(57)【要約】【課題】  ガスタービンにおいて空気及びガスを混合するためのＤＡＣＲＳ型バーナの特性とＳｗｏｚｚｌｅ型バーナの特性とを組合せたハイブリッド構造バーナを提供する。【解決手段】  軸流逆旋回羽根スワーラの高い混合能力と共にブラフ形センタボデーの良好な動的火炎安定特性をもたらす。空気入口(140)、少なくとも１つの燃料入口(161, 163, 263, 268, 270, 363)及びスプリッタリング(153)を含み、前記スプリッタリングが、前記センタボデーの軸線に対して該センタボデーとの間で第１の半径方向内側通路(116, 216)を形成しまた前記外壁との間で第２の半径方向外側通路(118, 218)とを形成し、前記第１及び第２の通路が各々、予混合器を通って流れる燃焼用空気に旋回を与える空気流旋回羽根(156, 157, 256, 257)を有し、前記羽根が、それぞれ前記センタボデー及びスプリッタリングと前記スプリッタリング及び外壁とに結合されている。【選択図】      図３
2005351616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業用ガスタービンの燃焼システムで使用するバーナであって、
外周壁（１５４、１６６、３６６）と、
前記外壁内に同軸に配置されたバーナ・センタボデー（１５２、１６４、２５２、３６４）と、
空気入口（１４０）、少なくとも１つの燃料入口（１６１、１６３、２６３、２６８、２７０、３６３）及びスプリッタリング（１５３）を含み、前記スプリッタリングが、前記センタボデーの軸線に対して該センタボデーとの間で第１の半径方向内側通路（１１６、２１６）を形成しまた前記外壁との間で第２の半径方向外側通路（１１８、２１８）とを形成し、前記第１及び第２の通路が各々、予混合器を通って流れる燃焼用空気に旋回を与える空気流旋回羽根（１５６、１５７、２５６、２５７）を有し、前記羽根が、それぞれ前記センタボデー及びスプリッタリングと前記スプリッタリング及び外壁とに結合されている、燃料／空気予混合器（１５０、３５０）と、
前記センタボデー内部に形成されかつ少なくとも部分的にその円周方向に延びて、ガス燃料を前記燃料／空気予混合器（１５０、３５０）に導くようになったガス燃料流通路（１６０、３６０）と、
を含むバーナ。
【請求項２】
前記半径方向内側通路の少なくとも幾つかの羽根が、内側燃料流通路（１５８、１５９、３５８）を含み、前記ガス燃料流通路（１６０、３６０）が、前記内側燃料流通路内に燃料を導入する、請求項１記載のバーナ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの燃料入口が、前記内側燃料流通路と連通した複数の燃料調量孔を含む、請求項２記載のバーナ。
【請求項４】
燃料流通路を有する前記羽根内にその少なくとも幾つかが形成された複数の燃料入口が設けられている、請求項２記載のバーナ。
【請求項５】
前記スプリッタリングが、中空の内部燃料空洞（３５９）を形成し、前記少なくとも１つの燃料入口（３６３）が、前記中空の空洞と連通した状態で前記スプリッタリング内に形成されている、請求項２記載のバーナ。
【請求項６】
前記スプリッタリングの後縁が、該リングの背後における伴流又は空力的剥離区域を最小にするような空力的曲面になっている、請求項１記載のバーナ。
【請求項７】
前記外壁が、前記センタボデーにほぼ平行に延びる、請求項１記載のバーナ。
【請求項８】
前記外壁が、前記センタボデーにほぼ平行にかつ該センタボデーの軸線にほぼ平行に延びて、前記混合通路が、該センタボデーの長さに沿ってほぼ均一な内径及び外径を有するようになっている、請求項１記載のバーナ。
【請求項９】
前記センタボデーの下流端部が、それに対して火炎を固定するブラフ形ボデーを構成している、請求項１記載のバーナ。
【請求項１０】
