JP2022022136A - 改善された燃料分配マニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】燃料分配マニホールドおよび燃焼器を提供する。【解決手段】燃料分配マニホールドおよび燃焼器が提供される。燃料分配マニホールドは、本体と、本体内に画定された燃料回路とを含む。燃料回路は、入口から第１の分岐セクションおよび第２の分岐セクションに概して軸方向に延びる入口セクションを含む。第１の分岐セクションおよび第２の分岐セクションは、入口セクションからそれぞれの第１の出口およびそれぞれの第２の出口に軸方向に延びるにつれて、互いに円周方向に離れるように分かれる。【選択図】図８

Description

本開示は、一般に、ガスタービン用の燃焼器に関する。特に、本開示は、燃焼器内に画定された一次燃焼ゾーンの下流に配置された燃料インジェクタに燃料を提供するための燃料分配マニホールドに関する。

ターボ機械は、エネルギー伝達の目的で様々な産業および用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションと、排気セクションとを含む。圧縮機セクションは、ガスタービンエンジンに入る作動流体の圧力を徐々に上昇させ、この圧縮された作動流体を燃焼セクションに供給する。圧縮された作動流体および燃料（例えば、天然ガス）は、燃焼セクション内で混合され、燃焼チャンバ内で燃焼して高圧および高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションに流れ、そこで膨張して仕事を発生する。例えば、タービンセクションにおける燃焼ガスの膨張は、例えば、発電機に接続されたロータシャフトを回転させ、電気を発生することができる。次いで、燃焼ガスは、排気セクションを介してガスタービンから出る。

全体的な排出性能のバランスをとり、ターンダウン動作を容易にするために、特定の燃焼器設計は、ライナの周りに配置され、燃焼ゾーンのほぼ下流に位置決めされた複数の燃料インジェクタを含む。燃料インジェクタは、一般に、ライナまでまたはライナを通って半径方向に延び、燃焼ガス流れ場への流体連通を提供する。このタイプのシステムは、当技術分野および／またはガスタービン産業において、軸方向燃料ステージング（「ＡＦＳ」）として、または時には分散燃焼として一般に知られている。

動作中、圧縮された作動流体の一部は、燃料インジェクタの各々を通っておよび／またはその周りに送られ、燃焼ガス流れ場に送られる。燃料インジェクタからの液体または気体燃料は、圧縮された作動流体の流れに噴射されて希薄または空気富化可燃性混合物を提供し、これは燃焼ガス流れ場で高温の燃焼ガスと混合する際に燃焼し、それによって燃焼ゾーン内の燃焼ガスの滞留時間を対応して増加させることなく燃焼器の焼成温度を上昇させる。結果として、燃焼器の全体的な熱力学的効率は、全体的な排出性能を犠牲にすることなく増加させることができる。

燃料マニホールドは、外部供給源から受け取った燃料を１つまたは複数のＡＦＳインジェクタ間で配分するために使用されることが多い。現在の燃料分配マニホールドは、燃料マニホールドにわたる燃料漏れおよび／または圧力降下を引き起こす可能性がある複数の部品、接合部、および鋭い／積極的な旋回を含む。その結果、設計者は、燃料マニホールドにわたる圧力降下に対応するために、１つまたは複数の高価な燃料ベローズを必要とする大径の燃料管を使用しなければならない。したがって、圧力降下を低減し、それによって全体的なガスタービン性能を高め、コストを節約する改善された燃料マニホールドが当技術分野において望まれている。

本開示による燃料分配マニホールドおよび燃焼器の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本技術の実践を通して学ぶことができる。

一実施形態によれば、ターボ機械の燃焼器で使用するための燃料分配マニホールドが提供される。燃料分配マニホールドは、本体と、本体内に画定された燃料回路とを含む。燃料回路は、入口から概して軸方向に延びる入口セクション、入口セクションに流体結合され、第１の出口に延びる第１の分岐セクション、および入口セクションに流体結合され、第２の出口に延びる第２の分岐セクションを含む。第１の分岐セクションおよび第２の分岐セクションは、第１の分岐セクションおよび第２の分岐セクションが入口セクションから第１の出口および第２の出口にそれぞれ軸方向に延びるにつれて、互いに円周方向に離れるように分かれる。

別の実施形態によれば、燃焼器が提供される。燃焼器は、燃焼器ケーシング、および燃焼器ケーシングに結合されたエンドカバーを含む。燃焼器はまた、燃焼器ケーシング内のエンドカバーから軸方向下流に延びる一次燃料ノズルを含む。一次燃焼ゾーンが、一次燃料ノズルの下流に画定される。燃焼器はまた、一次燃焼ゾーンの下流に複数の燃料インジェクタを含む。燃料分配マニホールドが、燃焼器の燃焼器ケーシングに結合され、複数の燃料インジェクタに流体結合される。燃料分配マニホールドは、本体と、本体内に画定された燃料回路とを含む。燃料回路は、入口から概して軸方向に延びる入口セクション、入口セクションに流体結合され、第１の出口に延びる第１の分岐セクション、および入口セクションに流体結合され、第２の出口に延びる第２の分岐セクションを含む。第１の分岐セクションおよび第２の分岐セクションは、第１の分岐セクションおよび第２の分岐セクションが入口セクションから第１の出口および第２の出口にそれぞれ軸方向に延びるにつれて、互いに円周方向に離れるように分かれる。

