(57)【要約】      （修正有）【課題】振動減衰機能を備えたガスタービン燃焼器用の集束管状燃料ノズルを提供する。【解決手段】集束管状燃料ノズル１００の前方プレート１１０、中間プレート１０８及び外側スリーブ１１２は、それらの間に燃料プレナム１１４を定める。後方プレート１１０は、中間プレート１０８から軸方向に離間し、中間プレート１０８、後方プレート１１０及び外側スリーブ１１２は冷却用空気プレナム１１８を定める。複数の管体１２０は、前方プレート１０６、燃料プレナム１１４、中間プレート１０８、冷却用空気プレナム１１８及び後方プレート１１０を貫通して延びる。各管体１２０は、後方プレート１１０に定められたそれぞれの管体開口１１６を貫通して延びる。半径方向間隙は、各管体１２０の外面と、それぞれの管体開口１１６の内面との間に定められる。複数の管体１２０は、各管体開口１１６の内面に対して荷重を加える少なくとも１つの管体を備える。【選択図】図４
2017166809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料プレナム（１１４）を定める前方プレート（１０６）、中間プレート（１０８）、及び外側スリーブ（１１２）と、
前記中間プレート（１０８）から軸方向に離間した後方プレートであって、前記中間プレート（１０８）、前記後方プレート（１１０）、及び前記外側スリーブ（１１２）が冷却用空気プレナム（１１８）を定める、後方プレート（１１０）と、
前記前方プレート（１０６）、前記燃料プレナム（１１４）、前記中間プレート（１０８）、前記冷却用空気プレナム（１１８）、及び前記後方プレート（１１０）を貫通して延びる複数の管体（１２０）と、
を備える集束管状燃料ノズル（１００）であって、
前記複数の管体（１２０）の各管体（１２０）は、前記後方プレート（１１０）に定められた複数の管体開口（１１６）のそれぞれの管体開口（１１６）を貫通して延び、半径方向間隙（１３４）が各管体（１２０）の外面と前記それぞれの管体開口（１１６）の内面（１３８）との間に定められ、
前記複数の管体（１２０）は、前記それぞれの管体開口（１１６）の前記内面（１３８）に対して半径方向に荷重を加える少なくとも１つの管体（１２０）を備える、集束管状燃料ノズル（１００）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの管体（１２０）は、前記内面（１３８）に沿って１つの接触点で前記内面（１３８）に対して荷重を加える、請求項１に記載の集束管状燃料ノズル（１００）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの管体（１２０）は、前記内面（１３８）に沿って２又は３以上の接触点で前記内面（１３８）に対して荷重を加える、請求項１に記載の集束管状燃料ノズル（１００）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの管体（１２０）は、前記内面（１３８）に沿って２又は３以上の接触点で前記内面（１３８）に対して荷重を加え、前記半径方向間隙（１３４）を２又は３以上の流体的に分離された間隙セグメント（１４０）に分ける、請求項１に記載の集束管状燃料ノズル（１００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの管体（１２０）の先端部分（１３０）は、非円形の断面形状を有する、請求項１に記載の集束管状燃料ノズル（１００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの管体（１２０）の先端部分（１３０）は、楕円形の断面形状を有する、請求項１に記載の集束管状燃料ノズル（１００）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの管体（１２０）の先端部分（１３０）は、三角形の断面形状を有する、請求項１に記載の集束管状燃料ノズル。
【請求項８】
外部ケーシング（３２）に結合した端部カバー（３６）と、
前記外部ケーシング（３２）の中に配置されかつ１又は２以上の流体導管（１０２）を介して前記端部カバー（３６）に結合した集束管状燃料ノズル（１００）と、
を備える燃焼器（１６）であって、前記集束管状燃料ノズル（１００）は、
燃料プレナムを定める前方プレート（１０６）、中間プレート（１０８）、及び外側スリーブ（１１２）と、
前記中間プレート（１０８）から軸方向に離間した後方プレートであって、前記中間プレート（１０８）、前記後方プレート（１１０）、及び前記外側スリーブ（１１２）が冷却用空気プレナム（１１８）を定める、後方プレート（１１０）と、
