(57)【要約】【課題】燃焼器アセンブリを提供する。【解決手段】本燃焼器アセンブリは、トランジションピースと、該トランジションピース内における少なくとも１つのオリフィスアセンブリとを有し、オリフィスアセンブリは、トランジションピースの開口部内に固定されかつ外側周辺部及び内側周辺部を有しまた該内側周辺部が環状座部と環状内向き保持リング溝が形成された直立フランジとを備えたボスと、環状座部上に受けられる底部表面を有するオリフィスプレートと、保持リング溝内に設置されかつオリフィスプレートと少なくとも部分的に係合した保持リングとを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器アセンブリであって、
トランジションピース（１０）と、
前記トランジションピース内における少なくとも１つのオリフィスアセンブリと、
を有し、前記オリフィスアセンブリが、
前記トランジションピースの開口部内に固定されかつ外側周辺部（２４）及び内側周辺部（２６）を有しまた前記内側周辺部（２６）が環状座部（５０）と環状内向き保持リング溝（４８）が形成された直立フランジ（４０）とを備えたボス（２０）と、
前記環状座部（５０）上に受けられる底部表面を有するオリフィスプレート（５２）と、
前記保持リング溝（４８）内に設置されかつ前記オリフィスプレート（５２）と少なくとも部分的に係合した保持リング（５８）と
を備える燃焼器アセンブリ。
【請求項２】
前記外側周辺部（２６）が、対向する端部（２８、３０）において面取りされた略垂直な表面を含む、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項３】
前記環状保持リング溝（４８）が、前記座部（５０）の直径よりも大きい直径を有する、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項４】
環状溝（３６）が、前記直立フランジ（４０）と前記略垂直な表面（２４）との間で半径方向に延びる、請求項２記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項５】
前記オリフィスプレート（５２）には、中央孔（５４）が形成される、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項６】
前記保持リング（５８）が、波状周辺部表面を有する波形バネを含む、請求項１記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項７】
前記波形バネ（５８）が、前記座部（５０）に対して前記オリフィスプレート（５２）を付勢する、請求項６記載の燃焼器アセンブリ。
【請求項８】
タービン燃焼器構成要素内の希釈空気孔の寸法を調整する方法であって、
（ａ）第１の直径を有する希釈空気孔内にボス（２０）を挿入しかつ該ボス（２０）を所定の位置に溶接するステップと、
（ｂ）前記ボス内に形成された環状座部（５０）上に、前記第１の直径よりも小さい第２の直径で形成された中央孔（５４）を有するオリフィスプレート（５２）を設置するステップと、
（ｃ）前記オリフィスプレート（５２）に重なりかつ該オリフィスプレート（５２）に少なくとも部分的に係合した関係で前記ボス（２０）の溝（４８）内に保持リング（５８）を固定して、該保持リング（５８）が前記座部（５０）に対して前記オリフィスプレート（５２）を弾性的に支持するようにするステップと、を含む、
方法。
【請求項９】
前記希釈空気孔内に前記ボス（２０）を溶接することによって生じる応力から前記環状座部（５０）及び溝（４８）を実質的に切り離すステップをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記中央孔が、前記ステップ（ａ）の前又は後に前記ボス内に切り込まれる、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン燃焼技術に関し、より具体的には、トランジションピース内への空気の流れを調整するための変更可能オリフィスプレートの使用を可能にする、トランジションピース空気希釈孔用のインサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の乾式低ＮＯx燃焼システムは、適正な燃焼温度を達成するように調整することを必要とする。これは、幾つかのケースでは、タービンと第１の燃焼器段との間に延びるトランジションピース内に設けられた空気希釈孔によって達成される。孔を通って流れる空気は、バイパス空気及び希釈空気の機能を果たすが、現場でタービンが作動した後に調整を必要とすることがある。単純な希釈孔を使用する現在の設計は、トランジションピースを取り外しかつ寸法変更するのを可能にするためには、長時間にわたりかつ費用がかかる機械停止時間を必要とする。具体的には、トランジションピースは、その遮熱コーティングを剥ぎ取り、パッチ溶接し、新規な孔を加えるように機械加工し、熱処理し、かつ遮熱コーティングで再被覆処理しなければならない。本願出願人の米国特許第６４９９９９３号には、燃焼器を分解せずに燃焼器希釈孔面積を変更してＮＯxレベルを調整するのを可能にする、燃焼室への外部アクセスを可能にする機械構成が開示されている。