(57)【要約】【課題】偏心スロート及び出口を備えた燃焼器ライナを提供すること。【解決手段】本出願は燃焼器（１００）用のライナ（２００）を提供する。燃焼器ライナ（２００）は、口状部（２０５）、１以上の角度付き移行ゾーン（２２０）、及び偏心出口（２４５）を含むことができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（１００）のライナ（２００）であって、
口状部（２０５）と、
１以上の角度付き移行ゾーン（２２０）と、
偏心出口（２４５）と
を備えるライナ（２００）。
【請求項２】
燃焼ゾーン（２１０）を更に備える、請求項１記載のライナ（２００）。
【請求項３】
１以上の直線状移行ゾーン（２３０）を更に備える、請求項１記載のライナ（２００）。
【請求項４】
前記偏心出口（２４５）の周辺に位置付けられた偏心スロート（２４０）を更に備える、請求項１記載のライナ（２００）。
【請求項５】
前記偏心出口（２４５）及び前記偏心スロート（２４０）がＦｏｒｓｔｍａｎファンネルを含む、請求項４記載のライナ（２００）。
【請求項６】
前記１以上の角度付き移行ゾーン（２２０）が、第１の平坦な側部（２５０）と、第２の段付き側部（２６０）とを含む、請求項１記載のライナ（２００）。
【請求項７】
前記１以上の角度付き移行ゾーン（２２０）が、第１の段付き側部（３５０）と、第２の段付き側部（３６０）とを含む、請求項１記載のライナ（２００）。
【請求項８】
燃料及び空気を燃焼器（１００）内で混合する方法であって、
燃料及び空気を燃焼器ライナ（２００）に流す段階と、
燃料及び空気を１以上の角度付き移行ゾーン（２２０）に流す段階と、
燃料及び空気を偏心スロート（２４０）に流す段階と
を含む方法。
【請求項９】
燃料及び空気を前記を１以上の角度付き移行ゾーン（２２０）に流す段階及び前記偏心スロート（２４０）に流す段階が、燃料及び空気が貫通して流れるにつれてその回転速度を低下させる段階を含む、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体としてガスタービンエンジンに関し、より詳細には、偏心スロート及び出口を備えた燃焼器ライナ又は他のタイプの通路に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代のガスタービンエンジンは一般に、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）に関して厳密なエミッション指針に従って運転する必要がある。従って、ガスタービンエンジンは、望ましくない大気エミッションを生成することなく高効率で運転しなければならない。このため、現在の多くのガスタービンエンジンは、低ＮＯｘ燃焼を得るために極めて希薄な予混合火炎を使用している。
【０００３】
タービンエミッションを制限する１つの方法は、燃焼器内で燃料と空気の良好な混合を確実にすることである。適切に混合するには、希釈調整又は同様の方法を用いた混合流の操作を必要とする可能性がある。しかしながら、フィールド内の燃焼の調整は、困難で時間を要する可能性がある。更に、燃焼器を適切に調整する必要があることはまた、初期試運転に必要な時間に影響を及ぼし、及び／又は他のタイプの遅延の原因となる可能性もある。
【０００４】
従って、燃料及び空気療法の良好な混合を促進すると共に、エミッションを制限しながら高い全体効率を提供する、改善された燃焼器及び他のタイプのタービン構成部品に対する必要性がある。燃焼器又は他の構成部品は、新規及び既存の機器と共に用いることができるのが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第３６０８３０９号明細書
【特許文献２】米国特許第４８７５３３９号明細書
【特許文献３】米国特許第５２５３４７８号明細書
【特許文献４】米国特許第６２７９３１３号明細書
【特許文献５】米国特許第６４８４５０５号明細書
【特許文献６】米国特許第６９９６９９０号明細書
【特許文献７】米国特許第７０８６２３２号明細書
【特許文献８】米国特許第３５９６８１３号明細書
【特許文献９】米国特許第３８０７４６４号明細書
【特許文献１０】米国特許第３８４５７９１号明細書
【特許文献１１】米国特許第４６００１２５号明細書
【特許文献１２】米国特許第４８３２２１１号明細書
【特許文献１３】米国特許第４８４５９４０号明細書
【特許文献１４】米国特許第５２１１３０８号明細書
【特許文献１５】米国特許第５６４９９９２号明細書
【特許文献１６】米国特許第５８９１２０７号明細書
【特許文献１７】米国特許第５９６４４１７号明細書
【特許文献１８】米国特許第６０２９８３８号明細書
【特許文献１９】米国特許第６０７０７５３号明細書
【特許文献２０】米国特許第６９５１１０９号明細書
【特許文献２１】米国特許第７３７３７７８号明細書
【特許文献２２】米国特許出願公開第２００５／００４４８４２号明細書
【特許文献２３】米国特許出願公開第２００６／０１１３１１２号明細書
【特許文献２４】米国特許出願公開第２００７／０１５７６２１号明細書
