(57)【要約】【課題】燃焼器に燃料を供給するためのシステムを提供する。【解決手段】ガスタービンの燃焼器に燃料を提供するシステムは、燃料プレナムを少なくとも部分的に定める環状燃料分配マニホルドを含む。燃料分配マニホルドは、後方端部から軸方向に分離された前方端部と、該前方端部の周りに軸方向外向き及び円周方向に延びるフランジと、該フランジから下流側に延びる環状支持リングとを含む。ＬＬＩ噴射組立体は、燃料分配マニホルドから下流側に延びる。ＬＬＩ噴射組立体は、燃焼器内に一次燃焼ゾーン及び二次燃焼ゾーンを少なくとも部分的に定める単一構造ライナを含む。ＬＬＩ噴射装置は、単一構造ライナを通って実質的に半径方向に延び、単一構造ライナを通って二次燃焼ゾーンに流体連通を提供する。燃料プレナムと流体連通した流体導管は、ＬＬＩ噴射装置と燃料分配マニホルドとの間に延びる。【選択図】      図２
2014181902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの燃焼器に燃料を提供するシステムであって、
（ａ）燃料プレナムを少なくとも部分的に定め、後方端部から軸方向に分離された前方端部と、該前方端部の周りに半径方向外向き及び円周方向に延びるフランジと、該フランジから下流側に延びる環状支持リングとを有する環状燃料分配マニホルドと、
（ｂ）前記燃料分配マニホルドから下流側に延び、一次燃焼ゾーン及び二次燃焼ゾーンを少なくとも部分的に定めた単一構造ライナと、該単一構造ライナを通って実質的に半径方向に延び且つ前記単一構造ライナを通って前記燃焼器の二次燃焼ゾーンに流体連通を提供するＬＬＩ噴射装置と、を有するＬＬＩ噴射組立体と、
（ｃ）前記ＬＬＩ噴射装置と前記燃料分配マニホルドとの間に延び、前記燃料プレナムと流体連通している流体導管と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記流体導管が、蛇行形状にされている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記フランジが、
（ａ）前記フランジ内で円周方向に延びる燃料プレナム及び前記フランジの周りを円周方向に延びる外側表面と、
（ｂ）前記フランジの外側表面を通って前記燃料プレナムに流体連通を提供する第１のオリフィス及び第２のオリフィスと、
（ｃ）前記フランジの外側表面にわたって部分的に延び且つ前記第１のオリフィス及び第２のオリフィスを囲む燃料分配キャップと、
（ｄ）前記燃料分配キャップ内に少なくとも部分的に定められ、前記第１のオリフィス及び第２のオリフィスと流体連通した燃料分配プレナムと、
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記フランジが、該フランジを通って軸方向に延びる複数のボルト孔を含み、前記第１のオリフィスが、前記複数のボルト孔のうちの少なくとも１つにより前記第２のオリフィスから円周方向に分離される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記燃料分配キャップが、前記燃料分配プレナムを部分的に定めるフロア部分を含み、前記燃料分配キャップが、前記第１のオリフィスと同軸に整列した第１の出口と、前記第２のオリフィスと同軸に整列した第２の出口と、を有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記燃料分配キャップのフロア部分と前記フランジの外側表面との間に定められるギャップを更に備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のオリフィス内に配置された第１のオリフィスインサートと、前記第２のオリフィス内に配置された第２のオリフィスインサートと、を更に備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１のオリフィスインサートと前記第１のオリフィスとの間及び前記第２のオリフィスインサートと前記第２のオリフィスとの間に断熱ギャップが定められる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記単一構造ライナが、円錐部を定める本体と、前記円錐部から下流側に延びるＬＬＩ噴射部と、前記ＬＬＩ噴射部から下流側に延びる移行部と、を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記移行部が、ほぼ非円形断面を有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記単一構造ライナの本体が、単一の構成要素である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記単一構造ライナが、
（ａ）前方端部と後方端部とを有し、断面流れ面積と前記前方端部及び後方端部間に定められる軸方向流れ長さとを定め、前記前方端部から下流側で且つ前記後方端部から上流側に配置されるＬＬＩ噴射部を更に定める本体を更に備え、前記ＬＬＩ噴射装置が前記ＬＬＩ噴射部にて前記本体を通って延びており、
（ｂ）前記断面流れ面積が、前記前方端部と前記ＬＬＩ噴射部との間で前記軸方向流れ長さに沿って減少し、前記ＬＬＩ噴射部から下流側の前記軸方向流れ長さの少なくとも一部に沿って減少する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記断面流れ面積が、前記ＬＬＩ噴射部から下流側に定められる前記軸方向流れ長さの第１の部分に沿って増大し、前記第１の部分から下流側に定められる前記軸方向流れ長さの第２の部分に沿って減少する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記断面流れ面積が、前記ＬＬＩ噴射部から下流側で前記軸方向流れ長さに沿って前記後方端部まで連続的に増大する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記断面流れ面積が、前記ＬＬＩ噴射部にわたり前記軸方向流れ長さに沿って実質的に一定である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記断面流れ面積が、前記ＬＬＩ噴射部にわたり前記軸方向流れ長さに沿って下流側方向で減少する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記断面流れ面積が、前記ＬＬＩ噴射部にわたり前記軸方向流れ長さに沿って下流側方向で増大する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記前方端部と前記ＬＬＩ噴射部との間に延びる円錐部と、前記ＬＬＩ噴射部から下流側に延びて前記後方端部にて終端する移行部とを更に備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記単一構造ライナが、後方フレームによって円周方向に囲まれる下流側端部を含み、前記後方フレームが、
（ａ）外側部分から半径方向に分離された内側部分、及び前記内側部分と前記外側部分との間に延びる対向する側部のペアと、
（ｂ）前記後方フレームの前記内側部分と前記外側部分との間で前記対向する側部の一方の側部に沿って延び、下流側端部と上流側端部との間に少なくとも部分的に定められるサイドシールスロットと、
を含み、
（ｃ）前記上流側壁部の第１のセグメントが、第１の外向きの距離にて前記内側部分から前記外側部分に向けて延びており、前記上流側壁部の第２のセグメントが、第２の外向きの距離にて前記第１のセグメントとの交点から前記後方フレームの外側部分に向けて延びており、前記上流側壁部の第２のセグメントが、サイドシール案内特徴要素を少なくとも部分的に定めて、前記サイドシールスロットへのサイドシールの底部の軸方向挿入を可能にする、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１の外向きの距離が、前記第２の外向きの距離よりも大きい、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１のセグメントの外側表面と前記第２のセグメントの外側表面との間に定められるステップ部を更に備える、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ステップ部が、軸方向及び半径方向で前記サイドシールの底部を前記サイドシールスロットに案内するよう構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ガスタービンが、外側ケーシングと第２の外側ケーシングとを含み、前記フランジが、前記外側ケーシングの一部に接続され、前記後方フレームが、前記外側ケーシングの別の部分に接続される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
