(57)【要約】【課題】ガスタービン内の入口流れ調整器と圧縮機吐出空気通路との間のインターフェースを提供する。【解決手段】インターフェースは、湾曲した外面を含むキャップ・バックプレートと、前記キャップ・バックプレートと協働できる入口流れ調整器（ＩＦＣ）とを含んでおり、前記ＩＦＣの端部が、前記キャップ・バックプレートの前記湾曲した外面から連続する湾曲した外面を含む。インターフェースは、より一様な且つより高い圧力の空気を供給し、またより多量の空気を供給し、結果として、燃焼をより一様にする。【選択図】図１
2013167436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前側ケーシングが圧縮機吐出ケーシングに結合され、端蓋が前記前側ケーシングに結合され、且つ複数の燃料ノズルが前記端蓋に結合されている場合のガスタービンにおける圧縮機吐出空気通路であって、
前記前側ケーシングの半径方向内側に配置されたキャップ・バッフルであって、当該キャップ・バッフル及び前記前側ケーシングが圧縮機吐出空気のための上流側通路を画成している、キャップ・バッフルと、
前記キャップ・バッフルの端部に配置されたキャップ・バックプレートであって、圧縮機吐出空気を方向変更するのを容易にする湾曲した外面を含んでいるキャップ・バックプレートと、
前記キャップ・バックプレートと協働することができ、圧縮機吐出空気を旋回器入口へ向けて導くように位置決めされ且つ成形された入口流れ調整器（ＩＦＣ）であって、当該ＩＦＣの端部が、前記キャップ・バックプレートの前記湾曲した外面から連続する湾曲した外面を含んでいる、入口流れ調整器（ＩＦＣ）と、
を有する圧縮機吐出空気通路。
【請求項２】
前記ＩＦＣは前記キャップ・バックプレートに結合されている、請求項１記載の圧縮機吐出空気通路。
【請求項３】
前記キャップ・バックプレートは前記外面にスロットを有し、前記ＩＦＣの端部が前記スロットの中に配置されている、請求項２記載の圧縮機吐出空気通路。
【請求項４】
前記キャップ・バックプレートは前記外面にスロットを有し、前記ＩＦＣの端部が前記スロットの中に配置されている、請求項１記載の圧縮機吐出空気通路。
【請求項５】
前記スロットはガスタービン構成要素の積み重ねの変動に対処できる寸法を持っている、請求項４記載の圧縮機吐出空気通路。
【請求項６】
前記スロットはＩＦＣの高さ及び位置の変動に対処できる寸法を持っている、請求５項記載の圧縮機吐出空気通路。
【請求項７】
前記ＩＦＣは前記キャップ・バックプレートと前記旋回器入口との間に接続されている、請求項１記載の圧縮機吐出空気通路。
【請求項８】
前記上流側空気通路は環状通路であり、前記キャップ・バックプレート及び前記ＩＦＣが前記環状空気通路の周りに環状に延在する、請求項１記載の圧縮機吐出空気通路。
【請求項９】
前記ＩＦＣは、前記入口流れ調整器から前記キャップ・バックプレートまで鐘口形状を有している、請求項８記載の圧縮機吐出空気通路。
【請求項１０】
圧縮機吐出ケーシングに結合された前側ケーシングと、
前記前側ケーシングに結合された端蓋と、
前記端蓋に結合された複数の燃料ノズルと、
圧縮機吐出空気通路と、
を有するガスタービンにおいて、
前記圧縮機吐出空気通路が、
（１）前記前側ケーシングの半径方向内側に配置されたキャップ・バッフルであって、当該キャップ・バッフル及び前記前側ケーシングが圧縮機吐出空気のための上流側通路を画成している、キャップ・バッフルと、
（２）前記キャップ・バッフルの端部に配置されたキャップ・バックプレートであって、圧縮機吐出空気を方向変更するのを容易にする湾曲した外面を含んでいるキャップ・バックプレートと、
（３）前記キャップ・バックプレートと協働することができ、圧縮機吐出空気を旋回器入口へ向けて導くように位置決めされ且つ成形された入口流れ調整器（ＩＦＣ）であって、当該ＩＦＣの端部が、前記キャップ・バックプレートの前記湾曲した外面から連続する湾曲した外面を含んでいる、入口流れ調整器（ＩＦＣ）と、
を含んでいること、
を特徴とするガスタービン。
【請求項１１】
前記ＩＦＣは前記キャップ・バックプレートに結合されている、請求項１０記載のガスタービン。
【請求項１２】
前記キャップ・バックプレートは前記外面にスロットを有し、前記ＩＦＣの端部が前記スロットの中に配置されている、請求項１１記載のガスタービン。
【請求項１３】
前記ＩＦＣは前記キャップ・バックプレートと前記旋回器入口との間に接続されている、請求項１０記載のガスタービン。
【請求項１４】
前記上流側空気通路は環状通路であり、前記キャップ・バックプレート及び前記ＩＦＣが前記環状空気通路の周りに環状に延在する、請求項１０記載のガスタービン。
【請求項１５】
前記ＩＦＣは、前記入口流れ調整器から前記キャップ・バックプレートまで鐘口形状を有している、請求項１４記載のガスタービン。
