(57)【要約】【課題】燃焼器に噴射流体を供給するためのシステムを提供すること。【解決手段】このシステムは、入り口と、出口と、入り口と出口の間に延び、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定する通路を備えたトランジッションダクトを含んでいる。トランジッションダクトの出口は、長手方向軸および接線方向軸に沿ってその入り口からずらすことができる。通路は燃焼室を画定する。システムはさらに、トランジッションダクトを通って燃焼室に流れ込む噴射流体の流体連通を実現する管を含んでいる。【選択図】図１
2013231576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器に噴射流体を供給するためのシステムであって、
入り口と、出口と、前記入り口と前記出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを備えるトランジッションダクトであって、該トランジッションダクトの前記出口が前記長手方向軸および前記接線方向軸に沿って前記入り口からずらされており、前記通路が燃焼室を画定する、トランジッションダクトと、
前記トランジッションダクトを通って前記燃焼室に流れる前記噴射流体の流体連通を実現する管とを備えるシステム。
【請求項２】
前記管に燃料を流すために流体連通を実現する燃料導管をさらに備える、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記燃料導管を通る前記管と流体連通する燃料ポートをさらに備える、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記管の入り口が、前記トランジッションダクトを取り囲むケーシングと流体連通して、前記管に作動流体を流す、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記トランジッションダクトの少なくとも一部を円周方向に囲む流れスリーブをさらに備え、前記管がさらに、前記流れスリーブを通る前記噴射流体の流体連通を実現する、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記流れスリーブがインピンジメントスリーブである、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記トランジッションダクトの内側の面が、少なくとも部分的に後縁を画定し、前記管の出口が、前記後縁の中に画定される、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記トランジッションダクトの前記出口が、前記半径方向軸に沿って前記入り口からさらにずらされる、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記トランジッションダクトと流体連通するタービン部分をさらに備え、前記タービン部分が第１段動翼組立体を備える、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１段動翼組立体の上流にノズルが全く配置されない、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
タービンシステムに噴射流体を供給するためのシステムであって、
それぞれが入り口と、出口と、前記入り口と前記出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを備える、概ね環状配列に配置された複数のトランジッションダクトであって、該トランジッションダクトの前記出口が前記長手方向軸および前記接線方向軸に沿って前記入り口からずらされており、前記複数のトランジッションダクトそれぞれの前記通路が燃焼室を画定する、複数のトランジッションダクトと、
前記複数のトランジッションダクトの１つを通って前記トランジッションダクトの前記燃焼室に流れる前記噴射流体の流体連通を実現する複数の管とを備えるシステム。
【請求項１２】
前記複数の管のそれぞれに燃料を流すために流体連通を実現する燃料導管をさらに備える、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
各々の燃料導管を通る前記複数の管のそれぞれと流体連通する燃料ポートをさらに備える、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の管それぞれの入り口が、前記トランジッションダクトを取り囲むケーシングと流体連通して、その管に作動流体を流す、請求項１１記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数のトランジッションダクトの１つの少なくとも一部を円周方向に囲む複数の流れスリーブをさらに備え、前記複数の管のそれぞれがさらに、前記複数の流れスリーブの１つを通る前記噴射流体の流体連通を実現する、請求項１１記載のシステム。
