(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンの燃焼器の作動効率を、全体的に向上させることが可能な軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システムを提供する。【解決手段】燃料噴射装置２０４は、マニホールド２２０と、このマニホールドに連結されたハウジング２１２とを備える。このハウジングは内部チャンバ２５４を画定している。また、本燃料噴射装置は、内部チャンバ内に配置されたノズル２１０を備える。このノズルは、各々が近位端部２３４と、遠位端部２３６と、これらの間に延びる多孔本体２３８とを有する混合管２３２のアレイ２３０を備える。各本体の穿孔部２４６が内部チャンバと流体連通して、燃料と圧縮ガスとの混合物を遠位端部から排出しやすくするように、近位端部をマニホールドと流体連結している。【選択図】図３
2017142050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射装置（２０４）であって、
マニホールド（２２０）と、
前記マニホールド（２２０）に連結され、内部チャンバ（２５４）を画定しているハウジング（２１２）と、
前記内部チャンバ（２５４）内に配置され、かつ混合管（２３２、３０２、４００）のアレイ（２３０、３００）を備え、混合管（２３２、３０２、４００）の各々が近位端部（２３４）と、遠位端部（２３６）と、これらの間に延びる多孔本体（２３８）とを有するノズル（２１０）であって、前記本体（２３８）のそれぞれの穿孔部（２４６、３１４、４０２）が前記内部チャンバ（２５４）と流体連通して、燃料（１３８）と圧縮ガス（１１４）との混合物（１３２）を前記遠位端部（２３６）から排出しやすくするように、前記近位端部（２３４）を前記マニホールド（２２０）と流体連結している、ノズル（２１０）とを備えている、燃料噴射装置（２０４）。
【請求項２】
前記ハウジング（２１２）が、前記内部チャンバ（２５４）を中心に延びるプレナム（２５６）を画定している内側壁（２５０）と外側壁（２５２）とを備えており、前記内側壁（２５０）が、前記プレナム（２５６）を前記内部チャンバ（２５４）と流体連結している複数の入口（２６０）を備えている、請求項１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
【請求項３】
前記混合管（２３２、３０２、４００）がそれぞれ、各近位端部（２３４）から各遠位端部（２３６）まで概ね直線状に延びている、請求項１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
【請求項４】
前記アレイ（２３０、３００）が、複数の列（２４８、３１２、４０４）状になった前記混合管（２３２、３０２、４００）を備える、請求項１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
【請求項５】
前記列（２４８、３１２、４０４）の第１の列に配置された前記混合管（２３２、３０２、４００）が、前記列（２４８、３１２、４０４）の第２の列に配置された前記混合管（２３２、３０２、４００）に対してオフセットされている、請求項４に記載の燃料噴射装置（２０４）。
【請求項６】
前記穿孔部（２４６、３１４、４０２）を複数の略らせん状の列（２４８、３１２、４０４）に配置している、請求項１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
【請求項７】
前記燃料噴射装置（２０４）が、ガスタービンアセンブリ（１００）の軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム（１２４、２００）のための２次燃料噴射装置（１２８、２０４）である、請求項１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
【請求項８】
ガスタービンアセンブリ（１００）の軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム（１２４、２００）であって、前記ＡＦＳシステム（１２４、２００）が、
１次燃料噴射装置（１２６、２０２）と、
