(57)【要約】【課題】燃焼器における構成部材の熱音響的減衰およびシーリングに関して高い効率を有する、低エミッション運転用のガスタービンの燃焼器またはバーナ用のヘルムホルツ減衰器を提供する。【解決手段】ガスタービンの燃焼器用のヘルムホルツ減衰器１０であって、減衰体積１１を形成する容器１１を備え、容器１１からネック部２が延びており、入口開口６および容器１１への出口開口３を備える冷却およびパージング空気のための流路（Ｆ）を有しており、出口開口３は前記ネック部２に形成されている、ガスタービンの燃焼器用のヘルムホルツ減衰器１０において、冷却およびパージング空気のための出口開口３に隣接してネック部２にシールが、シールの冷却効果が提供されるように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの燃焼器用のヘルムホルツ減衰器（１０）であって、減衰体積（１１）を形成する容器（１）を備え、該容器（１）からネック部（２）が延びており、前記容器（１）は、入口開口（６）および前記容器（１）からの出口開口（３）を備える冷却およびパージング空気の流路（Ｆ）を有しており、前記出口開口（３）は前記ネック部（２）に形成されている、ガスタービンの燃焼器用のヘルムホルツ減衰器（１０）において、
前記冷却およびパージング空気のための前記出口開口（３）に隣接して前記ネック部（２）にシール（４）が、該シール（４）の冷却効果が提供されるように配置されていることを特徴とする、ガスタービンの燃焼器用のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項２】
前記減衰器（１０）および前記シール（４）のための前記冷却およびパージング空気のための共通の供給部を備える、請求項１記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項３】
前記シール（４）は、前記ネック部（２）の一体化された部分である、請求項１または２記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項４】
前記ネック部（２）は、前記シール（４）および／または固定手段（５）の収容のための延長した長さを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項５】
前記出口開口（３）には、前記シール（４）へ方向付けられた流れ案内手段が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項６】
前記ネック部（２）には、燃焼器室の境界面への固定手段（５）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項７】
前記シール（４）は、前記減衰器（１０）の前記容器（１）に関して周方向外側に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項８】
前記シール（４）は、前記減衰器（１０）の前記容器（１）に関して周方向内側に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項９】
前記シール（４）は、シーリング面に沿って分割されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項１０】
前記シール（４）は、ばね式シール、特にフラシールまたはＥ−シールである、請求項１から９までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項１１】
前記容器（１）は、単一体積の装置である、請求項１から１０までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項１２】
前記容器（１）は、分割された体積の装置である、請求項１から１０までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項１３】
前記容器（１）は、減衰器体積を変化させるように設計されている、請求項１２記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【請求項１４】
