(57)【要約】【課題】燃焼器キャップモジュールおよびそのための保持システムを提供する。【解決手段】燃焼器キャップモジュールはキャップ面アセンブリを含み、キャップ面アセンブリは、冷却プレートと、キャップ面アセンブリを保持システムに取り付けるための接続表面を含む円筒スリーブと、冷却プレートの下流側燃料ノズル開口内に装着される結合部材とを有する。保持システムは、上流側燃料ノズル開口を画定する内側パネルを有する支持プレートを含む。結合部材は、その上流側端部が支持プレートの上流側で延びるように上流側燃料ノズル開口を貫通して延びる。保持リングは、結合部材の上流側端部を少なくとも部分的に取り囲むとともに、複数の位置で支持プレートに取り外し可能に固定されるスプリングプレートによって係合される。【選択図】図１
2017142048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器キャップ面アセンブリ（８０）のための保持システム（１００）において、
支持プレート（５０）であって、前記支持プレート（５０）が、径方向内側パネル（５２）と、第１の燃料ノズルを支持するために前記内側パネル（５２）にこれを貫通して画定される第１の燃料ノズル開口（５８）とを有する、支持プレート（５０）と、
結合部材（６０）の上流側端部を少なくとも部分的に取り囲む保持リング（９０）であって、前記結合部材（６０）が前記燃焼器キャップ面アセンブリ（８０）の冷却プレート（８２）に取り付け固定される、保持リング（９０）と、
前記保持リング（９０）を取り囲んで前記結合部材（６０）と係合するスプリングプレート（７０）であって、前記スプリングプレート（７０）が複数の位置で前記支持プレート（５０）に固定される、スプリングプレート（７０）と、
を備える保持システム（１００）。
【請求項２】
前記径方向内側パネル（５２）が径方向外側リング（５４）によって取り囲まれ、前記径方向内側パネル（５２）と前記径方向外側リング（５４）とがこれらの間で延びる複数の支柱（５７）によって接続され、隣り合う前記支柱（５７）がそれらの間に空気流路（５９）を画定する請求項１記載の保持システム（１００）。
【請求項３】
前記スプリングプレート（７０）がボルト（７１）によって前記支持プレート（５０）に固定される請求項１記載の保持システム（１００）。
【請求項４】
前記支持プレート（５０）の前記内側パネル（５２）が複数の開口（５６）を画定し、前記複数の開口（５６）が前記第１の燃料ノズル開口（５８）を取り囲み、前記複数の開口（５６）が３〜８個の開口を含み、前記スプリングプレート（７０）が正多角形を規定する３つ以上の位置で前記支持プレート（５０）に固定される請求項１記載の保持システム（１００）。
【請求項５】
前記複数の開口（５６）は、前記第１の燃料ノズル開口（５８）から径方向外側に位置される５つの外側燃料ノズル開口を含み、前記スプリングプレート（７０）は、正五角形を規定する５つの位置で前記支持プレート（５０）に固定される請求項４記載の保持システム（１００）。
【請求項６】
前記スプリングプレート（７０）は、円形中心部（７２）と、前記円形中心部（７２）を取り囲む複数の弓形縁部（７４）とを備え、前記弓形縁部（７４）のそれぞれが前記外側燃料ノズル開口（５６）のうちの１つにより規定される円弧に対応する請求項５記載の保持システム（１００）。
【請求項７】
前記円形中心部（７２）が第１の距離（１７２）だけ前記支持プレート（５０）から上流側に突出し、前記弓形縁部（７４）が前記第１の距離（１７２）よりも小さい第２の距離（１７４）だけ前記支持プレート（５０）から上流側に突出する請求項６記載の保持システム（１００）。
【請求項８】
前記結合部材（６０）の前記上流側端部がそれに溝（６２）を画定し、前記保持リング（９０）が前記溝（６２）内に嵌合する請求項１記載の保持システム（１００）。
【請求項９】
キャップ面アセンブリ（８０）であって、前記キャップ面アセンブリ（８０）は、貫通する第１の下流側燃料ノズル開口（８８）を画定する冷却プレート（８２）と、前記冷却プレート（８２）に取り付けられてそこから上流側に突出する円筒スリーブ（８４）であり、前記円筒スリーブ（８４）が前記冷却プレート（８２）の反対側の接続表面（８５）を有する円筒スリーブ（８４）と、前記第１の下流側燃料ノズル開口（８８）内に取り付け固定される下流側端部を有するとともに前記接続表面（８５）を越えて上流側に突出する上流側端部を有する結合部材（６０）とを備える、キャップ面アセンブリ（８０）と、
保持システム（１００）であって、