前記前方プレート（１０６）、前記燃料プレナム（１１４）、前記中間プレート（１０８）、前記冷却用空気プレナム（１１８）、及び前記後方プレート（１１０）を貫通して延びる複数の管体（１２０）と、
を備え、
前記複数の管体（１２０）の各管体（１２０）は、前記後方プレートに定められた複数の管体開口（１１６）のそれぞれの管体開口（１１６）を貫通して延び、半径方向間隙（１３４）が各管体（１２０）の外面と前記それぞれの管体開口（１１６）の内面（１３８）との間に定められ、
前記複数の管体（１２０）は、前記それぞれの管体開口（１１６）の前記内面（１３８）に対して半径方向に荷重を加える少なくとも１つの管体を備える、燃焼器（１６）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの管体（１２０）は、前記内面（１３８）に沿って１つの接触点で前記内面（１３８）に対して荷重を加える、請求項８に記載の燃焼器（１６）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの管体（１２０）は、前記内面（１３８）に沿って２又は３以上の接触点で前記内面（１３８）に対して荷重を加える、請求項８に記載の燃焼器（１６）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの管体（１２０）は、前記内面（１３８）に沿って２又は３以上の接触点で前記内面（１３８）に対して荷重を加える、前記半径方向間隙（１３４）を２又は３以上の流体的に分離された間隙セグメント（１４０）に分ける、請求項８に記載の燃焼器（１６）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの管体（１２０）の先端部分（１３０）は、非円形の断面形状を有する、請求項８に記載の燃焼器（１６）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの管体（１２０）の先端部分（１３０）は、楕円形の断面形状を有する、請求項８に記載の燃焼器（１６）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの管体（１２０）の先端部分（１３０）は、三角形の断面形状を有する、請求項８に記載の燃焼器（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガスタービン燃焼器用の集束管状燃料ノズルに関する。より具体的には、本発明は、振動減衰機能を備えた集束管状燃料ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
特定のガスタービンエンジン用の燃焼システムは、燃焼ゾーンの上流でガス燃料を加圧空気と予混合するために集束管タイプの燃料ノズルを利用する燃焼器を使用する。集束管状燃料ノズルは、一般に、少なくとも部分的に前方プレート、中間プレート、及び外側スリーブの間に定められた燃料プレナムを貫通して延びる複数の管体を含む。加圧空気は、各管体の入口ポートに流入する。燃料プレナムからの燃料は各管体に噴射され、加圧空気と予混合した後に燃焼ゾーンに送られる。
【０００３】
各管体の一部は、中間プレートに剛結合することができるが、下流側端部又は先端部分は支持されておらず片持ち管体となる。各管体の下流側端部又は先端部分は、中間プレートから軸方向に離間しかつ燃焼室に近接して配置された後方プレートの対応する管体開口を貫通して延びる。各管体の先端部分での外面と後方プレートの対応する管体開口との間に円周方向に連続する半径方向間隙が定められ、この間隙は、管体の周りから燃焼室に向かって加圧空気などの冷却用媒体が流れることができ、結果的に先端部分が冷却される。作動時、潜在的に各管体の先端部分に振動が生じて、個々の管体と後方プレートとの間の望ましくない摩耗につながる可能性がある。
【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２０１４／００８３１１０号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、又は本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００６】