ガスタービンの既存のバーナまたは燃焼器に取り付けるための改装部分として設計されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のヘルムホルツ減衰器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン技術の分野、特にガスタービンの燃焼器またはバーナ用の減衰器およびシーリング装置に関する。本発明は、熱音響減衰用の装置、および同心状に組み立てられたガスタービン燃焼器構成部材の間に使用される可撓性の環状のシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、複数のバーナを備える１つまたは複数の燃焼室または燃焼器を有することが知られており、バーナにおいて燃料が噴射され、空気流に混合され、燃焼させられて、高圧の煙道ガスを発生し、この煙道ガスはタービンにおいて膨張させられる。ガスタービンの作動中、振動が発生し、熱音響的振動が生じることがある。これは、音響的妨害につながるのみならず、ガスタービンの構成部材に対する機械的な損傷をも生じる恐れがある。ガスタービンの作動中の熱音響的振動を低減するために、燃焼システムにいわゆる減衰装置、特にヘルムホルツ減衰器を設置することが知られている。このようなヘルムホルツ減衰器は、減衰体積を規定する容器を有しており、容器からネック部が延びており、容器には、作動中の温度が特にヘルムホルツ減衰器のネック部において所定範囲内にとどまるように、冷却空気用の流路が設けられている。したがって、ガスタービンの燃焼器またはバーナ用のこのような減衰装置は、減衰器のネック部へ案内される冷却空気の十分な供給を必要とする。
【０００３】
他方で、このようなガスタービンには、タービンの別個の部材の間、特にバーナと燃焼器との間の境界面、またはその他の境界面、例えば燃焼ライナと移行片との間に、シーリング手段が設けられなければならない。ガスタービンの構成部材の間のシーリングのために、周方向金属シールを使用することが知られている。このような可撓性の環状のシールは、同心状に組み立てられたガスタービン燃焼器構成部材の間に十分なシーリング効果を提供するためにガスタービンにおいて使用されている。ガスタービンの構成部材の間において長寿命かつ効率的なシーリングを保証するために、燃料器構成部材のシーリングには従来、ガスタービンの作動中にシーリングを冷却するための手段が具備されている。また、構成部材の酸化を防止するために、冷却およびパージング空気の空気流が、特に燃焼器構成部材のこのようなシーリングの先端部へ方向付けられる必要がある。したがって、公知のシーリング、例えばフラシーリング（hula sealing）は、設計が複雑であるだけでなく、ガスタービン内での冷却およびパージング空気の付加的な供給をも必要とし、これは、上述の減衰装置に必要な冷却空気の所要の空気流を増大させる。
【０００４】
減衰装置およびシールの冷却のためのこれらの様々な空気流は、ＮＯｘエミッションを増加させる恐れがあり、バーナおよび燃焼器の作動の安定性に関する問題につながり得る。ＮＯｘおよびＣＯエミッションへの可能な不利な影響の他に、いわゆるヘルムホルツ減衰器の不十分な冷却は、ガスタービンの作動中の減衰効率をも低下させる。したがって、減衰およびシーリング用の公知の装置においては、両方の目的、すなわち熱音響的減衰およびシーリング手段の冷却のために、それぞれの冷却空気供給手段を燃焼器構成部材の境界面に設ける必要がある。したがって、減衰およびシーリング装置の設計は、かなり複雑となり、このようなガスタービンの全体的なコストの増大につながり、運転効率に不利な影響を与え、環境的な規制に関して不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの欠点を考慮して、本発明の課題は、燃焼器における構成部材の熱音響的減衰およびシーリングに関して高い効率を有する、低エミッション運転用のガスタービンの燃焼器またはバーナ用のヘルムホルツ減衰器を提供することである。さらに、本発明による減衰器により、運転の安定性に対する、減衰およびシーリングシステムの影響が低減されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、前記課題は、請求項１の特徴を有するヘルムホルツ減衰器によって解決される。本発明のさらなる発展形および好適な実施の形態は、従属請求項の主体である。
【０００７】
本発明によるガスタービンの燃焼器または燃焼器構成部材用のヘルムホルツ減衰器は、減衰体積を形成する容器を備え、該容器からネック部が延びており、容器は、入口開口および前記容器への出口開口を備える冷却および／またはパージング空気用の流路を有しており、前記出口開口は、容器のネック部に形成されており、減衰器は、冷却およびパージング空気のための前記出口開口に隣接して前記ネック部にシールが、該シールの冷却効果が提供されるように配置されていることを特徴とする。すなわち、本発明のヘルムホルツ減衰器は、特に熱音響的減衰のために適応されているだけでなく、同時に、燃焼器境界面の隣接する構成部材用の効率的なシーリング手段を提供する。シールは、冷却空気流路の出口開口の領域に配置されており、シールが、ヘルムホルツ減衰器の内部から来る冷却およびパージング空気によって直接に冷却されるようになっている。これによって、減衰器およびシールへの冷却空気の別々の供給が回避される。これは、設計の複雑さの減少につながる。なぜならば、一方ではシーリングのための、他方では熱音響的減衰のための冷却またはパージング空気の供給のための別々の装置がもはや必要ないからである。