前記燃料分配マニホルドが更に、前記燃料分配マニホルドの下流側端部を少なくとも部分的に定め、外側側部から半径方向に分離される内側側部を有する環状支持リングを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ＬＬＩ噴射組立体は更に、前記単一構造ライナの少なくとも一部を円周方向に囲む流れスリーブを含み、該流れスリーブが、前記単一構造ライナから半径方向に分離されて、これらの間に環状の冷却流れ通路を少なくとも部分的に定め、前記ＬＬＩ噴射装置が前記流れスリーブを通って延びる、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記流れスリーブが、２つ又はそれ以上の半環状流れスリーブセクションから構成される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記流れスリーブが、前記燃料分配マニホルドの後方端部と、前記ＬＬＩ噴射組立体の後方端部との間に単一の構成要素をとして連続的に延びる、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記流れスリーブが、前記冷却流れ通路に流体連通を提供する複数の冷却孔を含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２９】
前記流れスリーブが、前記単一構造ライナにわたって変化する半径方向距離にて前記単一構造ライナから半径方向に分離される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
流れスリーブを更に備え、前記支持リングが内側表面を含み、前記流れスリーブの前方部分が、前記支持リング内に同心状に位置付けられ、前記前方部分が、前記支持リングの内側表面と滑動可能に係合される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３１】
前記支持リングと前記流れスリーブの前方部分との間に半径方向に延びるバネシールを更に備える、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記燃焼ライナ及び前記ＬＬＩ噴射装置の少なくとも一部を円周方向に囲む外側空気シールドを更に備え、前記外側空気シールドが、前記ＬＬＩ噴射装置と流体連通した噴射空気プレナムと、前記噴射器行くプレナム内に流路を定める入口通路とを少なくとも部分的に定める、請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記外側空気シールドと滑動可能に係合される流量調節スリーブを更に備え、前記流量調節スリーブが、前記入口通路を通る流れを制限する第１の位置と、前記入口通路を通る流れを増大させる第２の位置とを有する、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記流量調節スリーブが、前記燃焼器の軸方向中心線に対して前記外側空気シールドにわたって軸方向に滑動する、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記流量調節スリーブが、前記燃焼器の軸方向中心線に対して前記外側空気シールドの周りで円周方向に滑動する、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
前記流量調節スリーブの第１の位置が、完全に閉じた入口通路に対応し、前記流量調節スリーブの第２の位置が、完全に開いた入口通路に対応する、請求項３３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、ガスタービンの燃焼器に関する。より具体的には、本発明は、燃焼器内に定められた二次燃焼ゾーンに燃料を供給するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電用に使用される典型的なガスタービンは、前方に軸流圧縮機と、圧縮機から下流側に１つ又はそれ以上の燃焼器と、後方にタービンとを含む。周囲空気を圧縮機に供給することができ、圧縮機内の回転ブレード及び固定ベーンは、作動流体（空気）に運動エネルギーを漸次的に加え、高エネルギー状態の加圧作動流体を生成する。加圧作動流体は、圧縮機から出て、燃焼器のヘッド端部に向かって流れ、ここで端部カバーにて方向を反転し、１つ又はそれ以上のノズルを通って、各燃焼器の燃焼室内に定められる一次燃焼ゾーンに流入する。加圧作動流体は、１つ又はそれ以上の燃料ノズル及び／又は燃焼室内で燃料と混合して点火し、高温高圧の燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは、タービンにおいて膨張して仕事を生成する。例えば、燃焼ガスの膨張は、発電機に接続されたシャフトを回転させて、電気を生成する。
【０００３】
典型的な燃焼器は、圧縮機吐出ケーシングに結合された端部カバーと、該圧縮機吐出ケーシング内に半径方向及び軸方向に延びる環状キャップ組立体と、キャップ組立体から下流側に延びる環状燃焼ライナと、燃焼ライナと固定ノズルの第１段との間に延びる環状移行ダクトを有する移行要素と、を含む。固定ノズルは、タービンセクションへの入口にほぼ隣接して位置付けられる。
【０００４】
特定の燃焼器設計において、１つ又はそれ以上のＬＬＩ噴射装置は、遅延希薄噴射装置としても知られ、燃料ノズル及び／又は１次燃焼ゾーンから下流側の燃焼ライナの周りに円周方向に配列され、又は燃焼ライナに装着される。種々の流体導管及び流体カップリングが、圧縮機吐出ケーシング内に延びて、燃料を燃料源からＬＬＩ噴射装置に送る。圧縮機から流出する加圧作動流体の一部は、
ＬＬＩ噴射装置を通じて送られ、燃料と混合して希薄燃料空気混合気を生成する。次いで、希薄燃料空気混合気は、２次燃焼ゾーンでの追加燃焼のために燃焼室に噴射され、燃焼器の燃焼ガス温度及び熱力学効率を向上させることができる。遅延希薄噴射装置は、窒素酸化物（ＮＯｘ）のような望ましくないエミッション生成の対応する増加をもたらすことなく、高い燃焼ガス温度に効果的である。遅延希薄噴射装置は、ガスタービンのベース負荷及び／又はターンダウン作動中のＮＯｘ低減に特に有利である。
【０００５】
ガスタービンの圧縮機吐出ケーシングのようなスペースが制限される環境への遅延希薄噴射機械設備を有する燃焼器の設置及び／又はそこからの取り外しは、一つには、現行の多くのガスタービンエンジン設計の占有面積が減少し続けていることに起因して、次第に困難になってきている。例えば、様々な流体カップリング、流体導管及び／又はＬＬＩ噴射装置へのアクセスが制限される場合がある。加えて、ガスタービンに装着されている間に燃焼器に対する様々な遅延希薄燃焼構成要素の組立又は分解に要する貴重な工数は、遅延希薄噴射機械設備の適正な設置及び取り外しに関連する問題に起因して、過剰なものとなる可能性がある。従って、燃焼器の組立時間及び複雑さを低減した、燃焼器に燃料を供給するシステムが有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８，１７１，７３８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００８】
本発明の１つの実施形態は、ガスタービンの燃焼器に燃料を提供するシステムである。本システムは、燃料プレナムを少なくとも部分的に定める環状燃料分配マニホルドを含む。燃料分配マニホルドは、後方端部から軸方向に分離された前方端部と、前方端部の周りに半径方向外向き及び円周方向に延びるフランジと、フランジから下流側に延びる環状支持リングと、を含む。ＬＬＩ噴射組立体は、燃料分配マニホルドから下流側に延びる。ＬＬＩ噴射組立体は、燃焼器内に一次燃焼ゾーン及び二次燃焼ゾーンを少なくとも部分的に定める単一構造ライナを含む。ＬＬＩ噴射装置は、単一構造ライナを通って実質的に半径方向に延び、単一構造ライナを通って燃焼器の二次燃焼ゾーンに流体連通を提供する。プレナムと流体連通した流体導管は、ＬＬＩ噴射装置及び燃料分配マニホルドの間に延びる。
【０００９】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１０】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の範囲内の例示的なガスタービンの機能ブロック図。
