(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼装置の圧力を低減する方法を提供する。【解決手段】燃焼装置１４が燃焼部分１８を備えている。また、空気放出部分４０を燃焼部分１８の下流に備えている。さらに、燃焼部分１８と空気放出部分４０との間に配置された移行領域３６を備えている。さらにまた、燃焼部分１８と移行領域３６とを画定する尾筒４２であって、燃焼ガス流３４を燃焼部分１８から空気放出部分４０に運ぶように構成された尾筒４２を備えている。また、尾筒４２に空気放出部分４０のすぐ近くで動作可能に結合された減衰装置６０を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼部分と、
前記燃焼部分の下流にある空気放出部分と、
前記燃焼部分と前記空気放出部分との間に配置された移行領域と、
前記燃焼部分と前記移行領域とを画定する尾筒であって、燃焼ガス流を前記燃焼部分から前記空気放出部分に運ぶように構成された尾筒と、
前記尾筒に前記空気放出部分のすぐ近くで動作可能に結合された減衰装置と、を備える燃焼装置。
【請求項２】
前記減衰装置に共振器が含まれる請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記共振器に電磁共振器が含まれる請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記共振器に機械共振器が含まれる請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記尾筒に、外面を有するライナが含まれ、前記減衰装置は前記外面に動作可能に結合される請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記減衰装置は、前記外面に沿って前記ライナを完全に囲む請求項５に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記尾筒にはさらに、前記尾筒のライナの外面の外側に配置されたスリーブが含まれる請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項８】
前記減衰装置は、冷却流を前記ライナに前記スリーブ内に配置された複数の孔を通して供給するように構成されている請求項７に記載の燃焼装置。
【請求項９】
前記減衰装置は前記スリーブと前記ライナとの間に配置されている請求項７に記載の燃焼装置。
【請求項１０】
前記減衰装置は前記スリーブの外側に配置されている請求項７に記載の燃焼装置。
【請求項１１】
前記空気放出部分にはチョーク流れ領域が含まれる請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項１２】
尾筒の減衰出口であって、
前記尾筒のライナの下流端に配置された空気放出部分と、
前記ライナに前記空気放出部分のすぐ近くで動作可能に結合された共振器であって、前記尾筒内の圧力変動を減衰させるように構成された共振器と、を備える尾筒の減衰出口。
【請求項１３】
前記共振器に電磁共振器が含まれる請求項１２に記載の尾筒の減衰出口。
【請求項１４】
前記共振器に機械共振器が含まれる請求項１２に記載の尾筒の減衰出口。
【請求項１５】
前記共振器は前記ライナの外面を完全に囲む請求項１２に記載の尾筒の減衰出口。
【請求項１６】
前記共振器はスリーブと前記ライナとの間に配置され、前記スリーブは前記ライナの外側に配置される請求項１２に記載の尾筒の減衰出口。
【請求項１７】
前記共振器は、前記ライナを囲むスリーブの外側に配置される請求項１２に記載の尾筒の減衰出口。
【請求項１８】
燃焼装置の圧力変動を低減する方法であって、
燃焼ガス流を尾筒の移行領域を通して燃焼部分から空気放出部分に流すことと、
前記尾筒内の圧力変動を、前記尾筒に前記空気放出部分のすぐ近くで動作可能に結合された減衰装置を用いて減衰させることと、を含む方法。
【請求項１９】
前記空気放出部分のすぐ近くで圧力波腹を前記減衰装置を用いて低減することをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記減衰装置に共振器が含まれる請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、燃焼装置、減衰出口および燃焼装置の圧力変動を低減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で開示する主題は、ガス・タービン・エンジンに関し、より詳細には、燃焼装置、ならびに燃焼装置の圧力変動を低減する方法に関する。
【０００３】
