(57)【要約】【課題】燃料噴射装置への空気流を制御するエアシールドを提供すること。【解決手段】燃焼器（２０）の噴射装置（３２）用のエアシールド（１００，２００）は、第１の端部（１０１）から第２の端部（１０３）まで軸方向に延びる第１のセクション（１０２）と、エアシールドによって定められるチャンネル（１１２）と、を含む。チャンネルは、第２の端部（１０３）に近接した少なくとも１つの入口（１２０）を含む。少なくとも１つの入口（１２０）は、周囲の空気流（４４）の一部であるチャンネル空気流（１４４）を受け取るよう構成されている。チャンネル（１１２）は、噴射装置（３２）へのチャンネル空気流（１４４）の分配を制御するよう構成されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（２０）の噴射装置（３２）のためのエアシールド（１００，２００）であって、
第１の端部（１０１）から第２の端部（１０３）まで軸方向に延びる第１のセクション（１０２）と、
前記第２の端部（１０３）に近接した少なくとも１つの入口（１２０）を含む、前記エアシールドによって定められるチャンネル（１１２）と、
を備え、前記少なくとも１つの入口が、周囲の空気流（４４）の一部であるチャンネル空気流（１４４）を受け取るよう構成され、前記チャンネルが、前記噴射装置への前記チャンネル空気流の分配を制御するよう構成されている、エアシールド（１００，２００）
【請求項２】
前記第１のセクション（１０２）が、前記第２の端部（１０３）に近接したネック部（１０６）と、前記ネック部から延びるショルダー領域（１０８）のペアとを含み、前記少なくとも１つの入口（１２０）が、前記ネック部及び前記ショルダー領域のうちの少なくとも一方上に配置される、請求項１に記載のエアシールド（１００，２００）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの入口が、前記ショルダー領域の各々の付近にそれぞれのアパーチャを含む、請求項２に記載のエアシールド（１００，２００）。
【請求項４】
前記チャンネル（１１２）が更に、前記噴射装置（３２）の入口（１１４，２１４）の外周の周りで実質的に均一に前記チャンネル空気流（１４４）を分配するよう構成されている、請求項１に記載のエアシールド（１００，２００）。
【請求項５】
前記エアシールドが更に、前記第１の端部（１０１）に近接した環状ドーム領域（１１０）を備え、該環状ドーム領域が、前記噴射装置（３２）の入口（１１４）のリム（１１８）の上に位置付けられるように構成されたピーク部（１１６）を含む、請求項４に記載のエアシールド（１００，２００）。
【請求項６】
前記エアシールドが更に、前記第１の端部（１０１）に近接したスクロール領域（２３２）を備え、該スクロール領域が、前記噴射装置の入口（２１４）の周りに位置するよう構成された弓状経路に沿って全体的に減少する半径（２３４）により定められる、請求項４に記載のエアシールド（１００，２００）。
【請求項７】
前記エアシールドが更に、前記噴射装置の入口（２１４）にほぼ接線方向で前記噴射装置（３２）に近接する速度まで前記チャンネル空気流（１４４）を移行させるような形状にされた移行領域（２３０）を備える、請求項６に記載のエアシールド（１００，２００）。
【請求項８】
前記エアシールドが、前記噴射装置（３２）への燃料供給ライン（２９）の少なくとも一部を密閉するよう構成されている、請求項１に記載のエアシールド（１００，２００）。
【請求項９】
前記エアシールドが更に、第２のセクション（１０４）を備え、前記第１のセクション（１０２）が、前記第２のセクションの上を少なくとも部分的に延びるように構成された前記第２の端部にて入れ子部分（１３４）を含む、請求項１に記載のエアシールド（１００，２００）。
【請求項１０】
前記エアシールドが、前記噴射装置（３２）の直径の約１倍から約３倍である最大距離を前記燃焼器（２０）に沿って円周方向に延びるように構成される、請求項１に記載のエアシールド（１００，２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、全体的に、回転機械の燃焼器のための燃料噴射装置に関し、より詳細には、燃料噴射装置への空気流を制御するエアシールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンのような回転機械と共に使用される少なくとも一部の公知の燃焼器は、一次燃料ノズルから下流側に配置され、「遅延希薄噴射装置」と呼ばれることが多い少なくとも１つの二次燃料噴射装置を含む。少なくとも一部の公知の遅延希薄噴射装置は、圧縮機吐出ケーシングからのような供給空気と供給燃料とを混合する。しかしながら、このような供給空気は、一部の作動条件下で望ましい安定しておらず、又は均一ではない可能性があり、少量の燃料が遅延希薄噴射装置を通って燃焼器の外部に漏洩する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，６０１，８２０号明細書
【発明の概要】
【０００４】
１つの態様において、燃焼器の噴射装置用のエアシールドが提供される。エアシールドは、第１の端部から第２の端部まで軸方向に延びる第１のセクションと、エアシールドによって定められるチャンネルと、を含む。チャンネルは、第２の端部に近接した少なくとも１つの入口を含む。少なくとも１つの入口は、周囲の空気流の一部であるチャンネル空気流を受け取るよう構成されている。チャンネルは、噴射装置へのチャンネル空気流の分配を制御するよう構成されている。