【請求項１６】
前記複数の流れスリーブのそれぞれが、インピンジメントスリーブである、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記複数のトランジッションダクトそれぞれの内側の面が、少なくとも部分的に後縁を画定し、前記複数の管それぞれの出口が、前記複数のトランジッションダクトの１つの前記後縁の中に画定される、請求項１１記載のシステム。
【請求項１８】
前記複数のトランジッションダクトの前記出口が、前記半径方向軸に沿ってそのトランジッションダクトの前記入り口からさらにずらされる、請求項１１記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数のトランジッションダクトと流体連通するタービン部分をさらに備え、前記タービン部分が第１段動翼組立体を備える、請求項１１記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１段動翼組立体の上流にノズルが全く配置されない、請求項１９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、一般には、タービンシステムに関し、より詳細には、タービンシステム内での後期噴射機能を有するトランジッションダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンシステムは、発電などの分野で広く利用されている。例えば従来のガスタービンシステムは、圧縮機部分と、燃焼器部分と、少なくとも１つのタービン部分とを含んでいる。圧縮機部分は、空気が圧縮機部分を通って流れる際、この空気を圧縮するように構成されている。空気はその後、圧縮機部分から燃焼器部分へと流れ、そこで燃料と混ぜ合わされて燃やされ、高温のガス流を生成する。この高温のガス流はタービン部分に供給され、このタービン部分は、そこからエネルギーを抽出することによって、高温のガス流を利用して圧縮器、電気生成器および他の様々な負荷を駆動させる。
【０００３】
タービンシステムの燃焼器部分は一般に、管またはダクトを含んでおり、燃やされた高温ガスがそこを通って１つまたは複数のタービン部分へと流れる。近年では、例えば高温ガス流を加速させ、その向きを変えることによって、高温ガスの流れを変えるダクトを含む燃焼器部分が採用されている。例えば、高温ガスが長手方向にその中を流れる際、この流れを補足的に半径方向または接線方向に変えることで、流れが様々な角度成分を有するようにする燃焼器部分用のダクトが採り入れられてきた。このような設計には様々な利点があり、これにはタービン部分から第１段ノズルなくすことが含まれる。第１段ノズルは、高温ガスの流れを変えるために予め設けられていたが、このようにダクトを設計することによって恐らく必要なくなる。第１段ノズルがなくなることによって、これに関連する圧力降下が減少し、タービンシステムの効率および動力出力が恐らく増大する。
【０００４】
様々な設計および作動パラメータが、燃焼器部分の設計および作動に影響を与える。例えば燃焼ガスの温度が高くなると一般に、燃焼器部分の熱力学効率が改善する。しかしながら燃焼ガスの温度が高くなることは、逆火および／または保炎状態を促進させることにもなり、この場合燃焼時の炎は、燃料ノズルによって供給されている燃料に向かって移動し、場合によっては比較的短い時間で燃料ノズルを激しく損傷させる恐れもある。これに加えて、燃焼ガスの温度が高くなることは一般に、二原子の窒素の分裂速度を上げ、酸化窒素（ＮＯｘ）の生成が高まる。逆に、燃料の流れの減少および／または一部の負荷の作動（減量運転）に関連して燃焼ガスの温度が低くなると一般に、燃焼ガスの化学反応速度が低下し、一酸化炭素と未燃炭化水素の生成が増える。このような設計および作動パラメータは、上記に考察したように、中の高温ガスの流れを変えるダクトを利用する際の固有の問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７７２１５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、タービンシステムの燃焼器部分の改善が当分野では望まれている。具体的には、燃焼器部分に噴射流体を供給することを目的とし、中にある高温ガスの流れを変えるダクトを利用する改良されたシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様および利点は、以下の記載に一部が記載されており、あるいは恐らくこの記載から明らかになる、あるいは本発明を実施することによって分かる場合もある。