ガス・タービン・システムの燃焼器部分は通常、燃焼器チャンバを備えている。燃焼器チャンバは、高温ガスを燃焼器チャンバからタービン部分へ送る移行領域に比較的隣接して配置されている。従来、燃焼器チャンバを画定する燃焼器ライナは、流れスリーブによって囲まれており、移行領域を画定する移行ライナは、衝突スリーブによって囲まれている。最近は、燃焼器部分が、燃焼器チャンバおよび移行領域を単一ライナ内に備えている。燃焼器部分の後方端部が大きな圧力変動を受ける場合がある。このような圧力変動によって、ライナ寿命ならびにタービン部分内の動翼の寿命が短くなる場合がある。その原因は、燃焼器部分の後方端部で示される圧力調子に対して高い全体的動力学振幅の連続的な負担が生じるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，７２１，５４７号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様によれば、燃焼装置が燃焼部分を備えている。また、燃焼部分の下流に空気放出部分を備えている。さらに、燃焼部分と空気放出部分との間に配置された移行領域を備えている。さらにまた、燃焼部分と移行領域とを画定する尾筒を備えている。尾筒は、燃焼ガス流を燃焼部分から空気放出部分へ運ぶように構成されている。また、尾筒に空気放出部分のすぐ近くで動作可能に結合された減衰装置を備えている。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、尾筒の減衰出口が、尾筒のライナの下流端に配置された空気放出部分を備えている。また、ライナに空気放出部分のすぐ近くで動作可能に結合された共振器を備えている。共振器は尾筒内の圧力変動を減衰させるように構成されている。
【０００７】
本発明のさらに別の態様によれば、燃焼装置の圧力変動を低減する方法が提供される。本方法には、燃焼ガス流を尾筒の移行領域を通して燃焼部分から空気放出部分に流すことが含まれている。また、尾筒内の圧力変動を、尾筒に空気放出部分のすぐ近くで動作可能に結合された減衰装置を用いて減衰させることが含まれている。
【０００８】
これらおよび他の優位性および特徴は、以下の説明とともに図面から明らかとなる。
【０００９】
主題は、本発明とみなされるものであるが、明細書の終わりの請求項において詳細に指摘され明確に請求される。本発明の前述および他の特徴および優位性は、以下の詳細な説明とともに添付図面から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】タービン・システムの概略図である。
【図２】タービン・システムの燃焼装置の部分断面概略図である。
【図３】燃焼装置の減衰装置の背面図である。
【図４】燃焼装置の圧力変動を低減する方法を例示するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
詳細な説明では、本発明の実施形態とともに優位性および特徴を、一例として図面を参照して説明する。
【００１２】
図１を参照して、本発明の典型的な実施形態により構成されたガス・タービン・エンジン１０を概略的に例示する。ガス・タービン・エンジン１０は、圧縮機１２と環状筒形アレイで並べられた複数の燃焼器アセンブリとを備えている、燃焼器アセンブリの１つを１４で示す。図示したように、燃焼装置１４はエンド・カバー・アセンブリ１６を備えている。エンド・カバー・アセンブリ１６は、燃焼部分１８をシールし、少なくとも部分的に画定している。複数のノズル２０〜２２が、エンド・カバー・アセンブリ１６によって支持され、燃焼部分１８内に延びている。ノズル２０〜２２は、燃料を共通の燃料入口（図示せず）を通して受け取り、圧縮空気を圧縮機１２から受け取る。燃料および圧縮空気が燃焼部分１８内に送られて点火され、高温、高圧の燃焼生成物または空気ストリームが形成される。空気ストリームを用いてタービン２４が駆動される。タービン２４では、複数の段２６〜２８が、圧縮機１２に、圧縮機／タービン・シャフト３０を通して動作可能に接続されている（ロータとも言われる）。
【００１３】
動作時には、空気が圧縮機１２内に流れて圧縮され、高圧ガスになる。高圧ガスは燃焼装置１４に供給されて、燃料（たとえば、天然ガス、燃料油、プロセス・ガスおよび／または合成ガス（シンガス））と、燃焼部分１８内で混合される。燃料／空気または可燃性混合気が点火されて、高圧、高温の燃焼ガス・ストリームが形成される。いずれにしても、燃焼装置１４から燃焼ガス・ストリームがタービン２４に送られる。タービン２４によって、熱エネルギーが機械的な回転エネルギーに変換される。
【００１４】
次に、図２および３を参照して、燃焼装置１４をより詳細に概略的に例示する。前述したように、燃料および空気が、燃焼部分１８内で燃焼装置１４の先端部３２のすぐ近くで混合される結果、燃焼ガス流３４が生じる。燃焼ガス流３４は、燃焼装置１４の移行領域３６を通して送られて、燃焼装置１４の下流端に配置された空気放出部分４０に至る。
【００１５】