前記外側通路の旋回方向が、前記内側通路の旋回方向に対して逆旋回になっている、請求項１記載のバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高出力産業用ガスタービンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジン燃焼器内での予混合燃焼ガスを安定させるための燃料／空気予混合器及び構造を含むガスタービン用バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン製造業者は通常、望ましくない空気汚染排出物質（エミッション）を発生せずに高い効率で作動するような新規なガスタービンを製造するための研究及び設計プログラムを必要とする。従来型の炭化水素燃料を燃焼させるガスタービンによって通常生成される主な空気汚染エミッションは、窒素の酸化物、一酸化炭素及び未燃焼炭化水素である。空気吸入エンジンにおける窒素分子の酸化は、燃焼システム燃焼ゾーンでの最大高温ガス温度に大きく依存することは当技術分野においてよく知られている。窒素酸化物（ＮＯｘ）を形成する化学反応の割合は、温度の指数関数である。燃焼室高温ガスの温度が十分に低レベルに制御される場合には、サーマルＮＯｘは生成されないことになる。
【０００３】
燃焼器の燃焼ゾーンの温度をサーマルＮＯｘが形成されるレベル以下に制御する１つの好ましい方法は、燃焼に先立って、燃料及び空気を予混合して希薄（リーン）混合気にすることである。希薄予混合式燃焼器の燃焼ゾーン内に存在する過剰な空気の熱質量は、熱を吸収し、燃焼生成物の温度上昇をサーマルＮＯｘが形成されないレベルまで低下させる。
【０００４】
燃焼器の燃焼ゾーンの外側にある該燃焼器の予混合セクション内に燃料及び空気の可燃性混合気が存在する、燃料及び空気の希薄予混合で作動する乾式低エミッション燃焼器に関連して、幾つかの問題がある。火炎が燃焼器燃焼ゾーンから予混合セクション内に伝播する場合に生じる逆火、又は予混合セクション内の燃料／空気混合気の滞留時間及び温度が点火装置なしで燃焼を開始するのに十分である場合に生じる自己着火により、燃焼が予混合セクション内で発生する傾向がある。予混合セクション内での燃焼の結果、エミッション性能の低下、及び／又は典型的には燃焼熱に耐えるように設計されていない予混合セクションに対する過熱と損傷とを生じる。従って、解決すべき問題は、予混合器内での燃焼の原因となる逆火又は自己着火を防止することである。
【０００５】
さらに、予混合器から流出して燃焼器の燃焼ゾーンに流入する燃料及び空気の混合気は、所望のエミッション性能を達成するために極めて一様でなければならない。燃料／空気混合気の濃度が平均値よりも著しくリッチになった領域が流れ場内に存在する場合、これらの領域内での燃焼生成物は、平均値よりも高温に達し、サーマルＮＯｘが形成されることになる。このことは、温度及び滞留時間の組合せに応じたＮＯｘエミッション目標値に適合しないという不具合を生じるおそれがある。燃料／空気混合気の濃度が平均値よりも著しく希薄になった領域が流れ場内に存在する場合、その時には、炭化水素及び／又は一酸化炭素が平衡レベルまで酸化されない状態の消炎が発生することになる。このことは、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は未燃焼炭化水素（ＵＨＣ）エミッション目標値に適合しないという不具合を生じるおそれがある。従って、解決すべき別の問題は、エミッション性能目標値を満たすほど十分に一様な、予混合器から流出する燃料／空気混合気濃度分布を生成することである。
【０００６】
その上さらに、多くの用途においてガスタービンに課されたエミッション性能目標値を満たすためには、大半の炭化水素燃料の希薄可燃限界に近接したレベルまで燃料／空気混合気濃度を低下させることが必要である。このことは、エミッションの低減と共に火炎伝播速度の減少をもたらす。その結果、希薄予混合燃焼器は、多くの従来型の拡散火炎燃焼器よりも安定していない傾向があり、多くの場合、燃焼による高レベルの動的圧力変動（ダイナミックス）を生じる。ダイナミックスは、摩耗又は疲労、逆火或いはブローアウトによる燃焼器及びタービンハードウェア損傷のような悪い結果を生じるおそれがある。従って、さらに解決すべき別の問題は、燃焼ダイナミックスを許容可能な低レベルに制御することである。
【０００７】