【特許文献２５】米国特許出願公開第２００３／００４１８０１号明細書
【特許文献２６】米国特許出願公開第２００５／００５６３１３号明細書
【特許文献２７】米国特許出願公開第２００５／０１１２６０６号明細書
【特許文献２８】米国特許出願公開第２００５／０２６３２１０号明細書
【特許文献２９】米国特許出願公開第２００５／０２６８６１５号明細書
【特許文献３０】米国特許出願公開第２００５／０２６８６１７号明細書
【特許文献３１】米国特許出願公開第２００６／００２１６７４号明細書
【特許文献３２】米国特許出願公開第２００６／００８０９６６号明細書
【特許文献３３】米国特許出願公開第２００６／００９６９０９号明細書
【特許文献３４】米国特許出願公開第２００６／０１９１２６８号明細書
【特許文献３５】米国特許出願公開第２００７／００８９４２５号明細書
【特許文献３６】欧州特許出願公開第０３１８３１２号明細書
【特許文献３７】欧州特許出願公開第０５５０２１８号明細書
【特許文献３８】欧州特許出願公開第１８０６４９５号明細書
【特許文献３９】欧州特許出願公開第１８５２６５５号明細書
【特許文献４０】欧州特許出願公開第１３６３０７６号明細書
【特許文献４１】欧州特許出願公開第０４９２８６４号明細書
【特許文献４２】欧州特許出願公開第０４８６２２６号明細書
【特許文献４３】欧州特許出願公開第１１３０３２１号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本出願は燃焼器用のライナを提供する。燃焼器ライナは、口状部、１以上の角度付き移行ゾーン、及び偏心出口を含むことができる。
【０００７】
本出願はまた、燃料及び空気を燃焼器内で混合する方法を提供する。本方法は、燃料及び空気を燃焼器ライナに流す段階と、燃料及び空気を１以上の角度付き移行ゾーンに流す段階と、燃料及び空気を偏心スロートに流す段階と、を含むことができる。
【０００８】
本出願はまたガスタービンを提供する。ガスタービンは、燃料流の通路と、空気流の通路と、燃料流及び空気流を混合するための第１のゾーンと、第１のゾーンの下流側にある１以上の角度付き移行ゾーンと、１以上の角度付き移行ゾーンの下流側にある偏心出口とを含むことができる。
【０００９】
本出願のこれらの及びその他の特徴は、幾つかの図面及び添付の請求項に関連して以下の詳細な説明を精査すると、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。
【図２】図１のガスタービンエンジンと共に使用できる燃焼器の側断面図。
【図３】本明細書で説明することができる燃焼器ライナの斜視図。
【図４】本明細書で説明することができる代替の燃焼器ライナの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで、幾つかの図全体を通じて同じ参照符号が同じ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の概略図を示している。図示のように、ガスタービンエンジン１０は、流入する空気流を加圧するための圧縮機２０を含むことができる。圧縮機２０は、加圧された空気流を燃焼器３０に供給する。燃焼器３０は、加圧された空気流を燃料流と混合し、混合気を点火させる。次いで、高温の燃焼ガスがタービン４０に供給される。タービン４０は、圧縮機２０と、発電機などの外部負荷５０とを駆動する。ガスタービンエンジン１０は、他の構成及びその構成部品を使用してもよい。
【００１２】
図２は、本明細書で使用することができる燃焼器１００の１つの実施例を示す。この実施例では、燃焼器１００は、ニューヨーク州Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙにより提供されるＤＬＮ−１（Ｄｒｙ  Ｌｏｗ  Ｎｏｘ（乾式低Ｎｏｘ））燃焼器システムのＭｏｄｅｌ  ６Ｂ又はＭｏｄｅｌ  ７ＥＡとすることができる。しかしながら、本明細書で説明する概念は、あらゆるタイプの燃焼器、更に多くの他のタイプのタービン関連構成部品及び他のタイプの通路にも適用可能とすることができる。
【００１３】
一般的に説明すると、燃焼器１００は、端部カバー組立体１１０を含むことができる。端部カバー組立体１１０は、幾つかの燃料マニホルド１２０を含むことができる。燃料マニホルド１２０は、燃料ノズル組立体１３０と連通することができる。燃料ノズル組立体１３０は、拡散燃焼及び予混合燃焼の両方をサポートすることができる。加圧空気は、圧縮機２０により空気通路１４０を介して燃焼器１００に供給することができる。空気通路１４０は、燃焼器フロースリーブ１５０及び燃焼器ライナ１６０により定めることができる。多くの他の設計及びタービン構成も本明細書で使用することができる。
【００１４】
燃料流及び空気流は、燃料ノズル組立体１３０の周りで合流し、燃焼器ライナ１６０内で点火することができる。燃焼器ライナ１６０は、混合ゾーン１７０と燃焼ゾーン１８０とを含むことができる。燃焼器ライナ１６０は、タービン４０に隣接したトランジションピース１９０にまで延びる。図示のように、既存の燃焼器ライナ設計１６０は、一様に延びる水平方向中心線に対して本質的に同心の形状である。しかしながら、流路の少なくとも一部は、湾曲したトランジションピース１９０と接触する。従って、ライナ１６０のこの同心形状は、トランジションピース１９０の湾曲部と組み合わされるときには、幾分制限された貫通流路になる可能性がある。