２次燃料噴射装置（１２８、２０４）であって、マニホールド（２２０）と、前記マニホールド（２２０）に連結され、内部チャンバ（２５４）を画定しているハウジング（２１２）と、前記内部チャンバ（２５４）内に配置され、かつ混合管（２３２、３０２、４００）のアレイ（２３０、３００）を備え、混合管（２３２、３０２、４００）の各々が近位端部（２３４）と、遠位端部（２３６）と、これらの間に延びる多孔本体（２３８）とを有するノズル（２１０）であって、前記本体（２３８）それぞれの穿孔部（２４６、３１４、４０２）が前記内部チャンバ（２５４）と流体連通して、燃料（１３８）と圧縮ガス（１１４）との混合物（１３２）を前記遠位端部（２３６）から排出しやすくするように、前記近位端部（２３４）を前記マニホールド（２２０）と流体連結している、ノズル（２１０）とを備えた２次燃料噴射装置（１２８、２０４）とを備える、軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム（１２４、２００）。
【請求項９】
前記ハウジング（２１２）が、前記内部チャンバ（２５４）を中心に延びるプレナム（２５６）を画定している内側壁（２５０）と外側壁（２５２）とを備えており、前記内側壁（２５０）が、前記プレナム（２５６）を前記内部チャンバ（２５４）と流体連結している複数の入口（２６０）を備えている、請求項８に記載のＡＦＳシステム（１２４、２００）。
【請求項１０】
前記混合管（２３２、３０２、４００）がそれぞれ、自身の各近位端部（２３４）から自身の各遠位端部（２３６）まで概ね直線状に延びている、請求項８に記載のＡＦＳシステム（１２４、２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、概して燃料噴射装置に関し、特に、タービンアセンブリに使用する燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの公知のガスタービンアセンブリは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを含む。この圧縮機にガスを流入させ、燃料と混合する前にこれを圧縮する。ここで得られた混合物を燃焼器内で点火して、燃焼ガスを発生させる。この燃焼ガスは燃焼器を経てタービンを通過し、これによりタービンが駆動され、次いでこのタービンは、自身に連結された発電機を作動させることができる。
【０００３】
多くの公知の燃焼器は、燃焼ゾーン内に燃料を噴射するために使用する軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システムを有している。少なくともいくつかの公知のＡＦＳシステムは１次燃料噴射装置と、これの下流に配置された２次燃料噴射装置とを含んでおり、これによって燃焼ゾーン内で異なる軸方向段階において、１次および２次燃料噴射装置が燃焼ゾーンに燃料を噴射するようにしている。その点において、２次燃料噴射装置の混合機能が、タービンアセンブリの作動効率と排出品質とに影響を与える可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０３６０１９３号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、燃料噴射装置を提供している。この燃料噴射装置はマニホールドと、このマニホールドに連結されたハウジングとを含む。このハウジングは内部チャンバを画定している。また、燃料噴射装置は、この内部チャンバ内に配置されたノズルを含む。このノズルは、各々が近位端部と、遠位端部と、これらの間に延びる多孔本体とを有する混合管のアレイを含む。この近位端部は、各本体の穿孔部が内部チャンバと流体連通して、燃料と圧縮ガスとの混合物を遠位端部から排出しやすくするように、マニホールドと流体連結されている。
【０００６】
別の態様では、燃料噴射装置の製造方法を提供している。本方法は、内部チャンバを画定しているハウジングに対し、マニホールドを連結する工程を含む。また、本方法は、ハウジングの内部チャンバ内にノズルを配置する工程を含む。このノズルは、各々が近位端部と、遠位端部と、これらの間に存在する多孔本体とを有する混合管のアレイを備えている。本方法はさらに、各本体の穿孔部が内部チャンバと流体連通して、燃料と圧縮ガスとの混合物を遠位端部から排出しやすくするように、混合管の近位端部をマニホールドと流体連結する工程を含む。
【０００７】
別の態様では、ガスタービンアセンブリの軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システムを提供している。ＡＦＳシステムは、１次燃料噴射装置と２次燃料噴射装置とを含む。この２次燃料噴射装置はマニホールドと、このマニホールドに連結されたハウジングとを含む。このハウジングは内部チャンバを画定している。２次燃料噴射装置はさらに、内部チャンバ内に配置されたノズルを含む。このノズルは、各々が近位端部と、遠位端部と、これらの間に延びる多孔本体とを有する混合管のアレイを含む。この近位端部は、各本体の穿孔部が内部チャンバと流体連通して、燃料と圧縮ガスとの混合物を遠位端部から排出しやすくするように、マニホールドと流体連結されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的なタービンアセンブリの概略図である。