支持プレート（５０）であり、前記支持プレート（５０）が、径方向内側パネル（５２）と、第１の燃料ノズルを支持するために前記内側パネル（５２）にこれを貫通して画定される第１の上流側燃料ノズル開口（５８）とを有し、前記第１の下流側燃料ノズル開口（８８）と前記第１の上流側燃料ノズル開口（５８）とが互いに位置合わせされる支持プレート（５０）と、
前記結合部材（６０）の前記上流側端部を少なくとも部分的に取り囲む保持リング（９０）と、
前記保持リング（９０）および前記結合部材（６０）と係合するスプリングプレート（７０）であって、前記スプリングプレート（７０）が複数の位置で前記支持プレート（５０）に取り外し可能に固定される、スプリングプレート（７０）と、
を備え、
前記キャップ面アセンブリ（８０）の前記接続表面（８５）が前記支持プレート（５０）の下流側表面に接続される、保持システム（１００）と、
を備える燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１０】
前記径方向内側パネル（５２）が径方向外側リング（５４）によって取り囲まれ、前記内側パネル（５２）と前記径方向外側リング（５４）とがこれらの間で延びる複数の支柱（５７）によって接続され、隣り合う前記支柱（５７）がそれらの間に空気流路（５９）を画定する請求項９記載の燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１１】
前記スプリングプレート（７０）がボルト（７１）によって前記支持プレート（５０）に固定される請求項９記載の燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１２】
前記支持プレート（５０）および前記冷却プレート（８２）はそれぞれ、対応する複数の上流側燃料ノズル開口（５６）および下流側燃料ノズル開口（８６）を画定し、前記複数の上流側燃料ノズル開口（５６）が前記第１の上流側燃料ノズル開口（５８）を取り囲み、前記複数の下流側燃料ノズル開口（８６）が前記第１の下流側燃料ノズル開口（８８）を取り囲み、前記複数の上流側開口（５６）および前記複数の下流側開口（８６）がそれぞれ３〜８個の開口を含み、前記スプリングプレート（７０）が多角形を画定する３つ以上の位置で前記支持プレート（５０）に固定される請求項９記載の燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１３】
前記複数の上流側開口（５６）が前記第１の上流側燃料ノズル開口（５８）を取り囲む５つの外側燃料ノズル開口を含み、前記複数の下流側開口（８６）が前記第１の下流側燃料ノズル開口（８８）を取り囲む５つの外側燃料ノズル開口を含み、前記スプリングプレート（７０）は、正五角形を規定する５つの位置で前記支持プレート（５０）に固定される請求項１２記載の燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１４】
前記スプリングプレート（７０）は、円形中心部（７２）と、前記円形中心部（７２）を取り囲む複数の弓形縁部（７４）とを備え、前記弓形縁部（７４）のそれぞれが前記外側燃料ノズル開口（５６、８６）のうちの１つにより規定される円弧に対応する請求項１３記載の燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１５】
前記円形中心部（７２）が第１の距離（１７２）だけ前記支持プレート（５０）から上流側に突出し、前記弓形縁部（７４）が前記第１の距離（１７２）よりも小さい第２の距離（１７４）だけ前記支持プレート（５０）から上流側に突出する請求項１４記載の燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１６】
前記結合部材（６０）の前記上流側端部の外表面がそれに溝（６２）を画定し、前記保持リング（９０）が前記溝（６２）内に嵌合する請求項９記載の燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１７】
前記結合部材（６０）の前記下流側端部は、前記第１の燃料ノズル開口（８８）内に位置されるピストンリングハウジング（８９）に対して取り外し不能に取り付けられる請求項９記載の燃焼器キャップモジュール（１２０）。
【請求項１８】
燃焼器キャップモジュールを製造する方法において、
貫通する下流側燃料ノズル開口（８８）を画定する冷却プレート（８２）と、前記下流側燃料ノズル開口（８８）内に装着固定される下流側端部を有する結合部材（６０）と、前記冷却プレート（８２）の反対側の接続表面（８５）とを備えるキャップ面アセンブリ（８０）を用意するステップであって、前記冷却プレート（８２）および前記接続表面（８５）がこれらの間に位置される円筒スリーブ（８４）に結合される、ステップと、
保持システム（１００）を、