【０００８】
一実施形態において、燃焼器に噴射流体を供給するためのシステムが開示されている。このシステムは、入り口と、出口と、入り口と出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを備えたトランジッションダクトを含む。トランジッションダクトの出口は、長手方向軸および接線方向軸に沿って入り口からずらされている。通路は燃焼室を画定する。システムはさらに、トランジッションダクトを通って燃焼室に流れる噴射流体の流体連通を実現する管を含む。
【０００９】
別の実施形態において、タービンシステム内に噴射流体を供給するためのシステムが開示されている。システムは、概ね環状配列に配置された複数のトランジッションダクトを含んでおり、この複数のトランジッションダクトのそれぞれが、入り口と、出口と、入り口と出口の間に延びており、長手方向軸、半径方向軸および接線方向軸を画定している通路とを備える。複数のトランジッションダクトのそれぞれの出口は、長手方向軸および接線方向軸に沿って入り口からずらされている。複数のトランジッションダクトそれぞれの通路が、燃焼室を画定している。システムはさらに複数のトランジッションダクトの１つを通って、このトランジッションダクトの燃焼室に流れ込む噴射流体の流体連通を実現する複数の管を含む。
【００１０】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様および利点は、以下の記載と添付の特許請求の範囲を参照することでより理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成しており、この記載と併せて本発明の実施形態を図示することで、本発明の原理を説明する役目をしている。
【００１１】
本発明の完全なかつ有効な開示は、その最適な態様を含み、当業者を対象としており、本明細書に記載され、添付の図面を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施形態によるガスタービンシステムの概略図である。
【図２】本開示の一実施形態によるガスタービンシステムの複数の部分の断面図である。
【図３】本開示の一実施形態による環状配列のトランジッションダクトと、対応付けられたインピンジメントスリーブの斜視図である。
【図４】本開示の一実施形態による複数のトランジッションダクトと、対応付けられたインピンジメントスリーブの頂部後方斜視図である。
【図５】本開示の別の実施形態による複数のトランジッションダクトと、対応付けられたインピンジメントスリーブの頂部後方斜視図である。
【図６】本開示の一実施形態によるトランジッションダクトと、対応付けられたインピンジメントスリーブの側部斜視図である。
【図７】本開示の一実施形態による複数のトランジッションダクトと、対応付けられたインピンジメントスリーブの頂部前方斜視図である。
【図８】本開示の一実施形態によるトランジッションダクトと、対応付けられたインピンジメントスリーブの断面図である。
【図９】本開示の別の実施形態によるトランジッションダクトと、対応付けられたインピンジメントスリーブの断面図である。
【図１０】本開示の一実施形態によるガスタービンシステムのタービン部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで本発明の実施形態を詳細に参照すると、１つまたは複数の例が図面に図示されている。各々の例は、本発明を説明する目的で提供されており、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲または精神から逸脱せずに、様々な修正および変更を本発明に行なうことができることは、当業者に明らかである。例えば一実施形態の一部として図示されるまたは記載される特徴を利用して、さらに別の実施形態を生み出すこともできる。よって本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内になるような修正形態や変形形態を包含することが意図されている。
【００１４】
