JP2016516976A - Removable swirler assembly for combustion liner - Google Patents

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Abstract

ガスタービンエンジンの燃焼ライナに利用するための新規で改良されたスワーラアセンブリが開示されている。スワーラアセンブリは、取外し可能で、燃焼ライナにおいて改良されたアセンブリ、修復性および取付けを提供するようにサイズ決めされている。スワーラアセンブリは、予混合管と、予混合スワーラと、スワーラアセンブリを燃焼器に固定するための取外し可能な固定具を収容するための、軸方向で間隔を置いて配置された複数の取付けブロックと、を備える。A new and improved swirler assembly for use in a combustion liner of a gas turbine engine is disclosed. The swirler assembly is removable and sized to provide improved assembly, repairability and attachment in the combustion liner. The swirler assembly includes a premixing tube, a premixing swirler, and a plurality of axially spaced mounting blocks for receiving removable fixtures for securing the swirler assembly to the combustor. .

Description

関連出願とのクロスリファレンス
本願は、２０１３年４月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／８１５８３５号明細書の優先権を請求する。本出願は、主体によって、発明の名称が“PREMIXER ASSEMBLY FOR GAS TURBINE COMBUSTOR”（代理人整理番号PSM-317/PSSF.199281）および“SWIRLER ASSEMBLY AND STIFFENING MECHANISM FOR PREMIXER ASSEMBLY OF A GAS TURBINE COMBUSTOR”（代理人整理番号PSM-318/PSSF.199282）である、共同出願人による米国非仮特許出願に関し、本出願と同一の譲受人に譲渡されている。 This application claims priority from US Provisional Patent Application No. 61 / 815,835, filed Apr. 25, 2013. Depending on the subject, the name of the invention is “PREMIXER ASSEMBLY FOR GAS TURBINE COMBUSTOR” (agent number PSM-317 / PSSF.199281) and “SWIRLER ASSEMBLY AND STIFFENING MECHANISM FOR PREMIXER ASSEMBLY OF A GAS TURBINE COMBUSTOR” No. PSM-318 / PSSF.199282), which is assigned to the same assignee as the present application regarding a US non-provisional patent application by a joint applicant.

技術分野
本発明は、概して、ガスタービン燃焼器に関する。特に、本発明は、改良された組立および分解技術ならびに改良された冷却構造により、燃焼器性能を高めて構成要素寿命を増加させるように設計された特徴を有する燃焼ライナの取外し可能なスワーラ部分に向けられている。 TECHNICAL FIELD The present invention relates generally to gas turbine combustors. In particular, the present invention provides a removable swirler portion of a combustion liner having features designed to enhance combustor performance and increase component life through improved assembly and disassembly techniques and improved cooling structures. Is directed.

発明の背景
典型的なガスタービンエンジンでは、回転翼および固定翼の交互の段を有する圧縮機が、軸方向シャフトを介してタービンに接続されており、タービンもまた回転翼および固定翼の交互の段を有する。圧縮機段は、圧縮機段を通過する空気を圧縮するためにサイズが減少している。圧縮された空気は、次いで、１つまたは複数の燃焼器へ供給され、燃焼器は、空気を燃料と混合する。１つまたは複数の燃焼器の近傍の点火源は、混合物に点火し、高温の燃焼ガスを形成する。高温の燃焼ガスの膨張は、軸方向シャフトを介して圧縮機に接続されたタービンの段を駆動する。排ガスは、次いで、推進源として、または排熱回収ボイラによって蒸気を発生させるために、または発電プラントにおいては電気を生産するための発電機に接続されたシャフトを回転させるために、利用することができる。 Background of the Invention In a typical gas turbine engine, a compressor having alternating stages of rotor and fixed blades is connected to the turbine via an axial shaft, which is also an alternating rotor and fixed blade. Has a stage. The compressor stage is reduced in size to compress the air passing through the compressor stage. The compressed air is then supplied to one or more combustors, which mix the air with the fuel. An ignition source in the vicinity of the one or more combustors ignites the mixture and forms hot combustion gases. The expansion of the hot combustion gases drives a turbine stage connected to the compressor via an axial shaft. The exhaust gas can then be utilized as a propulsion source or to generate steam by an exhaust heat recovery boiler, or in a power plant to rotate a shaft connected to a generator for producing electricity. it can.

ガスタービンエンジンの燃焼システムは、様々な構成を有することができる。ガスタービンエンジン用の燃焼システムは、単一の燃焼室、エンジンの軸線の周りに間隔を置いて配置された複数の個々の燃焼室、プレナム型燃焼システム、または様々なその他の燃焼システムを含むことができる。エンジンジオメトリ、性能要求および物理的作動位置に応じて、正確な燃焼器配列は変化する。   Gas turbine engine combustion systems can have a variety of configurations. Combustion system for a gas turbine engine includes a single combustion chamber, a plurality of individual combustion chambers spaced about the engine axis, a plenum combustion system, or various other combustion systems Can do. Depending on the engine geometry, performance requirements and physical operating position, the exact combustor arrangement will vary.

そのような１つの燃焼システムは、エンジンのフレームに固定されたケーシングと、ケーシングの少なくとも一部の中に固定された燃焼ライナと、燃焼室へ燃料（気体、液体または両方）を噴射するために燃焼ライナ内または燃焼ライナに隣接して位置決めされた１つまたは複数の燃料ノズルとを含む。燃焼システムは、エンジンと流体接続されている。特に、ケーシングおよびライナ配列は、圧縮機からの空気が燃焼システムに進入するための経路を提供する。燃焼システムにおいて、空気は、１つまたは複数の燃料ノズルからの燃料と混合される。燃料空気混合物は、火花点火装置などの点火源によって点火される。高温燃焼ガスは、燃焼ライナと大抵１つまたは複数のトランジションピースとを通って、タービン内へ移動する。トランジションピースは、基本的に、燃焼器の形状からタービンの入口へ変化するジオメトリを有するダクトである。   One such combustion system includes a casing secured to an engine frame, a combustion liner secured within at least a portion of the casing, and fuel (gas, liquid, or both) for injection into a combustion chamber. One or more fuel nozzles positioned within or adjacent to the combustion liner. The combustion system is fluidly connected to the engine. In particular, the casing and liner arrangement provides a path for air from the compressor to enter the combustion system. In the combustion system, air is mixed with fuel from one or more fuel nozzles. The fuel air mixture is ignited by an ignition source such as a spark igniter. Hot combustion gases travel through the combustion liner and usually one or more transition pieces into the turbine. A transition piece is basically a duct having a geometry that changes from the shape of the combustor to the inlet of the turbine.

