(57)【要約】      （修正有）【課題】一次燃料ノズルを含むヘッド端部と、ヘッド端に近接した一次燃焼ゾーンおよび下流の二次燃焼ゾーンを画定するライナと、ライナの少なくとも一部を半径方向外側に包囲する前方ケーシングと、軸方向燃料ステージングシステムとを含むガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】軸方向燃料ステージングシステム２００は、複数の燃料噴射アセンブリ２１０を含む。各燃料噴射アセンブリは、ライナ４０に取り付けられたシンブルアセンブリ１６０と、前方ケーシングに取り付けられた噴射器ユニット１１０とを含む。シンブルアセンブリのシンブルは、ライナのシンブルアパーチャを通って延びる。噴射器ユニットは、噴射器ユニットの一部がシンブル内に配置されるように、前方ケーシング１３０を通って延び、燃料ライン継手が前方ケーシングの外側に配置される。噴射器ユニットは、二次燃焼ゾーンへの噴射のためにシンブルを通って流れる空気に燃料を導入する。【選択図】図２
2019105439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次燃料ノズル（８０）を含むヘッド端部（７０）と、
前記ヘッド端部（７０）に結合されたライナ（４０）であって、前記ライナ（４０）は、前記ヘッド端部（７０）に近接した一次燃焼ゾーン（９０）と、前記一次燃焼ゾーン（９０）の下流にある二次燃焼ゾーン（１００）とを画定する、ライナ（４０）と、
前記ライナ（４０）の少なくとも一部を半径方向外側に包囲する前方ケーシング（１３０）と、
第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）を含む軸方向燃料ステージングシステム（２００）と、
を備えた燃焼器（２２、２４）であって、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）は、
前記ライナ（４０）に取り付けられ、前記ライナ（４０）内の第１のシンブルアパーチャ（１４６）を通って延びる第１のシンブル（２６０、１２６０）を含む第１のシンブルアセンブリ（１６０）と、
第１の噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）の一部が前記第１のシンブル（２６０、１２６０）内に配置され、主燃料入口（２１２）が前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置されるように、前記前方ケーシング（１３０）に取り付けられ、前記前方ケーシング（１３０）を通って延びる第１の噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）と、
を備え、
前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）は、前記一次燃焼ゾーン（９０）からの燃焼生成物の流れに対して横方向に燃料および空気が前記二次燃焼ゾーン（１００）に噴射されるように、前記第１のシンブル（２６０、１２６０）を流れる空気の流れに燃料の流れを導入する、
燃焼器（２２、２４）。
【請求項２】
前記軸方向燃料ステージングシステム（２００）が、複数の軸方向燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）を備え、各軸方向燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）は、前記ライナ（４０）に取り付けられたそれぞれのシンブルアセンブリ（１６０）を備え、前記ライナ（４０）内のそれぞれのシンブルアパーチャ（１４６）を通って延びるそれぞれのシンブル（２６０、１２６０）を含み、噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）は、それぞれの噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）の一部が前記対応するそれぞれのシンブル（２６０、１２６０）内に配置され、それぞれの燃料ライン継手（２２０、２２２、３２０、３２６）が前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置されるように、前記前方ケーシング（１３０）に取り付けられ、前記前方ケーシング（１３０）を通って延びる、請求項１に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項３】
前記軸方向燃料ステージングシステム（２００）が、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）から第１の円周方向に配置された第２の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｂ）と、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）とは反対の第２の円周方向に配置された第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）と、を含み、
第１の燃料供給ライン（２１４）は、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）を前記第２の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｂ）に流体接続し、第２の燃料供給ライン（２１６）は、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）を前記第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）に流体接続し、前記第１の燃料供給ライン（２１４）および前記第２の燃料供給ライン（２１６）は前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置される、
請求項１に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項４】
前記軸方向燃料ステージングシステム（２００）が、前記第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）から前記第２の円周方向に配置された第４の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｄ）を含み、
第３の燃料供給ライン（２１８）は、前記第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）を前記第４の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｄ）に流体接続し、前記第３の燃料供給ライン（２１８）は前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置される、
請求項３に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項５】
前記第１の燃料ノズルアセンブリ（２１０Ａ）が、前記第１の燃料供給ライン（２１４）が固定される第１の導管継手と、前記第２の燃料供給ライン（２１６）が固定される第２の導管継手とを備える、請求項３に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項６】
前記ライナ（４０）と前記前方ケーシング（１３０）との間に半径方向に配置された外側スリーブ（６０）をさらに備え、前記外側スリーブ（６０）は、前記ライナ（４０）の少なくとも一部に外接し、前記ライナ（４０）内の前記第１のシンブルアパーチャ（１４６）と整列した噴射器開口部（６２）を画定し、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）は前記噴射器開口部（６２）を通して突出し、
空気は、前記ライナ（４０）と前記外側スリーブ（６０）との間の第１の環状部（１３５）において第１の方向に移動し、前記外側スリーブ（６０）と前記前方ケーシング（１３０）との間の第２の環状部（１３５）において第２の反対方向に移動し、前記第２の反対方向に移動する空気は、前記噴射器開口部（６２）を通って前記シンブル内に向けられる、
請求項１に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項７】
前記ライナ（４０）の軸方向下流に配置され、前記ライナ（４０）に密封接続されたトランジションピース（５０）と、前記トランジションピース（５０）および前記ライナ（４０）の後端を円周方向に取り囲む圧縮機吐出ケース（１４０）であって、ＣＤＣフランジ（１４４）を含む圧縮機吐出ケース（１４０）とをさらに備える、請求項１に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項８】
前記前方ケーシング（１３０）の下流部分が、第１のフランジ（１４８）を備え、前記第１のフランジ（１４８）は、前記ＣＤＣフランジ（１４４）に隣接して配置され、前記ＣＤＣフランジ（１４４）に結合されている、請求項７に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項９】
前記前方ケーシング（１３０）が、上流ケーシング部分（１３２）と、前記上流ケーシング部分（１３２）とは別個の下流ケーシング部分（１３４）とを備え、前記下流ケーシング部分（１３４）は、前記第１のフランジ（１４８）と、前記第１のフランジ（１４８）から軸方向に離間した第２のフランジ（１３８）とを含み、前記上流ケーシング部分（１３２）は、前記下流ケーシング部分（１３４）の前記第２のフランジ（１３８）に結合された第３のフランジ（１３７）を含み、
前記第１の軸方向燃料ステージング噴射ユニットは、前記第１のフランジ（１４８）と前記第２のフランジ（１３８）との間の前記下流ケーシング部分（１３４）に取り付けられている、
請求項８に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項１０】
一次燃料ノズル（８０）を含むヘッド端部（７０）と、
前記ヘッド端部（７０）に結合されたライナ（４０）であって、前記ライナ（４０）は、前記ヘッド端部（７０）に近接した一次燃焼ゾーン（９０）と、前記一次燃焼ゾーン（９０）の下流にある二次燃焼ゾーン（１００）とを画定する、ライナ（４０）と、
前記ライナ（４０）の少なくとも一部を半径方向外側に包囲する前方ケーシング（１３０）と、
複数の燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）を含む軸方向燃料ステージングシステム（２００）と、
を備えた燃焼器（２２、２４）であって、各燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）は、
前記ライナ（４０）に取り付けられ、前記ライナ（４０）内のシンブルアパーチャ（１４６）を通って延びるシンブル（２６０、１２６０）を含むシンブルアセンブリ（１６０）と、
噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）の一部が前記シンブル（２６０、１２６０）内に配置され、前記噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）の燃料ライン継手（２２０、２２２、３２０、３２６）が前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置されるように、前記前方ケーシング（１３０）に取り付けられ、前記前方ケーシング（１３０）を通って延びる噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）と、