【図２】本発明の種々の実施形態を含むことができる、例示的な燃焼器を含む例示的なガスタービンの一部の側断面図。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図２に示すガスタービンの燃焼器に燃料を提供するシステムの斜視図。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図３に示すシステムの分解斜視図。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図４に示すシステムの下流側断面図。
【図６】本発明の少なくとも１つの実施形態による、オリフィスインサートのペアを含む、システムの一部の拡大断面図。
【図７】図４に示すシステムの単一構造ライナ部の上面図。
【図８】本開示の少なくとも１つの実施形態による、図７に示す単一構造ライナの断面斜視図。
【図９】本発明の種々の実施形態による、単一構造ライナの円錐部、ＬＬＩ噴射部、及び移行部にわたる軸方向流れ長さに対する、図８に示す単一構造ライナの断面流れ面積の正規化グラフ。
【図１０】本発明の種々の実施形態による、図８に示す断面流れ面積に関連する軸方向流れ長さに対する単一構造ライナを通る流速の正規化グラフ。
【図１１】本発明の１つの実施形態による、図４に示すシステムの後方フレーム部分の拡大斜視図。
【図１２】本発明の１つの実施形態による、図１１に示す後方フレームの一部の拡大後方図。
【図１３】本発明の１つの実施形態による、図１１に示す後方フレームの側面図。
【図１４】本発明の１つの実施形態による、図１１に示す後方フレームの側面図。
【図１５】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図１１に示す２つの隣接する後方フレームの後方図。
【図１６】本発明の１つの実施形態による、図３に示すシステムの側断面図。
【図１７】本発明の１つの実施形態による、図３に示すシステムの一部の拡大断面図。
【図１８】本発明の１つの実施形態による、図３に示すシステムの斜視図。
【図１９】本発明の１つの実施形態による、図１８に示すシステムの一部の側断面図。
【図２０】本発明の１つの実施形態による、図１８に示す外側空気シールド及び流量調節スリーブの一部の側面図。
【図２１】本発明の１つの実施形態による、システムの斜視図。
【図２２】本発明の１つの実施形態による、
【図２３】本発明の１つの実施形態による、図２２に示す側空気シールド及び流量調節スリーブの一部の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似した要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似した表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流側」及び「下流側」は、流体経路における流体流に対する相対的方向を指す。例えば、「上流側」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流側」は、流体がそこへ流れ込む方向を指す。用語「軸方向」とは、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、用語「半径方向」とは、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な相対方向を指す。
【００１３】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本発明の例示的な実施形態を例証の目的でガスタービンに組み込まれた燃焼器の関連において一般的に説明するが、当業者であれば、本発明の実施形態が、特許請求の範囲に特に記載されない限り、あらゆるターボ機械に組み込まれたあらゆる燃焼器に適用することができ、ガスタービン燃焼器に限定されるものではない点は容易に理解されるであろう。
【００１４】
次に、複数の図面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、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる、例示的なガスタービン１０の機能ブロック図を示す。図示のように、ガスタービン１０は、一般に、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に流入する作動流体（例えば、空気）１４を精製して他の方法で調整する他の装置を含むことができる入口セクション１２を含む。作動流体１４は、圧縮機セクションに流れ、ここで圧縮機１６が作動流体１４に運動エネルギーを漸次的に加え、高エネルギー状態の加圧作動流体を生成する。
【００１５】
加圧作動流体１８は、燃料供給部２２からの燃料２０と混合され、１つ又はそれ以上の燃焼器２４内で可燃性混合気を形成する。可燃性混合気が燃焼して、高温高圧の燃焼ガス２６を生成する。燃焼ガス２６は、タービンセクションのタービン２８を通って流れ、仕事を生成する。例えば、タービン２８は、シャフト３０に接続され、タービン２８の回転により圧縮機１６を駆動して加圧作動流体１８を生成するようにすることができる。代替として、又はこれに加えて、シャフト３０は、発電を行うためにタービン２８を発電機３２に接続することができる。タービン２８からの排気ガス３４は、タービン２８から下流側の排気スタック３８に該タービン２８を接続する排気セクション３６を通って流れる。排気セクション３６は、例えば、大気に放出する前に排気ガス３４を清浄化して追加の熱を抽出するための熱回収蒸気発生器（図示せず）を含むことができる。
【００１６】
図２は、本開示の種々の実施形態を含むことができる例示的な燃焼器５０を備えた例示的なガスタービン１０の一部の側断面図を示す。図示のように、燃焼器５０は、圧縮機吐出ケーシング及び／又は外側タービンケーシングなどの少なくとも１つの外側ケーシング５２によって少なくとも部分的に囲まれる。外側ケーシング５２は、圧縮機１６と流体連通し、燃焼器５０の少なくとも一部を囲む高圧プレナム５４を少なくとも部分的に定める。端部カバー５６は、燃焼器５０の一端部にて外側ケーシング５２に結合される。燃焼器５０は一般に、端部カバー５６から下流側に延びる少なくとも１つの軸方向に延びた燃料ノズル５８と、端部カバー５６から下流側の外側ケーシング５２内で半径方向及び軸方向に延びる環状キャップ組立体６０とを含む。
【００１７】
外側ケーシングは一般に、燃焼器５０を設置するための少なくとも１つの開口６２を含む。１つの実施形態において、アクセス又はアーム経路６４が外側ケーシング５２を通って延びて、外側ケーシング５２の外部から燃焼器５０の少なくとも一部へのアクセスを提供する。１つの実施形態において、ガスタービン１０は、タービン２８への入口６８を少なくとも部分的に定める固定タービンノズル６６の段を含む。タービン２８は、該タービン２８内でシャフト３０（図１）に結合されるタービンロータブレード７２の種々の段を円周方向に囲む内側ケーシング７０を含む。特定の実施形態において、固定タービンノズル６６は、内側ケーシング７０に接続される。別の実施形態において、固定ノズル６６はまた、内側支持リング７４に結合される。
【００１８】
種々の実施形態において、図２に示すように、燃焼器５０は、該燃焼器５０内の２次燃焼ゾーンに燃料を供給するシステム（本明細書では「システム１００」と呼ばれる）を含む。図３は、特定の実施形態によるシステム１００の組み立て図を示し、図４は、図３に示すシステム１００の分解図を示す。図３に示すように、システムは一般に、上流側又は前方端部１０２と、下流側又は後方端部１０４とを含む。前方端部１０２は、システム１００の軸方向中心線１０６に対して後方端部１０４から軸方向に分離される。図３に示すように、システム１００は、予組立又は少なくとも部分的に予組立された燃焼モジュール１０８として提供され、これにより既存の燃焼器構成に優る様々な利点をもたらすことができる。例えば、現場での組立及び分解に関連する工数を大幅に低減することができる。加えて、又は代替として、臨界燃料接続のリークチェックは、システム１００の設置前に完了させ、これにより燃焼器５０の全体の安全性及び／又は信頼性を改善することができる。
【００１９】