エミッション低減のための希薄予混合燃料噴射器は、高出力産業用ガスタービンでの実施は減少してきているとは言え、２０年以上の期間にわたってあらゆる産業全体において一般的に使用されている。このような装置の代表的な実例は、米国特許第５２５９１８４号に記載されており、この特許は、参考文献として本明細書に組入れる。このような装置は、ガスタービン排気エミッション低減の分野において大きな進歩を達成してきた。従来技術の拡散火炎バーナに対して数倍又はそれ以上のオーダほどの窒素酸化物ＮＯｘの低減が、蒸気又は水のような希釈剤注入の使用なしで達成されてきた。
【０００８】
しかしながら、上で指摘したように、エミッション性能におけるこれらの進歩は、幾つかの問題を招くという危険性の下になされてきた。具体的には、装置の予混合セクション内での逆火と保炎により、過熱によるエミッション性能の低下及び／又はハードウェア損傷が生じる。さらに、燃焼による動的圧力作用のレベルが高まることにより、摩耗又は高サイクル疲労破損によるガスタービンの燃焼システム部品及び／又は他の部品の耐用年数の低下が生じる。その上さらに、ガスタービン運転上の複雑さが増し、及び／又は高いレベルの動的圧力作用、逆火又はブローアウトを招く条件を回避するためにガスタービンに対する運転上の制約条件が必要となる。
【０００９】
これらの問題に加えて、従来型の希薄予混合式燃焼器は、燃料及び空気の完全に一様な予混合で可能になる最大のエミッション低減を達成していなかった。
【００１０】
その開示内容を特許文献１ないし特許文献７にその代表的な実例が記載されている２重環状逆旋回スワーラ（Ｄｕａｌ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｃｏｕｎｔｅｒ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｓｗｉｒｌｅｒ（ＤＡＣＲＳ））型燃料噴射器スワーラは、その高い流体剪断及び乱流による非常に良好な混合特性を有することが知られている。図１の概略図を参照すると、ＤＡＣＲＳ型バーナ１０は、収束形センタボデー１２と、センタボデーの軸線２０に対して半径方向内側通路１６及び半径方向外側通路１８を形成しかつ同軸の通路各々がスワーラ羽根を有する逆旋回羽根パック１４とから構成される。ノズル構造は、外側通路１８に燃料を供給するための燃料マニホールド２４を含む外径支持ステム２２によって支持される。
【００１１】
ＤＡＣＲＳ型燃料噴射器スワーラは非常に良好な混合特性を有することが知られているが、これらのスワーラは、中心線において強い再循環流を生成せず、従って多くの場合、火炎を完全に安定させるために、予混合されていない燃料の付加的噴射を必要とする。この予混合されていない燃料は、燃料及び空気が完全に予混合された場合に達成することができるレベル以上にＮＯｘエミッションを増大させる。
【００１２】
その開示内容を特許文献８にその代表的な実例が記載されているスウォズル（Ｓｗｏｚｚｌｅ）型バーナは、該バーナの中心線を下手に延びる円筒形センタボデーを使用する。このセンタボデーの端部は、その伴流内に、それに対して火炎を固定する強い再循環ゾーンを形成するブラフ（絶壁）形ボデーを構成する。この型のバーナ構造は、固有の良好な火炎安定性を有することが知られている。
【００１３】
図２を参照すると、スウォズル型バーナの実例を概略的に示している。空気は、燃焼器燃焼ゾーンに流入する排出端部４４以外は、組立体を囲む高圧プレナムから、符号４０の位置でバーナ４２に流入する。
【００１４】
入口４０を通過した後に、空気はスワーラ又は「スウォズル」組立体５０に流入する。スウォズル組立体は、ハブ５２（例えば、センタボデー）と、予混合器を通って流れる燃焼用空気に旋回を与える一連のエアフォイル状旋回羽根５６によって結合されたシュラウド５４とを含む。各旋回羽根５６は、エアフォイルのコア部を通る１つ又は複数のガス燃料供給通路５８を含む。これらの燃料通路は、エアフォイルの壁を貫通したガス燃料噴射孔（図示せず）にガス燃料を分配する。ガス燃料は、１つ又は複数の入口ポート及び１つ又は複数の環状の通路６０を通ってスウォズル組立体に流入し、入口ポート及び環状の通路は、旋回羽根通路５８に燃料を供給する。ガス燃料は、スウォズル組立体６２内で燃焼用空気と混合し始め、燃料／空気の混合は、センタボデー延長部６４とスウォズルシュラウド延長部６６とによって形成された環状の通路内で完了する。環状の通路から流出した後に、燃料／空気混合気は、燃焼が行われる燃焼器燃焼ゾーンに流入する。