【図２】図１に示したタービンアセンブリに使用する例示的な軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システムの概略図である。
【図３】図２に示したＡＦＳシステムに使用することができる２次燃料噴射装置の概略図である。
【図４】図３に示した２次燃料噴射装置の概略断面図で、図３の平面４−４に沿って見た図である。
【図５】図３に示した２次燃料噴射装置に使用する例示的な混合管のアレイを表す斜視図である。
【図６】図５に示したアレイにおける１つの混合管を表す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、燃料噴射装置について詳細に説明するが、これを一例として示すのであって、限定するものではない。この説明により、当業者であれば、本燃料噴射装置を製造し、かつ使用することが可能となり、またこの説明において、本燃料噴射装置を製造し、かつ使用するに際し、最良の形態であると現在考えられるものを含む、本燃料噴射装置のいくつかの実施形態を記載している。タービンアセンブリ内で連結している態様で、例示的な燃料噴射装置を本明細書に記載している。ただし、本燃料噴射装置を、ガスタービンアセンブリの他、多岐にわたる分野において、広範囲のシステムに対して一般に適用できることが企図されている。
【００１０】
図１で例示的なタービンアセンブリ１００を示している。例示的実施形態では、タービンアセンブリ１００は、中心軸線１１０に沿ってケーシング１０８内で相互に流体連結されている圧縮機１０２と、燃焼器１０４と、タービン１０６とを含むガスタービンアセンブリである。運転中、作動ガス１１２を圧縮機１０２に流入させ、その後圧縮して燃焼器１０４内に送っている。圧縮ガス１１４を燃料（図示せず）と混合し、燃焼器１０４内で点火して、燃焼ガス１１６を発生させるが、この燃焼ガス１１６はタービン１０６へと送られ、次いで排気１１８としてタービン１０６から排出される。
【００１１】
例示的実施形態では、燃焼器１０４は複数の燃焼缶１２０を含む。燃焼缶１２０は、燃料送給システム（たとえば、軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム１２４）を介して燃料と圧縮ガス１１４とを噴射する対象となる燃焼ゾーン１２２を画定している。例示的実施形態では、ＡＦＳシステム１２４は、１次燃料噴射装置１２６と、この１次燃料噴射装置１２６の軸方向下流に存在する２次燃料噴射装置１２８とを含む。１次燃料噴射装置１２６を介して燃焼ゾーン１２２に対し、燃料と圧縮ガス１１４との第１の混合物１３０を噴射し、２次燃料噴射装置１２８を介して燃焼ゾーン１２２に対し、燃料と圧縮ガス１１４との第２の混合物１３２を噴射している。２次燃料噴射装置１２８をそれぞれ、燃焼ゾーン１２２の一部を画定しているスリーブアセンブリ１３４に連結しており、導管１３６を介して２次燃料噴射装置１２８それぞれに対し、燃料を供給している。他の実施形態では、タービンアセンブリ１００は、任意の適切な形式で配置された任意の適切な数の燃料噴射装置を有することができる。
【００１２】
図２で、タービンアセンブリ１００に使用する例示的なＡＦＳシステム２００を示している。例示的実施形態では、ＡＦＳシステム２００は、燃焼ゾーンに１２２に対し、燃料１３８と圧縮ガス１１４との第１の混合物１３０を噴射する１次燃料噴射装置２０２と、燃焼ゾーン１２２に対し、燃料１３８と圧縮ガス１１４との第２の混合物１３２を噴射する、スリーブアセンブリ１３４に連結され、かつ１次燃料噴射装置２０２の下流に存在する２次燃料噴射装置２０４とを含む。燃焼缶１２０を支持しているケーシングフランジ１４０を通過する導管２０６に対し、２次燃料噴射装置２０４を連結している。導管２０６を介して、２次燃料噴射装置２０４に対し、燃料１３８を供給している。２次燃料噴射装置２０４は、圧縮ガス１１４が２次燃料噴射装置２０４に進入することと、かつこれを導管２０６内の燃料１３８と混合し、次いで、そこで生じた混合物を、第２の混合物１３２として燃焼ゾーン１２２に噴射することとを可能にする大きさに調整された複数の開口部２０８を有している。他の実施形態では、２次燃料噴射装置２０４に対して圧縮ガス１１４を供給するために、開口部２０８の代わりに、あるいはこれと組み合わせる態様で、少なくとも１つの導管（図示せず）を２次燃料噴射装置２０４に連結することができる。
【００１３】