【００１５】
図３は、本明細書で説明する燃焼器ライナ２００を示している。上述のような混合ゾーン１７０と燃焼ゾーン１８０とを統合してトランジションピース１９０にされる燃焼器ライナ１６０とは異なり、燃焼器ライナ２００は統一された要素とすることができる。燃焼器ライナ２００は、口状部２０５、燃焼ゾーン２１０、幾つかの角度付き移行ゾーン２２０、１以上の直線状移行ゾーン２３０、及び偏心出口２４５を備えた偏心スロート２４０を含むことができる。図示のように、燃焼器ライナ２００は、本質的に平坦な第１の側部２５０を有し、角度付き移行ゾーン２２０は段付きの第２の側部２６０の周りに位置付けられている。この形状の結果として、ライナ２００を通る流路は、口状部２０５の入口と比べて偏心している。流路は、角度付き移行ゾーン２２０の各々において小さな下降があるが、実際にはそこを通る制限がより緩和される。あらゆる数の角度付きトランジションピース２２０を用いることができる。
【００１６】
従って、ライナ２００の偏心スロート２４０及び出口２４５は、Ｆｏｒｓｔｍａｎファンネルの概念と同様の形状を提供する。Ｆｏｒｓｔｍａｎファンネルは、入口から偏心した出口口状部を備えたファンネルである。ファンネルを通って流れる液体は、旋回して渦を形成する傾向になる。その結果、遠心力により液体が排出孔から離れて移動し、よってファンネル容量が低下することになる。しかしながら、Ｆｏｒｓｔｍａｎファンネルの非対称形状は、渦状の液体の回転速度を低下させ、ファンネル容量を増大させることができるようになる。このような設計は、従来のファンネルよりも約５０％から約７０％多く流れることができる。
【００１７】
燃焼器１００にこの概念を適用すると、この設計により、従来の円筒形状の構成部品と比べて燃焼器１００から出る流れをより安定させることができる。よって、燃焼器１００を通過する流れが増大すると、より完全な空気流混合を可能にすることができる。同様に、湾曲したトランジションピース１９０が排除されることにより、燃焼ゾーン２１０が長くなる。従って、混合が改善される結果となる。流れがより均一になり、混合がより良好になることで、完全燃焼が促進され、その結果エミッション低減が促進されることになる。同様に、より均一な排気温度がもたらされる。この設計は、貫通する流路の制限を少なくすることにより、流れ、冷却、及び／又は排気プロフィールを増大させることになる。
【００１８】
図４は、本明細書で説明される燃焼器ライナ３００の代替の実施形態を示す。上述と同様に、燃焼器ライナ３００は、口状部３０５、燃焼ゾーン３１０、幾つかの角度付き移行ゾーン３２０、１以上の直線状移行ゾーン３３０、及び偏心出口３４５を備えた偏心スロート３４０を含む。しかしながら、この実施形態では、平坦な第１の側部２５０の代わりに、燃焼器ライナ３００は、段付き第２の側部３６０に対応する段付き第１の側部３５０を含む。結果として、貫通する流路は、上述の燃焼器ライナ２００と比べて更に偏心している。
【００１９】
本明細書で説明されるＦｏｒｓｔｍａｎファンネルは、燃焼器ライナ２００、３００に焦点を当てたが、この概念はまた、フロースリーブ、燃焼ケース、ライナキャップ組立体、２次及び１次燃料ノズル、燃料ノズル先端、端部カバー１次ノズル、及び流れが交互孔を通過する又は狭くなったあらゆる場所に適用することができる。
【００２０】
以上の説明は本出願の一部の実施形態のみに関するものであり、並びに本明細書において当業者は、請求項及びその均等物によって定められる本発明の一般的な技術的思想及び範囲から逸脱せずに、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】
【００２１】
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
１００  燃焼器
１１０  端部カバー組立体
１２０  燃料マニホルド
１３０  燃料ノズル組立体
１４０  空気通路
１５０  燃焼器流れスリーブ
１６０  燃焼器ライナ
１７０  混合ゾーン １８０  燃焼ゾーン
１９０  トランジションピース
２００  燃焼  ライナ
２０５  口状部
２１０  燃焼ゾーン
２２０  角度付き移行ゾーン
２３０  直線状移行ゾーン
２４０  偏心スロート
２４５  偏心出口
２５０  第１側部
２６０  第２側部
３００  燃焼器ライナ
３０５  口状部
３１０  燃焼ゾーン
３２０  角度付き移行ゾーン
３３０  直線状移行ゾーン
３４０  偏心スロート
３４５  偏心出口
３５０  第１側部
３６０  第２側部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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