前記結合部材（６０）の上流側端部が前記支持プレート（５０）の上流側で延びるように前記結合部材（６０）を前記支持プレート（５０）の対応する上流側燃料ノズル開口（５８）を通じて位置決めし、
前記結合部材（６０）の前記上流側端部を保持リング（９０）を用いて取り囲み、
スプリングプレート（７０）を前記支持プレート（５０）に取り外し可能に固定することにより前記保持リング（９０）を囲繞して前記結合部材（６０）と係合する、
ことによって前記キャップ面アセンブリ（８０）と係合させるステップと、
を備える方法。
【請求項１９】
前記結合部材（６０）の前記上流側端部に溝（６２）を画定するステップを更に備え、前記結合部材（６０）の前記上流側端部を前記取り囲むことは、前記保持リング（９０）が前記溝（６２）内に位置されることをもたらす請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記スプリングプレート（７０）を前記支持プレート（５０）に前記取り外し可能に固定することがボルトによって達成される請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスタービン燃焼システムに関し、より詳細には、保持システムを有する燃焼器キャップモジュールに関連付けられる。１つの態様によれば、保持システムは、ヘッド端の組み立ておよび分解を容易にする。他の態様において、キャップアセンブリは、内部に取り付けられた構成要素（燃料ノズルなど）のための構造的な支持を与えつつ、ヘッド端の冷却を容易にする。
【背景技術】
【０００２】
発電のためにヘビーデューティガスタービンが幅広く使用される。図１に概略的に示されるように、典型的なヘビーデューティガスタービンは、圧縮機セクション１０、燃焼器セクション２０、タービンセクション３０、および、負荷４０を含む。圧縮機セクション１０およびタービンセクション３０は、共通のシャフトまたはロータ１２によって連結される。圧縮機セクション１０は、燃焼器セクション２０へ供給される空気を圧縮する回転ブレードの複数のステージを含む。燃焼器セクション２０内で、１つ以上の燃焼器２２は、圧縮機セクション１０からの圧縮空気と燃料との混合物を燃焼させて、高温燃焼ガスを生成する。高温燃焼ガスはタービンセクション３０へ方向付けられ、このタービンセクションにおいて、ガスは、１つ以上のタービンステージ内のタービンブレードの回転をもたらす。タービンブレードの回転は、シャフト１２を駆動させて、１つ以上の負荷４０、例えば発電機を回転させる。
【０００３】
燃焼器セクション２０は１つ以上の燃焼器２２を含み、各燃焼器には、燃料および空気を燃焼器内へ注入するための燃料ノズルが設けられる。個々の燃焼器２２の燃料ノズルはキャップアセンブリ内に収容される。キャップアセンブリは、燃焼および冷却のために使用される空気の流れを方向付ける。そのようなキャップアセンブリを製造する際の課題のうちの１つは、高い振動負荷に耐えることができる構造を維持しつつ、燃焼および冷却のために使用される空気流を方向付けることである。また、キャップアセンブリの設計および構造は、取り付け、取り外し、メンテナンス、および、一般的な整備の時間、コスト、および、複雑さにかなりの影響を及ぼし得る。したがって、構造的安定性および取り付け効率のためにモジュールとして設計されるキャップアセンブリが、それぞれの構成要素間の取り外し不能な（例えば溶接）結合に大きく依存する現在の技術に優る進歩をもたらすであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第９３６６４４５号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
特許請求の範囲に当初に記載された実施形態に範囲が相当する特定の実施形態が以下に要約される。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載される実施形態の範囲を限定しようとするものではなく、むしろ、これらの実施形態は、実施形態の想定し得る形態の簡単な要約を与えようとするにすぎない。
【０００６】