【請求項１６】
ガスタービン内の入口流れ調整器と圧縮機吐出空気通路との間のインターフェースであって、
湾曲した外面を含むキャップ・バックプレートと、
前記キャップ・バックプレートと協働できる入口流れ調整器（ＩＦＣ）であって、当該ＩＦＣの端部が、前記キャップ・バックプレートの前記湾曲した外面から連続する湾曲した外面を含んでいる、入口流れ調整器（ＩＦＣ）と、
を有するインターフェース。
【請求項１７】
前記ＩＦＣは前記キャップ・バックプレートに結合されている、請求項１６記載のインターフェース。
【請求項１８】
前記キャップ・バックプレートは前記外面にスロットを有し、前記ＩＦＣの端部が前記スロットの中に配置されている、請求項１７記載のインターフェース。
【請求項１９】
前記キャップ・バックプレートは前記外面にスロットを有し、前記ＩＦＣの端部が前記スロットの中に配置されている、請求項１６記載のインターフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、ガスタービンに関し、より詳しく云えば、ガスタービン内の入口流れ調整器と圧縮機吐出空気通路との間のインターフェースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン・エンジンは、典型的には、流入する空気流を圧縮する圧縮機を含んでいる。該空気流は燃焼器内で燃料と混合され点火されて、高温燃焼ガスを発生する。次いで、燃焼ガスはタービンへ流れる。タービンはガスからエネルギを抽出してシャフトを駆動する。シャフトは、圧縮機と、一般に発電機のような別の要素とに動力を与える。
【０００３】
流れスリーブからの低温の空気が燃焼器ヘッドエンド領域内に入る。一般に、空気は入口流れ調整器（ＩＦＣ）を通過して、円周方向において一様になる。その後、空気は軸方向に配置された静翼によって回転させられ、また燃料が静翼中の孔を通って空気流の中へ注入されて、燃料と空気とが予混合される。
【０００４】
既存の設計では、端部キャップと燃料ノズルＩＦＣとのインターフェースが継ぎ目無しの移行部を形成していない。段（段差）又は凹みはかなりの流れ方向変更による擾乱又は損失を生じさせて、燃料ノズルＩＦＣへ方向変更して入る流れの一様性に影響を及ぼす。従って、ヘッドエンド空気の流れを円滑にして、圧力損失を最小にし、流れトリップを防止し、且つ流れの場の擾乱を低減することは望ましいことであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６４６０３２６号
【発明の概要】
【０００６】
模範的な実施形態では、ガスタービン内の圧縮機吐出空気通路が、前側ケーシングの半径方向内側に配置されたキャップ・バッフルを含み、前記キャップ・バッフル及び前記前側ケーシングが圧縮機吐出空気のための上流側通路を画成する。キャップ・バックプレートが前記キャップ・バッフルの端部に配置され、前記キャップ・バックプレートは、圧縮機吐出空気を方向変更するのを容易にする湾曲した外面を含む。入口流れ調整器（ＩＦＣ）が前記キャップ・バックプレートと協働することができ、前記ＩＦＣは圧縮機吐出空気を旋回器入口へ向けて導くように位置決めされ且つ成形される。前記ＩＦＣの端部は、前記キャップ・バックプレートの前記湾曲した外面から連続する湾曲した外面を含む。
【０００７】
別の模範的な実施形態では、ガスタービンが、圧縮機吐出ケーシングに結合された前側ケーシングと、前記前側ケーシングに結合された端蓋と、前記端蓋に結合された複数の燃料ノズルと、圧縮機吐出空気通路とを含み、前記圧縮機吐出空気通路は、キャップ・バッフル、キャップ・バックプレート、及び前記キャップ・バックプレートと協働できるＩＦＣを含む。
【０００８】
更に別の模範的な実施形態では、ガスタービン内の入口流れ調整器と圧縮機吐出空気通路との間のインターフェースが、湾曲した外面を含むキャップ・バックプレートと、前記キャップ・バックプレートと協働できるＩＦＣとを含んでおり、前記ＩＦＣの端部は、前記キャップ・バックプレートの前記湾曲した外面から連続する湾曲した外面を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ガスタービンの簡略図である。
【図２】図２は、前側ケーシング及び圧縮機吐出空気通路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、典型的なガスタービン１０を例示する。図示のように、ガスタービン１０は、一般に、前部に圧縮機１２、中間部に１つ以上の燃焼器１４、及び後部にタービン１６を含む。圧縮機１２及びタービン１６は、典型的には、共通の回転子を利用する。典型的には、圧縮機１２が入口空気を圧縮し、次いで、空気は燃焼器１４へ向かう方向に方向変更され又は逆向きに流され、そこで空気は燃焼器を冷却し且つまた燃焼のための空気を供給するために用いられる。燃焼器１４は、圧縮された作動流体の流れの中に燃料を注入し、その混合物に点火して、高い温度、圧力及び速度を持つ燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは燃焼器１４を出てタービン１６へ流れ、そこで膨張して仕事を生成する。