本開示の１つの実施形態は集束管状燃料ノズルである。集束管状燃料ノズルは、前方プレート、中間プレート、後方プレート、及び外側スリーブを含む。前方プレート、中間プレート、及び外側スリーブは、それらの間に燃料プレナムを定める。後方プレートは、中間プレートから軸方向に離間し、中間プレート、後方プレート、及び外側スリーブは冷却用空気プレナムを定める。複数の管体は、前方プレート、燃料プレナム、中間プレート、冷却用空気プレナム、及び後方プレートを貫通して延びる。複数の管体の各管体は、後方プレートに定められたそれぞれの管体開口を貫通して延びる。半径方向間隙は、各管体の外面と、それぞれの管体開口の内面との間に定められる。複数の管体は、それぞれの管体開口の内面に対して半径方向に荷重を加える少なくとも１つの管体を備える。
【０００７】
本開示の他の実施形態は燃焼器である。燃焼器は、外部ケーシングに結合した端部カバーと、外部ケーシングの中に配置されかつ１又は２以上の流体導管を介して端部カバーに結合した集束管状燃料ノズルとを含む。集束管状燃料ノズルは、前方プレート、中間プレート、後方プレート、及び外側スリーブを含む。前方プレート、中間プレート、及び外側スリーブは、それらの間に燃料プレナムを定める。後方プレートは、中間プレートから軸方向に離間し、中間プレート、後方プレート、及び外側スリーブは冷却用空気プレナムを定める。複数の管体は、前方プレート、燃料プレナム、中間プレート、冷却用空気プレナム、及び後方プレートを貫通して延びる。複数の管体の各管体は、後方プレートに定められたそれぞれの管体開口を貫通して延びる。半径方向間隙は、各管体の外面と、それぞれの管体開口の内面との間に定められる。複数の管体は、それぞれの管体開口の内面に対して半径方向に荷重を加える少なくとも１つの管体を備える。
【０００８】
他の実施形態はガスタービンを含む。ガスタービンは、圧縮機と、圧縮機の下流側の燃焼器と、圧縮機の下流側に配置されたタービンとを含む。燃焼器は、外部ケーシングに結合した端部カバーと、外部ケーシングの中に配置されかつ１又は２以上の流体導管を介して端部カバーに結合した集束管状燃料ノズルとを含む。集束管状燃料ノズルは、前方プレート、中間プレート、後方プレート、及び外側スリーブを含む。前方プレート、中間プレート、及び外側スリーブは、それらの間に燃料プレナムを定める。後方プレートは、中間プレートから軸方向に離間し、中間プレート、後方プレート、及び外側スリーブは冷却用空気プレナムを定める。複数の管体は、前方プレート、燃料プレナム、中間プレート、冷却用空気プレナム、及び後方プレートを貫通して延びる。複数の管体の各管体は、後方プレートに定められたそれぞれの管体開口を貫通して延びる。半径方向間隙は、各管体の外面と、それぞれの管体開口の内面との間に定められる。複数の管体は、それぞれの管体開口の内面に対して半径方向に荷重を加える少なくとも１つの管体を備える。
【０００９】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１０】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者にとって最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの機能ブロック図。
【図２】本開示の種々の実施形態を組み込むことができる例示的な燃焼器の簡略化した断面側面図。
【図３】本開示の１又は２以上の実施形態による例示的な集束管状燃料ノズルの上流側の図。
【図４】本開示の少なくとも１つの実施形態による、図３に示す集束管状燃料ノズルの一部の断面側面図。
【図５】従来技術による、複数の管体のうちの例示的な管体の先端部分、及び例示的な集束管状燃料ノズルの後方プレートの一部の上流側の拡大図。
【図６】図５の線６−６で切り取った管体及び後方プレートの断面図。
【図７】本開示の少なくとも１つの実施形態による、複数の管体のうちの例示的な管体の先端部分、及び例示的な集束管状燃料ノズルの後方プレートの一部の上流側の拡大図。
【図８】本開示の少なくとも１つの実施形態による、複数の管体のうちの例示的な管体の先端部分、及び例示的な集束管状燃料ノズルの後方プレートの一部の上流側の拡大図。
【図９】本開示の少なくとも１つの実施形態による、複数の管体のうちの例示的な管体の先端部分、及び例示的な集束管状燃料ノズルの後方プレートの一部の上流側の拡大図。
【図１０】本開示の少なくとも１つの実施形態による、複数の管体のうちの例示的な管体の先端部分、及び例示的な集束管状燃料ノズルの後方プレートの一部の上流側の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本開示の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本開示の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。
【００１３】