【０００５】
別の態様において、ガスタービン用の燃焼器が提供される。燃焼器は、一次燃焼ゾーンを定めるライナと、ライナを実質的に囲むスリーブと、を含む。燃焼器はまた、一次燃焼ゾーンから下流側にあり流れ連通した二次燃焼ゾーンと、二次燃焼ゾーンから上流側で上記スリーブに結合された噴射装置とを含む。噴射装置は、一次燃焼ゾーンと流れ連通した少なくとも１つの移送管を含む。燃焼器は更に、エアシールドを含む。エアシールドは、第１の端部から第２の端部まで軸方向に延びる第１のセクションと、エアシールドによって定められるチャンネルと、を含む。チャンネルは、第２の端部に近接した少なくとも１つの入口を含む。少なくとも１つの入口は、燃焼器の周囲の空気流の一部であるチャンネル空気流を受け取るよう構成される。チャンネルは、噴射装置へのチャンネル空気流の分配を制御するよう構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】例示的なガスタービンの概略図。
【図２】図１の例示的なガスタービンと共に用いることができる例示的な燃焼器の概略断面図。
【図３】図２の例示的な燃焼器に結合されたエアシールドの第１の例示的な実施形態の斜視図。
【図４】図３の第１の例示的なエアシールドによって覆われる噴射装置の第１の実施形態の概略断面図。
【図５】図３及び４に示される第１の例示的なエアシールドの別の斜視図。
【図６】図２に示す燃焼器に結合され、噴射装置の第２の実施形態を覆うエアシールドの第２の例示的な実施形態の斜視図。
【図７】図６に示す噴射装置の第２の実施形態を覆う第２の例示的なエアシールドの概略断面図。
【図８】図１に示す例示的なガスタービンのようなガスタービン用の燃焼器を組み立てる例示的な方法のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本明細書で記載される例示的な方法及びシステムは、回転機械の燃焼器用の公知の遅延希薄噴射装置に関連する欠点の少なくとも一部を解消する。本明細書で記載される実施形態は、遅延希薄噴射装置を覆うよう構成されたエアシールドを含む。エアシールドは、遅延希薄噴射装置への空気流の分配を制御するチャンネルを定める。例えば、エアシールドは、遅延希薄噴射装置の入口内への対称的流れを可能にし、遅延希薄噴射装置における燃料／空気混合及び流れの均一性を改善するようにチャンネル中の空気流を分布させる形状にすることができる。その上、エアシールドは、遅延希薄噴射装置への燃料供給ラインの少なくとも一部を密閉することができる。
【０００８】
図１は、本開示のエアシールドの実施形態を用いることができる例示的なガスタービン１０の概略図である。例示的な１つの実施形態において、ガスタービン１０は、吸気セクション１２と、吸気セクション１２から下流側に結合された圧縮機セクション１４と、圧縮機セクション１４から下流側に結合された燃焼器セクション１６と、燃焼器セクション１６から下流側に結合されたタービンセクション１８とを含む。
【０００９】
タービンセクション１８は、ロータシャフト１７を介して圧縮機セクション１４に結合される。本明細書で使用される場合、用語「結合する」は、構成要素間の直接的な機械、電気、及び／又は通信接続に限定されず、複数の構成要素間の間接的な機械、電気、及び／又は通信接続をも含むことができる点に留意されたい。ガスタービン１０の作動中、吸気セクション１２は、圧縮機セクション１４に向けて空気を送る。圧縮機セクション１４は、空気を圧縮して高圧高温にし、圧縮した空気を燃焼器セクション１６に向けて吐出する。燃焼器セクション１６において、圧縮空気が燃料と混合及び点火されて、燃焼ガスを発生し、この燃焼ガスは、タービンセクション１８に向けて送られる。より具体的には、燃焼器セクション１６は、少なくとも１つの燃焼器２０を含み、この燃焼器２０において、燃料（例えば、天然ガス及び／又は燃料オイル）が空気流に噴射され、燃料空気混合気が点火されて高温の燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスがタービンセクション１８に向けて送られる。
【００１０】
燃焼ガスがタービンセクション１８内のロータシャフト１７に結合された少なくとも１つのロータブレード１９に回転エネルギーを与えると、タービンセクション１８は、燃焼ガスストリームからの熱エネルギーを機械的回転エネルギーに変換する。ロータシャフト１７は、限定ではないが、発電機及び／又は機械駆動装置用途などの負荷（図示せず）に結合することができる。排出燃焼ガスは、タービンセクション１８から流出する。
【００１１】
図２は、ガスタービン１０と共に用いることができる燃焼器２０の例示的な実施形態の概略断面図である。本開示の実施形態は、燃焼器２０に関して説明されるが、代替の実施形態では、燃焼器２０は、本開示の実施形態が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの好適な燃焼器とすることができる。例示の実施形態において、燃焼器２０は、ヘッド端部２２を含む。ライナ２４は、ヘッド端部２２から反対側の後方端部４６まで燃焼器２０の長手方向軸線４０に対して軸方向に延びる。ライナ２４は、スリーブ２６によって実質的に囲まれる。加えて、ヘッド端部２２に近接したスリーブ２６の前方部分４５は、スリーブハウジング３０により囲まれる。ライナ２４はまた、長手方向軸線４０の周りに円周方向に延びて、一次燃焼ゾーン２３をほぼ定める。二次燃焼ゾーン３３は、一次燃焼ゾーン２３から下流側に延びて流れ連通している。
【００１２】
