(57)【要約】【課題】本出願は、ガスタービンエンジンの燃焼器用のパイロットマニホールドシステムを提供する。【解決手段】パイロットマニホールドシステムは、ケーシングマニホールドを有するケーシングと、ケーシングに接続され、かつケーシングマニホールドと連通するエンドカバー通路を有するエンドカバーと、エンドカバーの付近に載置された燃料ノズルとを含むことができる。燃料ノズルは、エンドカバー通路と連通するパイロットシステムを含むことができる。【選択図】図１
2015094582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンの燃焼器用のパイロットマニホールドシステムであって、
ケーシングであり、ケーシングマニホールドを備えた、ケーシングと、
前記ケーシングに接続されたエンドカバーであり、前記ケーシングマニホールドと連通するエンドカバー通路を備えた、エンドカバーと、
前記エンドカバーの付近に載置された燃料ノズルであり、前記エンドカバー通路と連通するパイロットシステムを備えた、燃料ノズルと、
を備えた、パイロットマニホールドシステム。
【請求項２】
前記ケーシングマニホールドが、外部ケーシングマニホールドを備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項３】
前記ケーシングマニホールドが、内部ケーシングマニホールドを備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項４】
前記ケーシングマニホールドが、貫通孔によって内部ケーシングマニホールドと連通する外部ケーシングマニホールドを備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項５】
前記ケーシングが、前記ケーシングマニホールドと連通する空気吸入口を備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項６】
前記エンドカバーが、パイロット燃料源と連通し、前記エンドカバーを通るパイロット燃料通路を備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項７】
前記パイロット燃料源が、前記エンドカバーのコールドサイドの付近に設置される、請求項６記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項８】
前記エンドカバー通路が、前記パイロット燃料通路と連通する、請求項６記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項９】
前記燃料ノズルが、空気通路および燃料通路を前記燃料ノズル内に備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項１０】
前記パイロットシステムが、パイロット燃料通路を前記パイロットシステム内に備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項１１】
前記パイロットシステムが、パイロット空気通路を前記パイロットシステム内に備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項１２】
前記パイロット空気通路が、前記エンドカバー通路と連通する、請求項１１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項１３】
前記燃料ノズルが、複数の燃料注入口を備える、請求項１記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項１４】
前記複数の燃料注入口が、スウォルズ翼の付近に設置される、請求項１３記載のパイロットマニホールドシステム。
【請求項１５】
燃焼器の燃料ノズルパイロットシステムへ空気の流れおよび燃料の流れを供給する方法であって、
前記燃焼器のケーシングを通し前記空気の流れを供給するステップと、
前記ケーシングから前記燃焼器のエンドキャップへおよび前記燃料ノズルパイロットシステムへ前記空気の流れを供給するステップと、
前記の燃焼器の前記エンドキャップを通し、前記燃料ノズルパイロットシステムへ前記燃料の流れを供給するステップと、
を含む、方法。
【請求項１６】
ガスタービンエンジンの燃焼器であって、
ケーシングと、
前記ケーシングに接続されたエンドカバーと、
前記エンドカバーの付近に載置された燃料ノズルと、
前記ケーシングを通し、前記燃料ノズルへ空気の流れを配送するためのパイロットマニホールドシステムと、
を備えた、燃焼器。
【請求項１７】
前記パイロットマニホールドシステムが、前記ケーシングの付近に設置されたケーシングマニホールドを備える、請求項１６記載の燃焼器。
【請求項１８】
前記ケーシングマニホールドが、外部ケーシングマニホールドおよび内部ケーシングマニホールドを備える、請求項１７記載の燃焼器。
【請求項１９】
前記パイロットマニホールドシステムが、前記エンドカバー内にエンドカバー通路を備える、請求項１６記載の燃焼器。
【請求項２０】