を備え、
前記噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）は、前記一次燃焼ゾーン（９０）からの燃焼生成物の流れに対して横方向に燃料および空気が前記二次燃焼ゾーン（１００）に噴射されるように、前記シンブル（２６０、１２６０）を流れる空気の流れに燃料の流れを導入する、
燃焼器（２２、２４）。
【請求項１１】
前記複数の燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）が、第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）と、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）から第１の円周方向に配置された第２の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｂ）と、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）とは反対の第２の円周方向に配置された第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）と、を含み、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）の第１の噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）は、前記軸方向燃料ステージングシステム（２００）のための主燃料入口（２１２）を備え、前記主燃料入口（２１２）は前記前方ケーシング（１３０）の半径方向外側にある、請求項１０に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項１２】
前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）の前記第１の燃料噴射器ユニットが、第１の導管継手および第２の導管継手を含み、前記第２の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｂ）の第２の燃料噴射器ユニットが、第３の導管継手を含み、前記第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）の第３の燃料噴射器ユニットが、第４の導管継手を含み、
第１の燃料供給ライン（２１４）は、前記第１の燃料噴射器ユニットの前記第１の導管継手と前記第２の燃料噴射器ユニットの前記第３の導管継手との間を延びて流体結合し、第２の燃料供給ライン（２１６）は、前記第１の燃料噴射器ユニットの前記第２の導管継手と前記第３の燃料噴射器ユニットの前記第４の導管継手との間を延びて流体結合する、
請求項１１に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項１３】
前記ライナ（４０）と前記前方ケーシング（１３０）との間に半径方向に配置された外側スリーブ（６０）をさらに備え、前記外側スリーブ（６０）は、前記ライナ（４０）の少なくとも一部に外接し、前記ライナ（４０）内のそれぞれのシンブルアパーチャ（１４６）と整列した複数の噴射器開口部（６２）を画定し、各燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）は、前記複数の噴射器開口部（６２）のそれぞれ１つを通して突出している、請求項１０に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項１４】
前記ライナ（４０）の軸方向下流に配置され、前記ライナ（４０）に密封接続されたトランジションピース（５０）と、前記トランジションピース（５０）および前記ライナ（４０）の後端を円周方向に取り囲む圧縮機吐出ケース（１４０）であって、ＣＤＣフランジ（１４４）を含む圧縮機吐出ケース（１４０）とをさらに備え
前記前方ケーシング（１３０）の下流部分が、第１のフランジ（１４８）を備え、前記第１のフランジ（１４８）は、前記ＣＤＣフランジ（１４４）に隣接して配置され、前記ＣＤＣフランジ（１４４）に結合されている、請求項１０に記載の燃焼器（２２、２４）。
【請求項１５】
前記前方ケーシング（１３０）が、上流ケーシング部分（１３２）と、前記上流ケーシング部分（１３２）とは別個の下流ケーシング部分（１３４）とを備え、前記下流ケーシング部分（１３４）は、前記第１のフランジ（１４８）と、前記第１のフランジ（１４８）から軸方向に離間した第２のフランジ（１３８）とを含み、前記上流ケーシング部分（１３２）は、前記下流ケーシング部分（１３４）の前記第２のフランジ（１３８）に結合された第３のフランジ（１３７）を含み、
前記第１の軸方向燃料ステージング噴射ユニットは、前記第１のフランジ（１４８）と前記第２のフランジ（１３８）との間の前記下流ケーシング部分（１３４）に取り付けられている、
請求項１４に記載の燃焼器（２２、２４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、発電のためにガスタービンに使用されるガスタービン燃焼器、より詳細には、このような燃焼器に関連する軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの公知のガスタービンアセンブリは、発電に使用される。そのようなガスタービンアセンブリは、圧縮機、燃焼器、およびタービンを含む。気体（例えば、周囲空気）が圧縮機を通って流れ、圧縮機において圧縮された後に、１つまたは複数の燃焼器に送られる。各燃焼器において、圧縮された空気は、燃料と組み合わせられて燃やされ、燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、各燃焼器からタービンに導かれ、タービンを通過することによってタービンを駆動し、したがってタービンに結合した発電機を動作させる。タービンはまた、共通のシャフトまたはロータによって圧縮機を駆動することができる。
【０００３】
いくつかの燃焼器では、燃焼ガスの発生は、排出量を低減するため、および／または低減された負荷でガスタービンを動作させる能力（一般に「ターンダウン」と呼ばれる）を提供するために軸方向に離間した２つの段階で行われる。このような燃焼器は、本明細書では「軸方向燃料ステージング（ａｘｉａｌ  ｆｕｅｌ  ｓｔａｇｉｎｇ）」（ＡＦＳ）システムを含むものとされ、このシステムは燃焼器のヘッド端部の下流の１つまたは複数の燃料噴射器に燃料および酸化剤を送達する。ＡＦＳシステムを有する燃焼器においては、燃焼器の上流側端部の１つまたは複数の一次燃料ノズルが、燃料および空気（または、燃料／空気混合物）を一次燃焼ゾーンに軸方向に噴射し、一次燃料ノズルの下流の位置に配置された１つまたは複数のＡＦＳ燃料噴射器が、ライナを通して燃料および空気（または、第２の燃料／空気混合物）を交差流として一次燃焼ゾーンの下流の二次燃焼ゾーンに噴射する。交差流は、一次燃焼ゾーンからの燃焼生成物の流れを概ね横切る方向である。
【０００４】
場合によっては、ＡＦＳ噴射器への燃料供給は、燃焼器ライナに取り付けられ、燃焼器ケーシング内に配置された燃料ラインを通して搬送される。このような構成は、アセンブリの課題を引き起こし、漏れを検出することが困難になる可能性がある。さらに、燃焼器ケーシング内の漏れの可能性があることから、漏出した高反応性燃料が燃焼器ケーシングの高圧高温環境内で燃焼し得る危険性のために、ＡＦＳ噴射器を備えた既存の燃焼器では、高反応性燃料の使用が制限されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／０２１９２１２号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本明細書で提供される第１の態様によれば、発電ガスタービンのための燃焼器は、一次燃料ノズルを備えたヘッド端部と、ヘッド端部に結合され、ヘッド端部に近接した一次燃焼ゾーンと、一次燃焼ゾーンの下流にある二次燃焼ゾーンとを画定するライナと、ライナの少なくとも一部を半径方向外側に包囲する前方ケーシングと、軸方向燃料ステージングシステムとを含む。軸方向燃料ステージングシステムは、第１のシンブルアセンブリと第１の噴射器ユニットとを含む第１の燃料噴射アセンブリを含む。第１のシンブルアセンブリは、ライナに取り付けられ、ライナの第１のシンブルアパーチャを通って延びる第１のシンブルを含む。第１の噴射器ユニットは、第１の噴射器ユニットの一部が第１のシンブル内に配置されるように、前方ケーシングに取り付けられ、前方ケーシングを通って延び、主燃料入口が前方ケーシングの外側に配置される。第１の燃料噴射アセンブリは、一次燃焼ゾーンからの燃焼生成物の流れを横切る方向に燃料および空気が二次燃焼ゾーンに噴射されるように、第１のシンブルを流れる空気の流れに燃料の流れを導入する。
【０００７】
本明細書で提供される第２の態様によれば、発電ガスタービンのための燃焼器は、一次燃料ノズルを備えたヘッド端部と、ヘッド端部に結合され、ヘッド端部に近接した一次燃焼ゾーンと、一次燃焼ゾーンの下流にある二次燃焼ゾーンとを画定するライナと、ライナの少なくとも一部を半径方向外側に包囲する前方ケーシングと、軸方向燃料ステージングシステムとを含む。軸方向燃料ステージングシステムは、複数の燃料噴射アセンブリを含む。各燃料噴射アセンブリは、シンブルアセンブリと噴射器ユニットとを含む。シンブルユニットは、ライナに取り付けられ、ライナ内のシンブルアパーチャを通って延びるシンブルを含む。噴射器ユニットは、噴射器ユニットの一部がシンブル内に配置されるように、前方ケーシングに取り付けられ、前方ケーシングを通って延び、噴射器ユニットの燃料ライン継手が前方ケーシングの外側に配置される。噴射器ユニットは、燃料および空気が一次燃焼ゾーンからの燃焼生成物の流れを横切る方向に二次燃焼ゾーンに噴射されるように、シンブルを流れる空気の流れに燃料の流れを導入する。
【０００８】
本開示の別の態様によれば、一次燃焼ゾーンおよび二次燃焼ゾーンを画定するライナと、ライナの少なくとも一部を円周方向に包囲する前方ケーシングとを有するガスタービン燃焼器のための噴射アセンブリが提供される。噴射アセンブリは、シンブルアセンブリおよび噴射器ユニットを含む。シンブルアセンブリは、ライナに取り付けられたシンブルボスと、ライナのシンブルボスおよびシンブル開口部を通って延びるシンブルとを含む。前方ケーシングに取り付けられ、前方ケーシングを通って延びる噴射器ユニットは、シンブル内に延びる噴射器ブレードを含む。噴射アセンブリは、燃料および空気が一次燃焼ゾーンからの燃焼生成物の流れを横切る方向に二次燃焼ゾーンに噴射されるように、シンブルを流れる空気の流れに燃料の流れを導入する。
【０００９】
本開示のさらに別の態様によれば、一次燃焼ゾーンおよび二次燃焼ゾーンを画定するライナと、ライナの少なくとも一部を円周方向に包囲する前方ケーシングとを有するガスタービン燃焼器のための噴射アセンブリが提供される。噴射アセンブリは、シンブルアセンブリおよび噴射器ユニットを含む。ライナに取り付けられたシンブルアセンブリは、ライナのシンブル開口部を通って延びるシンブルを含む。前方ケーシングに取り付けられ、前方ケーシングを通って延びる噴射器ユニットは、シンブル内に延びる噴射器ブレードを含む。噴射アセンブリは、燃料および空気が一次燃焼ゾーンからの燃焼生成物の流れを横切る方向に二次燃焼ゾーンに噴射されるように、シンブルを流れる空気の流れに燃料の流れを導入する。