【００１１】
各燃焼器１４を取り囲むケーシングが、圧縮機１２からの圧縮された作動流体を局限する。複数のノズルが端蓋に配列され、例えば、複数の外側ノズルが中心ノズルの周りに半径方向に配列される。圧縮機１２からの圧縮された作動流体は、ケーシングとライナーとの間を外側及び中心ノズルへ向かって流れ、ノズルは燃料を圧縮された作動流体と混合し、混合物が外側及び中心ノズルから上流側及び下流側の室の中に流れて、そこで燃焼が生じる。
【００１２】
図２は、複数の環状ノズルの内の１つに隣接した燃焼器前側ケーシング２０を通る断面図である。前側ケーシング２０は前端で圧縮機吐出ケーシング２２に結合され且つ後端で端蓋２４に結合されている。燃焼器燃料ノズルが端蓋２４に結合される。
【００１３】
上流側空気通路２６が、前側ケーシング２０の半径方向内側に配置されたキャップ・バッフル２８によって画成される。従来の構成では、ヘッドエンド圧縮機吐出空気が上流側通路２６を介して端蓋２４まで導かれる。そのヘッドエンド空気はほぼ１８０°方向変更して燃料ノズルへ導かれ、そこで下流での燃焼のために燃料と混合される。既存の設計では、キャップ・バッフルは、ヘッドエンド空気を燃料ノズルへ向かって方向変更させるのを容易にするために湾曲した端部又は先端部を含む。しかしながら、既存の設計では、かなりの流れ方向変更擾乱又は損失を生じさせ、これにより燃料ノズルへ方向変更して入る流れの一様性に悪影響を及ぼす。
【００１４】
図２に示された圧縮機吐出空気通路は、キャップ・バッフルに対するＩＦＣの位置変動を許容できる継ぎ目無しの移行部を提供しようとするものである。キャップ・バックプレート３０がキャップ・バッフル２８の端部に配置される。図示のように、キャップ・バックプレート３０は湾曲した外面を含み、該外面は圧縮機吐出空気の方向変更を容易にする。入口流れ調整器（ＩＦＣ）３２がキャップ・バックプレート３０と協働することができ、ＩＦＣ３２は圧縮機吐出空気を燃料ノズル入口３４へ向けて導くように位置決めされ且つ成形される。図示のように、ＩＦＣ３２の端部は、キャップ・バックプレート３０の湾曲した外面から本質的に連続する湾曲した外面を含む。
【００１５】
上流側空気通路２６は、燃料ノズルに入口空気を供給する環状通路である。ＩＦＣ３２は、一般に、環状に配列された複数の外側ノズルにわたって環状に延在する鐘口(bell-mouth)形状の円筒形構成要素を有する。
【００１６】
好ましくは、ＩＦＣ３２は、さねはぎ継ぎなどによりキャップ・バックプレート３０に結合される。すなわち、ＩＦＣ３２の端部３６が、キャップ・バックプレート３０中の対応するスロット又は溝３８と係合可能である。好ましくは、スロット３８は、ガスタービン構成要素の積み重ねの変動に対処できる寸法を持つ。スロット３８はまた、ＩＦＣの高さ及び位置の変動に対処できる寸法を持つ。
【００１７】
図示のように、ＩＦＣ３２はキャップ・バックプレート３０と燃料ノズル入口３４（旋回器入口）との間に接続される。図２はまた、ＩＦＣ３２の上流に旋回器４０を示している。
【００１８】
上流側通路と入口流れ調整器との間にインターフェースを設けることによって、ヘッドエンド空気流は、圧力損失を最小にし、流れトリップを防止し、且つ流れの場の擾乱を低減するように、円滑に方向変更（旋回）することができる。この構造の結果として、圧力及び空気供給量が追加されると共に、より一様に空気が供給され、その結果として燃焼をより一様にする。この結果は、火炎保持の危険が高くなることに起因するクワット(quat)燃料注入システムの場合に特に有利である。
【００１９】
本発明について最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられるものに関して説明したが、本発明が開示した実施形態に制限されないこと、またそれよりむしろ、本発明が「特許請求の範囲」に記載の精神及び範囲内に含まれる様々な修正及び等価な構成を包含するものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００２０】
１０  ガスタービン
２０  燃焼器前側ケーシング
２２  圧縮機吐出ケーシング
２４  端蓋
２６  上流側空気通路
２８  キャップ・バッフル
３０  キャップ・バックプレート
３２  入口流れ調整器（ＩＦＣ）
３４  燃料ノズル入口
３６  端部
３８  スロット
４０  旋回器
【図１】
2013167436.tif 000003
【図２】
2013167436.tif 000004