燃焼ライナは、燃焼器運転の中心にある。燃焼ライナジオメトリは、エンジンの運転パラメータ、性能要求および利用可能なジオメトリを含む様々な要因によって決定される。燃焼ライナジオメトリは変化することができるが、燃焼ライナは、通常、燃料ノズルを収容し、燃料および空気を混合し、燃料空気混合物が点火されるときに反応を閉じ込めるための部分を少なくとも有する。   The combustion liner is at the center of combustor operation. Combustion liner geometry is determined by various factors including engine operating parameters, performance requirements and available geometry. While the combustion liner geometry can vary, the combustion liner typically contains a fuel nozzle, mixes fuel and air, and has at least a portion for confining the reaction when the fuel air mixture is ignited.

従来技術の燃焼ライナは、所定の性能要求を満たしているが、様々な欠点も示している。例えば、従来の燃焼ライナは、主にまたは専ら溶接されたアセンブリであり、これにより、オペレータまたは修理設備が修理すべき燃焼ライナの全ての構成要素に接近することが困難になっている。さらに、同様の構造の従来の燃焼器設計は、改装または交換前に約８０００時間運転することができた。ガスタービンエンジン効率を改良する試みにおいて、オペレータの間では、エンジン休止時間および修理／オーバーホールコストを削減するために、修理の間の時間枠を延長できるようにする強い要求がある。   Prior art combustion liners meet certain performance requirements, but also exhibit various drawbacks. For example, conventional combustion liners are primarily or exclusively welded assemblies that make it difficult for an operator or repair facility to access all components of the combustion liner to be repaired. In addition, a conventional combustor design of similar construction was able to operate for about 8000 hours prior to refurbishment or replacement. In an attempt to improve gas turbine engine efficiency, there is a strong demand among operators to be able to extend the time frame between repairs to reduce engine downtime and repair / overhaul costs.

概要
本発明によれば、ガスタービンエンジンの燃焼ライナに利用するための新規で改良されたスワーラアセンブリが提供される。スワーラアセンブリは、取外し可能で、燃焼ライナにおいて改良された組立て、修復性および取付けを提供するようにサイズ決めされている。複数の主なスワーラアセンブリは、燃焼ライナ内で中心軸線周りに配置されていて、複数の燃料ノズルを収容するようなサイズである。 SUMMARY In accordance with the present invention, a new and improved swirler assembly for use in a gas turbine engine combustion liner is provided. The swirler assembly is removable and sized to provide improved assembly, repairability and attachment in the combustion liner. The plurality of main swirler assemblies are disposed about the central axis within the combustion liner and are sized to accommodate a plurality of fuel nozzles.

本発明の１つの実施の形態によれば、予混合管と、予混合管内に配置された予混合スワーラと、入口端部の近傍の予混合管の外壁に沿って配置された、複数の第１の孔を有する第１の取付けブロックと、同じく予混合管の外壁に沿って配置された第２の取付けブロックであって、第１の取付けブロックから間隔を置いて配置された、複数の第１の孔に対して垂直方向で１つまたは複数の第２の孔を有する第２のブロックと、を備えるガスタービン燃焼器用のスワーラアセンブリが提供される。   According to one embodiment of the present invention, a plurality of first mixing tubes, a premixing swirler disposed in the premixing tube, and a plurality of first mixing tubes disposed along the outer wall of the premixing tube near the inlet end. A first mounting block having one hole and a second mounting block also disposed along the outer wall of the premixing tube, wherein the plurality of second mounting blocks are spaced from the first mounting block. There is provided a swirler assembly for a gas turbine combustor comprising a second block having one or more second holes in a direction perpendicular to the one hole.

本発明の別の実施の形態によれば、ボディに固定された第１の固定ブロックであって、前面と、反対側の後面と、ほぼ平行の側面と、アーチ形の外面と、アーチ形の外面に配置された複数の孔とを有する第１の取付けブロックを備えるガスタービン燃焼器に使用するための多点で多方向の固定アセンブリが提供される。固定アセンブリは、ボディに固定された、１つまたは複数の孔を有する第２の取付けブロックをも備え、第１の取付けブロックにおける複数の孔は、第２の取付けブロックにおける１つまたは複数の孔に対してほぼ垂直に配向されている。   According to another embodiment of the present invention, a first fixed block fixed to a body, comprising a front surface, an opposite rear surface, a substantially parallel side surface, an arched outer surface, and an arched shape A multi-point, multi-directional securing assembly is provided for use in a gas turbine combustor comprising a first mounting block having a plurality of holes disposed on an outer surface. The securing assembly also includes a second mounting block having one or more holes secured to the body, the plurality of holes in the first mounting block being one or more holes in the second mounting block. Is oriented substantially perpendicular to the.

