(57)【要約】      （修正有）【課題】遅延希薄燃料噴射管を有する燃焼器への作動流体の空気流量を制御する。【解決手段】燃焼器２４の一部を包囲する高圧プレナム９８を画定する外部ケーシング５２と、高圧プレナムと流体連絡している抽出ポート１０６と、吸入ポート１０８と、を含む。燃焼器は、燃焼ライナ７０の周りに配置された複数の燃料噴射器と、内部フロースリーブと、複数の燃料噴射器及び内部フロースリーブを包囲する外部空気シールド６２と、を含む。外部空気シールドは、外部空気シールドと内部フロースリーブとの間の噴射用空気プレナムと、噴射用空気プレナム９０への吸入口と、を画定する。外部流体回路５４は、抽出ポートと吸入ポートとの間の流体連絡を提供する。隔壁５６は、吸入口と高圧プレナムとの間に流れ剥離を提供するために、外部ケーシングと外部空気シールドとの間に延在する。【選択図】図２
2014181899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器の燃料噴射器への圧縮作動流体の空気流量を制御するシステムにおいて、
ａ．前記燃焼器の少なくとも一部を包囲する外部ケーシングであって、前記外部ケーシングは燃焼器の少なくとも一部を包囲する高圧プレナムを少なくとも部分的に画定し、前記外部ケーシングは前記外部ケーシングを通じて延在する抽出ポート及び吸入ポートを有し、前記抽出ポートは前記高圧プレナムと流体連絡している、外部ケーシングと、
ｂ．少なくとも部分的に前記高圧プレナムを通じて延在する燃焼器であって、前記燃焼器は、燃焼ライナと、前記燃焼ライナの周りで周方向に配置された複数の燃料噴射器と、前記燃焼ライナを包囲する内部フロースリーブと、前記内部フロースリーブ及び前記複数の燃料噴射器を周方向に包囲する外部空気シールドと、前記外部空気シールドと前記燃焼ライナとの間に画定された噴射用空気プレナムと、前記噴射用空気プレナムへの吸入口と、を有し、前記吸入口は前記吸入ポートと流体連絡している、燃焼器と、
ｃ．前記抽出ポートと前記吸入ポートとの間の流体連絡を提供する外部流体回路と、
ｄ．前記外部空気シールドと前記外部ケーシングとの間で半径方向に延在する隔壁であって、前記隔壁は前記噴射用空気プレナムへの吸入口と前記高圧プレナムとの間に流れ剥離を提供する、隔壁と、を備えるシステム。
【請求項２】
前記外部流体回路は、前記抽出ポートより下流であって前記吸入ポートより上流に設けられた流量変調弁を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記流量変調弁と連絡可能に連結された制御装置を更に備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記外部流体回路は、前記抽出ポートより下流であって前記吸入ポートより上流に流量分配リングを備え、前記流量分配リングは前記外部ケーシングの少なくとも一部の周りで周方向に延在している、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記隔壁は、前記外部ケーシングの内面から前記外部空気シールドに向かって半径方向に延在している、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記隔壁と前記外部空気シールドとの間に延在する半径方向シールを更に備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記隔壁、前記外部空気シールド、及び前記外部ケーシングは、噴射用空気プレナムを少なくとも部分的に画定し、前記噴射用空気プレナムは、前記噴射用空気プレナムへの吸入ポート及び吸入口と流体連絡している、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記外部空気シールドは前記隔壁の側面部に接続されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記抽出ポートは前記外部タービンケーシングを通じて延在し、前記吸入ポートは前記圧縮機吐出ケーシングを通じて延在する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
燃焼器の燃料噴射器への圧縮作動流体の空気流量を制御するシステムにおいて、
ａ．前記燃焼器の少なくとも一部を包囲する外部ケーシングであって、前記外部ケーシングは高圧プレナムを少なくとも部分的に画定し、前記外部ケーシングは前記外部ケーシングを通じて延在する抽出ポート及び吸入ポートを有し、前記抽出ポートは前記高圧プレナムと流体連絡している、外部ケーシングと、