図３および４は、ＡＦＳシステム２００の２次燃料噴射装置２０４を示す概略図である。例示的実施形態では、２次燃料噴射装置２０４はノズル２１０と、このノズル２１０に連結されたハウジング２１２とを含む。スリーブアセンブリ１３４内で画定されている開口部１４２において、ハウジング２１２はスリーブアセンブリ１３４に装着されており、またノズル２１０は、燃焼ゾーン１２２内に第２の混合物１３２を噴射し、かつ射出軸２１４に概ね沿うように、ハウジング２１２内に配向されている。２次燃料噴射装置２０４は、射出軸２１４に対して概ね垂直に延びる半径方向寸法２１６と、射出軸２１４に対して延びる円周方向寸法２１８とを有している。本明細書で使用される場合、用語「半径」（またはこれのいずれかの変形）は、任意の適切な形状（たとえば、正方形、長方形、三角形等）の中心から外方に延びる寸法を指しており、円形形状の中心から外方に延びる寸法に限定されるものではない。同様に、本明細書で使用される場合、用語「円周」（またはこれのいずれかの変形）は、任意の適切な形状（たとえば、正方形、長方形、三角形等）の中心付近に延びる寸法を指しており、円形形状の中心付近に延びる寸法に限定されるものではない。
【００１４】
例示的実施形態では、ノズル２１０はマニホールド２２０と、このマニホールド２２０に連結された混合管２３２のアレイ２３０とを含む。各混合管２３２は概ね円筒形であり、開口近位端部２３４と、開口遠位端部２３６と、近位端部２３４から遠位端部２３６まで延びる本体２３８とを有しており、これにより、遠位端部２３６から近位端部２３４にかけて存在する流路２４０を画定している。混合管２３２の近位端部２３４がマニホールド２２０を介して導管２０６と流体連通するように、マニホールド２２０は、導管２０６に連結している。隣接する混合管２３２間に空間２４２を画定し、かつ混合管２３２の遠位端部２３６をスリーブアセンブリ１３４と概ね整合させる（すなわち、遠位端部２３６が、スリーブアセンブリ１３４の外側表面１４４によって画定されている平面２４４に沿って概ね配向されている）ように、各混合管２３２が、射出軸２１４に対して略平行な関係において、近位端部２３４から遠位端部２３６まで概ね直線状に延びている。さらに、穿孔部２４６が流路２４０と流体連通されるように、本体２３８に沿って相互に間隔を置いて配置された複数の穿孔部２４６を、各混合管２３２が含む。他の実施形態では、ノズル２１０がマニホールド２２０を含んでいない可能性がある（たとえば、ノズル２１０は、導管２０６を連結する対象となる混合管２３２を複数含むのでなく、導管２０６を連結する対象となる混合管２３２を１つのみ含んでいてもよい）。
【００１５】
例示的実施形態では、図４に示すように、アレイ２３０を断面で見た場合、アレイ２３０の混合管２３２を長尺状になるように配置している。例示的実施形態では、具体的に、混合管２３２を隣り合った一対の列２４８状に配置し、かつアレイ２３０の混合管２３２がジグザグ状に配置されるように、一方の列２４８の混合管２３２が、もう一方の列２４８の混合管２３２からオフセットされる（または間隔を置く）ようにしている。さらに、アレイ２３０用に、混合管２３２に関する他の適切な配置方法が考えられる。加えて、例示的なアレイ２３０を、８つの混合管２３２を有する態様で示しているが、アレイ２３０は、他の実施形態では任意の適切な数の混合管２３２を含むことができる。その上、混合管２３２は、他の実施形態では、任意の適切な数の穿孔部２４６を含むことができる。さらに、例示的なノズル２１０が、概ね直線状に延びており、かつ射出軸２１４に対して略平行に配向された混合管２３２を含むが、他の実施形態では、遠位端部においてのみ、射出軸２１４に対して略平行に配向された曲線的に延びる混合管を、ノズル２１０は含み得る。あるいは、ノズル２１０は、２次燃料噴射装置２０４が本明細書に記載したように機能しやすくなるような、任意の適切な形式において形状化し、かつ配向させている混合管２３２を含んでいてもよい。
【００１６】
例示的実施形態では、ハウジング２１２は、相互に間隔を置いて配置された半径方向内側側壁２５０と半径方向外側側壁２５２とを含む。ノズル２１０が内部チャンバ２５４内に配置されるように、マニホールド２２０が被覆している内部チャンバ２５４を、内側側壁２５０が包囲している。また、プレナム２５６が内部チャンバ２５４を、したがって、ノズル２１０をも包囲するように、プレナム２５６は、内側側壁２５０と外側側壁２５２との間に画定されている。外側側壁２５２は、自身に画定された少なくとも１つの開口部２５８を含んでおり、また内側側壁２５０は、内部チャンバ２５４と流体連通している円周方向に間隔を置いて配置された複数の入口２６０を含む。