特定の実施形態において、図４に示すように、燃焼モジュール１００は、前方端部１０２から後方端部２０６に向かって下流側に延びる環状燃料分配マニホルド１１０と、燃料分配マニホルド１１０から下流側に延びて後方端部２０６にて終端するＬＬＩ噴射組立体１１２と、燃料分配マニホルド１１０をＬＬＩ噴射組立体１１２に流体結合及び／又は接続する少なくとも１つの流体導管１１４と、を含む。図２に示すように、燃料分配マニホルド１１０は、燃焼器５０に設置されたときにキャップ組立体６０の一部を少なくとも部分的に囲むことができる。種々の実施形態において、図３に示すように、流体導管１１４は、燃料分配マニホルド１１０と、ＬＬＩ噴射組立体１１２の遅延希薄噴射装置のようなＬＬＩ噴射装置１１６との間を流体連通する。１つの実施形態において、流体導管１１４は一般に蛇行形状である。蛇行形状の流体導管１１４は、外側ケーシング５２及び／又は燃焼器５０がガスタービン１０の始動、シャットダウン及び／又はターンダウン作動中などの様々な熱的過渡状態を移行しているときに、燃料分配マニホルド１１０とＬＬＩ噴射組立体１１２との間の相対移動を可能にする。加えて、蛇行形状の流体導管１１４は、燃料接続ポート１１８（図３及び４）及び／又はＬＬＩ噴射装置１１６での負荷応力を低減し、これによりシステム１００の信頼性及び／又は燃焼器５０の全体性能を改善することができる。
【００２０】
特定の実施形態において、図４に示すように、フランジ１２０は、燃料分配マニホルド１１０の上流側端部１２２から半径方向外向きに及びその周りに円周方向に延びる。燃料分配キャップ１２４は、フランジ１２０の外側表面１２６から外向きに延びる。外側表面１２６は、フランジ１２０の周りに円周方向に延びる。環状支持スリーブ又はリング１２８は、フランジ１２０の上流側端部１２２から燃料分配マニホルド１１０の下流側端部１３０に向けて下流側に延びる。支持リング１２８は一般に、外側表面１３４から半径方向に分離された内側表面１３２を含む。フラシールのような圧縮バネシール１３６を内側表面１３２に沿って配置することができる。
【００２１】
特定の実施形態において、図４に示すように、燃料分配キャップ１２４は、フランジ１２０の外側表面１２６にわたって部分的に延びる。例えば、燃料分配キャップ１２４は一般に、フランジ１２０の外側表面１２６の一部にわたって軸方向及び円周方向に、並びにフランジ１２０の外側表面１２６から外向きに延びる。燃料分配キャップ１２４は、溶接、ろう付け、或いは、燃料分配マニホルド１１０の動作環境に好適な当該技術分野で公知の他の何れかの機械的手段によってフランジ１２０に接続することができる。
【００２２】
図５は、本発明の１つの実施形態による、燃料分配キャップ１２４を含む燃料分配マニホルド１１０の下流側断面図を示し、図６は、本発明の１つの実施形態による、図５に示した燃料分配キャップ１２４の一部を含む燃料分配マニホルド１１０の一部の拡大図を示す。図５に示すように、一次燃料プレナム１３８は、フランジ１２０内で円周方向に延びる。一次燃料プレナム１３８は、フランジ１２０内に鋳造することができ、及び／又はフランジ１２０内に機械加工することができる。複数のボルト孔１４０が、フランジ１２０を通って軸方向に延びる。ボルト孔１４０は、一般に、フランジ１２０の周りに円周方向に均等に間隔を置いて配置され、図２に示すように燃焼器５０内に設置されたときにフランジ１２０の周囲の周りに均等な予荷重を与える。
【００２３】
図５及び６に示すように、少なくとも２つのオリフィス１４２がフランジ１２０の外側表面１２６を貫通して延び、一次燃料プレナム１３８内への流体連通をもたらす。図５に示すように、各オリフィス１４２は、フランジ１２０の外側表面１２６にほぼ隣接する入口１４４と、一次燃料プレナム１３８にほぼ隣接し且つ流体連通した出口１４６とを含む。各オリフィス１４２は、入口１３２と出口１３４との間に延びる内側表面１４８を含む。オリフィス１４２を少なくとも２つ有することにより、ボルト孔１４０間の円周方向スペースをオフセットさせることなく、単一のオリフィスと比べて追加の燃料入口領域を設けることができる。燃料が一次燃料プレナム１３８に流入するときに生じる燃料速度を低下させることができ、これにより一次燃料プレナム１３８内で燃料分布がより均一になる。加えて、１つの大きなオリフィスではなく、少なくとも２つのオリフィス１４２を有することにより、各オリフィス１４２間の壁厚及び対応するボルト孔１４０が最適化され、これによりフランジ１２０の耐久性が強化され、より薄いフランジ１２０が可能となり、重量及びコストが低減される。加えて、少なくとも２つのオリフィス１４２を有することにより、各ボルト孔１４０での均等な予荷重がフランジ１２０の周りに配置され、これにより外側ケーシング５２（図２）とフランジ１２０との間に均一／堅牢なシールを提供しながら、一次燃料プレナム１３８内への燃料２０の十分な質量流量が維持される。
【００２４】
１つの実施形態において、図６に示すように、少なくとも２つのオリフィス１４２は、フランジ１２０の外側表面１２６を通って半径方向に延びて、一次燃料プレナム１３８に流体連通を提供する第１のオリフィス１５２及び第２のオリフィス１５４を含む。第１のオリフィス１５２及び第２のオリフィス１５４の両方は、複数のボルト孔１４０の各々の間の共通の円周方向スペースを遮ることなく、２つの隣接するボルト孔１４０の間に延びる。１つの実施形態において、第１及び第２のオリフィス１５２、１５４の各々は、オリフィスインサート１５６を含む。各オリフィスインサート１５６は、各対応するオリフィス１５２、１５４内に同軸又は同心状に整列される。オリフィスインサート１５６は、一次燃料プレナム１３８内に流れる燃料の所望の流量を達成するように、同じ又は異なるサイズ及び／又は形状にすることができる。
【００２５】
１つの実施形態において、図６に示すように、各オリフィスインサート１５６は、リブ１５６又は他の分離特徴要素を含む。リブ１５８は一般に、オリフィスインサート１５６を対応するオリフィス１５２、１５４内に同心及び／又は同軸状に位置付ける。リブ１５８はまた、オリフィスインサート１５６と対応するオリフィス１５２、１５４との間に断熱ギャップ１６０を提供し、これにより対応するオリフィスインサート１５２、１５４を通って一次燃料プレナム１３８に流れる燃料によって引き起こされるフランジ１２０の伝導冷却を軽減する。結果として、燃料とフランジ１２０との間の熱勾配に関連する熱応力を低下させることができ、燃料分配マニホルド１１０の全体の耐久性が向上する。
【００２６】
特定の実施形態において、図５及び６に示すように、燃料分配キャップ１２４は、フランジ１２０の外側表面１２６の一部にわたって延び又は広がり、燃料分配プレナム１６２を形成する。燃料分配キャップ１２４は一般に、オリフィス１４２の各々の入口１４４にわたって延び、燃料分配プレナム１６２とオリフィス１４２の各々の入口１４４との間に流体連通を提供する。燃料分配キャップ１２４を広げることにより、各オリフィス１４２に送給される前に、燃料２０の圧力水頭が少なくとも部分的に安定化される。結果として、燃料２０の流速は、燃料が一次燃料プレナム１３８内に流れるときに各オリフィス１４２間に燃料２０を均一に分配するように調節され、これにより燃料分配マニホルド１１０の全体性能を向上させることができる。特定の実施形態において、燃料分配キャップ１２４は、燃料源（図２）と燃料分配プレナム１６２（図５及び６）との間の流体連通を提供する入口ポート１６４を含む。
【００２７】
１つの実施形態において、図６に示すように、燃料分配キャップ１２４は、燃料分配プレナム１６２を部分的に定めるフロア部分１６６を備える。フロア部分は、対応するオリフィス１４２及び／又はオリフィスインサート１５６と同軸状に整列された少なくとも１つの出口１６７を定める。燃料分配キャップ１２４のフロア部分１６６とフランジの外側表面１２６との間に断熱ギャップ１６８が定められる。作動時には、フランジ１２０は、一般に、燃料分配キャップ１２４内及びオリフィス１４２内に流れる燃料２０よりも遙かに高温である。断熱ギャップ１６８は、燃料２０とフランジ１２０の外側表面１２６との間の断熱境界を提供し、これにより、燃料分配キャップ１２４の周り及びフランジ１２０の外側表面１２６に沿った熱応力を低減する。結果として、燃料分配マニホルド１１０の全体の耐久性を向上させることができる。
【００２８】
再度、図４を参照すると、ＬＬＩ噴射組立体１１２は一般に、燃料分配マニホルド１１０とシステム１００の後方端部２０６との間に延びる単一構造ライナ２００を含む。図７は、種々の実施形態による、図４に示す単一構造ライナの上面図を示す。図８は、図７に示す単一構造ライナの側断面図を示す。図７及び８に示すように、単一構造ライナ２００は一般に、ほぼ環状形状を有する本体２０２を含む。
【００２９】