第１の実施形態において、燃焼器キャップモジュールは、キャップ面アセンブリと保持システムとを含む。キャップ面アセンブリは、結合部材が内部に位置される少なくとも１つの下流側燃料ノズル開口を画定する冷却プレートを含む。結合部材は、少なくとも１つの下流側燃料ノズル開口のうちの対応する１つの内部に取り外し不能に取り付けられる下流側端部を有する。円筒スリーブが冷却プレートの外周に取り付けられてそこから上流側に突出する。円筒スリーブは、冷却プレートの反対側の接続表面を有する。保持システムは、接続表面に取り付けられる下流側表面を有する支持プレートと、結合部材の上流側端部を取り囲む保持リングであって、上流側端部が支持プレートの上流側で延びる保持リングと、保持リングを囲繞するとともに結合部材の上流側端部と係合するスプリングプレートであって、支持プレートに取り外し可能に取り付けられるスプリングプレートとを含む。支持プレートは径方向内側領域を画定し、この径方向内側領域内に少なくとも１つの上流側燃料ノズル開口が画定される。燃料ノズルを内部で支持するように寸法付けられる径方向内側領域内の少なくとも１つの上流側燃料ノズル開口と冷却プレートにおける少なくとも１つの下流側燃料ノズル開口とが互いに位置合わせされる。
【０００７】
第２の実施形態では、燃焼器キャップモジュール保持システムが提供される。保持システムは、支持プレート、保持リング、および、スプリングプレートを含む。支持プレートは、径方向内側パネルと、１つ以上の燃料ノズルを支持するために内側のパネルにこれを貫通して画定される１つ以上の開口とを有する。複数の開口は、中心燃料ノズル開口を含むとともに、外側燃料ノズル開口を更に含んでもよい。保持リングは、キャップ面アセンブリに取り付け固定される結合部材の上流側端部を少なくとも部分的に取り囲む。スプリングプレートは、保持リングを囲繞して結合部材と係合するとともに、複数の位置で支持プレートに取り外し可能に固定される。
【０００８】
第３の実施形態では、燃焼器キャップモジュールを製造する方法が提供される。方法は、下流側燃料ノズル開口を画定する冷却プレートと、下流側燃料ノズル開口内に装着固定される下流側端部を有する結合部材と、冷却プレートの反対側の接続表面とを含むキャップ面アセンブリを用意することを含み、この場合、冷却プレートおよび接続表面は、これらの間に位置される円筒スリーブに結合される。方法は、結合部材の上流側端部が支持プレートの上流側で延びるように結合部材を支持プレートの対応する上流側燃料ノズル開口を通じて位置決めして、結合部材の上流側端部を保持リングを用いて取り囲むとともに、スプリングプレートを支持プレートに取り外し可能に固定することにより保持リングを囲繞して結合部材と係合することによって、保持システムをキャップ面アセンブリと係合させることを更に含む。
【０００９】
本実施形態のこれらのおよび他の特徴、態様、および、利点は、添付図面に関連して以下の詳細な説明が読まれるときに更に良く理解されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来技術に係る典型的なガスタービンシステムのブロック図である。
【図２】本開示の一態様に係る支持プレートの下流側表面の斜視図である。
【図３】本明細書中に記載される燃焼器キャップモジュールで使用されてもよい図２の支持プレートを含む保持システムの斜視図である。
【図４】図３の保持システムで使用されるスプリングプレートの斜視図である。
【図５】本開示の他の態様に係るキャップ面アセンブリの上流側表面の斜視図である。
【図６】本開示の燃焼器キャップモジュールの下流側表面の斜視図である。
【図７】図６の燃焼器キャップモジュールの上流側表面の斜視図である。
【図８】線Ａ−Ａに沿ってとられた図７の燃焼器キャップモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この書かれた説明は、実施例を使用して、最良の態様を含む実施形態を開示し、これらの実施例は、任意の装置およびシステムを形成して使用すること、および、任意の組み入れられた方法を実行することを含めて、任意の当業者が実施形態を実施できるようにする。実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、また、当業者が想起する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求項の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合には、或いは、それらが特許請求項の文字通りの言葉と実質的に異ならない等価な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内に入るべく意図される。
【００１２】
様々な実施形態の要素を導入する際、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および、「その（ｔｈｅ）」は、要素のうちの１つ以上が存在することを意味するべく意図される。用語「備える」、「含む」、および、「有する」は、包括的であり、挙げられた要素以外の付加的な要素が存在してもよいことを意味するべく意図される。
【００１３】
