアセンブリ６５の間に配置されたスプリングサポート１１０とを含む。本燃料ノズルスプリングサポートシステム１００は、大規模な機器取替または莫大な変更費用を要することなく、燃料ノズルの固有振動数を好適に低下または変化させることができる。【選択図】図６
2010236547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ノズル（６０）と、
キャップアセンブリ（６５）と、
前記燃料ノズル（６０）と前記キャップアセンブリ（６５）の間に配置されたスプリングサポート（１１０）とを備える、燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項２】
前記スプリングサポート（１１０）はフラシール（１２０）を備える、請求項１に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項３】
前記スプリングサポート（１１０）は前記フラシール（１２０）を取り囲むカラー（１３０）を備える、請求項２に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項４】
前記フラシール（１２０）は前記燃料ノズル（６０）を取り囲む、請求項２に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項５】
前記フラシール（１２０）は約３０〜１５０ｋｌｂ／ｉｎを上回る剛性を有する、請求項２に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項６】
前記フラシール（１２０）はニッケルクロム合金を含む、請求項２に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項７】
前記フラシール（１２０）は複数のフラシール（１２０）からなる、請求項２に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項８】
前記燃料ノズル（６０）はその周囲にリング（７５）を備え、前記スプリングサポート（１１０）は前記リング（７５）の周囲に配置される、請求項１に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項９】
前記燃料ノズル（６０）の固有振動数は、前記スプリングサポート（１１０）がその上に配置されている場合は約２３０Ｈｚを上回る、請求項１に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム（１００）。
【請求項１０】
燃料ノズル（６０）及びキャップアセンブリ（６５）を有する燃焼器（３０）の運転方法であって、
前記燃料ノズル（６０）の固有振動数を変更するためにスプリングサポート（１１０）の大きさを設定するステップと、
前記燃料ノズル（６０）と前記キャップアセンブリ（６５）の間に前記スプリングサポート（１１０）を配置するステップと、
前記燃料ノズル（６０）を前記変更した固有振動数で作動させるステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してガスタービンエンジンに関し、より詳細には、タービン燃焼器のキャップアセンブリ内で燃料ノズルを配置するために使用されるスプリングサポートに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、概して様々な構成で内部に配置された複数の燃料ノズルを有する燃焼器を含む。例えば、ニューヨーク州スケネクタディのゼネラル・エレクトリック・カンパニーによって提供されるＤＬＮ２．６＋（「乾式低ＮＯｘ」）燃焼システムは、５つの外側燃料ノズルによって取り囲まれた中央燃料ノズルを有する６つの燃料ノズル構造を備えている。そのような燃焼システムは、反応又は燃焼帯に侵入する前に１つ以上の燃料流及び空気流を混合する。そのような予混合は、全体的な燃焼温度を下げるのみならず、窒素酸化物（ＮＯｘ）等の望ましくない排出物を減らす傾向がある。
【０００３】
周知のように、燃料ノズルは、概してフランジ上に取り付けられた多数の燃料及び空気管を含む。ＤＬＮ２．６＋燃焼システムでは、燃料ノズルはやや片持ち式でキャップアセンブリ内に配置される。しかしながら、片持ち構造と中央燃料ノズルの固有振動数との組み合わせはやや高い振幅共鳴を引き起こし、フランジと１つの外側予混合管の間のブレイズド接合に関する問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，０８２，７６６Ｂ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料ノズル及びキャップアセンブリの設計は、接合に関する問題を取り除くように修正することはできるが、現場には現在動作中の機器が相当数ある。従って、高い振幅共鳴に関して生じる可能性があるあらゆる問題を避けるために、中央燃料管の固有振動数を低下又は少なくとも変化させるシステム及び方法に対する要求がある。このシステム及び方法は、大規模な機器取替又は莫大な変更費用を要することなく、燃料ノズルの固有振動数を好適に低下又は変化させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、燃料ノズルスプリングサポートシステムを提供する。燃料ノズルスプリングサポートシステムは、燃料ノズルと、キャップアセンブリと、燃料ノズルとキャップアセンブリの間に配置されたスプリングサポートとを含む。
【０００７】
本発明は更に、燃料ノズル及びキャップアセンブリを有する燃焼器の運転方法を提供する。方法は、燃料ノズルの固有振動数を変更するためにスプリングサポートの大きさを設定するステップと、燃料ノズルとキャップアセンブリの間にスプリングサポートを配置するステップと、燃料ノズルを変更した固有振動数で作動させるステップとを含む。
【０００８】
本発明は、更なる燃料ノズルスプリングサポートシステムを提供する。燃料ノズルスプリングサポートシステムは、燃料ノズルと、キャップアセンブリと、燃料ノズルとキャップアセンブリの間に配置されたスプリングサポートとを含む。スプリングサポートは、フラシール（ｈｕｌａ  ｓｅａｌ）及びカラーを含む。
【０００９】
本発明の上記及びその他の特徴は、図面及び添付の特許請求の範囲を参照しながら以下の詳細な説明を検討することで当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】周知の燃料ノズル及びキャップアセンブリの斜視図である。
