(57)【要約】【課題】燃料ノズル（１００）を提供すること。【解決手段】燃料ノズル（１００）は、複数の同心管体（１１０）と、複数の同心管体のペアの間に位置付けられた１つ又はそれ以上のリップシール（１７０）とを含むことができる。本発明の好適な実施例において、燃料ノズル組立体は、燃料ノズル端部キャップ組立体と、燃料ノズル端部キャップ組立体に取り付けられた複数の同心管体とを含むことができる。１つ又はそれ以上のリップシールは、燃料ノズル端部キャップ組立体と同心管体との間に位置付けることができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ノズル（１００）において、
複数の同心管体（１１０）と、
前記複数の同心管体（１１０）のペア間に位置付けられた１つ又はそれ以上のリップシール（１７０）と、
を備える燃料ノズル（１００）。
【請求項２】
燃料ノズル端部キャップ組立体（１５０）を更に備え、前記リップシール（１７０）の１つ又はそれ以上が、前記燃料ノズル端部キャップ組立体（１５０）と前記複数の同心管体（１１０）の１つとの間に位置付けられる、
請求項１に記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項３】
前記複数の同心管体（１１０）が、中央通路（１２０）と、複数の２次通路（１４０）とを含む、
請求項１に記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項４】
前記中央通路（１２０）が液体燃料通路を含む、
請求項３に記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項５】
前記複数の２次通路（１４０）が、パイロットガス通路、２次ガス通路、３次ガス通路、水パージ通路、及び／又は空気流通路を含む、
請求項３に記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項６】
前記複数の同心管体（１１０）のペアが、前記中央通路（１２０）と、前記複数の２次通路（１４０）のうちの１つとを含む、
請求項３に記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項７】
前記複数の同心管体（１１０）のペアが、前記複数の２次通路（１４０）のペアを含む、
請求項３に記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項８】
前記１つ又はそれ以上のリップシール（１７０）が、内向きカール部（２１０）を含む、
請求項１に記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項９】
前記１つ又はそれ以上のリップシール（１７０）が、内向きに先細の切頭円錐部（２４０）を含む、
請求項１に記載の燃料ノズル（１００）。
【請求項１０】
前記１つ又はそれ以上のリップシール（１７０）が、返し部（２２０）を含む、
請求項１に記載の燃料ノズル（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体的に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、燃焼ノズル、端部カバー、及びその他におけるリップシールの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン燃焼器は一般に、端部カバーの周りに位置付けられた幾つかの燃料ノズルを使用する。燃料ノズル及び／又は端部カバーは、種々の流体を燃焼システムに供給する。一般に、燃料ノズルの流体通路は、同心管体の形態をとることができる。流体温度差、内部燃焼室空気温度差、管体の熱膨張係数の差、及び過渡ガスタービン作動は、同心管体に作用する軸方向の熱歪みの原因となる場合がある。また、最近のより小さい分子サイズの燃料を使用するには、信頼性のある作動を得るために通路間に極めて低い漏出性能を必要とする。加えて、燃料ノズル及び端部カバーは一般に、タービン構造物に堅固に取り付けられる。例えば、ガスタービンロータは、顕著な振動荷重を伝達する可能性がある。従って、これらの構成部品は、適切な支持及び減衰の強化によって振動環境の厳しさに耐えなければならない。
【０００３】
軸方向の熱成長差に対しては、同心管体の間に滑動シールを設けることによって、ピストンリングを利用して対応してきた。しかしながら、ピストンリングは、漏出速度が高く、内部通路に対する十分な支持を提供することができない。また、ベローズを利用して通路間に気密シールを提供してきた。しかしながら、ベローズは、高コストであり、隣接する溶接部に関して耐久性の問題を抱える可能性があり、軸方向成長に対応できる量に関しての限界がある。
【０００４】