ｂ．遅延希薄燃料噴射モジュールを有する燃焼器であって、前記遅延希薄燃料噴射モジュールは、燃焼ライナと、前記燃焼ライナの一部を周方向に包囲する内部フロースリーブと、前記内部フロースリーブ及び前記燃焼ライナの周りで周方向に配置された複数の燃料噴射器と、前記複数の燃料噴射器を周方向に包囲する外部空気シールドと、前記外部空気シールドと前記内部フロースリーブとの間に画定された噴射用空気プレナムと、を有し、前記外部空気シールドは前記噴射用空気プレナムへの吸入口を画定し、前記吸入口は前記吸入ポートと流体連絡している、燃焼器と、
ｃ．前記抽出ポートと前記吸入ポートとの間の流体連絡を提供する外部流体回路と、
ｄ．前記外部空気シールドと前記外部ケーシングとの間で半径方向に延在する隔壁であって、前記隔壁は、前記外部ケーシングの内部で前記噴射用空気プレナムへの吸入口と前記高圧プレナムとの間に流れ剥離を提供する、隔壁と、を備えるシステム。
【請求項１１】
前記外部流体回路は、前記抽出ポートより下流であって前記吸入ポートより上流に設けられた流量変調弁を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記流量変調弁と連絡可能に連結された制御装置を更に備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記外部流体回路は、前記抽出ポートより下流であって前記吸入ポートより上流に流量分配リングを備え、前記流量分配リングは前記外部ケーシングの少なくとも一部の周りで周方向に延在している、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記隔壁は、前記外部ケーシングの内面から前記外部空気シールドに向かって半径方向に延在している、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記隔壁と前記外部空気シールドとの間に延在する半径方向シールを更に備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記隔壁、前記外部空気シールド、及び前記外部ケーシングは、噴射用空気プレナムを少なくとも部分的に画定し、前記噴射用空気プレナムは、前記噴射用空気プレナムへの吸入ポート及び吸入口と流体連絡している、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
ガスタービンにおいて、
ａ．前記ガスタービンの前方端に設けられた圧縮機と、前記圧縮機よりも下流に位置する燃焼器と、前記燃焼器よりも下流のタービンと、燃焼器の燃料噴射器への圧縮作動流体の空気流量を制御するシステムと、を備え、前記システムは、
ｉ．前記燃焼器の少なくとも一部を包囲する高圧プレナムを画定する外部ケーシングであって、前記外部ケーシングは、前記外部ケーシングを通じて延在する抽出ポート及び吸入ポートを有し、前記抽出ポートは前記高圧プレナムと流体連絡している、外部ケーシングと、
ｉｉ．前記外部ケーシングの内部に延在する燃焼ライナと、前記燃焼ライナの周りで周方向に配置された複数の燃料噴射機と、前記燃焼ライナの一部を周方向に包囲する内部フロースリーブと、前記内部フロースリーブ及び前記複数の燃料噴射機を周方向に包囲する外部空気シールドと、前記外部空気シールドと前記内部フロースリーブとの間に画定された噴射用空気プレナムと、前記吸入ポートと流体連絡している、前記噴射用空気プレナムへの吸入口と、
ｉｉｉ．前記抽出ポートと前記吸入ポートとの間の流体連絡を提供する外部流体回路であって、前記外部流体回路は、前記抽出ポートより下流であって前記吸入ポートより上流に設けられた流量変調弁を含む、外部流体回路と、
ｉｖ．前記外部空気シールドと前記外部ケーシングとの間で半径方向に延在する隔壁であって、前記隔壁は前記噴射用空気プレナムへの吸入口と前記高圧プレナムとの間に流れ剥離を提供する、隔壁と、を備える、ガスタービン。
【請求項１８】
前記隔壁は、前記外部ケーシングの内面から前記外部空気シールドに向かって半径方向に延在し、前記システムは、前記隔壁と前記外部空気シールドとの間に延在する半径方向シールを更に備える、請求項１７に記載のガスタービン。
【請求項１９】
前記システムの、前記隔壁、前記外部空気シールド、及び前記外部ケーシングは、噴射用空気プレナムを少なくとも部分的に画定し、前記噴射用空気プレナムは、前記噴射用空気プレナムへの吸入ポート及び吸入口と流体連絡している、請求項１７に記載のガスタービン。
【請求項２０】
