(57)【要約】【課題】燃焼器とアイドル燃料回路との間で高温燃焼ガスの流動を阻止する簡略化した費用効果の高い燃料システムを提供する。【解決手段】燃料供給システムは、第１の動作モードおよび第２の動作モードの間に、複数の燃焼器組立体の各々に燃料を継続的に供給するように構成されている一次燃料回路を含む。燃料供給システムの少なくとも１つの二次燃料回路が、第２の動作モードの間に、複数の燃焼器組立体の各々に燃料を供給するように構成されている。該二次燃料回路は、複数の燃焼器組立体の各々と流動連通して連結されている少なくとも１つの隔離弁を含む。少なくとも１つの隔離弁は、第１の動作モードの間に流体流が上流へ二次燃料回路内に入らないようにすることを容易にする。隔離弁を使用している燃料供給システムは、ガスタービンエンジン内の清浄化システムに取って代わる。【選択図】図１
2014137064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼器組立体を含むガスタービンエンジンのための燃料供給システムであって、
第１の動作モードおよび第２の動作モードの間に、前記複数の燃焼器組立体の各々に燃料を継続的に供給するように構成されている一次燃料回路と、
前記第２の動作モードの間に、前記複数の燃焼器組立体の各々に燃料を供給するように構成されている少なくとも１つの二次燃料回路であり、前記複数の燃焼器組立体の各々と流動連通して連結されている少なくとも１つの隔離弁を含み、前記少なくとも１つの隔離弁は、前記第１の動作モードの間に流体流が上流へ前記二次燃料回路内に入らないようにすることを容易にし、前記ガスタービンエンジンは清浄化システムを含まない、少なくとも１つの二次燃料回路と
を含む、燃料供給システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの隔離弁は、随意に、受動制御型逆止め弁または能動制御型作動弁であり、コントローラが前記作動弁を制御するように構成されている、請求項１記載の燃料供給システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの隔離弁は、随意に、上流で前記二次燃料回路に連結されておりかつ前記複数の燃焼器組立体の各々に近接して連結されているか、または前記少なくとも１つの隔離弁は、前記少なくとも１つの隔離弁が前記複数の燃焼器組立体の各々の内部で少なくとも１つの二次燃料ノズルに連結されているように、前記複数の燃焼器組立体の各々と一体である、請求項１記載の燃料供給システム。
【請求項４】
前記一次燃料回路は、一次ステージ弁に連結されている一次マニホルドをさらに含み、前記二次回路は、二次ステージ弁に連結されている二次マニホルドをさらに含む、請求項１記載の燃料供給システム。
【請求項５】
前記二次ステージ弁は、前記第１の動作モードの間に、選択的に開いて、燃料が前記二次マニホルド内に流入することを可能にするように構成されており、前記少なくとも１つの隔離弁の各々は、前記第１の動作モードの間に、選択的に閉じて、前記二次マニホルドからの前記燃料流が前記複数の燃焼器組立体に入らないように構成されている、請求項４記載の燃料供給システム。
【請求項６】
前記二次ステージ弁は、前記第２の動作モードの間に、選択的に開いて、燃料が前記二次マニホルドへ流動することを可能にするように構成されており、前記少なくとも１つの隔離弁の各々が、前記第２の動作モードの間に、選択的に開いて、燃料が前記二次燃料回路を通って前記複数の燃焼器組立体の各々に流動することを可能にするように構成されている、請求項４記載の燃料供給システム。
【請求項７】
前記二次ステージ弁は、前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへの移行中に、選択的に閉じて、前記二次マニホルドへの前記燃料流を阻止するように構成されており、前記少なくとも１つの隔離弁の各々は、選択的に閉じて、前記複数の燃焼器組立体から前記二次マニホルドへの高温空気または燃焼生成物の流動を阻止するように構成されている、請求項４記載の燃料供給システム。
【請求項８】
前記二次マニホルドは、前記二次ステージ弁と各隔離弁との間で前記複数の燃焼器組立体の動作圧力より高い圧力に加圧されて、上流への流体流が前記二次マニホルド内に入らないようにすることを容易にする、請求項７記載の燃料供給システム。
【請求項９】
複数の燃焼器組立体を含むガスタービンエンジンであり、前記燃焼器組立体の各々は少なくとも１つの燃料回路を含み、燃料供給システムが各燃料回路に燃料を供給する、ガスタービンエンジン内の燃料流を制御する方法であって、
