JP6976051B2 - ガスタービンの燃焼システムにおける段階的な燃料および空気噴射 - Google Patents
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Description
噴射器を含むことが了解されるものとする。たとえば、後述する本発明の実施形態で利用可能な段階的噴射器51は、図4に示す例示的な種類を含んでいてもよい。また、段階的噴射器は、米国特許第8,019,523号および第7,603,863号に記載または言及の任意の噴射器型であってもよく、両方のすべての内容を本明細書に援用する。本発明の段階的噴射器51としては、任意の従来手段および装置に係る、静翼列のうちの1つに組み込み可能なものがさらに挙げられ、たとえば上掲の米国特許のほか、米国特許出願公開第2014/0260269号に記載のもの等があるが、これについても、そのすべての内容を本明細書に援用する。これらとしては、たとえば後方フレーム20に組み込まれるものとして米国特許出願公開第2014/0260269号に記載の燃料/空気噴射器が挙げられる。
11 圧縮器
12 タービン
13 燃焼器
14 圧縮器動翼列(動翼)
15 圧縮器静翼列(静翼)
16 タービン動翼
17 タービン静翼
18 中心軸
19 ヘッドエンド
20 後方フレーム
21 前方噴射器
22 燃料経路
23 ノズル
24 内側半径方向壁
25 外側半径方向壁
26 流れ環
26a 内部流れ環
26b 外部流れ環
27 エンドカバー
28 前方チャンバ
29 後方チャンバ
30 キャップアセンブリ
31 燃焼器ケーシング
32 ライナ
33 ライナスリーブ
34 遷移要素
35 遷移スリーブ
37 作動流体流路
41 インピンジメントポート
42 開口
43 圧縮器排出ケーシング
44 圧縮器排出空洞
45 キャップ入口
50 段階的噴射システム
51 段階的噴射器
52 燃料通路
53 ノズル
54 外部ポート
55 ポート
56 燃料ポート
57 中心軸
58 噴射基準面
61 噴射ポート
62 混合チャンバ
63 シールド壁
67 前方基準面
68 中間基準面
69 後方基準面
70 上流燃焼帯
71 下流燃焼帯
72 タービン燃焼帯
75 バルブ
81 タービュレータ
82 溝
83 マイクロチャネル
85 軸方向隔壁
86 第3の半径方向壁
87 外側流れ環
88 スイッチバック冷媒流路
91 上流部
92 下流部
93 前方ポート
94 後方ポート
101 冷媒流路
101a 第1の冷媒流路
101b 第2の冷媒流路
103 吸気部
104 冷却回路
105 排気部
108 流路壁
108a 内部流路壁
108b 外部流路壁
109 環壁
109a 内部環壁
109b 外部環壁
111 軸方向隔壁
113 エーロフォイル
114 前縁
115 後縁
117 側壁
118 表面ポート
119 接続チャネル
Claims (7)
- 一体的に作動流体流路(37)を規定するタービン(12)に結合された燃焼器(13)であって、前記作動流体流路(37)が、前記燃焼器(13)の前方噴射器(21)により規定された前端から、前記燃焼器(13)が前記タービン(12)に遷移する接合部分を通った後、前記タービン(12)を通って、内部に規定された後端まで、長手軸に沿って後方に延び、前記燃焼器(13)が、前記作動流体流路(37)を規定する内側半径方向壁(24)および流れ環(26)が間に形成されるように前記内側半径方向壁(24)の周りに形成された外側半径方向壁(25)を具備した、燃焼器(13)と、
前記燃焼器(13)の周りに形成され、圧縮器(11)により供給された燃焼器給気を受容する圧縮器排出空洞(44)と、
前記前方噴射器(21)および軸方向後方に離隔した段階的噴射器(51)を具備する段階的噴射システム(50)であって、前記段階的噴射器(51)が、前記流れ環(26)と交差することによって、前記作動流体流路(37)内に噴射点を確保し、前記噴射点の軸方向位置に対して、前記噴射点の後方側に後方環部が規定されるとともに、前記噴射点の前方側に前方環部が規定された、段階的噴射システム(50)と、
前記前方噴射器(21)と前記段階的噴射器(51)との間で燃焼器燃料供給を分配する燃料配向構造と、
前記前方噴射器(21)と前記段階的噴射器(51)との間で前記燃焼器給気を分配する空気配向構造と、
を備え、
前記空気配向構造が、前記外側半径方向壁(25)を通して形成され、前記圧縮器排出空洞(44)を前記流れ環(26)の対応する軸方向規定部に流体接続する軸方向に規定の吸気部(103)を備え、前記吸気部(103)が、前記後方環部に対応する後方吸気部および前記前方環部に対応する前方吸気部を具備し、
前記空気配向構造が、
前記後方環部を通して前方に、前記後方吸気部を通って流れ込んだ空気を前記段階的噴射器(51)に配向し、
前記前方環部を通して後方に、前記前方吸気部を通って流れ込んだ空気を前記段階的噴射器(51)に配向する、