図１は、ガスタービンシステム１０の概略図である。本開示のタービンシステム１０は、必ずしもガスタービンシステム１０である必要はなく、むしろ例えば蒸気タービンシステムや他の好適なシステムなどの任意の好適なタービンシステム１０であり得ることを理解されたい。ガスタービンシステム１０は、圧縮機部分１２と、以下で考察するように複数の燃焼器１５を含むことができる燃焼器部分１４と、タービン部分１６とを含むことができる。燃焼器部分１２とタービン部分１６は、シャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は、１本のシャフトであっても、あるいは複数のシャフトの一部を結合してシャフト１８を形成してもよい。シャフト１８はさらに、生成器または他の好適なエネルギー貯蔵装置に結合されてよい、あるいは例えば配電網に直接接続される場合もある。システム１０からの排ガスは、大気中に排出され、蒸気タービンまたは他の好適なシステムへと流れる、あるいは熱を回収する蒸気生成器を介して再利用することもできる。
【００１５】
図２を参照すると、ガスタービンシステム１０の複数の部分を簡素化した図が示されている。図２に示されるガスタービンシステム１０は、作動流体を加圧するための圧縮機部分１２を備えており、この作動流体は一般に加圧された空気であるが、システム１０の中を流れる任意の好適な流体であってよい。圧縮機部分１２から放出された加圧された作動流体は、燃焼器部分１４へと流れ込み、この部分は、システム１０の軸に沿って環状配列に配置された複数の燃焼器１５（図２にはその１つのみが図示されている）を含むことができる。燃焼器部分１４に進入する作動流体は、例えば天然ガスあるいは別の好適な液体またはガスである燃料と混ぜ合わされ、燃やされる。高温の燃焼ガスが各々の燃焼器１５からタービン部分１６へと流れ、システム１０を駆動させて電力を生成する。
【００１６】
ガスタービン１０にある燃焼器１５は、作動流体と燃料を混ぜ合わせ燃やすための様々な要素を含むことができる。例えば燃焼器１５は、例えば圧縮機吐出ケーシング２１などの特定のケーシング２１を含むことができる。軸方向に延びる環状スリーブであってよい多様なスリーブの少なくとも一部を、ケーシング２１内に配置することができる。図２に示されるスリーブは、概ね長手方向の軸９８に沿って軸方向に延びることで、スリーブの入り口が、その出口と軸方向に整列される。例えば燃焼器ライナ２２は概して、燃焼区域２４を中に画定することができる。作動流体、燃料および任意選択の酸化剤の燃焼は概ね、燃焼区域２４において行なわれてよい。結果として生じる高温の燃焼ガスは、燃焼ライナ２２を通って長手方向軸９８に沿って下向きにトランジッションピース２６に流れ込み、その後長手方向軸９８に沿って概ね軸方向にトランジッションピース２６内を流れ、タービン部分１６へと流れ込むことができる。
【００１７】
燃焼器１５はさらに、１つまたは複数の燃料ノズル４０を含むことができる。燃料は、１つまたは複数のマニフォルド（図示せず）によって燃料ノズル４０に供給することができる。以下で考察するように、１つまたは複数の燃料ノズル４０は、燃料、および任意選択で作動流体を燃焼区域２４に供給し燃やすことができる。
【００１８】
図３から図９に示されるように、本開示による燃焼器１５は、１つまたは複数のトランジッションダクト５０を含むことができる。本開示のトランジッションダクト５０は、他の燃焼器の様々な軸方向に延びるスリーブの所定の場所に設けることができる。例えばトランジッションダクト５０は、軸方向に延びるトランジッションピース２６と、任意選択で燃焼器１５の燃焼器ライナ２２の代わりをすることができる。よってトランジッションダクトは、燃料ノズル４０または燃焼器ライナ２２から延びていてよい。以下で考察するようにトランジッションダクト５０は、作動流体が中を通ってタービン部分１６へと流れることができるように、軸方向に延びる燃焼器ライナ２２と、トランジッションピース２６に対して様々な利点を提供している。
【００１９】
示されるように複数のトランジッションダクト５０を、長手方向軸９０の周りに環状配列で配置することができる。さらに各々のトランジッションダクト５０は、１つまたは複数の燃料ノズル４０と、タービン部分１６の間に延在してよい。例えば各々のトランジッションダクト５０は、燃料ノズル４０からタービン部分１６まで延在してよい。よって作動流体は概ね、燃料ノズル４０からトランジッションダクト５０を通ってタービン部分１６へと流れることができる。いくつかの実施形態において、トランジッションダクト５０は有利には、タービン部分内にある第１段ノズルをなくすことが可能であり、これにより、関連するいずれの圧力の損失を減らしたり、あるいはなくしたりすることができ、システム１０の効率と出力を上げることができる。
【００２０】