第１の動作モードの間に、一次燃料回路経由で前記複数の燃焼器組立体の各々に燃料を供給するステップと、
第２の動作モードの間に、前記一次燃料回路および少なくとも１つの二次燃料回路経由で前記複数の燃焼器組立体の各々に燃料を供給するステップであり、前記少なくとも１つの二次燃料回路の各々は、前記複数の燃焼器組立体の各々と流動連通して連結されている少なくとも１つの隔離弁を含み、前記隔離弁の各々は、前記第１の動作モードの間に流体流が上流へ前記二次燃料回路内に入らないようにすることを容易にし、前記ガスタービンエンジンは清浄化システムを含まない、供給するステップと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記燃料供給システムは複数のステージ弁およびマニホルドをさらに含み、前記方法は
前記第１の動作モードの間に、一次ステージ弁を開いて、燃料が一次マニホルドを通って前記複数の燃焼器組立体に流動することを可能にするステップと、
前記第１の動作モードの間に、二次ステージ弁を開いて、燃料が二次マニホルド内に流入することを可能にするステップと、
前記第１の動作モードの間に、各隔離弁を閉じて、前記二次マニホルドを通る前記複数の燃焼器組立体への前記燃料流を阻止するステップと
をさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記燃料供給システムは複数のステージ弁およびマニホルドをさらに含み、前記方法は、
前記第２の動作モードの間に、一次ステージ弁を開いて、燃料が前記一次マニホルドを通って前記複数の燃焼器組立体に流動することを可能にするステップと、
前記第２の動作モードの間に、二次ステージ弁を開いて、燃料が前記二次マニホルドに流動することを可能にするステップと、
前記第２の動作モードの間に、各隔離弁を開いて、燃料が前記二次マニホルドを通って前記複数の燃焼器組立体へ流動することを可能にするステップと
をさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記燃料供給システムは複数のステージ弁およびマニホルドをさらに含み、前記方法は、
前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへの移行中に、一次ステージ弁を開いて、燃料が前記一次マニホルドを通って前記複数の燃焼器組立体に流動することを可能にするステップと、
前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへの移行中に、二次ステージ弁を閉じて、前記二次マニホルドへの前記燃料流を阻止するステップと、
前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへの移行中に、各隔離弁を閉じて、前記複数の燃焼器組立体からの高温燃焼ガス流が前記二次燃料マニホルド内に入らないようにするステップと
をさらに含む、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の動作モードの間に、前記二次ステージ弁と各隔離弁との間で前記二次マニホルドを前記複数の燃焼器組立体の前記動作圧力より高い圧力に加圧して、流体流が上流へ前記二次マニホルド内に入らないようにすることを容易にするステップをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記二次ステージ弁と前記隔離弁の各々との間で前記二次マニホルドに通気口を付けて、前記二次マニホルドから気体を除去するステップをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
複数の燃焼器組立体と、
第１の動作モードおよび第２の動作モードの間に、前記複数の燃焼器組立体の各々に燃料を継続的に供給するように構成されている一次燃料回路と、
前記第２の動作モードの間に、前記複数の燃焼器組立体の各々に燃料を供給するように構成されている少なくとも１つの二次燃料回路であり、前記複数の燃焼器組立体の各々と流動連通して連結されている少なくとも１つの隔離弁を含み、前記少なくとも１つの隔離弁は、前記第１の動作モードの間に流体流が上流へ前記二次燃料回路内に入らないようにすることを容易にし、前記ガスタービンエンジンは清浄化システムを含まない、少なくとも１つの二次燃料回路と
