JP6736301B2 - 燃焼器後方装着組立体 - Google Patents

Description

本出願及び結果として得られる特許は、全体的に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、アクセスを容易にしながらより高い燃焼温度に対応するよう内径装着を可能にする燃焼器後方装着組立体に関する。

ガスタービンの燃焼セクションは、一般に、圧縮機吐出ケーシングの周りに環状アレイで配列された複数の燃焼器を含む。典型的な燃焼器は、圧縮機吐出ケーシングに結合された端部カバーと、圧縮機吐出ケーシング内で半径方向及び軸方向に延びる環状キャップ組立体と、キャップ組立体から下流側に延びる環状ライナと、ライナとタービンセクションの第１段との間に延びる移行部品と、を含むことができる。移行部品の後方フレーム部分は、位置決め及び支持のためタービンケーシングに結合することができる。

ガスタービンの燃焼器内の個々の構成要素の数を低減する目的で、移行部品及び燃焼ライナは、一体構造構成要素に統合してもよい。このような一体構造構成要素は、燃焼器の下側へのアクセスを制限する可能性があるので、従来の内径装着具は、使用するのが困難な場合がある。外径装着具を用いることもできるが、かかる位置付けは、構成要素の熱過渡応答に起因して、移行部品及び第１段ノズルシールに対するリスク追加を生じる可能性がある。

従って、燃焼器の後方装着組立体の改善に対する要求がある。このような改善された後方装着組立体は、外径装着具に一般的に見られる熱的問題を回避しながら、内径装着具にアクセスの容易さ及び組み立ての容易さを提供することができる。

米国特許第５，４１４，９９９号明細書

従って、本出願及び結果として得られる特許は、ガスタービンエンジンを提供する。ガスタービンエンジンは、圧縮機吐出ケーシングと、環状アレイで構成された複数の燃焼器と、複数の後方装着組立体と、を含むことができる。後方装着組立体は、圧縮機吐出ケーシングの内径に燃焼器を装着する。

本出願及び結果として得られる特許は更に、燃焼器の装着組立体を圧縮機吐出ケーシングに固定する方法を提供する。本方法は、円周方向に延びるボルト締めウィングを有する装着ブラケットを圧縮機吐出ケーシングの内径上に位置付けるステップと、燃焼器に隣接して円周方向に位置付けられたボルト締めウィングにアクセスするステップと、ボルト締めウィングを通ってボルトを固定するステップと、を含むことができる。

本出願及び結果として得られる特許のこれら及び他の特徴並びに改善点は、図面及び請求項を参照しながら以下の好ましい実施形態の詳細な説明を精査することによって当業者には明らかになるであろう。

圧縮機、燃焼器、タービン、及び負荷を示したガスタービンエンジンの概略図。 図１のガスタービンエンジンと共に用いることができる燃焼器の斜視図。 本明細書で記載される燃焼器後方装着組立体の前方平面図。 図３の燃焼器後方装着組立体の内径装着ブラケットの斜視図。 図３の燃焼器後方装着組立体の内径装着ブラケットの前方平面図。 燃焼器後方装着組立体を各々が有する隣接する燃焼器のペアの斜視図。

次に、幾つかの図全体を通して様々な参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本明細書で用いることができるガスタービンエンジン１０の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は、空気２０の流入流れを圧縮する。圧縮機１５は、圧縮された空気２０の流れを燃焼器２５に供給する。燃焼器２５は、圧縮された空気２０の流れを燃料３０の加圧流と混合して混合気を点火させ、燃焼ガス３５の流れを生成する。単一の燃焼器２５のみが図示されているが、ガスタービンエンジン１０は、円周方向アレイ又は他の方法で配列されたあらゆる数の燃焼器２５を含むことができる。燃焼ガス３５の流れは、タービン４０に供給される。燃焼ガス３５の流れは、タービン４０を駆動して機械的仕事を産出するようにする。タービン４０にて産出された機械的仕事は、シャフト４５を介して圧縮機１５と、発電機及び同様のものなどの外部負荷５０とを駆動する。

ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、液体燃料、種々のタイプのシンガス、及び／又は他のタイプの燃料並びにその配合物を用いることができる。ガスタービンエンジン１０は、限定ではないが、７又は９シリーズ高出力ガスタービンエンジン及び同様のものなどを含む、米国ニューヨーク州スケネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙにより提供される複数の様々なガスタービンエンジンのうちの何れかとすることができる。ガスタービンエンジン１０は、様々な構成を有することができ、他のタイプ構成要素を用いることができる。他のタイプのガスタービンエンジンも本明細書で用いてもよい。複数のガスタービンエンジン、他のタイプのタービン、及び他のタイプの発電設備も本明細書で共に用いることができる。

図２は、本明細書で記載することができる燃焼器１００の１つの実施例を示す。一般的に説明すると、燃焼器１００は、ヘッド端部にて端部カバー１１０からタービン４０の周りの後端部にて移行部品１２０まで延在することができる。複数の燃料ノズル１３０は、端部カバー１１０の周りに位置付けることができる。ライナ１４０は、燃料ノズル１３０から移行部品１２０に向かって延在することができ、ここに加圧燃焼ゾーン１５０を定めることができる。ライナ１５０は、流れスリーブ１６０により囲むことができる。この実施例において、ライナ１４０及び移行部品１２０は、一体構造構成要素１８０とすることができる。ライナ１４０及び流れスリーブ１６０は、圧縮機１５から又は他の供給源からの空気２０の流れのためにこれらの間に流路１７０を定めることができる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で使用してもよい。

図３〜５に示されるように、燃焼器１００は、後方装着組立体２００を含むことができる。後方装着組立体２００は、移行部品１２０の周りで燃焼器１００の後端部に位置付けることができる。後方装着組立体２００を用いて、燃焼器１００を圧縮機吐出ケーシング２１０及び同様のものに装着することができる。燃焼器１００はまた、他の場所に装着してもよい。後方装着組立体２００は、後方フレーム２２０を含むことができる。後方フレーム２２０は、その後端部にてライナ１４０に取り付けることができる。後方フレーム２２０は、何れかの好適なサイズ、形状、又は構造を有することができる。後方フレーム２２０は、ライナ１４０に溶接するか、又は単一要素として鋳造するか、もしくは他の方法で取り付けることができる。後方フレーム２２０は、１又はそれ以上の後方シール２３０を有することができる。後方シール２３０は、従来設計のものとすることができる。後方シール２３０は、燃焼ガス３５が燃焼器１００からタービン４０に流れるときの燃焼ガス３５の損失を防ぐことができる。

後方装着組立体２００は、内径装着フランジ２４０を含むことができる。内径装着フランジ２４０は、その底端部にて後方フレーム２２０に取り付けることができる。内径装着フランジ２４０は、溶接、鋳造及び同様のものにより後方フレーム２２０に取り付けることができる。内径装着フランジ２４０は、何れかの好適なサイズ、形状、又は構造を有することができる。内径装着フランジ２４０は、枢動ロッド組立体２５０に向けて延びることができる。枢動ロッド組立体２５０は、枢動ロッド２６０及び枢動ロッドフランジ２７０を含むことができる。内径装着フランジ２４０及び枢動ロッド組立体２５０は、フランジボルト及び他のタイプの締結装置により接続することができる。枢動ロッド組立体２５０は、何れかの好適なサイズ、形状、又は構造を有することができる。他の構成要素及び他の構成も本明細書で使用することができる。

後方装着組立体２００は、内径装着ブラケット２９０を含むことができる。内径装着ブラケット２９０は、装着ブラケットベース３００を含むことができる。複数のベースフランジ３１０が装着ブラケットベース３００から延びることができる。ベースフランジ３１０の各々は、ベースフランジアパーチャ３２０を有することができる。装着ブラケットベース３００は、何れかの好適なサイズ、形状、又は構造を有することができる。内径装着フランジ２４０は、ベースフランジアパーチャ３２０を通って延びる枢動ロッド２６０により内径装着ブラケット２９０に枢動可能に取り付けることができる。他の構成要素及び他の構成も本明細書で使用することができる。