前記システムの前記外部流体回路は、前記抽出ポートより下流であって前記吸入ポートより上流に位置する流量分配リングを更に備え、前記流量分配リングは前記外部ケーシングの少なくとも一部の周りで周方向に延在する、請求項１７に記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、主にガスタービンの燃焼器を包含する。より具体的には、本発明は、遅延希薄燃料噴射器を有する燃焼器への作動流体の空気流量を制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電するために使用される一般的なガスタービンは、前部の軸流圧縮機と、圧縮機より下流の１つ以上の燃焼器と、後部のタービンと、を含む。周囲空気が圧縮機に供給されてもよく、圧縮機の回転ブレード及び静翼は、高度に励起された状態の圧縮作動流体を生成するために、作動流体（空気）に運動エネルギーを漸進的に付与する。圧縮作動流体は圧縮機を出て、燃焼器の頭部末端に向かって流れ、そこで端カバーで方向を転換して、各燃焼器の燃焼室内に画定された一次燃焼領域内に、複数のノズルを通じて流入する。圧縮作動流体は、１つ以上の燃料ノズル内及び／又は燃焼室の内部で燃料と混合し、高温及び高圧を有する燃焼ガスを生成するために点火する。燃焼ガスは、仕事を生み出すためにタービン内で膨張する。例えば、タービン内の燃焼ガスの膨張は、電気を発生するために発電機に接続されたシャフトを回転させてもよい。
【０００３】
特定の燃焼器設計において、遅延希薄燃料噴射器としても知られる１つ以上の燃料噴射器が、ノズルよりも下流の燃焼室及び／又は一次燃焼領域の周りに周方向に配置されている。圧縮機から出る圧縮作動流体の一部は、希薄燃料空気混合物を生成するために燃料と混合するため、燃料噴射器を通される。希薄燃料空気混合物はその後、燃焼ガス温度を上昇させて、燃焼器の熱力学的効率を向上するため、二次燃焼領域での付加的な燃焼のために燃焼室内に注入されてもよい。遅延希薄燃料噴射器は、対応する窒素酸化物（ＮＯx）等の望ましくない排出物の生成の増加を伴わずに、燃焼ガス温度を上昇させるのに効果的である。遅延希薄燃料噴射器は、ガスタービンのベースロード及び／又はターンダウン運転の間のＮＯxの削減に、特に有益である。反対に、始動、低温燃料、及び液体燃料運転中等の特定の非ベースロード運転モードの間、遅延希薄燃料噴射器は望ましくないので、遅延希薄燃料噴射器は燃料供給されない。
【０００４】
遅延希薄燃料噴射器への燃料はガスタービンの運転中に遮断されてもよいが、遅延希薄燃料噴射器へ流れる圧縮作動流体は、圧縮機吐出ケーシング等の外部ケーシング内に画定された受動回路を通されるので、遮断されることはない。その結果、圧縮作動流体は遅延希薄燃料噴射器及びライナの中を流れて、高温ガス流路を流れる燃焼ガスと混合し、これにより、望ましくない排出レベルとなる燃焼ガスの空気希釈を引き起こす。空気希釈の影響を克服するために操作者は、一次燃焼領域に供給する１つ以上の燃料ノズルを過剰燃焼しなければならない。しかしながら、過剰燃焼の結果、燃焼ライナ及び／又は移行ダクト壁温度が高くなり、それがこれら高温ガス流路部品の機械的寿命を制限する。従って、燃料噴射器への圧縮作動流体の流量を制御するシステムは、有用であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第２０１０／０１７４４６６号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様及び利点は、以下の説明に明記され、或いは説明から明らかであり、或いは本発明の実践を通じて獲得されるだろう。
【０００７】
本発明の一実施形態は、燃焼器の燃料噴射器への圧縮作動流体の空気流量を制御するシステムである。システムは一般的に、燃焼器の少なくとも一部を包囲する外部ケーシングを含む。外部ケーシングは、燃焼器の少なくとも一部を包囲する高圧プレナムを、少なくとも部分的に画定する。外部ケーシングは、外部ケーシングを通じて延在する抽出ポート及び吸入ポートを含み、抽出ポートは高圧プレナムと流体連絡している。燃焼器は、少なくとも部分的に高圧プレナムを通じて延在する。燃焼器は、燃焼ライナと、燃焼ライナの周りで周方向に配置された複数の燃料噴射器と、燃焼ライナを包囲する内部フロースリーブと、内部フロースリーブ及び複数の燃料噴射器を周方向に包囲する外部空気シールドと、外部空気シールドと燃焼ライナとの間に画定された噴射用空気プレナムと、を含む。噴射用空気プレナムへの吸入口は、吸入ポートと流体連絡している。外部流体回路は、抽出ポートと吸入ポートとの間の流体連絡を提供する。外部空気シールドと外部ケーシングとの間には、隔壁が半径方向に延在する。隔壁は、噴射用空気プレナムへの吸入通路と高圧プレナムとの間に流れ剥離を提供する。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、燃焼器の燃料噴射器への圧縮作動流体の空気流量を制御するシステムである。