図７及び８に示すように、本体２０２は、単一構造ライナ２００の軸方向中心線２０８に対して後方端部２０６から軸方向に分離された前方端部２０４を有する。本体２０２は、前方端部２０４から後方端部２０６に連続して延び、これによりこれまで従来の燃焼設計において必要とされた別個の燃焼ライナ及び移行ダクトの必要性が排除される。特定の実施形態において、本体２０２は、円錐部２１０、該円錐部２１０から下流側に延びるＬＬＩ噴射部２１２、及びＬＬＩ噴射部２１２から下流側に延びる移行部２１４を含む。特定の実施形態において、単一構造ライナ２００は更に、前方端部２０４から上流側に延びる支持部分２１６を含む。単一構造ライナ２００は、単一構成要素として鋳造することができ、又は、燃焼器を通る連続した高温ガス経路を形成するように接続される個別の構成要素から形成することができる。
【００３０】
図２及び図８に示すように、単一構造ライナ２００は一般に、前方端部２０４から下流側にあり且つ円錐部２１０内に全体的に定められる一次燃焼ゾーン２１８と、該一次燃焼ゾーン２１８から下流側で且つ後方端部２０６から上流側に配置される二次燃焼ゾーン２２０とを定める。二次燃焼ゾーン２２０は、ＬＬＩ噴射部２１２内に少なくとも部分的に定められる。
【００３１】
円錐部２１０は、前方端部２０４とＬＬＩ噴射部２１２との間に延び、移行部２１４は、ＬＬＩ噴射部２１２から下流側に延びて、後方端部２０６にほぼ隣接して終端する。ＬＬＩ噴射部２１２は、概して、二次燃焼ゾーン２２０の少なくとも一部にわたって延びる。円錐部２１０は、概して、軸方向中心線２０８に垂直な平面に対して実質的に円形の断面を有する。ＬＬＩ噴射部２１２は、軸方向中心線２０８に垂直な平面に対して実質的に円形の断面及び／又は実質的に非円形の断面を有することができる。図７に示すように、移行部２１４は、軸方向中心線２０８に垂直な平面に対して実質的に非円形の断面を有する。
【００３２】
特定の実施形態において、図７及び８に示すように、１つ又はそれ以上のＬＬＩ噴射部の開口２２２は、前方端部２０４から下流側且つ後方端部２０６から上流側で本体２０２を貫通して延びる。ＬＬＩ噴射部の開口２２２は、本体２０２のＬＬＩ噴射部２１２内に配置される。ＬＬＩ噴射部の開口２２２は、本体２０２を通って、該本体２０２内に少なくとも部分的に定められる高温ガス経路内への流体連通を提供する。特定の実施形態において、図２に示すように、ＬＬＩ噴射装置１１６の各々は、対応する１つのＬＬＩ噴射部開口２２２を通って少なくとも部分的に延びる。
【００３３】
少なくとも１つの実施形態において、図８に示すように、軸方向流れ長さ２２６は、軸方向中心線２０８に沿って定められる。軸方向流れ長さ２２６は、前方端部２０４と後方端部２０６との間で本体２０２を通って延びる。特定の実施形態において、ＬＬＩ噴射部開口２２２は、概して、軸方向流れ長さ２２６に沿った交点２２８を定め、ここで円錐部２１０とＬＬＩ噴射部２１２が交差する。交点２２８は、ＬＬＩ噴射部開口２２２に隣接して又は上流側に定めることができる。一般に、別の交点２３０が軸方向流れ長さ２２６に沿って定められ、ここでＬＬＩ噴射部２１２と移行部２１４が交差する。この交点２３０は、一般に、軸方向流れ長さ２２６に沿った位置に定められ、ここで本体２０２は、ＬＬＩ噴射部開口２２２から下流側で実質的に円形断面から実質的に非円形断面に移行する。
【００３４】
交点２２８及び２３０は、一般に、軸方向中心線２０８に実質的に垂直な平面内に定められる。交点２２８及び２３０は、単一構造ライナ２００の直径、単一構造ライナ２００を通る望ましい又は所要の質量流量、単一構造ライナ２００内の作動温度、単一構造ライナ２００の温度プロファイル、及び／又はＬＬＩ噴射部開口２２２の位置決めなどの要因に応じて、図８に示す図示の位置から上流側又は下流側にシフトすることができる。
【００３５】
図８に示すように、本体２０２は断面流れ面積２３２を定める。断面流れ面積２３２は、一般に、軸方向中心線２０８に垂直に延びる平面に対して定められる。断面流れ面積２３２は、軸方向流れ長さ２２６の何れかの部分に沿って増大、減少、又は一定に維持することができる。本体２０２の断面流れ面積２３２のサイズは一般に、該本体２０２を通って流れる燃焼ガス２６（図２）の流速に影響を及ぼす。
【００３６】
図９は、単一構造ライナ２００の本体２０２の円錐部２１０、ＬＬＩ噴射部２１２、及び移行部２１４にわたる軸方向流れ長さ２２６に対する断面流れ面積２３２の正規化グラフ３００を示す。線３０４で示されるように、断面流れ面積２３２は一般に、前方端部２０４での最大断面流れ面積２３２から、本体２０２の円錐部２１０とＬＬＩ噴射部２１２との間に定められる交点２２８でのより小さい断面流れ面積２３２まで軸方向流れ長さ２２６に沿って減少する。線３０４はまた、典型的な従来のライナ（図示せず）の断面積を示している点は理解されたい。
【００３７】
特定の実施形態において、線３０６で示すように、断面流れ面積２３２は、ＬＬＩ噴射部２１２にわたって軸方向流れ長さ２２６に沿って増大、一定に維持、及び／又は減少することができる。特定の実施形態において、線３０８、３１０、及び３１２で示すように、断面流れ面積２３２は、交点２３０から下流側に定められる軸方向流れ長さ２２６の少なくとも一部に沿って増大する。対照的に、線３１４で示されるように、従来のライナの断面流れ面積２３２は、ＬＬＩ噴射部２１２及び移行部２１４を通って減少し続ける。
【００３８】
１つの実施形態において、線３０８で示すように、断面流れ面積２３２は、ＬＬＩ噴射部２１２と後方端部２０６との間の交点２３０から下流側で実質的に連続的な割合で増大し続ける。別の実施形態において、断面流れ面積２３２は、交点２３０から下流側に定められる軸方向流れ長さ２２６の第１の部分３１６に沿って第１の増加の割合で連続的に増大し、次いで、第１の部分３１６から下流側に定められる軸方向流れ長さ２２６の第２の部分３１８に沿って第２の増加の割合で増大する。別の実施形態において、断面流れ面積２３２は、交点２３０から下流側に定められる軸方向流れ長さ２２６の第１の部分３１６に沿って増大し続け、次いで、第１の部分３１６から下流側に定められる軸方向流れ長さ２２６の第２の部分３１８に沿って減少する。
【００３９】
図１０は、本体２０２の円錐部２１０、ＬＬＩ噴射部２１２、及び移行部２１４並びに従来のライナ又はダクトを通る軸方向流れ長さ２２６に対する、従来のライナ又はダクトを含む単一構造ライナ２００の本体２０２を通る燃焼ガス２６（図２）の流速４０２の正規化グラフ４００を示す。図９と図１０との間で示されるように、線４０４は線３０４と関連し、線４０６は線３０６と関連し、線４０８は線３０８と関連し、線４１０は線３１０と関連し、線４１２は線３１２と関連し、線４１４は線３１４と関連し、線４１６は線３１６と関連し、線４１８は線３１８と関連している。
【００４０】
図９及び１０、及び線３０４及び４０４に示すように、燃焼ガス２６（図２）の流速は、円錐部２１０を通り軸方向流れ長さ２２６に沿って断面流れ面積２３２が減少するときに増大する。線３０６、３１４、及び４０６及び４１４で示されるように、本体２０２（図８）を通って高温ガス経路２２４（図８）に入る第２の可燃性混合気及び／又は加圧空気の追加の質量流量に起因して、流速は、ＬＬＩ噴射部２１２内の軸方向流れ長さ２２６に沿って極めて高い割合で増大することになる。
【００４１】
流速の増大は一般に、移行部２１４において熱伝達係数の増大をもたらし、単一構造ライナ２００の本体２０２及び／又は従来のライナ又はダクトの内部表面（図示せず）に対する高い熱応力のホットスポット又は領域を生じる結果となる。本発明の種々の実施形態において、図９において線３０８、３１０、３１２で示すように、ＬＬＩ噴射部２１２にて又はその下流側での断面流れ面積２３２の増大は、図１０において線４１０、４１２及び４１４で示すように、燃焼ガス２６（図２）の流速４０２を減少させることになる。ＬＬＩ噴射部２１２にて又はその下流側での単一構造ライナ２００の本体２０２を通る流速４０２を維持又は低減することによって、本体２０２の熱伝達係数が大幅に低下し、これにより燃焼器の耐久性及び全体性能が改善される。
【００４２】
再度図４を参照すると、特定の実施形態において、後方フレーム２５０は、単一構造ライナ２００の後方端部２０６を円周方向に囲む。図２に示すように、後方フレーム２５０は、外側ケーシング５２に結合され、システム１００の後方端部１０４に対する支持を提供する。取付ブラケット２５１は、後方フレーム２５０に結合することができる。取付ブラケット２５１は、システム１００の軸方向中心線１０６（図３）に対して前方向及び／又は後方向に枢動することができる。このようにして、取付ブラケット２５１の位置又は向きは、公差累積問題に対処するため、及び／又は燃焼器５０への設置の際にシステム１００及び／又はＬＬＩ噴射組立体１１２を所定位置に案内するために、システム１００の設置前及び／又は設置中に操作することができる。