【００１５】
ＤＡＣＲＳ型及びスウォズル型バーナは両方とも、十分に確立されたバーナ技術である。しかしながら、これらのバーナが改善され得ないとは言えない。事実、上に指摘したように、ＤＡＣＲＳ型バーナでは、一般的に良好な予混合火炎安定性が得られない。一方、スウォズル型バーナでは、一般的に燃料及び空気の完全に一様な予混合が得られない。
【特許文献１】特開平０６−０１８０３７号
【特許文献２】特開平０５−０８７３４０号
【特許文献３】米国特許第５２５１４４７号
【特許文献４】米国特許第５３５１４７７号
【特許文献５】米国特許第５５９０５２９号
【特許文献６】米国特許第５６３８６８２号
【特許文献７】米国特許第５６８０７６６号
【特許文献８】特開平１１−３３７０６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、非常に良好な混合特性を示すような２重逆旋回軸流スワーラと共に良好な火炎安定性を備える円筒状のブラフ形センタボデーを含む、バーナ・コンセプトの特有の組合せを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
従って、本発明は、産業用ガスタービンの燃焼システムで使用するバーナとして具体化することができ、本バーナは、外周壁と、外壁内に同軸に配置されたバーナ・センタボデーと、空気入口、少なくとも１つの燃料入口及びスプリッタリングを含み、スプリッタリングが、センタボデーの軸線に対して該センタボデーとの間で第１の半径方向内側通路を形成しまた外壁との間で第２の半径方向外側通路を形成し、第１及び第２の通路が各々、予混合器を通って流れる燃焼用空気に旋回を与える空気流旋回羽根を有し、羽根が、それぞれセンタボデー及びスプリッタリングと該スプリッタリング及び外壁とに結合されている、燃料／空気予混合器と、センタボデー内部に形成されかつ少なくとも部分的にその円周方向に延びて、ガス燃料を燃料／空気予混合器に導くようになったガス燃料流通路とを含む。
【００１８】
本発明はまた、産業用ガスタービンの燃焼システムで使用するバーナとして具体化することができ、本バーナは、外周壁と、外壁内に同軸に配置されたバーナ・センタボデーと、空気入口、少なくとも１つの燃料入口及びスプリッタリングを含み、スプリッタリングが、センタボデーの軸線に対して該センタボデーとの間で第１の半径方向内側通路を形成しまた外壁との間で第２の半径方向外側通路を形成し、第１及び第２の通路が各々、予混合器を通って流れる燃焼用空気に旋回を与える空気流旋回羽根を有し、羽根が、それぞれセンタボデー及びスプリッタリングと該スプリッタリング及び外壁とに結合されている、燃料／空気予混合器と、旋回羽根の下流で外壁とセンタボデーとの間に形成され、外壁が、センタボデーにほぼ平行にかつ該センタボデーの軸線にほぼ平行に延びて、混合通路がセンタボデーの長さに沿ってほぼ均一な内径及び外径を有するようになっている、
環状の混合通路とを含む。
【００１９】
本発明はさらに、ガスタービンの燃焼システム用バーナにおいて燃料及び空気を予混合する方法として具体化することができ、このバーナは、外周壁と、外壁内に同軸に配置されたバーナ・センタボデーと、空気入口、少なくとも１つの燃料入口及びスプリッタリングを含み、スプリッタリングが、センタボデーの軸線に対して該センタボデーとの間で第１の半径方向内側通路を形成しまた外壁との間で第２の半径方向外側通路を形成し、第１及び第２の通路が各々、予混合器を通って流れる燃焼用空気に旋回を与える空気流旋回羽根を有し、羽根が、それぞれセンタボデー及びスプリッタリングと該スプリッタリング及び外壁とに結合され、羽根の少なくとも幾つかが、内側燃料流通路を含み、燃料入口が、内側燃料流通路内に燃料を導入する、燃料／空気予混合器と、センタボデー内部に形成されかつ少なくとも部分的にその円周方向に延びて、ガス燃料を燃料／空気予混合器に導くようになったガス燃料流通路とを含み、本方法は、（ａ）燃料入口の上流における流入空気の半径方向及び円周方向の分布を制御する段階と、（ｂ）流入空気をスワーラ組立体の第１及び第２の通路に流す段階と、（ｃ）旋回羽根によって流入空気に旋回を与える段階と、（ｄ）旋回羽根の下流で燃料及び空気を一様な混合気に混合して、バーナの燃焼器燃焼ゾーン内に噴射する段階とを含む。