【０００８】
さらに、空気流の合計量は、例えばガスタービンの作動のために慣用の装置において必要とされる冷却空気流の半分まで、著しく減じられる。燃焼器の作動も、空気の質量流量の低下により、より安定し、これにより、ＮＯｘおよびＣＯエミッションが減じられる。それにもかかわらず、本発明のヘルムホルツ減衰器は、ガスタービンの燃焼器の作動中の振動振幅の制限または排除に関して高い効率を有し、同時に、所要のシーリング効果が提供される。両エレメント、すなわち減衰器容器およびシールの効率的な冷却により、このようなヘルムホルツ減衰器が具備されたガスタービンの作動範囲は大きくなる。特に減衰器の容器のネック部、および冷却空気の空気流内に配置されたシールにおける一定の空気温度により、構成部材の安定した作動および長寿命が提供される。
【０００９】
発明の有利な態様によれば、ヘルムホルツ減衰器は、減衰器およびシールのための冷却およびパージング空気の共通の供給を特徴とする。ヘルムホルツ減衰器のネック部に提供された減衰器およびシールは、これにより、冷却空気の単一の供給手段を共有する。冷却およびパージング空気を供給するための手段は、例えば、ヘルムホルツ減衰器の容器の入口開口に取り付けられている。入口開口から来る冷却空気流は、減衰器の容器およびネック部の内部を通過し、熱音響的振動を排除するために減衰器の所要の冷却効果を提供し、その後、出口開口の領域におけるシールへ直接に流れ、シールはこれにより１つの同じ冷却およびパージング空気流によって冷却される。ヘルムホルツ減衰器において冷却およびパージング空気の共通の供給を共有することによって、冷却空気を発生および提供するための別々の手段は、２つの構成部材、すなわちシールおよび減衰エレメントのために必要ない。その結果、空気の消費量が全体的に著しく減少され、ひいてはコストも削減されかつガスタービンの作動がより安定する。なぜならば、シールおよび減衰装置に冷却空気を提供するための別々の手段を有する燃焼システムと比較して、燃焼室における付加される冷却空気が減じられるからである。
【００１０】
本発明のヘルムホルツ減衰器の有利な態様によれば、シールは、減衰器の容器の前記ネック部の一体化された部分である。これによって、シールはヘルムホルツ減衰器自体の一部であるか、または容器のネック部にしっかりと取り付けられている。これは、ガスタービンの燃焼システムにおける減衰およびシーリングシステムの取付けを容易にする。例えば、従来技術の場合のように、シールおよび減衰装置用の別々の取付け手段を提供する必要がない。さらに、ヘルムホルツ減衰器のネック部における一体化された部分としてのシールを備えることにより、シールの冷却が高められる。冷却空気流によって既に冷却されたネック部は、より低い温度を、減衰器のネック部の一体化された部分であるシーリング部へ直接に伝達する。
【００１１】
本発明によるヘルムホルツ減衰器の別の有利な態様によれば、減衰器の容器のネック部は、前記シールを収容するためのおよび／またはガスタービンの燃焼システム内に減衰器を固定するための固定手段を収容するための、延長した長さを有する。ネック部の長さは、かなり短いネック部が通常提供されている従来技術の慣用のヘルムホルツ減衰器よりも延長されている。延長したネック部を備えることにより、燃焼室の境界面へのヘルムホルツ減衰器の取付けが容易になる。さらに、延長した長さを備えることにより、ネック部は、冷却空気流がヘルムホルツ減衰器の容器から流出するこの領域におけるシールの配置に特別に適応されている。例えば、移行壁部または燃焼室における境界面に減衰器を取り付けるための取付け手段はネック部の一方の側に設けられているのに対し、シールは、ネック部の反対側に取り付けられているまたは設けられている。完成したヘルムホルツ減衰器は、これにより、燃焼器の境界面または壁部に固定して取り付けられ、減衰効果が保証される。ネック部の他方の側におけるシールは、シーリング効率を失うことなく、弾性範囲において十分に大きな変位を被ることができる。これらの手段により、組み合わされた効率的な熱音響的減衰およびシーリングが、１つの同じヘルムホルツ減衰器装置によって実現される。
【００１２】