具体的には、アセンブリには、ボス、オリフィスプレート及び保持リングが設けられる。保持リングは、テーパ状になっており、リング溝における一致するテーパと協働して、オリフィスプレートを所定の位置にしっかりと保持するウェッジ法を構成する。しかしながら、このボス設計は、柔軟な溶接歪み許容形状を有しておらず、このことにより、ボス孔及びオリフィスプレートの寸法の望ましくない歪み変形を引き起こすおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４９９９９３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの例示的かつ非限定的な態様では、燃焼器アセンブリを提供し、本燃焼器アセンブリは、トランジションピースと、該トランジションピース内における少なくとも１つのオリフィスアセンブリとを有し、オリフィスアセンブリは、トランジションピースの開口部内に固定されかつ外側周辺部及び内側周辺部を有しまた該内側周辺部が環状座部と環状内向き保持リング溝が形成された直立フランジとを備えたボスと、環状座部上に受けられる底部表面を有するオリフィスプレートと、保持リング溝内に設置されかつオリフィスプレートと少なくとも部分的に係合した保持リングとを含む。
【０００５】
別の態様では、本発明は、ボス及びオリフィスプレートアセンブリに関し、本ボス及びオリフィスプレートアセンブリは、燃焼器構成要素に形成された孔内に固定されかつ交換可能オリフィスプレートを支持する環状座部が形成された環状ボスと、それから半径方向内向きに延びる座部に隣接する環状保持リング溝と、溝内に着座しかつ該溝の表面とオリフィスプレートの表面との間に少なくとも部分的にかつ弾性的に係合した波形バネとを含む。
【０００６】
さらに別の態様では、タービン燃焼器構成要素内の希釈空気孔の寸法を調整する方法は、（ａ）第１の直径を有する希釈空気孔内にボスを挿入しかつ該ボスを所定の位置に溶接するステップと、（ｂ）ボス内に形成された環状座部上に、第１の直径よりも小さい第２の直径で形成された中央孔を有するオリフィスプレートを設置するステップと、（ｃ）オリフィスプレートに重なりかつ該オリフィスプレートに少なくとも部分的に係合した関係でボスの溝内に保持リングを固定して、該保持リングが座部に対してオリフィスプレートを弾性的に支持するようにするステップとを含む。
【０００７】
次に、以下で特定する図面に関連して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の非限定的かつ例示的な実施形態による交換可能オリフィスプレートを有するタービントランジションピースの斜視図。
【図２】交換可能オリフィスプレートを保持するように図１で使用したボスの斜視図。
【図３】オリフィスプレート及び保持リングを備えた状態での、図２におけるボスの断面図。
【図４】別の非限定的かつ例示的な実施形態によるボスの断面図。
【図５】さらに別の非限定的かつ例示的な実施形態によるボスの断面図。
【図６】トランジションピース内に据付けられた、図２に示すボスのより詳細な斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、ガスタービントランジションピース１０は、上流端部１２においてタービン燃焼器（図示せず）に対して連結しまた反対側下流端部１４において第１のタービン段（図示せず）に対して連結するように設計される。トランジションピース１０に沿った様々な所定の位置において、適正な燃焼器温度を達成するようにする燃焼器調整プロセスにおいて燃焼システム内に圧縮機吐出空気を流入させるための希釈流孔が設けられる。この希釈のために、参照符号１６及び１８によって示す２つの位置は、新規なオリフィスプレートボス２０を所定の位置に溶接して調整プロセスを可能にすることができる位置として示した。しかしながら、このことは、これらのみが存在する希釈孔であること、或いは新規なオリフィスプレートボスはこれら位置のみにおいて使用することができることを意味するものとて解釈すべきでない。
【００１０】
図２、図３及び図６は、ニモニック２６３合金材料で構成するのが好ましい環状ボス２０を示す。ボスの基部２２は、略平行であるＯＤ表面（つまり、外側周辺部）２４とＩＤ表面（つまり、内側周辺部）２６とを形成する。配向目的における参考として図２及び図３を用いると、表面２４及び２６は、該表面２４が対向する端部２８、３０において面取りされた状態で、略垂直である。面取り３０は、下部底部表面３２に対して連結され、下部底部表面３２は、ＩＤ表面２６と接合した上向きにテーパした表面３４によってその一部が形成される。
【００１１】
上部面取り２８は、半径方向内向きにテーパした環状表面（つまり、溝）３６に接合され、環状表面３６は次に、そこから直立した略円筒形壁４０が上向きに延びて環状平坦上部表面４２で終端する環状半径付きコーナ部３８に対して接合される。内部壁４４には、上部面取り４６、環状保持リング溝４８、及びＩＤ表面２６に接合された半径方向内向きに延びるショルダつまり座部５０が形成される。