各トランジッションダクト５０は、入り口５２と、出口５４と、その間にある通路５６とを有することができる。通路５６は、中に燃焼室５８を画定し、そこを通って高温の燃焼ガスが流れる。トランジッションダクト５０の入り口５２と出口５４は、略円形または楕円形の断面、矩形断面、三角形の断面または任意の他の好適な多角形の断面を有することができる。さらにトランジッションダクト５０の入り口５２と出口５４は、同じような形状の断面を有する必要はないことを理解されたい。例えば一つの実施形態では、入り口５２は略円形の断面を有し得るが、出口５４は、略矩形の断面を有する場合がある。
【００２１】
さらに通路５６は、入り口５２と出口５４の間で概ね先細であってよい。例えば例示の一実施形態において、通路５６の少なくとも一部は、略円錐形に成形されることがある。しかしながらこれに加えて、または代替として、通路５６またはその任意の一部は、略矩形の断面、三角形の断面、または任意の他の好適な多角形の断面を有する場合もある。通路５６の断面形状は、通路５６が、相対的により大きな入り口５２から相対的にこれより小さい出口５４まで先細になるため、通路５６またはその任意の一部にわたって変化する場合もあることを理解されたい。
【００２２】
複数のトランジッションダクト５０のそれぞれの出口５４は、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２からずらすことができる。本明細書で使用される用語「ずらす」とは、特定された座標方向に沿ってそこから離れることを意味している。複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４は、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から長手方向にずらすことができ、例えば長手方向軸９０に沿ってずらすことができる。
【００２３】
これに加えて例示の実施形態では、複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４は、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から接線方向にずらすことができ、例えば接線軸９２に沿ってずらすことができる。複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４が、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から接線方向にずらされることから、以下で考察するように、トランジッションダクト５０は有利には、トランジッションダクト５０を通る作動流体の流れの接線方向の成分を利用することで、タービン部分１６における第１段ノズルの必要性をなくすことができる。
【００２４】
さらに例示の実施形態において、複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４は、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から半径方向にずらすことができ、例えば半径方向軸９４に沿ってずらすことができる。複数のトランジッションダクト５０それぞれの出口５４が、各々のトランジッションダクト５０の入り口５２から半径方向にずらされることから、以下で考察するように、トランジッションダクト５０は有利には、トランジッションダクト５０を通る作動流体の流れの半径方向の成分を利用することで、タービン部分１６における第１段ノズルの必要性をなくすことができる。
【００２５】
図３に示されるように、接線方向軸９２と半径方向軸９４は、環状配列のトランジッションダクト５０によって画定される円周に対して、各々のトランジッションダクト５０について個別に画定され、接線方向軸９２と半径方向軸９４は、長手方向軸９０の周りに環状配列に配置されたトランジッションダクト５０の数に基づいて、その円周の周りの各々のトランジッションダクト５０に関して異なることを理解されたい。
【００２６】
考察するように、高温の燃焼ガスは、トランジッションダクト５０を通って流れた後、ガスは、トランジッションダクト５０からタービン部分１６へと流れることができる。図１０に示されるように、本開示によるタービン部分１６は、シュラウド１０２を含むことができ、これは高温ガスの経路１０４を画定することができる。シュラウド１０２は、複数のシュラウドブロック１０６から形成することができる。シュラウドブロック１０６は、１つまたは複数の環状配列に配置することができ、そのそれぞれが、中に高温ガス経路１０４の一部を画定することができる。
【００２７】
タービン部分１６はさらに、複数の動翼１１２と、複数のノズル１１４を含むことができる。複数の動翼１１２の各々と、ノズル１１４は、少なくともその一部が、高温ガス経路１０４の中に配置される。さらに複数の動翼１１２と、複数のノズル１１４は、１つまたは複数の環状配列に配置することができ、そのそれぞれが、高温ガス経路１０４の一部を画定することができる。