本発明のヘルムホルツ減衰器の別の有利な態様によれば、冷却およびパージング空気用の出口開口には、容器のネック部における前記シールに方向付けられた流れ案内手段が設けられている。これにより、冷却空気流の集中した流れが、前記ネック部においてヘルムホルツ減衰器の出口開口の領域に配置されたシールへ方向付けられる。これにより、シールの増強された冷却効果が達成される。これにより、ヘルムホルツ減衰器のシールおよびネック部は、ガスタービンの燃焼器またはバーナの隣接する燃焼領域において流れる高温の燃焼ガスから保護される。例えば空気流案内ブレードの形式で提供することができるこのような流れ案内エレメントによって、ヘルムホルツ減衰器のシールおよびネック部の領域において特定の流れパターンを形成することができ、これにより、ガスタービンの作動中の冷却効果を、燃焼室またはガスタービン、または高温ガスの流路のそれぞれの設計に適応させることができる。
【００１３】
本発明によるヘルムホルツ減衰器の別の有利な態様によれば、容器のネック部には、燃焼室の境界面への固定手段が設けられている。境界面は、例えば、予混合燃焼器またはいわゆるＳＥＶ燃焼器における、ライナ−フロントパネル境界面またはライナ−キャリヤ境界面であってよい。さらに、ネック部における固定手段は、本発明による組み合わされた減衰器およびシーリング装置を、ガスタービンのライナまたは別の構成部材の間においてバーナのフロントパネルに取り付けるように、適応させることができる。固定手段の例は、取付けフランジの意味での、ねじまたは溶接のための直線的な壁部分である。その他のタイプの固定手段が設けられてもよい。
【００１４】
本発明によるヘルムホルツ減衰器の別の有利な態様によれば、シールは、減衰器の前記容器に関して周方向外側に配置されている。すなわち、減衰器は、減衰体を形成する容器に関して半径方向外側位置にあるシールと比較して、より半径方向内側位置にある。本発明の代替的な実施の形態によれば、シールは、ヘルムホルツ減衰器の容器に関して周方向内側に配置されている。ガスタービンの燃焼システムにおけるそれぞれの局所的な高温ガス流れパターンに応じて、シールを減衰器の半径方向内側または外側に配置することが有利であり得る。ヘルムホルツ減衰器の容器に関するシールの位置の変更により、装置のシーリングおよび減衰効率をさらに高めることができる。例えば、容器の出口開口およびネック部を、容器の横方向位置において実現することができ、ネック部におけるシールは、この横方向にオフセットしたネック部の半径方向内側または半径方向外側に設けられている。減衰器／シール組合せのこのような形式により、本発明のヘルムホルツ減衰器は、高温の燃焼ガスのそれぞれの流れパターンおよび／またはガスタービンの燃焼器システム内のそれぞれの自由空間に適応させることができる。これらの手段により、本発明の減衰器は、改装部分としての取付けにも特別に適応されているか、または格納式設計としてバーナまたは燃焼器に後で一体化するように適応されている。
【００１５】
本発明のヘルムホルツ減衰器の別の有利な態様によれば、シールは、シーリング面に沿って分割されている。分割されたシールを備えることにより、シールの１つの部分から他の部分への熱の伝達が減じられる。さらに、分割された形式は、ガスタービンの構成部材の収縮または変形による横方向でのシールのセグメントの幾分の移動を許容する。代替的な実現形式において、シールは、例えば適切なばね鋼材料または同様のものから形成された一片として実現されている。
【００１６】
本発明のヘルムホルツ減衰器の別の有利な態様によれば、シールはばね式シールであり、特にフラシールまたはＥシールである。ばね式シールを備えることにより、タービンの構成部材の弾性範囲における大きな移動を、ヘルムホルツ減衰器のシール部分の所要のシーリング効率を失うことなく提供することができる。Ｅシールは、低いまたは中間の力条件、およびガスタービンの燃焼システムの幾つかの用途において必要とされる大きな移動を達成するための高い跳ね返りのために設計されている。いわゆるフラシールは、一般的に円形のループに形成された板ばねの系であると定義される。フラシールは、２つの同心状のエレメントの間、例えばガスタービンのバーナまたは燃焼器の間の境界面における摺動境界面接合部または環状間隙をシールするために使用される。両タイプのシールは、本発明の主体であるヘルムホルツ減衰器と組み合わせて一体化するために特によく適応されて示されている。
【００１７】
本発明のヘルムホルツ減衰器の別の有利な態様によれば、減衰器の容器は、単一体積装置である。単一体積装置としての容器を備えることにより、ヘルムホルツ減衰器は特に低周波脈動および振動に適応されている。ガスタービンの燃焼システムにおける周波数および圧力振動の予想されるまたは実際の形式に応じて、ヘルムホルツ減衰器を対応して使用することができる。
【００１８】
本発明の代替的な実現形式によれば、ヘルムホルツ減衰器には、分割された体積装置である容器が設けられている。分割された体積装置は、高周波脈動の場合に効率的な減衰を提供するように十分適応されている。両方の場合において、分割された体積装置および単一体積装置、特に容器のネック部は、入口開口からネック部を通って出口開口へ流れる冷却空気流によって冷却される。ヘルムホルツ減衰器の容器の温度範囲は所定の温度範囲にとどまるので、ガスタービンの作動中に減衰機能の大きな変化は生じない。これにより、より予測可能でかつより効率的な熱音響減衰が達成される。