本明細書中で使用される用語「上流側」および「下流側」は、燃焼器を通じた上流側端部から下流側端部への燃焼生成物の流れに対する構成要素の位置を表わすために使用される方向の用語である。上流側構成要素は、燃焼器の前端またはヘッド端に或いは前端またはヘッド端の方に位置されて圧縮機セクションに近く、一方、下流側構成要素は、燃焼器の後端に或いは後端の方に位置されてタービンセクションに近い。
【００１４】
本開示は、燃焼器キャップモジュールおよびそのための保持システムに向けられる。この開示は、取り付けのために手工具のみを必要とする硬質の構造的ジョイントを設けることによって、キャップ面アセンブリをガスタービン燃焼器内に保持するための簡略化された手段を提供する。この保持システムを使用することによって、キャップアセンブリを組み立てて分解する時間、コスト、および、複雑さがかなり減少される。構成要素間に溶接継手を伴う従来のキャップアセンブリと比べると、組み立て時間または分解時間が燃焼器ごとに約２時間減少されることが推定される。１４個の燃焼器カンを有するガスタービンの場合、時間節約が約２８時間である。したがって、１日を超える組み立て時間またはダウンタイム（メンテナンスの場合）が排除され、それにより、ガスタービンオペレータの利益高に直接に影響が及ぶ。
【００１５】
燃焼器キャップモジュールは、キャップ面アセンブリ（図５に示される）と保持システム（図３に示される）を含む。キャップ面アセンブリは、少なくとも１つの下流側燃料ノズル開口、幾つかの実施形態では複数の下流側燃料ノズル開口を画定する冷却プレート（例えばエフュージョンプレート）を含む。円筒スリーブが冷却プレートに取り付けられてそこから上流側に突出する。円筒スリーブは、冷却プレートの反対側に接続表面を有し、この接続表面は、保持システムの支持プレートの下流側表面に接続される。結合部材が下流側燃料ノズル開口のうちの１つの内部に取り付け固定されるとともに接続表面を越えて上流側に突出する。
【００１６】
保持システムは、支持プレート、保持リング、および、スプリングプレートを含む。支持プレートは、燃料ノズルを支持するために支持プレートの径方向内側のパネルにこれを貫通して画定される少なくとも１つの上流側燃料ノズル開口、幾つかの実施形態では複数の上流側燃料ノズル開口を有する。下流側燃料ノズル開口および上流側燃料ノズル開口は、位置合わせされるとともに、冷却プレートおよび支持プレートの両方に中心燃料ノズル開口と外側燃料ノズル開口とを含む。結合部材は、中心燃料ノズル開口内に位置されるとともに、支持プレートの上流側に突出する第１の（上流側）端部を有する。保持リングは、結合部材の第１の端部を少なくとも部分的に取り囲む。スプリングプレートは、保持リングを囲繞するとともに、結合部材と係合して、複数の位置で支持プレートに固定される。
【００１７】
燃焼器キャップモジュールは、タービン周波数および燃焼動態周波数の両方に耐えるように構成される。燃焼器キャップモジュールの固有共振周波数は、予期されたタービン周波数および燃焼動態周波数よりも高く、それにより、燃焼器キャップモジュールがガスタービン内で生じる周波数によって駆動されるリスクが減少される。円筒スリーブは、保持された結合部材と組み合わせて、必要な構造的ロバスト性を燃焼器キャップモジュールに対して与える。
【００１８】
ここで図を参照すると、図２は、本開示の保持システム１００（図３に示される）内に含まれる支持プレート５０を示す。支持プレート５０の下流側表面５１が示される。支持プレート５０は、少なくとも１つの燃料ノズル開口を画定する径方向内側パネル５２を含む。図示の実施形態において、径方向内側パネル５２は、複数の外側燃料ノズル開口５６と中心燃料ノズル開口５８とを含む多くの燃料ノズル開口を画定する。支持プレート５０は、組み立てられるときに、キャップアセンブリの上流側にあるため、燃料ノズル開口５６、５８は、後に本明細書中および特許請求の範囲に「少なくとも１つの上流側燃料ノズル開口」と称される場合がある。
【００１９】
十分な強度をキャップアセンブリ１２０（図６、７、８に示される）に与えるために、支持プレート５０は、内側パネル５２から径方向外側リング５４へ向けて径方向外側に延びる多くの支柱５７を含んでもよい。
【００２０】
支柱５７は、それらの間に、燃焼器のヘッド端へと移動する空気流を真っ直ぐにする或いは調整する役目を果たす空気流路５９を画定する。重量を減らし、燃焼動態を軽減するとともに、キャップアセンブリ１２０への空気流を改善するために、内側パネル５２は、補助空気流路４９を内部に更に画定してもよい。図示の実施形態において、補助空気流路４９は、形状が略三角形であり、隣り合う外側燃料ノズル開口５６間に位置される。しかしながら、補助空気流路４９が図示の典型的な実施形態とは異なって形成され、寸法付けられ、または、位置されてもよいことが理解されるべきである。