システムは一般的に、燃焼器の少なくとも一部を包囲し、少なくとも部分的に高圧プレナムを画定する、外部ケーシングを含む。外部ケーシングは、外部ケーシングを通じて延在する抽出ポート及び吸入ポートを含み、抽出ポートは高圧プレナムと流体連絡している。燃焼器は、遅延希薄燃料噴射モジュールを含む。遅延希薄燃料噴射モジュールは、燃焼ライナと、燃焼ライナの一部を周方向に包囲する内部フロースリーブと、内部フロースリーブ及び燃焼ライナの周りで周方向に配置された複数の燃料噴射器と、複数の燃料噴射器を周方向に包囲する外部空気シールドと、外部空気シールドと内部フロースリーブとの間に画定された噴射用空気プレナムと、を含む。外部空気シールドは噴射用空気プレナムへの吸入口を少なくとも部分的に画定し、吸入口は吸入ポートと流体連絡している。外部流体回路は、抽出ポートと吸入ポートとの間の流体連絡を提供する。外部空気シールドと外部ケーシングとの間には、隔壁が半径方向に延在する。隔壁は、外部ケーシングの内部で噴射用空気プレナムへの吸入通路と高圧プレナムとの間に流れ剥離を提供する。
【０００９】
本発明は、ガスタービンも含んでよい。ガスタービンは一般的に、ガスタービンの前方端に設けられた圧縮機と、圧縮機よりも下流に位置する燃焼器と、燃焼器よりも下流のタービンと、燃焼器の燃料噴射器への圧縮作動流体の空気流量を制御するシステムと、を含む。システムは一般的に、燃焼器の少なくとも一部を包囲する高圧プレナムを画定する外部ケーシングを含み、外部ケーシングは、外部ケーシングを通じて延在する抽出ポート及び吸入ポートを有する。抽出ポートは、高圧プレナムと流体連絡している。燃焼ライナは、外部ケーシングの内部に延在している。複数の燃料噴射器は燃焼ライナの周りで周方向に配置されており、内部フロースリーブは燃焼ライナの一部を周方向に包囲している。外部空気シールドは、内部フロースリーブ及び複数の燃料噴射器を周方向に包囲している。噴射用空気プレナムは、外部空気シールドと内部フロースリーブとの間に画定される。噴射用空気プレナムへの吸入口は外部空気シールドを通じて延在し、吸入口は吸入ポートと流体連絡している。外部流体回路は、抽出ポートと吸入ポートとの間の流体連絡を提供する。外部流体回路は、抽出ポートより下流で吸入ポートより上流に設けられた流量変調弁を含む。外部空気シールドと外部ケーシングとの間には、隔壁が半径方向に延在する。隔壁は、外部ケーシングの内部で噴射用空気プレナムへの吸入通路と高圧プレナムとの間に流れ剥離を提供する。
【００１０】
当業者は、本明細書を再検討することで、このような実施形態及びその他の実施形態の特徴及び態様を、より良く理解するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
その最良の形態を含む、当業者に対する本発明の完全かつ可能にする開示は、以下の添付図面の参照を含む、明細書の残部に、より具体的に明記される。
【図１】本発明の範囲に含まれる例示的ガスタービンの、機能ブロック図である。
【図２】本開示の少なくとも１つの実施形態による、例示的ガスタービンの一部の断面側面図である。
【図３】本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２に示されるガスタービンの一部の断面側面図である。
【図４】本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２に示されるガスタービンの一部の断面側面図である。
【図５】本開示の少なくとも１つの実施形態による、図２に示されるガスタービンの一部の拡大断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、そのうちの１つ以上の例が添付図面に示される、本発明の実施形態を示すために、詳細な参照がなされる。詳細な説明は、図中の特徴を指すために、数字及び文字の符号を用いる。本発明の類似又は同様の部分を示すために、図面及び説明において類似又は同様の符号が使用されている。本明細書において使用される際に、「第一」、「第二」、及び「第三」という用語は、１つの構成要素をその他の構成要素と区別するために交換可能に使用されてもよく、ここの構成要素の位置又は重要性を表すように意図されるものではない。「上流」及び「下流」という用語は、流体通路内を流れる流体に対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れて来る方向を指し、「下流」は流体が流れる先の方向を指す。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線にほぼ直交する相対的方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線とほぼ平行な相対的方向を指す。