本発明のさらに別の実施の形態によれば、ほぼ円筒形のボディと、センタコアと、センタコアとほぼ円筒形のボディとの間に延在する複数のベーンとを備える燃焼器における取外し可能なスワーラアセンブリが提供される。取外し可能なスワーラアセンブリは、ほぼ円筒形のボディに固定された第１の取付けブロックをも備え、第１の取付けブロックは、前面と、反対側の後面と、ほぼ平行の側面と、アーチ形の外面と、アーチ形の外面に配置された複数の孔とを有する。取外し可能なスワーラアセンブリは、ボディに固定された、１つまたは複数の孔を有する第２の取付けブロックをも備え、取外し可能なスワーラは、取外し可能な複数の固定具により、第１および第２の取付けブロックの両方において燃焼器に固定されている。   In accordance with yet another embodiment of the present invention, a removable swirler in a combustor comprising a generally cylindrical body, a center core, and a plurality of vanes extending between the center core and the generally cylindrical body. An assembly is provided. The removable swirler assembly also includes a first mounting block secured to the generally cylindrical body, the first mounting block having a front surface, an opposite rear surface, a generally parallel side surface, and an arcuate shape. An outer surface and a plurality of holes disposed in the arched outer surface. The removable swirler assembly also includes a second mounting block having one or more holes secured to the body, wherein the removable swirler includes first and second through a plurality of removable fasteners. Both mounting blocks are secured to the combustor.

本発明の付加的な利点および特徴は、以下に続く説明において部分的に示され、部分的に以下の説明の検討により当業者に明らかになるか、または本発明の実施から学ばれ得る。ここで、添付の図面を特に参照して、本発明を説明する。   Additional advantages and features of the present invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will be apparent to those of ordinary skill in the art upon review of the following description or may be learned from practice of the invention. The present invention will now be described with particular reference to the accompanying drawings.

複数の図面の簡単な説明
添付の図面を参照して、以下に、本発明を詳細に説明する。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

本発明の１つの実施の形態による燃焼システムが利用可能である従来技術のガスタービンエンジンの部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a prior art gas turbine engine in which a combustion system according to one embodiment of the present invention is available. 図１のガスタービンエンジン内で運転可能な従来技術のガスタービン燃焼器の断面図である。2 is a cross-sectional view of a prior art gas turbine combustor operable within the gas turbine engine of FIG. 本発明の１つの実施の形態を含む燃焼ライナの斜視図である。1 is a perspective view of a combustion liner that includes one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の１つの実施の形態による１つの態様を含む燃焼ライナの断面図である。1 is a cross-sectional view of a combustion liner including one aspect according to one embodiment of the present invention. 本発明の１つの実施の態様を含む、図４の断面図の代替的な図である。FIG. 5 is an alternative view of the cross-sectional view of FIG. 4 including one embodiment of the present invention. 本発明の１つの実施の形態による、スワーラアセンブリに沿って見た燃焼ライナの断面図である。1 is a cross-sectional view of a combustion liner as viewed along a swirler assembly, according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の１つの実施の形態による、図６の断面図の代替的な図である。FIG. 7 is an alternative view of the cross-sectional view of FIG. 6 according to one embodiment of the present invention. 本発明の１つの実施の形態による、図３の燃焼ライナのスワーラアセンブリ部分の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a swirler assembly portion of the combustion liner of FIG. 3 according to one embodiment of the present invention. 本発明の１つの実施の形態によるスワーラアセンブリの断面図を含む、図３の燃焼ライナの入口部分に沿って見た詳細断面図である。FIG. 4 is a detailed cross-sectional view taken along the inlet portion of the combustion liner of FIG. 3 including a cross-sectional view of a swirler assembly according to one embodiment of the present invention. 本発明の１つの実施の形態による、燃料ライナのスワーラアセンブリの部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a fuel liner swirler assembly, according to one embodiment of the present invention. FIG.

詳細な説明
本発明の主体は、法定の要求を満たすように本明細書に明確性をもって記載されている。しかし、記載自体は、本特許の範囲を限定することは意図されていない。むしろ、発明者たちは、他の現在または将来の技術と関連して、本文献に記載されたものと類似の様々な異なる構成要素、構成要素の組合せ、ステップまたはステップの組合せを含むように、請求項に記載の主体が他の態様で具体化されてもよいことを想定している。 DETAILED DESCRIPTION The subject matter of the present invention is described herein with clarity so as to meet statutory requirements. However, the description itself is not intended to limit the scope of this patent. Rather, the inventors include various different components, component combinations, steps or combinations of steps similar to those described in this document in connection with other current or future technologies, It is envisioned that the subject matter recited in the claims may be embodied in other forms.

まず図１を参照すると、従来技術のガスタービンエンジン１００が部分断面図で示されている。ガスタービンエンジン１００は、概して、エンジンの主な部分を包囲する外側ケーシング１０２を有する。シャフト１０４が、軸方向にエンジン軸線Ａ−Ａに沿って延在していて、圧縮機１０６およびタービン１０８に接続されている。圧縮機１０６は、入口領域１１０を通じて空気を受け取り、空気を、減少していくサイズの回転翼および固定翼の交互の列を通るように方向付けし、これにより、空気が通過するときに空気を圧縮し、これにより、空気の温度および圧力を高める。圧縮された空気は、次いで、１つまたは複数の燃焼システム１１２を通るように方向付けられ、そこで、燃料と空気が混合され、高温の燃焼ガスを形成するように点火される。高温の燃焼ガスは、次いで、ガスタービン１０８の中へ方向付けられ、増加していくサイズの回転翼および固定翼の交互の列を通過し、これにより流体が膨張し、燃焼ガスのエネルギが機械作業に変換され、シャフト１０４を駆動する。シャフト１０４は、発電するために発電機のシャフトに接続されていてもよい（図示していない）。   Referring first to FIG. 1, a prior art gas turbine engine 100 is shown in partial cross-sectional view. The gas turbine engine 100 generally has an outer casing 102 that surrounds a major portion of the engine. A shaft 104 extends axially along the engine axis AA and is connected to the compressor 106 and the turbine 108. The compressor 106 receives air through the inlet region 110 and directs the air through alternating rows of decreasing sized rotor blades and stationary blades, thereby directing the air as it passes. Compress, thereby increasing the temperature and pressure of the air. The compressed air is then directed through one or more combustion systems 112 where the fuel and air are mixed and ignited to form hot combustion gases. The hot combustion gases are then directed into the gas turbine 108 and pass through alternating rows of increasing size rotor blades and stationary blades, causing the fluid to expand and the energy of the combustion gases to be transferred to the machine. Converted to work, the shaft 104 is driven. The shaft 104 may be connected to a generator shaft for power generation (not shown).