ヘッド端部２２は、一次燃焼ゾーン２３内での燃焼において何らかの好適な方式で燃料と空気を混合するよう構成された複数の一次燃料ノズル２１を含む。一次燃焼ゾーン２３における燃料及び空気の混合気の燃焼により燃焼ガスが生成され、該燃焼ガスは、二次燃焼ゾーン３３に流入し、タービンセクション１８（図１に示す）に向けて送られる。
【００１３】
燃焼器２０はまた、少なくとも１つの二次又は遅延希薄噴射装置３２を含む。例示の実施形態において、各少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、二次燃焼ゾーン３３から上流側でスリーブ２６に結合される。特定の実施形態において、少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、ライナ２４の周りに円周方向に離間して配置された複数の遅延希薄噴射装置３２である。各少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、対応する燃料供給ライン２９から燃料を受け取る。１つの実施形態において、各燃料供給ライン２９は、スリーブハウジング３０の半径方向外面及びスリーブ２６の半径方向外面に沿って対応する遅延希薄噴射装置３２までほぼ軸方向に延びる。代替の実施形態において、燃料供給ライン２９は、スリーブハウジング３０及びスリーブ２６のうちの少なくとも一方内に少なくとも部分的に定めることができる。加えて又は代替として、燃料供給ライン２９は、スリーブハウジング３０及びスリーブ２６のうちの少なくとも一方から半径方向外向きに少なくとも部分的にオフセットすることができる。
【００１４】
各少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、燃料供給ライン２９から送給された燃料と、燃焼器２０を囲む空気流４４から吸い込まれた空気とを混合するよう構成される。特定の実施形態において、周囲の空気流４４は、圧縮機セクション１４（図１に示す）から供給される圧縮空気流である。その上、各少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、一次燃焼ゾーン２３と流れ連通した少なくとも１つの移送管３４を含む。少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、混合した燃料及び空気を少なくとも１つの移送管３４を通じて一次燃焼ゾーン２３に噴射するよう構成される。少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２によって噴射される燃料は、二次燃焼ゾーン３３において燃焼する。
【００１５】
各少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、燃焼器２０が本明細書で記載されるように機能することを可能にするあらゆる好適な設計のものとすることができる。例えば、限定ではないが、少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、ベルマウス形噴射装置、チューブインチューブ式噴射装置、スワール噴射装置、触媒リッチ噴射装置、及びシャワーヘッド型複数管噴射装置のうちの少なくとも１つとすることができる。
【００１６】
図３は、燃焼器２０に結合されたエアシールド１００の第１の例示的な実施形態の斜視図である。燃焼器２０の例示した特定の実施形態は、単に例証の目的で使用されており、エアシールド１００は、あらゆる好適な代替の燃焼器と共に用いることができる点を理解されたい。例示の実施形態において、少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、複数の円周方向に離間した遅延希薄噴射装置３２であり、対応する複数の円周方向に離間したエアシールド１００が燃焼器２０に結合されて、各エアシールド１００が対応する遅延希薄噴射装置３２を覆うようにされる。例示の実施形態において、各エアシールド１００は、複数の透過性のプラスチック材料から形成される。代替の実施形態において、エアシールド１００は、あらゆる好適な材料から形成することができる。
【００１７】
各エアシールド１００は、対応する遅延希薄噴射装置３２に近接して配置されるよう構成された第１の端部１０１から、スリーブハウジング３０に近接して配置されるよう構成された第２の端部１０３まで軸方向に延びる第１のセクション１０２を含む。特定の実施形態において、各エアシールド１００は、対応する遅延希薄噴射装置３２の直径の約１倍〜約３倍である最大距離を燃焼器２０に沿って円周方向に延びる。特定の実施形態において、各エアシールド１００は、対応する遅延希薄噴射装置３２の直径の約２倍である最大距離を燃焼器２０に沿って円周方向に延びる。代替の実施形態において、各エアシールド１００は、対応する遅延希薄噴射装置３２の直径の約３倍よりも大きい最大距離を燃焼器２０に沿って円周方向に延びる。
【００１８】
エアシールド１００は、燃焼器２０にエアシールド１００が結合されたときにチャンネル１１２を定める。チャンネル１１２は、周囲の空気流４４の一部であるチャンネル空気流１４４を受け取り、該チャンネル空気流１４４を遅延希薄噴射装置３２に分散するよう構成される。その上、エアシールド１００は、所望の形式で遅延希薄噴射装置３２へのチャンネル空気流１４４の分配を制御するチャンネル１１２を定める。
【００１９】