本燃料分配マニホールドおよび燃焼器のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本技術の実施形態を例示し、明細書における説明と併せて本技術の原理を説明するのに役立つ。

当業者へと向けられた本システムおよび方法の作製および使用の最良の態様を含む、本燃料分配マニホールドおよび燃焼器の完全かつ実施可能な開示が、添付の図を参照する本明細書に記載される。

本開示の実施形態による、ターボ機械の概略図である。 本開示の実施形態による、燃焼器の側面図である。 本開示の実施形態による、燃焼器の斜視図である。 本開示の実施形態による、図３の燃焼器から分離された軸方向燃料ステージングシステムの斜視図である。 本開示の実施形態による、燃焼器の斜視図である。 本開示の実施形態による、図５の燃焼器から分離された軸方向燃料ステージングシステムの斜視図である。 本開示の実施形態による、軸方向燃料ステージングシステムの燃料ライン用のケーシングの断面斜視図である。 本開示の一実施形態による、図３および図４の燃料分配マニホールドの透過図である。 本開示の一実施形態による、図５および図６の燃料分配マニホールドの透過図である。

ここで、本燃料分配マニホールドおよび燃焼器の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本技術の説明のために提供するものであって、本技術を限定するものではない。実際、特許請求される技術の範囲または趣旨を逸脱せずに、修正および変更が本技術において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態において使用することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することを意図している。

詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を使用する。図面および説明における類似または同様の符号は、本発明の類似または同様の部分を指して使用されている。本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を示すことを意図するものではない。

本明細書で使用する場合、「上流」（または「前方」）、および「下流」（または「後方」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。

「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行および／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線の周りに延びる相対的な方向を指す。

「概して」、または「約」などの近似の用語は、記載された値のプラスマイナス１０パーセントの範囲内の値を含む。角度または方向の文脈で使用されるとき、そのような用語は、記載された角度または方向のプラスマイナス１０度の範囲を含む。例えば、「概して垂直」は、任意の方向、例えば、時計回りまたは反時計回りの垂直から１０度の範囲内の方向を含む。

ここで図面を参照すると、図１は、ターボ機械の一実施形態の概略図を示しており、これは、図示の実施形態ではガスタービン１０である。産業用または陸上用のガスタービンが本明細書に示されて説明されているが、本開示は、特許請求の範囲に特に明記されない限り、産業用または陸上用ガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載の主題技術は、限定はしないが、蒸気タービン、航空機用ガスタービン、または船舶用ガスタービンを含む任意のタイプのターボ機械に使用することが可能である。

図示のように、ガスタービン１０は、一般に、入口セクション１２と、入口セクション１２の下流に配置された圧縮機セクション１４と、圧縮機セクション１４の下流に配置された燃焼器セクション１６内の複数の燃焼器１７（図２）と、燃焼器セクション１６の下流に配置されたタービンセクション１８と、タービンセクション１８の下流に配置された排気セクション２０とを含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機セクション１４とタービンセクション１８との間に結合された１つまたは複数のシャフト２２を含むことができる。

圧縮機セクション１４は、一般に、複数のロータディスク２４（そのうちの１つが示されている）と、各ロータディスク２４から半径方向外側に延び、各ロータディスク２４に接続された複数のロータブレード２６とを含むことができる。次に、各ロータディスク２４は、圧縮機セクション１４を通って延びるシャフト２２の一部に結合されるか、またはその一部を形成してもよい。

タービンセクション１８は、一般に、複数のロータディスク２８（そのうちの１つが示されている）と、各ロータディスク２８から半径方向外側に延び、各ロータディスク２８に接続された複数のロータブレード３０とを含むことができる。次に、各ロータディスク２８は、タービンセクション１８を通って延びるシャフト２２の一部に結合されるか、またはその一部を形成してもよい。タービンセクション１８は、シャフト２２の一部およびロータブレード３０を円周方向に囲む外側ケーシング３１をさらに含み、それによってタービンセクション１８を通る高温ガス経路３２を少なくとも部分的に画定する。

動作中、空気などの作動流体が入口セクション１２を通って圧縮機セクション１４に流れ、ここで空気が徐々に圧縮され、それにより加圧空気２７を燃焼器セクション１６の燃焼器１７に提供する。加圧空気２７は燃料と混合され、各燃焼器内で燃焼されて燃焼ガス３３を発生する。燃焼ガス３３は、高温ガス経路３２を通って燃焼器セクション１６からタービンセクション１８に流れ、ここでエネルギー（運動エネルギーおよび／または熱エネルギー）が燃焼ガス３３からロータブレード３０に伝達されることにより、シャフト２２が回転する。機械的回転エネルギーは、その後、圧縮機セクション１４への動力供給および／または発電に使用することができる。次いで、タービンセクション１８から出る燃焼ガス３３は、排気セクション２０を介してガスタービン１０から排気され得る。