また、ハウジング２１２および／またはノズル２１０は、マニホールド２２０に対向しているため、燃焼ゾーン１２２から内部チャンバ２５４を分離しやすくするような、一体的に形成された隔壁２６２を有している（すなわち内部チャンバ２５４は、入口２６０によって、内部チャンバ２５４への唯一の進入点（単数または複数）が設けられ、また穿孔部２４６によって、内部チャンバ２５４からの唯一の排出点が設けられるように、マニホールド２２０と、内側側壁２５０と、隔壁２６２との間で画定されている、略密閉された空間である）。また、いくつかの実施形態では、内部チャンバ２５４を挟んで隔壁２６２に対向し、内部チャンバ２５４を被覆する少なくとも１つの壁（図示せず）を、ハウジング２１２が有していてもよい（たとえば、混合管２３２が壁から内部チャンバ２５４内に延在ように、マニホールド２２０をこの壁に取り付けることができる）。例示的実施形態では、プレナム２５６が内部チャンバ２５４を完全に包囲しているが、他の実施形態では、このプレナム２５６は、内部チャンバ２５４の周囲の一部にのみ延びていてもよい。
【００１７】
燃料１３８でマニホールド２２０を充填するように、タービンアセンブリ１００の作動中に導管２０６を介してマニホールド２２０に燃料１３８を供給している。燃料１３８において分離した流れ２６４が各混合管２３２内に、それぞれの近位端部２３４を介して流入した後、流れ２６４はそれぞれ、各流路２４０に沿って流れ、それぞれの遠位端部２３６を介して燃焼ゾーン１２２へと排出されている。一方、開口部（単数または複数）２５８を介して圧縮ガス１１４がプレナム２５６に流入し、圧縮ガス１１４でプレナム２５６を充填している（たとえば、プレナム２５６内の内部チャンバ２５４を中心に、圧縮ガス１１４を円周方向に流すことが可能となる）。次いで、プレナム２５６内の圧縮ガス１１４が入口２６０を介して内部チャンバ２５４に流入した後、圧縮ガス１１４において分離した流れ２６６は、各入口２６０において内部チャンバ２５４内に略半径方向に流入し、これにより、圧縮ガス１１４で内部チャンバ２５４を充填している（たとえば、内部チャンバ２５４内におけるノズル２１０の混合管２３２を中心に、圧縮ガス１１４を円周方向に流すことが可能となる）。次いで、内部チャンバ２５４内の圧縮ガス１１４が穿孔部２４６を介して混合管２３２の流路２４０に流入した後、圧縮ガス１１４において分離した流れ２６８は、各穿孔部２４６において、それぞれの流路２４０に略半径方向に流入している。圧縮ガス１１４および燃料１３８は、その後流路２４０内で混合されて、射出軸２１４に沿って、第２の混合物１３２として燃焼ゾーン１２２に噴射されている。
【００１８】
他の実施形態では、開口部（単数または複数）２５８はマニホールド２２０と流体連通することができ、導管２０６は内部チャンバ２５４と流体連通することができる。そのため、圧縮ガス１１４は、近位端部２３４を介して混合管２３２の流路２４０に流入することになり、燃料１３８は、穿孔部２４６を介して混合管２３２の流路２４０に流入することになり、これによって流路２４０内で圧縮ガス１１４と燃料１３８とが混合され、次いで射出軸２１４に沿って、第２の混合物１３２として燃焼ゾーン１２２内に噴射されることになる。あるいは、２次燃料噴射装置２０４は、近位端部２３４を介して圧縮ガス１１４を混合管２３２の流路２４０へと流入させることができ（たとえば、２次燃料噴射装置２０４は圧縮空気１１４用のマニホールド２２０を有しない可能性がある）、かつ穿孔部２４６を介して燃料１３８を混合管２３２の流路２４０へと流入させることができる（たとえば、２次燃料噴射装置２０４は、燃料１３８用のプレナム２５６および／または内部チャンバ２５４を有しない可能性がある）、任意の適切な構成を有していてもよい。
【００１９】
図５は、ノズル２１０に使用する例示的な混合管３０２のアレイ３００を表す斜視図である。例示的実施形態では、混合管３０２が台座３０４からプレート３０６まで延びるように、アレイ３００の混合管３０２を台座３０４とプレート３０６とに一体に形成している。プレート３０６は、自身に形成される複数の燃料流入孔３０８を備えた細長い形状に形成されており、これらの複数の燃料流入孔はそれぞれ、各混合管３０２の流路（図示せず）と流体連通している。また、台座３０４も複数の流出孔（図示せず）を備えた細長い形状に形成されており、これらの複数の流出孔はそれぞれ、各混合管３０２の流路と流体連通している。一方の列３１２の混合管３０２が他方の列３１２の混合管３０２からオフセットされる（または間隔を置く）ように、２つの隣り合った列３１２状に配置されている１６個の混合管３０２を、アレイ３００は含む。混合管３０２の１つのみを、穿孔部３１４を有する態様で示しているが、例示的実施形態では、アレイ３００の混合管３０２はすべて穿孔を施されている。たとえば、いくつかの実施形態では、アレイ３００の混合管３０２はすべて、同じ大きさ、量、および形態の穿孔部３１４を有していてもよい。別の実施例では、アレイ３００のいくつかの混合管３０２は、第１の大きさ、形状、および／または形態の穿孔部３１４を有することができる一方で、アレイ３００の他の混合管３０２は、異なる大きさ、形状、および／または形態の穿孔部３１４を有していてもよい。他の実施形態では、アレイ３００は、任意の適切な形式において配置され、かつ穿孔を施された任意の適切な数の混合管３０２を有していてもよい（たとえば、アレイ３００は、列３１２に実際には配置されていない場合でも、混合管３０２を１６個よりも少なく、またはこれよりも多く有していてもよい）。