【図３】図２の燃料ノズル及びキャップアセンブリの側断面図である。
【図４】図２の燃料ノズルの機械加工リング及びキャップアセンブリの浮遊カラーの側断面図である。
【図５】本明細書に記載の燃料ノズルスプリングサポートの斜視図である。
【図６】燃料ノズル及びキャップアセンブリを有する本明細書に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステムの斜視図である。
【図７】図６の燃料ノズルの機械加工リング、スプリングサポート、及びキャップアセンブリの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面全体を通して同様の参照番号が同様の要素を示す図面を参照すると、図１はガスタービンエンジン１０の概略図を示す。周知のように、ガスタービンエンジン１０は流入空気流を圧縮するための圧縮機２０を含む。圧縮機２０は、圧縮空気流を燃焼器３０に供給する。燃焼器３０は、圧縮空気流を圧縮燃料流と混合して、混合物に点火する。（単一の燃焼器３０が示されているが、ガスタービンエンジン１０は任意の数の燃焼器３０を含んで良い。）更に、高温燃焼ガスがタービン４０に供給される。高温燃焼ガスは、機械仕事を発生するようにタービン４０を駆動する。タービン４０によって発生した機械仕事は、圧縮機２０と、例えば発電機等の外部負荷５０とを駆動する。ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、様々な種類の合成ガス、及びその他の種類の燃料を使用することができる。ガスタービンエンジン１０は、本明細書において、その他の構造を有しても良く、その他の種類の部品を使用しても良い。
【００１２】
図２〜４は、既存の燃料ノズル６０を示す。具体的には、９ＦＢＡ中央燃料ノズル６０を示す。燃料ノズル６０は、キャップアセンブリ６５内に配置される。キャップアセンブリ６５は、ＤＬＮ２．６＋燃焼システムの一部であり得る。図示するように、ＤＬＮ２．６＋燃焼システムは、１つのノズルの周囲に５つのノズルがある構造を使用している。具体的には、ノズル６０は、燃料ノズル６０上の機械加工リング７５に沿って浮かんでいる浮遊カラー７０を介してキャップアセンブリ６５内に保持される。９ＦＢＡ中央燃料ノズル６０は、３／ｒｅｖロータ速度に対してほぼゼロマージンで動作する。上述の通り、高い振幅共鳴によって、フランジ８０と燃料ノズル６０の外側予混合管８５の間で問題が生じていた。
【００１３】
図５〜７は、本明細書に記載の燃料ノズルスプリングサポートシステム１００を示す。燃料ノズルスプリングサポートシステム１００は、燃料ノズル６０とキャップアセンブリ６５の間に配置されたスプリングサポート１１０を含む。図５に示すように、スプリングサポート１１０は、外側カラー１３０内に配置されたフラシール１２０を含む。例えば、所有者が共通の米国特許第６，３３４，３１０号に記載されているように、フラシール１２０は、円形ループ状に形成されたリーフスプリングのシステムとして定義される。フラシール１２０は、概して２つの同心ダクト間の滑り界面接合又は環状キャップを封止するために使用される。
【００１４】
フラシール１２０は、燃料ノズルスプリングサポートシステム１００に対してスプリング剛性及び減衰を提供する。図６及び７に示すように、フラシール１２０は、浮遊カラー７０を使用する代わりに燃料ノズル６０の機械加工リング７５に対して配置することができる。フラシール１２０は、３６０度全周で燃料ノズル６０を支持する。スプリングサポート１１０は、内部で多数のフラシール１２０を使用することができる。剛性を提供することに加えて、フラシール１２０における摩擦損失によって機械的減衰を提供して振幅を減少させることができる。
【００１５】
従って、燃料ノズル６０の中央部でフラシール１２０を使用することにより、ノズル６０の固有振動数を増大させることができる。具体的には、フラシール１２０は、ノズル６０の第１固有振動数を約１５０Ｈｚから約２３０Ｈｚ以上に上昇させることができる。利用可能空間に基づいて、フラシール１２０は固有振動数を約４倍以上に増大させることができる。フラシール１２０とシールの剛性は、燃料ノズルの固有振動数を所望範囲に移動させるように大きさを設定しても良い。フラシール１２０は、好ましくは約７０ｋｌｂ／ｉｎの剛性を有し、約３０ｋｌｂ／ｉｎから約１５０ｋｌｂ／ｉｎを上回る範囲に及んでも良い。フラシール１２０は、インコネルＸ７５０（約７００℃（華氏１２９０度）の高温でのクリープ破壊強度を有する、アルミニウム及びチタンを添加することによって析出硬化されたニッケルクロム合金）又は同様の種類の材料で作ることができる。
【００１６】
従って、スプリングサポート１１０を使用することにより、中央燃料ノズル６０及びキャップアセンブリ６５の費用のかかる改良が回避される。更に、スプリングサポート１１０を使用することにより、現場で改良することができる。スプリングサポート１１０は更に、燃料ノズル６０の有効寿命を増加させることができる。
【００１７】
上述の内容は本発明の特定の実施形態のみに関連していること、また以下の特許請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の一般的な技術的思想及び技術的範囲から逸脱することなく、当業者が本明細書において多くの変更及び修正を行うことができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００１８】
１０  ガスタービンエンジン
２０  圧縮機
３０  燃焼器
４０  タービン
５０  外部負荷
６０  燃料ノズル
６５  キャップアセンブリ
７０  浮遊カラー
７５  機械加工リング
８０  フランジ
８５  予混合管
１００  燃料ノズルスプリングサポートシステム
１１０  スプリングサポート
１２０  フラシール
１３０  カラー
【図１】
2010236547.tif 000003
【図２】
2010236547.tif 000004
【図３】
2010236547.tif 000005
【図４】
2010236547.tif 000006
【図５】
2010236547.tif 000007
【図６】
2010236547.tif 000008
【図７】
2010236547.tif 000009