【００２０】
本発明のこれらの及びその他の目的及び利点は、添付の図面に関連してなされた本発明の現在好ましい例示的な実施形態の以下のより詳述な説明を注意深く検討することによって、より完全に理解されかつ評価されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
上述したように、ＤＡＣＲＳ型燃料噴射器スワーラは、非常に良好な混合特性を有することが知られており、またスウォズル型バーナ構造は、良好な固有の火炎安定性を有することが知られている。本発明は、ＤＡＣＲＳ型及びスウォズル型バーナの特徴を、軸流逆旋回羽根スワーラの高い混合能力と共にブラフ形センタボデーの良好な動的安定特性をもたらすように採用したハイブリッド構造である。
【００２２】
図３は、本発明を具体化したバーナ１１０の断面図であり、該バーナは、以下に説明するように、図４の詳細図及び図５の斜視図に、又は図６の別の実施形態に示すスワーラの構造を除いて、図２に示したような従来型のスウォズル型バーナに実質的に相当している。実際には、バーナ組立体の中心部に霧化液体燃料ノズルを取付けて、デュアル燃料能力を与えることができる。しかしながら、本発明の一部を形成しない液体燃料組立体は、明瞭にするために図面表示から省略している。
【００２３】
空気１４０は、燃焼器燃焼ゾーンに流入する排出端部を除いて組立体全体を囲む高圧流（詳細には図示せず）からバーナに流入する。典型的には、燃焼用空気は、入口流コンディショナ（図示せず）を介して予混合器に流入することになる。従来型と同様に、スワーラへの入口におけるシュラウド壁の近くの低速領域を排除するために、入口流コンディショナ（図示せず）とスワーラ１５０との間にはベルマウス形移行部１４８が使用される。スワーラ組立体は、予混合器を通って流れる燃焼用空気に旋回を与える一連の第１及び第２の逆旋回空気流旋回羽根１５６、１５７によってそれぞれ結合された、ハブ１５２、スプリッタリング又は羽根１５３及びシュラウド１５４（図５及び図６から省略した）を含む。従って、スプリッタリング１５３は、ハブ１５２との間で第１の半径方向内側通路１１６（センタボデーの軸線に対して）を形成しまたシュラウド１５４との間で第２の半径方向外側通路１１８を形成し、同軸の通路は各々、予混合器を通って流れる燃焼用空気に旋回を与える空気流旋回すなわちスワーラ羽根１５６、１５７を有する。図示するように、第１の通路１１６の羽根１５６は、それぞれセンタボデー又はハブ１５２とスプリッタリング１５３とに結合され、また第２の通路１１８の羽根１５７は、それぞれスプリッタリング１５３と外壁又はシュラウド１５４とに結合される。この実施形態では、ＤＡＣＲＳ型スワーラにおけるのと同様に、内側及び外側配列の羽根は、図６の実施形態で最もよく分かるように、それぞれ反対の円周方向に空気流を向けるように配向される。図４〜図８に示す実施形態では、第１及び第２のスワーラ通路の羽根は、軸方向に同延である。
【００２４】
本発明の実施形態では、例えば図３、図４及び図５に示すように、燃料は、内側及び外側羽根通路１１６、１１８の両方の羽根１５６、１５７に供給され、燃料は、環状の燃料通路１６０を介して内径から供給される状態になる。内径支持及び燃料供給通路１６０は、スウォズル型バーナにより知られた特徴であり、また缶型燃焼器に必要なエンドカバーにバーナを取付けるための標準的構成であるので、これは特に望ましい構成である。従って、少なくとも幾つかの、典型的には各々の旋回羽根は、翼形部のコア部を通るガス燃料供給通路１５８、１５９を含む。燃料通路は、それぞれ内側及び外側配列の旋回羽根内に形成された少なくとも１つのガス燃料噴射孔１６１、１６３（スワーラ羽根組立体を通って流れる空気に燃料を噴射するための燃料入口）にガス燃料を分配する。これらの１つ又は複数の燃料入口は、図示した実施形態におけるように、旋回羽根の正圧側、負圧側又は両側に設置することができる。また、１つ又は複数の燃料入口は、旋回羽根の内側、外側又は両方の組に設置することができる。他の実施形態では、追加して又は代わりとして、シュラウド又はハブ内の１つ又は複数の燃料入口から燃料噴射を行い、１つ又は複数の旋回羽根は燃料通路を有する必要がなくなる。