【００１３】
各例は、本発明の限定ではなく、本発明の一例として提供される。実際、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、本発明において修正及び変更がなされ得ることは、当業者にとって明らかである。例えば、一実施形態の一部として図解又は記載された特徴は、別の実施形態で使用されて、更に別の実施形態を生み出してもよい。このため、本発明は、このような修正及び変更を、添付請求項及びその同等物の範囲内に包含するように、意図される。本発明の例示的実施形態は、おおむね図解目的のためにガスタービンに組み込まれた燃焼器の文脈において記載されるものの、本発明がいずれのターボ機械に組み込まれたいずれの燃焼器に適用されてもよく、請求項において別途指定されない限り、ガスタービン燃焼器に限定されないことを、当業者は容易に理解するだろう。
【００１４】
ここで、全ての図面を通じて同一の数字が同じ要素を示している図面を参照すると、図１は、本発明の様々な実施形態を組み込んでもよい、例示的ガスタービン１０の機能ブロック図を提供する。図示されるように、ガスタービン１０は主に、一連のフィルタ、冷却コイル、湿分分離器、及び／又はガスタービン１０に侵入する作動流体（例えば空気）１４を精製及び別途調整するその他の装置を含んでもよい、吸入口セクション１２を含む。作動流体１４は、高度に励起された状態の圧縮作動流体１８を生成するために圧縮機１６が作動流体１４に運動エネルギーを漸次的に付与する、圧縮機セクションまで流れる。
【００１５】
圧縮作動流体１８は、１つ以上の燃焼器２４の内部で可燃性混合物を形成するために、燃料供給２２からの燃料２０と混合される。可燃性混合物は、高温及び高圧を有する燃焼ガス２６を生成するために燃やされる。燃焼ガス２６は、仕事を生み出すためにタービンセクションのタービン２８の中を流れる。例えば、タービン２８の回転が、圧縮作動流体１８を生成するために圧縮機１６を駆動するように、タービン２８はシャフト３０に接続されてもよい。代わりに、又はこれに加えて、シャフト３０は、電気を発生するためにタービン２８を発電機３２に接続してもよい。タービン２８からの排ガス３４は、タービンよりも下流にある排気筒３８にタービン２８を接続する排出セクション３６の中を流れる。排出セクション３６は、例えば、環境への放出に先立って排ガス３４を浄化して、排ガス３４から付加的な熱を抽出するための、排熱回収ボイラ（図示せず）を含んでもよい。
【００１６】
図２は、燃焼器２４のうちの１つと、本明細書において「システム５０」と称される、燃焼器２４への圧縮作動流体１８の流量を制御するシステム５０とを含む、例示的ガスタービン１０の一部の断面側面図を提供する。図示されるように、システム５０は主に、圧縮機１６と流体連絡している圧縮機吐出ケーシング及び／又はタービン等の外部ケーシング５２と、外部ケーシング５２に出入りするように圧縮作動流体１８の一部を通すための外部流体回路５４と、外部ケーシング５２の内面５８と燃焼器２４の外部空気シールド６２の外面６０との間で半径方向に延在する隔壁５６と、を含む。
【００１７】
図２に示されるように、燃焼器２４は少なくとも部分的に外部ケーシング５２を通じて延在する。燃焼器２４は主に、燃焼器２４の一端で外部ケーシング５２に連結された端カバー６４を含む。燃焼器２４は、端カバー６４から下流に延在する、少なくとも１つの軸方向延在燃料ノズル６６と、端カバー６４から下流の外部ケーシング５２の内部で半径方向及び軸方向に延在する環状のキャップアセンブリ６８と、キャップアセンブリ６８から下流に延在する環状の燃焼ライナ又はダクト７０と、燃焼ライナ７０の少なくとも一部を少なくとも部分的に包囲する１つ以上の環状フロースリーブ７２と、を更に含む。特定の実施形態において、半径方向に延在する複数の燃料噴射器７４が、少なくとも１つの軸方向延在燃料ノズル６６より下流で燃焼ライナ７０を通じて延在する。
【００１８】
キャップアセンブリ６８は主に、端カバー６４より下流に位置する前方端７６と、前方端より下流に設けられた後方端７８と、少なくとも部分的にその間に延在する１つ以上の環状シュラウド８０と、を含む。特定の実施形態において、キャップアセンブリ６８の後方端より下流にある一次燃焼領域８６の内部での燃焼のために、少なくとも部分的に燃料２０（図１）を備える可燃性混合物８２及び圧縮作動流体１８の一部を燃焼室８４に供給するため、少なくとも１つの軸方向延在燃料ノズル６６は、少なくとも部分的にキャップアセンブリ６６の後方端７８を通じて延在する。
【００１９】