【００１９】
本発明の別の有利な態様によれば、ヘルムホルツ減衰器の容器は、減衰器体積を変化させるように設計されている。本発明のヘルムホルツ減衰器には、様々な範囲の周波数または振動を減衰するために、調節可能な体積が提供されている。これにより、より広い適用範囲におけるより柔軟な使用が可能になる。容器の体積は、例えば、容器のセグメントサイズ、容器のネック部のネック長さ、および／またはネック部における出口開口のサイズを変化させることによって変化させられてよい。当業者にとって、ヘルムホルツ減衰器のこのような容器の減衰体積を調節する別の可能性が存在する。減衰体積のこのような変化および変更により、減衰に関する効率がさらに高まると同時に、本発明による減衰器は優れたシーリング効果を提供する。
【００２０】
発明の別の有利な態様によれば、ヘルムホルツ減衰器は、ガスタービンの既存のバーナまたは燃焼器に取り付けるための改装部分として設計されている。これにより、本発明のヘルムホルツ減衰器の組み合わされた減衰およびシーリング装置のためのより広い範囲の取付け可能性が提供される。ヘルムホルツ減衰器をガスタービンの既存の設計および燃焼システムに容易に一体化することができる。減衰器を例えば、それぞれの別々の冷却手段を備えた慣用の別々のシーリング装置および減衰装置が前に使用されていた燃焼システムの燃焼器とバーナとの間の境界面のこのような領域に、取り付けることもできる。このような形式のヘルムホルツ減衰器を独立した装置として実現することもできる。この独立した装置は、定期的に検査することができ、必要であればガスタービンにおいて交換することができる。これにより、メンテナンスが容易になり、作動安全性マージンがより高くなる。
【００２１】
以下では、添付の図面を参照して、本発明を、発明の実現の幾つかの実施形態または実施例に関してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】予混合バーナに適用された、本発明によるヘルムホルツ減衰器の第１の実施の形態の概略的な断面図である。
【図２】代替的な形式のシールを備えた、本発明によるヘルムホルツ減衰器の第２の実施の形態の概略的な断面図である。
【図３】単一減衰体積を有する、本発明によるヘルムホルツ減衰器の第３の実施の形態の概略的な斜視図である。
【図４】分割された減衰体積を有する、本発明によるヘルムホルツ減衰器の第４の実施の形態の概略的な斜視図である。
【図５】シールの代替的な位置決めを備えた、本発明によるヘルムホルツ減衰器の第５の実施の形態の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１には、本発明によるヘルムホルツ減衰器１０の第１の実施の形態が、ガスタービンの燃焼システムの予混合バーナ８への適用において、概略的な断面図で示されている。ヘルムホルツ減衰器１０は、予混合バーナ８と、ガスタービンの燃焼器のフロントパネル７との間の境界面に取り付けられている。ガスタービンの作動中の熱音響振動を考慮して所要の減衰効果を提供するために、ヘルムホルツ減衰器１０は容器（エンクロージャ）１を有している。容器１は、予混合バーナ８の横方向外側において、それぞれの凹所に矩形の減衰体積１１を形成している。さらに、減衰器１０の容器１には、延在した形式のネック部２が設けられている。延在したネック部２によって、ヘルムホルツ減衰器１０は予混合バーナ８とフロントパネル７との間の境界面に取り付けられている。このために、ネック部２の半径方向内側には固定手段５が設けられている。固定手段５は、予混合バーナ８の外側に取り付けるように適応されたフランジのような、直線的な壁部分の形式である。冷却およびパージング空気の流路Ｆが提供されている。冷却およびパージング空気は、入口開口６から減衰体積１１およびネック部２を通って出口開口３へ流れる。出口開口３は減衰器１０のネック部２に設けられている。この実施の形態では、出口開口３は、管状のネック部２の自由端部によって形成されている。冷却およびパージング空気のこの流路Ｆを備えることにより、ヘルムホルツ減衰器１０は冷却され、これにより、安定した作動のために、またガスタービンの作動中の変化する圧力振動の場合にも所要の減衰効果を達成するために、所要の温度を維持する。冷却およびパージング空気の空気流Ｆは、特に、燃焼室の高温ガスにより近く配置されたヘルムホルツ減衰器１０のネック部２を冷却するために必要とされる。
【００２４】