【００１０】
本開示の別の態様によれば、燃焼器ライナを通る流体の流れを導くためのシンブルアセンブリが提供される。シンブルアセンブリは、シンブルボスおよびシンブルを含む。シンブルボスは、燃焼器ライナの外面に取り付けられ、燃焼器ライナのシンブルアパーチャを取り囲み、それによってシンブルボスを通る通路を画定する。シンブルは、燃焼器ライナの通路およびシンブルアパーチャを通って配置される。シンブルは、シンブルの入口部分から出口開口部まで延在するシンブル壁を含み、入口部分は出口開口部よりも大きな直径を有する。シンブル壁の内面は、入口部分から出口開口部までの弓形形状を画定し、弓形形状は、楕円の１／４を画定する。
【００１１】
本開示のさらなる態様によれば、燃焼器ライナを通る流体の流れを導くためのシンブルアセンブリが提供される。シンブルアセンブリは、シンブルボスおよびシンブルを含む。シンブルボスは、燃焼器ライナの外面に取り付けられ、燃焼器ライナの開口部を取り囲み、それによって、シンブルボスを通る通路を画定する。シンブルは、燃焼器ライナの通路および開口部を通って配置される。シンブルは、シンブルの入口部分から出口に延在するシンブル壁を含む。出口よりも大きな直径を有する入口部分は、入口平面と、入口平面に平行な中間平面とを画定する。入口部分はまた、シンブルの噴射軸線と一致する中心を有する楕円形状を画定する。中間平面に平行に画定される終端平面は、中間平面を画定する点の対応するアレイから最も離れた点のアレイを含む。シンブル壁は、不均一な長さを有し、その結果、シンブルの出口は、終端平面に対して斜めの角度に向けられる。
【００１２】
最良の態様を含み、当業者を対象とする、本発明の製品および方法の完全かつ実施可能な開示が本明細書に記載される。明細書は、添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本明細書に記載の本発明の軸方向燃料ステージングシステムおよびそれに関連する燃料噴射アセンブリを使用することができる発電ガスタービンアセンブリの概略図である。
【図２】本明細書で提供される第１の態様による、本発明の軸方向燃料ステージングシステムを含む燃焼缶の断面側面図である。
【図３】本発明の軸方向燃料ステージングシステムの燃料噴射アセンブリを含む、図２の燃焼缶の一部の斜視図である。
【図４】図３の燃焼缶の断面側面図である。
【図５】本開示の第２の態様による、本発明の軸方向燃料ステージングシステムの燃料噴射アセンブリを含む、燃焼缶の一部の断面側面図である。
【図６】図２の燃焼缶内の第１の例示的な構成に取り付けられた本発明の燃料噴射アセンブリを燃焼缶の後端から順方向に見たときの断面図である。
【図７】図２の燃焼缶内の第２の例示的な構成に取り付けられた本発明の燃料噴射器を燃焼缶の後端から順方向に見たときの断面図である。
【図８】本発明の軸方向燃料ステージングシステムの燃料噴射アセンブリの１つの断面側面図である。
【図９】本発明の軸方向燃料ステージングシステムの別の燃料噴射アセンブリの断面側面図である。
【図１０】図８および図９の燃料噴射アセンブリと共に使用するのに適した噴射器ブレードの概略斜視図である。
【図１１】噴射器ブレードとシンブルアセンブリとを示す、図８または図９の一部の拡大断面側面図である。
【図１２】図８、図９、および図１１に示されているシンブルアセンブリのうちの１つのシンブルの内面を軸方向から見た正面図の概略図である。
【図１３】図１２のシンブルを横方向から見た側面図の概略図である。
【図１４】図１１のシンブルアセンブリと共に使用され得るシンブルボスを上面側から見た斜視図である。
【図１５】図１４のシンブルボスを底面側から見た斜視図である。
【図１６】図８、図９、および図１１のシンブルアセンブリのうちの１つと共に使用され得る代替のシンブルの内面の正面図の概略図であり、シンブルを軸方向に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明は、様々な軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）燃料噴射アセンブリ、それらの構成部品、およびそれを含むＡＦＳシステムを例示するが、これらに限定されるものではない。説明は、当業者がガスタービン燃焼器のための軸方向燃料ステージングシステムを製作し使用することを可能にする。説明は、燃料噴射アセンブリのいくつかの実施形態を、それらの燃料噴射アセンブリの製作および使用の現時点において考えられる最良の形態を含めて提示する。本発明の軸方向燃料ステージングシステムは、本明細書では、頑丈なガスタービンアセンブリの燃焼器に結合されるものとして説明される。しかしながら、本明細書に記載の燃料噴射アセンブリおよび／または軸方向燃料ステージングシステムは、発電以外の様々な分野において幅広い範囲のシステムに一般的に適用されると考えられる。
【００１５】
本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図するものではない。用語「上流」および「下流」は、流体の経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れてくる方向を指し、「下流」は流体が流れていく方向を指す。構成要素の「前方」部分は、燃焼器ヘッド端部および／または圧縮機に最も近い部分であり、構成要素の「後方」部分は、燃焼器および／またはタービン部の出口に最も近い部分である。
【００１６】
本明細書で使用する場合、「半径」（またはその任意の変形）という用語は、任意の適切な形状（例えば、正方形、長方形、三角形、など）の中心から外側に延びる寸法を指し、円形の中心から外側に延びる寸法に限定されない。同様に、本明細書で使用する場合、「円周」（またはその任意の変形）という用語は、任意の適切な形状（例えば、正方形、長方形、三角形、など）の中心の周りに延びる寸法を指し、円形の中心の周りに延びる寸法に限定されない。
【００１７】
図１は、本開示の種々の実施形態を取り入れることができる典型的なガスタービン１０００の機能ブロック図を示している。図示のように、ガスタービン１０００は、一般に、一連のフィルタ、冷却コイル、水分分離器、および／またはガスタービン１０００に進入する作動流体（例えば、空気）１４を浄化および他のやり方で調整するための他の装置を含み得る入口部分１２を含む。作動流体１４は圧縮機部分に流れ、そこで圧縮機１６が作動流体１４に運動エネルギを徐々に与えることで、圧縮作動流体１８を生成する。
【００１８】
圧縮作動流体１８は、気体燃料供給システムからの気体燃料２０および／または液体燃料供給システムからの液体燃料（別々に図示されていない）と混合され、１つまたは複数の燃焼器２４において可燃混合物を形成する。可燃混合物が燃焼し、高い温度、圧力、および速度を有する燃焼ガス２６を発生させる。燃焼ガス２６は、タービン部のタービン２８を通って流れ、機械的な仕事を生み出す。例えば、圧縮機１６およびタービン２８は、複数のロータディスクに接続された回転ブレードを含み、これらのロータディスクは、タービン２８の回転が圧縮機１６を駆動して圧縮作動流体１８を生成するように共に中空シャフト積層ロータ３０を画定する。代替的または追加的に、積層ロータ３０は、発電のための発電機のような負荷３２にタービン２８を接続することができる。
【００１９】
タービン２８からの排気ガス３４は、タービン２８をタービン２８の下流の排気スタックに接続する排気部分（図示せず）を通って流れる。排気部分は、例えば、環境への放出に先立つ排気ガス３４の浄化および排気ガス３４からの追加の熱の抽出のための熱回収蒸気発生器（図示せず）を含んでもよい。ガスタービン１０００は、複合サイクルの発電プラントを提供するために、蒸気タービンにさらに結合され、または流体接続されてもよい。
【００２０】
燃焼器２４は、技術的に知られた任意の種類の燃焼器であってよく、本発明は、特許請求の範囲に具体的に記載されていない限り、いかなる特定の燃焼器の設計にも限定されない。例えば、燃焼器２４は、缶型（缶環状型と呼ばれることもある）の燃焼器であってもよい。
【００２１】
図２は、頑丈なガスタービン（例えば、図１に示すガスタービン１０００）のための缶環状燃焼システムに含まれ得る燃焼器または燃焼缶２４の断面側面図である。缶環状燃焼システムでは、複数の燃焼缶２４（例えば、８、１０、１２、１４、またはそれ以上）が、圧縮機１６をタービン２８に接続する積層ロータ３０を中心に環状アレイで配置される。タービン２８は、電力を生成するために発電機３２に（例えば、シャフト３０によって）動作可能に接続されてもよい。
【００２２】
図２において、燃焼缶２４は、燃焼ガス２６を入れてタービン２８に運ぶライナ４０およびトランジションピース５０を含む。ライナ４０は、ベンチュリ４４を含む第１の円筒状ライナ部分４２と、ベンチュリ４４の下流にある第２の円筒状部分４６と、第２の円筒状部分４６の下流にある第３の円筒状部分４８とを有してもよい。第１の円筒状ライナ部分４２は、第２の円筒状ライナ部分４６の第２の断面直径よりも小さい第１の断面直径を有する。分流部分４５は、第１の円筒状ライナ部分４２と第２の円筒状ライナ部分４６との間に配置され、異なる直径を有する各部分４２，４６を接合する。第３の円筒状ライナ部分４８は、第２の円筒状ライナ部分４６の第２の断面直径よりも小さい第３の断面直径を有する。収束部分４７は、第２の円筒状ライナ部分４６と第３の円筒状ライナ部分４８との間に配置され、異なる直径を有する各部分４６，４８を接合する。
【００２３】
一実施形態では、第１の円筒状ライナ部分４２の第１の断面直径および第３の円筒状ライナ部分４８の第３の断面直径は等しくてもよい。別の実施形態では、第１の断面直径および第３の断面直径は、互いに異なっていてもよく、第１の断面直径および第３の断面直径の両方が第２の断面直径より小さい。
【００２４】
第１の円筒状ライナ部分４２のベンチュリ４４は、一次燃焼ゾーン９０へのガスの流れを加速する。第２の円筒状ライナ部分４６は、燃焼ガスを減速させ、一酸化炭素および他の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の排出を低減するのに十分な滞留時間を提供する。第２の円筒状ライナ部分４６における燃焼ガスの滞留時間は、第１の円筒状ライナ部分４２およびベンチュリ４４内の燃焼ガスの滞留時間よりも長い。
【００２５】
図２に示すように、第１の円筒状ライナ部分４２およびベンチュリ４４は、ライナ４０の上流セグメントを画定する一方、分流部分４５、第２の円筒状ライナ部分４６、収束部分４７、および第３の円筒状ライナ部分４８は、上流セグメントから分離されたライナ４０の下流セグメントを画定することができる。（下流セグメントは図４に別々に示されている）このような場合、ライナ４０の上流セグメントとライナ４０の下流セグメントとの間にシール（例えばフラシール、図示せず）を配置することができる。
【００２６】
あるいは、図５に示すように、ライナ４０のそれぞれの部分は、単一のユニットとして一緒に結合されているので、第１の円筒状ライナ部分４２と第２の円筒状ライナ部分４６の分流部分４５との間のフラシールがなくなり、それによって、シールを通して生じる可能性がある空気漏れを防ぐ。図５の他の要素が図２を参照して説明されているので、それらの説明をここで繰り返す必要はない。
【００２７】