を含む、ガスタービンエンジン組立体。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの隔離弁は、随意に、受動制御型逆止め弁または能動制御型作動弁であり、コントローラが前記作動弁を制御するように構成されている、請求項１５記載のガスタービンエンジン組立体。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの隔離弁は、随意に、上流で前記二次燃料回路に連結されておりかつ前記複数の燃焼器組立体の各々に近接しているか、または前記少なくとも１つの隔離弁は、前記少なくとも１つの隔離弁が前記複数の燃焼器組立体の各々の内部で少なくとも１つの二次燃料ノズルに連結されているように、前記複数の燃焼器組立体の各々と一体である、請求項１５記載のガスタービンエンジン組立体。
【請求項１８】
複数のステージ弁およびマニホルドをさらに含み、前記第１の動作モードの間に、一次ステージ弁が開いて、燃料が一次マニホルドを通って前記複数の燃焼器組立体の各々に流動することを可能にするように構成されており、前記第１の動作モードの間に、二次ステージ弁が選択的に開いて、燃料が二次マニホルドに流動することを可能にし、前記第１の動作モードの間に、前記少なくとも１つの隔離弁の各々が閉じて、前記二次マニホルドから前記複数の燃焼器組立体への前記燃料流を阻止するように構成されている、請求項１５記載のガスタービンエンジン組立体。
【請求項１９】
複数のステージ弁およびマニホルドをさらに含み、前記第２の動作モードの間に、一次ステージ弁が開いて、燃料が一次マニホルドを通って前記複数の燃焼器組立体の各々に流動することを可能にするように構成されており、前記第２の動作モードの間に、二次ステージ弁が開いて、燃料が二次マニホルドに流動することを可能にするように構成されており、前記少なくとも１つの隔離弁の各々は、前記第２の動作モードの間に、選択的に開いて、燃料が前記二次燃料回路を通って前記複数の燃焼器組立体に流動することを可能にするように構成されている、請求項１５記載のガスタービンエンジン組立体。
【請求項２０】
複数のステージ弁およびマニホルドをさらに含み、前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへの移行中に、一次ステージ弁が開いたままであり、燃料が一次マニホルドを通って前記複数の燃焼器組立体の各々に流動することを可能にするように構成されており、前記第２の動作モードから前記第１の動作モードへの移行中に、二次ステージ弁が閉じて、二次マニホルドへの前記燃料流を阻止するように構成されており、前記少なくとも１つの隔離弁の各々は選択的に閉じて、前記複数の燃焼器組立体からの高温燃焼生成物流が前記二次マニホルド内に入らないようにするように構成されている、請求項１５記載のガスタービンエンジン組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載されている実施形態は、全般的に、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンを動作させる方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既知のガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機と、各々が燃料噴射システムを含む１つまたは複数の燃焼器と、タービン部とを含む。少なくともいくつかの既知のエンジンでは、燃焼器は、通常、エンジンの周囲に環状配列で配置されており、点火の目的で相互連結されている。圧縮機は、流入空気圧を上昇させ、次いで、圧縮空気を燃焼器の方へ経路を通して送り、そこで該圧縮空気は燃焼室の壁を冷却し、燃焼過程において使用される。より具体的には、燃焼室では、圧縮空気が燃料と混合され、該混合物は点火されて、高温燃焼ガスを生成する。
【０００３】
いくつかの既知の燃焼タービンでは、タービンは、燃料ガスまたは液体燃料のどちらかを使用して動力を供給されてもよい。そのようなタービンは、液体燃料および気体燃料の両方のための燃料供給システムを有していてもよいが、一般に、気体燃料および液体燃料の両方を同時に燃焼しない。むしろ、燃焼タービンが液体燃料を燃焼している場合、気体燃料の供給は行われない可能性がある。あるいは、燃焼タービンが燃料ガスを燃焼している場合、液体燃料の供給は行われない可能性がある。
【０００４】
いくつかの工業用燃焼タービンでは、燃焼システムは、各々が少なくとも１つの液体燃料ノズルおよび少なくとも１つの気体燃料ノズルを含む配列状の燃焼器を含んでいてもよい。そのような装置では、燃焼は、燃料ノズルの若干下流にある燃焼室の内部で開始されてもよい。圧縮機からの空気が燃焼器の周囲にまたはそれらを通って流動して、燃焼のための酸素を供給してもよい。