図２は、燃焼器１７のうちの１つの例示的な実施形態を示している。図示するように、燃焼器１７は、そこを通って延びる軸方向中心線３５を画定する。この点において、燃焼器１７は、軸方向Ａ、半径方向Ｒ、および円周方向Ｃを画定する。一般に、軸方向Ａは軸方向中心線３５に平行に延び、半径方向Ｒは軸方向中心線３５から直交して外側に延び、円周方向Ｃは軸方向中心線３５の周りに同心状に延びる。

図２に示すように、燃焼器１７は、第１のフランジ３６を有する燃焼器ケーシング３４を含む。特に、第１のフランジ３６は、燃焼器ケーシング３４から半径方向外側に延び、圧縮機吐出ケーシング３８に結合する。燃焼器ケーシング３４および圧縮機吐出ケーシング３８は、圧縮機１４（図１）と流体連通して高圧プレナム４０の少なくとも一部を集合的に画定する。このように、燃焼器ケーシング３４および圧縮機吐出ケーシング３８は、圧縮機１４から燃焼器１７に入る圧縮空気２７を含む。燃焼器ケーシング３４はまた、エンドカバー４４に結合する第２のフランジ４２を含む。図２に示すように、燃焼器ケーシング３４およびエンドカバー４４は、燃焼器１７のヘッド端部部分４６を集合的に画定する。ヘッド端部部分４６は、高圧プレナム４０および／または圧縮機１４と流体連通する。１つまたは複数の一次燃料インジェクタ４８が、エンドカバー４４から軸方向下流に延びる。

燃焼器１７はまた、１つまたは複数の一次燃料インジェクタ４８からタービンセクション１８（図１）の入口５４に延びる高温ガス経路５２を少なくとも部分的に画定するライナ５０を含む。この点において、ライナ５０は、第１の燃料空気混合物が燃焼する一次または第１の燃焼または反応ゾーン５６を少なくとも部分的に画定する。１つまたは複数の一次燃料インジェクタ４８は、燃料を第１の燃焼ゾーン５６に供給する。ライナ５０はまた、燃焼器１７の第１の燃焼ゾーン５６から軸方向下流に位置決めされた二次燃焼または反応ゾーン５８を少なくとも部分的に画定する。第２の燃料空気混合物は、第２の燃焼ゾーン５８で燃焼する。図２に示す実施形態では、ライナ５０は、先細または移行部分を含むように形成されてもよい。特定の実施形態では、ライナ５０は、概して円筒形の上流部分および先細の下流部分を有する単一または連続体から形成されてもよい。フロースリーブ６０が、ライナ５０の少なくとも一部を円周方向に囲んでそこから半径方向に間隔を置いて配置され、それらの間に冷却流環状部６２を形成する。燃焼器１７は、他の実施形態では異なる構成を有してもよい。

図２に示す実施形態では、燃焼器１７は、軸方向燃料ステージングシステム６４（「ＡＦＳシステム６４」）を含む。より具体的には、ＡＦＳシステム６４は、１つまたは複数の一次燃料インジェクタ４８から軸方向に間隔を置いて配置された１つまたは複数の軸方向燃料ステージングインジェクタ６６（「ＡＦＳインジェクタ６６」）を含む。特に、１つまたは複数のＡＦＳインジェクタ６６は、１つまたは複数の一次燃料インジェクタ４８の下流に、かつタービン１８への入口５４の上流に配置される。この点において、１つまたは複数のＡＦＳインジェクタ６６は、燃料を二次燃焼ゾーン５８に供給する。燃焼器１７は、ライナ５０の周りに円周方向に間隔を置いて配置された１つ、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のＡＦＳインジェクタ６６を含むことができる。

図３は、本開示の一実施形態による、結合されたＡＦＳシステム６４を有する燃焼器１７の斜視図を示している。特に、ＡＦＳシステム６４は、１つまたは複数の燃料分配マニホールド６８を含むことができる。図示のように、燃料分配マニホールド６８は、燃焼器ケーシング３４に結合することができる。多くの実施形態では、燃料分配マニホールド６８は、１つまたは複数のボルト７４を介して燃焼器ケーシング３４の第２のフランジ４２に結合することができる。図３および図４に示す実施形態では、ＡＦＳシステム６４は、互いに円周方向に離間し、燃焼器ケーシング３４およびエンドカバー４４から半径方向外側に位置決めされた４つの燃料分配マニホールド６８を含む。しかし、代替の実施形態では、ＡＦＳシステム６４は、より多くのまたはより少ない数の燃料分配マニホールド６８を含むことができ、および／または各燃料分配マニホールド６８は、燃焼器１７の周りの他の場所に位置決めすることができる。