ライナ４０が、複数のピースを含んでも（図２〜図４に示すように）、一体化されたユニットとして形成されても（図５のように）、ライナ４０は、第１の円筒状ライナ部分４２およびベンチュリ４４から連続した流路を形成し、この流路は、分流部分４５、第２の円筒状ライナ部分４６、収束部分４７を通り、さらに第３の円筒状ライナ部分４８を通る。燃焼生成物２６は、ライナ４０を通って、トランジションピース５０によって画定された容積内に運ばれ、燃焼生成物２６をタービン２８に導く。ライナ４０とトランジションピース５０との間にシール（例えば、図４および図５に示すフラシール４９）が配置される。
【００２８】
あるいは、ライナ４０は、円筒状部分４８がトランジションピース５０と一体化された継ぎ目のない本体（すなわち「ユニボディ」）構造を有してもよい。したがって、本明細書のライナ４０の説明は、文脈がそうでないと指示しない限り、別個のライナおよびトランジションピース（図示せず）を有する従来の燃焼システムと、ユニボディライナを有する燃焼システムの両方を包含することが意図されている。さらに、本開示は、ライナとトランジションピースとが別々の構成要素であるが、トランジションピースおよびタービンの第１段ノズルが、「トランジションノズル」または「一体化出口ピース」と呼ばれることもある、単一のユニットに一体化された燃焼システムにも同様に適用可能である。
【００２９】
図２および図５の両方を参照すると、軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム２００は、本明細書でさらに説明するように、ライナ４０の第２の円筒状部分４６の周りに円周方向に配置された複数の燃料噴射アセンブリ２１０を含む。ライナ４０は、ライナ４０のかなりの部分に沿って軸方向に延びるフロースリーブと呼ばれることもある外側スリーブ６０によって周方向に囲まれている。外側スリーブ６０は、ライナ４０と外側スリーブ６０との間に環状部６５を画定するように、ライナ４０の半径方向外側に間隔を置いて配置される。空気１８は環状部６５を通って外側スリーブ６０の後端からヘッド端部７０に向かって流れ、それによってライナ４０を冷却する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、別個のインピンジメントスリーブ（図示せず）をトランジションピース５０の半径方向外側に配置して、トランジションピース５０を冷却することができる。インピンジメントスリーブが使用される場合、トランジションピース５０とインピンジメントスリーブとの間に画定された環状部は、環状部６５と整列されて流体接続され、それによって燃焼缶２４の軸方向全長に沿って連続的な冷却空気流路を形成する。
【００３１】
燃焼缶２４のヘッド端部７０は、燃焼缶２４の前端に１つまたは複数の燃料ノズル８０，８２と端部カバー７４とを含む。各燃料ノズル８０，８２は、上流（または入口）端に燃料入口を有する。燃料入口は端部カバー７４を通して形成されてもよく、燃料ノズル８０，８２自体は端部カバー７４に取り付けられてもよい。一次燃料ノズルとして説明することができる燃料ノズル８０は、中心燃料ノズル８２を半径方向外側に包囲するように配置され、中心燃料ノズル８２は、燃焼器２４の長手方向軸線と中心線を共有し、燃料ノズル８０の軸方向下流に延びる。中心燃料ノズル８２の後部（出口）端は、第１の円筒状ライナ部分４２のベンチュリ４４に近接している。一次燃料ノズル８０の後端は、一次燃焼ゾーン９０を境界とするキャップアセンブリ（図示せず）内の開口部まで延びてもよいし、開口部を通って延びてもよい。
【００３２】
運転の予混合モードでは、燃料および空気は、燃料ノズル８０によって、第１の円筒状ライナ部分４２によって画定された容積に導入される。空気は混合穴４１を通って流れ、ベンチュリ４４によって一次燃焼ゾーン９０に加速される燃料と空気の混合を促進する。同様に、燃料および空気は、燃料ノズル８２によって、ベンチュリ４４のまたはそのわずかに下流の一次燃焼ゾーン９０に導入され、そこで燃料および空気が燃焼されて燃焼生成物を形成する。
【００３３】
燃焼缶２４のヘッド端部７０は、外側スリーブ６０の半径方向外側に配置された前方ケーシング１３０によって少なくとも部分的に取り囲まれており、外側スリーブ６０と前方ケーシング１３０との間に環状部１３５が画定されている。前方ケーシング１３０は、圧縮機吐出ケース１４０の圧縮機吐出ケース（ＣＤＣ）フランジ１４４に機械的に結合された上流ケーシング部分１３２および下流ケーシング部分１３４を有することができる。いくつかの実施形態では、図２に示すように、接合フランジ１４８を、前方ケーシング１３０と圧縮機吐出ケース１４０のＣＤＣフランジ１４４との間に配置することができる。
【００３４】
下流ケーシング部分１３４は、図２に示すように、（例えば、接合フランジ１４８を介して）上流ケーシング部分１３２の接合フランジ１３３および圧縮機吐出ケース１４０のＣＤＣフランジ１４４にボルト止めされた別個の構成要素であってもよい。あるいは、下流ケーシング部分１３４は、図５に示すように、一体の前方ケーシング１３０として上流ケーシング部分１３２と一体的に形成されてもよい。
【００３５】
既存の燃焼器２４を本発明の軸方向燃料ステージングシステム２００に後付けすることが望ましい場合には、既存の前方ケーシング１３０を上流ケーシング部分１３２として利用し、上流ケーシング部分１３２と圧縮機吐出ケース１４０との間にボルト止めされた別個の下流ケーシング部分１３４を追加することによって前方ケーシング１３０の長さを延ばすことは、費用効果が高くかつ好都合であり得る。
【００３６】
圧縮機吐出ケース１４０（図２に示す）は、圧縮機１６（図１に示す）の出口に流体接続され、燃焼缶２４の少なくとも一部を取り囲む加圧空気プレナム１４２を画定する。空気１８は、図２および図５に矢印で示すように、圧縮機吐出ケース１４０から外側スリーブ６０の後端を通って環状部６５に流れ、それによってライナ４０を冷却する。
【００３７】
図２および図５に示す両方の燃焼缶２４を参照すると、環状部６５がヘッド端部７０に流体的に結合されているので、空気流１８は、外側スリーブ６０の後端からヘッド端部７０まで上流に移動し、そこで、空気流１８の第１の部分は半径方向内向きに向けられ、燃料ノズル８０，８２に入る方向を変える。環状部６５を通って流れる空気１８の第２の部分は、以下にさらに説明するように、外側スリーブ６０と前方ケーシング１３０との間に画定された環状部１３５の半径方向外側に向けられ、軸方向燃料ステージングシステム２００に入る方向を変える。上述のように、空気１８の第３の比較的小さい部分が混合穴４１を通って導かれる。
【００３８】
上述したように、燃料ノズル８０，８２は、ライナ４０の前端で燃料および空気を燃焼させる一次燃焼ゾーン９０に燃料および空気を導入する。一実施形態では、燃料および空気は、燃料ノズル８０，８２内で（例えば、予混合燃料ノズル内で）混合される。他の実施形態では、燃料および空気を一次燃焼ゾーン９０に別々に導入し、一次燃焼ゾーン９０内で混合することができる（例えば、拡散ノズルで発生することができる）。あるいは、燃料ノズル８０および／または８２は、燃焼器２４の動作状態に応じて、拡散モードおよび予混合モードで動作するように構成されてもよい。本明細書において「第１の燃料／空気混合物」と言及する場合は、予混合燃料／空気混合物と拡散タイプの燃料／空気混合物の両方を説明するものとして解釈すべきであり、いずれも燃料ノズル８０，８２によって発生し得る。本開示は、ヘッド端部７０における燃料ノズル８０，８２の特定のタイプまたは配置に限定されない。さらに、中心燃料ノズル８２が一次燃料ノズル８０の軸方向下流に延びる必要はない。
【００３９】
一次燃焼ゾーン９０からの燃焼ガスは、ライナ４０およびトランジションピース５０を通って燃焼缶２４の後端５２に向かって下流に移動する。図２に示すように、燃焼缶２４の後端５２は、タービン部２８に接続するトランジションピース５０の後部フレームによって表される。トランジションピース５０は、燃焼生成物２６がタービン部２８に入るときライナ４０からの燃焼生成物の流れを加速するテーパ部分である。
【００４０】
軸方向燃料ステージング噴射システム２００は、燃料および空気を二次燃焼ゾーン１００に導入する１つまたは複数の燃料噴射アセンブリ２１０（詳細は後述する）を含み、二次燃焼ゾーン１００では、燃料および空気が一次ゾーンの燃焼ガスによって点火されて、混合燃焼ガス生成物流２６を形成する。軸方向に分離された燃焼ゾーンを有するそのような燃焼システムは、「軸方向燃料ステージング」（ＡＦＳ）システム２００を有するものとして記載され、下流噴射アセンブリ２１０は、本明細書では「噴射アセンブリ」、「燃料噴射アセンブリ」、または「ＡＦＳ噴射アセンブリ」と呼ばれることもある。各燃料噴射アセンブリ２１０は、互いに機械的に独立しているが単一のユニットとして機能する噴射器ユニット１１０（前方ケーシング１３０に取り付けられている）とシンブルアセンブリ１６０（ライナに取り付けられている）とを含む。噴射器ユニット１１０は、燃料を空気と混合するシンブルアセンブリ１６０に燃料を送達する。
【００４１】
前方ケーシング１３０（具体的には、前方ケーシング１３０の下流部分１３６）は、少なくとも１つの噴射器ポート２９０（図１１に示す）を含み、噴射器ポート２９０を通してＡＦＳ噴射アセンブリ２１０の各噴射器ユニット１１０が設置される。外側スリーブ６０は、少なくとも１つの噴射器開口部６２（図８および図９に最も明確に示される）を含み、噴射器開口部６２は、噴射器ポート２９０と軸方向および円周方向に整列され、噴射器開口部６２を通してＡＦＳ噴射アセンブリ２１０の各噴射器ユニット１１０が配置される。同様に、ライナ４０は、少なくとも１つの対応するシンブルアパーチャ１４６を含み、シンブルアパーチャ１４６を通してＡＦＳ噴射アセンブリ２１０の各シンブルアセンブリ１６０が配置される（図８、図９、および図１１において最も明確に示される）。１つまたは複数の噴射アセンブリ２１０は、前方ケーシング１３０の下流部分１３４、外側スリーブ６０、およびライナ４０（具体的には、第２の円筒状ライナ部分４６）を通して配置される。
【００４２】
噴射アセンブリ２１０は、第２の燃料／空気混合物を燃焼ライナ４０に中心線および／または一次燃焼ゾーン９０からの燃焼生成物の流れを横切る方向に噴射することにより、二次燃焼ゾーン１００を形成する。一次燃焼ゾーン９０および二次燃焼ゾーン１００からの複合の高温ガス２６は、燃焼缶２４の後端５２を通ってタービン部２８（図１）に下流に移動し、そこで燃焼ガス２６が膨張し、タービン２８を駆動する。
【００４３】
図２〜図４に示す実施形態では、下流ケーシング部分１３４は、上流ケーシング部分１３２と圧縮機吐出ケース１４０との間に設置するように構成された別個の構成要素である。下流ケーシング部分１３４は、中心に配置され、上流フランジ１３７と下流フランジ１３８との間で軸方向に延びる円筒状部分１３６を含む。上流フランジ１３７および下流フランジ１３８は、上流ケーシング部分１３２（すなわち、フランジ１３３）および圧縮機吐出ケース１４０（すなわち、フランジ１４８またはフランジ１４４）の相補的フランジにそれぞれ接合するために貫通する取り付け穴を画定する。別個の下流ケーシング部分１３４を有するこのような構成は、既存の燃焼缶２４が本発明の軸方向燃料ステージングシステム２００を含むようにアップグレードされている改造設備において有用であり得るが、この構成は、新しいビルド用燃焼缶２４にも同様に使用することができる。
【００４４】
図５に示すように、前方ケーシング１３０は、ヘッド端部７０に隣接する上流ケーシング部分１３２と、圧縮機吐出ケース１４０に隣接する下流ケーシング部分１３４とを有する一体成形品である。この実施形態では、上流フランジ１３７および接合フランジ１３３は省略されてもよい。このような構成は、例えば、部品点数および設置時間を短縮するために、新しいビルド用燃焼缶２４に有用であり得る。