図２は、従来技術のガスタービンエンジンの燃焼器２００の断面図を示している。このように、この典型的なガスタービン燃焼器２００は、ケーシング２０２と、カバー２０４と、１つまたは複数のインジェクタ２０６と、燃焼ライナ２０８とを有する。トランジションピース２１０は、燃焼ライナ２０８をタービン２１２の入口に接続している。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of a prior art gas turbine engine combustor 200. As such, the exemplary gas turbine combustor 200 includes a casing 202, a cover 204, one or more injectors 206, and a combustion liner 208. Transition piece 210 connects combustion liner 208 to the inlet of turbine 212.

本発明は、図３〜図１０に詳しく示されていて、ガスタービンエンジンの燃焼器に利用するための新規で改良された取外し可能なスワーラアセンブリを開示している。まず図３〜図７を参照すると、取外し可能なスワーラアセンブリ３３２を有する燃焼ライナ３００が示されている。燃焼ライナ３００は、入口端部３０４と、出口端部３０６または排出端部と、燃焼器を通って延在する軸線Ｂ−Ｂとを有するほぼ円筒形のライナボディ３０２を備える。燃焼ライナ３００は、断面でほぼ円筒形であるが、燃焼ライナ３００は形状を変化させてよく、先細りにされたセクションまたは変化している直径のセクションを有することができることが理解される。燃焼ライナ３００は、概して、圧延金属板から製造されている。圧延金属板は、軸方向シームに沿って溶接されていて、特定の燃焼ジオメトリに応じて変更される円筒形の構造に成形またはエキスパンド加工することができる。燃焼ライナ３００は、好適には、華氏約１５００度より上の高められた燃焼器条件に耐えることができる、ヘインズ２３０のような耐熱合金から製造されている。ハステロイＸまたはインコネルなどの代替的な材料を使用してよい。   The present invention is shown in detail in FIGS. 3-10 and discloses a new and improved removable swirler assembly for use in a combustor of a gas turbine engine. Referring first to FIGS. 3-7, a combustion liner 300 having a removable swirler assembly 332 is shown. Combustion liner 300 includes a generally cylindrical liner body 302 having an inlet end 304, an outlet end 306 or discharge end, and an axis BB extending through the combustor. Although the combustion liner 300 is generally cylindrical in cross section, it is understood that the combustion liner 300 may vary in shape and may have a tapered section or a section of varying diameter. The combustion liner 300 is generally manufactured from a rolled metal sheet. The rolled metal sheet is welded along an axial seam and can be shaped or expanded into a cylindrical structure that varies depending on the specific combustion geometry. The combustion liner 300 is preferably made from a heat resistant alloy, such as Haynes 230, that can withstand increased combustor conditions above about 1500 degrees Fahrenheit. Alternative materials such as Hastelloy X or Inconel may be used.

燃焼ライナ３００は、さらに、ほぼ円筒形のボディ３０２に固定された入口リングバスケット３０８を有する。入口リングバスケット３０８は、図３〜図７に示されるように、前方リング３１２に接続された、ほぼ軸方向に配向された多数のスピンドル３１０から成り、燃焼ライナ３００の入口端部３０４から前方へ延在している。前方リング３１２は、燃焼ライナ３００から間隔を置いて配置されており、これにより、燃焼器内の適切な軸方向位置に燃料ノズルを位置決めするために、一群の燃料ノズル（図示していない）の合わされた配置を確立することができる。入口リングバスケット３０８は、製造された構成要素または鋳造品であってよく、好適にはステンレス鋼材料から製造されている。ここで図１０を参照すると、より詳しく後述されているように、入口リングバスケット３０８は、予混合アセンブリ３３０を固定するために使用する、入口リングバスケット３０８から半径方向内方へ延在する複数の突出部３０９をも含む。突出部３０９は、別個に製造して、内側リングバスケット３０８に溶接するかまたは内側リングバスケット３０８の一部として鋳造してよい。   The combustion liner 300 further includes an inlet ring basket 308 secured to the generally cylindrical body 302. The inlet ring basket 308 consists of a number of generally axially oriented spindles 310 connected to the forward ring 312 and forwardly from the inlet end 304 of the combustion liner 300 as shown in FIGS. It is extended. The forward ring 312 is spaced from the combustion liner 300, thereby allowing a group of fuel nozzles (not shown) to position the fuel nozzle at an appropriate axial position within the combustor. A combined arrangement can be established. The inlet ring basket 308 may be a manufactured component or casting and is preferably manufactured from a stainless steel material. Referring now to FIG. 10, as described in more detail below, the inlet ring basket 308 includes a plurality of radially inward extending from the inlet ring basket 308 that is used to secure the premix assembly 330. A protrusion 309 is also included. The protrusion 309 may be manufactured separately and welded to the inner ring basket 308 or cast as part of the inner ring basket 308.

図４〜図７を参照すると、燃焼ライナ３００は、予混合アセンブリ３３０をも含む。予混合器３３０の１つの構成要素は、１つまたは複数の取外し可能なスワーラ３３２である。ここで図８〜図１０を参照すると、スワーラアセンブリ３３２が予混合アセンブリ３３０の中に示されている。スワーラアセンブリ３３２は、入口端部３４２Ａと反対側の出口端部３４２Ｂとこれらを通って延在する長手方向軸線Ｃ−Ｃとを有する予混合管３４２を含む。スワーラアセンブリ３３２は、予混合管３４２内に配置された予混合スワーラ３３６をも有し、予混合管３４２内で、予混合スワーラ３３６は、予混合管３４２を通過する流れにスワールを与えるための複数のターニングベーン３３８を有する。図８〜図１０に示された実施の形態の場合、予混合管３４２は、ほぼ円筒形である。しかし、予混合管３４２の代替的な形状が実施可能である。   With reference to FIGS. 4-7, the combustion liner 300 also includes a premix assembly 330. One component of the premixer 330 is one or more removable swirlers 332. With reference now to FIGS. 8-10, a swirler assembly 332 is shown in the premix assembly 330. The swirler assembly 332 includes a premix tube 342 having an outlet end 342B opposite the inlet end 342A and a longitudinal axis C-C extending therethrough. The swirler assembly 332 also has a premixing swirler 336 disposed within the premixing tube 342 within which the premixing swirler 336 provides swirl for the flow through the premixing tube 342. A plurality of turning vanes 338 are provided. In the embodiment shown in FIGS. 8-10, the premixing tube 342 is substantially cylindrical. However, alternative shapes for the premix tube 342 are possible.