図３は、本開示の様々な実施形態の範囲に含まれる、図２に示されるような燃焼器２４の一部の断面側面図を提供する。図３に示されるように、燃焼ライナ７０は、燃焼室８４及び一次燃焼領域８６を周方向に包囲している。（１つ又は複数の）環状フロースリーブ７２は、燃焼器２４の運転中の冷却のために燃焼ライナ７０の外面を横切って圧縮作動流体１８を通すための、１つ以上の冷却流路８７を画定してもよい。特定の実施形態において、燃焼ライナ７０の周りで周方向に、複数の燃料噴射器７４が配置されている。複数の燃料噴射器７４の各々は、少なくとも部分的に燃焼ライナ７０によって画定される、対応する開口部８８を通じて、延在する。各燃料噴射器７４は、燃焼ライナ７０を通じて燃焼室８４との流体連絡を提供する。
【００２０】
図３に示されるように、外部空気シールド６２は、燃焼ライナ７０の少なくとも一部を周方向に包囲している。外部空気シールド６２は全体的に、その間に少なくとも部分的に噴射用空気プレナム９０を画定するために、燃焼ライナ７０から半径方向に隔離されている。特定の実施形態において、少なくとも１つの環状フロースリーブ７２のうちの少なくとも１つは、外部空気シールド６２によって少なくとも部分的に周方向に包囲されている。特定の実施形態において、外部空気シールド６２は、複数の燃料噴射器７４を周方向に包囲している。複数の燃料噴射器７４は、噴射用空気プレナム９０と流体連絡している。特定の実施形態において、外部空気シールド６２は、噴射用空気プレナム９０への吸入通路９２を少なくとも部分的に画定する。外部空気シールド６２は、燃料分配マニホールド９６の一端を少なくとも部分的に包囲している。複数の燃料噴射器７４は、各燃料噴射器７４に燃料を供給するために、１つ以上の流体連結器（図示せず）を通じて、燃料分配マニホールドに流体的に接続されている。
【００２１】
特定の実施形態において、図３に示されるように、燃焼ライナ７０、外部空気シールド６２、及び燃料噴射器７４は、燃焼モジュール９４の一部であってもよい。燃焼モジュール９４は主に、燃焼モジュール９４の前方端に設けられた環状の燃料分配マニホールド９６と、燃料分配マニホールド９６から下流に延在する燃料噴射アセンブリ９７と、を含む。燃焼ライナ７０、外部空気シールド６２、及び燃料噴射器７４は一般的に、燃料噴射アセンブリ９７の一部として含まれる。
【００２２】
図２に示されるように、外部ケーシング５２は、燃焼器２４の少なくとも一部を包囲する高圧プレナム９８を、少なくとも部分的に画定する。図４は、見やすさのために燃焼器２４及び／又は燃焼モジュール９４が省略された、少なくとも１つの実施形態による、図２に示されるようなガスタービン１０の一部の断面図を提供する。特定の実施形態において、図４に示されるように、外部ケーシング５２は、圧縮機吐出ケーシング１００と、外部タービンケーシング又はシェル１０２と、を備える。圧縮機吐出ケーシング１００及び外部タービンケーシング１０２は、少なくとも部分的に高圧プレナム９８を画定する。外部ケーシング５２は、燃焼器２４を取り付け及び／又は指示するための、燃焼器開口部１０４を少なくとも部分的に画定する。加えて、外部ケーシング５２は、少なくとも１つの抽出ポート１０６及び少なくとも１つの吸入ポート１０８を、少なくとも部分的に画定する。（１つ又は複数の）抽出ポート１０６及び吸入ポート１０８は各々、その中を通じて流体連絡を提供するために、少なくとも部分的に外部ケーシング５２を通じて延在する。（１つ又は複数の）抽出ポート１０６は、高圧プレナム９８と流体連絡している。特定の実施形態において、（１つ又は複数の）抽出ポート１０６は外部タービンケーシング１０２を通じて延在し、（１つ又は複数の）吸入ポート１０８は圧縮機吐出ケーシング１００を通じて延在する。
【００２３】
特定の実施形態において、図４に示されるように、隔壁５６は、外部ケーシング５２の内面５８から半径方向内向きに延在する。隔壁５６は一般的に、（１つ又は複数の）抽出ポート１０６と（１つ又は複数の）吸入ポート１０８との間に設けられている。特定の実施形態において、隔壁５６は、圧縮機吐出ケーシング１００の内面１０９から半径方向内向きに延在する。隔壁５６は、外部ケーシング５２とともに単一部品として成型されてもよく、或いは溶接、チャネル内への固定、ネジ留め、又はボルト留め等、意図される環境に適した、当該技術分野において周知のいずれかの手段を通じて、内面５８に接合されてもよい。特定の実施形態において、スプリングシール又はフラシール等の半径方向シール１１０が、隔壁５６の内面１１２の少なくとも一部に沿って設けられてもよい。シール１１０は一般的に、隔壁５６の内面１１２から半径方向内向きに延在する。
【００２４】