図４は、本開示の１つまたは複数の実施形態による、燃焼器１７から分離された図３に示すＡＦＳシステム６４を示している。図示のように、各燃料分配マニホールド６８は、ＡＦＳインジェクタ６６（図２）の１つまたは複数への最終的な送達のために、燃料を結合された１つまたは複数の燃料ライン７０に分配することができる。図示のように、燃料ライン７０は各々、燃料分配マニホールド６８から反対の円周方向に延びることができる。したがって、各燃料ライン７０は、燃料分配マニホールド６８の１つからＡＦＳインジェクタ６６の１つに燃料を移送する。

いくつかの実施形態では、２つの燃料ライン７０が、各燃料分配マニホールド６８に結合する。次いで、これらの燃料ライン７０の各々は、異なるＡＦＳインジェクタ６６に結合することができる。このような実施形態では、各燃料分配マニホールドは、燃料を２つのＡＦＳインジェクタ６６に提供する。それにもかかわらず、１つ、３つ、４つ、またはそれ以上の燃料ライン７０が、代替の実施形態では各燃料分配マニホールド６８に結合することができる。さらに、複数の燃料ライン７０が、同じＡＦＳインジェクタ６６に結合することができる。燃料ライン７０は、剛性（例えば、押出金属）または可撓性（例えば、編組金属）であってもよい。多くの実施形態では、燃料ライン７０は、ＡＦＳインジェクタ６６に到達する前に方向を一回または複数回変えることができる。例えば、各燃料ラインは、燃料分配マニホールド６８から概して円周方向に延び、１つまたは複数の角部の周りを湾曲してＡＦＳインジェクタ６６に概して軸方向に延びてもよい。

図３および図４に示すように、燃料分配マニホールド６８の各々は、半径方向外面８６、半径方向内面８８、第１の側面９０、および第２の側面９２を有する本体８４を含むことができる。いくつかの実施形態では、半径方向外面８６は、軸方向および円周方向に延びる概して平坦な表面であってもよい。同様に、半径方向内面８８はまた、半径方向外面８６に実質的に平行であり、そこから離間した概して平坦な表面であってもよい。多くの実施形態では、半径方向外面８６は、半径方向内面８８の円周方向長さよりも長い円周方向長さを有することができる。図示のように、第１の側面９０は、半径方向外面８６から燃焼器１７の軸方向中心線３５に向かってある角度で延びてもよい。同様に、第２の側面９２は、第１の側面９０から円周方向に間隔を置いて配置されてもよく、半径方向外面８６から軸方向中心線３５に向かってある角度で延びてもよい。多くの実施形態では、第１の側面９０および第２の側面９２は各々、半径方向外面８６から半径方向内面８８に延びてもよく、互いに向かって収束してもよい。

図５は、本開示の別の実施形態による、結合された別のＡＦＳシステム６４を有する燃焼器１７の斜視図を示している。特に、ＡＦＳシステム６４は、１つまたは複数の燃料分配マニホールド６８を含むことができる。図示のように、燃料分配マニホールド６８は、燃焼器ケーシング３４に結合することができる。多くの実施形態では、燃料分配マニホールド６８は、１つまたは複数のボルト７４を介して燃焼器ケーシング３４の第２のフランジ４２に結合することができる。図５および図６に示す実施形態では、ＡＦＳシステム６４は、燃焼器ケーシング３４およびエンドカバー４４から半径方向外側に位置決めされた１つまたは複数の燃料分配マニホールド６８を含み得る。しかし、代替の実施形態では、ＡＦＳシステム６４は、より多くのまたはより少ない数の燃料分配マニホールド６８を含むことができ、および／または各燃料分配マニホールド６８は、燃焼器１７の周りの他の場所に位置決めすることができる。

図６は、本開示の１つまたは複数の実施形態による、燃焼器１７から分離された図５に示すＡＦＳシステム６４を示している。図示のように、各燃料分配マニホールド６８は、ＡＦＳインジェクタ６６（図２）の１つまたは複数への最終的な送達のために、燃料を結合された１つまたは複数の燃料ライン７０に分配することができる。図示のように、燃料ライン７０は各々、燃料分配マニホールド６８から反対の円周方向に延びることができる。したがって、各燃料ライン７０は、燃料分配マニホールド６８の１つからＡＦＳインジェクタ６６の１つに燃料を移送する。

いくつかの実施形態では、２つの燃料ライン７０が、各燃料分配マニホールド６８に結合する。次いで、これらの燃料ライン７０の各々は、異なるＡＦＳインジェクタ６６に結合することができる。このような実施形態では、各燃料分配マニホールドは、燃料を２つのＡＦＳインジェクタ６６に提供する。それにもかかわらず、１つ、３つ、４つ、またはそれ以上の燃料ライン７０が、代替の実施形態では各燃料分配マニホールド６８に結合することができる。さらに、複数の燃料ライン７０が、同じＡＦＳインジェクタ６６に結合することができる。燃料ライン７０は、剛性（例えば、押出金属）または可撓性（例えば、編組金属）であってもよい。図示のように、燃料ライン７０は各々、燃料分配マニホールド６８から燃焼器１７（図２）の軸方向Ａに対して傾斜した方向に延びることができる。多くの実施形態では、燃料ライン７０は、ＡＦＳインジェクタ６６に到達する前に方向を一回または複数回変えることができる。例えば、図６に示すように、各燃料ライン７０は、燃料分配マニホールド６８から延び、１つまたは複数のＡＦＳインジェクタ６６に概して軸方向に延びる前に、１つまたは複数の角部の周りを蛇行状または正弦曲線状の経路で湾曲することができる。