従って、軸方向熱成長に対応し、超低漏出速度を提供し、振動環境で堅牢であり、更に耐久性が向上した燃料ノズル設計の改善に対する要求がある。このような燃料ノズル設計は、システム全体及び性能並びに信頼性の改善を提供すべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７，５４６，７３６号公報
【発明の概要】
【０００６】
従って、本出願は燃料ノズル組立体を提供する。燃料ノズル組立体は、複数の同心管体と、複数の同心管体のペアの間に位置付けられた１つ又はそれ以上のリップシールとを含むことができる。
【０００７】
本出願は更に、燃料ノズル組立体を提供する。燃料ノズル組立体は、燃料ノズル端部キャップ組立体と、燃料ノズル端部キャップ組立体に取り付けられた複数の同心管体とを含むことができる。１つ又はそれ以上のリップシールは、燃料ノズル端部キャップ組立体と同心管体との間に位置付けることができる。
【０００８】
本出願のこれら及び他の特徴は、当業者であれば、複数の図面及び添付の請求項を参照しながら以下の詳細な説明を検討すると明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書で使用することができるガスタービンの部分断面図。
【図２】本明細書で使用することができる２次ノズル組立体の側面図。
【図３】本明細書で説明することができるリップシールを含む燃料ノズル組立体の一部の側断面図。
【図４】上記で説明することができる燃料ノズルと共に使用できるリップシールの側断面図。
【図５】本明細書で説明することができるリップシールを含む端部キャップ組立体の側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで、複数の図を通し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、圧縮機１２（部分的に図示）、燃焼器１４、及び本明細書では単一のブレードで表されたタービンセクション１６を備えるガスタービンエンジン１０の一部を示している。具体的には図示していないが、タービン１６は、共通軸線に沿って圧縮機１２に接続される。圧縮機１２は、流入空気を加圧し、該空気を燃焼器１４に供給する。燃焼器１４は、加圧空気流を燃料の加圧流と混合し、該混合物を点火させる。単一の燃焼器１４だけが図示されているが、ガスタービンエンジン１０は、幾つかの燃焼器１４を含むことができる。燃焼器１４は、ガスタービンエンジン１０の軸線周りに環状アレイで位置付けることができる。
【００１１】
次いで、高温燃焼ガスがタービン１６に供給される。高温燃焼ガスは、タービン１６を駆動し機械仕事を生成するようにする。タービン１６により生成された機械仕事は、圧縮機１２、並びに一般には発電機及び同様のものなどの外部負荷を駆動する。ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、種々のタイプのシンガス、及び他のタイプの燃料を用いることができる。ガスタービンエンジン１０は、他の構成を有することもでき、他のタイプの構成要素を用いることができる。
【００１２】
移行ダクト１８は、各燃焼器１４の出口端部をタービン１６の入口端部と接続し、高温燃焼ガスを供給することができる。各燃焼器１４は、全体的にスロート領域２４により分離された、１次又は上流燃焼ゾーン２０及び２次又は下流燃焼ゾーン２２を含むことができる。燃焼器１４は、燃焼器流れスリーブ２６により囲まれ、圧縮機吐出空気流を燃焼器１４に送るようにすることができる。燃焼器１４は更に、ボルト締結又は他の方法でタービンケーシング３０に取り付けできる外側ケーシング２８により囲むことができる。燃焼器１４は更に、幾つかの１次ノズル３２を含み、１次燃焼ゾーン２０に燃料を提供するようにすることができる。１次ノズル３２は、中央２次ノズル３４の周りを環状アレイで配列することができる。幾つかのクロスファイア管３８（１つが図示されている）と連動してスパークプラグ３６を利用することにより、燃焼器１４内で点火を行うことができる。２次ノズル３４は、２次燃焼ゾーン２２に燃料を供給することができる。本明細書では他の構成及び設計を用いることもできる。
【００１３】
図２は、本明細書で説明することができる２次ノズル組立体１００を示す。２次ノズル組立体１００は、幾つかの同心管体１１０を含むことができる。同心管体１１０は、貫通する幾つかの通路を定めることができる。同心管体１１０は、中央通路１２０を含むことができる。中央通路１２０は、液体燃料通路又はパージ空気通路とすることができる。中央通路１２０の周囲には、任意の数の２次通路１４０が存在することができる。２次通路１４０は、パイロット、２次、及び３次ガス通路と、水通路、空気流パージ通路、並びに他のタイプの流体流を含むことができる。
【００１４】
同心管体１１０は、燃料ノズル端部カバー組立体１５０に１つの端部にて装着することができる。同心管体１１０は、他の端部にてノズル先端１６０に延びることができる。本明細書では、幾つかの２次通路１４０及び／又は同心管体１１０を用いることができる。本明細書では他の構成及び設計を用いてもよい。
【００１５】