例えば、チャンネル１１２は、第１の端部１０１に近接した周囲空気流４４からではなく、第２の端部１０３に近接した周囲空気流４４から相当な部分のチャンネル空気流１４４を受け取るよう構成される。特定の実施形態において、第２の端部１０３に近接した周囲空気流４４は、第１の端部１０１に近接した周囲空気流４４と比べて相対的に動的ではない。従って、各チャンネル１１２は、対応する複数の円周方向に離間した遅延希薄噴射装置３２の各々に比較的均一な空気流１４４を分配するよう構成される。
【００２０】
例示の実施形態において、第１のセクション１０２は、スリーブ２６に結合され、エアシールド１００はまた、スリーブハウジング３０に結合された第２のセクション１０４を含む。第２のセクション１０４は、第１のセクション１０２と流れ連通している。代替の実施形態において、第２のセクション１０４は省略してもよい。また、例示の実施形態において、第１のセクション１０２は、第２の端部１０３に近接したネック部１０６と、ネック部１０６から延びるショルダー領域１０８のペアとを含む。第１のセクション１０２はまた、第１の端部１０１に近接した環状ドーム領域１１０を含み、該環状ドーム領域１１０は、遅延希薄噴射装置３２から半径方向外向きに配置されるように構成される。エアシールド１００のネック部１０６、ショルダー領域１０８のペア、及び環状ドーム領域１１０は更に、図４及び５に関して説明するように、遅延希薄噴射装置３２へのチャンネル空気流１４４の分配を所望の形式で制御するためのチャンネル１１２を定める。
【００２１】
図４は、図３に示すようなエアシールド１００により覆われた遅延希薄噴射装置３２の第１の特定の実施形態の概略断面図である。例示の実施形態において、遅延希薄噴射装置３２は、中心スピンドル入口１４６に加えて、ベルマルス形空気入口１１４を含む。チャンネル空気流１４４は、第２の端部１０３からチャンネル１１２内のベルマルス形空気入口１１４に接近する。環状ドーム領域１１０の影響が無視される場合には、チャンネル空気流１４４の不均衡な部分が、第２の端部１０３に近接したベルマルス形空気入口１１４のリム１１８の側部を越えて流れる傾向となり、これは、遅延希薄噴射装置３２を通過する非対称の空気流を生じる傾向となる。このような非対称の空気流は、遅延希薄噴射装置３２における燃料と空気の有効な混合を低下させる結果をもたらす傾向となる。
【００２２】
図４で分かるように、エアシールド１００の環状ドーム領域１１０は更に、遅延希薄噴射装置３２へのチャンネル空気流１４４の分配を制御するチャンネル１１２を定める。より具体的には、環状ドーム領域１１０は、遅延希薄噴射装置３２を覆って実質的に中心に配置され、環状ドーム領域１１０のピーク部１１６がベルマルス形空気入口１１４のリム１１８の上に位置付けられるようなサイズにされる。従って、環状ドーム領域１１０によって定められるチャンネル１１２の一部は、エアシールド１００の無い遅延希薄噴射装置と比べて、ベルマルス形空気入口１１４の外周付近で遅延希薄噴射装置３２内にチャンネル空気流１４４を実質的に均一に分配し、遅延希薄噴射装置３２を通るより対称的な空気流を生成するよう構成される。エアシールド１００は、何らかの好適な遅延希薄噴射装置３２と共に用いることができ、図４に示す遅延希薄噴射装置３２の特定の実施形態と共に使用することに限定されない点は理解されたい。例えば、ピーク部１１６及びリム１１８の外周は、例示の実施形態ではほぼ円形であるが、他の好適な形状であってもよい点は理解されたい。別の実施例において、遅延希薄噴射装置３２は例示の実施形態においてはスピンドル入口１４６を含むが、遅延希薄噴射装置３２の特定の他の実施形態は、スピンドル入口１４６を含まない。
【００２３】
図５は、チャンネル１１２への少なくとも１つの入口１２０が例示されたエアシールド１００の別の斜視図である。少なくとも１つの入口１２０は、チャンネル空気流１４４（図３に示す）として周囲空気４４の一部を受け取るよう構成される。各少なくとも１つの入口１２０は、第２の端部１０３にほぼ近接して配置される。例示の実施形態において、各少なくとも１つの入口１２０は、ネック部１０６及びショルダー領域１０８のうちの少なくとも一方に配置される。
【００２４】
例示の実施形態において、少なくとも１つの入口１２０は、サイドウィンドウ１２２を含む。各サイドウィンドウ１２２は、対応するショルダー領域１０８に沿ったエアシールド１００の第１のセクション１０２の側壁を通って定められる。少なくとも１つの入口１２０はまた、ネック部１０６の上壁を通って定められる少なくとも１つの上部ウィンドウ１２４を含むことができる。加えて、少なくとも１つの入口１２０は、各ショルダー領域１０８の上壁を通って定められる複数のアパーチャ１２６を含むことができ、また、ネック部１０６の上壁を通って定められる複数のアパーチャ１２８を含むことができる。少なくとも１つの入口１２０は更に、第２のセクションの壁を通って定められるアパーチャ又はウィンドウ１３０を含むことができる。例えば、例示の実施形態において、アパーチャ１３０は、燃料供給ライン２９がチャンネル１１２内に延びる開口の周りに定められる。加えて又は代替として、少なくとも１つの入口１２０は、何らかの他の好適なウィンドウ、アパーチャ、チャンネル、又はチャンネル１１２への他のタイプの入口を含むことができる。
【００２５】