【００２１】
図示のように、中心燃料ノズル開口５８は、５つの外側燃料ノズル開口５６によって取り囲まれる。しかしながら、燃焼器で使用されるべき燃料ノズルの数に対応する他の数の外側燃料ノズル開口５６が使用されてもよいことが理解されるべきである。例えば、支持プレート５０の内側パネル５２は、燃料ノズルの対応する数のための３〜８個の外側燃料ノズル開口５６を含んでもよい。
【００２２】
また、図示のように、中心燃料ノズル開口５８の直径は、外側燃料ノズル開口５６の直径よりも小さい。しかしながら、燃料ノズル開口５６、５８が等しい直径を有してもよく、または、中心燃料ノズル開口５８の直径が外側燃料ノズル開口５６の直径より大きくてもよいことが理解されるべきである。同様に、燃料ノズル開口５６、５８が円形形状を有するように示されるが、燃料ノズル開口５６、５８がこの形状を有するという要件が存在しない。
【００２３】
支持プレート５０を含む保持システム１００が図３に示される。保持システム１００は、冷却プレート８２（図６に見える）の対応する中心燃料ノズル開口８８内に位置される結合部材６０（図５に見える）と係合する。結合部材６０に関して本明細書中で使用される表現「〜内に位置される」または「〜内に取り付けられる」とは、中心燃料ノズル開口８８の直ぐ上流側で例えば結合部材６０を対応するピストンリングハウジング８９に固定することによって結合部材６０の下流側端部を中心燃料ノズル開口８８に対して直接にまたは中心燃料ノズル開口８８付近に固定することである。
【００２４】
結合部材６０は、第１の（上流側）端部と第２の（下流側）端部とを伴う略円筒形状またはチューブ形状を有する。結合部材６０の第１の（上流側）端部は、燃焼器キャップモジュール１２０（図６に示される）が組み立てられるときに支持プレート５０の上流側に突出する。結合部材６０の第２の（下流側）端部は、キャップ面アセンブリ８０（図５に示される）に対して溶接され或いはさもなければ取り外し不能に結合されまたは結合固定され、また、結合部材６０の上流側端部は、結合部材６０の上流側端部の外表面上の溝６２に嵌まり込む保持リング９０（図７および図８に示される）によって中心燃料ノズル開口５８内に更に固定される。保持リング９０は、結合部材６０の軸方向移動を制限する螺旋リングであってもよい。
【００２５】
結合部材６０を更に固定するために、スプリングプレート７０が保持リング９０を囲繞して結合部材６０の上流側端部と係合する。スプリングプレート７０は、図４に更に明確に見られる上流側に、円形中心部７２と、円形中心部７２を取り囲む複数の弓形縁部７４とを有する。円形中心部７２は、結合部材６０を受ける開口７８を画定し、最終的には開口７８を貫通して中心燃料ノズル（図示せず）が位置される。
【００２６】
弓形縁部７４のそれぞれは、外側燃料ノズル開口５６のうちの１つの輪郭（すなわち、円弧）の一部に対応する。図示の典型的な実施形態において、円形中心部７２は、支持プレート５０から第１の距離（図８に１７２の符号が付される）だけ上流側に突出し、また、弓形縁部７４は、支持プレート５０から第２の距離（図８に１７４の符号が付される）だけ上流側に突出する。中心開口７８を通じて突出する結合部材６０の上流側端部を受け入れて固定するために、第１の距離１７２は第２の距離１７４よりも大きい。或いは、スプリングプレート７０が均一な厚さを有してもよい。更なる他の変形において、スプリングプレート７０は、支持プレート５０の凹部内に嵌合するように構成されてもよく、その場合、中心部７２および弓形縁部７４は、凹部に適合する任意の望ましい厚さを有してもよい。
【００２７】
弓形縁部７４が結合される各タブ７５で、スプリングプレート７０は、それを貫通するボルト穴７３を画定する。ボルト穴７３は正多角形（例えば、図４に破線で示されるような正五角形）の頂点を規定する。図７および図８に示されるように、スプリングプレート７０はボルト７１によって支持プレート５０に固定される。
【００２８】
図示の典型的なスプリングプレート７０において、弓形縁部７４の数およびボルト穴７３の数は、外側燃料ノズル開口５６、８６の数に対応する。縁部７４および／またはボルト穴７３の数が外側燃料ノズル開口５６、８６の数に１：１の比率で対応するような要件が存在しないことが認識されるべきである。僅か３つのボルト７１によってスプリングプレート７０が支持プレート５０に固定されてもよいと考えられ、その場合、ここに示される典型的なスプリングプレート７０と同様に、ボルト穴７３が三角形の頂点を規定する。
【００２９】