【００４３】
図２に示すように、後方フレーム２５０は、外側ケーシング５２に結合され、フランジ１２０は、外側ケーシング５２の別の部分に結合される。この取付方式により、燃焼器５０及び／又はガスタービン１０が、始動、シャットダウン及び／又はターンダウン作動中などの様々な熱的過渡状態の間を移行しているときの燃料分配マニホルド１１０とＬＬＩ噴射組立体１１２との間の相対移動が生じる。結果として、取付ブラケット２５１は、燃料分配マニホルド１１０とＬＬＩ噴射組立体１１２との間の相対移動に対応するよう枢動できるようにすることができる。
【００４４】
特定の実施形態において、後方フレーム２５０は、外側部分２５４から半径方向に分離された内側部分２５２と、内側部分２５２と外側部分２５４との間に延びる対向する側部２５６のペアとを含む。図１１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、図４に示す後方フレーム２５０の対向する側部２５６のうちの１つの例示的な側部２５８の拡大斜視図を示す。図１２は、図１１に示す側部２５８の拡大後方図を示す。
【００４５】
図１１に示すように、後方フレーム２５０は、側部２５８に沿って延びるサイドシールスロット２６０を含む。サイドシールスロット２６０は、後方フレーム２５０の内側部分２５２と外側部分２５４との間を少なくとも部分的に延びる。サイドシールスロット２６０は、概して、明確にするために１つの側部２５６に関して説明するが、後方フレーム２５０の対向する側部２５６の何れか又は両方が本明細書で記載されるサイドシールスロット２６０を含むことができる点は当業者であれば理解すべきである。
【００４６】
図１１に示すように、サイドシールスロット２６０は、後方フレーム２５０の下流側壁部又は後方壁部２６２と上流側壁部又は前方壁部２６４との間で少なくとも部分的に定められる。上流側壁部２６４及び下流側壁部２６２は、側部２５８の内側表面２６６から外向き且つ実質的に垂直に延びる。上流側壁部２６４及び下流側壁部２６２は、後方フレーム２５０の内側部分２５２と外側部分２５４との間を少なくとも部分的に延びる。特定の実施形態において、下流側壁部２６２は、内側部分２５２から外側部分２５４に延びる。
【００４７】
１つの実施形態において、図１１に示すように、上流側壁部２６４は、第１のセグメント２６８及び第２のセグメント２７０を含む。第１のセグメント２６８は、第１の側部２５８に沿って後方フレーム２５０の内側部分２５２から外側部分２５４に延びる。第２のセグメント２７０は、第１のセグメント２６８との交点２７２から後方フレーム２５０の外側部分２５４に向かって延びる。第１のセグメント２６８は、第１の外側表面２７４を定め、第２のセグメント２７０は、第２の外側表面２７６を定め、下流側壁部２６２は、第３の外側表面２７８を定める。
【００４８】
特定の実施形態において、図１２に示すように、上流側壁部２６４の第１のセグメント２６８は、後方フレーム２５０の第１の側部１０６の内側表面２６６から外向きに第１の外向きの距離２８０を延びる。第１の外向きの距離は、内側表面２６６と第１のセグメント２６８の第１の外側表面２７４との間に定められる。第２のセグメント２７０は、内側表面２６６から外向きに第２の外向きの距離２８２を延びる。第２の外向きの距離２８２は、内側表面２６６と第２のセグメント２７０の第２の外側表面２７６との間に定められる。下流側壁部２６２は、後方フレーム２５０の内側表面２６６から外向きに第３の外向きの距離２８４を延びる。第３の外向きの距離２８４は、内側表面２６６と下流側壁部２６２の第３の外側表面２７８との間に定められる。第１の外向きの距離２８０、第２の外向きの距離２８２、及び第３の外向きの距離２８４の各々は、内側表面２６６に実質的に垂直な線に対して測定される。１つの実施形態において、第３の外向きの距離２８４は、上流側壁部２６４の第２のセグメント２７０の第２の外向きの距離２８２よりも大きい。
【００４９】
特定の実施形態において、図１２に示すように、第１のセグメント２６８の第１の外向きの距離２８０は、第２のセグメント２７０の第２の外向きの距離２８２よりも大きく、これにより第１の外側表面２７４と第２の外側表面２７６との間で上流側壁部２６４の第１のセグメント２６８と第２のセグメント２７０の交点２７２にてステップ部２８６が定められる。結果として、第２のセグメント２７０は、後方フレーム２５０の側部２５８において、図１１及び１２に示すようにキー溝又はサイドシール案内特徴要素２８８を少なくとも部分的に定める。
【００５０】
図１３、１４、及び１５は、図１１及び１２に示し且つ本明細書で記載されるサイドシール案内特徴要素２８８を利用して、サイドシール２９０をサイドシールスロット２６０に設置する１つの方法を示している。特定の実施形態において、図１１及び１２に示すように、ステップ部２８６は、サイドシール２９０の底部２９２（図１３）を単一構造ライナ２００の軸方向中心線２０８に対して実質的に軸方向及び／又は半径方向でサイドシールスロット２６０内に案内するよう構成することができる。例えば、図１２に示すように、ステップ部２８６は面取りすることができる。これに加えて、又は代替として、ステップ部２８６は、燃焼器５０内へのシステム１００の設置中にサイドシール２９０の底部２９２をサイドシールスロット２６０内に案内するよう湾曲又は丸みを付けることができる。
【００５１】
図１３に示すように、サイドシール２９０は、アーム経路６４を通じてほぼ半径方向に挿入することができる。図１４に示すように、サイドシール２９０は、該サイドシール２９０の上部２９４が外側ケーシング５２からほぼ離れるように下げることができる。サイドシール２９０の底部２９２は、サイドシール案内特徴要素２８８とほぼ整列される。次いで、サイドシール２９０は、軸方向中心線２０８に対して軸方向でサイドシール案内特徴要素２８８内にサイドシールスロット２６０への下流側壁部２６２に向けて操作される。図１５は、本明細書で記載される２つの隣接したサイドシールスロット２６０間に配置されるサイドシール２９０を備えた２つの隣接する後方フレーム２５０の後方図を示す。図１５に示すように、サイドシール２９０は、サイドシールスロット２６０内に半径方向に挿入される。サイドシール案内特徴要素は、サイドシール２９０を曲げ及び／又は捩ることなく設置するために外側ケーシング５２との間に必要な半径方向クリアランス２９６を低減する。結果として、設置中にサイドシール２９０に損傷を与える可能性が大幅に低減され、これによりサイドシール２９０の機械的寿命を延ばし、及び／又は高圧プレナム５４と高温ガス経路２２４との間の加圧作動流体の漏洩を低減することができる。
【００５２】
再度図４を参照すると、特定の実施形態において、ＬＬＩ組立体は更に、単一構造ライナ２００を円周方向に囲む流れスリーブ５００を含む。図１６は、図２、３、及び４に示されるシステム１００の側断面図を示す。図４及び１６に示すように、流れスリーブ５００は、前方端部５０２と、該前方端部５０２に近接して配置された外側前方部分５０４と、前方端部５０２から軸方向に分離された後方端部５０６とを含む。流れスリーブ５００は、燃料分配マニホルド１１０と、単一構造ライナ２００の本体２０２の後方フレーム２５０及び／又は後方端部２０６との間に連続的に延び、これにより追加のインピンジメントスリーブの必要性が排除される。流れスリーブ５００の前方部分５０４は、外側係合面５０８を少なくとも部分的に定めることができる。特定の実施形態において、図４及び１６に示すように、流れスリーブ５００は、燃料分配マニホルド１１０と後方フレーム２５０との間に連続的に延びる。特定の実施形態において、図５に示すように、流れスリーブ５００の前方部分５０４は、燃料分配マニホルド１１０の支持リング１２８内にほぼ同心状に位置付けられる。
【００５３】
図１７は、図２に示すキャップ組立体６０の一部及びシステム１００の一部を含む、燃焼器５０の一部の拡大図を示す。特定の実施形態において、図１７に示すように、流れスリーブ５００の前方部分５０４の外側係合面５０８は、支持リング１２８の内側表面１３２と滑動可能に係合される。このようにして、流れスリーブ５００は、燃焼器２４の作動中に燃料分配マニホルド１１０の支持リング１２８の内側側部１３２に沿って滑動又は並進することが可能になる。図１７に更に示されるように、単一構造ライナ２００の本体２０２の支持部分２１６は、キャップ組立体６０の一部を少なくとも部分的に囲む。
【００５４】