図３～図６に示すように、ＡＦＳシステム６４は、燃料分配マニホールドに流体結合された１つまたは複数の燃料供給ライン７２を含むことができる。燃料供給ライン７２は、ＡＦＳインジェクタ６６の１つまたは複数で使用するために、燃料供給源から燃料分配マニホールド６８に燃料を提供するように機能することができる。多くの実施形態では、燃料供給ライン７２は、燃料分配マニホールド６８に堅固に結合され、例えば、燃料分配マニホールド６８にろう付け、溶接、または他の方法で固定的に結合されてもよい。

多くの実施形態では、図３～図６に示すように、ＡＦＳシステム６４は、燃料分配マニホールド６８の下流に１つまたは複数のフランジ７６および１つまたは複数の燃料ラインケーシング７８を含むことができる。図７に示すように、フランジ７６は、燃料ライン７０の各々を燃焼器ケーシング３４の第１のフランジ３６に結合することができる。多くの実施形態では、燃料ラインケーシング７８は、燃料ライン７０の各々の周りに環状に位置決めされてもよく、フランジ７６の各々から下流方向に延びてもよい。多くの実施形態では、燃料ラインケーシング７８は、燃料ライン７０を通過する燃料の方向に対してフランジ７６の下流かつＡＦＳインジェクタ６６の上流に配置することができる。燃料ラインケーシング７８は、フランジ７６とＡＦＳインジェクタ６６との間の全長にわたって延びることなく、フランジ７６に近接する燃料ライン７０の一部を囲む。

図７は、燃料ライン７０を囲む燃料ラインケーシング７８の断面斜視図を示している。図示のように、燃料ライン７０は、燃焼器ケーシング３４の第１のフランジ３６、フランジ７６、および燃料ラインケーシング７８を通って延びることができる。ベローズ管８０が、ケーシング７８と燃料ライン７０との間に半径方向に配置され得る。図示のように、ベローズ管８０は、燃焼器１７の熱膨張／収縮中の燃料ライン７０に対する材料コンプライアンスを高めるために、フランジ７６とベローズ停止部８２との間で軸方向に延びることができる。多くの実施形態では、ベローズ管８０は、燃料ラインケーシング７８と燃料ライン７０の両方に直接隣接してもよい。いくつかの実施形態では、単一のベローズ管８０のみが燃料ラインケーシング７８内に配置されてもよい。他の実施形態（図示せず）では、複数のベローズ管８０を燃料ラインケーシング７８内に配置することができる。

図８は、図３および図４に示す燃料分配マニホールド６８の拡大透過図を示している。図８に示すように、燃料分配マニホールド６８の本体８４は、内部に燃料回路９４を画定することができる。図示のように、燃料回路９４は、半径方向外面８６に配置された入口９６と、入口９６の下流の第１の側面９０に配置された第１の出口９８と、入口９６の下流の第２の側面９２に配置された第２の出口１００とを含み得る。入口９６は、燃料を燃料分配マニホールド６８に提供するために、燃料供給ライン７２に流体結合されてもよい。同様に、第１の出口９８および第２の出口１００は各々、燃料ライン７０に直接流体結合され、燃料を１つまたは複数のＡＦＳインジェクタ６６に提供してもよい。

図８に示すように、燃料回路９４はまた、入口９６から第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６に概して軸方向に延びる入口セクション１０２を含み得る。入口セクション１０２は、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の上流に配置され、それらと直接流体連通することができる。いくつかの実施形態では、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６は各々、入口セクション１０２に直接流体結合されて連続していてもよい。多くの実施形態では、入口セクション１０２、第１の分岐セクション１０４、および第２の分岐セクション１０６は各々、燃料が圧力を降下させることなく入口セクション１０２と分岐セクション１０４、１０６との間を容易に移行することができるように、互いの間で継ぎ目なくおよび／または連続的に延びてもよい。いくつかの実施形態では、入口セクション１０２は、セクション間に接合部、例えば、溶接接合部、ろう付け接合部などが形成されないように、分岐セクション１０４、１０６間に継ぎ目なく延びることができる。多くの実施形態では、燃料回路９４は、急な角度または方向の突然の変化なしに入口セクション１０２と分岐セクション１０４、１０６との間を移行することができ、それによって圧力を降下させることなく燃料を複数の流れに分割することを可能にする。

多くの実施形態では、入口セクション１０２は、入口９６から第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６へと先細になっていてもよい。いくつかの実施形態では、入口セクション１０２は、（図８に示すように）入口９６から第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６に軸方向Ａに延びるにつれて、半径方向外側に分かれることができる。他の実施形態では、入口セクション１０２は、（図９に示すように）入口９６から第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６に半径方向内側に収束することができる。