【０００５】
いくつかの既知のガスタービンエンジンは、所定の動作モードの間に動作してもよい、各燃料タイプ用の複数の燃料回路を含む。１つの回路が使用されない場合、該アイドル回路内の燃料がアイドル燃料マニホルド内に残留している可能性がある。しかし、高温燃焼ガスまたは高温空気は、燃焼器からアイドル燃料回路内に逆流し、残留燃料に点火する可能性がある。この発生を防止するために、既知のガスタービンエンジンは、アイドルマニホルドを圧縮機の排出空気または窒素などの不活性ガスのどちらかを用いて清浄化して、マニホルドから残留燃料を除去してもよい。しかし、既知の清浄化システムは、高価で、操作が複雑である。
【０００６】
したがって、燃焼器とアイドル燃料回路との間で高温燃焼ガス流を阻止する簡略化した費用効果の高い燃料システムが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８１２２７２５号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様では、複数の燃焼器組立体を含むガスタービンエンジンのための燃料供給システムが提供されている。該燃料供給システムは、第１の動作モードおよび第２の動作モードの間に複数の燃焼器組立体の各々に燃料を継続的に供給するように構成されている一次燃料回路を含む。燃料供給システムの少なくとも１つの二次燃料回路が、第２の動作モードの間に複数の燃焼器組立体の各々に燃料を供給するように構成されている。二次燃料回路は、複数の燃焼器組立体の各々と流動連通して連結されている少なくとも１つの隔離弁を含む。少なくとも１つの隔離弁は、前記第１の動作モードの間に流体流が上流へ前記二次燃料回路内に入らないようにすることを容易にし、ガスタービンエンジンは清浄化システムを含まない。
【０００９】
別の態様では、複数の燃焼器組立体を含むガスタービンエンジン内で燃料流を制御する方法が提供されている。燃焼器組立体の各々が少なくとも１つの燃料回路を含み、燃料供給システムが各燃料回路に燃料を供給する。本方法は、第１の動作モードの間に一次燃料回路経由で複数の燃焼器組立体の各々に燃料を供給するステップを含む。本方法は、第２の動作モードの間に複数の燃焼器組立体の各々に一次燃料回路および少なくとも１つの二次燃料回路経由で燃料を供給するステップを含む。少なくとも１つの二次燃料回路の各々が、複数の燃焼器組立体の各々と流動連通して連結されている少なくとも１つの隔離弁を含む。各隔離弁は、前記第１の動作モードの間に流体流が上流へ前記二次燃料回路内に入らないようにすることを容易にし、ガスタービンエンジンは清浄化システムを含まない。
【００１０】
さらに別の態様では、複数の燃焼器組立体を含むガスタービンエンジン組立体が提供されている。ガスタービンエンジン組立体は、第１の動作モードおよび第２の動作モードの間に複数の燃焼器組立体の各々に燃料を継続的に供給するように構成されている一次燃料回路をさらに含む。ガスタービンエンジン組立体の少なくとも１つの二次燃料回路が、第２の動作モードの間に複数の燃焼器組立体の各々に燃料を供給するように構成されている。二次燃料回路は、複数の燃焼器組立体の各々と流動連通して連結されている少なくとも１つの隔離弁を含む。少なくとも１つの隔離弁は、前記第１の動作モードの間に流体流が上流へ前記二次燃料回路内に入らないようにすることを容易にし、前記ガスタービンエンジン組立体は清浄化システムを含まない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的ガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１に示されているガスタービンエンジンと共に利用されてもよい例示的燃料供給システムの簡略ブロック図である。
【図３】図１に示されているガスタービンエンジンと共に利用されてもよい代替的燃料供給システムの簡略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、例示的ガスタービンエンジン１００の概略図である。エンジン１００は、圧縮機組立体１０２と、複数の燃焼器組立体１０４とを含む。エンジン１００はまた、タービン１０８と、時にはロータ１１０と呼ばれることもある共通の圧縮機／タービンのシャフト１１０とを含む。燃焼器組立体１０４は、タービン組立体１０８および圧縮機組立体１０２と流動連通して連結されている。
【００１３】