本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な及び／又は同軸に整列された相対方向を指す。
【００１４】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、限定を意図するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り複数形態も含む。更に、本明細書内で使用する場合に、用語「備える」及び／又は「備えている」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の他の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００１５】
各実施例は、説明の目的で提供され、本開示の実施形態を限定するものではない。実際に、その範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態に対して使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本開示は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本発明の例示的な実施形態は、例示の目的で陸上ベースの発電用ガスタービン燃焼器の集束管状燃料ノズルに関して全体に説明しているが、本開示の実施形態は、請求項に特に記載のない限り、陸上ベースの発電用ガスタービンの燃焼器又は燃焼システムに限定されず、ターボ機械用のあらゆる形式又はタイプの燃焼器にも適用できることは、当業者には容易に理解されるであろう。
【００１６】
図１を参照すると、例示的なガスタービン１０の概略図が示されている。ガスタービン１０は、一般に、吸入セクション１２、吸入セクション１２の下流側に配置された圧縮機１４、圧縮機１４の下流側に配置された少なくとも１つの燃焼器１６、燃焼器１６の下流側に配置されたタービン１８、及びタービン１８の下流側に配置された排気セクション２０を含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機１４をタービン１８に接続する１又は２以上のシャフト２２を含むことができる。
【００１７】
作動時、空気２４は、吸入セクション１２を通って圧縮機１４に入り、ここで空気２４は漸増的に圧縮され、加圧空気２６が燃焼器１６に供給される。加圧空気２６の少なくとも一部は、燃焼器１６の中で燃料２８と混合されて燃焼し、燃焼ガス３０が発生する。燃焼ガス３０は、燃焼器１６からタービン１８に入り、ここでエネルギ（運動及び／又は熱）は、燃焼ガス３０からロータブレード（図示せず）に伝達され、シャフト２２を回転させる。次に、機械的回転エネルギは、圧縮機１４に動力を供給する及び／又は電力を発生するなどの種々の目的で利用することができる。次に、タービン１８から出る燃焼ガス３０は、排気セクション２０を通ってガスタービン１０から排出することができる。
【００１８】
図２に示すように、燃焼器１６は、圧縮機吐出ケーシンなどの外部ケーシング３２で囲むことができる。外部ケーシング３２は、少なくとも部分的に高圧プレナム３４を定めることができ、高圧プレナム３４は、燃焼器１６の種々の構成要素を少なくとも部分的に囲む。高圧プレナム３４は、圧縮機１４（図１）と流体連通して加圧空気２６を受け取ることができる。端部カバー３６は、外部ケーシング３２に結合することができる。特定の実施形態において、外部ケーシング３２及び端部カバー３６は、少なくとも部分的に燃焼器１６のヘッドエンド容積部又はヘッドエンド部３８を定めることができる。
【００１９】
特定の実施形態において、ヘッドエンド部３８は、高圧プレナム３４及び／又は圧縮機１４と流体連通することができる。１又は２以上のライナ又はダクト４０は、少なくとも部分的に燃料−空気の混合気を燃焼させるための燃焼室又は燃焼ゾーン４２を定めること、及び／又は少なくとも部分的に燃焼ガス３０をタービン１８の入口に向かって送るための矢印４４で示すような燃焼器を通る高温ガス経路を定めることができる。
【００２０】
種々の実施形態において、燃焼器１６は、少なくとも１つの集束管状燃料ノズル１００を含む。図２に示すように、集束管状燃料ノズル１００は、燃焼器１６の軸方向中心線４６に関して、端部カバー３６の下流側で及び／又はこれと軸方向に離間して、及び燃焼室４２の上流側で、外部ケーシング３２の中に配置される。特定の実施形態において、集束管状燃料ノズル１００は、１又は２以上の流体導管１０２を介してガス燃料供給源４８と流体連通する。特定の実施形態において、流体導管１０２は、端部カバー３６と流体接続すること及び／又はその一端に接続することができる。