【００４５】
ＡＦＳ噴射アセンブリ２１０は、下流ケーシング部分１３４の円筒状部分１３６を通して、噴射器ユニット１１０の取り付けフランジ２４２を介して取り付けられるように設置される（図８に示す）。各ＡＦＳ噴射アセンブリ２１０のための燃料は、ＡＦＳ噴射アセンブリ２１０の１つに組み込まれた主燃料入口２１２を介して、燃焼缶２４および前方ケーシング１３０の外部の燃料供給ライン（図示せず）から供給される。考察を容易にするために、主燃料入口２１２を有するＡＦＳ噴射アセンブリ２１０は、本明細書ではＡＦＳ噴射アセンブリ２１０Ａと呼ばれる。
【００４６】
図３および図６により明確に示されるように、主燃料入口２１２は、主燃料入口２１２を有する第１のＡＦＳ噴射アセンブリ２１０Ａから第１の方向に円周方向に配置された第２のＡＦＳ噴射アセンブリ２１０Ｂに結合された第１の燃料供給ライン２１４と、主燃料入口２１２を有する第１のＡＦＳ噴射アセンブリ２１０Ａとは反対の第２の方向に円周方向に配置された第３のＡＦＳ噴射アセンブリ２１０Ｃに結合された第２の燃料供給ライン２１６と、に流体的に結合される。燃料供給ライン２１４，２１６は、上流フランジ１３７および／または前方ケーシング１３０の半径方向外側に配置された（図示の）剛性パイプであってもよい。
【００４７】
主燃料入口２１２を供給する燃料供給ライン（図示せず）および噴射アセンブリ２１０Ａと２１０Ｂと２１０Ｃとの間の燃料供給ライン２１４，２１６は、燃焼缶２４の外部にある（すなわち、前方ケーシング１３０の半径方向外側にある）ので、漏れ検出やその他の損傷の検査が容易になる。さらに、圧縮機吐出ケース１４０の高圧プレナム１４２内の燃料漏れの可能性が大幅に低減される。その結果、発生し得る燃料漏れが大気中に消散され、それによって、高圧プレナム１４２内での点火の可能性がなくなる。
【００４８】
さらに、意図しない燃料漏れに伴う点火の危険性が外部燃料ラインによって最小限に抑えられるので、本発明のＡＦＳシステム２００は、高反応性燃料を含む広範な燃料によく適している。前方ケーシング１３０の外側の燃料供給ライン２１４，２１６を熱的に隔離することによって、燃料加熱の変動（すなわち、圧力比および修正ウォッベ指数）が低減される。また、燃料供給ライン２１４，２１６に伝達される熱が低減されるので、液体燃料で動作するときに、燃料供給ライン２１４，２１６内のコークス化の傾向が減少する。
【００４９】
前方ケーシング１３０および／または圧縮機吐出ケース１４０の外部の供給源から延びるリングマニホールドまたは個々の燃料供給ラインから燃料を供給することを含む、ＡＦＳ噴射アセンブリ２１０に燃料を送達する他の方法を代わりに使用することができる。また、図７に示すような４つの噴射アセンブリ２１０を有する例示的な実施形態を含めて、４つ以上の噴射アセンブリ２１０を使用してもよいことを理解されたい。燃焼缶２４の半径方向外側の燃料接続部を有することにより、燃焼器エンクロージャ内の燃料シールの必要性がなくなり、したがって、信頼性が向上し、検査および保守が容易になる。
【００５０】
燃料噴射アセンブリ２１０Ａは、図４〜図６および図８に示すように、噴射器ユニット１１０Ａおよびシンブルアセンブリ１６０を含む。噴射器ユニット１１０Ａは、燃料をスロート領域２１３に導く主燃料入口２１２を含む。スロート領域２１３は、スロート領域２１３を横断して向けられた中間導管２１９（図６に示す）に流体接続されている。中間導管２１９は、Ｌ字型（９０度）の燃料ライン継手２２０，２２２に流体接続され対向して配置された一対の燃料通路２１５，２１７を画定する。スロート領域２１３はまた、燃料噴射アセンブリ２１０の本体２４０内に配置された燃料プレナム２３０に燃料を送達する。燃料プレナム２３０から、燃料は、燃料が空気と混合されるシンブル２６０に燃料を送る複数の燃料噴射ポート２５２（および、任意選択で２５４）を含む噴射器ブレード２５０内に移動する。
【００５１】
図３に最もよく示されているように、Ｌ字型の燃料ライン継手２２０，２２２の各々の一方の脚部は、燃料通路２１５，２１７に対して垂直に配置され、燃焼器２２の前端７０の方に向けられている。燃料供給ライン２１４の第１の端部２２４は、燃料ライン継手２２０に接続する。同様に、燃料供給ライン２１６の第１の端部２２６は、燃料ライン継手２２２に接続する。
【００５２】
図３にも示されているように、燃料供給ライン２１４，２１６は、正方形ブラケットの形状またはブロックＣ形状を有する。燃料供給ライン２１４，２１６の第１の端部２２４，２２６は、燃料供給ライン２１４，２１６の中心部分にほぼ直交しており、その結果、中心部分が噴射アセンブリ２１０から軸方向にずれている。燃料供給ライン２１４は、中心部分に直交し、第１の端部２２４と同じ方向に向けられた（すなわち、燃焼器の後端に向かって開口する）第２の端部２３４を有し、第２の端部２３４は、燃料噴射アセンブリ２１０Ｂの単一のＬ字型継手３２０に接続されている。同様に、図には示されていないが、燃料供給ライン２１６は、中心部分に直交し、第１の端部２２６と同じ方向に向けられた（すなわち、燃焼器の後端に向かって開口する）第２の端部を有し、第２の端部は、燃料噴射アセンブリ２１０ＣのＬ字型継手３２２に接続されている（図６に示す）。
【００５３】
図７に示すように、４つの燃料噴射アセンブリ２１０の構成は、燃料噴射アセンブリ２１０Ｃの第１のＬ字型継手３２２に対向する第２のＬ字型継手３２４を使用する。第１の継手３２２および第２の継手３２４は、燃料噴射アセンブリ２１０Ａに使用されるのと同様の方法で、中間導管３１９を使用して互いに離間されてもよい。第３の燃料供給ライン２１８は、第１の端部で第２の継手３２４に接続され、第２の端部で第４の燃料噴射アセンブリ２１０Ｄの燃料ライン継手３２６に接続される。噴射アセンブリ２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、および２１０Ｄは、円周方向に均等に間隔を置いて図示されているが、このような間隔は必要ではない。
【００５４】
さらに、３つの燃料噴射アセンブリ２１０を備える図６に示す構成または４つの燃料噴射アセンブリを備える図７に示す構成のいずれにおいても、燃料噴射アセンブリ２１０は、同じ軸方向平面（図示されている）または異なる軸方向平面に向けられてもよい（燃料噴射アセンブリ２１０間の流体接続を達成するために、燃料供給ライン２１４、２１６、および／または２１８の形状および／または寸法に、調節が必要に応じて行われる）。任意の数の燃料噴射アセンブリ２１０を本発明の軸方向燃料ステージングシステム２００に使用することができ、本開示は本明細書に示す特定の構成に限定されないことを理解されたい。
【００５５】
図６および図７に見られるように、各シンブル２６０は、図１２および図１３を参照してより詳細に説明するように、シンブル２６０の入口に対して傾斜した出口２６４を有する。傾斜した出口２６４は、燃料噴射アセンブリ２１０によって生成される流れの方向においてより多くの予測可能性を提供し、各シンブル２６０の出口２６４の角度は、同じ方向に向けられる。図に見られるように、シンブル２６０は、ライナ４６の半径方向内側に突出し、二次燃焼ゾーン１００に追加の燃焼生成物を生成するために、一次燃焼ゾーン９０に由来する燃焼生成物の流れ場内に延びる。
【００５６】
図８および図９は、それぞれ燃料噴射アセンブリ２１０Ａおよび２１０Ｂを示している。図６および図８に示すように、噴射器ユニット１１０Ａは、噴射器ユニット１１０Ａのスロート領域２１３に燃料を導く主燃料入口２１２を含む。スロート領域２１３は、Ｌ字型の燃料ライン継手２２０，２２２に接続された対向配置の燃料通路２１５，２１７を含む中間導管２１９に流体接続されている。スロート領域２１３はまた、燃料噴射アセンブリ２１０Ａの本体２４０内に配置された燃料プレナム２３０に燃料を送達する。燃料プレナム２３０は、燃料が空気と混合するシンブル２６０に燃料を送る燃料噴射ポート２５２を含む噴射器ブレード２５０内に延びる。
【００５７】
図６に示すように、第１の燃料供給ライン２１４は、燃料ライン継手２２０に結合され、燃料通路２１５から第２の燃料噴射アセンブリ２１０Ｂに燃料を送達する。図９に示すように、燃料噴射アセンブリ２１０Ｂは、第１の燃料供給ライン２１４（図示せず）を受ける燃料ライン継手３２０を含む。燃料ライン継手３２０から、燃料は噴射器ユニット１１０Ｂのスロート領域３１３および本体３４０を通って噴射器ブレード２５０に流れる。本体３４０は、前方ケーシング１３０の下流側端部１３６への組み立てを容易にするための取り付けフランジ３４２を含む。
【００５８】
図８〜図１０に示すように、噴射器ブレード２５０は、その１つまたは複数の表面２５１，２５３に配置された複数（例えば、４つ）の燃料噴射ポート２５２を含む。噴射器ブレード２５０の対向面２５１，２５３には、同等数（例えば、４つ）の燃料噴射ポートが配置されてもよい。他の複数の燃料噴射ポート２５２は、片面または両面に使用されてもよく、燃料噴射ポート２５２は、単一平面（図示のように）または２つ以上の平面に配置されてもよい。第１の表面２５１上の燃料ポート２５２は、第２の表面２５３上の燃料ポート２５２と整列されてもよく、またはずらされていてもよい（オフセットされていてもよい）。
【００５９】
さらに、１つまたは複数の燃料噴射ポート２５４は、噴射器ブレード２５０の第１の縁部２５６および／または第２の縁部２５８を介して画定されてもよい。第１の縁部２５６は、環状部１３５内の空気の流れ１８に対して前縁とみなすことができ、第２の縁部２５８は、環状部１３５内の空気の流れ１８に対して後縁とみなすことができる。燃料噴射ポート２５２，２５４は、噴射器ブレード２５０の終端縁２５９の、シンブル２６０を通る空気流１８の上流に配置されている。
【００６０】
燃料噴射ポート２５２，２５４は、単一の供給源または複数の供給源から燃料を供給することができる。燃料噴射ポート２５２，２５４は、気体燃料または液体燃料（水で乳化された液体燃料を含む）を供給することができる。例えば、燃料噴射ポート２５２と燃料噴射ポート２５４の両方が単一の燃料源に結合されてもよい。あるいは、燃料噴射ポート２５２は気体燃料源に結合されてもよく、燃料噴射ポート２５４は液体燃料源（水で乳化または混合された液体燃料源を含む）に結合されてもよい。別個の燃料源が使用される場合、主燃料入口２１２に供給する導管（図示せず）は同心のチューブインチューブ導管であってもよく、燃料供給ライン２１４，２１６はチューブインチューブ導管であってもよい。個々の燃料プレナムは、各燃料源および／または燃料タイプごとに設けられてもよい。あるいは、液体燃料および気体燃料用の別個の燃料ラインを使用することができ、その一部または全部は、前方ケーシング１３０の外部にある。
【００６１】
さらに別の変形例（別個に図示せず）では、「Ｄｕａｌ  Ｆｕｅｌ  Ｉｎｊｅｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｓｅ  ｉｎ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ」と題された、本出願の譲受人に譲渡された米国特許出願第１５／５９３，５４３号明細書に記載のように、液体燃料は、前方ケーシング１３０または内部燃料導管内の噴射器ポート２９０を通して半径方向に導入された内部燃料導管または液体燃料導管を介して、シンブル２６０の本体を通して導入されてもよい。
【００６２】