特定の実施形態において、図１７に示すように、圧縮又はバネシール１３６は、流れスリーブ５００の前方部分５０４の外側係合面５０８と支持リング１２８の内側側部１３２との間で半径方向に延びる。特定の実施形態において、バネシール１３６は、支持リング１２８に接続することができる。代替形態において、バネシール１３６は、流れスリーブ５００に接続することができる。バネシール１３６は、ガスタービン１０の設置及び／又は作動中の流れスリーブ５００に対する構造的支持を少なくとも部分的に提供すると同時に、始動、シャットダウン、及び／又はターンダウン作動中のようなガスタービン１０の種々の作動モードの間の燃料分配マニホルド１１０とＬＬＩ噴射組立体１１２との間の軸方向移動を可能にする。
【００５５】
特定の実施形態において、図１６に示すように、流れスリーブ５００は、単一構造ライナ２００から半径方向に分離され、これらの間に環状冷却流れ通路５１０を定めるようにする。冷却流れ通路５１０は、一般に、単一構造ライナ２００の長さに沿って連続的に延びる。例えば、冷却流れ通路５１０は、後方フレーム２５０と、流れスリーブ５００の前方端部５０２との間を連続的に延びる。
【００５６】
特定の実施形態において、図４に示すように、流れスリーブ５００は、ガスタービン１０の作動中に流れスリーブ５００を通って冷却流れ通路５１０（図７）に流体連通を提供する複数の冷却又はインピンジメント孔５１２を含むことができる。少なくとも１つの実施形態において、図４に示すように、流れスリーブ５００は、単一構造ライナ２００の周りに少なくとも部分的に周囲に配置される２つの半環状流れスリーブセクション５１４を含む。図３に示すように、２つの半環状流れスリーブセクション５１４は、燃焼器５０内でシステム１００の動作環境に好適なボルト又は他のロック締結具のような複数の締結具５１６を用いて接合することができる。代替形態において、半環状流れスリーブセクション５１４は、燃焼器５０内でシステム１００の動作環境に好適な何らかの機械的手段によって溶接又は接合することができる。
【００５７】
１つの実施形態において、図１６に示すように、流れスリーブ５００は、後方フレーム２５０と、単一構造ライナ２００の本体２０２の前方端部２０４との間でほぼ一定である半径方向距離５１８において単一構造ライナ２００から半径方向に分離される。別の実施形態において、単一構造ライナ２００と流れスリーブ５００との間の半径方向距離５１８は、単一構造ライナ２００の本体２０２に沿って／わたって変化する。例えば、半径方向距離５１８は、単一構造ライナ２００の本体２０２の円錐部２１０、ＬＬＩ噴射部２１２及び／又は移行部２１４にわたって増大及び／又は減少して、加圧作動流体１８（図１）が冷却流れ通路５１０を流れるときに本体２０２上の特定の位置での加圧作動流体１８の流量及び／又は流速を制御し、これにより冷却流れ通路５１０の特定の領域にける加圧作動流体１８の冷却作用の局所的制御を強化することができる。
【００５８】
特定の実施形態において、流れスリーブ５００は、円錐部２１０に対する第１の半径方向距離５２０及び移行部２１４に対する第２の半径方向距離５２２にて単一構造ライナ２００の本体２０２から分離される。特定の実施形態において、第１の半径方向距離５２０は、円錐部２１０の少なくとも一部に沿って第２の半径方向距離５２２よりも大きく、これにより、単一構造ライナ２００の本体２０２の移行部２１４での効果的なインピンジメント冷却を提供しながら、加圧作動流体１８が高圧プレナム５４（図２）から冷却孔５１２（図４）を通って冷却流れ通路５１０（図１６）に且つ本体２０２に沿って流れるときに、加圧作動流体１８の圧力低下を低減する。代替形態において、第２の半径方向距離５２２は、円錐部２１０にわたって冷却流れ通路５１０を通る加圧作動流体１８の流速を制御するために、移行部２１４の少なくとも一部に沿って第１の半径方向距離５２０よりも大きくすることができる。
【００５９】
作動時には、上述し種々の図に示すように、圧縮機１６からの加圧作動流体１８の一部は、複数の冷却孔５１２を通って冷却流れ通路５１０に送られる。加圧作動流体１８は、本体２０２の移行部２１４に集められ、移行部２１４に対しインピンジメント又はジェット冷却を提供する。流れスリーブ５００と円錐部２１０及び／又は移行部２１４との間の半径方向距離５１８は、一定距離及び／又は変化する半径方向距離に設定されて冷却流れ通路５１０を通る加圧作動流体１８の流量及び／又は流速を制御し、これにより単一構造ライナ２００の本体２０２、詳細には遅延希薄噴射により生じる燃焼温度の上昇を引き起こすことにより形成されるホットスポットを効果的に冷却する。連続的に延びる流れスリーブ５００は、現行の流れスリーブ組立体の従来の接続継手を排除する。結果として、冷却流れ通路５１０からの漏洩が低減又は排除され、これにより燃焼器５０の全体効率を改善することができる。加えて、既存の流れスリーブ組立体の複数の構成要素を排除することにより、システム１００の組立、分解、及び製造に伴う時間及びコストを低減することができる。
【００６０】
図１７に更に示すように、単一構造ライナ２００の本体２０２の支持部分２１６は、キャップ組立体６０の一部を少なくとも部分的に囲むことができ、また、圧縮又はバネシール５２４は、キャップ組立体６０と本体２０２との間に半径方向に延びることができる。これにより、単一構造ライナ２００の半径方向支持を可能にしながら、ガスタービン１０の作動中のＬＬＩ噴射組立体１１２と燃料分配マニホルド１１０との間の軸方向移動が可能になる。
【００６１】
再度、図４を参照すると、特定の実施形態において、システム１００は、流れスリーブ５００の少なくとも一部を少なくとも部分的に円周方向に囲む少なくとも１つの外側空気シールド６００を含む。図３に示すように、外側空気シールド６００は、ＬＬＩ噴射装置１１６を囲み、該ＬＬＩ噴射装置１１６の周りに噴射空気プレナム６０４を形成する。特定の実施形態において、図３及び４に示すように、外側空気シールド６００は、複数の外側空気シールド６００にセグメント化される。
【００６２】
図１８は、本発明の少なくとも１つの代替の実施形態による、システム１００の斜視図を示し、図９は、図１８に示すシステムの側断面図を示す。図１８及び１９に示すように、外側空気シールド６００は、流れスリーブ５００の少なくとも一部の周りを円周方向に延びる２つ又はそれ以上の半環状外側空気シールドセクション６０２から構成することができる。図１９に示すように、外側空気シールド６００は、流れスリーブ５００から半径方向に分離され、外側空気シールド６００と流れスリーブ５００との間に噴射空気プレナム６０４を定める。特定の実施形態において、外側空気シールド６００は、各ＬＬＩ噴射装置１１６を少なくとも部分的に囲む。ＬＬＩ噴射装置１１６は、噴射空気プレナム６０４と流体連通し、噴射空気プレナム６０４と高温ガス経路２２４（図２）との間の流れを可能にする。
【００６３】
特定の実施形態において、図１８及び１９に示すように、少なくとも１つの入口通路６０６は、外側空気シールド６００を通って延び、噴射空気プレナム６０４内への流路６０８を定める。入口通路６０６は、一般に、高圧プレナム５４（図２）と噴射空気プレナム６０４（図１９）との間の流体連通を提供する。このようにして、加圧作動流体１８は、高圧プレナム５４（図２）から入口通路６０６を通り、流路６０８（図１９）に沿って空気噴射プレナム６０４に流入する。次いで、加圧作動流体１８は、噴射装置１１６を通って高温ガス経路２２４に流入する。図１８に示すように、入口通路６０６は、外側空気シールド６００の少なくとも一部の周りに円周方向に延びる１つ又はそれ以上の列６１０で配列することができる。
【００６４】
種々の実施形態において、図１８及び１９に示すように、システムは、外側スリーブ又は流量調節スリーブ６１２を含む。流量調節スリーブ６１２は、入口通路６０６にぼほ近接した外側空気シールド６００の少なくとも一部の周りに円周方向に延びる。１つの実施形態において、流量調節スリーブ６１２は、高圧プレナム５４（図２）から入口通路６０６に流れる加圧作動流体１８の流れ方向に対して入口通路６０６から上流側に位置付けられる。換言すると、流量調節スリーブ６１２は、入口通路６０６を覆って又は上部に位置付けることができる。特定の実施形態において、流量調節スリーブ６１２は、外側空気シールド６００の外側表面６１４（図１８）と滑動可能に係合され、燃焼器５０の作動中に外側空気シールド６００と流量調節スリーブ６１２との間の相対移動を提供する。図１８及び１９に示すように、流量調節スリーブ６１２は、リンク機構６１６に結合することができる。リンク機構６１６は、線形アクチュエータなどの作動機構（図示せず）に結合され、流量調節スリーブ６１２が外側空気シールド６００にわたって軸方向に及び／又はその周りで円周方向に並進するようにする。
【００６５】