外側燃料ノズル開口５６、８６の数が５よりも大きい実施形態において、スプリングプレート７０は、より少ない数の弓形縁部７４および対応するボルト穴７３を含んでもよい。例えば、６個（または８個）の外側燃料ノズル開口５６、８６を伴う実施形態において、スプリングプレート７０は、３つ（または４つ）の弓形縁部７４および対応するタブ７５のボルト穴７３を有してもよい。そのような場合、ボルト穴７３が三角形または正方形を規定してもよい。或いは、ボルト穴７３が弓形縁部７４間のそれぞれのタブ７５に位置される場合、ボルト穴７３が正六角形または正八角形を規定してもよい。
【００３０】
図５は、上流側視野から、燃焼器キャップモジュール１２０の面を形成するキャップ面アセンブリ８０を示す。キャップ面アセンブリ８０は、キャップモジュール１２０の冷却のための多くの貫通する穴（図示せず）を含む冷却プレート８２を含む。１つの実施形態において、冷却プレート８２は、キャップ面のエフュージョン冷却のためのエフュージョンプレートであってもよい。冷却プレート８２は、（下流側）外側燃料ノズル開口８６および（下流側）中心燃料ノズル開口８８（図６に見える）を含む。燃料ノズル開口８６、８８のそれぞれにはピストンリングハウジング８７、８９（８９は図６に見える）が設けられてもよい。結合部材６０は、その下流側端部で、中心燃料ノズル開口８８のピストンリングハウジング（８９）に固定されるとともに、支持プレート５０に結合するために上流側に突出する。結合部材６０の上流側端部の外表面には、保持リング９０（図７および図８に示される）を受ける溝６２が設けられ、したがって、キャップ面アセンブリ８０を支持プレート５０に対して保持するのに役立つ。
【００３１】
円筒スリーブ８４が冷却プレート８２に取り付けられてそこから上流側に突出する。円筒スリーブ８４は、冷却プレート８２の反対側に接続表面８５を有し、この接続表面８５は、保持システム１００の支持プレート５０の下流側表面５１に接続される（図８に示される）。円筒スリーブ８４は、冷却プレート８２と接続表面８５との間の軸方向距離にまたがる。
【００３２】
図６、７、８は、保持システム１００およびキャップ面アセンブリ８０を含む本燃焼器キャップモジュール１２０を示す。図６は、上流側方向で見た（すなわち、モジュール１２０の下流側表面を見る）キャップモジュール１２０の図である。図７は、下流側方向から見た（すなわち、モジュール１２０の上流側表面を観察する）キャップモジュール１２０の図である。図８は、図７の線Ａ−Ａに沿ってとられたアセンブリ１２０の断面図である。
【００３３】
図６および図７から明らかなように、支持プレート５０における（上流側）外側燃料ノズル開口５６は、冷却プレート８２における（下流側）外側燃料ノズル開口８６と位置合わせされる。同様に、支持プレート５０における（上流側）中心燃料ノズル開口５８は、冷却プレート８２における（下流側）中心燃料ノズル開口８８と位置合わせされる。燃焼器キャップモジュール１２０を通じた流体流れに対する支持プレート５０および冷却プレート８２の位置を考えると、支持プレート５０における燃料ノズル開口５６、５８は上流側燃料ノズル開口と見なされてもよく、一方、冷却プレート８２における燃料ノズル開口８６、８８は下流側燃料ノズル開口と見なされてもよい。
【００３４】
図８は、保持アセンブリ１００とキャップ面アセンブリ８０との取り付けを示す。接続表面８５は、保持アセンブリ１００の支持プレート５０の下流側表面５１に対してボルト留めされ或いはさもなければ取り外し可能に取り付けられる。外側燃料ノズル開口８６には、燃料ノズル（図示せず）を支持するためにピストンリングハウジング８７が設けられてもよい。結合部材６０は、支持プレート５０の上流側表面５３から上流側に突出する第１の端部と、冷却プレート８２における中心燃料ノズル開口８８内に位置される第２の端部とを有する。前述したように、結合部材６０の外表面はその第１の端部の方にある溝６２を含み、この溝内に保持リング９０が位置されて保持される。
【００３５】
組み立て時、結合部材６０の第２の端部は、冷却プレート８２における中心燃料ノズル開口８８のピストンリングハウジング８９に対して溶接され、或いはさもなければ、取り外し不能に結合されまたは取り付けられる。その後、支持プレート５０がキャップ面アセンブリ８０と位置合わせされ、それにより、結合部材６０の第１の端部が支持プレート５０の中心燃料ノズル開口５８を通じて位置決めされて上流側方向に延びる。図示の実施形態において、結合部材６０は、支持プレート５０の上流側表面５３よりも僅かに上流側に延びる。保持リング９０が結合部材６０の第１の端部の溝６２内に位置される。その後、スプリングプレート７０が、ボルト７１を使用して支持プレート５０にボルト留めされ、それにより、保持リング９０を囲繞して、結合部材６０の第１の端部と係合する。溝６２と支持プレート５０の上流側表面５３との間の距離は、スプリングプレート７０が固定されるときに保持リング９０が支持プレート５０の上流側表面５３および溝６２の両方と接触するようになっている。