特定の実施形態において、図２に示されるように、隔壁５６は、外部空気シールド６２の外面６０と外部ケーシング５２の内面５８との間で半径方向に延在する。このようにして、外部空気シールド６２、外部ケーシング５２、及び隔壁５６は、その間に噴射用空気プレナム１１４を少なくとも部分的に画定する。（１つ又は複数の）吸入ポート１０８は、噴射用空気プレナム１１４内への流体連絡を提供する。隔壁５６は、噴射用空気プレナム９０への吸入通路９２と外部ケーシング５２内の高圧プレナム９８との間、及び／又は噴射用空気プレナム１１４と高圧プレナム９８との間に、少なくとも部分的に流れ剥離を提供する。
【００２５】
図２及び４に示されるように、外部流体回路５４は一般的に、外部ケーシング５２の外側で（１つ又は複数の）抽出ポート１０６と（１つ又は複数の）吸入ポート１０８との間に流体連絡を提供する、パイプ等の少なくとも１つの流体導管１１６を備える。特定の実施形態において、外部流体回路５４は、（１つ又は複数の）抽出ポート１０６と（１つ又は複数の）吸入ポート１０８との間の圧縮作動流体の流量を制御するために、１つ以上の流量変調弁１１８を含む。（１つ又は複数の）流量変調弁１１８は一般的に、（１つ又は複数の）抽出ポート１０６の下流であって（１つ又は複数の）吸入ポート１０８の上流に、設けられる。（１つ又は複数の）流量変調弁１１８は、（１つ又は複数の）蝶形又はボール形弁等、業界内で周知のいずれのタイプの流量制御弁を含んでもよい。
【００２６】
一実施形態において、流体回路５４は、流体分配マニホールド１２０を更に備える。流体分配マニホールド１２０は、（１つ又は複数の）抽出ポート１０６の下流であって（１つ又は複数の）吸入ポート１０８の上流に、設けられる。流体分配マニホールド１２０は、外部ケーシング５２の少なくとも一部の周りで周方向に延在してもよい。
【００２７】
特定の実施形態において、ガスタービン１０は、外部ケーシング５２の周りで環状配列に配置された、複数の燃焼器２４を含む。（１つ又は複数の）抽出ポート１０６のうちの少なくとも１つは、高圧プレナム９８と流体分配マニホールド１２０との間に流体連絡を提供する。複数の吸入ポート１０８は外部ケーシング５２を通じて延在し、そこで各吸入ポート１０８は、複数の燃焼器２４の対応する１つの燃焼器２４に最も近い外部ケーシングを通じて延在する。流体回路５４は、複数の流量変調弁１１８を更に含む。流量変調弁１１８の各々又はいくつかは、（１つ又は複数の）抽出ポート１０６の下流であって流体分配マニホールド１２０の上流に、設けられてもよい。加えて、又は代わりに、複数の流量変調弁１１８のうちの少なくとも１つは、流体分配マニホールド１２０の下流であって複数の吸入ポート１０８のうちの対応する１つより上流に、設けられてもよい。この実施形態は、高圧プレナム６４から各燃焼器２４への圧縮作動流体の流量の制御を可能にしながら、外部ケーシングからの抽出ポート１０６の削減を可能にする。
【００２８】
特定の実施形態において、（１つ又は複数の）流量変調弁１１８は、電子制御装置１２２に連結されている。制御装置１２２は、ユーザ入力に応えて、又はガスタービン１０上及び／又はその内部に設けられたセンサ（図示せず）からのフィードバック信号に応えて、少なくとも部分的に開放及び／又は閉鎖位置になるように（１つ又は複数の）流量変調弁１１８を作動させるのに適した、いずれの制御装置であってもよい。例えば、制御装置１２２は、ゼネラルエレクトリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）のＳＰＥＥＤＴＲＯＮＩＣＴＭ（商標）ガスタービン制御システムであってもよい。制御装置１２２は、（１つ又は複数の）流量変調弁１１８の動作を制御するためのプログラムを実行する、（１つ又は複数の）プロセッサを有するコンピュータシステムであってもよく、及び／又はコンピュータシステムを含んでもよい。
【００２９】
図５は、本開示の一実施形態による、図２に示されるようなガスタービンの一部の拡大断面側面図を提供する。図５に示されるように、外部空気シールド６０は、隔壁５６の側面部１２３と嵌合し、及び／又はこれと隣接して配置される。外部空気シールド６０は、フロースリーブ７２のうちの１つと堅固に接続されてもよい。代替例では、外部空気シールド６０は、ガスタービンの運転中に圧縮機吐出ケーシング１００の熱膨張を可能にするために、フロースリーブ７２と摺動自在に嵌合してもよい。
【００３０】
運転中、図２から４に示されるように、圧縮作動流体１８は圧縮機１６から流れて、高圧プレナム９８内に通される。圧縮作動流体１８の第一部分は、（１つ又は複数の）冷却流路８７を通じて端カバー６４に向かって通され、そこで方向を転換して、その後（１つ又は複数の）軸方向延在燃料ノズル６６を通じて配向される。圧縮作動流体１８の第一部分は、一次燃焼領域８６内での燃焼のために燃焼室８４内に注入される可燃性混合物８２を形成するために、燃料２２（図１）と混合される。ベースロード又はターンダウン運転中等、ガスタービン１０の特定の運転モードの間、（１つ又は複数の）流量変調弁１１８は、高圧プレナム９８から外部流体回路５４に沿って（１つ又は複数の）抽出ポート１０６を通じて、及び（１つ又は複数の）吸入ポート１０８を通じて噴射用空気プレナム１１４内へ、圧縮作動流体１８の第二部分が流れるようにするための、少なくとも部分的開放位置まで作動される。