図１１〜図１３は、シンブル２６０を含むシンブルアセンブリ１６０を示しており、噴射器ブレード２５０によって送達される空気および燃料の混合チャンバを提供する。シンブル２６０は、その入口から出口に向かって概ねテーパ形状を有する（詳細は後述する）。シンブル２６０は、三次元印刷（「付加製造」と呼ばれることもある）によって機械加工、鋳造、または製造されてもよい。
【００６３】
シンブル２６０の入口２６１は、外側スリーブ６０の噴射器開口部６２から半径方向内側に配置され、シンブル２６０の出口開口部２６４は、ライナ４６から半径方向内側に配置される。弓形形状を有する空気シールド６４が外側スリーブ６０の半径方向内面に取り付けられ、空気流１８をシンブル２６０の周りに導き、それによって環状部６５のシンブル２６０によって作り出される流れの外乱を最小にする。
【００６４】
シンブル２６０は、シンブルボス２７０（図１４および図１５に別々に示されている）によってライナ４６のシンブルアパーチャ１４６を通って延びる位置で支持されている。例えば、図１４に示すように、シンブルボス２７０は、外周２７１、上面２８２（外側スリーブ６０に近接する）、および底面２８４（ライナ４６の外面に接触している）によって画定される楕円形（長円形）の形状を有する。通路またはアパーチャ２７５は、内周２７３によってシンブルボス２７０を貫通して画定される。内周２７３は、シンブル２６０の対応する断面直径よりわずかに大きい。
【００６５】
再び図１１を参照すると、シンブル２６０の外面は、外向きに突出するリブ２６９を含み、リブ２６９は、シンブル２６０の外周の少なくとも一部の周りに延在し、シンブルボス２７０の内周２７３に沿って対応するシェルフ２７２と係合する。シンブルボス２７０は、底面２８４がライナ４６の外面に近接して接触するように、ライナ４６に取り付けられる。
【００６６】
上述したように、シンブル２６０は、ライナ４６の半径方向内側に突出し、したがって、一次燃焼ゾーン９０に由来する燃焼生成物の流れ場内に延びる。このような構成は、二次燃料／空気混合物と一次燃焼ゾーン９０からの燃焼生成物との混合を容易にし、ライナ４６から離れる二次燃焼ゾーン１００の燃焼生成物の流れを促進する。
【００６７】
シンブル２６０は、シンブルボス２７０のライナに隣接する底面２８４に形成された空気流通路２７４を通って浸出する、ライナ４６と外側スリーブ６０との間の環状部６５を通って流れる空気１８によって冷却される。空気流通路２７４から、空気１８は、ライナ４６内のシンブルアパーチャ１４６を通り、シンブル２６０の外面に沿って流れる。シンブルボス２７０の取り付けは、（例えば、スポット溶接によって）空気流通路２７４を遮断することなく達成される。
【００６８】
空気１８は、ライナ４６と外側スリーブ６０との間の環状部６５を通って（燃焼生成物の流れに対して）上流方向に流れる。図２に示すように、ヘッド端部７０では、空気流１８が分割され、空気１８の第１の部分がヘッド端部７０の燃料ノズル８０，８２に向けられ、空気１８の第２の部分は外側スリーブ６０と前方ケーシング１３０との間の環状部１３５に導かれる。環状部１３５を通って流れる空気は、外側スリーブ６０の開口部６２を通ってシンブル２６０に流れ、そこで空気１８は噴射器ブレード２５０からの燃料と混合してシンブル出口２６４から排出され二次燃焼ゾーン１００に流入する第２の燃料／空気混合物を形成する。
【００６９】
噴射器ブレード２５０は、軸方向長さＬ１（燃焼器２４の長手方向軸線に対して「軸方向」）を画定し、シンブル２６０は、軸方向長さＬ１よりも大きな軸方向長さＬ２を画定する。これらの寸法は、噴射器ブレード２５０の周りの空気の流れおよびシンブル２６０内の噴射器ブレード２５０からの空気と燃料の混合を容易にする。図示されているように、噴射アセンブリ２１０が動作しているとき、噴射器ブレード２５０およびシンブル２６０は、共通の噴射軸線２６８（図８および図９に示す）に沿って中心に置かれる。噴射アセンブリ２１０が高温になると、構成要素の熱膨張によって噴射器ブレード２５０およびシンブル２６０が噴射軸線２６８に沿って整列される。ただし、設置中、ハードウェアが低温の場合、噴射器ユニット１１０（ブレード２５０を含む）およびシンブル２６０は、互いにおよび／または噴射軸線２６８からオフセットされた長手方向軸線を有する。
【００７０】
図１２は、上述のように、シンブル２６０の内面プロファイルを示している。シンブル２６０の内面プロファイルは、燃料および空気の流れが燃焼ゾーン１００内に十分に浸透するのに望ましい速度を達成するための特定の形状を有する。具体的には、シンブル２６０の内面近くの燃料および空気の流れは、乱流の火炎速度よりも高い速度に加速される。楕円形状はまた、流れをシンブル２６０の内面に付着したままにして、火炎の保持およびフラッシュバックを最小にする。
【００７１】
シンブル２６０の入口部分２６１は、軸線２６８に垂直に向けられ、軸線２６８に沿って入口平面２６７から中間平面２６２まで軸方向に延びる、噴射軸線２６８の周りの楕円形（長円形）の形状を画定する。シンブル２６０の形状およびサイズは、入口平面２６７および中間平面２６２において同一であり、このため、均一な断面が、入口平面２６７と中間平面２６２との間のシンブル壁によって画定される。入口平面２６７および中間平面２６２におけるシンブル２６０の楕円形状は、それぞれ、楕円形状を画定する点のアレイを含む。
【００７２】
シンブル２６０は、入口部分２６１に対向する出口開口部２６４を含み、出口開口部２６４は、出口平面２６５に配置される（図１３）。楕円形状を画定する終端平面２６６は、中間平面２６２に平行であり、中間平面２６２の楕円形状を画定する対応する点から最も離れた点を含む点のアレイを含む。この最も離れた点は出口開口部２６４を画定する点のアレイにも見られる。出口開口部２６４は、図１３に示すように、終端平面２６６に対して斜めの角度「シータ」（θ）で出口平面２６５に配置され、二次燃焼ゾーン１００に噴射される燃料および空気のより予測可能な流れ方向を作成する。
【００７３】
噴射軸線２６８に垂直なそれぞれの平面（すなわち、シンブル２６０を通る流れの方向）で取られたシンブル２６０の各断面も楕円形である。個々の楕円は、それぞれ噴射軸線２６８と一致する中心を有する。個々の平面的な楕円は、長さ「Ａ」の半長軸と長さ「Ｂ」の半短軸とを有する仮想楕円の１つの象限を画定する連続円弧４００に適合され、長さＡは、シンブル２６０の高さを画定し、長さＢは、シンブル２６０の中間平面２６２と出口平面２６６との間のテーパ形状を画定する。「半長軸」という用語は長軸の１／２を指し、「半短軸」という用語は短軸の１／２を指し、どちらの場合も、中心から焦点を通り、仮想楕円の周囲まで延びる。
【００７４】
１．５：１〜３０：１（１．５：１および３０：１を含む）の範囲のＡ対Ｂの比は、所望の性能を達成するのに適していることが判明した。別の態様では、Ａ対Ｂの比は、１．５：１〜５：１の範囲、またはさらに別の態様では３：１〜５：１の範囲であってもよい。さらに別の態様では、Ａ対Ｂの比は３：１より大きく３０：１未満であってもよい。円弧４００は、中間平面２６２に配置された仮想楕円を画定する点のアレイにおいて任意の点に第１の端点を有し、終端平面２６６の仮想楕円を画定する点のアレイにおいて任意の対応する点に第２の端点を有してもよい。一実施形態では、中間平面２６２に配置された仮想楕円の各点は、終端平面２６６上の対応する第２の端点に接続された円弧４００の第１の端点である。
【００７５】
数学的に、楕円の長軸Ａが噴射軸線２６８に平行である仮想楕円の１つの象限として円弧４００を定義する公式は以下の通りである：
【００７６】
【数１】
2019105439.tif 000003
ここで、ｘは０ではなく（すなわちｘ≠０）、ｙは０より大きく（ｙ＞０）、Ｍは１．５と３０の間の数であり、１．５と３０を含む（すなわち、１．５≦Ｍ≦３０）。
【００７７】
円弧４００に沿って画定され、噴射軸線２６８に対して垂直に向けられた断面の楕円は、中間平面２６２から終端平面２６６までの有効面積が減少する。
【００７８】
図１３は、シンブル２６０の側面図を示している。上述したように、出口開口部２６４は、出口平面２６５と終端平面２６６との間に角度「シータ」（θ）が画定されるように、終端平面２６６に対して斜め（非平行）である出口平面２６５に沿って配置される。終端平面２６６および中間平面２６２ならびに入口２６１を画定する平面は、互いに平行である。
【００７９】
図１６は、代替のシンブル１２６０の内面プロファイルを示している。シンブル１２６０の入口部分１２６１は、軸線１２６８に垂直に向けられ、軸線１２６８に沿って入口平面１２６７から中間平面１２６２まで軸方向に延びる、噴射軸線１２６８の周りの楕円形（長円形）の形状を画定する。シンブル１２６０の形状およびサイズは、入口平面１２６７および中間平面１２６２において同一であり、均一な断面が、入口平面１２６７と中間平面１２６２との間のシンブル壁によって画定される。入口平面１２６７および中間平面１２６２におけるシンブル１２６０の楕円形状は、それぞれ、各楕円形状を画定する点のアレイを含む。
【００８０】
シンブル１２６０は、入口１２６１に対向する出口開口部１２６４を含み、出口開口部１２６４は、出口平面内に配置される（図１３に示す）。楕円形状を画定する終端平面１２６６は、中間平面１２６２に平行であり、中間平面１２６２の楕円形状を画定する対応する点から最も離れた点を含む点のアレイを含む。この最も遠い点は出口開口部１２６４を画定する点のアレイにも見られる。出口開口部１２６４は、図１３に示すように、出口平面１２６５に、終端平面１２６６に対して斜めの角度「シータ」（θ）で配置される。
【００８１】
噴射軸線１２６８に垂直なそれぞれの平面（すなわち、シンブル１２６０を通る流れの方向）で取られたシンブル１２６０の各断面も楕円形である。個々の楕円は、それぞれ噴射軸線１２６８と一致する中心を有する。長さ「ｙ」は、シンブル１２６０の高さを規定し、長さ「ｘ」は、シンブル１２６０の中間平面１２６２と出口平面１２６６との間のテーパ形状を画定する。
【００８２】
個々の平面的な楕円は、中間平面１２６２内の任意の点と終端平面１２６６内の任意の対応する点との間に延びる線分１４００に適合され、線分は、次の式で定義される線の一部である：
ｙ＝Ｍｘ、
ここで、Ｍは端点を含む１．５と３０との間の数である（すなわち、１．５≦Ｍ≦３０）。一態様では、Ｍは１．５〜５、または３〜５、または３より大きい３０未満の数である。
【００８３】
再び図２および図５を参照すると、軸方向燃料ステージングシステム２００を有する燃焼缶２４の組み立ては、外側から内側に向かって行われる。前方ケーシング１３０（または下流ケーシング部分１３４）は、下流フランジ１３８を介して、圧縮機吐出ケース１４０のフランジ１４４（または図２に示すようにＣＤＣフランジ１４４に接続された中間フランジ１４８）に取り付けられる。ライナ４０は、燃焼缶２４の前端から圧縮機吐出ケース１４０に向かって設置される。シンブルボス２７０は、ライナ４０を通るシンブル開口部１４６の周囲を画定するライナ４０の外面に予め取り付けられている。ライナ４０が配置されると、シンブル２６０がシンブル開口部１４６に挿入され、シンブルボス２７０と係合する。外側スリーブ６０は、燃焼缶２４の後端からヘッド端部７０に向かって、ライナ４０と前方ケーシング１３０との間の空間に設置される。空気シールド６４は、外側スリーブ６０を貫通するように画定された噴射器開口部６２に近接した外側スリーブ６０の内面に予め設置されている。噴射器開口部６２およびシンブル開口部１４６は、軸方向および円周方向に整列している。トランジションピース５０は、ライナ４０の第３の円筒状部分４８およびそのフラシール４９上に設置される。
【００８４】