図２０は、本発明の１つの実施形態による、外側空気シールド６００及び流量調節スリーブ６１２の一部の側面図を示す。図示のように、流量調節スリーブ６１２は、システム１００の軸方向中心線１０６に対して外側空気シールド６００にわたって軸方向６１８に滑動又は並進する。流量調節スリーブ６１２は、一般に、種々の軸方向位置を通って入口通路６０６にわたり軸方向に滑動又は並進し、入口通路６０６を少なくとも部分的に開放又は閉鎖するようにし、これにより入口通路６０６を通って流路６０８（図１９）に沿って噴射空気プレナム６０４（図１９）に流入する加圧作動流体１８の流量を増大又は制限する。結果として、噴射装置１１６の作動中に噴射空気プレナム６０４に流入する加圧作動流体１８の流れを調整し、これにより遅延希薄噴射中の高温ガス経路２２４（図２）への質量流量の能動的制御を提供し、従って、燃焼器５０の全体性能を改善することができる。
【００６６】
図２１は、本開示の代替の実施形態による、流量調節スリーブ６１２を含むシステム１００の斜視図を示し、図２２及び２３は、本発明の種々の実施形態による、種々の円周方向位置にある流量調節スリーブ６１２を示す。図示のように、流量調節スリーブ６１２は、システム１００の軸方向中心線１０６に対して外側空気シールド６００の周りに円周方向６２０に滑動又は並進する。図２２及び２３に示すように、流量調節スリーブ６１２は、一般に、種々の位置を通って入口通路６０６にわたり円周方向に滑動又は並進し、入口通路６０６を少なくとも部分的に開放又は閉鎖するようにし、これにより入口通路６０６により定められる流路９０に沿って噴射空気プレナム６０４に流入する加圧作動流体１８（図２）の流量を増大又は制限する。
【００６７】
特定の実施形態において、図２２及び２３に示すように、流量調節スリーブ６１２は、複数の開口６２２を含む。開口６２２は、一般に、流量調節スリーブ６１２が種々の円周方向位置を通って滑動又は並進するときに、入口通路６０６と少なくとも部分的に整列するよう配列される。流量調節スリーブ６１２は、流路６０８（図１９）に沿って入口通路６０６（図１９）を通る加圧作動流体１８の流れが完全に制限される第１の位置６２４（図２２）と、流路６０８（図１９）に沿って入口通路６０６（図１９）を通る加圧作動流体１８（図２）の流れが流量調節スリーブ６１２により完全に開放又は無制限にされ、これにより流路６０８に沿って入口通路６０６を通り噴射空気プレナム６０４に流入する流れを増大させる第２の位置６２６（図２３）との間のあらゆるポイントに位置付けることができる。
【００６８】
低温燃料作動、液体燃料作動、及び／又は始動作動中など、ガスタービン１０の特定の作動モード中、流量調節スリーブ６１２は、外側空気シールド６００にわたって及び／又はその周りを滑動又は並進し、入口通路６０６を通る加圧作動流体１８の流れを少なくとも部分的に又は完全に制限し、これにより高温ガス経路２２４を通って流れる燃焼ガス２６（図２）への空気希釈を低減又は排除するように作動することができる。
【００６９】
流量調節スリーブ６１２は、高圧プレナム５４（図２）と噴射空気プレナム６０４（図１９）との間に流れ障壁を提供する。結果として、加圧作動流体１８のより多くの部分が、冷却流れ通路５１０を通り、燃料ノズル５８（図２）を通って送られ、これにより燃料ノズル５８での保炎の可能性を低減することができる。加えて、噴射空気プレナム６０４への加圧作動流体１８の流れの制限を止めることにより、高温ガス経路２２４を通って流れる燃焼ガス２６の希釈が低減又は排除され、これにより燃焼器５０のエミッション性能及び／又は機械的性能を向上させることができる。
【００７０】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００７１】
１０  ガスタービン
１２  入口セクション
１４  作動流体
１６  圧縮機
１８  加圧作動流体
２０  燃料
２２  燃料供給部
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  排気ガス
３６  排気セクション
３８  排気スタック
５０  外側ケーシング
５２  ケーシング
５４  高圧プレナム
５６  端部カバー
５８  燃料ノズル
６０  キャップ組立体
６２  開口
６４  アーム経路
６６  固定タービンノズル
６８  入口
７０  内側ケーシング
７２  タービンロータブレード
７４  内側支持リング
１００  システム
１０２  上流側／前方端部
１０４  下流側／後方端部
１０６  中心線
１０８  燃焼モジュール
１１０  燃料分配マニホルド
１１２  燃料噴射組立体
１１４  流体導管
１１６  燃料噴射装置
１１８  燃料接続ポート
１２０  フランジ
１２２  上流側端部
１２４  燃料分配キャップ
１２６  外側表面
１２８  支持スリーブ／リング
１３０  下流側端部
１３２  内側表面
１３４  外側表面
１３６  圧縮バネシール
１３８  主燃料プレナム
１４０  ボルト孔
１４２  オリフィス
１４４  入口
１４６  出口
１４８  内側表面
１５２  第１のオリフィス
１５４  第２のオリフィス
１５６  オリフィスインサート
１５８  リブ
１６０  断熱ギャップ
１６２  燃料分配プレナム
１６４  入口ポート
１６６  フロア部分
１６７  出口
１６８  断熱ギャップ
２００  単一構造ライナ
２０２  本体
２０４  前方端部
２０６  後方端部
２０８  中心線
２１０  円錐部分
２１２  遅延希薄噴射部分／ＬＬＩ噴射部分
２１４  移行部分
２１６  支持部分
２１８  主燃焼ゾーン
２２０  遅延希薄燃焼ゾーン
２２２  燃料噴射装置開口
２２４  高温ガス経路
２２６  軸方向流れ長さ
２２８  交点
２３０  交点
２３２  断面流れ面積
２５０  後方フレーム
２５２  内側部分
２５４  外側部分
２５６  対向する側部
２５８  側部
２６０  側部シールスロット
２６２  下流側／後方壁部
２６４  上流側／前方壁部
２６６  内側表面
２６８  第１のセグメント
２７０  第２のセグメント
２７２  交点
２７４  第１の外側表面
２７６  第２の外側表面
２７８  第３の外側表面
２８０  第１の外向きの距離
２８２  第２の外向きの距離
２８４  第３の外向きの距離
２８６  ステップ部
２８８  キー溝又はサイドシール案内特徴要素
２９０  サイドシール
２９２  底部
２９４  上部
２９６  半径方向クリアランス
３００  グラフ
３０４  線
３０６  線
３０８  線
３１０  線
３１２  線
３１４  線
３１６  第１の部分
３１８  第２の部分
４００  グラフ
４０２  流速
４０４  線
４０６  線
４０８  線
４１０  線
４１２  線
４１４  線
４１６  第１の部分
４１８  第２の部分
５００  流れスリーブ
５０２  前方端部
５０４  外側部分
５０６  後方端部
５０８  外側係合面
５１０  冷却流れ通路
５１２  冷却／インピンジメント孔
５１４  半環状流れスリー部
５１６  締結具
５１８  半径方向距離
５２０  第１の半径方向距離
５２２  第２の半径方向距離
５２４  圧縮／バネシール
６００  外側空気シールド
６０２  半環状外側空気シールドセクション
６０４  噴射空気プレナム
６０６  入口通路
６０８  流路
６１０  列
６１２  流量調節スリーブ
６１４  外側表面
６１６  リンク機構
６１８  軸方向
６２０  円周方向
６２２  開口
６２４  第１の位置
６２６  第２の位置
【図１】
2014181902.tif 000003
【図２】
2014181902.tif 000004
【図３】
2014181902.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014181902.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014181902.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014181902.tif 000011
【図１０】
2014181902.tif 000012
【図１１】
2014181902.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2014181902.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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