【００２８】
タービン部分１６は、複数のタービン段を含むことができる。各々の段は、環状配列に配置された複数の動翼１１２と、環状配列に配置された複数のノズル１１４を含むことができる。例えば一実施形態において、タービン部分１６は、図１０に示されるように３つの段を有する場合がある。例えばタービン部分１６の第１段は、第１段ノズル組立体（図示せず）と、第１段動翼組立体１２２を含むことができる。ノズル組立体は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され固定された複数のノズル１１４を含むことができる。動翼組立体１２２は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され、シャフト１８に結合された複数の動翼１１２を含むことができる。しかしながら、タービン部分が、複数のトランジッションダクト５０を備える燃焼器部分１４に結合される例示の実施形態では、第１段ノズル組立体をなくすことができ、これにより第１段動翼組立体１２２の上流にはノズルが全く配置されない。上流は、高温ガス経路１０４を流れる高温の燃焼ガスの流れに対して画定されてよい。
【００２９】
タービン部分１６の第２段は、第２段ノズル組立体１２３と、第２段動翼組立体１２４とを含むことができる。ノズル組立体１２３に含まれるノズル１１４は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され固定されてよい。動翼組立体１２４に含まれる動翼１１２は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され、シャフト１８に結合されてよい。よって第２段ノズル組立体１２３は、高温ガス経路１０４に沿って第１段動翼組立体１２２と第２段動翼組立体１２４の間に位置決めされる。タービン部分１６の第３段は、第３段ノズル組立体１２５と、第３段動翼組立体１２６とを含むことができる。ノズル組立体１２５に含まれるノズル１１４は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され固定されてよい。動翼組立体１２６に含まれる動翼１１２は、シャフト１８の周りに円周方向に配置され、シャフト１８に結合されてよい。よって第３段ノズル組立体１２５は、高温ガス経路１０４に沿って第２段動翼組立体１２４と第３段動翼組立体１２６の間に位置決めされる。
【００３０】
タービン部分１６は、３段に限定されるものではなく、むしろ任意の数の段が、本開示の範囲および精神の範囲内にあることを理解されたい。
【００３１】
各々のトランジッションダクト５０は、１つまたは複数の隣接するトランジッションダクト５０と面を接することができる。例えばトランジッションダクト５０は、１つまたは複数の接触面１３０を含むことができ、この接触面は、このトランジッションダクト５０の出口に含まれてよい。接触面１３０は、示されるように、隣接するトランジッションダクト５０の対応付けられた接触面１３０に接触することで、トランジッションダクト５０の境界面を形成することができる。
【００３２】
さらに隣接するトランジッションダクト５０が合体することで、翼の様々な面を形成することができる。以下で考察するように、このような様々な面によって、トランジッションダクト５０内の高温ガスの流れが変わるため、第１段ノズルの必要性をなくすことができる。例えば図６および図７に示されるように、トランジッションダクト５０の通路５６の内側の面が、圧力側１３２を画定し、隣接するトランジッションダクト５０の通路５６の対向する内側の面は、吸込み側１３４を画定することができる。隣接するトランジッションダクト５０、例えばその接触面１３０が互いに面を接する際、圧力側１３２と吸込み側１３４が合わさって後縁１３６を画定することができる。
【００３３】
図４から図９に示されるように、例示の実施形態では、流れスリーブ１４０は、トランジッションダクト５０の少なくとも一部を円周方向に囲むことができる。トランジッションダクト５０を円周方向に囲む流れスリーブ１４０は、その間に環状の通路１４２を画定することができる。ケーシング２１からの圧縮された作動流体が、この環状通路１４２を通って流れることで、燃料ノズル４０を通ってトランジッションダクト５０へと流れを反対方向に向ける前に、トランジッションダクト５０を対流により冷却することができる。さらにいくつかの実施形態において、流れスリーブ１４０は、インピンジメントスリーブであってよい。このような実施形態において、示されるようにスリーブ１４０の中にインピンジメント穴１４４を形成することができる。ケーシング２１からの圧縮された作動流体は、インピンジメント穴１４４を通って流れ、環状通路１４２の中を流れる前にトランジッションダクト５０に衝突することで、トランジッションダクトをさらにインピンジメント冷却することができる。