動作中、空気が入口１０５を通ってエンジン１００に進入し、圧縮空気が燃焼器組立体１０４に供給されるように、圧縮機組立体１０２を通って下流に流動する。燃料が、燃焼器組立体１０４の内部に画定されている燃焼領域（図１に示されていない）に経路を通して送られ、該燃料は空気と混合され、点火される。燃焼ガスが生成され、タービン１０８に経路を通して送られ、ガス流熱エネルギーが力学的回転エネルギーに変換され、出口１０７を通ってエンジン１００から排出される。タービン１０８はシャフト１１０に回転可能に連結されている。本明細書で使用されている用語「上流」は、入口１０５に隣接する位置を指し、「下流」は、出口１０７に隣接する位置を指す。
【００１４】
図２は、図１に示されているガスタービンエンジン１００と共に利用されてもよい例示的燃料供給システム２００の簡略ブロック図である。本例示的実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、本実施形態では環状リング（図示せず）を形成している１８個の燃焼器組立体２０６を含む。他の実施形態では、任意の他の数の燃焼器組立体２０６が使用されてもよい。例示的実施形態では、各燃焼器組立体２０６が、燃焼器組立体２０６と一体の燃焼器ノズル組立体２０８を含む。燃焼器ノズル組立体２０８は、一次燃料回路２０２に連結されている少なくとも１つの一次燃料ノズル組立体２１０と二次燃料回路２０４に連結されている二次燃料ノズル組立体２１２とを含む。例示的実施形態では、一次燃料ノズル組立体２１０および二次燃料ノズル組立体２１２はノズルのサブグループであり、共に燃焼器ノズル組立体２０８を作り上げており、燃焼器ノズル組立体２０８は燃焼器組立体２０６と一体の構成要素である。
【００１５】
図２はガスタービンエンジン１００を２個の燃焼器組立体２０６と２個の燃料ノズル組立体２０８とを含むように示しているが、当然のことながら、燃料システム２００が、ｎ個の燃焼器組立体およびｎ*ｘ個の燃料ノズル組立体を含むガスタービンエンジンと共に使用されてもよく、ここで、ｎ≧２およびｘ≧２である。例えば、ガスタービンエンジン１００は、１８個（ｎ＝１８）の燃焼器を含んでいてもよく、ｘ＝２の場合、エンジン１００は、３６個の燃料ノズル組立体を含むであろう。そのような実施形態では、エンジン１００は燃焼器１個当たり２個の燃料ノズル組立体を含む。例示的実施形態では、各燃焼器組立体２０６は、燃料システム２００が一次燃料回路２０２および二次燃料回路２０４などの燃料回路を含むのと同数の燃料ノズル組立体を含む。
【００１６】
各ノズル組立体２１０および２１２は、複数の個々のノズルを含んでいてもよい。具体的には、一次燃料ノズル組立体２１０がノズル２１０ａおよび２１０ｂを含み、二次燃料ノズル組立体２１２がノズル２１２ａ、２１２ｂおよび２１２ｃを含む。該例示的実施形態では、燃焼器組立体２０６が、ガスタービンエンジン１００の内周を巡って環状リングを形成しており、各燃焼器組立体２０６の一部として、燃料ノズル組立体２１０および２１２は、ガスタービンエンジン１００を巡って同様に円周方向に離間されている。
【００１７】
燃料供給システム２００の例示的実施形態では、一次燃料回路２０２が、一次燃料ライン２２４を含む一次燃料マニホルド２２０と、一次ステージ弁（ｓｔａｇｉｎｇ  ｖａｌｖｅ）２４０とを含む。二次燃料回路２０４は、二次燃料ライン２２６を含む二次燃料マニホルド２２２と、二次ステージ弁２４２と、各燃焼器のための隔離弁２１５とを含む。また、燃料システム２００は、エンジン１００の一次マニホルド２２０および二次マニホルド２２２に燃料ガスを供給するように構成されている燃料源２３０を含む。燃料ガスは、限定ではなく、合成ガス、天然ガス、またはそれらの組合せであってもよい。あるいは、燃料源２３０は、マニホルド２２０および２２２に液体燃料を供給してもよい。
【００１８】
一次燃料マニホルド２２０および二次燃料マニホルド２２２はどちらも、ガスタービンエンジン１００に供給される燃料量に適切な燃料供給システム２００の内部で所望の圧力比を達成するように計量され、そのような大きさに作製されている。一次マニホルド２２０および二次マニホルド２２２はそれぞれ、複数のサブセットマニホルドの総数とすることができ、一次マニホルド２２０および二次マニホルド２２２はどちらも、燃焼室レベルでノズルサブグループに燃料を供給するサブマニホルド（図示せず）を含む。例示的実施形態は、２個のマニホルド２２０および２２２を含むように燃料供給システム２００を示すが、当然のことながら、燃料供給システム２００は３個以上の燃料マニホルドを有していてもよい。
【００１９】