図３は、２次ノズル組立体１００の同心管体１１０の実施例を示す。図示のように、幾つかの２次通路１４０は、中央通路１２０を囲む。同心管体１１０の何れかのペア間には、幾つかのリップシール１７０を位置付けることができる。リップシール１７０は、通過する燃料漏出を低減する半径方向シールの形態である。リップシール１７０はまた、同心管体１１０と燃料ノズル端部カバー組立体１５０との間に位置付けることができる。
【００１６】
リップシール１７０は通常、回転シャフトに取り付けられ、極めて高い動作圧力を扱うことができる。一般的に述べると、リップシール１７０は、内径を加圧するシャフト上に嵌装することによりシールを行い、外径を加圧するボア内に嵌装される。通常の回転シャフト応用では、内径は、シャフトが固定リップシールに対して回転するときのシールの動的側面と考えられる。シール設計は、シール表面の内外に法線力をもたらす圧縮によって決まる。リップシール１７０は、シャフト上に組立体により加圧され、適切なツールを用いてボア内に挿入することができる。
【００１７】
図４は、リップシール１７０の１つの実施例の側面図を示す。リップシール１７０は、弓形部分１８０、外側シールライン１９０、及び内側シールライン２００を含むことができる。リップシール１７０は、弓形部分１８０の１つの端部に内向きカール部２１０を含み、第１の縁部２３０に返し部２２０を形成することができる。リップシール１７０はまた、内向きに先細の切頭円錐部又は長手方向に延びる部分２４０を含むことができ、第２の対向する縁部２６０に外向きに湾曲した部分２５０で終端する。返し部２２０の機能は、補強と、内部キャビティへのシール１７０の滑らかな挿入を可能にする誘導部を提供することである。他の構成及び設計を用いてもよい。リップシール１７０は、ニッケル超合金、ニッケルコバルト合金、及び類似の材料で作られている。
【００１８】
本出願では、リップシール１７０がシールを維持しながら内径又は内向きカール部２１０に沿って軸方向に滑動できる点で熱成長を可能にする。リップシール１７０は、基本的に金属製半径方向バネである。リップシール１７０が完全円周方向のバネシールであるので、リップシール１７０はまた、励振源から離れたノズル構成部品の固有周波数を増大させる。シール１７０の摩擦境界は、減衰特性値を増大させる場合がある。また、シールが改善されることにより、超低エミッション燃焼器でのパイロット流変動が減少する。加えて、リップシール１７０は、Ｈ２の濃度を高くし、同様に反応性が極めて高くなり、より優れた燃料柔軟性のための許容可能な漏出を有して小分子燃料を可能にする。
【００１９】
図５は、更なるノズル３００を示す。この実施例では、ノズル１００は、端部キャップ組立体３２０から延びる幾つかの同心管体３１０を含む。幾つかのリップシール１７０は、同心管体３１０の周りに端部キャップ組立体３２０内に位置付けることができる。リップシール１７０は、上述のように機能して軸方向熱成長及びその他に対応するようになる。リップシール１７０は、ノズル１００付近の他の場所に位置付けることができる。
【００２０】
従って、同心管体１１０、３１０及び燃料ノズル端部カバー組立体１５０、３２０付近のリップシール１７０の使用は、軸方向熱成長、漏出低減、及び固有周波数振動減衰の改善を提供する。更に、流れ変動低減は、エミッション性能の向上をもたらす。改善されたシールは、更に低エミッション性能を達成するために追加の調整スペースをもたらすことができる。
【００２１】
上記のことは、本出願の特定の実施形態にのみに関連しているが、添付の請求項及びその均等物によって定められる本出願の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの変更及び修正を本明細書において実施できる点を理解されたい。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ガスタービンエンジン
１２  圧縮機
１４  燃焼器
１６  タービン
１８  移行ダクト
２０  １次燃焼室
２２  ２次燃焼室
２４  スロート領域
２６  流れスリーブ
２８  外側ケーシング
３０  タービンケーシング
３２  １次ノズル
３４  ２次ノズル
３６  スパークプラグ
３８  クロスファイア管体
１００  ２次ノズル
１１０  中央管体
１２０  中央通路
１４０  ２次通路
１５０  エンドキャップ
１６０  ノズル先端
１７０  リッブシール
１８０  弓形部分
１９０  外側シールライン
２００  内側シールライン
２１０  内向きカール部
２３０  第１の端部
２４０  延長部分
２５０  外向き湾曲部分
２６０  第２の縁部
３００  ノズル
３１０  中央管体
３２０  端部キャップ組立体
【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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