前記エンドカバーを通って延びるパイロット燃料通路をさらに備える、請求項１６記載の燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願および得られる特許は、一般にガスタービンエンジンに関し、特に、エンドカバーおよび燃料ノズルパイロットシステムへ高圧空気を配送するための燃焼ケーシングマニホールドを有するガスタービンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に記述された、ガスタービンエンジンは、タービンを駆動するための燃焼ガスを生成するために、燃料と空気との混合物に点火する燃焼器を含む。燃焼器は、多数の燃料ノズルならびにライナ、フロースリーブ、およびアウタケーシングによって囲まれた加圧燃焼ゾーンを含むことができる。ライナおよびフロースリーブは、これらの間に冷却流路を画定することができる。動作中には、高圧空気を、圧縮機または他の場所から燃焼器内へと吐出することができる。空気の一部を、燃料と混合することができ、上記のように燃焼室内で点火することができる。空気のさらに一部を、ライナおよび他の構成部品を冷却するために流路を通して流すことができる。このプロセスを、円周状アレイに設置した任意の数の燃焼器によって繰り返すことができる。
【０００３】
高圧空気の多目的使用を仮定すると、パッケージングの懸念が、エンドカバーならびに冷却、封止、および燃料を配送するために必要な配管に関して生じることがある。例えば、高圧空気流の一部を、燃料ノズルパイロットシステムへ送ることができる。パイロット炎安定性は、外側ノズルブローオフ特性を改善することができ、外側燃料ノズルを取り付け続けること、および一酸化炭素等をさらに完全燃焼させることによってターンダウンをやはり改善することができる。しかしながら、これらのパッケージングの制約のために、パイロットシステムへの空気流の量を、減少させることがあり、これゆえ、パイロットシステムおよび総合的なガスタービンエンジンの性能に悪い影響を及ぼすことがある。
【０００４】
したがって、パッケージングの懸念を軽減させるために、エンドカバーまたは他の場所へ高圧空気を配送するためのパイロットマニホールドシステムなどの燃焼器ケーシングマニホールドの改善に関する要望がある。このような燃焼器ケーシングマニホールドは、例えば、エンドカバーおよび関連する場所へのさらなる侵入を回避する一方で、燃料ノズルパイロットマニホールドシステムへ高圧空気を配送することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本出願および得られる特許は、ガスタービンエンジンの燃焼器用のパイロットマニホールドシステムを提供する。本パイロットマニホールドシステムは、ケーシングマニホールドを有するケーシングと、ケーシングに接続され、かつケーシングマニホールドと連通するエンドカバー通路を有するエンドカバーと、エンドカバーの付近に載置された燃料ノズルとを含むことができる。燃料ノズルは、エンドカバー通路を通る空気の流れのためにエンドカバー通路と連通するパイロットシステムを含むことができる。
【０００６】
本出願および得られる特許は、燃焼器の燃料ノズルパイロットシステムへ空気の流れおよび燃料の流れを供給する方法をさらに提供することができる。本方法は、燃焼器のケーシングを通し空気の流れを供給するステップと、ケーシングから燃焼器のエンドキャップへおよび燃料ノズルパイロットシステムへ空気の流れを供給するステップと、燃焼器のエンドキャップを通し、燃料ノズルパイロットシステムの下流での燃焼のために燃料ノズルパイロットシステムへ燃料の流れを供給するステップとを含むことができる。
【０００７】
本出願および得られる特許は、ガスタービンエンジンの燃焼器をさらに提供する。本燃焼器は、ケーシングと、ケーシングに接続されたエンドカバーと、エンドカバーの付近に載置された燃料ノズルと、ケーシングを通し、エンドキャップを通してとは対照的に燃料ノズルへ空気の流れを配送するためのパイロットマニホールドシステムとを含むことができる。
【０００８】
本出願および得られる特許のこれらのならびにその他の特徴および改善は、いくつかの図面および別記の特許請求の範囲と併せて考慮すると、下記の詳細な説明を概観することで当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】圧縮機、燃焼器、およびタービンを示すガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンで使用することができる燃焼器の概略図である。
【図３】燃焼器ケーシングを介して本明細書において説明することができるような燃料ノズルパイロットシステムを供給するパイロットマニホールドシステムを有する燃焼器の部分断面図である。
【図４】図３の燃焼器のパイロットマニホールドシステムのさらなる断面図である。
【図５】図３の燃焼器のパイロットマニホールドシステムで使用するためのエンドカバーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