本発明によれば、ヘルムホルツ減衰器１０はさらにネック部２にシール４を有する。この実現例におけるシール４は、ネック部２の半径方向外側に配置されており、所要のシーリング効果を提供するためにフロントパネル７に接触している。ネック部２におけるシール４は、出口開口３から来る流路Ｆの冷却およびパージング空気が、シール４、特に燃焼システムの内側、すなわちガスタービンの燃焼器の高温ガスに面したシール４の前端部の周囲またはそれに沿って通過するような位置にある。冷却およびパージング空気の流路Ｆのための出口開口３に関する、ヘルムホルツ減衰器１０のこの特定の配置および位置決めにより、シール４およびヘルムホルツ減衰器１０の容器１の効率的かつ同時の冷却が達成される。容器１の半径方向外側にシール４を配置するために、ネック部２は十分な長さを備えて形成されている。ネック部２の前端部は、減衰器１０およびシール４のための共通の冷却空気供給手段から供給される冷却およびパージング空気の流路Ｆのための出口開口３を形成している。容器１の出口開口３に関するシール４のこの配置および位置決めによって、減衰器１０、特に減衰器１０のネック部２およびシール４を冷却するために同じ空気流Ｆが使用される。したがって、本発明によれば、効率的なシーリングおよびヘルムホルツ減衰器１０の減衰効果の提供のために、別々の冷却手段を提供する必要がない。したがって、必要な冷却空気の量は、著しく、すなわちガスタービンにおけるこのような慣用の減衰およびシーリング手段に必要な冷却空気の量の半分に減じられる。
【００２５】
これにより、シーリング／減衰手段の構成および設計の複雑さも軽減される。したがって、本発明によれば、ガスタービンのこのような燃焼器システム用のシーリングおよび減衰手段の全体的なコストも減じられる。シールは、ヘルムホルツ減衰器１０のネック部２の一体化された部分であるか、あらゆる適切な取付け手段、例えば溶接、ねじ手段などによってネック部２に取り付けられてよい。図１に示された実現形式におけるシール４は、弾性範囲における十分に大きな移動を可能にするための、ばね式シール、例えばいわゆるフラシールである。予混合バーナ８とフロントパネル７との間において、シールは、ヘルムホルツ減衰器１０の半径方向外側に面した半円形のループに形成された複数の板ばねを有する。本発明によるヘルムホルツ減衰器１０のシーリング効果のためにその他のタイプのシール４が使用されてもよい。容器１および減衰器１０のネック部２の冷却と組み合わせてシールの所要の冷却効果を提供するために、シール４が、ヘルムホルツ減衰器１０の内側から来る冷却およびパージング空気の空気流Ｆがシール４の少なくとも一部、例えばシール前側部分を通過するような位置にある限り、シール４の配置の代替的な位置が可能である。本発明によるヘルムホルツ減衰器１０のこの特定の設計により、１つの同じ装置において効率的なシーリングおよび減衰機能が保証される。所要の冷却空気の量が著しく減じられるので、ガスタービンの作動安定性も提供される。燃焼室においてガスと混合される比較的少ない量の冷却空気流により、ガスタービン用の慣用の減衰およびシーリング装置と比較してＮＯｘおよびＣＯエミッションも少なくなる。
【００２６】
組み合わされたシーリングおよび減衰機能を備えるヘルムホルツ減衰器１０のための可能な形態は、特に、バーナと燃焼器とガスタービンの関連する部分との間の境界面である。例えば、本発明による減衰器１０は、ＥＶバーナ（環境的渦バーナ）、ＡＥＶバーナ、ＢＥＶバーナおよびＳＥＶバーナ（連続環境的渦バーナ）の境界面に適用することができる。しかしながら、本発明のヘルムホルツ減衰器の適用可能性はこれらのタイプの燃焼器またはバーナに限定されず、本発明は、ガスタービンの連続燃焼システムのライナ−フロントパネル境界面またはライナ−キャリヤ境界面などの、ガスタービンにおける他の境界面に適用することができることに留意すべきである。これらの実行のいずれにおいても、シーリングおよび熱音響振動の減衰が必要とされ、本発明のヘルムホルツ減衰器１０によって、設計のより複雑でない形式と、所要の冷却およびパージング空気の著しく減じられた量とで、これらの２つの機能は効率的に提供される。
【００２７】
第２の実施例は、図２の概略的な断面図に示されている。この第２の実施例の場合にも、本発明のヘルムホルツ減衰器１０には、減衰体積１１を形成するほぼ矩形の容器１が設けられており、この減衰体積１１を、パージングおよび冷却空気の空気流Ｆが案内される。冷却空気は、容器１の側壁に設けられた入口開口６において進入し、減衰体積１１の内部を通過し、ヘルムホルツ減衰器１０のネック部２の前側の開口である出口開口３から流出する。出口開口３から出てきた冷却空気は、燃焼室のシーリングのために設けられたシール４の前側部分の周囲を通過し、燃焼器における高温ガスＨの流れによる温度上昇を防止する。ネック部２には延在した形状が提供されており、これにより、固定手段５およびシール４は、このネック部２においてヘルムホルツ減衰器１０に組み込まれていてよい。