内径装着ブラケット２９０は、複数のボルト締めウィング３３０を含むことができる。ボルト締めウィング３３０は、装着ブラケットベース３００から円周方向に延びることができる。ボルト締めウィング３３０は各々、ボルトアパーチャ３５０が貫通して延びたボルトフランジ３４０を有することができる。ボルト締めウィング３３０のボルトフランジ３４０は、貫通する装着ボルト３６０を収容して、内径装着ブラケット２９０の装着ブラケットベース３００を圧縮機吐出ケーシング２１０又は他の場所に固定することができる。ボルト締めウィング３３０は、何れかの好適なサイズ、形状、又は構造を有することができる。

従って、ボルト締めウィング３３０は、燃焼器１００を通る燃焼ガス３５の流れに対して垂直なほぼ円周方向に延びる。かかる円周方向の位置決めにより、本明細書で記載される後方装着組立体２００をアクセスの容易さを可能にしながら圧縮機吐出ケーシング２１０の内径の周りに装着できるようになる。具体的には、ボルト締めウィング３３０は、燃焼器１５に隣接して円周方向に延びる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で使用してもよい。

図６に示されるように、後方装着組立体２００の装着ボルト３６０は、アクセスを容易にするため燃焼器１００の移行部品１２０に隣接して整列することができる。具体的には、装着ボルト３６０は、圧縮機吐出ケーシング２１０の内部から又はタービンシェルにおける開口からアクセスすることができる。従って、後方装着組立体２００は、組み立て及びアクセスの容易さを可能にしながら、熱的問題を回避するような内側装着を可能にする。他の構成要素及び他の構成を本明細書で使用してもよい。

上記のことは、本出願及びその結果として得られる特許の特定の実施形態にのみに関連している点を理解されたい。添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の全体的な技術的思想及び範囲から逸脱することなく、当業者であれば多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
ガスタービンエンジンであって、
圧縮機吐出ケーシングと、
環状アレイで構成された複数の燃焼器と、
複数の後方装着組立体と、
を備え、上記後方装着組立体が、上記燃焼器を上記圧縮機吐出ケーシングの内径に装着する、ガスタービンエンジン。
［実施態様２］
上記燃焼器がライナを含み、上記後方装着組立体が、上記ライナに接続された後方フレームを含む、実施態様１に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様３］
上記後方装着組立体が装着ブラケットを含み、上記後方フレームが上記装着ブラケット上に装着される、実施態様２に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様４］
上記装着ブラケットが、装着ブラケットベースと、該ブラケットベースから円周方向に延びるボルト締めウィングのペアと、を含む、実施態様３に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様５］
上記ボルト締めウィングのペアが、ボルトフランジと、該ボルトフランジにおけるボルトアパーチャと、を含む、実施態様４に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様６］
上記ボルト締めウィングのペアが、上記ボルトアパーチャ内に装着ボルトを含む、実施態様５に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様７］
上記装着ブラケットが、内径装着ブラケットを含む、実施態様３に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様８］
上記内径装着ブラケットが、複数のベースフランジを有する装着ブラケットベースを含む、実施態様３に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様９］
上記複数のベースフランジが、ベースフランジアパーチャを含む、実施態様８に記載のガスタービンエンジン。
［実施態様１０］
燃焼器の装着組立体を圧縮機吐出ケーシングに固定する方法であって、
円周方向に延びるボルト締めウィングを有する装着ブラケットを上記圧縮機吐出ケーシングの内径上に位置付けるステップと、
上記燃焼器に隣接して円周方向に位置付けられた上記ボルト締めウィングにアクセスするステップと、
上記ボルト締めウィングを通ってボルトを固定するステップと、
を含む、方法。
［実施態様１１］
上記燃焼器の半径方向外部から上記ボルト締めウィングにアクセスするステップを更に含む、実施態様１１に記載の方法。