図８に示すように、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６は各々、傾斜部分１０８と、円周部分１１０とを含み得る。第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の各々の傾斜部分１０８は、燃焼器１７の軸方向Ａに対して傾斜した方向に、すなわち、軸方向Ａに対して平行または垂直ではなく、ある角度で入口セクション１０２から直接延びてもよい。多くの実施形態では、図示のように、傾斜部分１０８は、その長さに沿って、入口セクション１０２のより大きい直径から円周部分１１０のより小さい直径へと先細になってもよい。

図示のように、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の各々の円周部分１１０は、傾斜部分１０８から円周方向Ｃに直接延びることができる。円周部分１１０の各々は、それぞれの傾斜部分１０８に連続的であってもよく、かつ／または継ぎ目なく接続されてもよい。様々な実施形態において、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の円周部分１１０は各々、傾斜部分１０８から出口９８、１００へと反対の円周方向に延びることができる。例えば、第１の分岐セクション１０４の円周部分１１０は、第１の分岐セクション１０４の傾斜部分１０８から第１の円周方向に延びてもよく、第２の分岐セクション１０６の円周部分１１０は、第２の分岐セクション１０６の傾斜部分１０８から第１の円周方向とは反対の第２の円周方向に延びてもよい。様々な実施形態において、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の円周部分１１０は、内部に画定された一定の直径１１２を有してもよい。

図９は、図５および図６に示す燃料分配マニホールド６８の拡大透過図を示している。図示のように、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６は、燃焼器の軸方向Ａに対して完全に傾斜していてもよく、すなわち、円周部分１１０を含まなくてもよい。そのような実施形態では、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６は各々、燃焼器の軸方向Ａに対して傾斜した方向に、入口セクション１０２から第１の出口９８および第２の出口１００にそれぞれ直接延びてもよい。多くの実施形態では、第１の出口９８および第２の出口１００の各々は、それぞれの燃料ライン７０に流体結合され、燃料をＡＦＳインジェクタ６６に提供し得る。図９に示すように、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６は各々、内部に画定された一定の直径１１２を有してもよい。

多くの実施形態では、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の一定の直径１１２は、最大約１．５インチであってもよい。他の実施形態では、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の一定の直径１１２は、約０．３インチ～約１．２インチであってもよい。様々な実施形態において、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の一定の直径１１２は、約０．５インチ～約１インチであってもよい。いくつかの実施形態では、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の一定の直径１１２は、約０．６インチ～約０．８インチであってもよい。特定の実施形態では、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６の一定の直径１１２は、約０．７５インチであってもよい。

図示のように、第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６は、入口セクション１０２から第１の出口９８および第２の出口１００にそれぞれ軸方向に延びるにつれて、互いに円周方向に離れるように分かれる。図８および図９に示すように、角度１１４が第１の分岐セクション１０４と第２の分岐セクション１０６との間に画定され得る。この角度１１４は、有利には、入口セクション１０２内を流れる単一の燃料流１１６から、それぞれ第１の分岐セクション１０４および第２の分岐セクション１０６内を流れる第１の燃料部分１１８および第２の燃料部分１２０への滑らかで連続的な移行を提供する。燃料回路９４の分岐セクション１０４、１０６は、燃料供給ライン７２によって受け取られた単一の燃料流１１６を、下流に位置決めされたＡＦＳインジェクタ６６への分配のために第１の燃料部分１１８および第２の燃料部分１２０に均等に分割する。

多くの実施形態では、第１の分岐セクション１０４と第２の分岐セクション１０６との間の角度１１４は、最大約１５０°であってもよい。他の実施形態では、第１の分岐セクション１０４と第２の分岐セクション１０６との間の角度１１４は、約３０°～約１２０°であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の分岐セクション１０４と第２の分岐セクション１０６との間の角度１１４は、約４０°～約１００°であってもよい。様々な実施形態において、第１の分岐セクション１０４と第２の分岐セクション１０６との間の角度１１４は、約５０°～約９０°であってもよい。

図８および図９に示すように、燃料回路９４は、入口９６から単一の燃料流１１６を受け取り、単一の燃料流１１６を２つ以上の燃料流１１８、１２０に分割するように機能することができる。燃料回路９４は、入口セクションを通って流れる単一の燃料流１１６が分岐セクション１０４、１０６において２つ以上の燃料流１１８、１２０に容易に移行することができるように、本体８４内に継ぎ目なくおよび／または連続的に画定された単一の一体型回路であってもよい。

多くの実施形態では、燃料回路９４は、本体８４と一体的に形成されてもよい。一体的に形成されることは、単一の一体型全体を備えるように、それぞれの部品を形成する任意の適切な方法を含むことを理解されたい。例えば、入口セクション１０２、第１の分岐セクション１０４、および第２の分岐セクション１０６は各々、燃料分配マニホールド６８の本体８４内に画定された単一の一体型燃料回路９４の一部であってもよい。多くの実施形態では、燃料分配マニホールド６８の本体８４は、内部に一体的に形成された燃料回路９４を有して形成され、したがってワンピースの継ぎ目のない構造を有することができる。このようにして、燃料回路９４は、接合部および／または溶接部を必要としないように継ぎ目がなくてもよく、有利には、燃料回路９４にわたる圧力降下を最小にする。一体的に形成する適切な方法は、直接金属レーザ溶融、選択的レーザ焼結、または他の適切な付加技術などの付加製造を含むことができる。別の例として、燃料分配マニホールド６８の本体８４は、部品を鋳造し、本体８４内に一体的に画定された燃料回路を有することによって形成されてもよい。