スワーラアセンブリ３３２は、ガスタービン燃焼器にスワーラアセンブリを固定するための２つの取付けブロックをも有する。第１の取付けブロック３４４は、予混合管３４２の外壁に沿って、予混合管３４２の入口端部３４２Ａの近傍に配置されている。第１の取付けブロック３４４は、第１の前面３４４Ａと、反対側の第１の後面３４４Ｂと、ほぼ平行の一対の側面３４５と、外面３４７とを有する。外面３４７は、外面の少なくとも一部に沿って、アーチ形の形状を有してよく、これにより、取付けブロック３４４を内側リングバスケット３０８の形状に適合させることができる。外面３４７は、スワーラアセンブリ３３２の半径方向位置、および内側リングバスケット３０８とのスワーラアセンブリの接触を設定するために利用され、これにより、燃料ノズルに対するスワーラアセンブリ３３２のより狭い寸法制御が可能になる。第１の取付けブロック３４４は、図８に示されているように、アーチ形の外面３４７に配置された、予混合管３４２の長手方向軸線Ｃ−Ｃに対してほぼ垂直に配向された複数の第１の孔３４８をも有する。   The swirler assembly 332 also has two mounting blocks for securing the swirler assembly to the gas turbine combustor. The first mounting block 344 is disposed in the vicinity of the inlet end portion 342 </ b> A of the premixing tube 342 along the outer wall of the premixing tube 342. The first mounting block 344 has a first front surface 344A, an opposite first rear surface 344B, a pair of substantially parallel side surfaces 345, and an outer surface 347. The outer surface 347 may have an arcuate shape along at least a portion of the outer surface, which allows the mounting block 344 to conform to the shape of the inner ring basket 308. The outer surface 347 is utilized to set the radial position of the swirler assembly 332 and the swirler assembly contact with the inner ring basket 308, which allows for narrower dimensional control of the swirler assembly 332 relative to the fuel nozzle. The first mounting block 344 includes a plurality of orientated substantially perpendicular to the longitudinal axis CC of the premix tube 342 disposed on the arcuate outer surface 347, as shown in FIG. It also has a first hole 348.

スワーラアセンブリ３３２は、予混合管３４２の外壁に沿って配置された、第１の取付けブロック３４４から軸方向に間隔を置いて配置された第２の取付けブロック３４６をも有する。第２の取付けブロック３４６は、第２の前面３４６Ａと、反対側の第２の後面３４６Ｂとを有し、第２の後面３４６Ｂは、スワーラアセンブリ３３２を燃焼器における適切な軸方向位置に取り付けるための特定の軸方向寸法を形成するために、所定のサイズに機械加工されている。スワーラアセンブリ３３２を適切な軸方向位置に位置決めするために、第２の取付けブロック３４６は、第２の後面３４６Ｂに機械加工された逃げ部３６０を有する。第２の取付けブロック３４６は、複数の第１の孔３４８に対してほぼ垂直方向に第２の取付けブロック３４６を通って延在する１つまたは複数の第２の孔３５６をも有する。   The swirler assembly 332 also has a second mounting block 346 disposed along the outer wall of the premixing tube 342 and spaced axially from the first mounting block 344. The second mounting block 346 has a second front surface 346A and an opposite second rear surface 346B that attaches the swirler assembly 332 to an appropriate axial position in the combustor. Are machined to a predetermined size to form a specific axial dimension. To position swirler assembly 332 in the proper axial position, second mounting block 346 has a relief 360 machined into second rear surface 346B. The second mounting block 346 also has one or more second holes 356 that extend through the second mounting block 346 in a direction substantially perpendicular to the plurality of first holes 348.

図８〜図１０に示された本発明の実施の形態の場合、第２の取付けブロック３４６は、第１の取付けブロック３４４と直接に軸方向に整合している。しかし、燃焼器ジオメトリに応じて、第１および第２の取付けブロック３４４，３４６は、軸方向に整合せずに、互いに対して周方向でずれていてよい。   In the embodiment of the invention shown in FIGS. 8-10, the second mounting block 346 is directly axially aligned with the first mounting block 344. However, depending on the combustor geometry, the first and second mounting blocks 344, 346 may be circumferentially offset relative to each other without being axially aligned.

第１の取付けブロック３４４および第２の取付けブロック３４６のそれぞれは、予混合管３４２に固定されている。取付けブロックのそれぞれ異なる取付け方法が実施可能である。１つの実施の形態では、第１の取付けブロック３４４および第２の取付けブロック３４６は、予混合管３４２に溶接されている。適合する溶接材料（予混合管３４２の材料と取付けブロック３４４，３４６との間で適合する）のビードが、取付けブロックと予混合管３４２との交差部分に形成される。   Each of the first mounting block 344 and the second mounting block 346 is fixed to the premixing tube 342. Different mounting methods for the mounting blocks can be implemented. In one embodiment, the first mounting block 344 and the second mounting block 346 are welded to the premix tube 342. A bead of matching weld material (compatible between the material of the premix tube 342 and the mounting blocks 344, 346) is formed at the intersection of the mounting block and the premix tube 342.