噴射器ユニット１１０は、噴射器ブレード２５０がシンブル２６０内に延びるように、前方ケーシング１３０に取り付けられている。設置中、噴射器ユニット１１０は、対応するシンブル２６０の長手方向軸線からオフセットされた長手方向軸線を有する。しかしながら、エンジン動作中、構成要素が高温になると、噴射器ユニット１１０およびシンブル２６０の長手方向軸線は、各噴射アセンブリ２１０のそれぞれの噴射軸線２６８に沿って互いに整列する。噴射器ユニット１１０が前方ケーシング１３０に固定された後、燃料供給ライン２１４，２１６が接続され、燃料噴射アセンブリ２１０Ａの主燃料入口２１２に主燃料供給ライン（図示せず）が接続される。
【００８５】
本明細書に記載の本発明の燃料噴射アセンブリは、排出量を低減するために軸方向に段階的に燃焼される燃焼器内の燃料と圧縮ガスとの混合の強化を促進する。したがって、本発明の燃料噴射システムおよびＡＦＳシステムは、例えば、ガスタービンアセンブリの燃焼器などの燃焼器の全体的な動作効率の向上を促進する。これは、頑丈な地上ベースの発電ガスタービンアセンブリに使用される燃焼器のような燃焼器の運転に関連して、出力を増加させ、コストを低減する。
【００８６】
さらに、燃焼器がターンダウンされ、噴射器ユニットに燃料が供給されないとき、シンブルアセンブリは、燃焼器ライナの下流部分に空気流を導き、したがって、一次燃焼ゾーンからの燃焼生成物の完全燃焼を促進する。シンブルアセンブリとその傾斜した出口との間隔は、高温の燃焼生成物に冷却空気を導入することによって引き起こされることがあるコールドストリークの形成を防止することが分かった。このようにして、シンブルアセンブリによって導入されたより冷たい空気が燃焼缶の出口温度プロファイルに及ぼす影響を最小にする。噴射器ユニットに燃料が供給されているか否かにかかわらず、出口温度プロファイルは一貫しており、それによってタービンおよびその構成要素の耐久性が改善されることが分かった。
【００８７】
燃料噴射器の典型的な実施形態およびその使用の方法について、詳細に上述した。本明細書に記載の方法およびシステムは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、方法およびシステムの構成要素は、本明細書に記載の他の構成要素から独立かつ別々に利用することが可能である。例えば、本明細書に記載の方法およびシステムは、本明細書に記載のタービンアセンブリにおける実施に限定されない他の用途を有することができる。むしろ、本明細書に記載の方法およびシステムは、様々な他の産業に関連して実施および利用することが可能である。
【００８８】
本技術的前進を種々の具体的な実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本技術的前進を特許請求の範囲の趣旨および技術的範囲において修正を加えて実施できることを理解されよう。
［実施態様１］
一次燃料ノズル（８０）を含むヘッド端部（７０）と、
前記ヘッド端部（７０）に結合されたライナ（４０）であって、前記ライナ（４０）は、前記ヘッド端部（７０）に近接した一次燃焼ゾーン（９０）と、前記一次燃焼ゾーン（９０）の下流にある二次燃焼ゾーン（１００）とを画定する、ライナ（４０）と、
前記ライナ（４０）の少なくとも一部を半径方向外側に包囲する前方ケーシング（１３０）と、
第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）を含む軸方向燃料ステージングシステム（２００）と、
を備えた燃焼器（２２、２４）であって、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）は、
前記ライナ（４０）に取り付けられ、前記ライナ（４０）内の第１のシンブルアパーチャ（１４６）を通って延びる第１のシンブル（２６０、１２６０）を含む第１のシンブルアセンブリ（１６０）と、
第１の噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）の一部が前記第１のシンブル（２６０、１２６０）内に配置され、主燃料入口（２１２）が前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置されるように、前記前方ケーシング（１３０）に取り付けられ、前記前方ケーシング（１３０）を通って延びる第１の噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）と、
を備え、
前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）は、前記一次燃焼ゾーン（９０）からの燃焼生成物の流れに対して横方向に燃料および空気が前記二次燃焼ゾーン（１００）に噴射されるように、前記第１のシンブル（２６０、１２６０）を流れる空気の流れに燃料の流れを導入する、
燃焼器（２２、２４）。
［実施態様２］
前記軸方向燃料ステージングシステム（２００）が、複数の軸方向燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）を備え、各軸方向燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）は、前記ライナ（４０）に取り付けられたそれぞれのシンブルアセンブリ（１６０）を備え、前記ライナ（４０）内のそれぞれのシンブルアパーチャ（１４６）を通って延びるそれぞれのシンブル（２６０、１２６０）を含み、噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）は、それぞれの噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）の一部が前記対応するそれぞれのシンブル（２６０、１２６０）内に配置され、それぞれの燃料ライン継手（２２０、２２２、３２０、３２６）が前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置されるように、前記前方ケーシング（１３０）に取り付けられ、前記前方ケーシング（１３０）を通って延びる、実施態様１に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様３］
前記軸方向燃料ステージングシステム（２００）が、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）から第１の円周方向に配置された第２の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｂ）と、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）とは反対の第２の円周方向に配置された第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）と、を含み、
第１の燃料供給ライン（２１４）は、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）を前記第２の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｂ）に流体接続し、第２の燃料供給ライン（２１６）は、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）を前記第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）に流体接続し、前記第１の燃料供給ライン（２１４）および前記第２の燃料供給ライン（２１６）は前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置される、
実施態様１に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様４］
前記軸方向燃料ステージングシステム（２００）が、前記第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）から前記第２の円周方向に配置された第４の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｄ）を含み、
第３の燃料供給ライン（２１８）は、前記第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）を前記第４の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｄ）に流体接続し、前記第３の燃料供給ライン（２１８）は前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置される、
実施態様３に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様５］
前記第１の燃料ノズルアセンブリ（２１０Ａ）が、前記第１の燃料供給ライン（２１４）が固定される第１の燃料ライン継手（２２０、２２２、３２０、３２６）と、前記第２の燃料供給ライン（２１６）が固定される第２の燃料ライン継手（２２０、２２２、３２０、３２６）とを備える、実施態様３に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様６］
前記ライナ（４０）と前記前方ケーシング（１３０）との間に半径方向に配置された外側スリーブ（６０）をさらに備え、前記外側スリーブ（６０）は、前記ライナ（４０）の少なくとも一部に外接し、前記ライナ（４０）内の前記第１のシンブルアパーチャ（１４６）と整列した噴射器開口部（６２）を画定し、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）は前記噴射器開口部（６２）を通して突出する、実施態様１に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様７］
前記ライナ（４０）と前記外側スリーブ（６０）との間の第１の環状部（１３５）が第１の方向に空気を運び、前記外側スリーブ（６０）と前記前方ケーシング（１３０）との間の第２の環状部（１３５）が第２の反対方向に空気を運び、前記第２の反対方向に移動する空気は前記噴射器開口部（６２）を通って前記シンブル（２６０、１２６０）に向けられる、実施態様６に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様８］
前記ライナ（４０）の軸方向下流に配置され、前記ライナ（４０）に密封接続されたトランジションピース（５０）と、前記トランジションピース（５０）および前記ライナ（４０）の後端を円周方向に取り囲む圧縮機吐出ケース（１４０）であって、ＣＤＣフランジ（１４４）を含む圧縮機吐出ケース（１４０）とをさらに備える、実施態様１に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様９］
前記前方ケーシング（１３０）の下流部分が、第１のフランジ（１４８）を備え、前記第１のフランジ（１４８）は、前記ＣＤＣフランジ（１４４）に隣接して配置され、前記ＣＤＣフランジ（１４４）に結合されている、実施態様８に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１０］
前記前方ケーシング（１３０）が、上流ケーシング部分（１３２）と、前記上流ケーシング部分（１３２）とは別個の下流ケーシング部分（１３４）とを備え、前記下流ケーシング部分（１３４）は、前記第１のフランジ（１４８）と、前記第１のフランジ（１４８）から軸方向に離間した第２のフランジ（１３８）とを含み、