図１を参照して説明した第１の実施の形態とは対照的に、図２によるこの第２の実施の形態は、減衰器１０の半径方向内側におけるシール４と、関連する燃焼器システムまたはガスタービンとを有する。取付け手段５は、ネック部２の直線的な壁部の形式で、ヘルムホルツ減衰器１０の半径方向外側に形成されており、この取付け手段５によって、減衰器１０はガスタービンのライナ９に固定して取り付けられている。半径方向内側において、ネック部２にはシール４が設けられており、シール４は、この実施例においては、Ｅタイプシールである。ネック部の半径方向内側とバーナフロントパネル７との間にシール４を介在させることにより、図２に矢印Ｈによって概略的に示したように高温の燃焼器ガスＨが流れる燃焼室の内部の気密なシーリングが提供される。この場合にも、入口開口６からネック部２を通過して出口開口３から流出する冷却空気流Ｆは、シール４の横方向前面に沿って通過し、これにより、シール４は、ヘルムホルツ減衰器１０自体の冷却と比較して、１つの同じ冷却空気流Ｆによって冷却される。
【００２８】
出口開口３において、冷却およびパージング空気の流れＦをネック部２の長手方向軸線の方向から、特に、この実施の形態ではネック部２の半径方向内側に横方向に配置されたシール４へ方向付けるための流れ案内手段（図２には示されていない）が設けられていてよい。この手段を備えることにより、冷却効果がさらに高められる。本発明のヘルムホルツ減衰器１０のこの実施形式においても、シール４および容器１には１つの同じ共通の冷却空気供給が提供されている。入口開口６から来る冷却空気の供給は、当業者に公知のあらゆる慣用の空気流発生手段によって形成されていてよい。例えば、冷却空気は、ガスタービンの圧縮機から来るバイパス空気であるか、またはガスタービンの外部から来る別の冷却空気であってよい。本発明によるヘルムホルツ減衰器１０のこの設計により、シールは、効率的なシーリング効果の達成に必要な別個の冷却手段なしで、出口開口３から来る冷却空気の流れによって遮蔽される。
【００２９】
本発明のヘルムホルツ減衰器１０は、いわば両方の機能、すなわち減衰効果およびシーリング手段の冷却、の極めて効率的かつコンパクトな形式での組合せである。所要の冷却およびパージング空気の量が本発明によって減じられるだけでなく、シーリングおよび減衰装置の全体的なコストも、ヘルムホルツ減衰器１０の設計のこの形式によって達成される共通の部分および相乗作用により、慣用のガスタービンと比較して少なくなる。本発明の有利な態様によれば、ヘルムホルツ減衰器１０は独立した装置として形成されており、容易にメンテナンスし、必要であれば交換することができる。しかしながら、本発明は、このような実施形式に限定されず、ヘルムホルツ減衰器１０は、ガスタービンの他の構成部材の一体化された部分であってもよい。容器１の特定の形式、および容器１に関するシール４の位置についても、本発明は、図示した実施形式に限定されない。例えば、ネック部２は、図１および図２の実施の形態に示したように横方向位置ではなく、容器１の中間位置にあってもよい。入口開口６および出口開口３の位置も、本発明の範囲において変更され得る。
【００３０】
図３および図４は、本発明によるヘルムホルツ減衰器１０の２つの異なる別の実施例を斜視概略図を示している。概略図のみで図３および図４に示された減衰器１０は、通常は、直線的な減衰器１０ではなく、ガスタービンの燃焼器システムの円形の構成部材の周方向外側に取り付けるために、全体的には環形状を有していることに留意すべきである。この場合も、減衰器１０は、ほぼ直線的または正方形の横断面形状で減衰体積１１を形成する容器１を有する。容器１は、横方向上側においてネック部２が形成されており、ネック部２は、入口開口（図３および図４には示されていない）から来る冷却およびパージング空気の空気流のための複数の出口開口３が設けられている。ネック部２において、半径方向外側（図３および図４における上側）は、平坦な壁部として形成されており、この平坦な壁部は、ガスタービンの燃焼器システムにおける減衰器１０の確実な取付けのための固定手段５として機能する。ネック部２の反対側にはシール４も設けられており、このシールは、この場合、ばね式シール、例えば、図１の第１の実施の形態の場合のようなフラシールである。図１の第１の実施の形態とは対照的に、図３および図４のこの実施の形態におけるシール４は、ネック部２の半径方向内側に形成されている。燃焼システムにおける高温ガスの特定の流れに応じて、減衰器１０のネック部２におけるシール４は、必要に応じて、半径方向外側位置または内側位置に設けられていてよい。
【００３１】