【００２１】
図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態による例示的な集束管状燃料ノズル１００の上流側の図を提示する。図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、図３に示す集束管状燃料ノズル１００の一部の断面側面図を提示する。燃焼器１６の種々の実施形態は、集束管状燃料ノズル１００の異なる構成を含むことができ、請求項に特に記載のない限り、何らかの特定の構成に限定されない。例えば、図３に示す特定の構成において、集束管状燃料ノズル１００は、中心線４６の周りで環状配置された複数のくさび形の集束管状燃料ノズル組立体１０４を含む。特定の実施形態において、集束管状燃料ノズル１００は、中央燃料ノズル５０の周りの環状又は燃料ノズル通路を形成する。
【００２２】
少なくとも１つの実施形態において、図４に示すように、集束管状燃料ノズル１００及び／又は各集束管状燃料ノズル組立体１０４は、順番に、前方プレート１０６と、前方プレート１０６から軸方向に離間した中間プレート１０８と、中間プレート１０８から軸方向に離間した後方プレート１１０と、前方プレート１０６、中間プレート１０８、及び後方プレート１１０の外周又は周縁部の周りに延びる外側シュラウド又はスリーブ１１２とを含む。少なくとも１つの実施形態において、前方プレート１０６、中間プレート１０８、及びスリーブ１１２は、集束管状燃料ノズル１００の中に燃料プレナム１１４を少なくとも部分的に定める。前方プレート１０６は、燃料プレナム１１４への開口１１６を定めることができる。開口１１６は、流体導管１０２に流体接続することができる。中間プレート１０８、後方プレート１１０、及びスリーブ１１２は、集束管状燃料ノズル１００の中にパージ用空気プレナム１１８を少なくとも部分的に定めることができる。
【００２３】
種々の実施形態において、図３及び４に集合的示すように、集束管状燃料ノズル１００及び／又は集束管状燃料ノズル組立体１０４は、前方プレート１０６、燃料プレナム１１４、中間プレート１０８、パージ用空気プレナム１１８、及び後方プレート１１０を貫通して延びる複数の管体１２０を含む。図４に示すように、各管体１２０は、前方プレート１０６に又はその上流側の上流に定められた入口１２２と、後方プレート１１０に又はその下流側つまり高温側の下流に定められた出口１２４とを含む。各管体１２０は、集束管状燃料ノズル１００及び／又は集束管状燃料ノズル組立体１０４を通る予混合流れ通路１２６を定める。各管体１２０のうちの１又は２以上は、燃料プレナム１１４とそれぞれの予混合流れ通路１２６との間の流体連通を可能にする少なくとも１つの燃料噴射ポート１２８を含む。
【００２４】
図５は、従来技術による、複数の管体１２０のうちの例示的な管体１２０に先端部分１３０と、後方プレート１１０の一部との上流側の拡大図である。図６は、図５の線６−６に沿って切り取った管体１２０及び後方プレート１１０の断面側面図である。図５及び６に示すように、各管体１２０の先端部分１３０は、少なくとも部分的に後方プレート１１０によって定められた、それぞれの管体開口１３２を通って少なくとも部分的に延びる。半径方向間隙１３４が、各管体１２０の外面１３６と、それぞれの管体開口１３２の内面１３８との間に定められる。図５に示す公知の集束管状燃料ノズルにおいて、半径方向間隙１３４は、各管体１２０の各先端部分１３０の外周の周りで連続している。半径方向間隙１３４は、管体１２０の外面１３６と管体開口１３２との間に流路を形成するか又は定め、その間で加圧空気冷却用媒体を送るようになっており、各管体１２０の先端部分１３０及び／又は後方プレート１１０に対する冷却が可能になる。
【００２５】
作動時、図５に示す構成において、片持ち管体１２０、特に各管体１２０の先端部分１３０は、例えば、燃焼ダイナミックスによって、及び／又はガスタービンを介して管体に伝達された機械的振動によって振動する。場合によっては、振動によって管体１２０がそれぞれの管体開口１３２の中で半径方向に動き、管体開口１３２の内面１３８と、管体１２０の先端部分１３０との間の接触がもたらされる。この接触は、後方プレート１１０及び／又は管体１２０上の望ましくない摩耗につながる場合がある。
【００２６】
図７、８、９、及び１０は、本発明の種々の実施形態による、複数の管体１２０のうちの例示的な管体１２０に先端部分１３０と、後方プレート１１０の一部との上流側の拡大図である。種々の実施形態において、図７、８、９、及び１０に示すように、複数の管体１２０は、１又は２以上の接触点ＣＰでそれぞれの管体開口１３２の内面１３８に対して、矢印ＲＬで示すように半径方向に荷重を加えるか又はバネ付勢された少なくとも１つの管体１２０を備える。半径方向荷重ＲＬは、管体１２０がそれぞれの管体開口１３２の内面１３８に対して接触するように管体１２０を撓ませることで与えられる。図７、８、９、及び１０に示すように、半径方向間隙１３４は、管体１２０の一部と管体開口１３２との間に維持される。