例示的実施形態が、２個のマニホルド２２０および２２２を含むように燃料供給システム２００を示しているが、当然のことながら、燃料供給システム２００は、３個以上の燃料マニホルドを有していてもよい。本例示的実施形態では、一次マニホルド２２０は、各燃焼器ノズル組立体２０８と、より具体的には一次燃料ノズル組立体２１０と、一次燃料ライン２２４を介して流動連通している。二次マニホルド２２２は、各燃焼器ノズル組立体２０８と、より具体的には二次燃料ノズル組立体２１２と、二次燃料ライン２２６を介して流動連通している。燃料システム２００が追加の燃料回路およびマニホルドを含む実施形態では、各追加燃料回路は、各燃焼器ノズル組立体２０８と、したがって各燃焼器組立体２０６と流動連通している。
【００２０】
燃料システム２００の例示的実施形態では、隔離弁２１５は各々、二次燃料ライン２２６内で燃焼器組立体２０６に隣接して連結されている。本例示的実施形態では、隔離弁２１５は、隔離弁２１５の内部の付勢機構（図示せず）により動作させられる受動制御型逆止め弁であってもよい。あるいは、隔離弁２１５は、コントローラ４００により制御される能動制御型作動弁であってもよい。隔離弁２１５は、二次燃料回路２０４がアイドルである場合に、燃焼器組立体２０６内の高温空気または燃焼ガスが上流へ二次燃料ライン２２６を通って二次マニホルド２２２へ流動しないようにすることを容易にする。本例示的実施形態では、隔離弁２１５は、二次燃料ライン２２６または二次マニホルド２２２内の望ましくない燃焼イベントの可能性が減少するように、燃焼器組立体２０６に近接して配置されている。
【００２１】
第１の動作モードの間に、一次燃料回路２０２を通して各燃焼器ノズル組立体２０８に燃料が供給される。具体的には、一次燃料回路２０２は、一次燃料ノズル組立体２１０を通して燃焼器組立体２０６に燃料を供給する。すなわち、第１の動作モードの間に、各燃焼器組立体２０６が一次燃料回路２０２からのみ燃料を受け入れるように、二次燃料回路２０４がアイドルである。二次動作モードの間に、一次燃料回路２０２および二次燃料回路２０４は、一次マニホルド２２０および二次マニホルド２２２それぞれ、燃料ライン２２４および２２６、ならびにノズル組立体２１０および２１２を通して、各燃焼器ノズル組立体２０８に燃料を供給する。すなわち、第２の動作モードの間、各燃焼器組立体２０６が両回路２０２および２０４から燃料を受け入れるように、両燃料回路２０２および２０４はアクティブである。本例示的実施形態では、一次燃料回路２０２は、第１の動作モードおよび第２の動作モードの両方の間に、各燃焼器ノズル組立体２０８に燃料を供給する。
【００２２】
動作中、燃料供給システム２００は、あらゆる動作状態の間にガスタービンエンジン１００に燃料を供給することができる。第１の動作モードでは、一次ステージ弁２４０が、一次燃料回路２０２から一次マニホルド２２０を通して各燃焼器組立体２０６に燃料を供給し、二次ステージ弁２４２が、二次マニホルド２２２に燃料を供給する。しかし、隔離弁２１５は、第１の動作モードでは閉じられて、高温空気または燃焼ガスが上流へ燃焼器組立体２０６から二次マニホルド２２２内に流動しないようにする。
【００２３】
第１の動作モードの間に、一次燃料回路２０２のみがアクティブで二次燃料回路２０４がアイドルである場合、隔離弁２１５は、燃焼室２０７からの高温空気または燃焼ガスの流動が上流へ二次マニホルド２２２内に入らないようにする。二次マニホルド２２２内の燃料と高温空気または燃焼ガスとの混合物が、エンジン１００の構成要素の稼働寿命の短縮をもたらす可能性があると考えられる。第１の動作モードでは、隔離弁２１５は閉じられており、したがって、二次マニホルド２２２および二次燃料ライン２２６内に休止状態の燃料の停滞体積を保持している。あるいは、二次マニホルド２２２は、燃焼器組立体２０６の動作圧力より高い圧力で、二次ステージ弁２４２と隔離弁２１５との間の燃料で加圧されてもよい。二次マニホルド２２２と燃焼器組立体２０６との間のこの圧力差は、高温空気または燃焼ガスが上流へ二次燃料回路２０４内に流入しないようにする付加的な機構をもたらす。さらに、二次ステージ弁の上流の加圧燃料と隔離弁２１５の下流の燃焼ガスとの確実な隔離が達成されるように、隔離弁２１５と二次ステージ弁２４２との間の二次マニホルド２２２内の気体、高温空気または燃焼ガスは、通気口２２８を通して大気へ放出されてもよい。
【００２４】
第２の動作モードの例示的実施形態では、一次ステージ弁２４０が開いたままであり、一次燃料ノズル組立体２１０および二次燃料ノズル組立体２１２の両方を通して各燃焼器組立体２０６に燃料が供給されるように、ステージ弁２４２および各隔離弁２１５が開かれている。したがって、第２の動作モードでは、一次燃料回路２０２および二次燃料回路２０４の両方が各燃焼器組立体２０６に燃料を供給する。