図３の概略図に示された実施の形態によれば、容器１は、単一減衰体積１１を形成した単一の体積である。このような実施形式は、特に低周波脈動の減衰に適応されている。他方で、図４による実現例は、分割された減衰体積が形成されるように、減衰体積１１、すなわち容器１の内部に複数の内部隔壁を備えて形成されている。本発明のヘルムホルツ減衰器１０のこのような実現形式は、特に高周波の振動に適応されている。容器１の内部形式のこのような変更により、ヘルムホルツ減衰器１０を、ガスタービンの様々なタイプの適用および作動条件、ならびに燃焼器境界面に適応させることができる。減衰効果のためにヘルムホルツ減衰器１０が適応させられる周波数の範囲を考慮した、ヘルムホルツ減衰器１０の可能な変更のこの例の他に、減衰器１０を、他の手段、例えば、減衰器体積自体、ネック長さ、および出口開口の面積によって変更することもできる。ヘルムホルツ減衰器１０を様々な周波数に適したものにするためにまたはヘルムホルツ減衰器１０を複数の周波数の減衰に柔軟に適応させるために、容器１の形状を変更することができる。本発明によるヘルムホルツ減衰器１０は、特に、ガスタービンの既存の燃焼システムに取り付けることもできる改装部分として設計されている。このような燃焼システムの開放空間および領域における取付けおよび一体化のために、本発明のヘルムホルツ減衰器１０は、格納可能な構成形式で設計することもできる。
【００３２】
最後に、図５において、本発明によるガスタービンの燃焼器用のヘルムホルツ減衰器１０の第５の実施の形態が概略的な断面図で示されている。この実施例においても、ヘルムホルツ減衰器１０は、予混合バーナ８に適用されており、ヘルムホルツ減衰器１０の容器１のネック部２における延在した直線的な壁部の形式の固定手段５によって、燃焼室またはバーナのフロントパネル７に取り付けられている。容器１は、直線的な断面形状の減衰体積１１を形成しており、この容器１には、冷却およびパージング空気のための入口開口６および出口開口３が設けられている。図５に示された矢印Ｆは、減衰器１０およびシール４の冷却のために共通の冷却空気源（図５には示されていない）から来るこの冷却およびパージング空気のための空気流路を表している。図５によるこの実施形式では、シール４は、ガスタービンの回転軸線に関して半径方向内側位置にある。この実施形式においても、シール４は、フラシールまたはＥ−シールなどのばね式シールであってよく、このばね式シールは、それぞれのタービン構成部材、すなわちこの場合は予混合バーナ８とバーナのフロントパネル７との間の移動の大きな可能性によって特徴付けられる。シール４は、出口開口３から来る冷却およびパージング空気によって冷却され、これにより、冷却空気流Ｆは、シール４を、ガスタービンの隣接する燃焼室内の高温ガスの高温から保護するための一種のシールドを形成する。これは、図５による実現形式のこの場合においても、特にヘルムホルツ減衰器１０のネック部２と、ネック部２の出口開口３に近い領域に配置されたシール４との冷却のために、共通の冷却空気流Ｆが使用されることを意味する。この実施形式により、冷却空気の所要の質量流量は著しく減じられる。なぜならば、両エレメント、すなわちシールエレメントおよび減衰器エレメントは、１つの同じ冷却空気流Ｆによって冷却されるからである。２つの基本的なエレメントは、冷却空気を供給するために同じ装置を使用し、これにより、減衰器／シーリング装置は、その構成の観点から、より複雑でなくなる。したがって、全体的なコストも制限される。
【００３３】
本発明によるヘルムホルツ減衰器１０は、ガスタービンのそれぞれの設計に応じて、容器１に関して異なる形状、例えば延長した形状またはより圧縮された形状を有してもよい。本発明のヘルムホルツ減衰器１０のネック部の領域において使用されるシールのタイプも、上記説明に示された例とは異なってもよい。入口開口６および出口開口３の位置も、上述の実施例と比較して異なってもよい。減衰器１０およびシール４の両方の冷却のために１つの同じ冷却およびパージング空気流Ｆが使用されるならば、本発明は、添付の請求項の保護範囲から逸脱することなく、広範囲の様々な可能な設計において実現されてよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  容器、  ２  ネック部、  ３  出口開口、  ４  シール、  ５  固定手段、  ６  入口開口、  ７  フロントパネル、  ８  予混合バーナ、  ９  ライナ、  １０  ヘルムホルツ減衰器、  １１  減衰体積
【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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【外国語明細書】
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