【００２５】
図３〜図５に示す実施形態では、ガス燃料は、１つ又は複数の入口ポート及び１つ又は複数の環状の通路１６０を通ってスワーラ組立体に流入し、入口ポート及び環状の通路は、１つ又は複数の燃料入口１６１、１６３に流すように旋回羽根通路１５８、１５９に燃料供給する。ガス燃料は、スワーラ組立体１５０内で燃焼用空気と混合し始め、燃料／空気の混合は、センタボデー延長部１６４とスワーラシュラウド延長部１６６とによって形成された環状の通路１６２内において完了する。環状の通路から流出した後に、燃料／空気混合気は、燃焼が行われる燃焼器燃焼ゾーンに流入する。
【００２６】
本発明のさらに別の特徴によると、スプリッタリング又は羽根１５３の後縁は、図４の概略断面図おける実施例で示すように、空力的な曲面にされ、すなわち楕円面に構成される。この特徴は、リングの背後における伴流又は空力的な剥離区域を最小にし、また剥離ゾーン内での火炎の安定化又は保時を可能にすることにより、バーナ内で予混合ガス混合気を使用するバーナにおける、燃料ノズル自体の焼損を引き起こすことになる不利な特徴を最小にする。
【００２７】
スワーラ組立体は、空力的な旋回羽根（エアフォイル）の表面を通してガス燃料を噴射するので、空気流れ場に対する攪乱は最小になる。この幾何学的配置の使用により、燃料を空気ストリーム中に噴射した後には、予混合器内において何らの流れの停滞又は剥離／再循環の領域も形成しない。この幾何学的配置により、二次的な流れもまた最小になり、その結果、燃料／空気の混合及び混合気分配プロフィールの制御が可能になる。流れ場は、燃料噴射の領域から燃焼器燃焼ゾーンへの予混合器排出口まで空力的に乱れのない状態に維持される。燃焼ゾーンにおいては、２重羽根パックによって生じた正味合成旋回により、流れの再循環と共に中心の渦流が形成される。このことにより、燃焼ゾーン内の火炎面が安定化する。予混合器内での速度が乱流火炎伝播速度以上に維持される限り、火炎は予混合器内に伝播（逆火）せず、予混合器内には剥離又は再循環がない状態になり、逆流を引き起こす過渡時の場合にも火炎が予混合器内に固定されることはない。逆火及び保炎に抗する２重羽根パック構造の能力は、それらの現象が発生すると予混合器に過熱とその結果としての損傷の可能性とを引き起こすので、重要である。
【００２８】
バーナ組立体のセンタボデーは、全体的に従来型のスウォズル型バーナの構造に相当しており、従って、ここではさらなる説明は省略する。
【００２９】
図６の実施例によって、２重羽根パック構成の別の実施形態を示す。この構成は、通路の外径のハブ又はスプリッタリングまでの、ガス通路を形成する十分な羽根厚さを有する内径スワーラから構成される。さらに、この構成は、単一部品鋳物として製作できるように設計されている。個々の羽根２５６、２５７は、リング−ストラット−リング形熱応力をスプリッタリングを通して消散させるのを可能にする適切な角度で円周方向にオフセットされている。各スワーラパッケージにおける羽根にはまた、リング−ストラット−リング形応力をさらに低下させることになる傾斜配向又は非半径方向配向を組込むことができる。この組立体内の燃料入口孔２６８、２７０は、孔が半径方向に配向されていることにより、単純な穿孔加工を使用して製作することができる。内径ハブ２５２に設置する燃料噴射孔（入口）２６８は、符号２７０の位置で示すように軸方向に羽根２５６及びスプリッタリング２５３の前面に配置して、穿孔のためのアクセスを可能にすることができる。交互の孔が、内径スワーラ２１６への燃料流のために内側ハブを貫通して穿孔され、また外径スワーラ２１８への燃料流のための燃料入口孔２６３を形成するために内側ハブ２５２（符号２７２の位置における）と内径スワーラ羽根２５６とを貫通して外径ハブ又はスプリッタリング２５３まで穿孔されることに注目されたい。典型的なスウォズル型設計では、燃料供給通路は、プランジ放電加工法によって又はインベストメント鋳造におけるセラミックコアによって製作されるが、その両者とも高価である。さらに、図５の実施形態の燃料噴射孔１６３は、一般的にはプランジ放電加工によって羽根の側面を貫通して製作されるが、これもまた非常に高価である。従って、図６に示す実施形態は、迅速かつ低コストで製作できるように設計される。