一実施形態では、尾筒４２を備えており、尾筒４２はライナ４４を備えている。ライナ４４は、単一構成部品として、先端部３２（実質的に円形形状であっても良い）から直接、空気放出部分４０まで移行している。空気放出部分４０は、タービン２４のセグメントに至る燃焼ガス流３４に対する環状出口に対応する楕円形断面の幾何学的構成であっても良い。ライナ４４を、半分２個または複数の構成部品を互いに溶接または接合したものから形成して、組み立てまたは製造を容易にすることを図っても良い。スリーブ４６が、ライナ４４を少なくとも部分的に囲み、ライナ４４の半径方向外側に配置されている。スリーブ４６はまた、先端部３２から直接、空気放出部分４０まで、単一構成部品として移行している。ライナ４４と同様に、スリーブ４６を、半分２個から形成して互いに溶接または接合して、組み立てまたは製造を容易にすることを図っても良い。当然のことながら、「単一」構成部品に言及した場合、ライナ４４およびスリーブ４６に関して前述で用いたように、複数の片を互いに接合して単一の全体構造を形成する場合を指すことがある。接合は、要素を接合する任意の好適なプロセスによって行なわれる。
【００１６】
空気放出部分４０の形を複数の構成で作って、燃焼ガス流３４の望ましい出口状態を実現することを、タービン２４へ排出する点において、より具体的には、タービン２４の第１の段４８へ燃焼ガス流３４を送出するための点において、行なっても良い。第１の段４８は通常、複数の翼５０、たとえば円周方向に離間に配置されたノズルまたは動翼の列を備えている。一実施形態では、尾筒４２は、空気放出部分４０のすぐ近くで、チョーク流れ領域５２と言われる形に作られている。チョーク流れ領域５２とは、燃焼ガス流３４が通過する断面積を小さくすることによって燃焼ガス流３４に制約を課す領域のことを指す。この制約があるために、ならびにタービン２４のより低い圧力環境がチョーク流れ領域５２の下流に配置されているために、燃焼ガス流３４の流体速度が増す。チョーク流れ領域５２を用いてタービン２４の第１の段のノズルを真似て、第１の段のノズルを備えることが任意的となるようにしても良い。
【００１７】
燃焼ガス流３４をチョーク流れ領域５２を通して送る効果の１つは、大きな圧力変動が空気放出部分４０のすぐ近くで生じることである。受けた圧力変動を抑えるために、減衰装置６０が尾筒４２に空気放出部分４０のすぐ近くで動作可能に結合されている。一実施形態では、減衰装置６０を、ライナ４４の外面６２に結合し、またスリーブ４６を備える実施形態のためにライナ４４およびスリーブ４６間に結合する。代替的に、減衰装置６０をスリーブ４６の外側部分に結合しても良い。減衰装置６０を尾筒４２に結合する正確な箇所に関係なく、減衰装置６０は、尾筒４２を、尾筒４２の軸方向セグメントに沿って部分的に囲んでも良いしまたは完全に囲んでも良い。
【００１８】
典型的な実施形態では、減衰装置６０は共振器を備えている。共振器は電磁式でもまたは機械式でも良い。共振器は、共振または共振挙動を示す。すなわち、共振器は、ある周波数（その共振周波数と呼ばれる）において、他の場合よりも大きい振幅を伴って自然に振動する。共振周波数は、空気放出部分４０のすぐ近くで示される全体的な圧力変動を抑えることを、圧力波腹の振幅を小さくすることによって行なうように構成しても良い。
【００１９】
減衰装置６０はまた、少なくとも１つ（しかし通常は複数）の冷却孔７０（図３）を、冷却流６４をライナ４４の外面６２に送るために備えていても良い。冷却流６４は通常、圧縮機１２からの圧縮空気として供給され、ライナ４４とスリーブ４６との間の環６８内に送られる。
【００２０】
図４のフロー図に例示するように、また図１〜３を参照して、燃焼装置の圧力変動を低減する方法１００も提供される。ガス・タービン・エンジン１０（より詳細には、燃焼装置１４）とともに関連する構成部品についてこれまで説明してきた。特定の構造部品についてはさらに詳しく説明する必要はない。燃焼装置の圧力変動を低減する方法１００には、燃焼ガス流を尾筒の移行領域を通して燃焼部分から空気放出部分へ流すこと１０２が含まれる。圧力変動を、尾筒内で、尾筒に空気放出部分のすぐ近くで動作可能に結合された減衰装置を用いて減衰させる１０４。
【００２１】
本発明を限られた数の実施形態に関してのみ詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ、これまで説明してはいないが本発明の趣旨および範囲に見合う任意の数の変形、変更、置換、または均等な配置を取り入れるように、本発明を変更することができる。さらに加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様には、説明した実施形態の一部のみが含まれる場合があることを理解されたい。したがって本発明は、前述の説明によって限定されると考えるべきではなく、添付の請求項の範囲のみによって限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014169853.tif 000005
【図４】
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【外国語明細書】
2014169853000001.pdf