予混合管３４２に第１および第２の取付けブロック３４４，３４６を固定する代替的な方法は、ろう接接合によるものである。ろう接接合は、予混合管３４２と接触している取付けブロックの全ての表面が予混合管３４２に接合されるとき、より完全な接合の形成を助ける。これとは逆に、溶融接合は、専ら、取付けブロックが予混合管と接触する縁部で、取付けブロックを予混合管３４２に固定する。   An alternative method of securing the first and second mounting blocks 344, 346 to the premix tube 342 is by brazing. Brazing joints help to form a more complete joint when all surfaces of the mounting block that are in contact with the premix tube 342 are joined to the premix tube 342. Conversely, melt bonding exclusively secures the mounting block to the premixing tube 342 at the edge where the mounting block contacts the premixing tube.

さらに別の実施の形態では、取付けブロック３４４，３４６を予混合管３４２と一体化してよい。予混合管３４２への取付けブロック３４４，３４６の組込みは、鋳造または鍛造により行うことができる。   In yet another embodiment, the mounting blocks 344, 346 may be integrated with the premixing tube 342. The mounting blocks 344 and 346 can be incorporated into the premixing tube 342 by casting or forging.

第１の取付けブロック３４４および第２の取付けブロック３４６における孔の正確なサイズ、間隔および数は、変化させてよく、燃焼器ジオメトリ、スワーラアセンブリ３３２のサイズ、スワーラアセンブリ３３２に生じる機械的および熱的な負荷のような様々な要因に依存する。図８〜図１０に示された本発明の１つの実施の形態の場合、第１の取付けブロック３４４は、２つの第１の孔３４８を有し、第１の孔３４８は、長手方向軸線Ｃ−Ｃに対してほぼ垂直に配向されている。第２の取付けブロック３４６は、１つまたは複数の第２の孔３５６を有し、図８〜図１０に示された実施の形態は、単一の第２の孔３５６を用いている。しかし、スワーラアセンブリ３３２を燃焼器に固定するために２つ以上の第２の孔３５６が必要となることがある。図８〜図１０に示された実施の形態の場合、第２の孔３５６は、軸線Ｃ−Ｃに対してほぼ平行である。   The exact size, spacing and number of holes in the first mounting block 344 and the second mounting block 346 may vary, combustor geometry, swirler assembly 332 size, mechanical and thermal effects occurring in the swirler assembly 332. Depends on various factors such as heavy load. In one embodiment of the present invention shown in FIGS. 8-10, the first mounting block 344 has two first holes 348, which are longitudinal axes C. Oriented approximately perpendicular to -C. The second mounting block 346 has one or more second holes 356, and the embodiments shown in FIGS. 8-10 use a single second hole 356. However, more than one second hole 356 may be required to secure the swirler assembly 332 to the combustor. In the embodiment shown in FIGS. 8 to 10, the second hole 356 is substantially parallel to the axis CC.

上述のように、スワーラアセンブリ３３２は、保守および修理をより容易にするために、燃焼器から簡単に取り外されるように設計されている。したがって、複数の取外し可能な固定具３５０，３５８が、スワーラアセンブリ３３２を燃焼器に固定するために利用される。１つの実施の形態では、ボルトなどの取外し可能な固定具が、複数の第１の孔３４８および１つまたは複数の第２の孔３５６における対応するねじ山パターンに係合する。しかし、ねじ山パターンは、取外し可能な固定具を固定する１つの方法である。代替的に、１つまたは複数の孔３５６が貫通孔（つまりねじ山が設けられていない）であり、表面３４６Ａに当接するナットを使用してよい。さらに、ボルト／スタッドを、孔３５６の代わりに溶接し／組付け、次いで、ナットがドームプレート３３４の表面に配置されてよい。   As mentioned above, the swirler assembly 332 is designed to be easily removed from the combustor for easier maintenance and repair. Accordingly, a plurality of removable fasteners 350, 358 are utilized to secure swirler assembly 332 to the combustor. In one embodiment, a removable fixture, such as a bolt, engages a corresponding thread pattern in the plurality of first holes 348 and the one or more second holes 356. However, a thread pattern is one way to secure a removable fixture. Alternatively, one or more holes 356 may be through holes (i.e., not threaded) and a nut that abuts surface 346A may be used. Further, bolts / studs may be welded / assembled instead of holes 356 and then nuts may be placed on the surface of the dome plate 334.

スワーラアセンブリ３３２は、フーバーともいわれる隣接する管３５２と流体接続されるように配置されており、流体および空気の流れが、フーバーを通って、スワーラアセンブリ３３２から燃焼ライナ３００の混合域へ向かう。すなわち、スワーラアセンブリ３３２は、管３５２に隣接するように、または管３５２にわずかに係合するように配置されている。スワーラアセンブリ３３２が燃焼ライナ内の適切な半径方向位置にあり、管３５２と半径方向のクリアランスを形成することを保証するために、複数のスタンドオフ３５４が、外側端部３４２Ｂに隣接して、それぞれの予混合管３４２の外側表面の周りに配置されている。   The swirler assembly 332 is arranged to be in fluid connection with an adjacent tube 352, also referred to as a hoover, so that fluid and air flows through the hoover from the swirler assembly 332 to the mixing zone of the combustion liner 300. That is, swirler assembly 332 is positioned adjacent to or slightly engaging tube 352. To ensure that the swirler assembly 332 is in the proper radial position in the combustion liner and forms a radial clearance with the tube 352, a plurality of standoffs 354 are adjacent to the outer end 342B, respectively. The premixing tube 342 is disposed around the outer surface.