【００３６】
或いは、前述したように、支持プレート５０には、中心燃料ノズル開口５８を取り囲む凹部が設けられてもよい。この場合には、結合部材６０が支持プレート５０の上流側に延びる必要がないかもしれない。むしろ、結合部材６０、保持リング９０、および、スプリングプレート７０を使用してキャップ面アセンブリ８０を固定する方法がスプリングプレート７０の軸方向位置を変える場合がある多くの形態に適用できることが理解されるべきである。
【００３７】
したがって、燃焼器キャップモジュールを製造する方法は、下流側燃料ノズル開口を画定する冷却プレートと、下流側燃料ノズル開口内に装着固定される下流側端部を有する結合部材と、冷却プレートの反対側の接続表面とを含むキャップ面アセンブリを用意することを含み、この場合、冷却プレートおよび接続表面は、これらの間に位置される円筒スリーブに結合される。方法は、結合部材の上流側端部が支持プレートの上流側で延びるように結合部材を支持プレートの対応する上流側燃料ノズル開口を通じて位置決めして、結合部材の上流側端部を保持リングを用いて取り囲むとともに、スプリングプレートを支持プレートに取り外し可能に固定することにより保持リングを囲繞して結合部材と係合することによって、保持システムをキャップ面アセンブリと係合させることを更に含む。
【００３８】
本開示は、ガスタービン燃焼器内のキャップ面モジュールのための簡略化された保持システムを提供する。保持システムは、高い剛性および負荷支持能力を与えるとともに、ヘッド端へ向かってこれを通り過ぎる空気流を遮断せず、また、手工具のみを使用して簡単に取り付けおよび取り外しされてもよい。特に、スプリングプレートは、結合部材と係合して結合部材を取り囲む保持リングを囲繞した後に支持プレートにボルト留めされる。この保持システムは、特に溶接などのより恒久的な結合方法と比べて容易に取り外しできる。スプリングプレートボルトおよび保持リングの取り外しは、キャップ面アセンブリへの容易なアクセスを与える。したがって、対象の保持システムおよび結果として得られるキャップモジュールは、技術的な進歩を表わす。
【００３９】
この書かれた説明は、実施例を使用して、最良の態様を含む実施形態を開示するとともに、任意の装置またはシステムを形成して使用すること、および、任意の組み入れられた方法を実行することを含めて、任意の当業者が実施形態を実施できるようにする。実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、また、当業者が想起する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求項の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合には、或いは、それらが特許請求項の文字通りの言葉と実質的に異ならない等価な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内に入るべく意図される。
【符号の説明】
【００４０】
４９  補助空気流路
５０  支持プレート
５１  下流側表面
５２  径方向内側パネル
５４  径方向外側リング
５６  外側燃料ノズル開口、上流側燃料ノズル開口
５７  支柱
５８  中心燃料ノズル開口、第１の上流側燃料ノズル開口
５９  空気流路
６０  結合部材
６２  溝
７０  スプリングプレート
７１  ボルト
７２  円形中心部
７３  ボルト穴
７４  弓形縁部
７５  タブ
７８  中心開口
８０  キャップ面アセンブリ
８２  冷却プレート
８４  円筒スリーブ
８５  接続表面
８６  外側燃料ノズル開口、下流側燃料ノズル開口
８７  ピストンリングハウジング
８８  中心燃料ノズル開口、第１の下流側燃料ノズル開口
８９  ピストンリングハウジング
９０  保持リング
１００  保持システム（保持アセンブリ）
１２０  燃焼器キャップモジュール
１７２  第１の距離
１７４  第２の距離
【図１】
2017142048.tif 000003
【図２】
2017142048.tif 000004
【図３】
2017142048.tif 000005
【図４】
2017142048.tif 000006
【図５】
2017142048.tif 000007
【図６】
2017142048.tif 000008
【図７】
2017142048.tif 000009
【図８】
2017142048.tif 000010
【外国語明細書】
2017142048000001.pdf