【００３４】
各々の流れスリーブ１４０は、入り口１５２と、出口１５４と、その間の通路１５６とを有することができる。各々の流れスリーブ１４０が、１つまたは複数の燃料ノズル４０と、タービン部分１６の間に延在することができるため、対応付けられたトランジッションダクト５０の少なくとも一部を取り囲んでいる。よって上記に考察したように、トランジッションダクト５０と同様に、複数の流れスリーブ１４０各々の出口１５４は、長手方向、半径方向および／または接線方向に、各々の流れスリーブ１４０の入り口１５２からずらすことができる。
【００３５】
図４から図９に示されるように、各々の燃焼器１５はさらに、１つまたは複数の後期噴射器または管１６０を含むことができる。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の管１６０は、各々のトランジッションダクト５０およびその燃焼室５８、ならびに対応付けられた流れスリーブ１４０の周りに円周方向に配置されてよい。管１６０は、燃料ノズル４０から下流に位置している。各々の管１６０は、対応付けられたトランジッションダクト５０の燃焼室５８と流体連通することができる。このように管１６０によって、対応付けられた流れスリーブ１４０と、トランジッションダクト５０を通って、例えば通路１５６およびその通路１５６の壁を通って、燃焼室５８へと流れる込む噴射流体の流体連通を実現することができる。管１６０は、このようにして、燃焼室５８への噴射流体の後期噴射を実現することができる。
【００３６】
噴射流体は、燃料と、任意選択で作動流体を含むことができる。いくつかの実施形態において、噴射流体は、燃料と作動流体の希薄混合気であってよく、よって後期希薄噴射として提供することができる。他の実施形態において、いかなる作動流体も含まず、噴射流体が燃料のみの場合もあり、あるいは燃料と作動流体の別の好適な混合体である場合もある。
【００３７】
図８および図９に示されるように、各々の管１６０は、いくつかの実施形態において、入り口１６２と、出口１６４と、その間の通路１６６とを有することができる。通路１６６は、中にチャンバ１６８を形成する。管１６０の入り口１６２は、ケーシング２１と流体連通することができる。したがって圧縮機部分１２を出る圧縮された作動流体の一部は、ケーシング２１内部から管１６０の入り口１６２を介して、管１６０を通ってチャンバ１６８へと流れ、燃料と混ざり合うことで噴射流体を形成することができる。
【００３８】
例示の実施形態において、管１６０の中に１つまたは複数の燃料導管１７０を画定することができる。燃料導管１７０は、例えば示されるように管１６０の周りに円周方向に配置されてよい。各々の燃料導管１７０は、燃料導管１７０を通って管１６０の中に流れ込む流体の流体連通を実現することができる。管１６０が、中に作動流体が入ることを可能にする入り口１６２を含む実施形態では、燃料と作動流体が、チャンバ１６８内で混ざり合い、噴射流体を形成することができる。他の実施形態において、管１６０が入り口１６２を含まない場合もあり、作動流体は管１６０の中に流れ込むことができない。このような実施形態では、噴射流体は、このような圧縮された作動流体が中に含まれない、燃料を含むことができる。
【００３９】
示されるように１つまたは複数の燃料ポート１７２が、各々の管１６０と流体連通するように設けられてよい。例えば各々の燃料ポート１７２は、燃料導管１７０を介して、管１６０およびそのチャンバ１６８と流体連通することができる。燃料は、各々の燃料ポート１７２を介して燃料供給源１７４から供給され、燃料導管１７０を通って燃料ポート１７２からチャンバ１６８へと供給することができる。
【００４０】
各々の管１６０のチャンバ１６８内に形成された噴射流体は、各々の管１６０から燃焼室５８へと流される、あるいは噴射されてよい。燃料ノズル４０の下流に、およびこれにより最初の燃焼の場所の下流に噴射流体を噴射することによって、このような噴射によってさらなる燃焼が生じ、この燃焼が燃焼ガス温度を上げ、燃焼器１５の熱力学効率を高める。よってこのような燃焼器に管１６０を加えることは、これに対応するＮＯｘの生成を増やさずに、燃焼ガス温度を上昇させるのに効果的である。さらにこのような管１６０を利用することは、トランジッションダクト５０を利用する燃焼器１５における固有の利点である。
【００４１】