本開示の範囲から逸脱することなく、何れかのタイプ又は位置の入口１２０と他の何れかのタイプ又は位置の入口１２０と組み合わせて用いることができる点は理解されたい。例えば、特定の実施形態において、少なくとも１つの入口１２０は、サイドウィンドウ１２２及び上部ウィンドウ１２４を含み、アパーチャ１２６，１２８及び１３０を含まない。別の実施例において、代替の実施形態では、少なくとも１つの入口１２０は、サイドウィンドウ１２２とアパーチャ１２６，１２８を含み、上部ウィンドウ１２４とアパーチャ１３０を含まない。一般に、入口１２０のタイプ及び数は、所望の形式での遅延希薄噴射装置３２（図３に示す）へのチャンネル空気流１４４の分布を更に制御するように選ぶことができる。例えば、アパーチャ１２６は、ショルダー領域１０８付近に追加のチャンネル空気流１４４を入力して、ショルダー領域１０８付近でチャンネル空気流１４４が分離する傾向を補償するのに用いることができる。同様に、上部ウィンドウ１２４及びアパーチャ１２８のうちの少なくとも１つは、チャンネル空気流１４４をエアシールド１００の側壁に近接して押し込むのに用いることができる。別の実施例において、上部ウィンドウ１２４及びアパーチャ１２８のうちの少なくとも１つのサイズに対するサイドウィンドウ１２２のサイズは、チャンネル空気流１４４が遅延希薄噴射装置３２に接近したときのチャンネル空気流１４４の非軸方向成分を低減するように選ぶことができる。
【００２６】
特定の実施形態において、エアシールド１００は、遅延希薄噴射装置３２から漏出する何らかの燃料を取り込むよう構成される。より具体的には、チャンネル１１２は、漏出した燃料を遅延希薄噴射装置３２を通じて一次燃焼ゾーン２３に戻すのに十分な遅延希薄噴射装置３２に向かう速度をチャンネル空気流１４４が発現させるように構成される。この速度のチャンネル空気流１４４により、漏出した燃料が少なくとも１つの入口１２０を通ってチャンネル１１２から流出するのが阻止される。
【００２７】
例示の実施形態において、第１のセクション１０２は、第２の端部１０３において、第２のセクション１０４の上を少なくとも部分的に延びるよう構成された入れ子部分１３４を含む。より具体的には、入れ子部分１３４は、長手方向軸線４０（図２に示す）にほぼ平行な方向で第２のセクション１０４の上を滑動するように構成され、その結果、エアシールド１００が、スリーブ２６とスリーブハウジング３０との間の長手方向軸線４０に平行な相対移動に適応するようになる。例えば、特定の実施形態において、ガスタービン１０の作動が開始すると、スリーブ２６は、スリーブハウジング３０に対してヘッド端部２２に向かって拡張する。第１のセクション１０２はスリーブ２６に結合されているので、第１のセクション１０２は、第２のセクション１０４に向かって移動する。入れ子部分１３４は、チャンネル１１２の保全性を維持するため、第２のセクション１０４の上をヘッド端部２２に向けて滑動する。ガスタービン１０の作動が停止すると、スリーブ２６は、スリーブハウジング３０から後退し、入れ子部分１３４は、チャンネル１１２の保全性を維持するため、第２のセクション１０４の上をヘッド端部２２から離れて滑動する。代替の実施形態では、第１のセクション１０２は、入れ子部分１３４を含まない。
【００２８】
図３及び５を参照すると、例示の実施形態において、エアシールド１００は、対応する燃料供給ライン２９の少なくとも一部を密閉するよう構成される。特定の実施形態において、エアシールド１００は、燃焼器の配送、設置、及び保守整備のうちの少なくとも１つの間の損傷から燃料供給ライン２９を保護するよう構成される。例えば、エアシールド１００は、他の場合では燃料供給ライン２９を損傷させる可能性がある偶発的衝撃を吸収するのに好適な強度及び剛性を有することができる。代替の実施形態では、エアシールド１００は、対応する燃料供給ライン２９の少なくとも一部を密閉するよう構成されていない。
【００２９】
図６は、燃焼器２０に結合され、遅延希薄噴射装置３２の第２の特定の実施形態を覆うエアシールド２００の第２の例示的な実施形態の斜視図であり、図７はその概略断面図である。上述のように、少なくとも１つの遅延希薄噴射装置３２は、複数の円周方向に離間した遅延希薄噴射装置３２とすることができ、対応する複数の円周方向に離間したエアシールド２００は、各エアシールド２００が対応する遅延希薄噴射装置３２を覆うように燃焼器２０に結合することができる。各エアシールド２００は、一般に、エアシールド１００について上述したものと同様の軸方向及び円周方向範囲を有する。
【００３０】
図６及び７を参照すると、エアシールド２００は、幾つかの点でエアシールド１００と実質的に同様であり、同様の特徴要素には同じ参照符号が与えられる。例えば、エアシールド２００は、第１の端部１０１から第２の端部１０３まで延び、周囲の空気流４４の一部であるチャンネル空気流１４４を受け取るよう構成されたチャンネル１１２を定め、第１の端部１０１ではなく第２の端部１０３に近接した周囲の空気流４４からチャンネル空気流１４４の相当部分を受け取るよう構成されている。加えて、エアシールド２００は、スリーブ２６に結合された第１のセクション１０２と、任意選択的に、スリーブハウジング３０に結合された第２のセクション１０４とを含む。例示の実施形態において、第１のセクション１０２は、第２の端部１０３に近接したネック部１０６と、ネック部１０６から延びるショルダー領域１０８のペアと、少なくとも１つの入口１２０と、任意選択的に入れ子部分１３４とを含む。例示の実施形態において、少なくとも１つの入口１２０は、サイドウィンドウ１２２及び上部ウィンドウ１２４を含むが、代替の実施形態では、エアシールド１００に関して上記で説明したように、あらゆる好適な入口１２０の組み合わせを用いることができる。同様に、例示の実施形態において、エアシールド２００は、対応する燃料供給ライン２９の少なくとも一部を密閉するよう構成されているが、代替の実施形態では、エアシールド２００は、対応する燃料供給ライン２９の少なくとも一部を密閉するよう構成されていない。