【００３０】
本発明のさらに別の実施形態を、図７及び図８に示す。この実施形態では、燃料ガス燃料は、１つ又は複数の入口ポート及び１つ又は複数の環状の通路３６０を通ってスワーラ組立体に流入し、入口ポート及び環状の通路は、スプリッタリング３５３の中空の内部３５９に、そしてスプリッタリング内に形成されかつ中心線に対して垂直な半径方向に配向された燃料入口孔３６３に流すように旋回羽根通路３５８に燃料供給する。上述した実施形態と同様に、ガス燃料は、スワーラ組立体３５０内で燃焼用空気と混合し始め、燃料／空気の混合は、センタボデー延長部３６４とスワーラシュラウド延長部３６６とによって形成された環状の通路３６２内において完了する。環状の通路から流出した後に、燃料／空気混合気は、燃焼が行われる燃焼器燃焼ゾーンに流入する。この実施形態では、図４の実施形態おけるのと同様に、スプリッタリング又は羽根３５３の後縁は、空力的な曲面にされ、すなわち楕円面に構成されて、リング３５３の背後における伴流又は空力的な剥離区域を最小にする。
【００３１】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、反対に、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に属する様々な変更及び均等な構成を保護することを意図していることを理解されたい。従って、微妙な方法において異なるが本発明の意図に従っている他の実施形態が、可能である。１つのそのような実施形態は、センタボデー軸線に対して同一方向であるが実質的に異なる旋回角度で旋回を与える２つのスワーラを使用して、２つの旋回ストリーム間で高い剪断を、従って高い乱流混合を達成する。例えば、２０度の旋回角度を有する内側スワーラと６０度の旋回角度を有する外側スワーラとにより、この好ましい実施形態と同様の混合を達成することができるが、火炎ゾーンにおいてより高い残留旋回、従ってより強い再循環及び火炎安定性を得ることができる。さらに別の実施形態では、異なる旋回角度の２つ以上のスワーラ、例えば内側及び外側スワーラが同一方向の旋回を与えまた中間スワーラが逆旋回を与える３つの同軸スワーラを組込むことができる。第３の可能な別の実施形態では、１つ又はそれ以上のスワーラにより、軸方向ではなく主として半径方向に、又は半径方向及び軸方向の組合せで流すようにすることができる。特許請求の範囲に記載した参照符号は、本発明の技術的範囲を狭めるのではなく、それらを容易に理解するためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来型のＤＡＣＲＳ型バーナの概略図。
【図２】従来型のスウォズル型バーナの概略断面図。
【図３】本発明を具体化したバーナの概略断面図。
【図４】図３の注目部分の概略図。
【図５】本発明の実施形態として構成した逆旋回羽根パックの斜視図。
【図６】本発明の別の実施形態による羽根パック構成を示す概略斜視図。
【図７】本発明の別の実施形態によるバーナの概略断面図。
【図８】図７の注目部分の概略図。
【符号の説明】
【００３３】
１１０  バーナ
１１６  第１の半径方向内側通路
１１８  第２の半径方向外側通路
１４０  空気入口
１５０  燃料／空気予混合器
１５２  センタボデー
１５３  スプリッタリング
１５４  シュラウド
１５６、１５７  旋回羽根
１５８、１５９  ガス燃料供給通路
１６０  環状の燃料通路
１６２  環状の通路
１６４  センタボデー延長部
１６６  スワーラシュラウド延長部
【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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【外国語明細書】
2005351616000001.pdf