ように構成された、ガスタービン(10)。 - 一体的に作動流体流路(37)を規定するタービン(12)に結合された燃焼器(13)であって、前記作動流体流路(37)が、前記燃焼器(13)の前方噴射器(21)により規定された前端から、前記燃焼器(13)が前記タービン(12)に遷移する接合部分を通った後、前記タービン(12)を通って、内部に規定された後端まで、長手軸に沿って後方に延び、前記燃焼器(13)が、前記作動流体流路(37)を規定する内側半径方向壁(24)および流れ環(26)が間に形成されるように前記内側半径方向壁(24)の周りに形成された外側半径方向壁(25)を具備した、燃焼器(13)と、
前記燃焼器(13)の周りに形成され、圧縮器(11)により供給された燃焼器給気を受容する圧縮器排出空洞(44)と、
前記前方噴射器(21)および軸方向後方に離隔した段階的噴射器(51)を具備する段階的噴射システム(50)であって、前記段階的噴射器(51)が、前記流れ環(26)と交差することによって、前記作動流体流路(37)内に噴射点を確保し、前記噴射点の軸方向位置に対して、前記噴射点の後方側に後方環部が規定されるとともに、前記噴射点の前方側に前方環部が規定された、段階的噴射システム(50)と、
前記前方噴射器(21)と前記段階的噴射器(51)との間で燃焼器燃料供給を分配する燃料配向構造と、
前記前方噴射器(21)と前記段階的噴射器(51)との間で前記燃焼器給気を分配する空気配向構造と、
を備え、
前記空気配向構造が、前記外側半径方向壁(25)を通して形成され、前記圧縮器排出空洞(44)を前記流れ環(26)の対応する軸方向規定部に流体接続する軸方向に規定の吸気部(103)を備え、前記吸気部(103)が、前記後方環部に対応する後方吸気部および前記前方環部に対応する前方吸気部を具備し、
前記空気配向構造が、
前記後方環部を通して前方に、前記後方吸気部を通って流れ込んだ空気を前記段階的噴射器(51)に配向し、
前記前方環部を通して後方に、前記前方吸気部を通って流れ込んだ空気を前記段階的噴射器(51)に配向する、
ように構成され、
前記流れ環(26)が、前記前方環部を前記前方環部の軸方向前方のヘッドエンド環部に対して流体封止する軸方向隔壁(85)を具備し、
前記軸方向隔壁(85)が、前記外側半径方向壁(25)と前記内側半径方向壁(24)との間で前記流れ環(26)の周囲に延びた壁を備えることにより、前記ヘッドエンド環部と前記前方環部との間の流体連通に対して前記流れ環(26)を封止する、ガスタービン(10)。 - 前記燃焼器(13)が、前方基準面(67)、中間基準面(68)、後方基準面(69)、および噴射基準面(58)を含む基準面を備え、それぞれが、前記作動流体流路(37)の長手軸と実質的に垂直に位置合わせされた基準面を備え、
前記前方基準面(67)が、前記作動流体流路(37)の前端と一致し、
前記後方基準面(69)が、前記燃焼器(13)が前記タービン(12)に遷移する前記接合部分と一致し、
前記中間基準面(68)が、前記前方基準面(67)と前記後方基準面(69)との間の前記作動流体流路(37)の軸方向中間点と一致し、
前記噴射基準面(58)が、前記段階的噴射器(51)の前記噴射点と一致し、
前記後方吸気部が、前記噴射基準面(58)と前記後方基準面(69)との間に略規定された軸方向範囲を含み、
前記前方吸気部が、前記噴射基準面(58)と前記前方基準面(67)との間に略規定された軸方向範囲を含む、請求項1または2に記載のガスタービン(10)。 - 前記後方吸気部が、離隔した複数のインピンジメントポート(41)を備え、それぞれが、前記内側半径方向壁(24)の外面に対して制限された空気ジェットを適合させるため、前記外側半径方向壁(25)を通して形成され、
前記前方吸気部が、離隔した複数のインピンジメントポート(41)を備え、それぞれ
が、前記内側半径方向壁(24)の外面に対して制限された空気ジェットを適合させるため、前記外側半径方向壁(25)を通して形成された、請求項3に記載のガスタービン(10)。 - 前記後方吸気部の前記複数のインピンジメントポート(41)が、前記後方基準面(69)のすぐ前方に位置決めされた最後方インピンジメントポートと前記噴射基準面(58)のすぐ後方に位置決めされた最前方インピンジメントポートとの間で軸方向に離隔し、
前記前方吸気部の前記複数のインピンジメントポート(41)が、前記噴射基準面(58)のすぐ前方に位置決めされた最後方インピンジメントポートと前記前方基準面(67)のすぐ後方に位置決めされた最前方インピンジメントポートとの間で軸方向に離隔し、
前記後方吸気部および前記前方吸気部それぞれの前記複数のインピンジメントポート(41)が、前記外側半径方向壁(25)の実質的に全周で円周方向に離隔した、請求項4に記載のガスタービン(10)。 - 前記段階的噴射器(51)が、
前記前方基準面(67)と前記中間基準面(68)との間、
前記中間基準面(68)、
前記中間基準面(68)と前記後方基準面(69)との間、または、
前記後方基準面(69)に位置決めされた、請求項5に記載のガスタービン(10)。 - 前記燃焼器(13)が、缶状燃焼器および環状燃焼器の一方として構成された、請求項3に記載のガスタービン(10)。
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