【００２５】
例示的実施形態では、第１の動作モードへ戻ることが所望される場合、二次ステージ弁２４２および隔離弁２１５が閉じられて、二次燃料回路２０４を非アクティブ化する（ｄｅａｃｔｉｖａｔｅ）。一次燃料回路２０２は、一次燃料ノズル組立体２１０を通して各燃焼器組立体２０６に燃料を供給し続ける。二次ステージ弁２４２および隔離弁２１５を閉じることにより、二次燃料回路２０４経由で二次燃料ノズル組立体２１２を通す、燃焼器組立体２０６への燃料供給が終了する。本例示的実施形態では、残留燃料が、二次ステージ弁２４２と隔離弁２１５との間の二次マニホルド２２２内に残留している。隔離弁２１５は、二次燃料回路２０４がアイドルである場合、燃焼室２０７の内部の高温空気または燃焼ガスが上流へ二次燃料ライン２２６を通って二次マニホルド２２２へ流動しないように構成されている。二次マニホルド２２２の内部の残留燃料と高温空気または燃焼ガスとの混合物が、エンジン１００の構成要素の稼働寿命の短縮をもたらす可能性があると考えられる。
【００２６】
第２の動作モードから第１の動作モードへの移行の例示的実施形態では、二次マニホルド２２２が燃焼器組立体２０６の動作圧力より高い圧力にあって、燃焼器組立体２０６からの高温燃焼ガスの上流への流動が二次マニホルド２２２内に入らないように、隔離弁２１５の上流へ残留燃料を含む二次マニホルド２２２が、二次ステージ弁２４２と隔離弁２１５との間で加圧される。あるいは、隔離弁２１５と二次ステージ弁２４２との間の残留燃料は、燃料ガスの場合には大気へ放出されてもよく、または液体燃料の場合には二次マニホルド２２２から排出されてもよい。第１の動作モードへ戻ると、通気口２２８が作動されて、二次マニホルド２２２から残留燃料を排出してもよい。したがって、燃料供給システム２００がステージ弁２４２と隔離弁２１５との間に休止状態の燃料を貯蔵する；ステージ弁２４２と隔離弁２１５との間の空洞部を加圧する；または二次マニホルド２２２内に残留している残留燃料を通気口２２８を通して大気に放出するのいずれかであるため、ガスタービンエンジン１００は、二次燃料回路２０４が非動作である場合に二次マニホルド２２２から残留燃料を除去する清浄化システムを必要としない。
【００２７】
図３は、図１に示されているガスタービンエンジン１００と共に利用されてもよい代替的燃料供給システム３００の簡略ブロック図である。燃料供給システム３００は、二次燃料ノズル組立体２１２および燃焼器組立体２０６に隣接する二次燃料ライン２２６に連結されている隔離弁２１５ではなく、二次燃料ノズル組立体３１２の内部の少なくとも１つのノズル３１２ａ、３１２ｂ、および／または３１２ｃに連結されている隔離弁３１５を、燃料供給システム３００が含むことを除いて、動作および構成において燃料供給システム２００（図２に示されている）に実質的に類似している。したがって、図２にも示されている、図３に示されている構成要素には、図２で使用されているものと同じ参照番号が付けられている。
【００２８】
燃焼室２０７から上流へ移動している任意の燃焼ガスが隔離弁３１５により遮断され、燃焼器組立体２０６から抜け出さないように、燃料供給システム３００の隔離弁３１５が、二次燃料ノズル組立体３１２の内部の個々のノズルレベルで二次燃料回路２０４から燃焼器組立体２０６を隔離させる。燃料供給システム３００の例示的実施形態では、隔離弁３１５は、隔離弁３１５の内部の付勢機構（図示せず）により動作させられる受動制御型逆止め弁である。隔離弁３１５は二次燃料ノズル３１２ａ、３１２ｂ、および／または３１２ｃの各々に連結されているため、隔離弁３１５は、燃焼ガスが燃焼器組立体２０６から上流へ二次燃料ライン２２６または二次マニホルド２２２内に移動しないようにすることを容易にする。
【００２９】
本明細書に記載されている燃料供給システムは、第１の動作モードの間に隔離弁を使用して燃焼ガスと二次アイドル燃料回路内の燃料との混合を阻止すると同時に、一次燃料回路経由での各燃焼器組立体への継続的な燃料流を可能にする、並列の燃料回路を含む。さらに、該例示的燃料システムは少なくとも１つの二次アイドル燃料回路を移行させて、第２の動作モードの間に、一次燃料回路および二次燃料回路の両方を経由して各燃焼器組立体への継続的な燃料流を可能にする。
【００３０】