【００２０】
図６は、アレイ３００に使用する例示的な混合管４００の側面図である。例示的実施形態では、混合管４００は概ね円筒形であり、すべて同じ大きさかつ形状である穿孔部４０２を有している（すなわち、各穿孔部４０２は略矩形状に形成されている）。加えて、穿孔部４０２を、台座４０６からプレート４０８まで略らせん状に延びている列４０４に配置している。他の実施形態では、穿孔部４０２は、任意の適切な大きさ、形状、および／または形態を有していてもよい。たとえば、穿孔部４０２は、混合管４００に関する他の実施形態では、すべてが同じ大きさかつ形状とは限らない可能性がある（たとえば、いくつかの実施形態では、混合管４００は少なくとも２つの異なる大きさまたは形状の穿孔部４０２を有し得る）。別の実施例では、穿孔部４０２を略らせん状の列４０４に配置するのでなく、別の適切な形態（たとえば、識別可能な列を有しない形態）において配置していてもよく、あるいは一定の形を持たないような形式（すなわち、容易に識別可能な形態を有しない配置）において、これらの穿孔部４０２を配置していてもよい。あるいは、混合管４００は、ノズル２１０が本明細書に記載したように機能しやすくなるような、任意の適切な構成を有していてもよい。
【００２１】
本明細書に記載した方法およびシステムにより、燃焼器内における燃料と圧縮ガスとの混合の強化を促進している。より具体的には、本方法およびシステムにより、燃料噴射装置を通過中の圧縮ガスが流れている中に燃料噴射管を配置が容易になり、これによって圧縮ガスを通じた燃料の分布を強化している。こうして、本方法およびシステムにより、タービンアセンブリのＡＦＳシステムにおける２次燃料噴射装置において燃料と圧縮ガスとの混合の強化が促進されている。したがって、本方法およびシステムにより、たとえばタービンアセンブリ内の燃焼器等の燃焼器の作動効率を、全体的に向上させることが容易になる。これにより生産性が高まり、たとえば、タービンアセンブリ内の燃焼器等の燃焼器を作動させるのに関連したコストが低減する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
燃料噴射装置およびその製造方法の例示的実施形態を詳細に前述している。本明細書に記載した本方法およびシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものでなく、むしろ本方法およびシステムの構成要素を、本明細書に記載した他の構成要素から独立させて、かつ別個に、利用することができる。たとえば、本明細書に記載した本方法およびシステムは、本明細書に記載したような、ガスタービンアセンブリを対象とした実施に限定されない他の適用例を有し得る。むしろ、本明細書に記載した本方法およびシステムを、他の種々の産業において実施し、かつ利用することができる。
【００２３】
種々の特定の実施形態によって本発明について記載してきたが、本発明を特許請求の範囲の趣旨および範囲内で修正して実施できることを、当業者なら認識するであろう。
［実施態様１］
燃料噴射装置（２０４）であって、
マニホールド（２２０）と、
前記マニホールド（２２０）に連結され、内部チャンバ（２５４）を画定しているハウジング（２１２）と、
前記内部チャンバ（２５４）内に配置され、かつ混合管（２３２、３０２、４００）のアレイ（２３０、３００）を備え、混合管（２３２、３０２、４００）の各々が近位端部（２３４）と、遠位端部（２３６）と、これらの間に延びる多孔本体（２３８）とを有するノズル（２１０）であって、前記本体（２３８）のそれぞれの穿孔部（２４６、３１４、４０２）が前記内部チャンバ（２５４）と流体連通して、燃料（１３８）と圧縮ガス（１１４）との混合物（１３２）を前記遠位端部（２３６）から排出しやすくするように、前記近位端部（２３４）を前記マニホールド（２２０）と流体連結している、ノズル（２１０）とを備えている、燃料噴射装置（２０４）。
［実施態様２］
前記ハウジング（２１２）が、前記内部チャンバ（２５４）を中心に延びるプレナム（２５６）を画定している内側壁（２５０）と外側壁（２５２）とを備えており、前記内側壁（２５０）が、前記プレナム（２５６）を前記内部チャンバ（２５４）と流体連結している複数の入口（２６０）を備えている、実施態様１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