類似の番号がいくつかの図を通して類似の要素を参照する図面をここで参照すると、図１は、本明細書において使用することができるようなガスタービンエンジン１０の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は、入ってくる空気２０の流れを圧縮する。圧縮機１５は、燃焼器２５へ圧縮した空気２０の流れを配送する。燃焼器２５は、圧縮した空気２０の流れを加圧した燃料３０の流れと混合し、混合物に点火して燃焼ガス３５の流れを作る。１つの燃焼器２５だけを示したが、ガスタービンエンジン１０は、任意の数の燃焼器２５を含むことができる。燃焼ガス３５の流れを、順にタービン４０へ配送する。燃焼ガス３５の流れは、機械的作用を生み出すようにタービン４０を駆動する。タービン４０において生み出された機械的作用は、シャフト４５を介して圧縮機１５および発電機等の外部負荷５０を駆動する。
【００１１】
ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、液体燃料、様々なタイプの合成ガス、および／または他のタイプの燃料ならびにこれらの組合せを使用することができる。ガスタービンエンジン１０は、限定しないが、７シリーズまたは９シリーズの重構造ガスタービンエンジン等を含む、ニューヨーク州スケネクタディのジェネラルエレクトリック社よって提供される多数の様々なガスタービンエンジンのうちのいずれか１つであってもよい。ガスタービンエンジン１０は、様々な構成を有することができ、他のタイプの構成要素を使用することができる。他のタイプのガスタービンエンジンもまた、本明細書において使用することができる。マルチ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）ガスタービンエンジン、他のタイプのタービン、および他のタイプの発電装置もまた、本明細書においてともに使用することができる。
【００１２】
図２は、上記のガスタービンエンジン１０等で使用することができる燃焼器２５の一例の概略図を示す。一般的に記述すると、燃焼器２５は、ヘッドエンドのところのエンドカバー５５からタービン４０付近の後部のところのトランジションピース６０まで延びることができる。多数の燃料ノズル６５を、エンドカバー５５の付近に設置することができる。ライナ７０は、燃料ノズル６５からトランジションピース６０へ向けて延びることができ、ライナ内に加圧した燃焼ゾーン７５を画定することができる。ライナ７０を、フロースリーブ８０によって囲むことができる。ライナ７０およびフロースリーブ８０は、圧縮機１５からまたは他の供給源からの空気２０の流れのための流路８５をこれらの間に画定することができる。任意の数の燃焼器２５を、キャニュラ型アレイ等で本明細書においては使用することができる。本明細書において説明する燃焼器２５は、例だけを目的とする。他の構成要素および他の構成を有する燃焼器を、本明細書において使用することができる。
【００１３】
図３〜図５は、本明細書において説明することができ、ガスタービンエンジン１０等で使用することができるような燃焼器１００の一例を示す。燃焼器１００は、燃焼器の中に設置した多数の燃料ノズル１１０を含むことができる。任意の数または任意のタイプの燃料ノズル１１０を本明細書において使用することができる。燃料ノズル１１０をエンドカバー１２０の付近に載置することができる。上記のように、エンドカバー１２０は、エンドカバーを通る多数の貫入部１３０有することができる。これらの貫入部１３０は、燃料、空気、および／または他のタイプの流体の通過を可能にすることができる。燃焼器１００を、ケーシング１４０によって取り囲むことができる。ケーシング１４０は、ライナ１５０、フロースリーブ、およびケーシングを通る流路等を形成する他の構造を含むことができる。ケーシング１４０は、任意のサイズ、形状、または構成を有することができる。他の構成要素および他の構成を、本明細書において使用することができる。
【００１４】
燃焼器１００は、ケーシング１４０の付近に設置されたパイロットマニホールドシステム１６０を含むことができる。パイロットマニホールドシステム１６０は、１つまたは複数の空気吸入口１７０を含むことができる。空気吸入口１７０は、圧縮機１５からの空気２０の流れの一部とまたは別なふうに連通することができる。高圧圧縮空気の他の供給源を本明細書において使用することができる。パイロットマニホールドシステム１６０は、ケーシング１４０の付近に１つまたは複数の外部ケーシングマニホールド１８０を画定することができる。外部ケーシングマニホールド１８０は、１つまたは複数の空気吸入口１７０と連通することができる。外部ケーシングマニホールド１８０は、任意のサイズ、形状、または構成を有することができる。外部ケーシングマニホールド１８０は、１つまたは複数の内部ケーシングマニホールド１９０と連通することができる。内部ケーシングマニホールド１９０は、任意のサイズ、形状、または構成を有することができる。外部ケーシングマニホールド１８０および内部ケーシングマニホールド１９０は、１つまたは複数の貫通孔２００を介して連通することができる。任意の数の貫通孔２００を、任意のサイズ、形状、または構成で使用することができる。
【００１５】