【００３１】
上述のように、遅延希薄噴射装置３２は、混合した燃料及び空気を少なくとも１つの移送管３４を通じて一次燃焼ゾーン２３（図２に示す）に噴射するよう構成される。図６及び７の例示の実施形態において、遅延希薄噴射装置３２は、スピンドル入口２４６に加えて、スワール入口２１４を含む。スワール入口２１４は、スワール入口２１４の中心軸線２２０の周りに円周方向に離間した複数のベーン２１６を含む。中心軸線２２０は、エアシールド２００が燃焼器２０に結合されたときに、スリーブ２６の表面に対して垂直であるように定められる。各ベーン２１６は、該ベーンを貫通して中心軸線２２０から延びる半径方向線２２２に対してベーン角２２６の向きにされる。特定の実施形態において、スワール入口２１４により与えられるスワールは、遅延希薄噴射装置３２による燃料及び空気の混合を改善する。
【００３２】
例示の実施形態において、エアシールド２００は、第１の端部１０１に近接したスクロール領域２３２を含み、該スクロール領域２３２は、遅延希薄噴射装置３２から半径方向外向きに配置されるよう構成される。エアシールド２００はまた、スクロール領域２３２と第２の端部１０３との間に配置される移行領域２３０を含む。スクロール領域２３２は、エアシールド２００が燃焼器２０に結合されたときに、中心軸線２２０上に位置するよう構成された中心点２３６から測定した半径２３４により定められる。半径２３４は、複数のそれぞれの位置において図６に例示されるように、全体的にスワール入口２１４の周りで弓状経路に沿って減少している。例示の実施形態において、半径２３４は、全体的に、スクロール領域２３２が移行領域２３０と交差する位置に近接した最大値から減少している。スクロール領域２３２、移行領域２３０、ネック部１０６、及びショルダー領域１０８のペアは、流れ連通しており、本明細書で記載されるように、所望の方式で遅延希薄噴射装置３２へのチャンネル空気流１４４の分配を制御するチャンネル１１２を定める。
【００３３】
チャンネル空気流１４４は、第２の端部１０３からチャンネル１１２内のスワール入口２１４に接近する。スクロール領域２３２の影響が無視される場合には、チャンネル空気流１４４の不均衡な部分が、ベーン角２２６に対して有意に変化するある角度範囲にて複数のベーン２１６のうちの特定のベーンに衝突する傾向となり、これは、スワール入口２１４の外周付近の入口速度の有意な変化をもたらし、遅延希薄噴射装置３２を通過する非対称の空気流を生じる傾向となる。このような非対称の空気流は、遅延希薄噴射装置３２における燃料と空気の有効な混合を低下させる結果をもたらす傾向となる。
【００３４】
図６で分かるように、スワール入口２１４の周りの弓状経路に沿った半径２３４の全体的な減少は、チャンネル空気流１４４にプリスワール（予旋回）を与える傾向をもたらす。従って、スクロール領域２３２は、空気流１４４が各ベーン２１６に衝突する角度の変動が減少するような形状にされる。その上、例示の実施形態において、移行領域２３０は、第２の端部１０３に近接した略軸方向速度から、スワール入口２１４にほぼ接線方向で遅延希薄噴射装置３２に近接する速度までチャンネル空気流１４４を移行させるような形状にされる。従って、移行領域２３０は、空気流１４４が各ベーン２１６に衝突する角度の変動を減少させるようスクロール領域２３２と協働する。
【００３５】
例示の実施形態において、ベーン２１６は、スワール入口２１４が中心軸線２２０の周りで反時計周りのスワールを与えるように構成されるような向きのベーン角２２６を有し、半径２３４は、チャンネル空気流１４４に対してこれに応じた反時計回りのプリスワールを与えるようにスワール入口２１４の周りにこれに応じた反時計回りの経路に沿って減少する。その上、移行領域２３０は、チャンネル空気流１４４を反時計回りの接線速度に移行できるような向きにされる。代替の実施形態（図示せず）では、ベーン２１６は、スワール入口２１４が中心軸線２２０の周りで時計周りのスワールを与えるように構成されるような反対向きのベーン角２２６を有し、半径２３４は、チャンネル空気流１４４に対してこれに応じた時計回りのプリスワールを与えるようにスワール入口２１４の周りにこれに応じた時計回りの経路に沿って減少し、移行領域２３０は、チャンネル空気流１４４を時計回りの接線速度に移行できるような向きにされる。
【００３６】
従って、スクロール領域２３２によって及び任意選択的には移行領域２３０によっても定められるチャンネル１１２の一部は、エアシールド２００を有していない遅延希薄噴射装置と比べて、スワール入口２１４の外周付近で遅延希薄噴射装置３２に実質的に均一にチャンネル空気流１４４を分配して、遅延希薄噴射装置３２を通過するより対称的な空気流が生成されるよう構成される。エアシールド２００は、何らかの好適な遅延希薄噴射装置３２と共に用いることができ、図６及び７に示す遅延希薄噴射装置３２の特定の実施形態と共に使用することに限定されない点は理解されたい。
【００３７】