［実施態様３］
前記混合管（２３２、３０２、４００）がそれぞれ、各近位端部（２３４）から各遠位端部（２３６）まで概ね直線状に延びている、実施態様１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
［実施態様４］
前記アレイ（２３０、３００）が、複数の列（２４８、３１２、４０４）状になった前記混合管（２３２、３０２、４００）を備える、実施態様１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
［実施態様５］
前記列（２４８、３１２、４０４）の第１の列に配置された前記混合管（２３２、３０２、４００）が、前記列（２４８、３１２、４０４）の第２の列に配置された前記混合管（２３２、３０２、４００）に対してオフセットされている、実施態様４に記載の燃料噴射装置（２０４）。
［実施態様６］
前記穿孔部（２４６、３１４、４０２）を複数の略らせん状の列（２４８、３１２、４０４）に配置している、実施態様１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
［実施態様７］
前記燃料噴射装置（２０４）が、ガスタービンアセンブリ（１００）の軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム（１２４、２００）のための２次燃料噴射装置（１２８、２０４）である、実施態様１に記載の燃料噴射装置（２０４）。
［実施態様８］
燃料噴射装置（２０４）の製造方法であって、前記方法が、
内部チャンバ（２５４）を画定しているハウジング（２１２）にマニホールド（２２０）を連結する工程と、
前記ハウジング（２１２）の前記内部チャンバ（２５４）内にノズル（２１０）を配置する工程であって、前記ノズル（２１０）が、混合管（２３２、３０２、４００）のアレイ（２３０、３００）を有しており、混合管（２３２、３０２、４００）の各々が、近位端部（２３４）と、遠位端部（２３６）と、これらの間に延びる多孔本体（２３８）とを有している、工程と、
前記本体（２３８）のそれぞれの穿孔部（２４６、３１４、４０２）が前記内部チャンバ（２５４）と流体連通して、燃料（１３８）と圧縮ガス（１１４）との混合物（１３２）を前記遠位端部（２３６）から排出しやすくするように、前記混合管（２３２、３０２、４００）の前記近位端部（２３４）を前記マニホールド（２２０）と流体連結する工程と、を備える方法。
［実施態様９］
プレナム（２５６）が、前記内部チャンバ（２５４）を中心に延びているように、また内側壁（２５０）が、前記プレナム（２５６）を前記内部チャンバ（２５４）と流体連結している複数の入口（２６０）を有しているように、相互間で前記プレナム（２５６）を画定している前記内側壁（２５０）と外側壁（２５２）とを備えた前記ハウジング（２１２）を形成する工程をさらに備える、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１０］
前記混合管（２３２、３０２、４００）がそれぞれ、各近位端部（２３４）から各遠位端部（２３６）まで概ね直線状に延びているように形成する工程をさらに備える、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１１］
前記アレイ（２３０、３００）の前記混合管（２３２、３０２、４００）を複数の列（２４８、３１２、４０４）状に配置する工程をさらに備える、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１２］
前記列（２４８、３１２、４０４）の第１の列に配置された前記混合管（２３２、３０２、４００）が、前記列（２４８、３１２、４０４）の第２の列に配置された前記混合管（２３２、３０２、４００）に対してオフセットされているように、前記列（２４８、３１２、４０４）を配置する工程をさらに備える、実施態様１１に記載の方法。
［実施態様１３］
前記穿孔部（２４６、３１４、４０２）を複数の略らせん状の列（２４８、３１２、４０４）内に形成する工程をさらに備える、実施態様８に記載の方法。
［実施態様１４］
ガスタービンアセンブリ（１００）の軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム（１２４、２００）であって、前記ＡＦＳシステム（１２４、２００）が、
１次燃料噴射装置（１２６、２０２）と、
