JP2010008038A - タービン燃料ノズル用の可変オリフィスプラグ - Google Patents
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Abstract
【課題】燃焼器(110)のエンドキャップ(180)の周りで使用するための燃料ノズル(150)を提供する。
【解決手段】本燃料ノズル(150)は、エンドキャップ(180)に取付けられたフランジ(160)と、フランジ(160)を貫通して延びる開口(240)と、開口(240)内に配置されたプラグ(230)と、プラグ(230)内部に配置されたオリフィス(250)とを含むことができる。
【選択図】 図2
【解決手段】本燃料ノズル(150)は、エンドキャップ(180)に取付けられたフランジ(160)と、フランジ(160)を貫通して延びる開口(240)と、開口(240)内に配置されたプラグ(230)と、プラグ(230)内部に配置されたオリフィス(250)とを含むことができる。
【選択図】 図2
Description
本出願は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、燃焼器燃料ノズルのフランジの周りで使用される可変オリフィスプラグに関する。
概説すると、ガスタービンは、燃焼器内で燃料/空気混合気に点火し、燃焼ガス流を発生する。ガス流は、高温ガス路を通ってタービンを流れる。加圧空気は、圧縮機によって燃焼器に送られる。燃焼器は一般に、燃焼領域に燃料及び空気を送給するための燃料ノズルを有する。タービンは、燃焼ガス流の熱エネルギーを機械エネルギーに変換する。機械エネルギーによってタービンシャフトを回転させ、発電機その他のタイプの負荷に動力を供給するのに使われる。
燃料は、燃料挿入体を介して燃料ノズルに供給することができる。燃料挿入体は、エンドキャップに取付けかつ燃料ノズルの上流に配置し得る。燃料挿入体は、その中に穿孔された複数の開口を有することができる。これらの開口には、1以上のオリフィスを形成したプラグを充填できる。オリフィスは、ノズルに流れる燃料を調量することができる。
これらのインサートについての1つの欠点は、それを通る流量をテストするには完成エンドキャップ/燃料ノズル組立体を流通させて、所定のガスタービンに対して流量の整合した組の完成エンドキャップ組立体ができるようにする必要があることである。このテストは、エンドキャップに取付けられた燃料ノズルの異なる組合せについて何回か反復が必要となることがある。そのようなテストは、多大な時間を要するおそれがある。
エンドキャップが用いられない場合には、燃料ノズルの底に孔を開ければよい。孔の寸法は、特定の燃料ノズル群の寸法に応じて決められる。そのため、製造供給元は、種々異なる寸法のノズル群を製作する必要に迫られることがある。
従って、簡単な燃料ノズルオリフィス設計に対する要望が存在する。そのような設計は、好ましくは、テストが容易であるべきであり、またそれを通る流量を選択する際の多用途性を備えるべきである。
従って、本出願は、燃焼器のエンドキャップの周りで使用するための燃料ノズルを提供する。本燃料ノズルは、エンドキャップに取付けられたフランジと、フランジを貫通して延びる開口と、開口内に配置されたプラグと、プラグ内部に配置されたオリフィスとを含むことができる。
本出願はさらに、ガスタービン用の燃焼器を提供する。本燃焼器は、エンドキャップと、その各々がエンドキャップに取付けられた状態で該エンドキャップの周りに配置されたフランジを備えた複数の燃料ノズルと、フランジ内部に配置された複数の可変オリフィスプラグとを含む。
本出願はさらに、燃焼器を作動させる方法を提供する。本方法は、燃焼器のエンドキャップの周りに複数の燃料ノズルを配置するステップと、燃料ノズルを通して燃料を流すステップと、燃料ノズルのすべてを取り外すことなく該燃料ノズルの1以上を交換するステップとを含む。
本出願のこれらの及びその他の特徴は、幾つかの図面及び特許請求の範囲に関連させて以下の詳細な説明を精査する時、当業者には明らかになるであろう。
次に幾つかの図を通して同じ参照符号が同様な要素を指している図面を参照すると、図1は、ガスタービン燃焼セクション100の実施例を示している。燃焼器100は、燃焼器ヘッド端部構成110を含むことができる。燃焼器ヘッド端部構成110については、以下に一層詳細に説明する。一般に記述すると、燃焼器100はまた、燃焼ライナ120と、トランジションピース組立体130と、タービン連結部140とを含むことができる。本明細書では、燃焼器100のその他の構成も使用することができる。
図2は、燃焼器ヘッド端部構成110を詳細に示している。燃焼器ヘッド端部構成110は、燃料ノズル150を含むことができる。図示するような燃料ノズル150は、ニューヨーク州スケネクタディ所在のGeneral Electric Companyによって販売されている52E燃料ノズルである。本明細書では、その他のタイプの燃料ノズル150も使用することができる。燃料ノズル150は、フランジ160と、管セクション170とを含むことができる。燃料ノズル150は、エンドキャップ180の周りに配置しかつ該エンドキャップ180に取付けることができる。燃料ノズル150は、1以上の燃料供給フィード190と連通状態にすることができる。燃料供給フィード190は、燃料ノズル150のフランジ160に周りに配置された燃料環状空間200に燃料を供給する。複数の空気供給管210は、内側霧化空気管220を介して燃料ノズル150により空気を供給することができる。本明細書では、その他の燃焼器構成も使用することができる。