図８には、ガスタービン（ガスタービン１０など）用の燃焼器（燃焼器２０など）を組み立てる例示的な方法８００が示される。図１〜７を参照すると、方法８００は、エアシールド（エアシールド１００又はエアシールド２００など）の第１の端部（第１の端部１０１など）を噴射装置（遅延希薄噴射装置３２など）に近接して配置するステップを含む。方法８００はまた、エアシールドの第２の端部（第２の端部１０３など）を第１の端部の上流側に配置するステップ８０４を含む。方法８００は更に、チャンネル（チャンネル１１２など）が定められるようにエアシールドをスリーブ（スリーブ２６など）に結合するステップ８０６を含む。チャンネルは、チャンネル空気流（チャンネル空気流１４４など）の噴射装置への分配を制御するよう構成される。チャンネルは、第２の端部に近接して少なくとも１つの入口（少なくとも１つの入口１２０）を有する。少なくとも１つの入口は、チャンネル空気流として燃焼器の周囲の空気流（周囲の空気流４４など）の一部を受け取るよう構成される。
【００３８】
特定の実施形態において、エアシールドをスリーブに結合するステップ８０６は更に、チャンネル空気流を噴射装置のベルマウス形空気入口１１４又はスワール入口２１４などの入口の外周の周りに実質的に均一に分配するようチャンネルが更に構成されるようにエアシールドを結合するステップ８０８を含む。エアシールドは、第１の端部に近接した環状ドーム領域（環状ドーム領域１１０など）を有することができ、方法８００は更に、噴射装置の入口のリム（リム１１８）の上に環状ドーム領域のピーク部（ピーク部１１６など）を位置付けるステップ８１０を含むことができる。代替として又はこれに加えて、エアシールドは、第１の端部に近接したスクロール領域（スクロール領域２３２など）を含むことができ、エアシールドをスリーブに結合するステップ８０６は更に、スクロール領域の半径が噴射装置の入口の周りの弓状経路に沿って全体的に減少するようにエアシールドを結合するステップ８１２を含むことができる。特定の実施形態において、エアシールドをスリーブに結合するステップ８０６は更に、エアシールド内で噴射装置への燃料供給ライン（燃料供給ライン２９など）の少なくとも一部を密閉するステップ８１４を含む。
【００３９】
燃焼器の遅延希薄噴射装置を覆うように構成されたエアシールドの例示的な実施形態について、上記で詳細に説明した。本実施形態は、遅延希薄噴射装置への空気流の分配を制御する上で利点を提供する。例えば、エアシールドは、遅延希薄噴射装置の入口への対称的流れを可能にして、遅延希薄噴射装置における燃料／空気の混合及び流れの均一性を改善できるような形状にすることができる。本実施形態はまた、エアシールドが燃料供給ラインの少なくとも一部を密閉して、例えば、燃焼器の配送、設置、及び保守整備の間に燃料供給ラインを保護することができる。
【００４０】
本明細書で記載される方法及びシステムは、本明細書で記載される特定の実施形態に限定されない。例えば、各システムの構成要素及び／又は各方法のステップは、本明細書で記載される他の構成要素及び／又はステップから独立して別個に使用及び／又は実施することができる。加えて、各構成要素及び／又はステップはまた、他の組立体及び方法と共に使用及び／又は実施することができる。
【００４１】
様々な特定の実施形態に関して本開示を説明してきたが、本開示の技術的思想から逸脱することなく、種々の変更を実施することができることは、当業者出あれば理解されるであろう。本発明の種々の実施形態の特定の特徴は一部の図面で示され、他の図面では示されない場合があるが、これは便宜上のことに過ぎない。更に、本明細書における「１つの実施形態」という表現は、記載された特徴要素が同様に組み込まれた追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈することを意図したものではない。本開示の原理によれば、図面の何れかの特徴は、他の何れかの図面のあらゆる特徴と組み合わせて言及し及び／又は特許請求することができる。
【００４２】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
燃焼器の噴射装置のためのエアシールドであって、第１の端部から第２の端部まで軸方向に延びる第１のセクションと、上記第２の端部に近接した少なくとも１つの入口を含む、上記エアシールドによって定められるチャンネルと、を備え、上記少なくとも１つの入口が、周囲の空気流の一部であるチャンネル空気流を受け取るよう構成され、上記チャンネルが、上記噴射装置への上記チャンネル空気流の分配を制御するよう構成されている、エアシールド
［実施態様２］
上記第１のセクションが、上記第２の端部に近接したネック部と、上記ネック部から延びるショルダー領域のペアとを含み、上記少なくとも１つの入口が、上記ネック部及び上記ショルダー領域のうちの少なくとも一方上に配置される、実施態様１に記載のエアシールド。
［実施態様３］
上記少なくとも１つの入口が、上記ショルダー領域の各々の付近にそれぞれのアパーチャを含む、実施態様２に記載のエアシールド。
［実施態様４］
上記チャンネルが更に、上記噴射装置の入口の外周の周りで実質的に均一に上記チャンネル空気流を分配するよう構成されている、実施態様１に記載のエアシールド。
［実施態様５］
上記エアシールドが更に、上記第１の端部に近接した環状ドーム領域を備え、該環状ドーム領域が、上記噴射装置の入口のリムの上に位置付けられるように構成されたピーク部を含む、実施態様４に記載のエアシールド。
［実施態様６］
上記エアシールドが更に、上記第１の端部に近接したスクロール領域を備え、該スクロール領域が、上記噴射装置の入口の周りに位置するよう構成された弓状経路に沿って全体的に減少する半径により定められる、実施態様４に記載のエアシールド。
［実施態様７］
上記エアシールドが更に、上記噴射装置の入口にほぼ接線方向で上記噴射装置に近接する速度まで上記チャンネル空気流を移行させるような形状にされた移行領域を備える、実施態様６に記載のエアシールド。
［実施態様８］