【００１２】
座部５０は、希釈孔用の新規な直径を形成した中央孔５４が予め形成された環状オリフィスプレート５２を受けかつ支持する。プレート５２は、例示的だが非限定的な実施形態において０．１２５インチの厚さを備えた状態でハスタロイＸ（又は他の適当な）材料で構成することができる。
【００１３】
環状オリフィスプレート５２は、環状波状保持リング５８によって所定の位置に保持され、すなわちリングは、周辺つまり円周方向に波状になった波形バネとして形成される。溝４８は、該溝４８内に保持リングを強制的に押し込んだ時に、保持リングが、タービンの動作時にプレートを所定の位置に保持するのに十分な例えば３５ポンドの下向きの力をオリフィスプレート５２に作用させるような、オリフィスプレート５２の選択厚さと組合せた寸法にされる。この点に関して、保持リング５８はオリフィスプレートよりも大きい直径を有し、従って溝４８は座部５０よりも大きい直径を有することに留意されたい。
【００１４】
同時に、ボスの直立中央部分における溝４８及び座部５０の構成は実質的に、そうでなければボスをトランジションピースの例えば孔１６などの希釈孔内に溶接することによって生じる可能性があるあらゆる歪みから溝の形状及び寸法を切り離す。換言すると、ボスの直立部分は、溶接時に永久歪みがない状態で曲げることができ、従って溝４８及び座部５０の溶接後機械加工は、必要でない。
【００１５】
上記のボス設計の変形形態では、ＯＤ表面２４は、代わりにＴＰ孔を形成した表面上に面取りを形成した状態で、その高さ全体に沿って略垂直に作る（図５におけるＯＤ表面７６と同様に面取り２８、３０を排除して）ことができる。ボスのＯＤ表面上の、或いはそれに代えてトランジションピース内の孔の端縁部上の面取りは、ボスをトランジションピースに固定するために完全溶け込み溶接の使用を可能にすることを理解されたい。このケースでは、ボスの基部の厚さは、トランジションピースの厚さを越えることになる。これは、トランジションピースを複雑な形状で形成するのに役立ち、また溶接後により厚いボスを機械加工して、ＴＰ表面と滑らかに連続させて望ましくない応力を生じさせるおそれがある「サンクン」端縁部を残さないようにすることができる。
【００１６】
図４は、ボス２０と同様であるが、中実中央部分６２を備えたボス６０を示している。ボスの直立部分６６内に保持リング溝６４を機械加工した状態で、ボスは、ＴＰの希釈孔内の所定の位置に溶接することができる。その後、中実中央部分は、オリフィスプレート用の座部７０を残して円形の点線６８に沿って除去される。溶接時に中央部分６２を所定の位置に残すことは、溝６４及び得られた座部７０の両方の正確な円形配向を保つのに役立つ。
【００１７】
図５は、保持リング溝及びオリフィスプレート座部を溶接応力からさらに切り離すことを意図した別のボス設計を示している。この実施形態では、ボス７２は、それぞれ上部及び底部表面７８、８０に対して接合された略垂直なＯＤ表面つまり端縁部７６を有する基部７４を含む。上部表面７８は、内向きかつ下向き傾斜表面（つまり溝）８２と滑らかにつながり、一方、下部表面８０は、水平底部表面８６と接合された内向きかつ上向き傾斜表面８４に対して接合される。
【００１８】
略逆Ｕ字形ループ８８が、基部７４に対して接合される。具体的には、第１の外側垂直壁９０が、基部７４から上向きに延び、水平上部表面９４を介して逆方向になって内側垂直壁９６を形成し、内側垂直壁９６は、上部表面９４から半径方向内向き方向転換自由端９８まえ下向きに延びる。壁９６の半径方向内側面は機械加工されて、図３及び図４に関連して上述したのと同様の方法で、オリフィスプレート（図５には図示せず）を支持するためのショルダ部つまり座部１００並びに保持リング溝１０２が組み込まれる。しかしながら、この場合には、逆ループ８８は、スナップリング溝１０２及びオリフィスプレート座部１００を溶接歪みからさらに切り離すのに役立つ。
【００１９】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関連して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な修正及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００２０】
１０  ガスタービントランジションピース
１２  上流端部
１４  下流端部
１６、１８  希釈空気孔
２０  オリフィスプレートボス
２２  基部
２４  外側周辺部、ＯＤ表面
２６  内側周辺部、ＩＤ表面
２８、３０  端部
３２  下部底部表面
３４  上向きテーパ表面
３６  環状表面
３８  環状半径付きコーナ部
４０  直立円筒形壁
４２  環状平坦上部表面
４４  内部壁
４６  上部面取り
４８  環状保持リング溝
５０  座部
５２  環状オリフィスプレート
５４  中央孔
５８  環状波状保持リング
６０、７２  ボス
【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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