本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到す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、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

以下の番号が付けられた条項は、本明細書に記載の主題の範囲を定義することができる。
条項１．燃焼器の燃焼器ケーシングに結合された燃料分配マニホールドであって、
本体と、
前記本体内に画定された燃料回路であって、
入口から概して軸方向に延びる入口セクション、
前記入口セクションに流体結合され、第１の出口に延びる第１の分岐セクション、および
前記入口セクションに流体結合され、第２の出口に延びる第２の分岐セクション
を備える燃料回路と
を備え、
前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションは、前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションが前記入口セクションから前記第１の出口および前記第２の出口にそれぞれ軸方向に延びるにつれて、互いに円周方向に離れるように分かれる、
燃料分配マニホールド。
条項２．前記燃料回路は、前記入口で燃料を受け取るように構成される、条項１に記載の燃料分配マニホールド。
条項３．前記入口セクションは、前記第１の分岐セクションと前記第２の分岐セクションの両方と直接流体連通する、条項１に記載の燃料分配マニホールド。
条項４．前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションの各々は、前記燃焼器の軸方向に対して傾斜した角度で延びる、条項１に記載の燃料分配マニホールド。
条項５．前記燃料回路は、前記入口、前記第１の出口、および前記第２の出口の間に継ぎ目なく延びる、条項１に記載の燃料分配マニホールド。
条項６．前記燃料回路は、前記本体と一体的に形成される、条項１に記載の燃料分配マニホールド。
条項７．前記入口セクションは、前記入口から前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションへと先細になっている、条項１に記載の燃料分配マニホールド。
条項８．前記入口セクションは、前記入口から前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションに分かれる、条項１に記載の燃料分配マニホールド。
条項９．前記本体は、半径方向外面と、前記半径方向外面から延びる第１の側面と、前記第１の側面から間隔を置いて配置され、前記半径方向外面から延びる第２の側面とを備える、条項１に記載の燃料分配マニホールド。
条項１０．前記入口は、前記半径方向外面に配置され、前記第１の出口は、前記第１の側面に配置され、前記第２の出口は、前記第２の側面に配置される、条項９に記載の燃料分配マニホールド。
条項１１．燃焼器であって、
燃焼器ケーシング、および前記燃焼器ケーシングに結合されたエンドカバーと、
前記燃焼器ケーシング内の前記エンドカバーから軸方向下流に延びる一次燃料ノズルと、
前記一次燃料ノズルの下流に画定された一次燃焼ゾーンと、
前記一次燃焼ゾーンの下流にある複数の燃料インジェクタと、
前記燃焼器の前記燃焼器ケーシングに結合され、前記複数の燃料インジェクタに流体結合された燃料分配マニホールドであって、
本体と、
前記本体内に画定された燃料回路であって、
入口から概して軸方向に延びる入口セクション、
前記入口セクションに流体結合され、第１の出口に延びる第１の分岐セクション、および
前記入口セクションに流体結合され、第２の出口に延びる第２の分岐セクション
を備える燃料回路と
を備え、
前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションは、前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションが前記入口セクションから前記第１の出口および前記第２の出口にそれぞれ軸方向に延びるにつれて、互いに円周方向に離れるように分かれる、
燃料分配マニホールドと
を備える、燃焼器。
条項１２．前記燃料回路は、前記入口で燃料を受け取るように構成される、条項１１に記載の燃焼器。
条項１３．前記入口セクションは、前記第１の分岐セクションと前記第２の分岐セクションの両方と直接流体連通する、条項１１に記載の燃焼器。
条項１４．前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションの各々は、前記燃焼器の軸方向に対して傾斜した角度で延びる、条項１１に記載の燃焼器。
条項１５．前記燃料回路は、前記入口、前記第１の出口、および前記第２の出口の間に継ぎ目なく延びる、条項１１に記載の燃焼器。
条項１６．前記燃料回路は、前記本体と一体的に形成される、条項１１に記載の燃焼器。
条項１７．前記入口セクションは、前記入口から前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションへと先細になっている、条項１１に記載の燃焼器。
条項１８．前記入口セクションは、前記入口から前記第１の分岐セクションおよび前記第２の分岐セクションに分かれる、条項１１に記載の燃焼器。
条項１９．前記本体は、半径方向外面と、前記半径方向外面から延びる第１の側面と、前記第１の側面から間隔を置いて配置され、前記半径方向外面から延びる第２の側面とを備える、条項１１に記載の燃焼器。
条項２０．前記入口は、前記半径方向外面に配置され、前記第１の出口は、前記第１の側面に配置され、前記第２の出口は、前記第２の側面に配置される、条項１９に記載の燃焼器。