前記第１の軸方向燃料ステージング噴射ユニットは、前記第１のフランジ（１４８）と前記第２のフランジ（１３８）との間の前記下流ケーシング部分（１３４）に取り付けられている、
実施態様９に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１１］
前記上流ケーシング部分（１３２）が第３のフランジ（１３７）を備え、前記第３のフランジ（１３７）は前記下流ケーシング部分（１３４）の前記第２のフランジ（１３８）に結合されている、実施態様１０に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１２］
一次燃料ノズル（８０）を含むヘッド端部（７０）と、
前記ヘッド端部（７０）に結合されたライナ（４０）であって、前記ライナ（４０）は、前記ヘッド端部（７０）に近接した一次燃焼ゾーン（９０）と、前記一次燃焼ゾーン（９０）の下流にある二次燃焼ゾーン（１００）とを画定する、ライナ（４０）と、
前記ライナ（４０）の少なくとも一部を半径方向外側に包囲する前方ケーシング（１３０）と、
複数の燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）を含む軸方向燃料ステージングシステム（２００）と、
を備えた燃焼器（２２、２４）であって、各燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）は、
前記ライナ（４０）に取り付けられ、前記ライナ（４０）内のシンブルアパーチャ（１４６）を通って延びるシンブル（２６０、１２６０）を含むシンブルアセンブリ（１６０）と、
噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）の一部が前記シンブル（２６０、１２６０）内に配置され、前記噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）の燃料ライン継手（２２０、２２２、３２０、３２６）が前記前方ケーシング（１３０）の外側に配置されるように、前記前方ケーシング（１３０）に取り付けられ、前記前方ケーシング（１３０）を通って延びる噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）と、
を備え、
前記噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）は、前記一次燃焼ゾーン（９０）からの燃焼生成物の流れに対して横方向に燃料および空気が前記二次燃焼ゾーン（１００）に噴射されるように、前記シンブル（２６０、１２６０）を流れる空気の流れに燃料の流れを導入する、
燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１３］
前記複数の燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）が、第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）と、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）から第１の円周方向に配置された第２の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｂ）と、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）とは反対の第２の円周方向に配置された第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）と、を含み、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）の第１の噴射器ユニット（１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ）は、前記軸方向燃料ステージングシステム（２００）のための主燃料入口（２１２）を備え、前記主燃料入口（２１２）は前記前方ケーシング（１３０）の半径方向外側にある、実施態様１２に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１４］
前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）の前記第１の燃料噴射器ユニットを前記第２の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｂ）の第２の燃料噴射器ユニットに流体接続する第１の燃料供給ライン（２１４）と、前記第１の燃料噴射アセンブリ（２１０Ａ）の前記第１の燃料噴射器ユニットを前記第３の燃料噴射アセンブリ（２１０Ｃ）の第３の燃料噴射器ユニットに接続する第２の燃料供給ライン（２１６）とをさらに備える、実施態様１３に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１５］
各燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）が、それぞれの燃料供給ライン（２１４、２１６、２１８）が固定される少なくとも１つの燃料ライン継手（２２０、２２２、３２０、３２６）を備える、実施態様１４に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１６］
前記ライナ（４０）と前記前方ケーシング（１３０）との間に半径方向に配置された外側スリーブ（６０）をさらに備え、前記外側スリーブ（６０）は、前記ライナ（４０）の少なくとも一部に外接し、前記ライナ（４０）内のそれぞれのシンブルアパーチャ（１４６）と整列した複数の噴射器開口部（６２）を画定し、各燃料噴射アセンブリ（２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄ）は、前記複数の噴射器開口部（６２）のそれぞれ１つを通して突出している、実施態様１２に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１７］
前記ライナ（４０）の軸方向下流に配置され、前記ライナ（４０）に密封接続されたトランジションピース（５０）と、前記トランジションピース（５０）および前記ライナ（４０）の後端を円周方向に取り囲む圧縮機吐出ケース（１４０）であって、ＣＤＣフランジ（１４４）を含む圧縮機吐出ケース（１４０）とをさらに備える、実施態様１２に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１８］
前記前方ケーシング（１３０）の下流部分が、第１のフランジ（１４８）を備え、前記第１のフランジ（１４８）は、前記ＣＤＣフランジ（１４４）に隣接して配置され、前記ＣＤＣフランジ（１４４）に結合されている、実施態様１７に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様１９］
前記前方ケーシング（１３０）が、上流ケーシング部分（１３２）と、前記上流ケーシング部分（１３２）とは別個の下流ケーシング部分（１３４）とを備え、前記下流ケーシング部分（１３４）は、前記第１のフランジ（１４８）と、前記第１のフランジ（１４８）から軸方向に離間した第２のフランジ（１３８）とを含み、
前記第１の軸方向燃料ステージング噴射ユニットは、前記第１のフランジ（１４８）と前記第２のフランジ（１３８）との間の前記下流ケーシング部分（１３４）に取り付けられている、
実施態様１８に記載の燃焼器（２２、２４）。
［実施態様２０］
前記上流ケーシング部分（１３２）が第３のフランジを備え、前記第３のフランジ（１３７）は前記下流ケーシング部分（１３４）の前記第２のフランジ（１３８）に結合されている、実施態様１９に記載の燃焼器（２２、２４）。
【符号の説明】
【００８９】
１２  入口部分
１４  作動流体
１６  圧縮機
１８  空気，空気流，空気の流れ，圧縮作動流体
２０  気体燃料
２２  燃焼器
２４  燃焼缶，燃焼器
２６  燃焼生成物，燃焼ガス，燃焼ガス生成物流
２８  タービン、タービン部
３０  積層ロータ，シャフト
３２  負荷，発電機
３４  排気ガス
４０  ライナ
４１  混合穴
４２  第１の円筒状ライナ部分
４４  ベンチュリ
４５  分流部分
４６  第２の円筒状ライナ部分
４７  収束部分
４８  第３の円筒状ライナ部分
４９  フラシール
５０  トランジションピース
５２  後端
６０  外側スリーブ
６２  噴射器開口部
６４  空気シールド
６５  環状部
７０  ヘッド端部
７４  端部カバー
８０  一次燃料ノズル
８２  中心燃料ノズル
９０  一次燃焼ゾーン
１００  二次燃焼ゾーン
１１０  噴射器ユニット
１１０Ａ  噴射器ユニット
１１０Ｂ  噴射器ユニット
１３０  前方ケーシング
１３２  上流ケーシング部分
１３３  接合フランジ
１３４  下流ケーシング部分
１３５  環状部
１３６  下流部分，円筒状部分，下流側端部
１３７  上流フランジ
１３８  下流フランジ
１４０  圧縮機吐出ケース
１４２  プレナム
１４４  ＣＤＣフランジ
１４６  シンブルアパーチャ，シンブル開口部
１４８  接合フランジ
１６０  シンブルアセンブリ
２００  軸方向燃料ステージングシステム
２１０  燃料噴射アセンブリ、ＡＦＳ噴射アセンブリ
２１０Ａ  ＡＦＳ噴射アセンブリ、燃料噴射アセンブリ
２１０Ｂ  ＡＦＳ噴射アセンブリ、燃料噴射アセンブリ
２１０Ｃ  ＡＦＳ噴射アセンブリ、燃料噴射アセンブリ
２１０Ｄ  燃料噴射アセンブリ
２１２  主燃料入口
２１３  スロート領域
２１４  第１の燃料供給ライン
２１５  燃料通路
２１６  第２の燃料供給ライン
２１７  燃料通路
２１８  第３の燃料供給ライン
２１９  中間導管
２２０  燃料ライン継手
２２２  燃料ライン継手
２２４  端部
２２６  端部
２３０  燃料プレナム
２３４  端部
２４０  本体
２４２  取り付けフランジ
２５０  噴射器ブレード
２５１  表面
２５２  燃料噴射ポート
２５３  表面
２５４  燃料噴射ポート
２５６  縁部
２５８  縁部
２５９  終端縁
２６０  シンブル
２６１  入口，入口部分
２６２  中間平面
２６４  出口，出口開口部
２６５  出口平面
２６６  終端平面、出口平面
２６７  入口平面
２６８  噴射軸線
２６９  リブ
２７０  シンブルボス
２７１  外周
２７２  シェルフ
２７３  内周
２７４  空気流通路
２７５  通路またはアパーチャ
２８２  上面
２８４  底面
２９０  噴射器ポート
３１３  スロート領域
３１９  中間導管
３２０  燃料ライン継手、Ｌ字型継手
３２２  Ｌ字型継手
３２４  Ｌ字型継手
３２６  燃料ライン継手
３４０  本体
３４２  取り付けフランジ
４００  円弧
１０００  ガスタービン
１２６０  シンブル
１２６１  入口，入口部分
１２６２  中間平面
１２６４  出口開口部
１２６５  出口平面
１２６６  終端平面，出口平面
１２６７  入口平面
１２６８  噴射軸線
１４００  線分
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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【外国語明細書】
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