【００２７】
管体１２０、特に先端部分１３０は、円形又は非円形の断面形状を有することができる。例えば、管体１２０は、円形、楕円形、三角形、もしくは五角形、六角形、八角形、又は何らかの他の非円形形状などの多辺形とすることができ、これらは管体１２０の外面１３６とそれぞれの管体開口１３２の内面１３８との間に少なくとも１つの接触点ＣＰを可能にする。
【００２８】
特定の実施形態において、図７に示すように、複数の管体１２０のうちの少なくとも１つの管体１２０は、内面１３８に沿って１つの接触点ＣＰでそれぞれの管体開口１３２の内面１３８に対して半径方向に荷重ＲＬを加える。特定の実施形態において、図８、９、及び１０に示すように、少なくとも１つの管体１２０は、内面１３８に沿って２又は３以上の接触点ＣＰで内面１３８に対して半径方向に荷重ＲＬを加える。特定の実施形態において、管体１２０のうちの１又は２以上は、内面１３８に沿って２又は３以上の接触点ＣＰでそれぞれの管体開口１３２の内面１３８に対して半径方向に荷重ＲＬを加え、半径方向間隙１３４を互いに流体的に分離された２又は３以上の間隙セグメント１４０に分ける。
【００２９】
本明細書で例示しかつ説明した種々の実施形態は、既存の集束管状燃料ノズルに対して種々の技術的利点をもたらす。例えば、半径方向に荷重がかかった管体は、管体の先端摩耗を低減するので管体の寿命が長くなる。加えて、提示された実施形態では、部品点数が増えないので製造コスト及び時間を節約でき、管体／中間プレート結合部の高サイクル疲労を低減することができる。
【００３０】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を含む場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【００３１】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
燃料プレナムを定める前方プレート、中間プレート、及び外側スリーブと、
上記中間プレートから軸方向に離間した後方プレートであって、上記中間プレート、上記後方プレート、及び上記外側スリーブが冷却用空気プレナムを定める、後方プレートと、
上記前方プレート、上記燃料プレナム、上記中間プレート、上記冷却用空気プレナム、及び上記後方プレートを貫通して延びる複数の管体と、
を備える集束管状燃料ノズルであって、
上記複数の管体の各管体は、上記後方プレートに定められた複数の管体開口のそれぞれの管体開口を貫通して延び、半径方向間隙が各管体の外面と上記それぞれの管体開口の内面との間に定められ、
上記複数の管体は、上記それぞれの管体開口の上記内面に対して半径方向に荷重を加える少なくとも１つの管体を備える、集束管状燃料ノズル。
［実施態様２］
上記少なくとも１つの管体は、上記内面に沿って１つの接触点で上記内面に対して荷重を加える、実施態様１に記載の集束管状燃料ノズル。
［実施態様３］
上記少なくとも１つの管体は、上記内面に沿って２又は３以上の接触点で上記内面に対して荷重を加える、実施態様１に記載の集束管状燃料ノズル。
［実施態様４］
上記少なくとも１つの管体は、上記内面に沿って２又は３以上の接触点で上記内面に対して荷重を加える、上記半径方向間隙を２又は３以上の流体的に分離された間隙セグメントに分ける、実施態様１に記載の集束管状燃料ノズル。
［実施態様５］
上記少なくとも１つの管体の先端部分は、非円形の断面形状を有する、実施態様１に記載の集束管状燃料ノズル。
［実施態様６］
上記少なくとも１つの管体の先端部分は、楕円形の断面形状を有する、実施態様１に記載の集束管状燃料ノズル。
［実施態様７］
上記少なくとも１つの管体の先端部分は、三角形の断面形状を有する、実施態様１に記載の集束管状燃料ノズル。
［実施態様８］
外部ケーシングに結合した端部カバーと、
上記外部ケーシングの中に配置されかつ１又は２以上の流体導管を介して上記端部カバーに結合した集束管状燃料ノズルと、
を備える燃焼器であって、上記集束管状燃料ノズルは、
燃料プレナムを定める前方プレート、中間プレート、及び外側スリーブと、
上記中間プレートから軸方向に離間した後方プレートであって、上記中間プレート、上記後方プレート、及び上記外側スリーブが冷却用空気プレナムを定める、後方プレートと、