上述のように、スワーラアセンブリ３３２は、ボルトまたは別の手段などの複数の固定具３５０，３５８を介して燃焼器に取外し可能に固定されている。例えば、図６〜図１０に示されているように、主なスワーラアセンブリ３３２は、第１の孔３４８および第２の孔３５６を通過する固定具３５０，３５８によりドームプレート３３４に固定されている。半径方向および軸方向の両方に配向された固定具３５０，３５８の使用により、予混合アセンブリ３３０および燃焼ライナ３００に対するスワーラアセンブリ３３２のより良好な位置決めおよび公差調整が達成される。さらに、予混合アセンブリ３３０に対するスワーラアセンブリ３３２の取外し可能な固定により、予混合アセンブリ３３０へのオーバーホールおよび修理のための接近性が、予混合アセンブリに溶接されたスワーラアセンブリを有する従来技術の燃焼器と比べて著しく高められる。当業者が認めるように、接近性の問題に加えて、また、スワーラアセンブリの溶接がスワーラアセンブリの変形を生じさせる。そのために、変形が流れ制御に影響を及ぼし得る。   As described above, the swirler assembly 332 is removably secured to the combustor via a plurality of fasteners 350, 358, such as bolts or other means. For example, as shown in FIGS. 6-10, the main swirler assembly 332 is secured to the dome plate 334 by fasteners 350, 358 that pass through the first hole 348 and the second hole 356. . Better positioning and tolerance adjustment of the swirler assembly 332 relative to the premixing assembly 330 and the combustion liner 300 is achieved through the use of fixtures 350, 358 oriented both radially and axially. Further, the removable fixation of swirler assembly 332 to premix assembly 330 allows overhaul and repair accessibility to premix assembly 330 to be achieved with a prior art combustor having a swirler assembly welded to the premix assembly. Compared to significantly increased. As those skilled in the art will appreciate, in addition to accessibility issues, welding of the swirler assembly also causes deformation of the swirler assembly. Therefore, deformation can affect flow control.

スワーラアセンブリ３３２は、好適には、一種のステンレス鋼のような、予混合アセンブリ３３０に類似の材料から製造されている。スワーラアセンブリ３３２は、製造された、様々な機械加工部品または鋳造品の組立体であってもよい。   The swirler assembly 332 is preferably made from a material similar to the premix assembly 330, such as a type of stainless steel. The swirler assembly 332 may be a manufactured assembly of various machined parts or castings.

ここで図９および図１０を参照すると、スワーラアセンブリ３３２が予混合アセンブリ３３０内に取り付けられて示されている。上述のように、スワーラアセンブリ３３２は、半径方向および軸方向の両方で配向された固定具３５０，３５８により位置固定されている。スワーラアセンブリ３３２は、スタンドオフ３５４が管３５２に関して半径方向のクリアランスを提供して、第２の取付けブロック３４６が逃げ部３６０により適切な軸方向位置で入口リングバスケット３０８の突出部３０９に接触するように、所定の位置へ摺動される。   Referring now to FIGS. 9 and 10, a swirler assembly 332 is shown mounted within the premix assembly 330. As described above, the swirler assembly 332 is secured by fixtures 350, 358 that are oriented both radially and axially. The swirler assembly 332 is such that the standoff 354 provides radial clearance with respect to the tube 352 so that the second mounting block 346 contacts the protrusion 309 of the inlet ring basket 308 at the appropriate axial position by the relief 360. Then, it is slid to a predetermined position.

本発明は、全ての観点から制限的ではなく例示的である特定の実施の形態に関して説明されている。択一的な実施の形態および所要の運転は、発明の範囲から逸脱することなく、本発明が属する技術分野の当業者に明らかになるであろう。   The invention has been described with reference to particular embodiments that are illustrative rather than restrictive in all respects. Alternative embodiments and the required operation will be apparent to those skilled in the art to which the present invention belongs without departing from the scope of the invention.

前記説明から、本発明が、システムおよび方法にとって明白でかつ固有である他の利点とともに、全ての目的および課題を達成するために十分に適応されたものであることが分かる。ある特徴および組合せは利用でき、他の特徴および組合せを参照することなく使用されて良いことが理解されるであろう。これは、請求項の範囲によっておよび請求項範囲において考慮される。   From the foregoing description, it can be seen that the present invention is well adapted to accomplish all its objectives and challenges, with other advantages that are apparent and inherent to the system and method. It will be understood that certain features and combinations may be utilized and used without reference to other features and combinations. This is considered by the claims and in the claims.

Claims (19)