図3は、燃料ノズル150の側面断面図である。図示するように、フランジ160の開口240内部には、オリフィスプラグ230を配置することができる。この実施例では、10個のオリフィスプラグ230及び開口240を使用しているが、本明細書では、あらゆる数又は配向を使用することができる。オリフィスプラグ230は、管セクション170に通じる。オリフィスプラグ230は、圧入(press fit)又はねじ込み(screw-in)により開口240内部に据付けることができる。本明細書では、その他の取付け手段も使用することができる。オリフィスプラグ230は、該オリフィスプラグ230がフランジ160内に保持された状態を保つように圧力荷重を加えることができる。
図4は、フランジ160の開口240内部に位置するオリフィスプラグ230を示している。図示するように、オリフィスプラグ230は、その中に形成されたオリフィス250を有する。オリフィス250の位置は、プラグ230に沿って変化させることができる。同様に、オリフィス250及び全体としてのオリフィスプラグ230の寸法並びに構成は、変更することができる。
オリフィスプラグ230を燃料ノズル150のフランジ160内部に直接配置することによって、より有意な流れテストに対応することができる。具体的には、個々の燃料ノズル150は次に、流通させることができる。個々のノズル150は、エンドキャップ組立体110全体を再流通させることを必要とせずに、交換することができる。さらに、オリフィス250の位置及び寸法は、様々な燃料作動条件又はシナリオに適合するように変更することができる。ボリューム比は、燃焼器作動ダイナミックスと関連させて、オリフィス250の位置を変化させることにより付加的な調整能力を可能にすることができるようにすべきであることを示した。可変オリフィス250により、オリフィス寸法設計調整が得られるだけでなく、プラグ230内部でのオリフィス250の位置決めにより、該オリフィス250の上流側及び下流側の両方の流れチャンバボリュームの調整を可能にすることができる。
さらに、複数の異なる寸法のノズル150を有することを、必ずしも必要でないものとすることができる。むしろ、複数の標準的開口240を、オリフィスプラグ230の設計を変化させながら使用して、流量の補正を行うことができる。流量制御の改善により、エミッション及び燃焼ダイナミックスの変動を低減すべきである。
以上の説明は本出願の一部の実施形態のみに関するものであること、並びに本明細書において当業者は、特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本発明の一般的技術思想及び技術的範囲から逸脱せずに、多くの変更及び修正を行うことができることを理解されたい。
100 ガスタービン燃焼セクション、燃焼器
110 燃焼器ヘッド端部構成
120 燃焼ライナ
130 トランジションピース組立体
140 タービン連結部
150 燃料ノズル
160 フランジ
170 管セクション
180 エンドキャップ
190 燃料供給フィード
200 燃料環状空間
210 空気供給管
220 内側霧化空気管
230 オリフィスプラグ
240 開口
250 オリフィス
110 燃焼器ヘッド端部構成
120 燃焼ライナ
130 トランジションピース組立体
140 タービン連結部
150 燃料ノズル
160 フランジ
170 管セクション
180 エンドキャップ
190 燃料供給フィード
200 燃料環状空間
210 空気供給管
220 内側霧化空気管
230 オリフィスプラグ
240 開口
250 オリフィス
Claims (10)
- 燃焼器(110)のエンドキャップ(180)の周りで使用するための燃料ノズル(150)であって、
前記エンドキャップ(180)に取付けられたフランジ(160)と、
前記フランジ(160)を貫通して延びる開口(240)と、
前記開口(240)内に配置されたプラグ(230)と、
前記プラグ(230)内部に配置されたオリフィス(250)と
を含む燃料ノズル(150)。 - 複数の開口(240)と複数のプラグ(230)をさらに含む、請求項1記載の燃料ノズル(150)。
- 前記プラグ(230)が交換可能プラグ(230)を含む、請求項1記載の燃料ノズル(150)。
- 異なる構成のオリフィス(250)を備える複数のプラグ(230)をさらに含む、請求項1記載の燃料ノズル(150)。
- 前記プラグ(230)が、前記開口(240)内への圧入を含む、請求項1記載の燃料ノズル(150)。
- 前記プラグ(230)が、前記開口(240)内へのねじ込まれるねじ部を含む、請求項1記載の燃料ノズル(150)。
- 複数の可変オリフィスプラグ(230)をさらに含む、請求項1記載の燃料ノズル(150)。
- ガスタービン(100)用の燃焼器(110)であって、
エンドキャップ(180)と、
前記エンドキャップ(180)の周りに配置されかつその各々が該エンドキャップ(180)に取付けられたフランジ(160)を備える複数の燃料ノズル(150)と、
前記フランジ(160)内部に配置された複数の可変オリフィスプラグと
を含む燃焼器(110)。 - 燃焼器(110)を作動させる方法であって、
前記燃焼器(110)のエンドキャップ(180)の周りに複数の燃料ノズル(150)を配置するステップと、
前記複数の燃料ノズル(150)を通して燃料を流すステップと、
前記複数の燃料ノズル(150)のすべてを取り外すことなく該複数の燃料ノズル(150)の1以上を交換するステップと
を含む方法。 - 前記複数の燃料ノズル(150)が複数の可変オリフィスプラグ(230)を含んでおり、当該方法が、前記複数の可変オリフィスプラグ(230)の1以上を交換するステップをさらに含む、請求項9記載の方法。
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