上記エアシールドが、上記噴射装置への燃料供給ラインの少なくとも一部を密閉するよう構成されている、実施態様１に記載のエアシールド。
［実施態様９］
上記エアシールドが更に、第２のセクションを備え、上記第１のセクションが、上記第２のセクションの上を少なくとも部分的に延びるように構成された上記第２の端部にて入れ子部分を含む、実施態様１に記載のエアシールド。
［実施態様１０］
上記エアシールドが、上記噴射装置の直径の約１倍から約３倍である最大距離を上記燃焼器に沿って円周方向に延びるように構成される、実施態様１に記載のエアシールド。
［実施態様１１］
ガスタービン用の燃焼器であって、一次燃焼ゾーンを定めるライナと、上記ライナを実質的に囲むスリーブと、上記一次燃焼ゾーンから下流側にあり流れ連通した二次燃焼ゾーンと、上記二次燃焼ゾーンから上流側で上記スリーブに結合され且つ上記一次燃焼ゾーンと流れ連通した少なくとも１つの移送管を含む噴射装置と、エアシールドとを備え、該エアシールドが、第１の端部から第２の端部まで軸方向に延びる第１のセクションと、上記第２の端部に近接した少なくとも１つの入口を含む、上記エアシールドによって定められるチャンネルと、を備え、上記少なくとも１つの入口が、燃焼器の周囲の空気流の一部であるチャンネル空気流を受け取るよう構成され、上記チャンネルが、上記噴射装置への上記チャンネル空気流の分配を制御するよう構成されている、ガスタービン用の燃焼器。
［実施態様１２］
上記第１のセクションが、上記第２の端部に近接したネック部と、上記ネック部から延びるショルダー領域のペアとを含み、上記少なくとも１つの入口が、上記ネック部及び上記ショルダー領域のうちの少なくとも一方上に配置される、実施態様１１に記載のエアシールド。
［実施態様１３］
上記少なくとも１つの入口が、上記ショルダー領域の各々の付近にそれぞれのアパーチャを含む、実施態様２に記載のエアシールド。
［実施態様１４］
上記チャンネルが更に、上記噴射装置の入口の外周の周りで実質的に均一に上記チャンネル空気流を分配するよう構成されている、実施態様１１に記載のエアシールド。
［実施態様１５］
上記エアシールドが更に、上記第１の端部に近接した環状ドーム領域を備え、該環状ドーム領域が、上記噴射装置の入口のリムの上に位置付けられるように構成されたピーク部を含む、実施態様１４に記載のエアシールド。
［実施態様１６］
上記エアシールドが更に、上記第１の端部に近接したスクロール領域を備え、該スクロール領域が、上記噴射装置の入口の周りに位置するよう構成された弓状経路に沿って全体的に減少する半径により定められる、実施態様１４に記載のエアシールド。
［実施態様１７］
上記エアシールドが更に、上記噴射装置の入口にほぼ接線方向で上記噴射装置に近接する速度まで上記チャンネル空気流を移行させるような形状にされた移行領域を備える、実施態様１６に記載のエアシールド。
［実施態様１８］
上記エアシールドが、上記噴射装置への燃料供給ラインの少なくとも一部を密閉するよう構成されている、実施態様１１に記載のエアシールド。
［実施態様１９］
上記エアシールドが更に、第２のセクションを備え、上記第１のセクションが、上記第２のセクションの上を少なくとも部分的に延びるように構成された上記第２の端部にて入れ子部分を含む、実施態様１１に記載のエアシールド。
［実施態様２０］
上記エアシールドが、上記噴射装置の直径の約１倍から約３倍である最大距離を上記燃焼器に沿って円周方向に延びるように構成される、実施態様１１に記載のエアシールド。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ガスタービン
１２  吸気セクション
１４  圧縮機セクション
１６  燃焼器セクション
１７  ロータシャフト
１８  タービンセクション
１９  少なくとも１つのロータブレード
２０  燃焼器
２１  一次燃料ノズル
２２  ヘッド端部
２３  一次燃焼ゾーン
２４  ライナ
２６  スリーブ
２９  燃料供給ライン
３０  スリーブハウジング
３２  遅延希薄噴射装置
３３  二次燃焼ゾーン
３４  少なくとも１つの移送管
４０  長手方向軸線
４４  周囲の空気流
４５  前方部分
４６  後方端部
１００  エアシールド
１０１  第１の端部
１０２  第１のセクション
１０３  第２の端部
１０４  第２のセクション
１０６  ネック部
１０８  ショルダー領域
１１０  環状ドーム領域
１１２  チャンネル
１１４  ベルマウス形空気入口
１１６  ピーク部
１１８  リム
１２０  少なくとも１つの入口
１２２  サイドウィンドウ
１２４  上部ウィンドウ
１２６  複数のアパーチャ
１２８  複数のアパーチャ
１３０  アパーチャ
１３４  入れ子部分
１４４  チャンネル空気流
１４６  スピンドル入口
２００  エアシールド
２１４  スワール入口
２１６  複数のベーン
２２０  中心軸線
２２２  半径方向線
２２６  ベーン角
２３０  移行領域
２３２  スクロール領域
２３４  半径
２３６  中心点
２４６  スピンドル入口
８００  方法
８０２  配置ステップ
８０４  配置ステップ
８０６  結合ステップ
８０８  結合ステップ
８１０  位置付けステップ
８１２  結合ステップ
８１４  密閉ステップ
【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】
2016166728.tif 000009
【図８】
2016166728.tif 000010
【外国語明細書】
2016166728000001.pdf