各々の管１６０の出口１６４は、燃料ノズル４０の下流にあるトランジッションダクト５０に沿った任意の好適な位置で噴射流体を排出することができる。例えば図４に示されるようないくつかの実施形態において、１つまたは複数の管１６０は、トランジッションダクト５０の尾翼部分へと排出する出口１６４内に位置してよい、および／または出口１６４を有することができる。この尾翼部分は、トランジッションダクトの出口５４から概ね長手方向軸９０に沿って測定する際、例えばトランジッションダクト５０の長さの５０％または２５％であってよい。図５に示される他の実施形態において、１つまたは複数の管１６０は、トランジッションダクト５０の前方部分へと排出する出口１６４内に位置してよい、および／または出口１６４を有することができる。この前方部分は、トランジッションダクトの入り口５２から概ね長手方向軸９０に沿って測定する際、例えばトランジッションダクト５０の長さの５０％または２５％であってよい。さらに図６および図７に示されるいくつかの例示の実施形態において、隣接するトランジッションダクト５０の内側の面によって形成される後縁１３６に出口１６４が画定される場合もある。他の実施形態において、出口１６４は、圧力側１３２または吸込み側１３４に画定される場合もある。このような実施形態は、後期噴射の利点を提供するのに特に有利であり、これは、トランジッションダクト５０の後縁１３６ならびに圧力側１３２および吸込み側１３４の、燃料ノズル４０およびタービン部分１６に対する位置によるものである。しかしながら他の実施形態において、出口１６４が、燃料ノズル４０の下流の任意の好適な位置で、トランジッションダクト５０の通路５６の内側の面に画定される場合もある。
【００４２】
考察したように、本開示による管１６０は、対応付けられたトランジッションダクト５０、およびその通路５６、ならびに対応付けられた流れスリーブ１４０およびその通路１５６を通って延びてよい。図８に示されるようにいくつかの実施形態において、管１６０が、トランジッションダクト５０に設置される場合もある。例えば管１６０は、示されるように通路５６に溶接される、あるいは機械的に締め付けられる、あるいはその他の方法で設置されてよい。図９に示される他の実施形態において、管１６０が、流れスリーブ１４０に設置される場合もある。例えば管１６０は、通路１５６に溶接される、あるいは機械的に締め付けられる、あるいはその他のやり方で設置されてよい。さらに他の実施形態において、管１６０はそれ以外では、一般に燃焼部分１４またはタービンシステム１０の任意の好適な構成要素に設置される場合もある。
【００４３】
この書面による記載は、本発明を開示することを目的とした最適な態様を含む例を利用しており、また任意の装置またはシステムを作製し利用すること、ならびに任意の採用された方法を実行することを含め、当業者が本発明を実施することができるようにするものである。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が思い付く他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言い回しと相違ない構造上の要素を含む場合、あるいはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言い回しとわずかな相違点を有する等価な構造上の要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ガスタービンシステム
１２  圧縮機部分
１４  燃焼器部分
１５  燃焼器
１６  タービン部分
１８  シャフト
２１  ケーシング
２２  燃焼器ライナ
２４  燃焼区域
２６  トランジッションピース
４０  ノズル
５０  トランジッションダクト
５２  入り口
５４  出口
５６  通路
５８  燃焼室
９０  長手方向軸
９２  接線方向軸
９４  半径方向軸
９８  長手方向軸
１０２  シュラウド
１０４  ガス経路
１０６  シュラウドブロック
１１２  動翼
１１４  ノズル
１２２  第１段動翼組立体
１２３  第２段ノズル組立体
１２４  第２段動翼組立体
１２５  第３段ノズル組立体
１２６  第３段動翼組立体
１３０  接触面
１３２  圧力側
１３４  吸込み側
１３６  後縁
１４０  流れスリーブ
１４２  環状の通路
１４４  インピンジメント穴
１５６  通路
１６０  管
１６２  入り口
１６４  出口
１６６  通路
１６８  チャンバ
１７０  燃料導管
１７２  燃料ポート
１７４  燃料供給源
【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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