上記前方プレート、上記燃料プレナム、上記中間プレート、上記冷却用空気プレナム、及び上記後方プレートを貫通して延びる複数の管体と、
を備え、
上記複数の管体の各管体は、上記後方プレートに定められた複数の管体開口のそれぞれの管体開口を貫通して延び、半径方向間隙が各管体の外面と上記それぞれの管体開口の内面との間に定められ、
上記複数の管体は、上記それぞれの管体開口の上記内面に対して半径方向に荷重を加える少なくとも１つの管体を備える、燃焼器。
［実施態様９］
上記少なくとも１つの管体は、上記内面に沿って１つの接触点で上記内面に対して荷重を加える、実施態様８に記載の燃焼器。
［実施態様１０］
上記少なくとも１つの管体は、上記内面に沿って２又は３以上の接触点で上記内面に対して荷重を加える、実施態様８に記載の燃焼器。
［実施態様１１］
上記少なくとも１つの管体は、上記内面に沿って２又は３以上の接触点で上記内面に対して荷重を加え、上記半径方向間隙を２又は３以上の流体的に分離された間隙セグメントに分ける、実施態様８に記載の燃焼器。
［実施態様１２］
上記少なくとも１つの管体の先端部分は、非円形の断面形状を有する、実施態様８に記載の燃焼器。
［実施態様１３］
上記少なくとも１つの管体の先端部分は、楕円形の断面形状を有する、実施態様８に記載の燃焼器。
［実施態様１４］
上記少なくとも１つの管体の先端部分は、三角形の断面形状を有する、実施態様８に記載の燃焼器。
［実施態様１５］
圧縮機と、上記圧縮機の下流側の燃焼器と、上記圧縮機の下流側に配置されたタービンとを備えるガスタービンであって、上記燃焼器は、外部ケーシングに結合した端部カバーと、上記外部ケーシングの中に配置されかつ１又は２以上の流体導管を介して上記端部カバーに結合した集束管状燃料ノズルとを備え、上記集束管状燃料ノズルは、
燃料プレナムを定める前方プレート、中間プレート、及び外側スリーブと、
上記中間プレートから軸方向に離間した後方プレートであって、上記中間プレート、上記後方プレート、及び上記外側スリーブが冷却用空気プレナムを定める、後方プレートと、
上記前方プレート、上記燃料プレナム、上記中間プレート、上記冷却用空気プレナム、及び上記後方プレートを貫通して延びる複数の管体と、
を備え、
上記複数の管体の各管体は、上記後方プレートに定められた複数の管体開口のそれぞれの管体開口を貫通して延び、半径方向間隙が各管体の外面と上記それぞれの管体開口の内面との間に定められ、
上記複数の管体は、上記それぞれの管体開口の上記内面に対して半径方向に荷重を加える少なくとも１つの管体を備える、ガスタービン。
［実施態様１６］
上記複数のアパーチャのうちの上記アパーチャは、環状壁に沿って円周方向に離間する、実施態様１５に記載のガスタービン。
［実施態様１７］
上記複数のアパーチャのうちの１又は２以上のアパーチャは、上記後方プレートの冷却側に配向された出口を含む、実施態様１５に記載のガスタービン。
［実施態様１８］
外側スリーブは、入口ポートを定め、上記入口ポートは、上記パージ用空気プレナムへの流体連通を可能にする、実施態様１５に記載のガスタービン。
［実施態様１９］
上記外側スリーブは、冷却用空気プレナムから外への流体連通を可能にする、１又は２以上の排出ポートを定める、実施態様１５に記載のガスタービン。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ガスタービン
１２  吸入セクション
１４  圧縮機
１６  燃焼器
１８  タービン
２０  排気セクション
２２  シャフト
２４  空気
２６  加圧空気
２８  燃料
３０  燃焼ガス
３２  外部ケーシング
３４  高圧プレナム
３６  端部カバー
３８  ヘッドエンド部
４０  ライナ／ダクト
４２  燃焼ゾーン
４４  高温ガス経路
４６  中心線
４８  ガス燃料供給源
５０  中央燃料ノズル
１００  集束管状燃料ノズル
１０２  流体導管
１０４  集束管状燃料ノズル組立体
１０６  前方プレート
１０８  中間プレート
１１０  後方プレート
１１２  外側スリーブ
１１４  燃料プレナム
１１６  開口
１１８  冷却用空気プレナム
１２０  管体
１２２  入口
１２４  出口
１２６  予混合流れ通路
１２８  燃料噴射ポート
１３０  先端部分
１３２  管体開口（後方プレート）
１３４  半径方向間隙
１３６  外面（管体）
１３８  内面（管体開口（後方プレート））
１４０  間隙セグメント
【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】
2017166809.tif 000012
【外国語明細書】
2017166809000001.pdf