隔離弁を使用して高温燃焼ガスの逆流がアイドル燃料回路内に入らないようにする例示的燃料供給システムが本明細書に記載されている。複数の燃料回路を含む既知のガスタービンエンジンでは、アイドル回路は、アイドル回路から燃料を除去する圧縮空気もしくは不活性ガスによる清浄化を必要とするか、または燃料がアイドル回路内に単に残されていてもよいかのどちらかである。清浄化には複雑で高価な配管および弁システムが必要であり、また、清浄化空気を冷却する熱交換機の使用が必要である可能性がある。しかし、燃料がアイドル回路内に残されている場合、高温空気または燃焼ガスが燃料と混合してアイドル回路内で燃焼する危険がある。該例示的燃料供給システムは、空気でアイドル燃料回路を清浄化する必要がないように、隔離弁を使用して燃料と高温空気または燃焼ガスとの混合を阻止するように構成されている。
【００３１】
一実施形態では、隔離弁は、各燃焼器組立体に近接しているアイドル燃料回路内で連結されている。あるいは、隔離弁は、隔離弁が燃焼器組立体と一体になっているように、アイドル燃料ノズル組立体を含むアイドル燃料ノズルの少なくとも１つに連結されていてもよい。動作中、該例示的燃料システムは：ステージ弁と隔離弁との間に休止状態の燃料を貯蔵する；ステージ弁と隔離弁との間のアイドル燃料回路の空の空洞部を加圧する；またはアイドル燃料回路内に残留している残留燃料を通気口を通して大気へ放出するのいずれかのために、隔離弁を使用する。したがって、そのように隔離弁を用いて動作しているガスタービンエンジンは、アイドル燃料回路から残留燃料を除去する清浄化システムを必要とせず、したがって、既知の清浄化システムよりよりシンプルで、より費用効果が高い。
【００３２】
ガスタービンエンジンを動作させる方法およびシステムの例示的実施形態が詳細に前述されている。複数の燃料回路を有する燃料供給システムおよびそのようなシステムを動作させる方法は、本明細書に記載されている特定の実施形態に限定されず、むしろ、システムの構成要素および／または本方法のステップが、本明細書に記載されている他の構成要素および／またはステップから独立して別個に利用されてもよい。例えば、本方法はまた、複数の燃料回路および方法を有する他の燃料供給システムと組み合わせて使用されてもよく、本明細書に記載されている燃料供給システムおよび方法のみを用いて実践することに限定されない。むしろ、本例示的実施形態は、多くの他の燃料供給用途に関連して実施し、利用することができる。
【００３３】
本開示の種々の実施形態の特定の特徴が、いくつかの図面に示されており、他のものに示されていない可能性があるが、これは単に便宜上のことである。本開示の原理に基づいて、図面の任意の特徴が、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照されかつ／または特許請求されてもよい。
【００３４】
本明細書は、例を用いて最良の形態を開示しており、また、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを作製することおよび使用することならびに任意の援用されている方法を実施することを含めて、本開示を実践することを可能にする。本開示の特許性のある範囲は、特許請求の範囲により定められ、当業者に思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言とごく僅かしか異ならない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３５】
１００  ガスタービンエンジン
１０２  圧縮機組立体
１０４、２０６  燃焼器組立体
１０５  入口
１０７  出口
１０８  タービン
１１０  シャフト
２００、３００  燃料供給システム
２０２  一次燃料回路
２０４  二次燃料回路
２０７  燃焼室
２０８  燃焼器ノズル組立体
２１０  一次燃料ノズル組立体
２１０ａ、２１０ｂ  一次燃料ノズル
２１２、３１２  二次燃料ノズル組立体
２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃ  二次燃料ノズル
２１５、３１５  隔離弁
２２０  一次燃料マニホルド
２２２  二次マニホルド
２２４  一次燃料ライン
２２６  二次燃料ライン
２２８  通気口
２３０  燃料源
２４０  一次ステージ弁
２４２  二次ステージ弁
４００  コントローラ
【図１】
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【図２】
2014137064.tif 000004
【図３】
2014137064.tif 000005
【外国語明細書】
2014137064000001.pdf