ガスタービン燃焼器用のスワーラアセンブリであって、
入口端部と、反対側の出口端部と、該入口端部および出口端部を通って延在する長手方向軸線とを有する予混合管と、
前記予混合管内に配置された、通過する流れにスワールを与えるための複数のターニングベーンを有する、予混合スワーラと、
前記入口端部の近傍で前記予混合管の外壁に沿って配置された、前記長手方向軸線に対してほぼ垂直に配向された複数の第１の孔を有する、第１の取付けブロックと、
前記予混合管の外壁に沿って、前記第１の取付けブロックから間隔を置いて配置された第２の取付けブロックであって、複数の前記第１の孔に対して垂直方向に前記第２の取付けブロックを通って延在する１つまたは複数の第２の孔を有する、第２の取付けブロックと、
を備えることを特徴とする、スワーラアセンブリ。 A swirler assembly for a gas turbine combustor comprising:
A premixing tube having an inlet end, an opposite outlet end, and a longitudinal axis extending through the inlet end and the outlet end;
A premixing swirler having a plurality of turning vanes disposed in the premixing tube for swirling the passing flow;
A first mounting block having a plurality of first holes disposed along the outer wall of the premixing tube in the vicinity of the inlet end and oriented substantially perpendicular to the longitudinal axis;
A second mounting block spaced from the first mounting block along an outer wall of the premixing tube, wherein the second mounting block is perpendicular to a plurality of the first holes; A second mounting block having one or more second holes extending through the mounting block;
A swirler assembly comprising: 前記予混合管は、ほぼ円錐形である、請求項１記載のスワーラアセンブリ。   The swirler assembly of claim 1, wherein the premixing tube is substantially conical. 前記第１の取付けブロックおよび前記第２の取付けブロックのそれぞれは、前記予混合管に固定されている、請求項１記載のスワーラアセンブリ。   The swirler assembly of claim 1, wherein each of the first mounting block and the second mounting block is secured to the premixing tube. 前記第１および第２の取付けブロックは、溶接またはろう接接合により前記予混合管に固定されている、請求項３記載のスワーラアセンブリ。   4. A swirler assembly according to claim 3, wherein the first and second mounting blocks are secured to the premix tube by welding or brazing. 前記第１の取付けブロックにおける複数の前記孔は、少なくとも２つの孔を含む、請求項１記載のスワーラアセンブリ。   The swirler assembly of claim 1, wherein the plurality of holes in the first mounting block includes at least two holes. １つまたは複数の前記第２の孔は、ねじ山が設けられている、請求項１記載のスワーラアセンブリ。   The swirler assembly of claim 1, wherein the one or more second holes are threaded. 前記第２の取付けブロックは、第２の前面と反対側の第２の後面とを有し、該第２の後面は、所定の軸方向寸法に仕上げ機械加工されている、請求項１記載のスワーラアセンブリ。   The second mounting block has a second rear surface opposite to the second front surface, the second rear surface being finish machined to a predetermined axial dimension. Swirler assembly. ガスタービン燃焼器に使用するための多点で多方向の固定アセンブリであって、
ボディに固定された第１の取付けブロックであって、第１の前面と、反対側の第１の後面と、一対の側面と、外面と、該外面に配置された複数の孔とを有する、第１の取付けブロックと、
前記ボディに固定された第２の取付けブロックであって、該第２の取付けブロック内に配置された１つまたは複数の孔を有する、第２の取付けブロックと、
を備え、前記第２の取付けブロックは、前記第１の取付けブロックから軸方向間隔を置いて配置されていることを特徴とする、固定アセンブリ。 A multi-point multi-directional stationary assembly for use in a gas turbine combustor,
A first mounting block fixed to the body, having a first front surface, an opposite first rear surface, a pair of side surfaces, an outer surface, and a plurality of holes disposed on the outer surface; A first mounting block;
A second mounting block secured to the body, the second mounting block having one or more holes disposed in the second mounting block;
And wherein the second mounting block is spaced axially from the first mounting block. 前記外面は、少なくとも複数の前記孔を包囲する領域でアーチ形である、請求項８記載の固定アセンブリ。   The fixation assembly of claim 8, wherein the outer surface is arcuate in a region surrounding at least the plurality of holes. 前記第１の取付けブロックは、溶接またはろう接接合により前記ボディに固定されている、請求項８記載の固定アセンブリ。   The fixation assembly of claim 8, wherein the first mounting block is fixed to the body by welding or brazing. 前記第２の取付けブロックは、溶接またはろう接接合により前記ボディに固定されている、請求項８記載の固定アセンブリ。   The fixation assembly of claim 8, wherein the second mounting block is fixed to the body by welding or brazing. 前記第１および第２の取付けブロックは、前記ボディに組み込まれている、請求項８記載の固定アセンブリ。   The fixation assembly of claim 8, wherein the first and second mounting blocks are incorporated into the body. 前記第１の取付けブロックにおける複数の前記孔は、前記第２の取付けブロックにおける１つまたは複数の前記孔に対してほぼ垂直である、請求項８記載の固定アセンブリ。   The fixation assembly of claim 8, wherein the plurality of holes in the first mounting block are substantially perpendicular to the one or more holes in the second mounting block. 燃焼器における取外し可能なスワーラアセンブリであって、
ほぼ円筒形のボディと、
前記ほぼ円筒形のボディの入口の近傍で該円筒形のボディの中に配置されたセンタコアと、
該センタコアと前記ほぼ円筒形のボディとの間に延在する複数のベーンと、
前記ほぼ円筒形のボディに固定された第１の取付けブロックであって、第１の前面と、反対側の後面と、一対の側面と、複数の孔が配置された外面とを有する、第１の取付けブロックと、
前記ほぼ円筒形のボディに固定された第２の取付けブロックであって、１つまたは複数の孔が配置された、第２の取付けブロックと、
を備え、取外し可能な前記スワーラは、取外し可能な複数の固定具により、前記第１の取付けブロックと前記第２の取付けブロックとの両方において前記燃焼器に固定されていることを特徴とする、スワーラアセンブリ。 A removable swirler assembly in a combustor, comprising:
An almost cylindrical body,
A center core disposed in the cylindrical body near the entrance of the substantially cylindrical body;
A plurality of vanes extending between the center core and the generally cylindrical body;
A first mounting block fixed to the substantially cylindrical body, the first mounting block having a first front surface, an opposite rear surface, a pair of side surfaces, and an outer surface on which a plurality of holes are disposed. A mounting block of
A second mounting block secured to the generally cylindrical body, the second mounting block having one or more holes disposed therein;
The removable swirler is fixed to the combustor in both the first mounting block and the second mounting block by a plurality of removable fasteners. Swirler assembly. 複数の前記ベーンが、通過する空気および燃料の流れにスワールを与えるように配向されている、請求項１４記載の取外し可能なスワーラ。   The removable swirler of claim 14, wherein the plurality of vanes are oriented to impart a swirl to the passing air and fuel flow. 前記第１の取付けブロックは、前記第２の取付けブロックよりも大きな周方向の距離で延在している、請求項１４記載の取外し可能なスワーラ。   The removable swirler of claim 14, wherein the first mounting block extends a greater circumferential distance than the second mounting block. 前記第１の取付けブロックにおける複数の前記孔は、前記第２の取付けブロックにおける単一の前記孔に対してほぼ垂直である、請求項１４記載の取外し可能なスワーラ。   The removable swirler of claim 14, wherein the plurality of holes in the first mounting block are substantially perpendicular to a single hole in the second mounting block. 前記スワーラを前記燃焼器に固定するために前記第１の取付けブロックの複数の開口内に配置される複数の固定具をさらに含む、請求項１４記載の取外し可能なスワーラ。   The removable swirler of claim 14, further comprising a plurality of fasteners disposed within a plurality of openings in the first mounting block for securing the swirler to the combustor. 前記第１の取付けブロックの外面は、少なくとも複数の前記孔の近傍の領域においてアーチ形である、請求項１４記載の取外し可能なスワーラ。   The removable swirler of claim 14, wherein an outer surface of the first mounting block is arched in a region near at least a plurality of the holes.
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