２次燃料噴射装置（１２８、２０４）であって、マニホールド（２２０）と、前記マニホールド（２２０）に連結され、内部チャンバ（２５４）を画定しているハウジング（２１２）と、前記内部チャンバ（２５４）内に配置され、かつ混合管（２３２、３０２、４００）のアレイ（２３０、３００）を備え、混合管（２３２、３０２、４００）の各々が近位端部（２３４）と、遠位端部（２３６）と、これらの間に延びる多孔本体（２３８）とを有するノズル（２１０）であって、前記本体（２３８）それぞれの穿孔部（２４６、３１４、４０２）が前記内部チャンバ（２５４）と流体連通して、燃料（１３８）と圧縮ガス（１１４）との混合物（１３２）を前記遠位端部（２３６）から排出しやすくするように、前記近位端部（２３４）を前記マニホールド（２２０）と流体連結している、ノズル（２１０）とを備えた２次燃料噴射装置（１２８、２０４）とを備える、軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム（１２４、２００）。
［実施態様１５］
前記ハウジング（２１２）が、前記内部チャンバ（２５４）を中心に延びるプレナム（２５６）を画定している内側壁（２５０）と外側壁（２５２）とを備えており、前記内側壁（２５０）が、前記プレナム（２５６）を前記内部チャンバ（２５４）と流体連結している複数の入口（２６０）を備えている、実施態様１４に記載のＡＦＳシステム（１２４、２００）。
［実施態様１６］
前記混合管（２３２、３０２、４００）がそれぞれ、自身の各近位端部（２３４）から自身の各遠位端部（２３６）まで概ね直線状に延びている、実施態様１４に記載のＡＦＳシステム（１２４、２００）。
［実施態様１７］
前記アレイ（２３０、３００）が、複数の列（２４８、３１２、４０４）状になった前記混合管（２３２、３０２、４００）を備える、実施態様１４に記載のＡＦＳシステム（１２４、２００）。
［実施態様１８］
前記列（２４８、３１２、４０４）の第１の列に配置された前記混合管（２３２、３０２、４００）が、前記列（２４８、３１２、４０４）の第２の列に配置された前記混合管（２３２、３０２、４００）に対してオフセットされている、実施態様１７に記載のＡＦＳシステム（１２４、２００）。
［実施態様１９］
前記穿孔部（２４６、３１４、４０２）を、複数の略らせん状の列（２４８、３１２、４０４）内に配置している、実施態様１４に記載のＡＦＳシステム（１２４、２００）。
［実施態様２０］
前記ハウジング（２１２）が、前記内部チャンバ（２５４）と流体連通している複数の開口部（２０８、２５８）を備える、実施態様１４に記載のＡＦＳシステム（１２４、２００）。
【符号の説明】
【００２４】
１００  タービンアセンブリ
１０２  圧縮機
１０４  燃焼器
１０６  タービン
１０８  ケーシング
１１０  中心軸線
１１２  作動ガス
１１４  圧縮ガス
１１６  燃焼ガス
１１８  排気
１２０  燃焼缶
１２２  燃焼ゾーン
１２４  軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム
１２６  １次燃料噴射装置
１２８  ２次燃料噴射装置
１３０  第１の混合物
１３２  第２の混合物
１３４  スリーブアセンブリ
１３６  導管
１３８  燃料
１４０  ケーシングフランジ
１４２  開口部
１４４  外側表面
２００  軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システム
２０２  １次燃料噴射装置
２０４  ２次燃料噴射装置
２０６  導管
２０８  開口部
２１０  ノズル
２１２  ハウジング
２１４  射出軸
２１６  半径方向寸法
２１８  円周方向寸法
２２０  マニホールド
２３０  アレイ
２３２  混合管
２３４  近位端部
２３６  遠位端部
２３８  本体
２４０  流路
２４２  空間
２４４  平面
２４６  穿孔部
２４８  列
２５０  内側側壁
２５２  外側側壁
２５４  内部チャンバ
２５６  プレナム
２５８  開口部
２６０  入口
２６２  隔壁
２６４  燃料の流れ
２６６  圧縮ガスの流れ
２６８  圧縮ガスの流れ
３００  アレイ
３０２  混合管
３０４  台座
３０６  プレート
３０８  燃料流入孔
３１２  列
３１４  穿孔部
４００  混合管
４０２  穿孔部
４０４  列
４０６  台座
４０８  プレート
【図１】
2017142050.tif 000003
【図２】
2017142050.tif 000004
【図３】
2017142050.tif 000005
【図４】
2017142050.tif 000006
【図５】
2017142050.tif 000007
【図６】
2017142050.tif 000008
【外国語明細書】
2017142050000001.pdf