内部ケーシングマニホールド１９０を、エンドカバー１２０の付近に設置することができる。エンドカバー１２０は、エンドカバーの中に形成された多数のエンドカバー通路２１０を有することができる。内部ケーシングマニホールド１９０のうちの１つまたは複数は、エンドカバー通路２１０のうちの１つまたは複数と連通することができる。エンドカバー通路２１０は、任意のサイズ、形状、または構成を有することができる。順に、エンドカバー通路２１０は、燃料ノズル１１０と連通することができ、その結果、燃料ノズルに空気２０の流れを与える。他の構成要素および他の構成を、本明細書において使用することができる。
【００１６】
燃料ノズル１１０の各々は、多数の空気通路２２０および燃料通路２３０を燃料ノズルの中に含む。空気２０の流れおよび燃料３０の流れを、多数のスウォズル翼２５０等内に設置された多数の燃料注入口２４０の下流で混合することができる。他のタイプの注入口を使用することができる。空気２０の流れおよび燃料３０の流れを、次に、上記のように燃料ノズル１１０の下流で点火することができる。多くの他のタイプの燃料ノズル設計を、本明細書において使用することができる。他の構成要素および他の構成を、本明細書において使用することができる。
【００１７】
燃料ノズル１１０はまた、パイロットシステム２５５を含むことができる。パイロットシステム２５５は、１つまたは複数のパイロット燃料通路２６０をパイロットシステムの中に含むことができる。パイロット燃料通路２６０は、エンドカバー１９０のコールドサイド上のパイロット燃料源２７０からエンドカバー通路２１０付近のエンドカバー１２０を通って延びることができる。パイロット燃料通路２６０は、それから、燃料ノズル１１０を通り燃料ノズルの先端まで続くことができる。パイロット燃料通路２６０を、１つまたは複数のパイロット空気通路２９０で囲むことができる。パイロット空気通路２９０は、パイロットマニホールドシステム１６０のエンドカバー通路２１０また他の場所から燃料ノズルの先端まで燃料ノズル１１０を通って延びることができる。他の構成要素および他の構成を、本明細書において使用することができる。
【００１８】
したがって、パイロットマニホールドシステム１６０は、エンドカバー１９０の付近に設置された冷却、封止、および燃料配送のために必要な配管と干渉せずにケーシング１４０を通しパイロットシステム２５５へ高圧空気２０を供給する。具体的に、パイロットマニホールドシステム１６０は、空気吸入口１７０、外部ケーシングマニホールド１８０、内部ケーシングマニホールド１９０、およびエンドカバー通路２１０を通し、パイロット空気通路２９０に直接空気２０の流れを配送する。パイロット空気通路２９０内の空気２０の流れを、その後、燃料ノズル１１０の下流で燃焼させるためにパイロット燃料通路２６０からの燃料３０の流れと混合することができる。他の構成要素および他の構成を、本明細書において使用することができる。
【００１９】
したがって、パイロットマニホールドシステム１６０は、十分かつ適正な量の空気２０を配送し、その結果、パイロットシステム２５５の適正な性能を確実にする。その上、パイロットマニホールドシステム１６０のケーシングマニホールド１８０、１９０の使用は、エンドカバー１２０およびこれと関係する配管へさらに侵入することを排除する。空気２０の適正な流れは、外側ノズルブローオフ特性を改善するためにパイロット炎に関する炎安定性を与え、外側燃料ノズルを取り付け続けることによっておよび一酸化炭素等をさらに完全燃焼させることによってターンダウンをやはり改善することができる。したがって、パイロットシステム２５５は、パイロットマニホールドシステム１６０を介して窒素酸化物等の放出を制限した状態で安定性を提供する。
【００２０】
上記の記載が本出願および得られる特許のある種の実施形態にだけ関係することは、明白であるはずである。当業者は、数多くの変更および修正を、別記の特許請求の範囲およびその等価物によって規定されるような本発明の一般的な精神および範囲から逸脱せずに本明細書に行うことができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０  ガスタービンエンジン
１５  圧縮機
２０  空気
２５  燃焼器
３０  燃料
３５  燃焼ガス
４０  タービン
４５  シャフト
５０  負荷
５５  エンドカバー
６０  トランジションピース
６５  燃料ノズル
７０  ライナ
７５  燃焼ゾーン
８０  フロースリーブ
８５  流路
１００  燃焼器
１１０  燃料ノズル
１２０  エンドカバー
１３０  貫入部
１４０  ケーシング
１５０  ライナ
１６０  パイロットマニホールドシステム
１７０  空気吸入口
１８０  外部ケーシングマニホールド
１９０  内部ケーシングマニホールド
２００  貫通部
２１０  エンドカバー通路
２２０  空気通路
２３０  燃料通路
２４０  燃料注入口
２５０  スウォズル
２５５  パイロットシステム
２６０  パイロット燃料通路
２７０  パイロット燃料源
２８０  コールドサイド
２９０  パイロット空気通路
【図１】
2015094582.tif 000003
【図２】
2015094582.tif 000004
【図３】
2015094582.tif 000005
【図４】
2015094582.tif 000006
【図５】
2015094582.tif 000007