１０ ガスタービン
１２ 入口セクション
１４ 圧縮機セクション、圧縮機
１６ 燃焼器セクション
１７ 燃焼器
１８ タービンセクション、タービン
２０ 排気セクション
２２ シャフト
２４ ロータディスク
２６ ロータブレード
２７ 圧縮空気、加圧空気
２８ ロータディスク
３０ ロータブレード
３１ 外側ケーシング
３２ 高温ガス経路
３３ 燃焼ガス
３４ 燃焼器ケーシング
３５ 軸方向中心線
３６ 第１のフランジ
３８ 圧縮機吐出ケーシング
４０ 高圧プレナム
４２ 第２のフランジ
４４ エンドカバー
４６ ヘッド端部部分
４８ 一次燃料インジェクタ
５０ ライナ
５２ 高温ガス経路
５４ 入口
５６ 第１の燃焼、反応ゾーン
５８ 二次燃焼ゾーン、第２の燃焼ゾーン、反応ゾーン
６０ フロースリーブ
６２ 冷却流環状部
６４ 軸方向燃料ステージングシステム
６６ 軸方向燃料ステージングインジェクタ
６８ 燃料分配マニホールド
７０ 燃料ライン
７２ 燃料供給ライン
７４ ボルト
７６ フランジ
７８ 燃料ラインケーシング
８０ ベローズ管
８２ ベローズ停止部
８４ 本体
８６ 半径方向外面
８８ 半径方向内面
９０ 第１の側面
９２ 第２の側面
９４ 一体型燃料回路
９６ 入口
９８ 第１の出口
１００ 第２の出口
１０２ 入口セクション
１０４ 第１の分岐セクション
１０６ 第２の分岐セクション
１０８ 傾斜部分
１１０ 円周部分
１１２ 一定の直径
１１４ 角度
１１６ 単一の燃料流
１１８ 第１の燃料部分、燃料流
１２０ 第２の燃料部分、燃料流
Ａ 軸方向
Ｃ 円周方向
Ｒ 半径方向

Claims (10)

1. 燃焼器（１７）の燃焼器ケーシング（３４）に結合された燃料分配マニホールド（６８）であって、
   本体（８４）と、
   前記本体（８４）内に画定された燃料回路（９４）であって、
   入口（９６）から概して軸方向に延びる入口セクション（１０２）、
   前記入口セクション（１０２）に流体結合され、第１の出口（９８）に延びる第１の分岐セクション（１０４）、および
   前記入口セクション（１０２）に流体結合され、第２の出口（１００）に延びる第２の分岐セクション（１０６）
   を備える燃料回路（９４）と
   を備え、
   前記第１の分岐セクション（１０４）および前記第２の分岐セクション（１０６）は、前記第１の分岐セクション（１０４）および前記第２の分岐セクション（１０６）が前記入口セクション（１０２）から前記第１の出口（９８）および前記第２の出口（１００）にそれぞれ軸方向に延びるにつれて、互いに円周方向に離れるように分かれる、
   燃料分配マニホールド（６８）。
2. 前記燃料回路（９４）は、前記入口（９６）で燃料を受け取るように構成される、請求項１に記載の燃料分配マニホールド（６８）。
3. 前記入口セクション（１０２）は、前記第１の分岐セクション（１０４）と前記第２の分岐セクション（１０６）の両方と直接流体連通する、請求項１に記載の燃料分配マニホールド（６８）。
4. 前記第１の分岐セクション（１０４）および前記第２の分岐セクション（１０６）の各々は、前記燃焼器（１７）の軸方向（Ａ）に対して傾斜した角度（１１４）で延びる、請求項１に記載の燃料分配マニホールド（６８）。
5. 前記燃料回路（９４）は、前記入口（９６）、前記第１の出口（９８）、および前記第２の出口（１００）の間に継ぎ目なく延びる、請求項１に記載の燃料分配マニホールド（６８）。
6. 前記燃料回路（９４）は、前記本体（８４）と一体的に形成される、請求項１に記載の燃料分配マニホールド（６８）。
7. 前記入口セクション（１０２）は、前記入口（９６）から前記第１の分岐セクション（１０４）および前記第２の分岐セクション（１０６）へと先細になっている、請求項１に記載の燃料分配マニホールド（６８）。
8. 前記入口セクション（１０２）は、前記入口（９６）から前記第１の分岐セクション（１０４）および前記第２の分岐セクション（１０６）に分かれる、請求項１に記載の燃料分配マニホールド（６８）。
9. 前記本体（８４）は、半径方向外面（８６）と、前記半径方向外面（８６）から延びる第１の側面（９０）と、前記第１の側面（９０）から間隔を置いて配置され、前記半径方向外面（８６）から延びる第２の側面（９２）とを備える、請求項１に記載の燃料分配マニホールド（６８）。
10. 前記入口（９６）は、前記半径方向外面（８６）に配置され、前記第１の出口（９８）は、前記第１の側面（９０）に配置され、前記第２の出口（１００）は、前記第２の側面（９２）に配置される、請求項９に記載の燃料分配マニホールド（６８）。

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