【００３１】
隔壁５６は、高圧プレナム９８と噴射用空気プレナム１１４との間を流れる圧縮作動１８の第二部分の流量を（１つ又は複数の）流量変調弁１１８に制御させるようにするため、高圧プレナム９８と噴射用空気プレナム１１４との間に流れ剥離障壁を提供する。（１つ又は複数の）流量変調弁１１８は、高圧プレナム９８から流体回路５４を通じて噴射用空気プレナム１１４内へ流れる圧縮作動流体１８の第二部分の流量を増加又は減少させるように、作動されてもよい。圧縮作動流体１８の第二部分はその後、吸入通路９２を通じて噴射用空気プレナム１１４内へ、及び複数の燃料噴射器７４の各々の内部へ通され、そこで第二可燃性混合物１２４を生成するために、燃料と混合される。第二可燃性混合物１２４は、その後燃焼ライナ７０を通じて注入され、通常は１つ以上の開口部８８よりも下流にある二次燃焼領域１２６内で燃焼され、それによって排出レベルを著しく増加させることなく、燃焼器の性能を向上させる。
【００３２】
低温燃料運転、液体燃料運転、及び／又は始動運転の間等、ガスタービン１０の特定の運転モードの間、（１つ又は複数の）流量変調弁１１８は、外部流体回路５４を通じて噴射用空気プレナム９０内への圧縮作動流体１８の第二部分の流れを制限又は遮断するために、少なくとも部分的に、又は完全に閉鎖されてもよく、それによって一次燃焼領域８６から流れる燃焼ガスに対する空気希釈を減少又は防止する。隔壁５６は、高圧プレナムと噴射用空気プレナムとの間の空気漏れを低減又は防止するために、外部ケーシング５２と外部空気シールド６２との間に流れ障壁を提供する。その結果、圧縮作動流体１８の第一及び第二部分は、（１つ又は複数の）冷却流路８７を通じて端カバー６４に向かって通されてもよく、それによって燃焼ライナ７０及び／又じゃキャップアセンブリ６８の冷却を向上する。加えて、追加圧縮作動流体１８が燃焼を増進して、燃焼器２４の全体的な性能を更に向上させてもよい。
【００３３】
本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するため、並びにいずれかの装置又はシステムの製造及び使用並びにいずれか組み込まれた方法の実行を含む本発明の実行を当業者にとって可能にするために、例示を使用している。本発明の特許範囲は請求項によって定義されるものであり、当業者によって想起されるその他の例を含んでもよい。このようなその他の例は、これらが請求項の文言と相違のない構造的要素を含む場合、又はこれらが請求項の文言とのわずかな相違しかない同等の構造的要素を含む場合に、請求項の範囲に含まれると見なされる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ガスタービン
１２  吸入口セクション
１４  作動流体
１６  圧縮機
１８  圧縮作動流体
２０  燃料
２２  燃料供給
２４  燃焼器
２６  燃焼ガス
２８  タービン
３０  シャフト
３２  発電機／モータ
３４  排ガス
３６  排出セクション
３８  排気筒
５０  システム
５２  外部ケーシング
５４  外部流体回路
５６  隔壁
５８  内面
６０  外面
６２  外部フロースリーブ
６４  端カバー
６６  燃料ノズル
６８  キャップアセンブリ
７０  燃焼ライナ
７２  フロースリーブ
７４  燃料噴射器
７６  前方端
７８  後方端
８０  シュラウド
８２  可燃性混合物
８４  燃焼室
８６  一次燃焼領域
８７  冷却流路
８８  開口部
９０  噴射用空気プレナム
９２  吸入通路
９４  燃焼モジュール
９６  燃料分配マニホールド
９７  燃料噴射アセンブリ
９８  高圧プレナム
１００  圧縮機吐出ケーシング
１０２  外部タービンケーシング／シェル
１０４  燃焼器開口部
１０６  抽出ポート
１０８  吸入ポート
１１０  半径方向シール
１１２  内面
１１４  噴射用空気プレナム
１１６  流体導管
１１８  流量変調弁
１２０  流体分配マニホールド
１２２  制御装置
１２４  第二可燃性混合物
１２６  二次燃焼領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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