１０ ガスタービンエンジン
１５ 圧縮機
２０ 空気
２５ 燃焼器
３０ 燃料
３５ 燃焼ガス
４０ タービン
４５ シャフト
５０ 負荷
１００ 燃焼器
１１０ 端部カバー
１２０ 移行部品
１３０ 燃料ノズル
１４０ ライナ
１５０ 燃焼ゾーン
１６０ 流れスリーブ
１７０ 流路
１８０ 一体構造体
２００ 後方装着組立体
２１０ 圧縮機吐出ケーシング
２２０ 後方フレーム
２３０ 後方シール
２４０ 内径装着フランジ
２５０ 枢動ロッド組立体
２６０ 枢動ロッド
２７０ 枢動ロッドフランジ
２９０ 内径装着ブラケット
３００ 装着ブラケットベース
３１０ ベースフランジ
３２０ ベースフランジアパーチャ
３３０ ボルト締めウィング
３４０ 装着ボルトフランジ
３５０ 装着ボルトアパーチャ
３６０ 装着ボルト

Claims (11)

1. ガスタービンエンジン（１０）であって、当該ガスタービンエンジンが、
   圧縮機吐出ケーシング（２１０）と、
   環状アレイで構成された複数の燃焼器（１００）と、
   複数の後方装着組立体（２００）と
   を備えており、前記複数の後方装着組立体（２００）の各々の後方装着組立体が、前記複数の燃焼器（１００）の各々の燃焼器を前記圧縮機吐出ケーシング（２１０）に装着し、
   前記各々の後方装着組立体（２００）が、燃焼器に取り付けられる後方フレーム（２２０）と、前記後方フレームの内側部分に取り付けられる装着フランジ（２４０）と、前記圧縮機吐出ケーシングに取り付けられかつ前記装着フランジに枢動可能に取り付けられる装着ブラケット（２９０）とを含んでおり、
   前記装着ブラケット（２９０）が、装着ブラケットベース（３００）を、前記圧縮機吐出ケーシングの周りで該装着ブラケットベースから円周方向に延びるボルト締めウィング（３３０）のペアと共に含んでいる、
   ガスタービンエンジン（１０）。
2. 前記燃焼器（１００）がライナ（１４０）を含んでおり、前記後方フレームが前記ライナ（１４０）に接続されている、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
3. 前記後方フレーム（２２０）が前記装着ブラケット（２９０）上に装着される、請求項２に記載のガスタービンエンジン（１０）。
4. 前記ボルト締めウィング（３３０）のペアが、ボルトフランジ（３４０）と、該ボルトフランジにおけるボルトアパーチャ（３５０）とを含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
5. 前記ボルト締めウィング（３３０）のペアが、前記ボルトアパーチャ（３５０）内に装着ボルト（３６０）を含む、請求項４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
6. 前記装着ブラケット（２９０）が、内径装着ブラケット（２９０）を含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
7. 前記装着ブラケットベース（３００）が、複数のベースフランジ（３１０）を含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
8. 前記複数のベースフランジ（３１０）が、ベースフランジアパーチャ（３２０）を含む、請求項７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
9. 前記装着フランジが、枢動ロッド組立体（２５０）により前記装着ブラケットに枢動可能に取り付けられており、前記枢動ロッド組立体が、枢動ロッド（２６０）及び枢動ロッドフランジ（２７０）を含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）において燃焼器（１００）の装着組立体（２００）を圧縮機吐出ケーシング（２１０）に固定する方法であって、
    前記装着ブラケット（２９０）を前記圧縮機吐出ケーシング（２１０）に位置付けるステップと、
    前記燃焼器（１００）に隣接して円周方向に位置付けられた前記ボルト締めウィング（３３０）のペアの各ボルト締めウィングにアクセスするステップと、
    前記各ボルト締めウィングを通ってボルト（３６０）を固定するステップと
    を含む、方法。
11. 前記燃焼器（１００）の半径方向外部から前記各ボルト締めウィングにアクセスするステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。